KR100903704B1 - The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method - Google Patents

The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method Download PDF

Info

Publication number
KR100903704B1
KR100903704B1 KR1020070098650A KR20070098650A KR100903704B1 KR 100903704 B1 KR100903704 B1 KR 100903704B1 KR 1020070098650 A KR1020070098650 A KR 1020070098650A KR 20070098650 A KR20070098650 A KR 20070098650A KR 100903704 B1 KR100903704 B1 KR 100903704B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rice
brown rice
sample
brown
image
Prior art date
Application number
KR1020070098650A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090033568A (en
Inventor
윤홍선
정훈
이현동
김영근
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020070098650A priority Critical patent/KR100903704B1/en
Priority to JP2010527882A priority patent/JP5368455B2/en
Priority to PCT/KR2008/005751 priority patent/WO2009045035A1/en
Publication of KR20090033568A publication Critical patent/KR20090033568A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100903704B1 publication Critical patent/KR100903704B1/en
Priority to JP2012216963A priority patent/JP5706860B2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/10Starch-containing substances, e.g. dough
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/187Segmentation; Edge detection involving region growing; involving region merging; involving connected component labelling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30128Food products

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 발명은 일정량의 쌀에 포함된 완전 쌀과 분상질 쌀, 싸라기, 착색 쌀 및 금간 쌀 등의 비율과 현미에 포함된 완전 현미와 분상질 현미, 싸라기, 착색 현미, 미숙 현미 등의 비율 등을 자동으로 판정할 수 있도록 한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention is a ratio of the complete rice and powdered rice, wraps, colored rice and cracked rice contained in a certain amount of rice and the ratio of the complete brown rice and powdered brown rice, wraps, colored brown rice, immature brown rice and the like contained in brown rice Apparatus and method for measuring the appearance quality of rice and brown rice which can be automatically determined.

특히, 외관품위를 판정함에 있어서 짧은 시간에 높은 판정 정밀도를 얻기 위하여 쌀 또는 현미 시료를 한 알씩 공급하는 대신에 수십 알의 시료를 한꺼번에 공급하고 그 시료들을 한 장의 영상에 담아서 컴퓨터 영상처리에 의해 소프트웨어적으로 한 알씩의 외관품위를 판정하는 장치를 개시하였다.In particular, in order to determine the appearance quality, instead of feeding rice or brown rice samples one by one in order to obtain high judgment accuracy in a short time, dozens of samples are supplied at once, and the samples are contained in a single image and the software is processed by computer image processing. An apparatus for determining the appearance quality of each grain is disclosed.

본 발명의 외관품위 판정장치는, 투명 또는 반투명 재질로 구성되며 상면에 시료가 놓여지는 시료대(30)와; 시료대(30)의 하부에 위치되어 시료대(30)를 회전시키는 회전원판(50)과; 시료대(30)의 상부에 위치되어 시료대(30)로 쌀 또는 현미를 공급하는 시료 공급부재와; 시료대(30)로부터 이격되게 설치되어 시료를 조명하는 상부조명(21) 및 하부조명(22)과; 시료대(30)로부터 이격된 상부측에 설치되어 시료대(30) 위의 시료를 촬영하는 CCD 카메라(20)와; 영상처리 프로그램을 이용하여 카메라(20)에 의해 촬영된 영상을 처리하여 외관 품위를 판정하는 컴퓨터(10)와; 컴퓨터(10)의 내부에 설치되어 CCD 카메라(20)를 제어하며, 상부조명(21) 및 하부조명(22)의 광량에 따라 CCD 카메라(22)의 렌즈를 조절하는 프레임 그래버(11)와; 프레임 그래버(11)로부터 CCD 카메라(20)의 작동상태에 관한 신호를 받아, 시료 공급통(40)으로부터의 시료 공급속도 및 회전원판(50)의 회전속도를 제어하는 속도조절기(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Apparatus for determining the appearance quality of the present invention, the sample stage 30 is composed of a transparent or translucent material and the sample is placed on the upper surface; A rotating disc 50 positioned below the sample table 30 to rotate the sample table 30; A sample supply member positioned above the sample stand 30 to supply rice or brown rice to the sample stand 30; An upper light 21 and a lower light 22 installed to be spaced apart from the sample table 30 to illuminate the sample; A CCD camera 20 installed at an upper side spaced apart from the sample stage 30 to take a sample on the sample stage 30; A computer 10 for processing an image photographed by the camera 20 using an image processing program to determine appearance quality; A frame grabber 11 installed inside the computer 10 to control the CCD camera 20 and to adjust the lens of the CCD camera 22 according to the amount of light of the upper light 21 and the lower light 22; A speed regulator 60 for receiving a signal relating to the operation state of the CCD camera 20 from the frame grabber 11 and controlling the sample supply speed from the sample supply container 40 and the rotational speed of the rotation disc 50; It is characterized by including.

쌀, 현미, 외관 품위, 외관, 프레임그래버, CCD카메라, 이진화, 분상질쌀, 분상질 현미, 싸라기, 완전쌀, 완전현미, 착색쌀, 착색현미, 미숙 현미, 영상처리, 색차, 픽셀, 화소, 오쓰 알고리즘 Rice, brown rice, appearance grade, appearance, frame grabber, CCD camera, binarization, powdered rice, powdered brown rice, wrapped, whole rice, perfect brown rice, colored rice, colored brown rice, immature brown rice, image processing, color difference, pixel, pixel Otsu algorithm

Description

쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 그 방법{The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method}The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method

본 발명은 쌀과 현미의 외관 품위를 평가하는 장치에 관한 것으로서, 특히 일정량의 쌀에 포함된 완전 쌀과 분상질 쌀, 싸라기, 착색 쌀 및 금간 쌀 등의 비율과 현미에 포함된 완전 현미와 분상질 현미, 싸라기, 착색 현미, 미숙 현미 등의 비율을 자동으로 판정할 수 있도록 한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating the appearance quality of rice and brown rice, in particular, the ratio of complete rice and powdered rice, nagigi, colored rice and cracked rice, etc. contained in a certain amount of rice and complete brown rice and powder contained in brown rice The present invention relates to an apparatus for measuring the appearance quality of rice and brown rice, which is capable of automatically determining the ratio of fine brown rice, crumb, colored brown rice, and immature brown rice.

우리나라는 오랜 벼 재배 역사를 가지고 있으면서도 쌀을 마음껏 먹을 수 있게 된 것은 불과 20 여년 전부터이다. 그런데, 최근에는 절대적인 쌀 소비량 감소와 더불어 계속된 풍작 및 최소시장접근(MMA:Minimum Market Access)에 따른 수입물량의 증가 등으로 인해 쌀 재고량이 급격하게 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 2005년말에는 재고량이 천만섬을 넘어서게 되었다. 또한, 우리 쌀은 미국이나 중국 등에서 생산하는 쌀에 비하여 생산비가 현저히 높아서 가격경쟁력을 갖지 못하고 있다.Korea has a long history of rice cultivation, but it is only 20 years ago that rice can be eaten to the fullest. However, in recent years, the inventories of rice have increased rapidly due to the absolute decrease in rice consumption and the increase in import volume due to the continuous harvest and minimum market access (MMA). As a result, inventories exceeded 10 million islands by the end of 2005. In addition, our rice does not have price competitiveness because the production cost is significantly higher than rice produced in the United States or China.

한편, 최근 국가경제의 발전과 국민 식생활의 변화로 양질미에 대한 선호도 가 높아져 고품질미 생산의 필요성이 증대되고 있다. 특히, 우리 쌀이 외국 쌀에 비하여 가격경쟁력이 낮은 상황에서 우리 쌀을 지키기 위해서는 무엇보다도 소비자의 기호에 맞는 고품질의 쌀을 생산하는 것이 중요한 문제로 대두되었다. On the other hand, due to the recent development of the national economy and changes in the national diet, the preference for quality rice has increased, and the necessity for producing high quality rice is increasing. In particular, in order to protect our rice in the situation of low price competitiveness compared to foreign rice, it is important to produce high quality rice that meets consumer's preference.

쌀의 품질은 최종적으로 영양과 맛 등이 중요시되지만, 쌀의 이용방법이나 쌀을 취급하는 주체에 따라서는 쌀의 외관을 품질평가의 대상으로 하는 경우가 많다. 이러한 쌀의 외관 품질과 관련된 것은 쌀에 포함된 완전 쌀, 싸라기, 분상질 쌀, 착색 쌀 등의 비율로서, 이들은 쌀의 상품성은 물론 밥맛에도 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 그리고, 농림부에서는 쌀의 품질을 3개 등급으로 나누고 있는데(농림부 고시 제2005-59호), 각 등급은 수분, 싸라기, 분상질 쌀, 피해립, 열손립 및 기타 이물의 함량 등과 같은 쌀의 외관품질을 기준으로 하여 구분되고 있다.Finally, nutrition and taste are important for the quality of rice. However, the appearance of rice is often the subject of quality evaluation, depending on how the rice is used and who handles the rice. Related to the appearance quality of the rice is the ratio of complete rice, wraps, powdered rice, colored rice, etc. contained in the rice, these are known to affect the taste of rice as well as the commerciality of the rice. The Ministry of Agriculture and Forestry divides the quality of rice into three grades (Ministry of Agriculture and Forestry Notice No. 2005-59), and each grade has an appearance quality of rice such as moisture, waste, powdery rice, damaged grains, heat loss and other foreign matters. It is divided based on the criteria.

한편, 쌀의 외관품질의 평가는 일반적으로 시험자의 육안에 의해 이루어지고 있다. 그런데 육안판정에 근거하여 만들어지는 결과는 일반적으로 검사자의 숙련도 및 개인적인 편견, 피로도, 조명의 종류 및 밝기 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 이로 인하여 판정의 객관성이 낮고, 신속한 판정이 어려울 뿐 아니라 노력과 시간도 많이 소요된다. 따라서, 신속하고 객관적으로 쌀의 외관품질을 평가할 수 있는 기계장치의 개발이 요구되고 있다.On the other hand, evaluation of the appearance quality of the rice is generally made by the naked eye of the tester. However, the results produced based on visual judgment can generally be influenced by the proficiency and personal bias of the inspector, the degree of fatigue, the type and brightness of the lighting. As a result, the objectivity of the judgment is low, not only is it difficult to make a quick judgment, but also requires a lot of effort and time. Therefore, there is a demand for the development of a mechanism for quickly and objectively evaluating the appearance quality of rice.

현재 외국에서는 쌀을 한 알씩 공급하면서 쌀의 영상을 획득하고, 그 영상을 컴퓨터로 분석하여 외관품질을 평가하는 기계장치가 사용되고 있으며, 국내에도 다수 보급되어 있다. 그러나 이들 장치도 육안판정보다는 빠르지만 비교적 시간이 많 이 소요되고 정밀도가 낮으며 가격이 비싼 문제점이 지적되고 있다.At present, foreign countries obtain a rice image by supplying grains of rice one by one, and a machine that evaluates the appearance quality by analyzing the image with a computer is used, and it is widely distributed in Korea. However, these devices are faster than visual judgment, but are relatively time-consuming, low precision, and expensive.

기계시각(Machine Vision)은 영상처리 기술 및 패턴인식 기술을 컴퓨터 기술과 합성시켜 이루어지는 것이다. 기계시각은 농식품 가공공정에 이용될 수 있는 잠재력이 높은 기술로서 기계시각을 농식품의 품질검사와 등급화에 응용하기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 전통적으로 농식품의 품질검사는 육안검사에 의존해왔는데, 대부분 경우 육안검사는 시간이 오래 걸리고, 많은 사람을 필요로 하며, 작업의 정밀도도 낮아지게 된다. 이와는 대조적으로 기계시각을 이용한 농식품의 검사는 훨씬 일관적이고 편리하며 비용효율이 높다는 것이 증명되었다(Lu et al.,2000; Tao et al., 1995).Machine vision is achieved by combining image processing technology and pattern recognition technology with computer technology. Machine vision is a technology with high potential for use in agri-food processing, and many studies have been conducted to apply machine vision to quality inspection and grading of agri-food. Traditionally, quality inspection of agri-food has relied on visual inspection. In most cases, visual inspection takes a long time, requires a lot of people, and reduces the precision of work. In contrast, inspection of agri-food using machine vision has proved to be much more consistent, convenient and cost-effective (Lu et al., 2000; Tao et al., 1995).

기계시각을 이용하는 데는 카메라로 영상을 촬영하여 이를 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 영상으로 변환시키는 영상획득 과정과 디지털 영상을 분석하여 필요한 정보를 추출하는 영상분석 과정으로 크게 나눌 수 있다.The use of machine vision can be divided into the image acquisition process of capturing images with a camera and converting them into digital images that can be recognized by a computer, and the image analysis process of extracting necessary information by analyzing digital images.

