JPH09304284A - 卵検査用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 卵検査のうちで最も重要なひび割れ検査にお
いて、ひび割れと同様に線状の領域であるすじ状模様と
識別して、ひび割れ部だけを検出する。 【解決手段】 カメラ１６により撮影した卵１２の濃淡
画像Ｇ１を２値化することにより、卵殻のひび割れ部や
すじ状模様と通常卵殻面が異なる値となった２値画像Ｇ
２を得、これをラベリングして連続する領域を個別に識
別した後、該２値画像Ｇ７に対して細線化処理を施し
て、ひび割れやすじ状模様に対応する領域を幅１画素の
線状領域とした後、各領域の線の総延長と包絡周囲長を
求め、包絡周囲長／総延長が一定閾値よりも小さな領域
をひび割れ部として認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、卵検査用画像処理
方法に係り、特に、鶏卵の検査に用いるのに好適な、良
品表面上のすじ状模様と識別して、不良品であるひび割
れ部を持つ卵殻のみを検出することが可能な卵検査用画
像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、卵の検査は、ほとんど目視により
行われている。自動化方法として、音波を用いる方法が
あるが、人間による目視検査と比べて信頼性が劣ること
が知られている。又、本発明と同様な画像処理による自
動検査方法としては、特開昭６２−２１１５４４に、線
の分岐、折曲り、線幅が均一であること、明暗が激しい
ことをひび割れの特徴とし、これらを備えている領域を
ひび割れ部として、ひび割れ部とすじ状模様を識別する
ことが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、線幅や
明暗等の輝度分布に関わる特徴は、ばらつきが激しく、
ひび割れ部とすじ状模様を十分に分離することは困難で
ある。又、折曲りや分岐等は、ひび割れによって発生し
易いことは事実であるが、すじ状模様には全く存在しな
いという訳ではなく、卵殻上の不定形パターンでは、全
体的に大きく見れば大体直線であっても、画素配列とし
て１点ずつ細かく見れば、微小な折曲りや分岐を形成し
ている場合が数多く存在する。更に、卵のような立体的
形状の物体を透過光で撮影すると、輝度にむらが発生
し、卵の中央部では暗く、周辺部では明るくなり、２値
化が困難であるが、特開昭６２−２１１５４４では、こ
の問題の解決方法については触れられていない。

【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、卵検査のうちで最も重要なひび割れ
検査において、ひび割れと同様に線状の領域であるすじ
状模様を識別して、ひび割れ部だけを検出することを課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、卵検査用の画
像処理に際して、卵殻を持つ卵の一方から光を照射し、
その反対側に配置したカメラにより卵の濃淡画像を撮影
し、該濃淡画像を２値化することにより、卵殻のひび割
れ部やすじ状模様と通常卵殻面が異なる値となった２値
画像を得、これをラベリングして連続する領域を個別に
識別した後、該２値画像に対して細線化処理を施して、
ひび割れ部やすじ状模様に対応する領域を幅１画素の線
状領域とした後、各領域の線の総延長と、各領域を囲む
最小凸多角形の包絡周囲長を求め、包絡周囲長／総延長
が一定閾値より小さな領域をひび割れ部として認識する
ことにより、前記課題を解決したものである。

【０００６】更に、前記ラベリング後、細線化処理前に
各領域の周囲長／面積を複雑度として求め、前記包絡周
囲長／総延長が一定閾値より小さく、且つ、前記複雑度
が一定閾値より大きな領域をひび割れ部として認識する
ことにより、検査精度を更に高めたものである。

【０００７】又、同じく卵検査用の画像処理に際して、
卵殻を持つ卵の一方から光を照射し、その反対側に配置
したカメラにより卵の濃淡画像を撮影し、該濃淡画像を
２値化することにより、卵殻全体が最低輝度、背景が最
高輝度となった２値画像を得、これと原画像の間の画像
間論理和により、卵殻部分が原画像のまま、背景が最高
輝度となった２次原画像を得、これを平滑化した平滑化
画像を用いて得られた濃淡画像に対して、卵殻の欠陥を
検出する画像処理を施すようにして、前記課題を解決し
たものである。

【０００８】具体的には、例えば前記平滑化画像を２次
原画像より画像間演算により引き去り、更に、前記２値
画像を反転した、卵殻全体が最高輝度、背景が最低輝度
である境界線マスク画像との画像間論理積により、背景
全体を最低輝度とする、卵輪郭外に段差の無い濃淡画像
を得るようにしたものである。

