JPH10300678A - 胴割れ米の検出方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 米の胴割れを精度よく検出する方法と装置を
提供する。 【解決手段】 米粒を平面に置いて照明し、この米粒を
平面に対して垂直方向から撮像装置で撮像し、この画像
の細長方向またはこの直角方向の濃度分布を調べ、濃度
分布の急変より胴割れを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、米粒の胴割れを画
像処理により検出する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】胴割れ米とは胚乳部に亀裂面を生じてい
る米粒をいい、多くの場合、もみが急激な乾燥または吸
湿にあうと起る。胴割れ米は、とう精中に砕粒になりや
すく精米の品質と歩留りに及ぼす影響は大きい。胴割れ
面は米粒の内部に生じている場合が多く、通常の明るさ
の下では見えないが、ある程度の強さの照明光を当てる
ことにより肉眼で検出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような胴割れの検
査は、主として肉眼によって行われているが、米をひと
粒、ひと粒取り出して検査するため、精神的に負担が大
きく自動検査化が要求されていた。このため幾つかの自
動検査装置も開発されているが、検出精度が十分ではな
かった。

【０００４】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、米の胴割れを精度よく検出する胴割れ米の検出方
法と装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、米粒を平面に置いて照明し、
米粒の前記平面に対する垂直方向から撮像装置で撮像
し、この画像の細長方向またはこの直角方向の濃度分布
を調べ、濃度分布の急変より胴割れを検出する。

【０００６】米粒に照明を当てこれを平面に対する垂直
方向から撮像装置で撮像し得られた画像の濃度分布を調
べると、割れが米の細長方向とほぼ直交する方向（これ
を以降幅方向と称する）に有る場合、細長方向の濃度分
布が割れ面の位置で急変する。同様に割れ面が細長方向
に有る場合、幅方向の濃度分布が割れ面の位置で急変す
る。この濃度の急変現象を検出することにより割れを検
出することができる。

【０００７】請求項２の発明では、前記濃度分布の急変
より胴割れを検出する方法として、細長方向またはこの
直角方向の濃度分布の急変位置を求め、この急変位置を
挟んだ細長方向またはこの直角方向の所定エリアの濃度
比から胴割れを検出する。

【０００８】米の細長方向の濃度分布に急変がある場
合、急変位置を挟んで両側の所定のエリアの濃度比を取
り、この値が一定値以上となるとき割れがあると判定す
ると、幅方向の割れを高い精度で検出することができ
る。米の幅方向の濃度分布に急変がある場合も同様で、
急変位置を挟んで両側の予め定めたエリアの濃度比を取
り、この値が一定値以上となるとき割れがあると判定す
ると、細長方向の割れを高い精度で検出することができ
る。

【０００９】請求項３の発明では、前記照明は米粒のほ
ぼ細長方向で水平より４５°の範囲の方向より行なう。

【００１０】米粒の割れはほとんど幅方向に現れてい
る。そこで照明をほぼ細長方向で水平面より４５°の範
囲から行なうことにより、幅方向の割れを浮き上がらせ
濃度分布に急変が現れる画像を得ることができる。

【００１１】請求項４の発明では、前記照明は米粒のほ
ぼ細長方向から行なう。

【００１２】米の細長方向から水平に照明を行なうこと
により、幅方向に割れがある場合、濃度分布の急変を確
実に検出することができる。

【００１３】請求項５の発明では、平面に置かれた米粒
を照射する照明装置と、この米粒を前記平面に対する垂
直方向から撮像する撮像装置と、この撮像装置の撮像を
処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、
撮像された画像の細長方向またはこの直角方向の濃度分
布を調べて急変位置を求め、この急変位置を挟んだ細長
方向またはこの直角方向の所定エリアの濃度比から胴割
れを検出する。

