JPH01301147A - 青果物の品質測定法およびその装置 - Google Patents
青果物の品質測定法およびその装置Info
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- JPH01301147A JPH01301147A JP63131227A JP13122788A JPH01301147A JP H01301147 A JPH01301147 A JP H01301147A JP 63131227 A JP63131227 A JP 63131227A JP 13122788 A JP13122788 A JP 13122788A JP H01301147 A JPH01301147 A JP H01301147A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、被検体の青果物に光を照射して得られた特
定波長の反射光から、青果物の糖度、硬度などの品質を
非破壊的に定量測定する方法、およびその方法に用いる
装置に関する。
定波長の反射光から、青果物の糖度、硬度などの品質を
非破壊的に定量測定する方法、およびその方法に用いる
装置に関する。
[従来の技術]
桃、蜜柑、林檎、葡萄、梨、イチゴ、メロン、トマト、
キュウリなどの農産物(本明細書では、青果物という)
の品質は、被検体の青果物の一部を切取りその試料を光
学的、化学的に分析することにより正確に測定される。
キュウリなどの農産物(本明細書では、青果物という)
の品質は、被検体の青果物の一部を切取りその試料を光
学的、化学的に分析することにより正確に測定される。
しかしながら、その方法が破壊検査であるために、検査
された青果物は商品価値がなくなり、全ての青果物につ
いて実施することはできない。これに対し、非破壊検査
法は青果物に損傷を与えず、従って、全ての青果物を検
査ししかも検査した青果物を商品として出荷することが
できる。
された青果物は商品価値がなくなり、全ての青果物につ
いて実施することはできない。これに対し、非破壊検査
法は青果物に損傷を与えず、従って、全ての青果物を検
査ししかも検査した青果物を商品として出荷することが
できる。
非破壊選果法として、青果物の新鮮感、色および形状の
外観を目視する方法の他、従来から種々の方法および装
置が提案されている。例えば、青果物をそのまま、カロ
チノイドなどを透過光を応用して定量することにより、
青果物内容成分をM1定する方法(特開昭52−633
97号公報)、有機物の被検体に赤外線を照射し、16
00〜1740cm’(6,25μm 〜5.75μm
)、2800〜3000cm−’(3,58〜3.33
μm)およびその中間波長帯の3社のうちの2の赤外線
の吸光度の比から劣化度または熟成度をA?J定する方
法および装置(特開昭53−15890号公報)、また
、被検体を核磁気共鳴装置にかけて核磁気共鳴信号から
青果物の品質を191定する方法特開昭59−1366
43号公報)などがある。
外観を目視する方法の他、従来から種々の方法および装
置が提案されている。例えば、青果物をそのまま、カロ
チノイドなどを透過光を応用して定量することにより、
青果物内容成分をM1定する方法(特開昭52−633
97号公報)、有機物の被検体に赤外線を照射し、16
00〜1740cm’(6,25μm 〜5.75μm
)、2800〜3000cm−’(3,58〜3.33
μm)およびその中間波長帯の3社のうちの2の赤外線
の吸光度の比から劣化度または熟成度をA?J定する方
法および装置(特開昭53−15890号公報)、また
、被検体を核磁気共鳴装置にかけて核磁気共鳴信号から
青果物の品質を191定する方法特開昭59−1366
43号公報)などがある。
[発明が解決しようとする課題]
青果物によっては、桃のように青果物の外観と糖度との
相関関係がないものがある。そのような青果物の外観だ
けから糖度を11−1定することは困難である。また、
人工的に青果物表面の着色を進ませた青果物についても
同様の難しさが付き纏う。
相関関係がないものがある。そのような青果物の外観だ
けから糖度を11−1定することは困難である。また、
人工的に青果物表面の着色を進ませた青果物についても
同様の難しさが付き纏う。
青果物に可視光を照射し、透過光の強度を計Mjするこ
とによって非破壊で糖度を測定する方法では、挑のよう
に透過度の低い青果物について適用することが難しい。
とによって非破壊で糖度を測定する方法では、挑のよう
に透過度の低い青果物について適用することが難しい。
fi通過度低い青果物については青果物の外観からの情
報と組合せて実用化されているに過ぎない。
報と組合せて実用化されているに過ぎない。
青果物に赤外光を含む光を照射し、青果物表面からの赤
外光もしくは近赤外光の反射強度(吸光度)を計71I
ljすることにより非破壊で糖度を測定する方法では、
従来あまり良好な精度は得られない。
外光もしくは近赤外光の反射強度(吸光度)を計71I
ljすることにより非破壊で糖度を測定する方法では、
従来あまり良好な精度は得られない。
特に、従来の近赤外分光分析法では、1種または2f!