【０００９】あるいは、前記平滑化画像を原画像より画
像間演算により引き去ることにより、卵輪郭外に段差の
無い濃淡画像を得るようにしたものである。

【００１０】更に、前記のようにして得られた濃淡画像
を２値化することにより、卵殻のひび割れ部やすじ状模
様と通常卵殻面が異なる値となった２値画像を得、これ
をラベリングして連続する領域を個別に識別した後、各
領域の周囲長／面積を複雑度として求め、次に前記２値
画像に対して細線化処理を施して、ひび割れ部やすじ状
模様に対応する領域を幅１画素の線状領域とした後、各
領域の線の総延長と、各領域を囲む最小凸多角形の包絡
周囲長を求め、包絡周囲長／総延長が一定閾値より小さ
く、且つ前記複雑度が一定閾値より大きな領域を、ひび
割れ部として認識することにより、前記課題を解決した
ものである。

【００１１】本発明では、輝度むらを解消して良好な２
値化を行うために、ひび割れやすじ状模様の幅以上の大
きなフィルタにより平滑化を行い、卵殻表面の全体的な
輝度分布を保ちつつ、ひび割れやすじ状模様等の部分的
なパターンが消去された平滑化画像を作り、これを原画
像から引き去ることにより、全体的な輝度分布が一定な
画像を得、これに対して２値化を施して、ひび割れやす
じ状模様等が明瞭に現われ、ノイズを含まない良好な２
値画像を得る。更に、この方法では、卵殻の輪郭のよう
な輝度の段差部分で、段差の明側に境界線が現われるた
め、この境界線の部分は卵殻上となり、この部分のひび
割れが検出できなくなる。

【００１２】このため、本発明の一つでは、前記平滑化
画像を２次原画像より画像間演算により引き去り、更
に、前記２値画像を反転した、卵殻全体が最高輝度、背
景が最低輝度である境界線マスク画像との画像間論理積
により、背景全体を最低輝度とする、卵輪郭外に段差の
無い濃淡画像を得て、この問題を解決している。

【００１３】又、本発明の他の一つでは、前記平滑化画
像を原画像より画像間演算により引き去ることにより、
卵の輪郭外に段差の無い濃淡画像を得るようにして、前
記問題を解決している。この場合、平滑化画像の画素濃
度は、背景、輪郭共に原画像より高いため、減算結果は
負となり、卵の輪郭外に発生する段差をマスクする必要
は無くなる。

【００１４】本発明は、前記のようにして得られた良好
な２値画像上で、各領域を構成する個々の画素の配置の
レベルでの微細形状を排除して、全体的な形状特徴を捉
えるようにしている。即ち、線状領域において単純な直
線では、包絡周囲長が面積のほぼ２倍になるのに対し、
分岐や折曲りを多く含むひび割れの形状では、実際の領
域面積に対して包絡周囲長が小さくなることを利用して
いる。ここで、領域面積は、ばらつきの大きい線幅の影
響を受け易いので、細線化を行い、幅のばらつきを無く
してから、線の総延長を用いた。この包絡周囲長／細線
総延長の値は、ばらつきの多い特徴を含まないため、高
い信頼性を持ってひび割れを検出できる。

【００１５】更に、この包絡周囲長／細線総延長の値
は、すじ模様の例外的な形状である単純な弧やＬ字型の
パターンでも大きな値を取るため、細線化前の形状か
ら、各領域の周囲長／面積として複雑度を求めるように
している。この複雑度は、単純な弧やＬ字型では小さく
なるので、これらが大きな値を持つことをひび割れを判
定する条件に加えて、単純な弧やＬ字型のすじ模様のパ
ターンによる影響を排除することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明が適用される卵検査ライン
の一例を示したものである。この卵検査ラインでは、ロ
ーラコンベア１０によって卵１２が、図中の左から右へ
運搬されている。

【００１８】前記ローラコンベア１０の下には光源１４
が配置されており、この光源１４によって、卵１２の１
個１個を下から照明し、その透過画像が、ローラコンベ
ア１０の上に配置されたカメラ１６で撮影される。

【００１９】このカメラ１６により得られた画像は、画
像処理装置１８により処理され、検査結果データがコン
ベア制御装置２０へ送られる。コンベア制御装置２０
は、不良卵排除機構２２を制御して、画像処理装置１８
が不良と判定した卵をローラコンベア１０の外に排除す
る。