【００１４】平面に置かれた米粒を照明装置で照射し、
平面に対する垂直方向から撮像装置で撮像し、この画像
を画像処理装置で処理する。画像処理装置は、撮像され
た画像の細長方向またはこの直角方向の濃度分布を調べ
て急変位置を求め、この急変位置を挟んだ細長方向また
はこの直角方向の所定エリアの濃度比から胴割れを検出
する。細長方向の濃度分布に急変が生じた場合は米の幅
方向の割れであり、細長方向の直角方向の濃度分布に急
変が生じた場合は米の細長方向の割れである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本実施形態の光学系
の構成を示す図である。米粒１を平面に置き、照明光源
２より光ファイバ３により照明光を米粒１の細長方向か
ら平面に平行に照射する。照明光源２としては、例えば
ハロゲンランプを使用する。電源はフリッカを防止する
ため直流とし、１２Ｖで５０Ｗのハロゲンランプを用い
ている。米粒１の置かれた平面の垂直方向には２次元イ
メージセンサを有する撮像装置４を設け、米粒１が視野
に大きく入るように設定する。米粒１の細長方向の長さ
は３ｍｍ程度なので、細長方向の視野は７ｍｍ程度とし
ている。

【００１６】図２は本実施形態の画像処理装置の構成を
示すブロック図である。撮像装置４で撮像された画像デ
ータはＡ／Ｄコンバータ５でアナログデータよりデジタ
ルデータに変換され、データメモリ６に格納される。パ
ーソナルコンピュータ７は画像データの処理をするとと
もに画像処理装置全体を制御する。Ｄ／Ａコンバータ８
は画像処理されたデジタルデータをアナログデータに変
換し、画像表示用モニタ９は撮像された画像データや画
像処理されたデータを表示する。

【００１７】次に図３〜図７を用いて米粒の胴割れを検
出する方法を説明する。図３は米粒１の胴割れを説明す
る図である。米粒１の細長方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方
向を幅方向とする。胴割れ面１０の殆どは図に示すよう
に幅方向に発生するが、Ｘ軸方向に発生する胴割れ面１
０ａも存在する。以降の説明は幅方向の胴割れ面１０に
ついて説明するが、Ｘ方向の胴割れ面１０ａについても
同様な方法で検出が可能である。なお、図１では、一般
的に幅方向の胴割れ面１０をＹ軸とやや傾斜して示して
いるが、ほぼＹ軸方向のものが多い。

【００１８】図４は胴割れのない正常米をＸ軸方向から
照明し、これを垂直方向（Ｚ軸方向）から撮像装置４で
撮像したときの画像の明暗（濃度）を示す。玄米の米粒
１は白みがかった半透明なので、Ｘ軸方向に照射された
光は米粒１の先端ａ〜後端ｂを通過し、その間に濃度は
徐々に明より暗に変化する。なお、Ａで示す領域は図５
で示す濃度分布を算出する算出対象領域である。

【００１９】図５は正常米の画像の濃度分布を示す。横
軸を照明方向のＸ軸とする。このＸ軸を米粒１の長さ方
向（細長方向）に合わせる。縦軸は濃度とする。ａ，ｂ
は図４に示すａ，ｂである。濃度は領域Ａで示す範囲の
ものを表し、黒より白にゆくに従い大きくなるものとす
る。照明を最も強く受ける先端ａで濃度は大きく（明る
く）、後端ｂにゆくに従い小さく（暗く）なる。

【００２０】図６は胴割れ米をＸ軸方向から照明し、こ
れを米の置かれた平面（Ｘ−Ｙ平面）に垂直方向（Ｚ軸
方向）から撮像装置４で撮像したときの画像の明暗（濃
度）を示し、図７は胴割れ米の画像の領域Ａの濃度分布
を示す。胴割れ米の場合、図６に示すように入射光ｎは
胴割れ面１０により大部分反射され反射光ｒとなり、一
部が透過光ｐとなる。このため図７に示すように、ａ〜
ｃ間は濃度が大きく、ｃで濃度が急変し、ｃ〜ｂ間で濃
度が小さくなる。本発明では濃度の急変する位置ｃを挟
んで、ａ〜ｃとｃ〜ｂの領域の濃度の比を求め、この比
が所定値以上のとき胴割れが存在すると判定する。

【００２１】照明の方向は米粒１の細長方向（Ｘ軸方
向）の場合を説明したが、傾斜して照明しても胴割れ面
１０，１０ａを検出できる。図８は水平面より上下方向
（Ｚ軸方向）に傾斜した場合の検出許容範囲を示す。水
平面（Ｘ−Ｙ平面）に対して４５°の範囲で傾斜して照
明しても、胴割れ面１０，１０ａを検出できる。図８は
Ｘ軸方向に対して４５°の範囲で傾斜して幅方向（Ｙ軸
方向）の胴割れ面１０を検出する場合を示すが、細長方
向（Ｘ軸方向）の胴割れ面１０ａを検出する場合は、Ｙ
軸方向に対して４５°の範囲で傾斜して照明すればよ
い。