Itの波長の反射率を利用しているに過ぎないことから
、後述の実験例に示すように推定された糖度は実用に耐
える精度を有していない。
Itの波長の反射率を利用しているに過ぎないことから
、後述の実験例に示すように推定された糖度は実用に耐
える精度を有していない。
被検体の核磁気共鳴信号から青果物の品質を41定する
方法は、高価な核磁気共鳴装置を使用しなくてはならず
、安価にかつ携帯的に測定することかむずかしい。
方法は、高価な核磁気共鳴装置を使用しなくてはならず
、安価にかつ携帯的に測定することかむずかしい。
青果物出荷管理上、重要なもう一つの要素としては、熟
成度を挙げることができる。一般に、青果物の硬さ(硬
度)は熟成度と密接な関係を有している。
成度を挙げることができる。一般に、青果物の硬さ(硬
度)は熟成度と密接な関係を有している。
非破壊で硬度を測定する方法としては、果実に交流?1
i流を流したときの電気抵抗(インピーダンスyを、:
tr’1llJL、硬度ひいては熟成度を推定する方法
がある。しかしながら、この方法では、電極と果実を十
分に接触させなくてはならない。
i流を流したときの電気抵抗(インピーダンスyを、:
tr’1llJL、硬度ひいては熟成度を推定する方法
がある。しかしながら、この方法では、電極と果実を十
分に接触させなくてはならない。
この発明は上述の背景に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、糖度のみならず ゛硬度
などの青果物品質を良好な精度で、非破壊的に、かつ非
接触もしくは外部光を遮断する程度の軽い接触で測定す
ることができる方法および装置を提供することにある。
の目的とするところは、糖度のみならず ゛硬度
などの青果物品質を良好な精度で、非破壊的に、かつ非
接触もしくは外部光を遮断する程度の軽い接触で測定す
ることができる方法および装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
上記の課題はこの発明の青果物品質の測定法およびその
装置により解決される。
装置により解決される。
すなわち、この発明の青果物の品質AMI定法は、被検
体の青果物からの反射光を受光し、3.0μm以−ドの
近赤外領域に含まれる少なくとも3種の異なる波長に対
応する反射強度を計測し、この反射強度から算出される
反射率によって被検体の青果物の品質をA11l定する
ものである。
体の青果物からの反射光を受光し、3.0μm以−ドの
近赤外領域に含まれる少なくとも3種の異なる波長に対
応する反射強度を計測し、この反射強度から算出される
反射率によって被検体の青果物の品質をA11l定する
ものである。
この発明の4−1定方法の好ましい態様においては、反
射強度を計測して該反射率を算出する少なくとも3種の
異なる波長は、 0.90〜1.10μm、好ましくは0.95〜1.0
5μm 1.11〜1.31μm1好ましくは1.16〜1.2
6μm 1.24〜1,44μm1好ましくは1.29〜1.3
9μl11 1.35〜1.55μm1好ましくは1.40〜1.5
0μ「n 1 、 58〜1 、 786 m、好ましくは1.6
3〜1.73μm 1.72〜1.92μm1好ましくは1.77〜1.8
71tm のいずれかの範囲に包含させて、青果物の糖度または/
および硬度を1111定することができる。
射強度を計測して該反射率を算出する少なくとも3種の
異なる波長は、 0.90〜1.10μm、好ましくは0.95〜1.0
5μm 1.11〜1.31μm1好ましくは1.16〜1.2
6μm 1.24〜1,44μm1好ましくは1.29〜1.3
9μl11 1.35〜1.55μm1好ましくは1.40〜1.5
0μ「n 1 、 58〜1 、 786 m、好ましくは1.6
3〜1.73μm 1.72〜1.92μm1好ましくは1.77〜1.8
71tm のいずれかの範囲に包含させて、青果物の糖度または/
および硬度を1111定することができる。
この発明による測定装置は、3. 0μm以下の近赤外
領域を少なくとも含む光を被検体の青果物に照射する光
源装置と、被検体からの反射光を受光して電気(8号に
変換する受光装置と、光源装置と被検体との光路途中に
、または、受光装置と被検体との光路途中に配設された
分光器と、その信号から360μm以ドの近赤外領域に
含まれる少なくとも3種の異なる。IPJ定波長に対応
する反射率を算出する手段とを備えることを特徴とする
ものである。
領域を少なくとも含む光を被検体の青果物に照射する光
源装置と、被検体からの反射光を受光して電気(8号に
変換する受光装置と、光源装置と被検体との光路途中に
、または、受光装置と被検体との光路途中に配設された
分光器と、その信号から360μm以ドの近赤外領域に
含まれる少なくとも3種の異なる。IPJ定波長に対応
する反射率を算出する手段とを備えることを特徴とする
ものである。
この発明の測定装置の好ましい態様においては、次の手
段を更に備えることができる。
段を更に備えることができる。
糖度を測定する場合、下記重回帰モデル式(1)または
(2)に基づき推定糖度F を計算し、ま「U た、硬度を測定する場合、下記重回帰モデル式(3)ま
たは(4)に基づき推定硬度K を計算「U する判断手段と、計算された推定糖度F またはu 推定硬度K を出力する手段 u Fru−α1xR1+α2×R2+α3×R3十α4X
R4+α5×R5+α6×R6+α7
・・・(1)Fru−α、、XR,/R6+α2
.×R2/R6+α3.XR3/RG十α4.XR4/
R6+α5”R5/Re+αB、 ・・・(2)K
ru−β1xR1+β2×R2+β3XR3+β4×R
4+β5×R5+β6×RB+β7
・・・(3)Kru−β1.xR,/R6+β2.