영상획득의 성공 여부는 기본적으로 적절한 조명에 달려있다. 조명의 특성들은 대상물 및 사용되는 영상획득 장치의 특성에 따라 달라진다. 조명장치로는 형광등, 할로겐등, LED 등 다양한 형태의 것을 사용할 수 있으며, 대상물에 빛을 비추는 방향에 따라 정면조명, 후면조명, 경사조명 등의 방법이 사용된다. 영상장치는 PD(Photo Diode)나 CCD(Charge Coupled Device)로 구현된 점센서, 선센서, 면센서 등의 광학 장치를 이용하여 센서 위에 맺히는 영상을 주사(Scan)하여 영상을 전기 신호로 변환한다. 여기에서 얻어진 아날로그 영상 신호는 x, y방향으로 공간 샘플링을 한 후, A/D변환에 의해 디지털 영상신호로 변환시킨다. A/D변환 후의 영상데 이터는 프레임 버퍼(Frame buffer)에 한 개의 영상 프레임으로 저장된다. 프레임 버퍼는 실시간으로 영상을 획득하고 디스플레이 할 수 있다.The success of image acquisition depends primarily on proper lighting. The characteristics of the illumination depend on the object and the characteristics of the image acquisition device used. Various types of lighting devices may be used, such as fluorescent lamps, halogen lamps, and LEDs, and methods such as front lighting, rear lighting, and inclined lighting may be used depending on the direction of light shining on the object. The imaging device scans the image formed on the sensor and converts the image into an electrical signal by using optical devices such as a point sensor, a line sensor, and a surface sensor implemented as a photo diode (PD) or a charge coupled device (CCD). . The analog video signal obtained here is spatially sampled in the x and y directions, and then converted into a digital video signal by A / D conversion. The image data after A / D conversion is stored as one image frame in the frame buffer. The frame buffer can acquire and display an image in real time.

기계시각을 응용하는 목표는 얻어진 영상으로부터 필요한 정보를 추출하는데 있다. 이를 위해서 기계시각에 의해 얻어진 원 영상을 원하는 신호와 관련된 모양으로 향상시키는 작업을 수행하며 이를 영상처리(Image Processing)라 한다. 즉, 영상 내에 포함되어 있는 잡신호의 제거, 영상이 가진 특징의 추출 등을 위하여 여러가지 조작을 수행하는 것이다. 이러한 영상처리 과정에서 영상이 갖고 있는 정보를 변환하지는 않으면서도 영상이 가지고 있는 중요한 특징을 강조하게 되며, 대비 강조, 모서리 강조, 잡상 제거, 첨예화, 확대 등의 기법을 사용되고 있다. 영상분할(Image Segmentation)이란 영상으로부터 필요한 정보를 추출하기 위하여 대상물체를 배경으로부터 분리시키는 작업이다. 예를 들어 쌀의 영상으로부터 배경을 분리시키고 쌀의 영상만을 추출하는 것이다. 영상분할이 끝난 영상은 후처리에 적합한 형태로 표현한다. 표현방법에는 외적특성(경계)의 표현과 내적특성(화소)의 표현방법이 있다. 영상을 2차원적인 수식이나 함수 또는 특별한 표시자를 이용하여 표시하는 것으로서, 2차원 공간에서의 영상은 영역, 경계선 또는 윤곽선 등으로 표시할 수 있다. 영역은 윤곽점, 결, 색깔 등의 성질이 유사하거나 동일한 부분을 구분하여 표시한 영상의 일부분이다. 경계선은 물체의 윤곽점을 구하는 과정으로부터 부각되거나 또는 여러 가지 구획방법에 의해서 얻어지는 경계선을 말한다. 영상처리 프로세서(Image Processor)는 특정의 영상처리를 고속으로 실행하는 전용의 하드웨어로서 영상취입, 영상저장, 저급영상 처리, 영상전시와 같은 기본기능을 수행 하며, 여러 개의 영상을 처리하거나 정확하고 고속으로 영상을 처리하는데 필요하다. 대부분의 영상처리는 한 화면을 단위 프레임 시간(약 1/30초)에 디지털화한다.The goal of applying machine vision is to extract the necessary information from the acquired images. To this end, the original image obtained by machine vision is improved to a shape related to a desired signal, which is called image processing. That is, various operations are performed to remove the miscellaneous signals included in the image and to extract features of the image. In the process of image processing, the important features of the image are emphasized without converting the information contained in the image, and techniques such as contrast enhancement, edge enhancement, drift removal, sharpening, and zooming are used. Image segmentation is an operation of separating an object from a background in order to extract necessary information from an image. For example, the background is separated from the rice image and only the rice image is extracted. The image segmented image is expressed in a form suitable for post-processing. Expression methods include expression of external characteristics (boundary) and expression of internal characteristics (pixel). The image is displayed using a two-dimensional equation, a function, or a special indicator, and the image in the two-dimensional space may be displayed as an area, a boundary line, or an outline. An area is a part of an image in which parts of similar or identical characteristics such as contour points, textures, and colors are distinguished and displayed. The boundary line is a boundary line that emerges from a process of obtaining an outline of an object or is obtained by various partitioning methods. Image Processor is dedicated hardware that executes specific image processing at high speed. It performs basic functions such as image acquisition, image storage, low-level image processing, and image display. It is necessary to process the image. Most image processing digitizes one screen in unit frame time (about 1/30 second).

곡물에 대해 기계시각을 이용하여 형태적·광학적·조직적 특성을 측정·분류하기 위한 많은 연구들이 수행되어 왔다. Zayas 등(1996)은 밀의 품종 식별에, Ruan 등(1997)은 밀의 부패병 감염정도의 측정에, Ni(1997) 등은 옥수수 입자의 크기 계측에, Xie와 Paulsen(1997)은 옥수수의 백도측정에, Ni 등(1997)은 옥수수의 완전립과 쇄립의 식별에, Steenhoek와 Precetti(2000)는 옥수수의 크기 등급화에, Liu 등(1997)은 쌀의 도정도 측정에, Yadav와 Jindal(2001)은 쌀의 도정품질 측정에, Majumdar 등(1997)은 밀·보리·귀리·호밀의 식별을 위하여 기계시각을 응용하는 연구를 수행하였다. 그러나 이들 연구에서는 낱알의 곡립들이 서로 접촉되지 않고 넓은 면적에 분산되도록 하기 위해 수작업으로 곡립을 카메라 아래에 공급하여 영상을 획득하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Casady와 Paulsen(1989), Jayas (1999) 등은 곡립을 한 개씩 자동으로 공급해 주는 장치를 개발하였지만 측정장치가 복잡하고 비싸지며 측정에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있다.Many studies have been carried out to measure and classify morphological, optical and organizational characteristics of grain using machine vision. Zayas et al. (1996) assessed wheat varieties, Ruan et al. (1997) measured the degree of infection of wheat rot, Ni (1997) measured corn grain size, and Xie and Paulsen (1997) measured the whiteness of corn. , Ni et al. (1997) for the identification of corn granules and grains, Steenhoek and Precetti (2000) for corn size grading, Liu et al. (1997) for rice degree measurement, and Yadav and Jindal (2001). Majumdar et al. (1997) studied the application of machine vision for the identification of wheat, barley, oats and rye. However, in these studies, grains were manually fed under the camera to obtain images so that grains could not be in contact with each other and spread over a large area. In order to solve this problem, Casady, Paulsen (1989) and Jayas (1999) developed a device for automatically supplying grains one by one. However, the measuring device is complicated, expensive, and takes a long time to measure.

이러한 문제의 해결을 위하여 곡립이 접촉되어 있는 상태로 공급하고 카메라로 영상을 획득한 다음, 전체적인 영상으로부터 낱개의 곡립의 영상을 소프트웨어(software)적으로 분리함으로써 필요한 정보를 추출·분석하기 위한 영상처리 알고리즘의 개발을 시도하게 되었다. 이러한 알고리즘의 개발은 기계시각을 이용한 곡립검사 장치의 자동화와 단순화에 기여할 것으로 기대되고 있다. To solve this problem, the image is processed to extract and analyze necessary information by supplying grains in contact with each other, acquiring images with a camera, and then separating the images of individual grains from the whole image by software. Attempt to develop an algorithm. The development of this algorithm is expected to contribute to the automation and simplification of the grain inspection system using machine vision.

이에 대한 연구로서 Shatadal 등(1995)은 곡립 영상을 침식(Erosion)시킨 다 음 팽창(Dilation)시켜서 접촉부분의 경계선을 찾는 수학적 형태학(Mathematical Morphology)을 이용한 영상처리 알고리즘을 개발하였다 이 알고리즘에 따르면, 낱알을 분리하여 인식하는 비율이 HRS와 Durum 밀에서는 95%, 보리에서는 94%, 호밀에서는 89%, 귀리에서는 79%로 나타났으며, 곡립의 모양이 가늘고 끝이 뾰족할수록, 또 곡립이 길이방향으로 여러 개가 접촉되어 있으면, 낱알 인식의 정밀도가 낮아진다고 하였다.As a study, Shatadal et al. (1995) developed an image processing algorithm using Mathematic Morphology that finds the boundary of contact area by eroding the grain image and then dilation. The rate of separation of grains was 95% in HRS and Durum wheat, 94% in barley, 89% in rye and 79% in oats.The thinner and sharper the grain, the longer the grain was in the longitudinal direction. When several pieces are in contact with each other, the accuracy of the grain recognition is lowered.

또, Shashidhar 등(1997)은 곡립의 형상에 가장 근사하는 타원을 만들어 각각의 타원을 곡립으로 인식하도록 하는 타원맞춤(Ellipse Fitting)법을 사용하는 컴퓨터 알고리즘을 개발하였다. 그리고, Visen 등(2001)은 Shashidhar 등이 개발한 타원 맞춤법을 사용하여 접촉되어 있는 곡립들을 접촉된 타원으로 인식시킨 다음에, 접촉된 타원의 외곽의 곡률변화를 비교·분석하여 접촉지점을 찾아내어 분리시킴으로써 낱개의 곡립으로 인식하도록 하는 알고리즘을 개발하였다. 그 결과 밀·보리·호밀·귀리에 대하여 실험한 결과 평균 98.6%의 성공률을 나타내었다. Shashidhar et al. (1997) developed a computer algorithm that uses ellipse fitting to create an ellipse that most closely approximates the shape of a grain and to recognize each ellipse as a grain. Then, Visen et al. (2001) recognized the contacted grains as contact ellipses using the elliptic spelling developed by Shashidhar et al. We developed an algorithm that recognizes individual grains by separating them. As a result, the results of experiments on wheat, barley, rye and oats showed an average success rate of 98.6%.

그러나, 이 알고리즘에 따르면 접촉지점에서의 곡률변화가 뚜렷하지 않거나, 서로 접촉된 곡립의 영상으로부터 낱개의 곡립을 분리할 때 경계면이 불규칙하고 접촉면이 뚜렷하지 않으면, 식별 정도가 떨어진다고 하였다. 또, 이들의 방법은 형상이 비슷한 곡립에 대해서는 적용성이 높으나, 형상이 다른 이종곡립이나 깨진 곡립 등이 혼입되거나 곡립이 붙어있는 모양이 불규칙적이고 복잡하면 낱개의 곡립을 분리·인식하는 정밀도가 낮아진다고 하였다.However, according to this algorithm, if the curvature change at the contact point is not clear or when separate grains are separated from the images of the grains contacted with each other, the boundary is irregular and the contact surface is not clear, and the degree of identification is poor. In addition, these methods have high applicability for grains of similar shape, but if heterogeneous grains or broken grains of different shapes are mixed or irregular shapes are complicated and complicated, the accuracy of separating and recognizing individual grains becomes low. Said.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 쌀 및 현미의 외관품위를 평가함에 있어서 짧은 시간에 높은 판정 정밀도를 얻기 위하여 쌀 또는 현미를 한 알씩 공급하는 대신에 수십 알의 쌀 또는 현미를 한꺼번에 공급하고 그 쌀 또는 현미들을 한 장의 영상에 담아서 컴퓨터 영상처리에 의해 소프트웨어적으로 한 알씩의 외관품위를 분석하는 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problem, and in evaluating the appearance quality of rice and brown rice, dozens of rice or brown rice instead of feeding rice or brown rice one by one in order to obtain high determination accuracy in a short time It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for analyzing the appearance quality of each grain by software by computer image processing by supplying all of the rice or brown rice in a single image.

즉, 쌀 또는 현미를 연속적으로 공급하면서 쌀 또는 현미의 영상을 획득할 수 있는 시험장치, 수십 알의 쌀 또는 현미알이 포함된 한 장의 영상으로부터 한 개씩의 쌀 또는 현미알을 분리시켜 인식하고, 그 쌀알의 외관품위, 즉 완전 쌀, 금간 쌀, 싸라기, 착색 쌀, 분상질 쌀 등 및 현미의 외관품위, 즉 완전현미, 금간현미, 싸라기, 착색현미, 분상질 현미 등을 식별할 수 있는 컴퓨터 영상처리 알고리즘과 프로그램, 그리고 최종적으로 쌀 및 현미의 외관품위 자동측정장치를 개시하여 외관품위 판정에 있어 좀더 빠르고 정밀한 작업을 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.That is, a test device for acquiring images of rice or brown rice while continuously supplying rice or brown rice, and recognizes one rice or brown rice by separating one from one image containing dozens of rice or brown rice, A computer that can identify the appearance quality of the grains of rice, ie, complete rice, cracked rice, wrap, colored rice, powdered rice, etc. and the appearance of brown rice, ie, complete brown rice, cracked brown rice, rapeseed, colored brown rice, powdered brown rice, etc. It aims to open image processing algorithm and program and finally automatic measuring device of appearance quality of rice and brown rice so that faster and more precise work can be done in determining appearance quality.

