JP6948032B2 - 画像解析装置および検査システム - Google Patents
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Description
以下、図1に基づき、本発明の実施形態1に係る検査システム10の構成について説明する。図1は、検査システム10の構成を示すブロック図である。同図に示すように、検査システム10は、複数の白色LED(光源、白色光光源)1a、複数の紫外LED(光源、紫外光光源)1b、複数の撮像装置2、検査対象保持装置3、撮像システム制御部4、および画像解析装置5を備える。なお、図1の破線で示す四角は、外界からの光を遮断する隔壁を示す。検査システム10は、検査対象物(農産物、例えば、レモン、八朔、柚子などの柑橘類果実など)を撮像した画像データに基づいて、検査対象物の変質または変質の予兆の有無を判定するものである。なお、本実施形態では、検査対象物としてレモン、八朔、柚子などの柑橘類果実を例にとって説明するが、これに限定されない。本実施形態の判定方法を利用できる農産物であれば、どのような農産物を検査対象物としても良い。「変質または変質の予兆」としては、柑橘類果実の軸腐病による腐敗・腐敗予兆、青かび病・緑かび病、炭疽病による腐敗、水腐れによる腐敗、かいよう病の病斑、果実の表面の陥没、生傷、害虫(ホコリダニ,訪花害虫)や擦過傷による果実表面の癒合した傷痕などを例示することができる。
検査システム10では、365nmに発光ピーク波長を有する紫外光を放射(出射)する紫外LED1bと、白色光を放射(出射)する白色LED1aと、をそれぞれ、複数個(例えば9個くらい)を暗箱内に格子状に配置する。蛍光光度分光計を用いて励起波長を変えた場合の蛍光測定結果を図12に示す。図12の結果から、紫外光の発光波長の好適な範囲は、300nm〜400nm、さらに好ましい範囲は330nm〜370nmの範囲である。
暗箱内には、少なくとも可視光域の光感度を有する1600万画素のCMOS(Complementary metal-oxide semiconductor)カメラまたはCCD(Charge-coupled device)カメラで構成された撮像装置2が複数設置されており、紫外光が照射された検査対象物と、白色光が照射された検査対象物とを同一の撮像位置から撮像できるようになっている。これにより、紫外光が照射された検査対象物の蛍光画像の各画素と、白色光が照射された検査対象物の白色光画像の各画素間で画素ずれが生じることを回避でき、後述する柑橘類果実の変質または変質の予兆の有無の判定精度の悪化を回避することができる。
撮像システム制御部4は、複数の白色LED1a、複数の紫外LED1b、複数の撮像装置2、および検査対象保持装置3から構成される撮像システムを統括的に制御するものである。図1に示すように、撮像システム制御部4は、光源制御部41、撮像装置制御部42、および検査対象保持装置制御部43を備える。撮像システム制御部4の各制御ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
図1に示すように、画像解析装置5は、白色光画像または蛍光画像を解析する装置であり、有効画素特定部51、色相彩度値算出部52、および判定部53を備える。画像解析装置5の各制御ブロックは、集積回路等に形成された論理回路によって実現してもよいし、CPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。また、画像解析装置5は、撮像装置制御部42から取得した白色光画像や蛍光画像、および画像解析装置5の各制御ブロックで生成される各種処理データなどを記憶する記憶部(不図示)を備えている。
次に、レモン果実の病変検知のアルゴリズムについて図2および図3のフローチャートを用いて説明する。撮影したレモン果実の画像は、紫外光照射時と白色光照射時の2種類がある。レモン果実が固定された状態で、2つの画像は短時間に連続して撮影されており、2つの画像の画素ずれはないものと考える。図2は、白色光画像を用いて、有効画素を特定する処理の流れを示すフローチャート(フローチャート1)を示す。
次に、図4に基づき、発明者らによる実験結果について説明する。図4は、蛍光画像の各画素におけるH値およびS値の分布状態を示すグラフである。図4の(a)および図4の(c)は、それぞれ、柑橘類果実が正常な場合の蛍光画像の各画素におけるH値およびS値の分布状態を示す。一方、図4の(b)および図4の(d)は、それぞれ、柑橘類果実が病気の場合の蛍光画像の各画素におけるH値およびS値の分布状態を示す。
次に、図7は、紫外線を照射して軸腐病を罹患した八朔果実を撮像した蛍光画像の各画素におけるHVS値またはRGB値の変化を示す図面代用写真である。図7の(a)は、上記蛍光画像の各画素におけるHVS値の変化を示す図面代用写真である。また、図7の(b)は、上記蛍光画像の各画素におけるRGB値の変化を示す図面代用写真である。一方、図7の(c)は、紫外線を照射して軸腐病を罹患した八朔果実を撮像した蛍光画像の例を示す図面代用写真である。
上述した検査システム10では、色相彩度値算出部52は、紫外光が照射された柑橘類果実を撮像した蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出し、判定部53は、算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を判定する。このため、上記非特許文献1に開示された技術のように、色相値のみに基づいて上記柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を判定する技術と比較して、柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を高い確率で判定することができる。以上により、柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を高い確率で判定することができる。
上記の検査システム10を用いて、レモン果実の収穫時期、鮮度を判定することもできる。図8の(a)はレモン果実の収穫時期が1月、4月と異なる春果のレモン果実の蛍光画像をそれぞれ4つのH値と、S値をプロットしたものである。収穫時期の新しい4月のレモン果実が収穫時期の古い1月のレモン果実よりS値が高くなっている。
次に、図9に基づき、本発明の実施形態2に係る検査システム20について説明する。同図に示すように、検査システム20は、白色LED(白色光源)1a、紫外LED(紫外光源)1b、撮像装置2、画像解析装置5、出力部(表示部)6を備える。白色LED(白色光源)1a、紫外LED(紫外光源)1b、撮像装置2については上述した実施形態1と同様である。