xR2/R6+β3.XR3/R6+β4.xR4/R
6+β5.xR5/R6+β6. ・・・(4)式
中、R、RR、R、RおよびR6 12ゝ 3 4 5 は、下記6の波長範囲に各々2aされる波長の反射率を
示し、 0.90μm〜1.10μm 1、 11 、czm〜1. 31 pml。24 i
t m 〜1 、44 μm1.35μm〜1,55μ
m 1.58μm〜1.78μm 1.72μm〜1,92μm n t sα2・β3・β4・β5・β6・β7・αl
・)β2・、β3・1α4・1α5・1α6・へβIS
β2、R3、β4、β5、R6、β7、β11、β
β β β 、およびR6,は、十分に多2゛ゝ
3″ 4°ゝ 5 いst集団において、測定された反射率および実all
l糖度または実71%I硬度を用いて最小二乗法で決定
された係数である。
(2)に基づき推定糖度F を計算し、ま「U た、硬度を測定する場合、下記重回帰モデル式(3)ま
たは(4)に基づき推定硬度K を計算「U する判断手段と、計算された推定糖度F またはu 推定硬度K を出力する手段 u Fru−α1xR1+α2×R2+α3×R3十α4X
R4+α5×R5+α6×R6+α7
・・・(1)Fru−α、、XR,/R6+α2
.×R2/R6+α3.XR3/RG十α4.XR4/
R6+α5”R5/Re+αB、 ・・・(2)K
ru−β1xR1+β2×R2+β3XR3+β4×R
4+β5×R5+β6×RB+β7
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xR2/R6+β3.XR3/R6+β4.xR4/R
6+β5.xR5/R6+β6. ・・・(4)式
中、R、RR、R、RおよびR6 12ゝ 3 4 5 は、下記6の波長範囲に各々2aされる波長の反射率を
示し、 0.90μm〜1.10μm 1、 11 、czm〜1. 31 pml。24 i
t m 〜1 、44 μm1.35μm〜1,55μ
m 1.58μm〜1.78μm 1.72μm〜1,92μm n t sα2・β3・β4・β5・β6・β7・αl
・)β2・、β3・1α4・1α5・1α6・へβIS
β2、R3、β4、β5、R6、β7、β11、β
β β β 、およびR6,は、十分に多2゛ゝ
3″ 4°ゝ 5 いst集団において、測定された反射率および実all
l糖度または実71%I硬度を用いて最小二乗法で決定
された係数である。
[作 用コ
上記のように構成されたこの発明の測定す法およびその
装置は下記の通り作用する。
装置は下記の通り作用する。
被検体の青果物に波長3.0μm以下の近赤外領域の光
を照射すると、糖度および/または硬度などの品質各々
に密接に関連する各波長帯の光が糖度などに比例して吸
収し反射されると考えられる。従って、統計学的方法で
選択された異なる少なくとも3種の特定波長における反
射光は、糖度および/または硬度などの品質の情報を包
含している。
を照射すると、糖度および/または硬度などの品質各々
に密接に関連する各波長帯の光が糖度などに比例して吸
収し反射されると考えられる。従って、統計学的方法で
選択された異なる少なくとも3種の特定波長における反
射光は、糖度および/または硬度などの品質の情報を包
含している。
糖度や硬度などの変化に影響されにくい波長帯が、波長
3.0μm以ドの近赤外領域の光にある。
3.0μm以ドの近赤外領域の光にある。
この発明の好ましい態様においては、この波長帯の吸収
(反射強度)を基■として糖度および/または硬度など
の品質各々に密接に関連する各波長帯の光の吸収(反射
強度)を換算し、糖度および/または硬度などの品質を
更に正確に評価する。
(反射強度)を基■として糖度および/または硬度など
の品質各々に密接に関連する各波長帯の光の吸収(反射
強度)を換算し、糖度および/または硬度などの品質を
更に正確に評価する。
[発明の効果]
この発明のM1定法およびその装置により、次の効果を
得ることができる。
得ることができる。
(a) この発明によって目さ(P’度)のみならず
熟れ具合(11114度)などの青果物品質を良好な精
度で非破壊的に測定することができる。
熟れ具合(11114度)などの青果物品質を良好な精
度で非破壊的に測定することができる。
(b) 非破壊的に71−1定するので、測定した青
果物を全て商品として出荷でき、したがって、全数検査
ができる。
果物を全て商品として出荷でき、したがって、全数検査
ができる。
(c) 糖度や硬度などの青果物の品質を各々、同じ
測定方法および同じ装置、すなわち、同じシステムで検
査することができて、検査効率がよい。
測定方法および同じ装置、すなわち、同じシステムで検
査することができて、検査効率がよい。
(d) この発明のΔp1定法および装置を、選果ラ
インに導入することにより、青果物を品質に応じて選別
することができる。また、マイクロプロセッサなどの制
御装置と組合せて選果を自動化することができる。
インに導入することにより、青果物を品質に応じて選別
することができる。また、マイクロプロセッサなどの制
御装置と組合せて選果を自動化することができる。
[実施例]
この発明を実施例により具体的に説明する。
測定法
この発明の測定法において、次の過程を含む。
−被検体の青果物に、3.0μm以下の近赤外領域を少
な(とも倉む光を照射してこの青果物からの反射光を受
光する過程 一前記の近赤外領域にある少なくとも3種の波長の反射
強度を計1(III L、それらの反射率の値を算出す
る過程 この発明の4−1定方法では、さらに次の過程を実施す
ることができる。
な(とも倉む光を照射してこの青果物からの反射光を受
光する過程 一前記の近赤外領域にある少なくとも3種の波長の反射
強度を計1(III L、それらの反射率の値を算出す
る過程 この発明の4−1定方法では、さらに次の過程を実施す
ることができる。
一算出過程から得られた未知の青果物についての算出値
(反射率)から、品質の分った標準青果物についての評
価モデル式に基づいて、その品質を5″ト価する過程 この評価の代表的な手法としては、統計解析の常套手段
として用いられている重回帰分析法がある。
(反射率)から、品質の分った標準青果物についての評
価モデル式に基づいて、その品質を5″ト価する過程 この評価の代表的な手法としては、統計解析の常套手段
として用いられている重回帰分析法がある。
まず、3.0μm以下の近赤外領域の波長範囲について
、実施例に示すように糖度および硬度の評価にh″効で
かつ、糖度および硬度に対する統計的性質の似通った波
長を纏めて、例えば、下記の6種の波長範囲を決定する
。なお、反射率を算出する波長の2種以上は、同じ波長
範囲に包含されないようにすることが望ましい。
、実施例に示すように糖度および硬度の評価にh″効で
かつ、糖度および硬度に対する統計的性質の似通った波
長を纏めて、例えば、下記の6種の波長範囲を決定する
。なお、反射率を算出する波長の2種以上は、同じ波長
範囲に包含されないようにすることが望ましい。
6種の波長の反射率R1、R2、R3、R4、Rおよび
R6を次の様に定義する。
R6を次の様に定義する。
R: 0. 90〜1.. 108m、好ましくは0
.95〜1.05μmの波長域の反射率R: 1.1
1〜1.’31μm、好ましくは1.16〜1.26μ
mの波長域の反射率R: 1.24〜1.44μm、
好ましくは1.29〜1.39μローの波長域の反射率
R: 1. 35〜1. 55.czm、好ましくは
1.40〜1.50μmの波長域の反射率R: 1.