벼를 현미 또는 쌀로 가공하면 현미에는 완전 현미, 복백 현미, 착색 현미, 깨진 현미, 금간 현미 등이 포함되어 있고, 쌀에는 완전 쌀, 복백 쌀, 착색 쌀, 깨진 쌀, 금간 쌀 등이 포함되어 있으며, 완전 쌀 또는 완전 현미의 비율이 높을수록 품위가 우수하다. 이에 따라 본 발명은 쌀 또는 현미 시료를 공급하는 공급장치, 시료의 영상을 찍는 CCD카메라와 카메라로 찍은 영상을 분석하는 컴퓨터 시스템으로 기계장치를 구성하고, 시료를 공급하면 컴퓨터 시스템이 자동으로 시료의 외관품위를 판별하여 그 개수 및 구성비율을 나타낸다. 쌀 또는 현미의 외관품위를 판별함에 있어서는 기존에 시료를 1립씩 공급하여 판별하는 시스템과 달리 수십 개의 시료를 연속적으로 공급하여도 각각의 시료 한 알씩의 품위를 판별해 낼 수 있는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.When rice is processed into brown or rice, brown rice contains whole brown rice, baekbaek brown rice, colored brown rice, broken brown rice, cracked brown rice, etc.The rice contains whole rice, baekbaek rice, colored rice, broken rice, cracked rice, etc. The higher the percentage of whole rice, whole rice or whole brown rice, the better the quality. Accordingly, the present invention constitutes a mechanical device with a supply device for supplying a sample of rice or brown rice, a CCD camera for taking an image of the sample, and a computer system for analyzing the image taken by the camera, and the computer system automatically supplies the sample when the sample is supplied. The appearance quality is determined and its number and composition ratio are shown. In determining the appearance quality of rice or brown rice, unlike the conventional system for supplying a sample one by one, the appearance of rice and brown rice can be determined even if dozens of samples are continuously supplied. An object of the present invention is to provide a quality measuring device and a method thereof.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치는, 투명 또는 반투명 재질로 구성되며 상면에 쌀 또는 현미 시료가 놓여지는 시료대와; 상기 시료대의 하부에 위치되어 상기 시료대를 회전시키는 회전부재와; 상기 시료대의 상부에 위치되어 시료대로 쌀 또는 현미를 공급하는 공급부재와; 상기 시료대로부터 이격되게 설치되어 쌀 또는 현미를 조명하는 조명부재와; 상기 시료대로부터 이격된 상부측에 설치되어 상기 시료대 위의 쌀 또는 현미를 촬영하는 영상획득부재와; 영상처리 프로그램을 이용하여 상기 영상획득부재에 의해 촬영된 영상을 처리하여 도정 품위를 판정하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터의 내부에 설치되어 상기 영상획득부재를 제어하며, 상기 조명부재에 의한 광량에 따라 상기 영상획득부재의 렌즈를 조절하는 프레임 그래버와; 상기 프레임 그래버로부터 상기 영상획득부재의 작동상태에 관한 신호를 받아, 상기 쌀 또는 현미 공급부재로부터의 쌀 또는 현미 공급속도 및 상기 회전부재의 회전속도를 제어하는 속도조절기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Apparatus for measuring the appearance of the rice and brown rice of the present invention for achieving the above object, the sample stage is composed of a transparent or translucent material and the rice or brown rice sample is placed on the upper surface; A rotating member positioned below the sample stage to rotate the sample stage; A supply member positioned at an upper portion of the sample stage to supply rice or brown rice as a sample; An illumination member installed spaced apart from the sample stage and illuminating rice or brown rice; An image acquisition member installed at an upper side spaced from the sample stage to photograph rice or brown rice on the sample stage; A computer for processing the image photographed by the image acquisition member to determine a road quality by using an image processing program; A frame grabber installed inside the computer to control the image acquisition member and to adjust a lens of the image acquisition member according to the amount of light by the illumination member; And a speed controller configured to receive a signal regarding an operating state of the image acquisition member from the frame grabber, and to control a supply speed of rice or brown rice from the rice or brown rice supply member and a rotational speed of the rotating member. .

또, 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치에 따르면, 상기 영상획득부 재는, 렌즈를 조정하여 초점 거리를 변화시킬 수 있고 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 CCD 카메라인 것을 특징으로 한다.In addition, according to the device for measuring the appearance quality of rice and brown rice of the present invention, the image acquisition unit is characterized in that the CCD camera is installed to be able to change the focal length by adjusting the lens and to be movable in the vertical direction.

또한, 본 발명의 쌀의 도정 품위 측정장치에 따르면, 상기 컴퓨터는, 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀 또는 완전현미, 분상질 현미, 싸라기, 금감 현미, 착색 현미, 미숙 현미 중 하나 이상의 비율 또는 개수를 측정하여 전체 쌀 및 현미의 외관 품위를 자동으로 판정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the milling quality measuring device of the rice of the present invention, the computer is a complete rice, powdered rice, chopped, cracked rice, colored rice or whole brown rice, powdered brown rice, chopped, golden persimmon brown, colored brown rice, immature brown rice It is characterized by automatically determining the appearance quality of the whole rice and brown rice by measuring the ratio or number of.

그리고, 본 발명에 의한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정방법은, 시료대 상에 놓여진 쌀 또는 현미를 카메라로 촬영하는 단계와; 상기 카메라에 의해 획득된 쌀또는 현미의 원 영상을 프레임 그래버에 의해 RGB 또는 YUV 모델에 해당하는 데이터 형태로 저장하는 단계와; 저장된 영상을 이진화하는 단계와; 이진화된 영상을 최단거리로 거리변환(Distance Transform)하여 등고선 모양의 2차원 영상을 만드는 단계와; 상기 2차원 영상을 3차원화 하고, 분기점변환(Watershed Transform)을 통해 경계선을 추출하는 단계와; 상기 경계선을 기준으로 하여 붙어있는 쌀 또는 현미들을 분리시키고, 각각의 쌀 또는 현미에 대한 레이블링을 하는 단계와; 상기 단계에서 레이블링된 각 쌀 또는 현미를 분석하여 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀, 또는 완전현미, 분상질 현미, 싸라기, 금감 현미, 착색 현미, 미숙 현미 중 하나 이상의 비율 및 개수를 판정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the method for measuring the appearance quality of rice and brown rice according to the present invention, the step of photographing the rice or brown rice placed on the sample stage with a camera; Storing an original image of rice or brown rice obtained by the camera in a data format corresponding to an RGB or YUV model by a frame grabber; Binarizing the stored image; Creating a contour two-dimensional image by distance transforming the binarized image to a shortest distance; Three-dimensionalizing the two-dimensional image and extracting a boundary line through a watershed transform; Separating the attached rice or brown rice based on the boundary line, and labeling each rice or brown rice; Each rice or brown rice labeled in the step is analyzed to determine the ratio of one or more of complete rice, powdered rice, cassia, cracked rice, colored rice, or whole brown rice, powdered brown rice, cassia, gold persimmon rice, colored brown rice, immature brown rice, and Characterized in that the step of determining the number.

또, 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정방법에 따르면, 상기 저장된 영상을 이진화하는 단계는, 쌀 또는 현미와 배경을 구분하기 위한 농도의 문턱값을 능동적으로 계산할 수 있도록 Otsu 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the method for measuring the appearance quality of the rice and brown rice of the present invention, the step of binarizing the stored image, using the Otsu algorithm to actively calculate the threshold of concentration for distinguishing the rice or brown rice and the background It is done.

본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 방법에 따르면, 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치를 사용할 경우 사람의 눈으로 판별할 때 소요되는 노력과 시간을 절감하고, 기계적 기준에 의해 판별하므로 판별의 객관성을 확보할 수 있는 효과가 있다. According to the apparatus and method for measuring the appearance quality of rice and brown rice of the present invention, when using the appearance quality measuring device of rice and brown rice, it is necessary to reduce the effort and time required for discriminating by the human eye, and to discriminate by mechanical criteria. There is an effect that can ensure the objectivity of.

또, 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 방법에 따르면, 쌀 및 현미의 외관품위를 판별함에 있어서 기존에 쌀 또는 현미를 1립씩 공급하여 판별하는 시스템과 달리 수십 개의 쌀 또는 현미를 연속적으로 공급하여도 각각의 쌀 또는 현미 알의 품위를 판별해 낼 수가 있고, 쌀 또는 현미를 1립씩 공급하는 장치가 불필요하여 제품가격을 획기적으로 절감할 수 있으며, 수십 개의 쌀알 또는 현미알 공급하면서 실시간에서 판별하므로 판별시간도 단축시키는 효과가 있다.In addition, according to the apparatus and method for measuring the appearance quality of rice and brown rice of the present invention, unlike in the system for determining the appearance quality of rice and brown rice by supplying one grain of rice or brown rice one by one, dozens of rice or brown rice are continuously It is possible to discriminate the quality of each rice or brown rice by supplying it as a product, and it is possible to reduce the product price drastically by not needing a device for supplying one grain of rice or brown rice one by one. It is effective to shorten the discrimination time since it is determined by.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 및 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a device and method for measuring the appearance quality of rice and brown rice according to the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치가 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 시작품의 실물 사진이며, 도 3은 본 발명의 영상처리 과정이 도시된 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 디지털 영상의 농도 히스토그램이 도시된 그래프이다. 또, 도 5는 붙어 있는 쌀의 분리 과정이 도시된 순서도이고, 도 6은 오쓰 알고리즘을 사용하지 않고 이진화하는 과정이 도시된 도면이며, 도 7은 오쓰 알고리즘을 사용하여 이진화하는 과정이 도시된 도면이다. 그리고, 도 8은 거리변환 과정이 도시된 도면이고, 도 9는 붙어 있는 쌀의 경계선을 찾아가는 과정이 도시된 도면이며, 도 10은 붙어 있는 쌀의 경계분리에 따른 맵 라인화 과정이 도시된 도면이다.1 is a schematic view showing a device for measuring the appearance of rice and brown rice according to the present invention, Figure 2 is a real picture of the prototype of the device for measuring the appearance of rice and brown rice of the present invention, Figure 3 is 4 is a flowchart illustrating an image processing process, and FIG. 4 is a graph illustrating a density histogram of a digital image according to the present invention. 5 is a flowchart illustrating a separation process of attached rice, and FIG. 6 is a diagram illustrating a process of binarization without using an Otsu algorithm, and FIG. 7 is a diagram illustrating a process of binarization using an Otsu algorithm. to be. FIG. 8 is a diagram illustrating a distance conversion process, FIG. 9 is a diagram illustrating a process of finding a boundary line of rice, and FIG. 10 is a diagram of a map line process according to boundary separation of rice. to be.

본 발명에 의한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치는, 투명 또는 반투명 재질로 구성되며 상면에 쌀 또는 현미 시료가 놓여지는 시료대(30)와; 상기 시료대(30)의 하부에 위치되어 상기 시료대(30)를 회전시키는 회전원판(50)과; 상기 시료대(30)의 상부에 위치되어 시료대(30)로 쌀 또는 현미를 공급하는 공급통(40) 및 상기 공급통(40)의 내부에 설치되어 상기 시료대(30)로 공급되는 쌀 또는 현미의 양을 조절하는 회전롤러(41)와; 상기 시료대(30)의 상하측에 상기 시료대(30)로부터 이격되게 각각 설치되어 쌀 또는 현미를 조명하는 상부조명(21) 및 하부조명(22)과; 상기 시료대(30)로부터 이격된 상부측에 설치되어 상기 시료대(30) 위의 쌀 또는 현미를 촬영하는 CCD 카메라(20)와; 영상처리 프로그램을 이용하여 상기 카메라(20)에 의해 촬영된 영상을 처리하여 외관 품위를 판정하는 컴퓨터(10)와; 상기 컴퓨터(10)의 내부에 설치되어 상기 카메라(20)를 제어하는 프레임 그래버(11)와; 상기 프레임 그래버(11)로부터 상기 카메라(20)의 작동상태에 관한 신호를 받아, 상기 공급통(40)으로부터의 쌀 또는 현미 공급속도 및 상기 회전원판(50)의 회전속도를 제어하는 속도조절기(60)와; 상기 시료대(30)의 상면에 설치되어 상기 카메라(20)에 의해 촬영을 마친 쌀 또는 현미를 분리하는 배출 분리판(51)과; 상기 시료대(30)의 하부에 설치되어 상기 배출 분리판(51)에 의해 분리된 쌀 또는 현미를 회수하는 수집통(52) 및 이들 장치들을 지지하는 지지대(70)를 포함하여 이루어진다.Apparatus for measuring the appearance of the rice and brown rice according to the present invention, the sample stage 30 is composed of a transparent or translucent material and the rice or brown rice sample is placed on the upper surface; A rotating disc 50 positioned below the sample table 30 to rotate the sample table 30; Located in the upper portion of the sample table 30, the supply tank 40 for supplying rice or brown rice to the sample table 30 and the rice is installed in the supply cylinder 40 is supplied to the sample table 30 Or rotating roller 41 for adjusting the amount of brown rice; Upper and lower lights 21 and lower lights 22 respectively installed at upper and lower sides of the sample table 30 so as to be spaced apart from the sample table 30 to illuminate rice or brown rice; A CCD camera 20 installed at an upper side spaced from the sample stand 30 to photograph rice or brown rice on the sample stand 30; A computer (10) for determining an appearance quality by processing an image photographed by the camera (20) using an image processing program; A frame grabber 11 installed inside the computer 10 to control the camera 20; Receiving a signal regarding the operating state of the camera 20 from the frame grabber 11, the speed regulator for controlling the supply speed of rice or brown rice from the supply container 40 and the rotational speed of the rotating disc 50 ( 60); A discharge separator 51 installed on an upper surface of the sample stage 30 to separate rice or brown rice photographed by the camera 20; It is provided in the lower portion of the sample table 30 is provided with a collecting container 52 for recovering rice or brown rice separated by the discharge separation plate 51 and a support 70 for supporting these devices.