上述した検査システム20では、色相彩度値算出部52は、紫外光が照射された柑橘類果実を撮像した蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出し、判定部53は、算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を判定する。このため、上記非特許文献1に開示された技術のように、色相値のみに基づいて上記柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を判定する技術と比較して、柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を高い確率で判定することができる。以上により、柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を高い確率で判定することができる。
画像解析装置5の制御ブロック(特に有効画素特定部51、色相彩度値算出部52および判定部53)は、集積回路等に形成された論理回路によって実現してもよいし、CPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る画像解析装置は、紫外光が照射された農産物を撮像した蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出する色相彩度値算出部(52)と、上記色相彩度値算出部によって算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記農産物の変質または該変質の予兆の有無を判定する判定部(53)と、を備える構成である。
また、本発明は以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像解析装置は、紫外光が照射された柑橘類果実を撮像した蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出する色相彩度値算出部と、上記色相彩度値算出部によって算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記柑橘類果実の変質または該変質の予兆の有無を判定する判定部と、を備えていても良い。
本発明の各態様に係る画像解析装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記画像解析装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記画像解析装置をコンピュータにて実現させる画像解析装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
1b 紫外LED(光源、紫外光光源)
2 撮像装置
3 検査対象保持装置
5 画像解析装置
51 有効画素特定部
52 色相彩度値算出部
53 判定部
Claims (6)
- 白色光が照射されたレモンを撮像した白色光画像の各画素の色相値に基づいて、解析対象となる有効画素を特定する有効画素特定部と、
紫外光が照射された上記レモンを撮像した蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出する色相彩度値算出部と、
上記色相彩度値算出部によって算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、
上記レモンの変質または該変質の予兆の有無を判定する判定部と、を備え、
上記色相彩度値算出部は、上記有効画素特定部によって特定された有効画素について、上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出し、
上記有効画素特定部は、上記色相値をH値とするとき、0<H値<60または240<H値<360を満たす画素を、上記有効画素として特定することを特徴とする画像解析装置。 - 上記判定部は、色相値、彩度値および明度値の座標空間であるHSV空間における色相値に第1の値とそれより大きい第2の値を設け、彩度値に第3の値とそれより大きい第4の値を設け、
上記蛍光画像の各画素における色相値が上記第1の値と上記第2の値の間に入り、彩度値が上記第3の値と上記第4の値の間に入る画素の画素数が、閾値数以上の場合、上記レモンの変質がある、または該変質の予兆があると判定することを特徴とする請求項1に記載の画像解析装置。 - 上記判定部は、上記レモンの軸腐病の判定を行う場合、上記蛍光画像の各画素における色相値の上記第1の値が60、上記第2の値が180であり、彩度値の上記第3の値が0、上記第4の値が50である、または、上記第1の値が240、上記第2の値が360であり、彩度値の上記第3の値が0、上記第4の値が50であることを特徴とする請求項2に記載の画像解析装置。
- 上記判定部は、上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記レモンの収穫時期および鮮度の少なくとも一方を判定することを特徴とする、請求項1から3の何れか1項に記載の画像解析装置。
- 上記判定部は、上記蛍光画像の各画素における色相値が同じ場合には、彩度値が大きいほど、上記収穫時期が新しいと判定することを特徴とする、請求項4に記載の画像解析装置。
- 白色光または紫外光を出射する光源と、
白色光または紫外光が照射されたレモンを撮像する撮像装置と、
上記撮像装置が撮像した撮像画像を解析する画像解析装置と、を備えた検査システムであって、
上記画像解析装置は、白色光が照射された上記レモンを撮像した上記撮像画像としての白色光画像の各画素の色相値に基づいて、解析対象となる有効画素を特定する有効画素特定部と、紫外光が照射された上記レモンを撮像した上記撮像画像としての蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出する色相彩度値算出部と、上記色相彩度値算出部によって算出された上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値に基づいて、上記レモンの変質または該変質の予兆の有無を判定する判定部と、上記画像解析装置が備える各部として動作させることにより上記画像解析装置をコンピュータにて実現させる上記画像解析装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体と、を備え、
さらに、上記判定部による判定結果を出力する出力部を備え、
上記色相彩度値算出部は、上記有効画素特定部によって特定された有効画素について、上記蛍光画像の各画素における色相値および彩度値を算出し、
上記有効画素特定部は、上記色相値をH値とするとき、0<H値<60または240<H値<360を満たすことを特徴とする検査システム。
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JP2020079803A JP2020079803A (ja) | 2020-05-28 |
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