58〜1.78μm、好ましくは1.63〜1,73
μmの波長域の反射率R6: 1.72〜1.92μ
m、好ましくは1 、 77〜1. 、87 u m
O)波長域の反η、J率糖度を測定する場合、例えば、
ド記重回帰モデル式(1)に基づき推定糖度F を51
算することu かてきる。
.95〜1.05μmの波長域の反射率R: 1.1
1〜1.’31μm、好ましくは1.16〜1.26μ
mの波長域の反射率R: 1.24〜1.44μm、
好ましくは1.29〜1.39μローの波長域の反射率
R: 1. 35〜1. 55.czm、好ましくは
1.40〜1.50μmの波長域の反射率R: 1.
58〜1.78μm、好ましくは1.63〜1,73
μmの波長域の反射率R6: 1.72〜1.92μ
m、好ましくは1 、 77〜1. 、87 u m
O)波長域の反η、J率糖度を測定する場合、例えば、
ド記重回帰モデル式(1)に基づき推定糖度F を51
算することu かてきる。
Fr「αI X Rl+α2×R2+α3XR3” t
l 4X R、i + tX 5×Rs + (X e
X Rc+α7 ・・・(
1)式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は
、前述の通りであり、a11α2、R3、R4、R5、
R6、R7は、十分に多い母集団において、dp1定さ
れた反射率および実4111糖度を用いて最小二乗法で
決定された係数である。
l 4X R、i + tX 5×Rs + (X e
X Rc+α7 ・・・(
1)式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は
、前述の通りであり、a11α2、R3、R4、R5、
R6、R7は、十分に多い母集団において、dp1定さ
れた反射率および実4111糖度を用いて最小二乗法で
決定された係数である。
この発明において、下記に示す別の重回帰モデル式(2
)に基づき推定糖度F を計算すること「U ができる。
)に基づき推定糖度F を計算すること「U ができる。
Fru−α、、XR,/R6+α2.×R2/R6十α
3.XR3/R6+α4.XR4/R6+α5.XR5
/R6+α6. ・・・(2)式中、R1、R2、
R3、R4、R5およびR6は、前述の通りであり、t
X t ts R2’ s R3’ s R4’ sα
51、tl a−は、十分に多い母集団において、n1
定された反射率および実Ilp+糖度を用いて最小二乗
法で決定された係数である。
3.XR3/R6+α4.XR4/R6+α5.XR5
/R6+α6. ・・・(2)式中、R1、R2、
R3、R4、R5およびR6は、前述の通りであり、t
X t ts R2’ s R3’ s R4’ sα
51、tl a−は、十分に多い母集団において、n1
定された反射率および実Ilp+糖度を用いて最小二乗
法で決定された係数である。
上述の様に、反射率の比をとることによって、6種の波
長の反射強度が一律に増加もしくは減少する場合の推定
精度の劣化を防止することができる。
長の反射強度が一律に増加もしくは減少する場合の推定
精度の劣化を防止することができる。
硬度をδIII定する場合、例えば、ド記重回帰モデル
式(3)に基づき推定糖度K を計算することu ができる。
式(3)に基づき推定糖度K を計算することu ができる。
Kru−βI ×RI+β2×R2+β3×R3+β4
×R4+β5×R5+β6×R6+β7
・・・(3)式中、R1、R2、R3、R4
、R5およびR6は、前述の通りであり、β1、β2、
R3、R4、R5、R6、R7は、十分に多い母集団に
おいて、測定された反射率および実測硬度を用いて最小
二乗法で決定された係数である。
×R4+β5×R5+β6×R6+β7
・・・(3)式中、R1、R2、R3、R4
、R5およびR6は、前述の通りであり、β1、β2、
R3、R4、R5、R6、R7は、十分に多い母集団に
おいて、測定された反射率および実測硬度を用いて最小
二乗法で決定された係数である。
この発明において、下記に示す別の重回帰モデル式(4
)に基づき推定糖度K を計算することu ができる。
)に基づき推定糖度K を計算することu ができる。
Kru−β1.XR1/R6+β2.XR2/R6十β
3.×R3/R6+β4.xR4/R6+β5.xR5
/RG+β6. ・・・(4)式中、R1、R2、
R3、R4、R5およびR6は、前述の通りであり、β
11、β2・、R3・、R4・、β 、およびR6,は
、十分に多い母集団において、i’ll定された反射率
および実バー1硬度を用いて最小二乗法で決定された係
数である。
3.×R3/R6+β4.xR4/R6+β5.xR5
/RG+β6. ・・・(4)式中、R1、R2、
R3、R4、R5およびR6は、前述の通りであり、β
11、β2・、R3・、R4・、β 、およびR6,は
、十分に多い母集団において、i’ll定された反射率
および実バー1硬度を用いて最小二乗法で決定された係
数である。
この重回帰モデル式(4)を用いることにより、6種の
波長の反射強度におけるノイズが一律に増加した場合の
推定精度の劣化を防止することかできる。
波長の反射強度におけるノイズが一律に増加した場合の
推定精度の劣化を防止することかできる。
測定装置
この発明の測定装置は、基本的に、光源装置と、受光装
置と、反射率を算出する手段とからなる。
置と、反射率を算出する手段とからなる。
計算する反射率の波長の種類は、少なくとも3種であり
、好ましくは6種以上である。なお、6種以上の波長に
ついて反射率を算出しても、算出された反射率を全て用
いる必要はなく、目的に応じて白°効な反射率データの