여기서, 상기 상부조명(21)은 상기 하부조명(22)에 비해 조도가 높은 것을 사용하고, 상기 카메라(20)는 렌즈를 조정하여 초점 거리를 변화시킬 수 있고 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 상기 프레임 그래버(11)는 상기 상부조명(21) 및 하부조명(22)에 의한 밝기에 따라 상기 카메라(20)의 렌즈를 조절하며, 동시에 상기 공급통(40) 내부의 회전롤러(41)를 제어하여 쌀 또는 현미 공급량을 조절하도록 한다. 또, 상기 컴퓨터(10)는, 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀 또는 완전현미, 분상질 현미, 싸라기, 금감 현미, 착색 현미, 미숙 현미 중 하나 이상의 비율 또는 개수를 측정하여 전체 쌀 및 현미의 외관 품위를 자동으로 판정하게 된다.Here, the upper light 21 uses a higher illuminance than the lower light 22, the camera 20 is installed to be able to change the focal length by adjusting the lens and to move in the vertical direction. The frame grabber 11 adjusts the lens of the camera 20 according to the brightness of the upper light 21 and the lower light 22, and at the same time, the rotary roller 41 inside the supply container 40. Control the rice or brown rice supply. In addition, the computer 10, by measuring the ratio or number of one or more of complete rice, powdered rice, wraps, cracked rice, colored rice or complete brown rice, powdered brown rice, wrapped, gold persimmon brown, colored brown rice, immature brown rice The appearance quality of whole rice and brown rice is automatically judged.

여기서, 상기 컴퓨터(10)가 쌀 및 현미의 외관 품위를 판정하는 과정은 다음과 같다.Here, the process of the computer 10 to determine the appearance quality of the rice and brown rice is as follows.

시료대(30) 상에 놓여진 쌀 또는 현미 시료를 카메라로 촬영하고, 상기 카메라(20)에 의해 획득된 시료의 원 영상을 프레임 그래버(11)에 의해 RGB 또는 YUV 모델에 해당하는 데이터 형태로 저장한 후, 저장된 영상을 이진화한다. 이어, 이진화된 영상을 최단거리로 거리변환(Distance Transform)하여 등고선 모양의 2차원 영상을 만들고, 상기 2차원 영상을 3차원화 하고 분기점변환(Watershed Transform)을 통해 경계선을 추출한다. 그리고, 상기 경계선을 기준으로 하여 붙어있는 시료들을 분리시키고, 각각의 시료에 대한 레이블링을 실시하며, 레이블링된 각 시료를 분석하여 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀 또는 완전현미, 분상질 현미, 싸라기, 금감 현미, 착색 현미, 미숙 현미 중 하나 이상의 비율 및 개수를 판정하는 것이다.Taking a sample of rice or brown rice placed on the sample table 30 with a camera, and stores the original image of the sample obtained by the camera 20 in the form of data corresponding to the RGB or YUV model by the frame grabber 11 After that, the stored image is binarized. Subsequently, a distance transformation is performed on the binarized image to a shortest distance to create a contour-shaped two-dimensional image, three-dimensionalize the two-dimensional image, and a boundary line is extracted through a watershed transform. Then, the attached samples are separated on the basis of the boundary line, labeling of each sample is performed, and each labeled sample is analyzed for complete rice, powdery rice, crumb, cracked rice, colored rice or whole brown rice, It is to determine the ratio and number of one or more of powdery brown rice, loaves, fried brown rice, colored brown rice, and immature brown rice.

여기서, 상기 저장된 영상을 이진화하기 위해서는, 시료와 배경을 구분하기 위한 농도의 문턱값을 능동적으로 계산할 수 있도록 오쓰(Otsu) 알고리즘을 이용하는 것이 바람직하다.Here, in order to binarize the stored image, it is preferable to use an Otsu algorithm so as to actively calculate a threshold value of the concentration for distinguishing the sample from the background.

이하에서 상기의 일반적인 구성을 구체화하여, 본 발명인 쌀 및 현미의 외관 품위를 측정한 실험 예를 나타내면 다음과 같다.Hereinafter, specific examples of the above-described general configuration, the experimental example of the appearance quality of the rice and brown rice of the present invention are shown as follows.

1. 실험재료1. Experimental Materials

실험에 사용된 쌀은 미곡종합처리장에서 가공되는 2002년산 쌀을 가공현장에서 채취하여 완전립(Sound kernel), 싸라기(Broken kernel), 분상질립(Chalky kernel), 착색립(Colored kernel)을 육안검사에 의해 분류하여 사용하였다. 쌀 품위구분의 기준은 농림부에서 고시한 표준규격에 따랐다. 완전립은 쌀의 외관특성상 깨지지 않은 쌀과 깨진 쌀이라도 완전한 낟알 평균길이의 3/4이상의 형태를 가지고 있는 것 중 분상질립, 열손립, 피해립을 제외한 것으로 하였고, 낟알의 평균길이는 완전한 낟알 15개 이상을 계측하여 산출하였다. 싸라기는 KS A 5101 표준체 중 호칭치수 1.7㎜의 그물체로 쳐서 체 위에 남는 것 중 완전한 낟알 평균길이의 3/4미만의 깨진 낟알로 하였다. 분상질립은 체적의 1/2이상이 분상질 상태인 낟알로 하였다. 착색립은 피해립, 열손립 등을 포함하여 낟알 길이의 1/4이상이 착색된 낟알 로 하였다.The rice used for the experiment was taken from the 2002 rice processed at the Migok General Treatment Plant and collected at the processing site to visualize the whole kernel, Broken kernel, Chalky kernel, and colored kernel. It was classified and used by inspection. The criteria for classifying rice were in accordance with the standards announced by the Ministry of Agriculture and Forestry. Complete grains are those that have unbreakable and broken rice, which have more than 3/4 of the total grain average length, excluding powdery granules, heat loss and damage grains.The average length of grains is complete grain 15 Or more were measured and calculated. The crumb was broken down by less than three quarters of the average length of the complete grain among those remaining on the sieve by striking a mesh of nominal dimensions of 1.7 mm in KS A 5101 standard. Powdery granules were granules in which at least 1/2 of the volume was powdery. The colored granules were grains in which at least 1/4 of the grain length was colored, including damaged grains and thermally damaged grains.

2. 외관품위 판정장치2. Appearance grade determination device

쌀의 외관 품위 측정을 위하여 조명장치, 영상처리장치 및 쌀 공급/배출장치로 구성된 외관품질 판정장치를 제작하였다. 도 1과 도 2를 참조하여 구성을 설명하면 다음과 같다.In order to measure the appearance quality of rice, an appearance quality judgment device consisting of a lighting device, an image processing device, and a rice supply / discharge device was fabricated. The configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.

가. 조명장치end. Lighting equipment

분석할 쌀을 올려놓는 시료대(30)의 상부에는 12W 용량의 백열등 1개를 설치하여 상부조명(21)으로 하고, 상기 시료대(30)의 하부에는 4W 용량의 형광등 2개를 설치하여 하부조명(22)하여 쌀을 조명하였다. 이때, 상기 시료대(30)의 하부로부터 조사되는 하부조명(22)의 광량을 조절하기 위하여 시료대(30)를 흰색의 반투명 아크릴판으로 제작하였다. 여기서, 상기 시료대(30)는 투명 또는 반투명인 것이 바람직하며, 측정시 조명의 밝기가 변화되면 측정결과에 오류가 생길 수 있으므로, 측정 전에 조명의 밝기를 측정하여 기준치와 다를 경우에는 카메라(20)의 렌즈를 조정하여 밝기를 기준치와 맞추도록 하였다.An incandescent lamp having a capacity of 12W is installed on the upper portion of the sample rack 30 to which the rice to be analyzed is set to the upper light 21, and two fluorescent lamps having a 4W capacity are installed on the lower portion of the sample rack 30. Illumination 22 illuminated the rice. At this time, the sample stage 30 was made of a white translucent acrylic plate in order to control the amount of light of the lower illumination 22 irradiated from the lower portion of the sample stage 30. Here, the sample stage 30 is preferably transparent or translucent, and if the brightness of the illumination is changed during measurement, an error may occur in the measurement result. When the brightness is different from the reference value by measuring the brightness of the illumination before the measurement, the camera 20 ) Lens was adjusted to match the reference value.

나. 영상처리장치I. Image processing device

영상처리장치는 칼라 CCD카메라(20)(LG하니웰, GC-450NA-G)와 프레임 그래버(11)(WDM방식, BT878chip 사용, 자체제작) 및 PC(10)(펜티엄 Ⅳ 2.0G, DDR-RAM 512MB)로 구성하였다. 본 연구에서 사용하기 위하여 제작한 영상처리장치는 CCD카메라(20)와 PC(10)내에 설치된 프레임 그래버(11)를 이용하여 공급되는 쌀들의 영상을 촬영하고, 촬영한 영상을 PC(10)의 영상처리 프로그램으로 분석하고 저장하도 록 하였다.The image processing apparatus includes a color CCD camera 20 (LG Honeywell, GC-450NA-G), a frame grabber 11 (WDM method, BT878chip, self-made), and a PC 10 (Pentium IV 2.0G, DDR-RAM). 512MB). The image processing device fabricated for use in this study captures images of rice supplied using the CCD camera 20 and the frame grabber 11 installed in the PC 10, and displays the captured images of the PC 10. The image processing program was analyzed and stored.

상기 CCD카메라(20)는 상하방향으로 이동할 수 있도록 하여 높이를 조절하도록 하였으며 초점거리 6mm, 밝기 F1.2인 렌즈를 부착하였다. 카메라(20)의 위치나 렌즈의 변경 등으로 쌀알 영상의 크기가 변화되면 측정 결과에 오류가 생기므로 측정전에 동전의 크기를 측정하여 기준 크기와 다를 경우에는 카메라(20)의 위치와 렌즈를 조정하여 크기를 기준치와 맞추도록 하였다.The CCD camera 20 was adjusted to be able to move in the vertical direction, and a lens having a focal length of 6 mm and a brightness of F1.2 was attached. If the size of the rice grain image is changed due to the position of the camera 20 or the lens change, an error occurs in the measurement result. Therefore, if the size of the coin is different from the standard size before measuring, adjust the position and the lens of the camera 20. The size was adjusted to the reference value.

상기 프레임 그래버(11)는 Windows98에 비해 RAM 인식 한계가 없는(메인보드의 사양에 따라서 다르지만, 최근 DDR-RAM 4GB 정도까지 인식함) Windows 2000, Windows XP의 OS에서 사용 가능하도록 WDM(Windows Driver Model)방식의 BT878칩(chip)을 사용하여 자체적으로 제작한 것을 사용하였다. 즉, 통상적인 프레임 그래버는 Windows98 OS를 사용하여 128MB 이상의 RAM을 사용해도 128MB로 밖에 인식하지 못하므로, 상기 카메라(20)로부터 전송된 고용량(640×480×3= 921600 Bytes)의 영상 데이터를 처리하는 데는 많은 시간이 소요된다. The frame grabber 11 has no RAM recognition limit compared to Windows 98 (depending on the specifications of the motherboard, but recognizes up to about 4GB of DDR-RAM recently). The self-manufactured using BT878 chip of) method was used. That is, since the conventional frame grabber recognizes only 128 MB even when using 128 MB or more RAM using the Windows 98 OS, it processes the high-capacity (640 x 480 x 3 = 921 600 Bytes) data transmitted from the camera 20. It takes a lot of time.

또한, 일반 저가 TV 카드의 캡쳐 기능을 이용하여 VFW(Video For Window) 방식으로도 캡쳐가 가능하지만, 연구에 적합한 640×480의 해상도를 가지는 영상을 캡쳐하기에는 시간이 좀 더 소요되며, VxD 방식에만 제한된 드라이버가 제공되어야만 한다. VxD 방식의 드라이버가 아닌 경우, 320×240의 해상도 및 그 이하의 해상도로 캡쳐가 가능하며, 그 이상의 해상도를 필요로 할 경우에는 카드 제작사의 API를 알아야 하므로 실제적으로는 사용이 불가능하기 때문이다. 그리고, 상기 PC(10)의 영상처리 프로그램은 MFC(Microsoft Foundation Class Library)방식으로 Visual C++언어를 사용하여 작성하였다.In addition, it is possible to capture with VFW (Video For Window) method by using the capture function of general low-cost TV card, but it takes more time to capture the video with 640 × 480 resolution suitable for research. Limited drivers must be provided. If the driver is not a VxD method, it is possible to capture at a resolution of 320 × 240 and below, and if a higher resolution is required, the API of the card maker must be known. In addition, the image processing program of the PC 10 was written using the Visual C ++ language in the MFC (Microsoft Foundation Class Library) method.

다. 쌀 공급 및 배출장치All. Rice feed and discharge device

시료를 연속적으로 공급하기 위한 쌀 공급장치는 회전롤러(41)에 의해 일정량씩 쌀을 배출하는 쌀 공급통(40)과 공급된 시료를 카메라(20) 아래쪽으로 이송하는 회전원판(50) 및 촬영이 끝난 시료를 분리하는 배출분리판(51) 및 이를 수집하는 수집통(52)으로 구성하였다. 이때, 상기 카메라(20)로 영상을 촬영하는 동안 쌀이 움직이면 정확한 영상획득이 불가능하므로 영상을 촬영하는 동안은 쌀의 공급을 멈추고 촬영이 끝나면 다시 공급하도록 하였다. 즉, 상기 프레임 그래버(11)에서 카메라(20)의 작동상태를 감지하여 전원공급 릴레이를 0.001초 단위의 정확도로 개폐하도록 제어함으로써 쌀 공급통(40)의 회전롤러(41)와 쌀을 이송하는 회전원판(30)을 구동하는 모터의 작동을 제어하였다. 공급되는 쌀의 양을 조절하기 위하여 속도조절기(60)(speed controller)로 쌀 공급통(40)의 회전롤러(41)와 이송 회전원판(30)을 구동하는 모터의 회전수를 수동으로 조절토록 하였다. 이때, 상기 하부조명(22), 속도조절기(60), 수집통(52)은 지지대(70)위에 장착되었다.The rice supply device for continuously supplying the sample includes a rice supply container 40 for discharging rice by a predetermined amount by the rotary roller 41 and a rotating disc 50 for transporting the supplied sample to the camera 20 below. The discharge separation plate 51 for separating the finished sample and a collecting container 52 for collecting it. At this time, if the rice is moved while the image is taken by the camera 20, accurate image acquisition is impossible, so the supply of the rice is stopped during the image capture and then supplied again when the image is finished. That is, the frame grabber 11 detects the operation state of the camera 20 to control the opening and closing of the power supply relay with an accuracy of 0.001 seconds unit to transfer the rotating roller 41 and the rice of the rice supply container 40 The operation of the motor driving the rotating disc 30 was controlled. In order to control the amount of rice to be supplied, the speed controller 60 (speed controller) to manually adjust the rotational speed of the motor driving the rotary roller 41 and the transfer rotary disk 30 of the rice supply container 40 It was. At this time, the lower light 22, the speed controller 60, the collecting container 52 was mounted on the support 70.