【００２２】図９はＸ軸に対する許容傾斜範囲を示す。
Ｘ−Ｚ平面に対して左右４５°の範囲で傾斜して照射し
ても幅方向の胴割れ面１０を検出できる。これは図８に
示す水平面との傾斜と組み合わせても検出できる。また
細長方向の胴割れ面１０ａの場合はＹ−Ｚ平面に対して
左右４５°の範囲で傾斜して照射して検出可能である。
この場合も、図８に示す水平面との傾斜と組み合わせて
検出できる。

【００２３】次に胴割れ面１０，１０ａを検出する算出
方法を説明する。図１０は幅方向の胴割れ面１０の算出
方法を示すが、細長方向の胴割れ面１０ａの算出方法も
同様である。２次元イメージセンサを有する撮像装置４
から米粒１を大きな視野で映像として取り込む。この映
像をデータメモリ６に一旦格納し、この画像データを基
に算出対象領域Ａの濃度を算出する。本実施態様では１
画面を縦（Ｙ軸）方向走査線２４０本、横（Ｘ軸）方向
２５６画素で構成した場合で説明する。なお、Ｘ軸方向
の画素列を１次元データとし、この１次元データをＹ軸
方向に１本，２本と数える。算出対象領域Ａは米粒１の
Ｙ軸方向の任意の８本の１次元データより構成するもの
とする。この８本は１例を示すもので他の値でもよい。
Ａの部分拡大図はＸ軸方向に８本の１次元画素列がある
ことを示す。胴割れ面１０よりａ方向およびｂ方向へｂ
１画素離れたところからｂ２画素を８本の１次元データ
より取った画素、つまり領域Ｂ１，Ｂ２に含まれる画素
の平均濃度を求め、これをＡｖＢ１，ＡｖＢ２とする。
このｂ１，ｂ２の値は本実施形態ではそれぞれ１０画素
としたがこれは１例を示すもので適切な値でよい。この
平均濃度の比Ｒ＝ＡｖＢ１／ＡｖＢ２を求め、このＲが
所定値以上のとき胴割れ面１０が存在すると判定する。

【００２４】次に米粒１の濃度分布データの具体例を説
明する。以下の濃度データの照明は図４で示したＸ軸方
向から行ったものである。図１１は胴割れ面１０のない
正常米のデータを示す。（Ａ）は米粒１の濃淡画像を示
し、（Ｂ）は領域Ａの８本の１次元データの平均濃度分
布を示す。Ａ１は照明が直接当たっている領域に相当
し、ほぼ均一な濃度となっている。Ａ２，Ａ３は透過光
の領域で徐々に暗くなっている。図１２も正常米のデー
タを示す。領域Ａ１は濃度が飽和している。領域Ａ２は
透過光による濃度が不規則に低下している。領域Ａ３は
徐々に暗くなっている。

【００２５】図１３は胴割れ面１０が１つ存在する場合
を示す。胴割れ面１０を境にして濃度が急変している。
領域２と領域３の濃度差が大きいので、胴割れ面１０の
存在は容易に検出できる。図１４，図１５は胴割れ面１
０が２面存在する場合を示す。領域Ａ２と領域Ａ３との
濃度差は急変しているが、領域Ａ３と領域Ａ４との濃度
差はあまり明確ではない。しかし本発明は胴割れ面１０
が有るかないかを判断すればよいので、光源側の胴割れ
面１０が明確に捕らえられればよい。

【００２６】図１１より図１５に示したデータより胴割
れ米を判定する方法を説明する。図１１より図１５の濃
度レベルを走査方向に微分してその微分値が定められた
しきい値以上のものがあるとき、その米を胴割れ候補と
する。このとき微分値がしきい値を越えないときは正常
米と判断する。更に胴割れ候補の米に対して、濃度急変
位置を挟む図１０のＢ１，Ｂ２の領域の濃度の平均値を
求め、この比をとる。この比が予め定めたしきい値以上
のとき、その米を胴割れと判定する。またこのしきい値
を越えないものは正常米と判断する。