みを用いることか望ましい。
、好ましくは6種以上である。なお、6種以上の波長に
ついて反射率を算出しても、算出された反射率を全て用
いる必要はなく、目的に応じて白°効な反射率データの
みを用いることか望ましい。
この発明のll1ll定装置は上記の要素以外に、例え
ば、反射率の算出手段から得られた未知の試料について
の算出値から、品質の分った標準青果物についての評価
モデル式に基づいて、その品質を評価する判断手段と設
けることができる。この判断手段は、例えば、マイクロ
コンピュータを応用して作製できる。
ば、反射率の算出手段から得られた未知の試料について
の算出値から、品質の分った標準青果物についての評価
モデル式に基づいて、その品質を評価する判断手段と設
けることができる。この判断手段は、例えば、マイクロ
コンピュータを応用して作製できる。
この発明の測定装置では、特定の波長範囲の光について
反射強度を4−1定するので、特定の波長範囲の光を取
出す分光器が配設される。その位置は、光源装置と被検
体との光路途中もしくは被検体と受光装置との光路途中
である。
反射強度を4−1定するので、特定の波長範囲の光を取
出す分光器が配設される。その位置は、光源装置と被検
体との光路途中もしくは被検体と受光装置との光路途中
である。
この発明で用いることのできる分光器としては、光を干
渉フィルタを通して特定の波長範囲を取出すものと、プ
リズムあるいは回折格子などを用いて中色光を取出すも
のとがある。
渉フィルタを通して特定の波長範囲を取出すものと、プ
リズムあるいは回折格子などを用いて中色光を取出すも
のとがある。
次にこの発明の装置例を、図面を参照しつつ説明する。
第1図は、この発明の装置例の概略図である。
この態様では、ハロゲンランプまたは赤外ランプなどの
光源1と、光源1と被検体3との光路途中に配設された
プリズムあるいは回折格子などの分光器2と、被検体3
からの反射光を受光して電気信号に変換する受光装置(
光電管)4と、この電気信号から特定波長の反射強度を
=14−1し、更に、反射率を算出する手段5とを備え
、更に、反射率の算出手段5から得られた未知の試料に
ついての算出値から、品質の分った標準青果物について
の評価モデル式に基づいて、その品質を評価する判断手
段6と、品質の分った標準青果物についての5・ト価モ
デル式を設定しその設定値データを判断手段6に送出す
る設定手段7と、判断子−段6での結果を記録し表示す
る出力手段8とを含む。この態様では、算出手段5、判
断手段6および設定手段7がマイクロプロセッサ9で処
理される。
光源1と、光源1と被検体3との光路途中に配設された
プリズムあるいは回折格子などの分光器2と、被検体3
からの反射光を受光して電気信号に変換する受光装置(
光電管)4と、この電気信号から特定波長の反射強度を
=14−1し、更に、反射率を算出する手段5とを備え
、更に、反射率の算出手段5から得られた未知の試料に
ついての算出値から、品質の分った標準青果物について
の評価モデル式に基づいて、その品質を評価する判断手
段6と、品質の分った標準青果物についての5・ト価モ
デル式を設定しその設定値データを判断手段6に送出す
る設定手段7と、判断子−段6での結果を記録し表示す
る出力手段8とを含む。この態様では、算出手段5、判
断手段6および設定手段7がマイクロプロセッサ9で処
理される。
光源として、特定波長のコヒレントな光、即ちレーザ光
を用いて青果物深部の糖度などを測定することができる
。
を用いて青果物深部の糖度などを測定することができる
。
第2図はこの発明の別の装置例の概略図である。
この態様では、ハロゲンランプまたは赤外ランプなどの
光a!A1と、被検体3からの反射光を受光して電気他
号に変換する受光装置(光電管)4と、被検体3と光電
管4との光路途中に配設された分光器2と、電気15号
から特定波長の反射強度を計71)JL、その波長の反
射率を算出する手段5とを備え、更に、算出手段5から
得られた未知の試料についての算出値から、品質の分っ
た標準青果物についての評価モデル式に基づいて、その
品質を評価する判断手段6と、品質の分った標準青果物
についての評価モデル式を設定しその設定値データを判
断手段6に送出する設定手段7と、判断手段6での結果
に基づきベルトコンベア上を品質測定され搬送される被
検体3を選別する装置11とを含む。この態様の装置は
、選果場でのラインに用いた例である。第1図の装置と
同様に、算出手段5、判断手段6および設定手段7がマ
イクロプロセッサ9で処理される。
光a!A1と、被検体3からの反射光を受光して電気他
号に変換する受光装置(光電管)4と、被検体3と光電
管4との光路途中に配設された分光器2と、電気15号
から特定波長の反射強度を計71)JL、その波長の反
射率を算出する手段5とを備え、更に、算出手段5から
得られた未知の試料についての算出値から、品質の分っ
た標準青果物についての評価モデル式に基づいて、その
品質を評価する判断手段6と、品質の分った標準青果物
についての評価モデル式を設定しその設定値データを判
断手段6に送出する設定手段7と、判断手段6での結果
に基づきベルトコンベア上を品質測定され搬送される被
検体3を選別する装置11とを含む。この態様の装置は
、選果場でのラインに用いた例である。第1図の装置と
同様に、算出手段5、判断手段6および設定手段7がマ
イクロプロセッサ9で処理される。
第3図はこの発明の更に別の装置例の概略図である。こ
の態様では、ハロゲンランプまたは赤外ランプなどの光
源1と、被検体3からの反射光を受光して電気信号に変
換する受光装置(光電管)4と、受光装置4の前面に配
設された分光器2と、電気1M号から特定波長の反射強