3. 영상처리3. Image Processing

영상처리란 디지털 영상에 대한 가장 기본적인 처리로서 영상 내에 포함되어 있는 잡음의 제거, 영상이 가진 특징의 추출 및 각종 기본 조작을 행하는 필터링 조작 등을 수행하는 것이다. 영상처리 기법은 응용대상에 따라 여러 가지 형태로 분류가 가능한데, 본 연구에서는 한번에 여러 개씩 공급되는 쌀의 영상으로부터 한 개씩의 쌀알을 분리하여 식별하고 필요한 정보를 추출할 수 있도록 도 3과 같은 순 서에 의해 영상처리를 수행하였다.Image processing is the most basic processing for digital images, which removes noise included in the image, extracts features of the image, and performs a filtering operation for performing various basic operations. Image processing techniques can be classified into various types according to the application object. In this study, the order of the rice grains can be separated and identified from the images of rice supplied several times at a time. Image processing was performed by.

가. 영상 획득 end. Image acquisition

컬러 CCD카메라(20)로 촬영한 쌀의 원 영상은 프레임 그래버(11)에 의해 640×480픽셀의 YUV2 모델에 해당하는 데이터 형태로 메모리에 저장하였고, 다시 YUV2 모델의 데이터는 RGB24 모델의 데이터로 변환되어 버퍼에 저장하였다. 보통 컬러 영상은 RGB의 성분으로 표시하는 것이 일반적이지만 YUV 형식으로 표시한 이유는 영상을 휘도 성분과 색차 성분으로 표시하면 RGB보다 메모리를 효과적으로 사용할 수 있고 또한 빠른 속도로 처리를 할 수 있기 때문이다. YUV형식이 메모리를 효과적으로 사용할 수 있는 이유는 색차 성분이 각각의 픽셀에 대하여 주어지는 것이 아니라 4개의 픽셀 당 한 개의 색차 성분이 주어지기 때문이다. 즉 4:1:1의 YUV 형식인 경우 영상을 구성하는 픽셀을 4개씩 묶어 각각의 휘도(Y)를 샘플링하고, 색차(U,V)는 4개 픽셀의 평균값을 취하는 것을 의미한다. 따라서 4개의 픽셀에 4개의 휘도와 각 1개씩의 색차(U,V)가 있으므로 전체 6개의 샘플이 된다. 따라서 RGB의 경우 4개 픽셀에 각각 3개씩, 전체 12개 샘플과 비교하면 메모리가 1/2로 줄어들게 된다. 여기서 4:1:1이 아니라 4:2:2로 되면 YUV2 모델이 된다.The original image of the rice photographed by the color CCD camera 20 was stored in the memory in the form of data corresponding to the YUV2 model of 640 × 480 pixels by the frame grabber 11, and again the data of the YUV2 model was the data of the RGB24 model. Converted and stored in a buffer. In general, the color image is displayed in the RGB component, but the YUV format displays the image in the luminance component and the chrominance component because the memory can be used more efficiently than the RGB and can be processed faster. The reason why the YUV format can effectively use memory is that the color difference component is not given for each pixel but one color difference component per four pixels. That is, in the case of the 4: 1: 1 YUV format, four pixels constituting the image are bundled to sample each luminance Y, and the color difference U and V mean an average value of four pixels. Therefore, four pixels have four luminance and one color difference (U, V), resulting in a total of six samples. Thus, in the case of RGB, the memory is reduced to 1/2 when compared to 12 samples, 3 for 4 pixels each. In this case, 4: 2: 1 instead of 4: 1: 1 would result in a YUV2 model.

나. 이진화I. Binarization

획득된 영상으로부터 특정 정보를 추출하기 위해 배경과 분석대상물을 분리하기 위하여 디지털 영상을 검정색(0)과 흰색(255) 두 개의 값으로만 표현하는 기법이다. 배경과 분석대상물의 특징을 나눌 때 명도의 문턱값(Threshold)을 두어 그 이하의 값을 0, 그 이상의 값을 255로 두면 쉽게 물체의 식별이 가능하다. 문턱값 의 설정은 사용자의 판단에 의해 결정되는 경우도 있으며 동적 문턱값을 판별해내는 기법이 이용되기도 한다. 본 연구에서는 수십 개의 쌀을 한꺼번에 공급하여 하나의 영상을 획득하므로 공급되는 쌀의 개수에 따라 영상의 명도가 달라진다. In order to separate the background and the analyte to extract specific information from the acquired image, the digital image is represented only with two values of black (0) and white (255). When dividing the background and the characteristics of the analyte, it is easy to identify the object by setting the threshold of brightness and the value below 0 and the value above 255. The setting of the threshold may be determined by the user's judgment, or a technique of determining the dynamic threshold may be used. In this study, dozens of rice are supplied at one time to acquire one image, so the brightness of the image varies according to the number of rice supplied.

따라서 고정된 문턱값을 사용하게 되면 이진화에 오류가 발생되므로 오쓰(Otsu)법을 사용하여 동적 문턱값을 판별토록 하였다. Otsu법은 Otsu가 1979년에 제안한 알고리즘으로 아직까지도 많이 참조되는 알고리즘 중에 하나로서, 동적으로 이미지의 히스토그램으로부터 자동적으로 문턱값을 찾아준다. Otsu법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 0부터 L-1까지의 그레이 레벨(Grey level)을 갖는 영상의 이미지가 도 2의 히스토그램과 같은 분포를 나타낼 때 0부터 L-1사이의 임의의 그레이 레벨을 k라고 하면, k를 기준으로 0부터 k점까지의 왼쪽 영역과 k+1부터 L-1까지의 오른쪽 영역으로 나눌 수 있다. 이때 k값은 두 영역 사이의 분산(σ2B(k))이 최대가 되는 지점으로 결정된다. Therefore, when using a fixed threshold, an error occurs in binarization, so the dynamic threshold is determined using the Otsu method. The Otsu method is an algorithm that Otsu proposed in 1979 and is one of the most frequently referred algorithms. It dynamically finds the threshold value from the histogram of the image dynamically. The Otsu method is briefly described as follows. When an image of an image having gray levels from 0 to L-1 exhibits the same distribution as that of the histogram of FIG. 2, if k is an arbitrary gray level between 0 and L-1, 0 based on k It can be divided into the left area from to k points and the right area from k + 1 to L-1. In this case, the value of k is determined as the point where the variance between the two regions (σ2B (k)) becomes maximum.

Figure 112007070516369-pat00001
Figure 112007070516369-pat00001

Figure 112007070516369-pat00002
Figure 112007070516369-pat00002

여기서, k는 임의의 문턱값, μT는 히스토그램의 평균값, ω(k)는 0차 누적 모멘트, μ(k)는 1차 누적 모멘트, p(i)는 히스토그램의 정규 확률 밀도 함수, n(i)는 그레이 레벨 i에서의 픽셀(Pixel:화소)수, N은 총 픽셀수를 각각 의미한다.Where k is an arbitrary threshold, μT is the mean value of the histogram, ω (k) is the zeroth-order cumulative moment, μ (k) is the first-order cumulative moment, and p (i) is the normal probability density function of the histogram, n (i ) Denotes the number of pixels (Pixel) at gray level i, and N denotes the total number of pixels.

이 방법은 조명, 노이즈 등 외부적인 요인에 기인한 히스토그램의 변화가 아니라 측정하려는 쌀의 양이 달라져서 쌀알의 밝기가 변화되는 경우에 변화되는 히스토그램에 따라서 능동적으로 문턱값을 찾아낼 수 있다.In this method, the threshold value can be found actively according to the histogram that is changed when the brightness of the rice is changed due to the amount of rice to be measured, not the change in the histogram caused by external factors such as lighting and noise.

다. 붙어있는 쌀의 경계분리All. Boundary separation of attached rice

디지털 영상에서 쌀과 배경을 분리시켜도 여러 개의 쌀이 서로 붙어있는 상태이므로 낱개의 쌀알의 정보를 추출하기 위해서는 붙어 있는 쌀을 모두 분리시켜 인식하여야 한다. 붙어있는 쌀의 경계를 찾아서 분리시키기 위해 도 3과 같이 분기점(Watershed) 알고리즘을 적용하였다. 우선 이진화된 영상을 3×3 유클리드 마스크를 사용하여 외곽에서부터의 최단거리로 거리변환(Distance Transform)하여 등고선 모양의 영상을 만들고 분기점변환(Watershed Transform)을 하기 위해서 2차원의 영상을 3차원화 한다. 3차원화한 영상으로부터 붙어있는 쌀들의 유역능선을 판별하여 별도의 영상을 만들고 이것을 2진화된 원 영상과 합성하여 쌀이 붙어있는 부분에서의 경계선을 만들어 주고 붙어있는 쌀알을 분리하여 각각의 쌀알의 영상을 추출한다. Even though the rice and the background are separated from the digital image, the rice is still attached to each other. Therefore, in order to extract information of individual grains of rice, all attached rice must be separated and recognized. In order to find and separate the boundary of the attached rice, a watershed algorithm was applied as shown in FIG. 3. First, the binarized image is distance-transformed to the shortest distance from the outside using a 3 × 3 Euclidean mask to create a contour-shaped image and three-dimensional the two-dimensional image to perform a watershed transform. . Identify the basin ridges of the attached rice from the three-dimensionalized image, make a separate image, synthesize it with the binarized original image, make a boundary line at the rice attached area, and separate the attached rice grains Extract the image.

다음에 영상의 가장자리에 닿아서 쌀이 영상이 잘려나간 것이나 작은 티끌, 보통의 쌀 보다 월등히 큰 이물질 등의 불필요한 영상을 지우고(Edge off), 선택된 쌀알의 영상에서 각각의 쌀알을 독립적으로 구분해주는 인식번호를 부여(Labeling) 한다.Next, the rice is cut off by touching the edge of the image, the image is cut off, small particles, foreign matter much larger than ordinary rice (Edge off), and recognizes each rice grain separately from the image of the selected rice grain Labeling.

라. 쌀의 외관품질 판정la. Determination of appearance quality of rice

쌀의 외관품질의 판정을 위한 표준시료로 활용하기 위하여 쌀을 육안으로 구분하여 완전 쌀, 싸라기, 착색 쌀, 분상질 쌀, 금간 쌀로 분류하였다. 이들 표준시료를 본 연구에서 제작한 쌀 외관품질 판정장치를 사용하여 영상을 촬영하고 외관품질 판정에 사용할 영상데이터를 추출하였다. 본 연구에서 쌀의 외관품질 판정을 위하여 장축 길이, 단축 길이, 폭, 면적, 둘레, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 청록색(Cyan), 빨간색(Magenta), 노란색(Yellow), 검은색(Black), 색상(Hue Value), 채도(Saturation), 농도(Intensity)의 평균 및 표준편차 등의 영상 데이터를 추출하여 사용하였다.In order to use as a standard sample for determining the appearance quality of rice, the rice was divided with the naked eye and classified into complete rice, wrap, colored rice, powdered rice, and cracked rice. These standard samples were photographed using the rice appearance quality determination device produced in this study, and image data used for appearance quality determination were extracted. In order to determine the appearance quality of rice in this study, long axis length, short axis length, width, area, circumference, red, green, blue, cyan, magenta, yellow ), Black (Hue Value), saturation (Saturation), the mean and standard deviation of the intensity (Intensity) and extracted the image data were used.

3. 쌀 외관품질 판정 알고리즘3. Rice appearance quality judgment algorithm

가. 영상의 이진화와 쌀 밝기변화의 보정 end. Image binarization and correction of rice brightness change

디지털 영상으로부터 쌀과 배경을 분리하는데 있어서 도 4에서 보는 바와 같이 밝기가 서로 다른 2개의 영상에 대해 문턱값 T=165를 적용하여 이진화하면 밝기가 변화되면서 쌀과 배경이 명확히 분리되지 않아 밝기 변화에 따라 문턱값을 변경하여야 함을 알 수 있다. 이것은 공급되는 쌀의 양에 따른 각 쌀의 밝기 변화로 인하여 농도 히스토그램이 변화되므로 나타나는 현상이다.In separating the rice and the background from the digital image, as shown in FIG. 4, when binarization is applied to two images having different brightnesses by applying a threshold value of T = 165, the brightness and the background are not clearly separated from the rice. It can be seen that the threshold must be changed accordingly. This phenomenon occurs because the concentration histogram changes due to the change in brightness of each rice depending on the amount of rice supplied.