【００２７】図１６は上述した方法により玄米につい
て、肉眼で判定した正常米５９個、胴割れ面１０がある
もの５９個をテストした結果を示す。正常米、胴割れ米
にはそれぞれ１から５９までのサンプル番号が付けられ
ており横軸のサンプル番号はこれを示す。縦軸のレシオ
Ｒは先に説明した比Ｒを示す。正常米は正方形、胴割れ
米は菱形で表している。レシオＲを１．９と設定すると
胴割れ米５９中５６個が胴割れと判定できた。判定を間
違えた３個について調べたところ、３個中２個は肉眼で
は胴割れと判断がつかないようなサンプルで正常米に属
するものであった。従って純粋に本発明の方法で胴割れ
と判断がつかないものは５９個の１個であった。

【００２８】以上の実施形態では、照明は細長の米に対
して、はい芽がある方向から照明したが、この逆方向か
ら照明しても何ら問題ない。その場合、図１４のＡ１の
ようなレベルの飽和領域が改善されることもあり、胴割
れ検出により有効である。また、撮像装置４は２次元イ
メージセンサを有するものとしたが、走行する米を１次
元イメージセンサで撮像し平面像を得て同様の画像処理
を行ってもよい。また、米を水平面に置いて垂直方向か
ら撮像するとしたが、米を垂直方向に移動させながら、
水平方向から１次元イメージセンサで撮像してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
では、米粒を照明して撮像装置で撮像しこの濃度分布の
急変している位置の左右の濃度の比を求めることにより
胴割れを精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の光学系を示す図である。

【図２】本発明の実施形態の画像処理装置の構成を示す
ブロック図である。

【図３】米粒に設定した座標軸と胴割れ面を示す図であ
る。

【図４】照明方法と米粒の画像の濃度を説明する図であ
る。

【図５】正常米の濃度分布を示す図である。

【図６】幅方向に胴割れ面がある場合の説明図である。

【図７】胴割れ面がある場合の濃度分布を示す図であ
る。

【図８】Ｘ，Ｙ平面に対して４５°範囲で照射した場合
を示す図である。

【図９】Ｘ，Ｚ平面に対して左右４５°範囲で照射した
場合を示す図である。

【図１０】濃度比算出の説明図である。

【図１１】正常米の画像と濃度分布を示す図である。

【図１２】別の正常米の画像と濃度分布を示す図であ
る。

【図１３】胴割れ面が１面ある場合の濃度分布を示す図
である。

【図１４】胴割れ面が２面ある場合の濃度分布を示す図
である。

【図１５】別の胴割れ面が２面ある場合の濃度分布を示
す図である。

【図１６】正常米と胴割れ米を本発明の方法で判定した
結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 米粒 ２ 照明光源 ３ 光ファイバ ４ 撮像装置 ５ Ａ／Ｄコンバータ ６ データメモリ ７ パーソナルコンピュータ ８ Ｄ／Ａコンバータ ９ 画像表示用モニタ １０ 幅方向の胴割れ面 １０ａ 細長方向の胴割れ面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 米粒を平面に置いて照明し、米粒の前記
   平面に対する垂直方向から撮像装置で撮像し、この画像
   の細長方向またはこの直角方向の濃度分布を調べ、濃度
   分布の急変より胴割れを検出することを特徴とする胴割
   れ米の検出方法。
2. 【請求項２】 前記濃度分布の急変より胴割れを検出す
   る方法として、細長方向またはこの直角方向の濃度分布
   の急変位置を求め、この急変位置を挟んだ細長方向また
   はこの直角方向の所定エリアの濃度比から胴割れを検出
   することを特徴とする請求項１記載の胴割れ米の検出方
   法。
3. 【請求項３】 前記照明は米粒のほぼ細長方向で水平よ
   り４５°の範囲の方向より行なうことを特徴とする請求
   項１または２記載の胴割れ米の検出方法。
4. 【請求項４】 前記照明は米粒のほぼ細長方向から行な
   うことを特徴とする請求項３記載の胴割れ米の検出方
   法。
5. 【請求項５】 平面に置かれた米粒を照射する照明装置
   と、この米粒を前記平面に対する垂直方向から撮像する
   撮像装置と、この撮像装置の撮像を処理する画像処理装
   置とを備え、前記画像処理装置は、撮像された画像の細
   長方向またはこの直角方向の濃度分布を調べて急変位置
   を求め、この急変位置を挟んだ細長方向またはこの直角
   方向の所定エリアの濃度比から胴割れを検出することを
   特徴とする胴割れ米の検出装置。