度を計1t?IL、この波長の反射率を算出する手段5
とを備え、更に、反射率の算出手段5から得られた未知
の試料についての算出値から、品質の分った標準青果物
についての評価モデル式に基づいて、その品質を評価す
る判断手段6と、品質の分った標準青果物についての評
価モデル式を設定しその設定値データを判断手段6に送
出する設定手段7と、判断手段6での結果を記録し表示
する出力手段8とを含む。
の態様では、ハロゲンランプまたは赤外ランプなどの光
源1と、被検体3からの反射光を受光して電気信号に変
換する受光装置(光電管)4と、受光装置4の前面に配
設された分光器2と、電気1M号から特定波長の反射強
度を計1t?IL、この波長の反射率を算出する手段5
とを備え、更に、反射率の算出手段5から得られた未知
の試料についての算出値から、品質の分った標準青果物
についての評価モデル式に基づいて、その品質を評価す
る判断手段6と、品質の分った標準青果物についての評
価モデル式を設定しその設定値データを判断手段6に送
出する設定手段7と、判断手段6での結果を記録し表示
する出力手段8とを含む。
この態様では、装置全体が小型の容812に収納され、
携帯用として被検体のある果樹園などに持込むことがで
きる。
携帯用として被検体のある果樹園などに持込むことがで
きる。
以ド、具体的な実験例を用いてこの発明の詳細な説明す
る。
る。
実験例1
光源としてハロゲンランプを用い、この光を分光器によ
って、近赤外領域である0、9〜2.0μmの帯域にお
いてInnの分解能で分光した。そして、この光を被検
体(白桃−130個)に照射し波長毎に反射率(R)を
算出した。なお、反射率は、1m l白色k (B a
S 04 )に対する反射エネルギーの割合である。
って、近赤外領域である0、9〜2.0μmの帯域にお
いてInnの分解能で分光した。そして、この光を被検
体(白桃−130個)に照射し波長毎に反射率(R)を
算出した。なお、反射率は、1m l白色k (B a
S 04 )に対する反射エネルギーの割合である。
別途、屈折糖度計により各被検体の宋11について糖度
を実7Il11シた。
を実7Il11シた。
第4図、第5図及び第6図に、実測糖度の異なる白桃に
ついて、反射率を縦軸、波長を溝軸とする反射率曲線の
例を示す。一般に、青果物は類似のプロフィルを持つ反
射率曲線を示す。例えば、キウィの反射率曲線を第7図
に示す。
ついて、反射率を縦軸、波長を溝軸とする反射率曲線の
例を示す。一般に、青果物は類似のプロフィルを持つ反
射率曲線を示す。例えば、キウィの反射率曲線を第7図
に示す。
第8図に、白桃についての波長毎の反射率と実41す糖
度との単相関係数を示す。白桃についての波長毎の反射
率と実測硬度との単相関係数を示す後述の第12図と、
この第8図とから、統計学的方法を用いて下記の6種の
波長範囲を選定した。
度との単相関係数を示す。白桃についての波長毎の反射
率と実測硬度との単相関係数を示す後述の第12図と、
この第8図とから、統計学的方法を用いて下記の6種の
波長範囲を選定した。
RI: 0. 99〜1. 01 μmの゛1死均反射
率R、、: 1 、 20〜1 、 22 /1mの平
均反射率R3: 1 、 33〜1 、 35 It
+nの平均反射率R4: 1.44〜1.46ttmの
平均反射部R5: 1− 67〜1. 69 utnの
平均反射率R0: 1.81〜1.83μmの平均反射
率ここで、平均反射率とは、20%mの分解能で反射強
度を算出したことを意味する。
率R、、: 1 、 20〜1 、 22 /1mの平
均反射率R3: 1 、 33〜1 、 35 It
+nの平均反射率R4: 1.44〜1.46ttmの
平均反射部R5: 1− 67〜1. 69 utnの
平均反射率R0: 1.81〜1.83μmの平均反射
率ここで、平均反射率とは、20%mの分解能で反射強
度を算出したことを意味する。
130個の被検体のR1、R2、R3、R6およびR6
の値と、屈折糖度計による実71111糖度の値を用い
て最小二乗法により、前述した重回帰モデル式(2)の
係数α10、α29、α31、α5.およびαB、を統
計学的に求めた。
の値と、屈折糖度計による実71111糖度の値を用い
て最小二乗法により、前述した重回帰モデル式(2)の
係数α10、α29、α31、α5.およびαB、を統
計学的に求めた。
すなわち、
α1.寓 5.113
α2.−一21.69
α3.− 23.07
α4.−〇
α5.− 9.351
α6.−−18.83 である。
これらの係数を、下記式に代入して推定糖度F を計算
した。
した。
u
Fru−αl−x Ri / R6+α2− X R2
/ Rc+α3= x R3/ Re+α4.xR4/
R6+α5.xR5/R6+α、、 −(2)第
9図に、130個の被検体について、実測糖度を横軸に
、(2)式により算出された推定糖度を縦軸に示した)
l閉園を示す。更に、第10図に残差分布を示す。この
結果から、被検体130個について、実測糖度と推定糖
度との・1也均残差は0.74%に過ぎず、また、残差
分布の狭く、優れた精度を持つことが判る。
/ Rc+α3= x R3/ Re+α4.xR4/
R6+α5.xR5/R6+α、、 −(2)第
9図に、130個の被検体について、実測糖度を横軸に
、(2)式により算出された推定糖度を縦軸に示した)
l閉園を示す。更に、第10図に残差分布を示す。この
結果から、被検体130個について、実測糖度と推定糖
度との・1也均残差は0.74%に過ぎず、また、残差
分布の狭く、優れた精度を持つことが判る。
実験例2
実験例1と同様にして、白桃216個について、硬度を