이를 방지하기 위하여 Otsu알고리즘을 이용하여 쌀과 배경을 구분하기 위한 농도의 문턱값을 능동적으로 계산할 수 있도록 컴퓨터 프로그램을 작성하였다. 도 7는 Otsu알고리즘을 이용하여 밝기가 서로 다른 2개 영상에 대해 계산된 문턱값과 이진화된 결과를 나타낸 것으로서, Otsu알고리즘을 이용함으로써 쌀과 배경을 구분하기 위한 농도 문턱값을 능동적으로 계산할 수 있었으며, Otsu알고리즘을 사용하지 않고 이진화한 결과를 나타낸 도 6과 비교할 때 이진화의 성능이 월등히 개선됨을 알 수 있었다.In order to prevent this, a computer program was developed to actively calculate the threshold of concentration for distinguishing rice from background using Otsu algorithm. FIG. 7 illustrates threshold values and binary results calculated for two images having different brightness using the Otsu algorithm. By using the Otsu algorithm, the concentration threshold for distinguishing rice from the background can be actively calculated. In comparison with Fig. 6 showing the result of binarization without using the Otsu algorithm, it can be seen that the performance of binarization is significantly improved.

나. 붙어있는 쌀의 경계분리I. Boundary separation of attached rice

디지털 영상에서 쌀을 배경으로부터 분리시켜도 여러 개의 쌀이 서로 붙어있는 상태이므로 낱개의 쌀알의 정보를 추출하기 위해서는 붙어있는 쌀을 모두 분리시켜 인식하여야 한다. 붙어있는 쌀의 경계를 찾아서 분리시키기 위해 거리변환(Distance transform)과 분기점변환(Watershed transform)알고리즘을 적용하였다. 도 8은 거리변환의 과정을 나타낸 것으로서, 도 8(b)와 같은 이진화 영상으로부터 도 8(d)와 같은 등고선 모양을 한 거리 맵(Distance map)을 만들었다.Even though the rice is separated from the background in the digital image, several rice is attached to each other. Therefore, in order to extract information of individual grains of rice, all attached rice must be separated and recognized. The distance transform and watershed transform algorithms are applied to find and isolate the bounds of rice. FIG. 8 illustrates a process of distance transformation, and a distance map having a contour shape as shown in FIG. 8 (d) is created from the binarized image as shown in FIG. 8 (b).

쌀들이 겹쳐있을 경우 그 경계를 나누기 위해 도 8(d)와 같은 거리 맵영상으로부터 분기점변환에 의해 도 9(a)와 같이 경계선을 추출한다. 이를 유역분할이라 하며, 거리변환을 이용한 분할, 기울기를 이용한 분할, 마커-제어를 이용한 분할이 있는데, 본 연구에서는 거리변환에 의한 유역분할을 사용 하였다. 이렇게 얻어진 유역능선의 이미지를 반전(Inverse)시킨 다음 이진영상과 접합(And)시키면 붙어있는 쌀의 경계선이 떨어져서 인식된다. 도 9는 붙어있는 쌀의 경계선을 찾아내는 과정을 나타낸 것이다.When the rice overlaps, the boundary line is extracted as shown in FIG. 9 (a) by branch point transformation from the distance map image as shown in FIG. 8 (d) to divide the boundary. This is called watershed segmentation, which is divided using distance transformation, segmentation using slope, and segmentation using marker-control. In this study, watershed division by distance transformation is used. When the image of the basin ridge obtained in this way is inversed and then joined with the binary image, the boundary of the attached rice is recognized as being separated. Figure 9 shows the process of finding the boundary of the rice attached.

유역능선을 찾아내는 정확도는 거리 맵의 간격에도 많은 영향을 받는다. 즉, 거리 맵의 간격이 너무 크면 유역능선이 잘 찾아지지 않고, 너무 촘촘하면 도 10(b)와 같이 정상적인 쌀의 영상을 몇 쪽으로 분리시키는 결과를 초래한다.The accuracy of finding basin ridges is also strongly influenced by the distance map. In other words, if the distance of the distance map is too large, the basin ridges are hardly found, and if too tight, the normal rice image is separated into several directions as shown in FIG. 10 (b).

여기서, 각각의 쌀알을 분석하기 위해 도 9(d)와 같이 쌀알을 독립적으로 구분하여 이름을 만들어 주는 것을 레이블링이라 한다. 이를 위해서 각 픽셀들이 서로 떨어져 있는지 붙어 있는지를 판단하며, 떨어진 화소에는 다른 이름을, 붙어 있는 픽셀에는 같은 이름을 부여한다. 본 연구에서는 반복(recursive) 성분 라벨링 알고리즘을 사용하였다. Here, to analyze each rice grain, as shown in Figure 9 (d) to independently distinguish the rice grains to create a name is called labeling. To do this, it is determined whether the pixels are separated from each other or attached to each other. The different pixels are given different names, and the same names are given to the attached pixels. In this study, a recursive component labeling algorithm was used.

다. 쌀의 외관품위 판정All. Determination of appearance of rice

레이블링(labeling)으로 쌀에 번호가 부여되면 각각의 쌀의 면적을 계산하는데 싸라기는 쌀의 면적을 기준으로 판정하였다. 일반적으로 쌀의 면적은 쌀의 영상이 차지하는 픽셀의 개수를 모두 합한 것과 같다. 따라서, 쌀의 픽셀수가 쌀의 면적이 되며, 본 연구에서는 쌀 영상의 픽셀수가 1,000이하이면 싸라기로 판정하였다. 도 11은 본 실시 예에서의 쌀 외관품위 판정장치로 촬영한 싸라기의 영상을 나타낸 것이다.When rice is numbered by labeling, the area of each rice is calculated. The cheapness is determined based on the area of rice. In general, the area of rice is equal to the sum of the number of pixels occupied by the rice image. Therefore, the number of pixels of the rice becomes the area of the rice, and in this study, it is determined that the number of pixels of the rice image is less than 1,000. FIG. 11 shows an image of fire wrapped with a rice appearance quality determining device in this embodiment.

분상질 쌀과 착색 쌀은 쌀 영상의 색깔 정보를 비교하여 판정하였다. 먼저, 분상질 쌀은 RGB색좌표에서 Red값 > Blue값이면서 Red값 > Yellow값이면 분상질 쌀로 구분하였다. 그러나 일부 완전 쌀 중에서도 분상질 쌀로 판별되는 경우가 있으므로, 분상질 쌀 중에서 Green값-Black값 > 6,000이면 완전 쌀로 구분하였다. 한편, 착색 쌀은 Red값 > Blue값이면서 Red값 < Yellow값이거나, 착색 픽셀수가 30 이상이면 착색 쌀로 구분하였다. 그러나, 일부 분상질 쌀 중에서도 착색 쌀로 판별되는 경우가 있으므로, 착색 쌀 중에서 Yellow값-Red값이 5000이상이고, (착색 픽 셀수) X 3 < (흰색 픽셀수)면 분상질 쌀로 구분하였다. Powdered rice and colored rice were determined by comparing the color information of the rice image. First, powdered rice was divided into powdery rice when Red value> Blue value and Red value> Yellow value in RGB color coordinates. However, some of the complete rice may be distinguished as powdery rice. Therefore, if green value-black value> 6,000 among powdery rice, it was classified as perfect rice. On the other hand, the colored rice was divided into colored rice if Red value> Blue value and Red value <Yellow value, or if the number of colored pixels was 30 or more. However, among some powdery rice, it may be discriminated as colored rice. Therefore, if yellow value-Red value is 5000 or more in colored rice and (color pixel number) X 3 <(white pixel number), it was divided into powdery rice.

도 12는 본 연구에서 제작한 쌀 외관품위 판정장치로 촬영한 분상질 쌀과 착색 쌀의 영상을 나타낸 것이다. 깨진 쌀, 착색 쌀 또는 금간 쌀이 아닌 것은 완전 쌀로 판별하였다. 또 완전 쌀 중에서 크랙이 있는 쌀을 금간 쌀로 판정하였다.FIG. 12 shows images of powdered rice and colored rice photographed by a rice appearance quality determining device manufactured in this study. Any rice that was not broken, colored or cracked rice was determined as complete rice. Among cracked rice, cracked rice was determined as cracked rice.

금간 쌀의 판정에는 에지(edge)판별법을 이용하였다. 즉, 쌀 표면에 크랙이 있는 부분의 밝기가 다른 부분의 밝기와 차이가 생기는 것을 이용하여 식별하도록 하였다. 이를 위하여 카메라로 찍은 영상에서 각각의 쌀알의 영상을 분리하여 쌀 한 알 마다 한 개씩의 영상을 만들었다. 그리고 쌀의 장축이 수평방향에 대해 기울어진 각도(orientation angle)를 계산한 다음에 장축이 수평이 되도록 쌀알을 회전시켜 배열시키고 수직에지 판별 연산자를 이용하여 수직에지 성분을 추출하였다. 그런데 추출된 수직에지 성분 모두가 크랙성분이 아니기 때문에 수직강화 필터링을 수행하여 수직성분을 두껍게 만든 다음에 평균-표준편차 값을 사용하여 이진화하여 크랙성분을 분리하였다. 그 다음에 씨닝(thinning)을 하여 두꺼운 크랙성분을 얇게 하고, 작은 금은 제거하여 순수한 크랙의 영상을 만들고 원 영상과 크랙 영상을 합성하여 쌀에 크랙을 표시하였다.The edge discrimination method was used for the determination of cracked rice. That is, the brightness of the cracked portion of the rice surface is identified using the difference between the brightness of the other portion. To this end, images of each grain of rice were separated from the images taken by the camera, and one image was made for each grain of rice. After calculating the orientation angle of the long axis of the rice with respect to the horizontal direction, the rice grains were rotated and arranged so that the long axis was horizontal, and the vertical edge components were extracted using the vertical edge discrimination operator. However, since all of the extracted vertical edge components are not crack components, vertical enhancement filtering was performed to make the vertical components thicker, and then the crack components were separated by binarization using the mean-standard deviation value. Then, thinning was performed to thin thick crack components, and small gold was removed to make pure crack images, and the original and crack images were synthesized to show cracks in rice.

도 13은 본 연구에서 제작한 쌀 외관품위 판정장치로 촬영한 완전 쌀의 영상을 나타낸 것이다. 이때, 크랙을 찾기 위해 작성된 알고리즘에 따라 처리하는 과정을 도 14에 나타내었다. Figure 13 shows the image of the complete rice taken by the rice appearance quality determination device produced in this study. In this case, the process according to the algorithm created to find the crack is shown in FIG.

4. 도정 품위 자동판정기의 제작4. Manufacturing of automatic grader

가. 도정 품위 자동판정기의 구조end. Structure of automatic grader

쌀 도정 품위 자동판정기를 도 1과 도 2에 도시된 것과 같이 구성하여 시작기를 제작하였다. 본 방명의 쌀의 도정 품위 측정장치는, 쌀을 공급하고 영상을 촬영하는 구동부와 촬영한 영상을 분석하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 구동부는 회전롤러(41)를 구비하여 쌀을 일정량씩 공급하는 쌀 공급통(40)과 공급된 쌀을 CCD카메라(20) 하부로 이송시키는 반투명 아크릴로 만든 회전원판(Φ500mm)(50)으로 구성하였다. 상기 회전원판(50) 위에 시료대(30)가 부착되고, 상부조명(21)으로써 쌀을 조명하는 12W 용량의 백열등 1개 및 CCD카메라(20)(LG 하니웰, GC-450NA-G)가 장착하였다. 여기서, 상기 CCD카메라(20)는 앞에는 초점거리 6mm, 밝기 F1.2인 렌즈를 부착하여 초점과 광량을 조절할 수 있으며, 상하방향으로 높이를 조절할 수 있도록 제작하였다. 또 영상촬영이 끝난 쌀을 배출하기 위한 배출분리판(51)과 수집통(52)을 설치하였으며, 상기 회전원판(50) 하부에도 하부조명(22)으로 4W 용량의 조명용 형광등 2개가 설치하였으며, 상기 쌀 공급통(40)의 회전롤러(41) 및 상기 회전원판(50)의 속도를 조절하기 위한 속도조절기(60)를 부착하였다.The rice milling grade automatic determiner was constructed as shown in Figures 1 and 2 to produce a starter. The rice milling quality measuring apparatus of this invention is comprised by the drive part which supplies rice, and photographs an image, and the computer which analyzes the photographed image. The driving unit is provided with a rotating roller 41, a rice supply cylinder 40 for supplying a predetermined amount of rice, and a rotating disc (Φ500mm) 50 made of translucent acrylic for transferring the supplied rice to the lower portion of the CCD camera 20. It was. A sample stand 30 is attached to the rotating disc 50, and one incandescent lamp having a capacity of 12 W illuminating rice by the upper light 21 and a CCD camera 20 (LG Honeywell, GC-450NA-G) are mounted. It was. Here, the CCD camera 20 is attached to the front of the lens with a focal length of 6mm, brightness F1.2 to adjust the focus and the amount of light, it was manufactured to adjust the height in the vertical direction. In addition, the discharge separation plate 51 and the collecting container 52 for discharging the finished rice image was installed, and under the rotating disc 50, two lower fluorescent lights 22 for 4W capacity was installed as the lower illumination (22), A speed controller 60 for adjusting the speed of the rotating roller 41 and the rotating disc 50 of the rice feed container 40 was attached.