【００２０】前記画像処理装置１８における処理は、図
２に示すような手順に従って実行される。ここで、ステ
ップＳ１乃至Ｓ８が、本発明の一つに従った、処理前半
の前処理手順であり、ステップＳ９乃至Ｓ１３が、処理
後半のひび割れ検出手順である。

【００２１】まず、ステップＳ１で、カメラ１６から、
図３に示すような濃淡画像（原画像）Ｇ１を入力する。
この濃淡画像Ｇ１上では、光源１４により卵１２だけが
照らされて、背景は暗く写っている。卵１２は、その立
体形状により、中央が暗く、周辺部が明るく写る。

【００２２】次にステップＳ２で、濃淡画像Ｇ１の卵と
背景の輝度の中間を閾値として、濃淡画像Ｇ１を２値化
し、背景を最高輝度、例えば８ビット画像では２５５、
卵部分を０とした、図４のような２値画像Ｇ２を作る。

【００２３】次にステップＳ３で、前記濃淡画像Ｇ１と
２値画像Ｇ２の画像間論理和を取って、論理和（マス
ク）画像Ｇ３を作る。

【００２４】次いでステップＳ４で、この論理和画像Ｇ
３を、卵殻上のひび割れやすじ状模様の幅より大きなサ
イズのフィルタで平滑化して、図６に示すような平滑化
（マスク）画像Ｇ４を作る。

【００２５】次いでステップＳ５で、画像間差分演算に
より、前記論理和画像Ｇ３から平滑化画像Ｇ４を引き去
ると、図７に示す如く、輝度むらが排除された画像Ｇ５
が得られる。

【００２６】この輝度むら排除画像Ｇ５中の、卵の直ぐ
外側には境界線が現われているので、前記２値画像Ｇ２
をステップＳ６で反転して、図８に示すような、卵殻全
体が最高輝度、背景が最低輝度である境界線マスク画像
Ｇ６を作る。

【００２７】次いでステップＳ７で、境界線マスク画像
Ｇ６と輝度むら排除画像Ｇ５の画像間論理積を取って境
界線をマスクして、卵輪郭外に段差の無い濃淡画像を得
る。

【００２８】このようにして得られた濃淡画像を、ステ
ップＳ８で一定閾値で２値化して、図９に示すような２
値画像Ｇ７を得る。

【００２９】このステップＳ１〜Ｓ８で実行される前処
理手順において、卵の外側を最高輝度でマスクして、２
値化前に卵の輪郭外に段差の無い濃淡画像を得る理由
は、次のとおりである。図１０は、原画像Ｇ１及びその
輝度断面を示し、図１１は、原画像Ｇ１をそのまま単純
に平滑化した単純平滑化画像及びその輝度断面を示し、
図１２は、原画像Ｇ１から図１１の単純平滑化画像を差
し引いた画像及びその輝度断面を示す。原画像から、直
接、単純平滑化画像を引いてしまった図１２の画像で
は、輝度段差の明側に境界線ができるため、この処理で
は卵の内部に境界線が発生してしまい、その部分のひび
割れ検出処理ができなくなる。

【００３０】これに対して、本発明の一つによる処理に
用いられる論理和マスク画像Ｇ３及びその輝度断面を図
１３に示し、この論理和マスク画像Ｇ３を平滑化した平
滑化マスク画像Ｇ４及びその輝度断面を図１４に示し、
論理和マスク画像Ｇ３から平滑化マスク画像Ｇ４を差し
引いた輝度むら排除画像Ｇ５及びその輝度断面を図１５
に示す。図１５に示す輝度むら排除画像Ｇ５では、境界
線が卵の外側にあるため、卵内部のひび割れ検出には障
害とならないことが明らかである。

【００３１】なお、２値化前に卵の輪郭外に段差の無い
濃淡画像を得る方法は、図２に示した方法に限定され
ず、本発明の他の一つによって、原画像Ｇ１から平滑化
マスク画像Ｇ４を引くことによって得ることも可能であ
る。この場合、平滑化マスク画像Ｇ４の画素濃度は、背
景、輪郭共に原画像Ｇ１より高いため、減算結果は負と
なり、卵の輪郭外に発生する段差をマスクする必要は無
くなる。

【００３２】即ち、図１３に示したように、論理和マス
ク画像Ｇ３は、背景が最高輝度で置換えられており、背
景部分では必ず原画像より高い値となっている。又、輪
郭部分では、卵側では原画像の値、背景側は最高輝度と
なっている。平滑化により卵側の値は背景側と平均化さ
れて原画像より高くなり、背景側は卵側の値と平均され
て若干低くなるが、原画像では、この部分は卵より低い
値を持つ背景なので、原画像より低くなる事はない。

【００３３】従って、平滑化マスク画像Ｇ４は、図１４
に示したように、背景及び輪郭付近で必ず原画像Ｇ１よ
りも高い値となり、Ｇ１−Ｇ４は、この部分で負とな
る。図１６の例では、負の値を０に固定しているが、こ
れは本質的な事でなく、後にステップＳ８で得られる２
値画像は、負の値のままでも０に固定しても同じであ
る。

【００３４】平滑化マスク画像Ｇ４では、平滑化により
卵表面のひび、すじ等の高輝度部分の値が卵表面に近い
値まで低下させられているため、原画像Ｇ１上では、こ
れらの部分だけが平滑化マスク画像Ｇ４より高い値とな
っており、Ｇ１からＧ４を引くと、これらの部分だけが
正の値を持つ事になる。

【００３５】前出ステップＳ１乃至Ｓ８による前処理が
終了した後、ステップＳ９乃至Ｓ１３のひび割れ検出処
理に移る。

【００３６】具体的には、ステップＳ９で、２値画像Ｇ
７をマスキングしてラベル付けした、図１７に示すよう
なラベル画像Ｇ８を得る。

【００３７】次いでステップＳ１０で、ラベル付けされ
た各領域１、２、３・・・の複雑度、即ち周囲長／面積
を算出する。

【００３８】次いでステップＳ１１で、図１８に示すよ
うな細線化画像Ｇ９を得る。

【００３９】次いでステップＳ１２で、図１９に示すよ
うな細線化図形を用いて、細線化された領域の包絡周囲
長と面積を測定する。細線化図形では、細線の総延長は
面積と等しい。

【００４０】最後にステップＳ１３で、包絡周囲長／面
積が閾値Ｔ１より小さく、且つ、複雑度が閾値Ｔ２より
大きい領域の有無を調べ、該当する領域が存在する場合
には、ひび割れ有りと判定して、ステップＳ１４で、不
良の信号をコンベア制御装置２０へ転送し、一方、該当
領域がない場合には、正常の信号をコンベア制御装置２
０に転送して、処理を終了する。

【００４１】本実施形態においては、包絡周囲長／面積
と複雑度の両者によりひび割れ部を判定していたので、
判定精度が高い。なお、例外的な形状である単純な弧や
Ｌ字型による誤判定が問題とならない場合には、複雑度
による判定を省略して、処理を簡略化することも可能で
ある。

【００４２】なお、前記説明においては、本発明が鶏卵
のひび割れ検出に用いられていたが、本発明の適用対象
はこれに限定されず、鶉の卵等、他の卵の不良検出にも
同様に適用できることは明らかである。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、卵検査のうちで最も重
要なひび割れ検査において、ひび割れと同様に線状の領
域であるすじ状模様を識別して、ひび割れ部を持つ不良
卵のみ排除することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象である鶏卵検査ラインの構成
を示す斜視図

【図２】本発明の実施形態における処理手順を示す流れ
図

【図３】前記実施形態において、カメラから得られる原
画像の例を示す線図

【図４】同じく、原画像を２値化した２値画像の例を示
す線図

【図５】同じく、原画像と図４の２値画像の論理和マス
ク画像の例を示す線図

【図６】同じく、平滑化マスク画像の例を示す線図

【図７】同じく、論理和マスク画像から平滑化マスク画
像を引いた輝度むら排除画像の例を示す線図

【図８】同じく、図４の２値画像を反転した境界線マス
ク画像の例を示す線図

【図９】同じく、輝度むら排除画像を境界線マスク画像
でマスキングすることによって得られた２値画像の例を
示す線図

【図１０】卵の外側を最高輝度でマスクする効果を説明
するための、原画像、及び、その輝度断面を示す線図

【図１１】同じく、単純平滑化画像、及び、その輝度断
面を示す線図

【図１２】同じく、図１１の単純平滑化画像から図１０
の原画像を差し引いた画像、及び、その輝度断面の例を
示す線図

【図１３】同じく、本発明で用いる論理和マスク画像、
及び、その輝度断面の例を示す線図

【図１４】同じく、図１３の論理和マスク画像を平滑化
した平滑化マスク画像、及び、その輝度断面の例を示す
線図

【図１５】同じく、図１３の論理和マスク画像から図１
４の平滑化マスク画像を差し引いて得た輝度むら排除画
像、及び、その輝度断面の例を示す線図

【図１６】本発明の他の一つの原理を説明するための、
図１０の原画像から図１４の平滑化マスク画像を差し引
いて得た差分画像、及び、その輝度断面の列を示す線図

【図１７】本発明の実施形態において、図９の２値画像
をマスキングし、ラベル付けして得たラベル画像の例を
示す線図

【図１８】同じく、図１７のラベル画像を細線化して得
た細線化画像の例を示す線図

【図１９】同じく、図１８の細線化画像から得た細線化
図形の例を示す線図

【符号の説明】

１０…ローラコンベア １２…卵 １４…光源 １６…カメラ １８…画像処理装置 Ｇ１…原（濃淡）画像 Ｇ２、Ｇ７…２値画像 Ｇ３…論理和マスク画像 Ｇ４…平滑化マスク画像 Ｇ５…輝度むら排除画像 Ｇ６…境界線マスク画像 Ｇ８…ラベル画像 Ｇ９…細線化画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３０Ｒ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】卵殻を持つ卵の一方から光を照射し、 その反対側に配置したカメラにより卵の濃淡画像を撮影
   し、 該濃淡画像を２値化することにより、卵殻のひび割れ部
   やすじ状模様と通常卵殻面が異なる値となった２値画像
   を得、 これをラベリングして連続する領域を個別に識別した
   後、 該２値画像に対して細線化処理を施して、ひび割れ部や
   すじ状模様に対応する領域を幅１画素の線状領域とした
   後、 各領域の線の総延長と、各領域を囲む最小凸多角形の包
   絡周囲長を求め、 包絡周囲長／総延長が一定閾値より小さな領域をひび割
   れ部として認識することを特徴とする卵検査用画像処理
   方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ラベリング後、細線化処理前に各領域の周囲長／面
   積を複雑度として求め、 前記包絡周囲長／総延長が一定閾値より小さく、且つ、
   前記複雑度が一定閾値より大きな領域をひび割れ部とし
   て認識することを特徴とする卵検査用画像処理方法。
3. 【請求項３】卵殻を持つ卵の一方から光を照射し、 その反対側に配置したカメラにより卵の濃淡画像を撮影
   し、 該濃淡画像を２値化することにより、卵殻全体が最低輝
   度、背景が最高輝度となった２値画像を得、 これと原画像の間の画像間論理和により、卵殻部分が原
   画像のまま、背景が最高輝度となった２次原画像を得、 これを平滑化した平滑化画像を用いて得られた濃淡画像
   に対して、卵殻の欠陥を検出する画像処理を施すことを
   特徴とする卵検査用画像処理方法。
4. 【請求項４】請求項３において、前記平滑化画像を２次
   原画像より画像間演算により引き去り、 更に、前記２値画像を反転した、卵殻全体が最高輝度、
   背景が最低輝度である境界線マスク画像との画像間論理
   積により、背景全体を最低輝度とする、卵輪郭外に段差
   の無い濃淡画像を得て、 得られた濃淡画像に対して、卵殻の欠陥を検出する画像
   処理を施すことを特徴とする卵検査用画像処理方法。
5. 【請求項５】請求項３において、前記平滑化画像を原画
   像より画像間演算により引き去ることにより、卵輪郭外
   に段差の無い濃淡画像を得て、 得られた濃淡画像に対して、卵殻の欠陥を検出する画像
   処理を施すことを特徴とする卵検査用画像処理方法。
6. 【請求項６】請求項３乃至５のいずれか一項において、 前記のようにして得られた濃淡画像を２値化することに
   より、卵殻のひび割れ部やすじ状模様と通常卵殻面が異
   なる値となった２値画像を得、 これをラベリングして連続する領域を個別に識別した
   後、 各領域の周囲長／面積を複雑度として求め、 次に前記２値画像に対して細線化処理を施して、ひび割
   れ部やすじ状模様に対応する領域を幅１画素の線状領域
   とした後、 各領域の線の総延長と、各領域を囲む最小凸多角形の包
   絡周囲長を求め、 包絡周囲長／総延長が一定閾値より小さく、且つ、前記
   複雑度が一定閾値より大きな領域を、ひび割れ部として
   認識することを特徴とする卵検査用画像処理方法。