測定した。
測定した。
すなわち、各被検体のR3、R4、R5、R6の平均反
射率の値をΔ−1定し、別途、硬度:1により各被検体
について実測硬度を求めた。
射率の値をΔ−1定し、別途、硬度:1により各被検体
について実測硬度を求めた。
第12図に、白桃についての波長毎の反射率と実apl
硬度との単相関係数を示す。なお、前述の様に、この第
12図と第8図とから、統計学的方法を用いて前記の6
fliの波長範囲を選定した。
硬度との単相関係数を示す。なお、前述の様に、この第
12図と第8図とから、統計学的方法を用いて前記の6
fliの波長範囲を選定した。
216個の被検体のR3、R4、R5、R6の値と、実
/fp1硬度の値を用いて最小二乗法により、前述した
重回帰モデル式(4)の係数β31、β43、β 、お
よびβ6.を統計学的に求めた。
/fp1硬度の値を用いて最小二乗法により、前述した
重回帰モデル式(4)の係数β31、β43、β 、お
よびβ6.を統計学的に求めた。
すなわち、
β1.−〇
β2.−〇
β33膳−0,3007
β4.−−o、7403
R5,−0,6409
β6.− 3.570 − である。
これらの係数を、ド記式に代入して推定硬度K を計算
した。
した。
「U
Kru−β、、XR,/R6+β2.XR2/R6+β
3.XR3/R6+β4.XR4/R6+β5.×R5
/R6+β6、 ・・・(4)第11図に、216
個の被検体について、実測硬度を横軸に、上式により算
出された推定硬度を縦軸に示した相関図を小ず。史に、
残差分布を求めた。この結果から、被検体216個につ
いて、実測硬度と推定硬度との甲均残差は0.226k
g/C−に過ぎず、また、残差分(1iの狭く、優れた
精度を持つことが判る。
3.XR3/R6+β4.XR4/R6+β5.×R5
/R6+β6、 ・・・(4)第11図に、216
個の被検体について、実測硬度を横軸に、上式により算
出された推定硬度を縦軸に示した相関図を小ず。史に、
残差分布を求めた。この結果から、被検体216個につ
いて、実測硬度と推定硬度との甲均残差は0.226k
g/C−に過ぎず、また、残差分(1iの狭く、優れた
精度を持つことが判る。
実験例3
R1である1種の波長を用いたこと以外、実験例1と同
様にして、推定糖度を評価した。
様にして、推定糖度を評価した。
その結果を第13図に示す。この図より良好な精度で糖
度を測定することが出来ないとことがわかる。
度を測定することが出来ないとことがわかる。
実験例4
R2とR3との2種の波長を用いたこと以外、実験例1
と同様にして、推定糖度を評価した。
と同様にして、推定糖度を評価した。
その結果を第14図に示す。この図より良好な精度で糖
度を測定することか難しいとことがわかる。実験例5 R,とR2とR3との3種の波長を用いたこと以外、実
験例1と同様にして、推定糖度を評価した。
度を測定することか難しいとことがわかる。実験例5 R,とR2とR3との3種の波長を用いたこと以外、実
験例1と同様にして、推定糖度を評価した。
その結果を第15図に示す。実験例3〜4の結果より、
良好な精度で糖度を測定するためには、少なくとも3種
以上の波長に対する反射率を用いることがf4効である
ことが判る。
良好な精度で糖度を測定するためには、少なくとも3種
以上の波長に対する反射率を用いることがf4効である
ことが判る。
第1図は、この発明のΔP1定装置の一例を示す概略図
、第2図および第3図は、この発明による別の装置例を
示す(既略図、第4図は、実測vM度が8.496の白
桃の反射率曲線を示すスペクトル図、第5図は、実71
111糖度が11.3%の白桃の反射率曲線を示すスペ
クトル図、第6図は、実7ip+糖度か13.996の
白桃の反射率曲線を示すスペクトル図、第7図は、キウ
ィの反射率曲線を示すスペクトル図、第8図は、白桃の
波長毎の波長率と実測糖度との単相関係数を示す線図、
第9図は、推定糖度と実A11l糖度との相関図、第1
0図は、推定糖度の残差分布を示すグラフ、第11図は
、推定硬度と実7Tl11硬度との相関図、第12図は
、白桃の波長毎の波長率と実測硬度とのqt相関係数を
示す線図、第13図は、1波長法による推定糖度と実測
糖度との相関図、第14図は、2波長法による推定糖度
と実測糖度との相関図、@15図は、3波長法による推
定糖度と実7IllI糖度との相関図である。 1・・・光源、2・・・分光器、3・・・被検体、4・
・・受光装置、5・・・反射率の算出手段、6・・・判
断手段、7・・・設定手段、8・・・出力装置、9・・
・マイクロプロセッサ、10・・・ベルトコンベア、1
1・・・選別装置、12・・・収納容器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第3図 +、o R52,0 渡艮(μ+nl 第4図 波長(μm) 波長(μm) 第6図 実測糖度(%) 第10図 実aIJ糖度(%) 第14図
、第2図および第3図は、この発明による別の装置例を
示す(既略図、第4図は、実測vM度が8.496の白
桃の反射率曲線を示すスペクトル図、第5図は、実71
111糖度が11.3%の白桃の反射率曲線を示すスペ
クトル図、第6図は、実7ip+糖度か13.996の
白桃の反射率曲線を示すスペクトル図、第7図は、キウ
ィの反射率曲線を示すスペクトル図、第8図は、白桃の
波長毎の波長率と実測糖度との単相関係数を示す線図、
第9図は、推定糖度と実A11l糖度との相関図、第1
0図は、推定糖度の残差分布を示すグラフ、第11図は
、推定硬度と実7Tl11硬度との相関図、第12図は
、白桃の波長毎の波長率と実測硬度とのqt相関係数を
示す線図、第13図は、1波長法による推定糖度と実測
糖度との相関図、第14図は、2波長法による推定糖度
と実測糖度との相関図、@15図は、3波長法による推
定糖度と実7IllI糖度との相関図である。 1・・・光源、2・・・分光器、3・・・被検体、4・
・・受光装置、5・・・反射率の算出手段、6・・・判
断手段、7・・・設定手段、8・・・出力装置、9・・
・マイクロプロセッサ、10・・・ベルトコンベア、1
1・・・選別装置、12・・・収納容器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第3図 +、o R52,0 渡艮(μ+nl 第4図 波長(μm) 波長(μm) 第6図 実測糖度(%) 第10図 実aIJ糖度(%) 第14図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、被検体の青果物からの反射光を受光し、3.0μm
以下の近赤外領域に含まれる少なくとも3種の波長に対
応する反射強度を計測し、該反射率を算出し、これらの
値から被検体の青果物の品質を測定する方法。 2、反射強度を計測して該反射率を算出する少なくとも
3種の異なる波長が、 0.90μm〜1.10μm 1.11μm〜1.31μm 1.24μm〜1.44μm 1.35μm〜1.55μm 1.58μm〜1.78μm 1.72μm〜1.92μm のいずれかの範囲に包含され、被測定品質が青果物の糖
度である請求項1記載の方法。 3、反射強度を計測して該反射率を算出する少なくとも
3種の異なる波長が、 0.90μm〜1.10μm 1.11μm〜1.31μm 1.24μm〜1.44μm 1.35μm〜1.55μm 1.58μm〜1.78μm 1.72μm〜1.92μm のいずれかの範囲に包含され、被測定品質が青果物の硬
度である請求項1記載の方法。 4、3.0μm以下の近赤外領域を少なくとも含む光を
被検体の青果物に照射する光源装置と、被検体からの反
射光を受光して電気信号に変換する受光装置と、光源装
置と被検体との光路途中にまたは受光装置と被検体との
光路途中に配設された分光器と、該信号から3.0μm
以下の近赤外領域に含まれる少なくとも3種の異なる測
定波長に対応する反射率を算出する手段とを備える青果
物品質測定装置。 5、糖度を測定する場合、設定された下記重回帰モデル
式(1)または(2)に基づき推定糖度F_r_uを計
算し、また、硬度を測定する場合、設定された下記重回
帰モデル式(3)または(4)に基づき推定硬度K_r
_uを計算し、判断する判断手段と、計算された推定糖
度F_r_uまたは/および推定硬度K_r_uを出力
する手段とを備える請求項6記載の青果物品質測 定装置。 F_r_u=α_1×R_1+α_2×R_2+α_3
×R_3+α_4×R_4+α_5×R_5+α_6×
R_6+α_7…(1) F_r_u=α_1_′×R_1/R_6+α_2_′
×R_2/R_6+α_3_′×R_3/R_6+α_
4_′×R_4/R_6+α_5_′×R_5/R_6
+α_6′…(2)K_r_u=β_1×R_1+β_
2×R_2+β_3×R_3+β_4×R_4+β_5
×R_5+β_6×R_6+β_7…(3) K_r_u=β_1_′×R_3/R_6+β_2_′
×R_2/R_6+β_3_′×R_3/R_6+β_
4_′×R_4/R_6+β_5_′×R_5/R_6
+β_6_′…(4)式中、R_1、R_2、R_3、
R_4、R_5およびR_6は、下記6の波長範囲に各
々包含される波長の反射率を示し、 0.90μm〜1.10μm 1.11μm〜1.31μm 1.24μm〜1.44μm 1.35μm〜1.55μm 1.58μm〜1.78μm 1.72μm〜1.92μm α_1、α_2、α_3、α_4、α_5、α_6、α
_7、α_1_′、α_2_′、α_3_′、α_4_
′、α_5_′、α_6_′、β_1、β_2、β_3
、β_4、β_5、β_6、β_7、β_1_′、β_
2_′、β_3_′、β_4_′、β_5_′およびβ
_6_′は、十分に多い母集団において、測定された反
射率および実測糖度または実測硬度を用いて最小二乗法
で決定された係数である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63131227A JPH01301147A (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 青果物の品質測定法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63131227A JPH01301147A (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 青果物の品質測定法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01301147A true JPH01301147A (ja) | 1989-12-05 |
Family
ID=15052998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63131227A Pending JPH01301147A (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 青果物の品質測定法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01301147A (ja) |
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