시작기에 사용된 컴퓨터(10)는 팬티엄Ⅳ(2,0G, DDR2-RAM 512M)이며, O/S는 Windows XP를 사용하였다. 시작기의 작동방법은 쌀 공급통(40)에 측정할 쌀을 넣은 다음 회전원판(50) 작동스위치를 눌러서 맨 앞에 공급된 쌀이 CCD카메라(20) 하부에 공급되도록 한 뒤에 회전원판(50)의 작동을 멈춘다. 그리고 컴퓨터 모니터에서 밝기측정 모드를 눌러서 밝기가 기준범위 내에 있는지 확인한 다음 시작 모드를 누르면 자동으로 쌀이 공급되면서 분석된다. 측정되는 동안 쌀의 영상과 분석결과가 실시간으로 모니터에 나타나며 분석이 끝나면 결과 값이 모니터에 나타나면서 텍스 트 파일로 컴퓨터의 저장장치에 저장된다. 컴퓨터 내에 내장된 프레임 그래버(11)는 Windows 2000, Windows XP의 OS에서 사용 가능하도록 WDM(Windows Driver Model)방식의 BT878칩(chip)을 사용하여 자체적으로 제작하였으며, 영상처리 프로그램은 MFC(Microsoft Foundation Class Library)방식으로 Visual C++언어를 사용하여 작성하였다.The computer 10 used in the starter was Pentium IV (2,0G, DDR2-RAM 512M), and the O / S used Windows XP. The operation method of the starter is to put the rice to be measured in the rice feed container 40 and then press the rotary disk 50 operation switch to ensure that the rice supplied in front is supplied to the lower CCD camera 20, then the rotating disk 50 Stops working. Then press the brightness mode on the computer monitor to see if the brightness is within the reference range, then press the start mode, the rice is automatically supplied and analyzed. During the measurement, the rice image and analysis results are displayed on the monitor in real time. After the analysis, the result value is displayed on the monitor and saved as a text file in the computer storage. The frame grabber (11) built in the computer was manufactured by using BT878 chip of WDM (Windows Driver Model) method to be used in OS of Windows 2000 and Windows XP. The image processing program is MFC (Microsoft Foundation). Class Library) is written using Visual C ++ language.

나. 쌀 외관품위판정 성능 I. Rice appearance quality determination performance

다양한 형태와 색깔의 쌀을 임의로 조제하여 공급된 쌀을 시작기를 사용하여 분석하였을 때 붙어있는 쌀들을 소프트웨어적으로 분리시켜 낱개로 인식하는 정밀도는 98%로 나타났다. 이는 Visen 등(2001)이 타원 맞춤법을 사용하여 접촉되어 있는 곡립들을 낱개의 곡립으로 인식하도록 하였을 때 밀·보리·호밀·귀리에 대한 정밀도가 평균 98.6%이었고, 접촉지점에서의 곡률변화가 뚜렷하지 않거나 서로 접촉된 곡립의 영상으로부터 낱개의 곡립을 분리할 때 경계면이 불규칙하고 접촉면이 뚜렷하지 않으면 식별 정도가 떨어지며, 또 이들의 방법은 형상이 비슷한 곡립에 대해서는 적용성이 높으나 형상이 다른 이종 곡립이나 깨진 곡립 등이 혼입되거나 곡립이 붙어있는 모양이 불규칙적이고 복잡하면 낱개의 곡립을 분리·인식하는 정밀도가 낮아진다고 한 연구결과와 비교할 때 정밀도가 훨씬 개선된 것으로 판단되었다. When rice was prepared by randomly preparing various types and colors of rice and analyzed using a starter, the accuracy of separating the attached rice by software and recognizing them individually was 98%. When Visen et al. (2001) used elliptic spelling to recognize the contacted grains as individual grains, the precision for wheat, barley, rye, and oats averaged 98.6%, and the curvature change at the point of contact was not obvious. When the individual grains are separated from the images of grains that are not in contact with each other or when the grains are in contact with each other, if the boundary is irregular and the contact surface is not clear, the degree of identification is reduced. The accuracy is much improved when compared with the results of the study, in which broken grains are mixed or irregular shapes are complicated and complex, the precision of separating and recognizing individual grains is lowered.

시작기는 싸라기를 100% 판정할 수 있었으며, 도 15에 깨진 쌀을 분석한 결과를 나타내었다. 도 16에 분상질 쌀 94개와 싸라기 6개를 분석한 결과를 나타내었으며, 분상질 쌀 중 1개가 완전 쌀로 판별되어 판별 정확도는 98.9%이었다. 도 17 에 착색 쌀 95개와 싸라기 5개를 분석한 결과를 나타내었으며, 착색 쌀 중 1개가 분상질 쌀로 판별되어 판별 정확도는 98.9% 이었다. 도 18에 완전 쌀 93개와 깨진 쌀 12개를 분석한 결과를 나타내었으며, 완전 쌀 중 3개가 분상질 쌀로 판별되어 판별 정확도는 96.8% 이었다. 또 완전립 중 육안판별에 의한 금간 쌀의 개수는 73개이었으나 시작기에 의한 판별결과는 68개로 나타나 판별정확도는 93.2%이었다. The starter was able to determine 100% cheapness, and shows the result of analyzing broken rice in FIG. 15. FIG. 16 shows the results of analyzing 94 powdery rice and 6 loaves. One of the powdery rice was identified as complete rice, and the discrimination accuracy was 98.9%. FIG. 17 shows the results of analyzing 95 colored rice and 5 loaves. One of the colored rice was identified as powdered rice, and the discrimination accuracy was 98.9%. FIG. 18 shows the results of analyzing 93 full rice and 12 broken rice. Three of the full rice were identified as powdery rice, and the discrimination accuracy was 96.8%. In addition, the number of cracked rice by visual inspection was 73, but the discrimination accuracy was 68. The accuracy of discrimination was 93.2%.

또 100립의 쌀알을 판정하는데 소요되는 시간은 약 15초 정도로 기존에 공급되어 있는 판정장치에 비해 매우 우수하였으며, 장치가 간단하여 제작비용도 기존제품에 매우 감소되었다.In addition, the time required for judging 100 grains of grain was about 15 seconds, which was very superior to that of the conventionally supplied judging device.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 현미는 물론 밀이나 보리, 귀리 및 호밀 등의 기타 곡물의 외관품위 판정에도 적용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be applied not only to brown rice but also to the appearance quality determination of other grains such as wheat, barley, oats and rye. In addition, the scope of the present invention is not limited only to this specific embodiment, and those skilled in the art will be able to appropriately change within the scope described in the claims of the present invention.

도 1은, 본 발명에 의한 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치가 개략적으로 도시된 구성도.1 is a schematic view showing an appearance quality measuring device of rice and brown rice according to the present invention.

도 2는, 본 발명의 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치 시작품의 실물 사진.Figure 2 is a real picture of the appearance of the rice and brown rice of the present invention appearance measuring device of the present invention.

도 3은, 본 발명의 영상처리 과정이 도시된 순서도.3 is a flowchart illustrating an image processing process of the present invention.

도 4는, 본 발명에 따른 디지털 영상의 농도 히스토그램이 도시된 그래프.4 is a graph showing a density histogram of a digital image according to the present invention.

도 5는, 붙어 있는 시료의 분리 과정이 도시된 순서도.5 is a flow chart showing a separation process of the attached sample.

도 6은, 오쓰 알고리즘을 사용하지 않고 이진화하는 과정이 도시된 도면.6 is a diagram illustrating a process of binarization without using an Oost algorithm.

도 7은, 오쓰 알고리즘을 사용하여 이진화하는 과정이 도시된 도면.7 is a diagram illustrating a process of binarization using an Otsu algorithm.

도 8은, 거리변환 과정이 도시된 도면.8 is a diagram illustrating a distance conversion process.

도 9는, 붙어 있는 시료의 경계선을 찾아가는 과정이 도시된 도면.9 is a diagram illustrating a process of finding a boundary line of a sample to which the sample is attached.

도 10은, 붙어 있는 시료의 경계분리에 따른 맵 라인화 과정이 도시된 도면.10 is a diagram illustrating a map line process according to the boundary separation of the attached sample.

도 11은, 깨진 쌀의 영상이 도시된 도면.11 is a view showing an image of broken rice.

도 12는, 착색 쌀과 분상질 쌀의 영상이 도시된 도면.12 is a view showing images of colored rice and powdered rice.

도 13은, 완전 쌀의 영상이 도시된 도면.13 is a view showing an image of a complete rice.

도 14는, 크랙을 찾는 과정이 도시된 도면.14 is a diagram illustrating a process of finding a crack.

도 15는, 깨진 쌀의 분석결과가 도시된 도면.15 is a diagram showing an analysis result of broken rice.

도 16은, 분상질 쌀의 분석결과가 도시된 도면.16 is a view showing the analysis results of powdered rice.

도 17은, 착색 쌀의 분석결과가 도시된 도면.17 is a diagram showing an analysis result of colored rice.

도 18은, 완전 쌀의 분석결과가 도시된 도면.18 is a view showing the results of analysis of complete rice.

도 19는, 깨진 현미의 영상이 도시된 도면.19 is a view showing an image of broken brown rice.

도 20은, 착색 현미와 분상질 현미의 영상이 도시된 도면.20 is a view showing images of colored brown rice and powdery brown rice.

도 21은, 완전 현미와 미숙 현미의 영상이 도시된 도면.21 is a view showing images of whole brown rice and immature brown rice.

도 22는, 깨진 현미의 분석결과가 도시된 도면.Fig. 22 is a diagram showing an analysis result of broken brown rice.

도 23은, 분상질 현미의 분석결과가 도시된 도면.Fig. 23 is a diagram showing an analysis result of powdery brown rice.

도 24는, 착색 현미의 분석결과가 도시된 도면.24 is a diagram showing an analysis result of colored brown rice.

도 25는, 완전 현미의 분석결과가 도시된 도면.25 is a diagram showing an analysis result of complete brown rice.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 컴퓨터 11: 프레임 그래버10: Computer 11: Frame Grabber

20: CCD 카메라 21: 상부조명20: CCD camera 21: top lighting

22: 하부조명 30: 시료대22: lower illumination 30: sample stage

40: 공급통 41: 회전롤러40: supply container 41: rotary roller

50: 회전원판 51: 배출 분리판 50: rotating disc 51: discharge separator

52: 수집통 60: 속도조절기52: Collector 60: Speed Controller

70: 지지대70: support

Claims (9)

투명 또는 반투명 재질로 구성되며 상면에 쌀 또는 현미 시료가 놓여지는 시료대와;A sample table composed of a transparent or semi-transparent material and having a rice or brown rice sample placed on an upper surface thereof; 상기 시료대의 하부에 위치되어 상기 시료대를 회전시키는 회전부재와;A rotating member positioned below the sample stage to rotate the sample stage; 상기 시료대의 상부에 위치되어 시료대로 쌀 또는 현미를 공급하는 시료 공급부재와;A sample supply member positioned above the sample stage and supplying rice or brown rice as a sample; 상기 시료대로부터 이격되게 설치되어 쌀 또는 현미를 조명하는 조명부재와;An illumination member installed spaced apart from the sample stage and illuminating rice or brown rice; 상기 시료대로부터 이격된 상부측에 설치되어 상기 시료대 위의 쌀 또는 현미를 촬영하는 영상획득부재와;An image acquisition member installed at an upper side spaced from the sample stage to photograph rice or brown rice on the sample stage; 영상처리 프로그램을 이용하여 상기 영상획득부재에 의해 촬영된 영상을 처리하여 외관 품위를 판정하는 컴퓨터와;A computer which determines an appearance quality by processing an image photographed by the image acquisition member using an image processing program; 상기 컴퓨터의 내부에 설치되어 상기 영상획득부재를 제어하며, 상기 조명부재에 의한 광량에 따라 상기 영상획득부재의 렌즈를 조절하는 프레임 그래버와;A frame grabber installed inside the computer to control the image acquisition member and to adjust a lens of the image acquisition member according to the amount of light by the illumination member; 상기 프레임 그래버로부터 상기 영상획득부재의 작동상태에 관한 신호를 받아, 상기 시료 공급부재로부터의 쌀 또는 현미의 공급속도 및 상기 회전부재의 회전속도를 제어하는 속도조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.And a speed controller configured to receive a signal regarding an operating state of the image acquisition member from the frame grabber, and to control a supply speed of rice or brown rice from the sample supply member and a rotation speed of the rotating member. And an appearance grade measuring device of brown rice. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 시료대의 상면에 설치되어 상기 영상획득부재에 의해 촬영을 마친 쌀 또는 현미를 분리하는 배출 분리판과;A discharge separator installed on an upper surface of the sample stage to separate rice or brown rice photographed by the image acquisition member; 상기 시료대의 하부에 설치되어 상기 배출 분리판에 의해 분리된 쌀 또는 현미를 회수하는 수집통을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.Apparatus for measuring the appearance of the rice and brown rice, characterized in that it further comprises a collecting tank for recovering the rice or brown rice separated by the discharge separating plate installed in the lower portion of the sample table. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 조명부재는, 상기 시료대의 상부에 설치된 상부조명과, 상기 시료대의 하부에 설치되는 하부조명으로 이루어지고;The illumination member is composed of an upper light installed on the upper portion of the sample table, and a lower light installed on the lower portion of the sample table; 상기 상부조명에 의해 쌀 또는 현미의 상부에서 반사된 광과 하부 조명에 의해 쌀 또는 현미를 투과한 광을 모두 상기 영상획득부재로 수집하여 영상을 촬영할 수 있도록 고안된 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.Appearance of the rice and brown rice characterized in that the light reflected from the upper portion of the rice or brown rice by the upper light and the light transmitted through the rice or brown rice by the lower illumination to collect the image acquisition member to take an image Quality measuring device. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 영상획득부재는, 렌즈를 조정하여 초점 거리를 변화시킬 수 있고 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.The image acquisition member is a device for measuring the appearance quality of rice and brown rice, characterized in that the CCD camera is installed to be able to change the focal length by adjusting the lens to move in the vertical direction. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 시료 공급부재는, 쌀 또는 현미가 저장된 공급통과, 상기 공급통의 내부에 설치되고 상기 프레임 그래버의 제어에 따라 작동되어 상기 시료대로 공급되는 쌀 또는 현미의 양을 조절하는 회전롤러로 이루어진 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.The sample supply member is provided with a supply container in which rice or brown rice is stored, and a rotating roller installed inside the supply container and operated under the control of the frame grabber to adjust the amount of rice or brown rice supplied to the sample table. Apparatus for measuring the appearance of rice and brown rice. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 컴퓨터는, 쌀 또는 현미에 따라 메뉴를 선택할 수 있도록 하여, 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀 또는 완전 현미, 분상질 현미, 싸라기, 금간 현미, 착색 현미, 미숙현미 중 하나 이상의 비율 또는 개수를 측정하여 전체 쌀 및 현미의 외관 품위를 자동으로 판정하는 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정장치.The computer allows the menu to be selected according to the rice or brown rice, so that the whole rice, powdered rice, chopped rice, cracked rice, colored rice or whole brown rice, powdered brown rice, wrapped rice, cracked brown rice, colored brown rice, immature brown rice Apparatus for measuring the appearance of rice and brown rice, characterized in that automatically determine the appearance quality of the whole rice and brown rice by measuring the above ratio or number. 시료대 상에 놓여진 쌀 또는 현미를 카메라로 촬영하는 단계와;Photographing rice or brown rice placed on a sample table with a camera; 상기 카메라에 의해 획득된 쌀 또는 현미의 원 영상을 프레임 그래버에 의해 RGB 또는 YUV 모델에 해당하는 데이터 형태로 저장하는 단계와;Storing the original image of rice or brown rice obtained by the camera in a data format corresponding to an RGB or YUV model by a frame grabber; 저장된 영상을 이진화하는 단계와;Binarizing the stored image; 이진화된 영상을 최단거리로 거리변환(Distance Transform)하여 등고선 모양 의 2차원 영상을 만드는 단계와;Creating a contour 2-dimensional image by distance transforming the binarized image to a shortest distance; 상기 2차원 영상을 3차원화 하고, 분기점변환(Watershed Transform)을 통해 경계선을 추출하는 단계와;Three-dimensionalizing the two-dimensional image and extracting a boundary line through a watershed transform; 상기 경계선을 기준으로 하여 붙어있는 쌀 또는 현미들을 분리시키고, 각각의 쌀 또는 현미에 대한 레이블링을 하는 단계와;Separating the attached rice or brown rice based on the boundary line, and labeling each rice or brown rice; 상기 단계에서 레이블링된 각 쌀 또는 현미를 분석하여 완전 쌀, 분상질 쌀, 싸라기, 금간 쌀, 착색 쌀 또는 완전 현미, 분상질 현미, 싸라기, 금간 현미, 착색 현미 중 하나 이상의 비율 및 개수를 판정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정방법.Analyzing each of the labeled rice or brown rice in this step to determine the proportion and number of one or more of complete rice, powdered rice, chopped, cracked rice, colored rice or whole brown rice, powdered brown rice, wrapped, cracked brown rice, and colored brown rice. Appearance quality measurement method of rice and brown rice, characterized in that consisting of steps. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 저장된 영상을 이진화하는 단계는, 쌀 또는 현미와 배경을 구분하기 위한 농도의 문턱값을 능동적으로 계산할 수 있도록 오쓰(Otsu) 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 쌀 및 현미의 외관 품위 측정방법.The step of binarizing the stored image, the appearance quality measurement method of rice and brown rice using an Otsu algorithm to actively calculate the threshold of the concentration for distinguishing the rice or brown rice and the background.
KR1020070098650A 2007-10-01 2007-10-01 The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method KR100903704B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070098650A KR100903704B1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method
JP2010527882A JP5368455B2 (en) 2007-10-01 2008-09-30 Appearance quality measuring device for white rice and brown rice
PCT/KR2008/005751 WO2009045035A1 (en) 2007-10-01 2008-09-30 White and brown rice appearance characteristics measurement system and method
JP2012216963A JP5706860B2 (en) 2007-10-01 2012-09-28 Method for measuring the appearance quality of white rice and brown rice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070098650A KR100903704B1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090033568A KR20090033568A (en) 2009-04-06
KR100903704B1 true KR100903704B1 (en) 2009-06-19

Family

ID=40526401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070098650A KR100903704B1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP5368455B2 (en)
KR (1) KR100903704B1 (en)
WO (1) WO2009045035A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101430898B1 (en) * 2014-04-10 2014-08-14 김한중 Digital rice characteristics measurement apparatus
CN105874318A (en) * 2013-12-30 2016-08-17 布勒(印度)私人有限公司 A method and an arrangement for measuring the gloss of grains
KR20230094720A (en) * 2021-12-21 2023-06-28 공주대학교 산학협력단 Apparatus and method for vision analyzing surface fine abrasive particle of abrasive tool

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5533245B2 (en) 2010-05-19 2014-06-25 株式会社サタケ Method for calculating weight ratio by quality in grain appearance quality discrimination device
EP2674746A1 (en) * 2012-06-13 2013-12-18 Bayer CropScience AG Device and method for optical quality control of the coating and staining of a granular substrate
JP6255289B2 (en) * 2014-03-27 2017-12-27 株式会社タカコ Tool inspection method and tool inspection apparatus
CN104484653A (en) * 2014-12-16 2015-04-01 郑州大河智信科技股份公司 Bad corn kernel detecting method based on image recognition technology
JP2016194505A (en) * 2015-03-31 2016-11-17 日鉄鉱業株式会社 Method of detecting foreign matter in crushed stone
JP6494409B2 (en) * 2015-05-07 2019-04-03 伊藤忠食糧株式会社 Cooked rice quality inspection system and cooked rice quality inspection system program
KR102128110B1 (en) * 2018-07-02 2020-06-29 주식회사 체이스 Particle shape analysis device
CN109211740A (en) * 2018-10-31 2019-01-15 江南大学 It is a kind of based on image recognition to the rapid detection method of broken rice rate
KR101996851B1 (en) * 2018-11-07 2019-07-05 이광열 Method for polishing rice
CN109598328B (en) * 2018-11-21 2023-09-12 山东农业大学 Distributed thousand grain counting method, system, device and terminal
JP7402451B2 (en) * 2019-01-17 2023-12-21 山形県 Alkali decay test method
CN110221032B (en) * 2019-07-09 2020-08-07 浙江五芳斋实业股份有限公司 Rice quality detection method based on near infrared spectrum
KR102340788B1 (en) * 2019-11-29 2021-12-17 주식회사 대풍 A Manufacturing Method of the Whole Cottonseed which is inhibited germination using by cracking method.
CN111311539A (en) * 2019-12-31 2020-06-19 沈阳工业大学 Precision detection method applied to rice mill
CN112229836B (en) * 2020-09-15 2022-02-15 华南农业大学 Detection device and detection method for rice filled grains and rice empty grains
CN114486877B (en) * 2020-10-23 2024-01-19 合肥美亚光电技术股份有限公司 Rice quality detection method, rice quality detection device and storage medium
CN112730273B (en) * 2021-01-06 2021-10-12 淮阴工学院 Portable rice quality detection device and detection method thereof
CN113776996A (en) * 2021-07-28 2021-12-10 深圳市麦稻智联科技有限公司 Rice appearance detection system and method
CN114295617B (en) * 2021-12-31 2022-10-04 黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所 Intelligent detector for detecting chalkiness and chalkiness of rice
KR102393522B1 (en) * 2022-03-28 2022-05-03 주식회사 두레농산 Apparatus of controling polished rice for quality control of rice by regional group

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950001300A (en) * 1993-06-16 1995-01-03 박득표 Contactless particle size measuring device using image processing
JPH11218488A (en) 1991-11-12 1999-08-10 Shizuoka Seiki Co Ltd Method and device for judging rice quality
KR20000046929A (en) * 1998-12-31 2000-07-25 장병덕 Device for automatically selecting lump coal
KR20030005501A (en) * 2001-07-09 2003-01-23 에이티아이 주식회사 Image processing system having a switching apparatus and method therefor

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6110751Y2 (en) * 1979-09-05 1986-04-05
JPS6140108Y2 (en) * 1981-04-28 1986-11-17
JPS62106348A (en) * 1985-11-01 1987-05-16 Juzo Isono Apparatus for inspecting transparent or translucent sphere
JPH04296099A (en) * 1991-03-26 1992-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic part mounting equipment with recognizing function
US5642198A (en) * 1995-04-03 1997-06-24 Long; William R. Method of inspecting moving material
JP3572750B2 (en) * 1995-10-26 2004-10-06 石川島播磨重工業株式会社 Automatic evaluation method for concrete defects
JPH09231342A (en) * 1996-02-26 1997-09-05 Sanyo Electric Co Ltd Method and device for inspecting tablet
JP3516121B2 (en) * 1997-06-24 2004-04-05 東芝機械株式会社 How to raise the operating oil temperature in the overhead tank
JPH1137948A (en) * 1997-07-23 1999-02-12 Seibutsukei Tokutei Sangyo Gijutsu Kenkyu Suishin Kiko Rice quality evaluation system
JP2000111542A (en) * 1998-09-30 2000-04-21 Nippon Seimai Kogyokai Comprehensive inspection and evaluation method for rice
JP2000111483A (en) * 1998-10-02 2000-04-21 Dainippon Printing Co Ltd Method and apparatus for inspection of cyclic pattern
JP3086800B2 (en) * 1998-11-06 2000-09-11 株式会社大阪砕石工業所 Method and apparatus for measuring particle size distribution of sand or gravel
JP3324040B2 (en) * 1998-11-30 2002-09-17 株式会社山武 Particle recognition device
JP2000304702A (en) * 1999-04-22 2000-11-02 Satake Eng Co Ltd Method and apparatus for discriminating grade of granular article
JP2002126657A (en) * 2000-10-30 2002-05-08 Satake Corp Rice grain grade deciding apparatus
JP2003116042A (en) * 2001-10-02 2003-04-18 Canon Inc Uneven sensitivity remover, image pickup device, and uneven display testing system of display device
JP2003294641A (en) * 2002-02-01 2003-10-15 Toyama Chem Co Ltd Particle foreign object inspecting method and apparatus thereof
JP2005083775A (en) * 2003-09-05 2005-03-31 Seirei Ind Co Ltd Grain classifier
US7364043B2 (en) * 2003-12-30 2008-04-29 Zen Voce Manufacturing Pte Ltd Fastener inspection system
JP4159526B2 (en) * 2004-09-03 2008-10-01 株式会社山本製作所 State inspection device for granular inspection objects
WO2006125674A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 Stiftelsen Universitetsforskning Bergen Microscope system and screening method for drugs, physical therapies and biohazards

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11218488A (en) 1991-11-12 1999-08-10 Shizuoka Seiki Co Ltd Method and device for judging rice quality
KR950001300A (en) * 1993-06-16 1995-01-03 박득표 Contactless particle size measuring device using image processing
KR20000046929A (en) * 1998-12-31 2000-07-25 장병덕 Device for automatically selecting lump coal
KR20030005501A (en) * 2001-07-09 2003-01-23 에이티아이 주식회사 Image processing system having a switching apparatus and method therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105874318A (en) * 2013-12-30 2016-08-17 布勒(印度)私人有限公司 A method and an arrangement for measuring the gloss of grains
KR101430898B1 (en) * 2014-04-10 2014-08-14 김한중 Digital rice characteristics measurement apparatus
KR20230094720A (en) * 2021-12-21 2023-06-28 공주대학교 산학협력단 Apparatus and method for vision analyzing surface fine abrasive particle of abrasive tool
KR102638903B1 (en) 2021-12-21 2024-02-22 공주대학교 산학협력단 Apparatus and method for vision analyzing surface fine abrasive particle of abrasive tool

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009045035A1 (en) 2009-04-09
KR20090033568A (en) 2009-04-06
JP2010540957A (en) 2010-12-24
JP5706860B2 (en) 2015-04-22
JP2013029520A (en) 2013-02-07
JP5368455B2 (en) 2013-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100903704B1 (en) The White and Brown Rice Appearance Characteristics Measurement System and the Same Method
US11915407B2 (en) Automated system and method for clarity measurements and clarity grading
CN110389127B (en) System and method for identifying metal ceramic parts and detecting surface defects
Momin et al. Machine vision based soybean quality evaluation
US8606002B2 (en) Apparatus, method and article for evaluating a stack of objects in an image
EP2140251B1 (en) Apparatus and methods for assessment, evaluation and grading of gemstones
JP7467205B2 (en) Method for optically detecting biomarkers - Patents.com
CA2459558A1 (en) Method for identifying and quantifying characteristics of seeds and other small objects
CN107505325B (en) Omnibearing quality detection method for winter jujube fruits
CN111122590B (en) Ceramic surface defect detection device and detection method
US5924575A (en) Method and apparatus for color-based sorting of titanium fragments
CN103528967A (en) Hyperspectral image based overripe Lonicera edulis fruit identification method
CN111665199A (en) Wire and cable color detection and identification method based on machine vision
CN116559111A (en) Sorghum variety identification method based on hyperspectral imaging technology
García-Alegre et al. Eggshell defects detection based on color processing
Delwiche et al. Prune defect detection by line-scan imaging
JP4184511B2 (en) Method and apparatus for defect inspection of metal sample surface
Lu et al. Detecting defects on citrus surface based on circularity threshold segmentation
CN112529922A (en) Method for accurately separating RGB image backgrounds of multicolor blades in open environment
JP4036048B2 (en) Defect identification method
Gourav Rice Grain Quality Determination Using OTSU's Thresholding Method
JP2003126786A (en) Detecting device of raisin with stalk
Visen Machine vision based grain handling system
CN114858723B (en) System and method for identifying dangerous broken bones in meat blocks
JP6948032B2 (en) Image analyzer and inspection system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant