KR101673056B1 - sorting method for grains - Google Patents
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Abstract
곡물불량검출방법에 관한 기술이 개시된다. 일 실시 예에 있어서, 상기 곡물불량검출방법은 선별대상 곡물을 준비하는 곡물준비과정, 상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득하는 영상획득과정 및 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 양품판단과정을 포함한다. 상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하고, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단한다.A technique relating to a grain defect detection method is disclosed. In one embodiment, the grain defect detection method includes a grain preparation process for preparing a grain to be sorted, an image acquisition process for acquiring a digital image of the grain to be sorted, And a good article judgment process for judging whether or not the grain is good article. Wherein the quality determining step comprises the steps of: extracting brightness distributions of adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the grain to be selected from the digital image of the obtained grain to be selected; The brightness distribution of each pixel is compared with a reference value extracted from the brightness distribution of each adjacent pixel according to the morphological deformation of the surface of the good grain previously extracted from the good grain to determine whether or not the selected grain is good.
Description
본 명세서는 대체로 곡물불량검출방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기의 변화를 기반으로 한 곡물불량검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
오늘날 기계 산업의 발전은 농업 생산의 자동화에 기여하였고, 다양한 센서 산업의 발전은 농산품 선별의 자동화를 가속시키고 있는 추세에 있다. 특히 농산물의 외관은 그 상품성을 결정짓는 중요한 요소로 이와 관련한 대부분의 선별 작업은 작업자의 주관적인 판단에 의한 수작업을 통해 처리되어 왔다. 따라서 선별 작업이 일관적이지 못할 뿐만 아니라, 상당한 노동력의 소모에 비해 그 결과는 만족스럽지 못한 것이 사실이었다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 각종 센서장치들을 활용한 자동화된 농산물 선별 장치들이 개발 및 판매되고 있다.Today, the development of the machinery industry has contributed to the automation of agricultural production, and the development of various sensor industries is accelerating the automation of agricultural product selection. Especially, the appearance of agricultural products is an important factor that determines its commerciality. Most of the screening works related to this have been handled through subjective judgment of the worker. Thus, not only was the screening inconsistent, but the results were unsatisfactory compared to the considerable labor consumption. To solve these problems, automated agricultural product sorting devices using various sensor devices have been developed and sold.
쌀 선별기는 시장에서 그 수요가 많고, 광센서(photo-diode) 및 CCD(charge coupled device)를 이용하여 투명도를 측정하는 방식으로 보편화된 농산물 외관 검사의 대표적인 자동화 장치이다. 이에 비해 과실은 당도, 산도와 같은 내부 요소와 크기, 색상과 관련된 외부 요소를 고려한 복합적인 판정이 이루어져야 한다. 그리고, 잡곡의 경우에는 주로 외관에 의해 판정되지만, 복잡한 영상 처리를 통한 선별은 그 개체수가 너무 많아 비효율적이다. 또한 동일 품종의 잡곡일 경우라 하더라도 생산지의 기후 및 지역적 특성으로 인해 대상 잡곡의 크기, 색상 및 형태적 특성이 상이할 수 있다Rice sorting machine is a typical automation device of agricultural product appearance inspection which is popular in the market and is a method of measuring transparency by using photo-diode and CCD (charge coupled device). On the contrary, the fruits should be judged complexly considering internal factors such as sugar content and acidity, external factors related to size and color. In the case of grains, it is mainly determined by the appearance, but the selection through the complicated image processing is inefficient because the number of the grains is too large. Even in the case of the same kind of grain, the size, color and morphological characteristics of the target grain may differ due to the climate and regional characteristics of the producing region
곡물에 있어서 양품과 불량품 여부를 판단하는 기존의 방법으로는 획득된 영상 내에서 선별대상 시료 영상의 밝기 성분을 기준 문턱치(threshold)와 비교하는 방식, 선별대상 시료 영상의 컬러(color) 색상 정보를 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 각각의 문턱치들과 비교하는 방식, 시료의 크기(size)를 표준시료(prototype) 크기와 비교하는 방식, 근적외선(NIR)을 이용한 분광분석법을 통한 선별대상 시료 내부의 상태를 판단하는 방식 등을 들 수 있다. 그러나 잡곡의 경우 표면의 색상, 명암 분포, 크기 및 내부 특성이 양품과 동일한 성질을 가지더라도 시료 표면의 형태학적 변형(쭈글쭈글함, wrinkled) 의해 불량으로 간주되어야 할 경우가 있다. 이러한 대상에 대해서는 상기 방법들로 선별하는데 어려움이 있는 실정이다.Conventional methods for judging whether good or defective grains are available include a method of comparing the brightness component of the sample image to be filtered with a threshold value in the obtained image, a method of comparing the color information of the sample image to the threshold The method of comparing with the thresholds of red, green and blue, the method of comparing the size of the sample with the size of the prototype and the spectroscopic analysis using the near infrared (NIR) And a method of judging the state of the inside of the sample to be screened through the method. However, in the case of grains, the color, contrast distribution, size, and internal properties of the surface may be regarded as defective by the morphological deformation (wrinkled) of the sample surface even though they have the same properties as good products. These objects are difficult to select by the above methods.
일 실시 예에 있어서, 곡물불량검출방법이 개시(disclosure)된다. 상기 곡물불량검출방법은 선별대상 곡물을 준비하는 곡물준비과정, 상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득하는 영상획득과정 및 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 양품판단과정을 포함한다. 상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하고, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단한다.In one embodiment, a method for detecting grain defects is disclosed. The method for detecting defects in grains includes a grain preparation process for preparing grain to be sorted, an image acquiring process for acquiring a digital image of the grain to be sorted, and a determination process for determining whether the selected grain is a good product from the digital image of the selected grain And a good quality judging process to be judged. Wherein the quality determining step comprises the steps of: extracting brightness distributions of adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the grain to be selected from the digital image of the obtained grain to be selected; The brightness distribution of each pixel is compared with a reference value extracted from the brightness distribution of each adjacent pixel according to the morphological deformation of the surface of the good grain previously extracted from the good grain to determine whether or not the selected grain is good.
전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.The foregoing provides only a selective concept in a simplified form as to what is described in more detail hereinafter. The present disclosure is not intended to limit the scope of the claims or limit the scope of essential features or essential features of the claims.
도 1은 일 실시 예에 따른 곡물선별장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 양품곡물과 불량곡물을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 화소들의 밝기 분포를 활용한 히스토그램 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 활용한 VS(valley size) 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에서 상술한 히스토그램 방식 및 VS 방식을 활용한 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 명세서에서 개시하는 일 실시 예에 따른 곡물불량검출방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a view showing a grain sorting apparatus according to an embodiment.
2 is a view for explaining good grain and defective grain.
FIG. 3 is a diagram for explaining a grain defect detection method using a histogram method utilizing brightness distribution of pixels extracted from a digital image of a grain.
FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a grain defect detection method using a VS (valley size) method that utilizes differences in brightness values between adjacent pixels on a grain surface extracted from a digital image of a grain.
FIG. 6 is a view for explaining a grain defect detection method using the histogram method and VS method described above with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.
7 is a flow chart illustrating a grain defect detection method according to one embodiment disclosed herein.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements, unless the context clearly indicates otherwise. The exemplary embodiments described above in the detailed description, the drawings, and the claims are not intended to be limiting, and other embodiments may be utilized, and other variations are possible without departing from the spirit or scope of the disclosed technology. Those skilled in the art will appreciate that the components of the present disclosure, that is, the components generally described herein and illustrated in the figures, may be arranged, arranged, combined, or arranged in a variety of different configurations, all of which are expressly contemplated, As shown in FIG. In the drawings, the width, length, thickness or shape of an element, etc. may be exaggerated in order to clearly illustrate the various layers (or films), regions and shapes.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or " have " are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, 110, 120, 130, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들의 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification codes (e.g., 110, 120, 130, ...) are used for convenience of explanation and the identification codes do not describe the order of the steps, Unless the specific order is described, it may occur differently from the order specified. That is, steps may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.
도 1은 일 실시 예에 따른 곡물선별장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 양품곡물과 불량곡물을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 화소들의 밝기 분포를 활용한 히스토그램 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 활용한 VS(valley size) 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 3 내지 도 5에서 상술한 히스토그램 방식 및 VS 방식을 활용한 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 명세서에서 개시하는 일 실시 예에 따른 곡물불량검출방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a view showing a grain sorting apparatus according to an embodiment. 2 is a view for explaining good grain and defective grain. FIG. 3 is a diagram for explaining a grain defect detection method using a histogram method utilizing brightness distribution of pixels extracted from a digital image of a grain. FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a grain defect detection method using a VS (valley size) method that utilizes differences in brightness values between adjacent pixels on a grain surface extracted from a digital image of a grain. FIG. 6 is a view for explaining a grain defect detection method using the histogram method and VS method described above with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 7 is a flow chart illustrating a grain defect detection method according to one embodiment disclosed herein.
도 1을 참조하면, 곡물선별장치(100)는 곡물이송부(10), 곡물영상획득부(20), 영상처리부(30), 양품곡물선별부(40) 및 제어부(50)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 곡물선별장치(100)는 선택적으로(optionally) 선별된 곡물을 분리하여 배출하는 곡물분리출구(60)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
곡물이송부(10)는 불량여부에 대한 선별대상 곡물(grains)을 이송하여 곡물영상획득부(20)로 제공한다. 곡물이송부(10)는 곡물이 이송되는 컨베이어밸트(12) 및 컨베이어밸트(12)에 곡물을 공급하는 공급부(14)를 포함할 수 있다. 또한, 곡물이송부(10)는 선택적으로 진동부(16)를 더 포함할 수 있다. 사용자의 입력명령 또는 미리 입력된 명령에 따라 제어부(50)의 제어를 통하여 진동부(16)의 진동을 조절함으로써 컨베이어밸트(12)에 공급되는 곡물의 양 또는 곡물의 공급 속도를 조절할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 컨베이어밸트(12)는 공급부(14)로부터 공급되는 곡물이 서로 이격되어 배치되도록 하는 이송채널(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 이송채널은 컨베이어밸트(12) 상에 곡물이 안착할 수 있도록 홈(groove)의 형상으로 제공될 수 있다. 상기 홈의 형상은 U자형상, V자 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 곡물이 안착될 수 있는 한 상기 홈의 형상에는 제한이 없다. 또한, 상기 이송채널의 개수도 제한이 없다. 복수 개의 이송채널을 사용하는 경우 컨베이어밸트(12)를 통하여 한 번에 이송할 수 있는 곡물의 수가 증가될 수 있으며, 곡물선별장치(100)를 통하여 이들을 한꺼번에 처리함으로써 곡물불량검출 시간을 단축할 수도 있다.The
곡물영상획득부(20)는 컨베이어밸트(12)를 통하여 제공되는 선별대상 곡물의 영상을 획득한다. 곡물영상획득부(20)는 스캔카메라(22), 전면조명(24) 및 배후조명(26)을 포함할 수 있다. 스캔카메라(22)는 면스캔카메라 또는 라인스캔카메라일 수 있다. 스캔카메라(22)로부터 획득되는 곡물의 상기 영상은 면스캔영상 또는 라인스캔영상일 수 있다. 상기 면스캔영상은 상기 면스캔카메라를 통하여 얻어지거나, 상기 라인스캔카메라를 통하여 상기 선별대상 곡물을 순차적으로 여러 번 스캔함으로써 얻어질 수도 있다. 배후조명(26)은 전면조명(24)을 통하여 얻어지는 곡물의 상기 영상을 배경과 쉽게 분리하기 위하여 사용될 수 있다.The grain
영상처리부(30)는 곡물영상획득부(20)를 통하여 획득된 선별대상 곡물의 상기 영상을 처리한다. 영상처리부(30)는 스캔카메라(22)로부터 제공받는 영상을 획득하는 영상획득부(32, frame-grabber) 및 처리부(34)를 포함할 수 있다. 처리부(34)는 영상획득부(32)로부터 제공받은 선별대상 곡물의 상기 영상으로부터 화소별 밝기 값과 특정 밝기를 가지는 화소 열의 위치, 특정 밝기 값의 개수를 추출할 수 있다. 이를 통하여, 처리부(34)는 곡물의 상기 영상으로부터 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 추출할 수 있다. 또한, 상기 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치, 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치를 정규화한 값을 추출할 수 있다. 한편, 곡물선별장치(100)는 미리 양품 곡물로부터 추출한 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이, 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치, 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치를 정규화한 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 저장되어 있는 데이터베이스(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 데이터베이스에 저장된 정보는 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 기준값(이하 VS(valley size)를 이용한 기준값이라 함)의 역할을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 처리부(34)는 상기 선별대상 곡물로부터 추출한 상기 선별대상 곡물 표면에서 인접 화소별 밝기 분포로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이, 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치, 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적치를 정규화한 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 추출할 수 있다. 처리부(34)는 상기 선별대상 곡물로부터 추출된 값을 양품 곡물로부터 미리 추출되어 상기 데이터베이스에 저장된 값과의 비교를 통하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지 여부를 판별할 수 있다.The image processing unit (30) processes the image of the target grain obtained through the grain image acquiring unit (20). The
도면에는 처리부(34)로서 256바이트를 처리하는 4개의 신호처리장치(DSP)가 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서, 상기 선별대상 곡물의 양, 원하는 상기 선별대상 곡물의 판별 속도 등에 따라 처리부(34)에 포함되는 신호처리장치의 개수는 변경 가능하다. 또한, 도면에는 256바이트의 입력 데이터를 처리하는 신호처리장치가 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서, 신호처리장치가 처리할 수 있는 입력데이터의 바이트는 필요에 따라 달라질 수 있다. In the figure, four signal processors (DSPs) for processing 256 bytes are shown as an example of the
양품곡물선별부(40)는 영상처리부(30)로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 통지받아 상기 선별대상 곡물을 양품과 불량품으로 분리한다. 양품곡물선별부(40)는 공기총(air-gun)을 포함할 수 있다. 일례로, 양품곡물선별부(40)는 영상처리부(30)로부터 상기 선별대상 곡물이 불량품이라는 판정을 받으면 상기 공기총을 동작시켜 불량품을 곡물분리출구(60)의 불량품 출구로 보낼 수 있다. 이 경우, 양품곡물선별부(40)는 영상처리부(30)로부터 상기 선별대상 곡물이 양품이라는 판정을 받으면 상기 공기총을 동작시키지 않으며, 양품으로 판정된 상기 선별대상 곡물은 자유낙하하여 곡물분리출구 (60)의 양품 출구로 투입되게 된다. 다른 예로, 도면에 도시된 바와 달리, 양품곡물선별부(40)는 영상처리부(30)로부터 상기 선별대상 곡물이 불량품이라는 판정을 받으면 상기 공기총을 동작시키지 않으며, 불량품은 곡물분리출구 (60)의 불량품 출구로 자유낙하할 수 있다. 이 경우, 양품곡물선별부(40)는 영상처리부(30)로부터 상기 선별대상 곡물이 양품이라는 판정을 받으면 상기 공기총을 동작시켜 양품으로 판정된 상기 선별대상 곡물을 곡물분리출구(60)의 양품 출구로 보낼 수도 있다. 또한, 도면에는 하나의 공기총을 포함하는 양품곡물선별기(40)가 예로서 표현되어 있다. 다른 예로, 도면에 도시된 바와 달리, 상기 선별대상 곡물이 복수개의 이송채널을 가지는 곡물이송부(10)를 통하여 여러 개가 동시에 공급될 경우 양품곡물선별부(40)는 상기 이송채널의 개수에 대응하는 개수의 상기 공기총을 포함할 수 있다. 이 경우, 양품곡물선별부(40)는 복수개의 이송채널과 개개의 이송채널에 대응하는 공기총을 구비함으로써 상기 선별대상 곡물에 대한 양품 및 불량품 선별량을 향상시킬 수 있다. 양품 또는 불량품으로 선별된 상기 선별대상 곡물을 곡물분리출구(60)으로 용이하게 이송하기 위하여 개개의 이송채널에 대응하는 상기 공기총은 복수 개의 공기총으로 구성될 수도 있다.The good
제어부(50)는 곡물이송부(10), 곡물영상획득부(20), 영상처리부(30) 및 양품곡물선별부(40)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 컨베이어밸트(12)의 모터의 동작을 제어하여 선별대상 곡물의 공급 속도를 조절할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 곡물영상획득부(20) 및 영상처리부(30)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 영상처리부(30)의 처리 속도를 고려하여 곡물영상획득부(20)가 동작하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 영상처리부(30)의 처리 속도를 고려하여 양품곡물선별부(40)의 동작을 제어할 수 있다. 일례로, 영상처리부(30)를 통한 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 판정하는 데에는 소정의 시간이 요구된다. 또한, 곡물영상획득부(20)와 양품곡물선별부(40)는 소정의 간격으로 이격된 상태로 곡물선별장치(100)에 배치된다. 이 과정에서 상기 선별대상 곡물이 곡물영상획득부(20)에서 양품곡물선별부(40)로 이동하는 데에 어느 정도의 시간이 요구될 수 있다. 즉, 제어부(50)는 상기 선별대상 곡물에 대한 영상처리부(30)를 통한 양품 또는 불량품 판정에 걸리는 시간지연과 상기 선별대상 곡물이 곡물영상획득부(20)에서 양품곡물선별부(40)로 이동하는 데에 걸리는 시간을 고려하여 양품곡물선별부(40)의 동작을 제어할 수 있다. The
곡물분리출구(60)는 선별된 곡물을 분리하여 배출할 수 있다. 이 경우, 선별대상 곡물은 양품과 불량품으로 구분되어 배출될 수 있다.The grain separation outlet (60) can separate and discharge the selected grain. In this case, the grain to be sorted can be separated into good and defective products.
도 1에는 하나의 예시로서 곡물선별장치(100)가 표현되어 있다. 이러한 도 1의 예시는 이해를 위한 예시로서 곡물선별장치(100)로서 도 1에 예시된 방식 이외의 다양한 방식이 사용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 이하 설명의 편의상 도 1을 활용하여 곡물선별장치(100)의 동작을 설명하기로 한다. 도 1을 참조하면, 곡물이송부(10)를 통하여 이송되는 선별대상 곡물은 곡물이송부(10)의 끝단, 즉 컨베이어밸트(12)의 종단부에서 낙하할 수 있다. 곡물영상획득부(20)를 통하여 낙하하는 상기 선별대상 곡물의 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 상기 선별대상 곡물의 상기 영상은 1024개의 화소수를 가지는 라인스캔카메라(22)를 통하여 획득될 수 있다. 라인스캔카메라(22)를 통하여 상기 선별대상 곡물에 대한 라인스캔영상을 얻을 수 있다. 또한, 라인스캔카메라(22)를 통하여 상기 낙하하고 있는 선별대상 곡물을 순차적으로 여러 번 스캔함으로써 상기 선별대상 곡물에 대한 면스캔영상을 얻을 수도 있다. 라인스캔카메라(22)를 통하여 얻어진 상기 선별대상 곡물에 대한 상기 라인스캔영상은 영상획득부(32)를 통하여 획득될 수 있으며, 처리부(34)를 통하여 영상처리될 수 있다. 영상처리 속도를 높이기 위하여 처리부(34)는 여러 개의 신호처리장치로 구성될 수 있다. 도면에는 4개의 신호처리장치(DSP, digital signal processor) 장치로 구성된 처리부(34)가 예로서 표현되어 있다. 이 경우, 각각의 신호처리장치는 라인스캔카메라(22)가 제공하는 1024개의 화소 중 256개의 화소에 대하여 영상처리를 진행할 수 있다. 예를 들면, 곡물이송부(10)를 통하여 4개의 선별대상 곡물이 한번에 이송될 경우, 1024개의 화소수를 가지는 라인스캔카메라(22)를 통하여 상기 선별대상 곡물의 영상을 얻을 수 있다. 라인스캔카메라(22)가 제공하는 영상을 4개의 신호처리장치를 통하여 나누어서 영상처리함으로써 곡물이송부(10)를 통하여 공급되는 4개의 선별대상 즉, 개개의 선별대상 곡물에 대한 영상처리를 개개의 신호처리장치가 각각 처리할 수 있다. 이를 통하여 선별대상 곡물 각각에 대하여 영상처리가 가능하며, 동시에 여러 개의 선별대상 곡물에 대한 분석이 가능하여 검출속도를 향상시킬 수 있다. 영상처리부(30)는 상기 선별대상 곡물의 상기 영상에 대한 분석 후 분석결과를 곡물선별장치(100)의 데이터베이스에 저장된 양품 판단 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부에 대한 판단을 진행한다. 영상처리부(30)는 판단 결과를 양품곡물선별부(40)에 제공하며, 양품곡물선별부(40)는 양품 및 불량품 선별장치, 예로서 공기총을 동작시켜 양품과 불량품을 구별하게 된다. 영상처리부(30)를 통한 상기 선별대상 곡물의 상기 영상에 대한 분석 및 분석 후 분석결과를 곡물선별장치(100)의 데이터베이스에 저장된 양품 판단 기준값과 비교하는 방법에 대해서는 이하 상술하기로 한다. 이하 설명의 편의상 곡물영상획득부(20)로서 라인스캔카메라(22)를 사용하는 곡물영상획득부(20)를 사용하여 본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법을 설명하기로 한다.1 shows a
도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 양품에 해당하는 곡물의 모습을 보여주며, (b) 내지 (d)는 불량품에 해당하는 곡물의 모습을 보여주는 도면이다. 도 2의 (b)는 형태학적 변형(쭈글쭈글함, wrinkled)에 의한 불량 곡물의 모습이며, (c)는 전반적인 변색에 의한 불량 곡물의 모습이며, (d)는 부분 변색에 의한 불량 곡물의 모습이다. 본 명세서에서는 도 2의 (a)에 해당하는 곡물을 도 2의 (b) 내지 (d)에 해당하는 곡물과 분리하는 곡물불량검출방법을 제안하고자 한다. Referring to FIG. 2, (a) of FIG. 2 shows a state of a grain corresponding to a good product, and (b) to (d) shows a state of a grain corresponding to a defective product. Fig. 2 (b) shows the defective grain by morphological deformation (wrinkled), (c) shows the defective grain due to the overall discoloration, and (d) It is appearance. In the present specification, a grain defect detection method of separating cereals corresponding to (a) of Fig. 2 from cereals corresponding to (b) to (d) of Fig. 2 is proposed.
도 3은 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 화소들의 밝기 분포를 활용한 히스토그램 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a) 내지 (d)는 각각 도 2의 (a) 내지 (d)에 해당하는 곡물에 대한 명암값 프로필(profile)을 보여주는 도면이다(이를 히스토그램 이라 한다). 상기 히스토그램 방식의 곡물불량검출방법은 양품 곡물로부터 미리 추출된 밝기 분포로부터 얻어진 히스토그램을 이용한 기준값을 기준으로 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지 여부를 판단하는 방법이다. 다시 말하면, 곡물영상획득부(20)를 활용하여 양품 곡물의 영상을 획득한다. 영상처리부(30)는 획득한 양품 곡물의 상기 영상으로부터 영상 내에서 명암값 프로필 즉, 명암값 분포에 대한 정보를 제공한다. 일례로, 영상처리부(30)는 양품 곡물의 상기 명암값 프로필로서 특정 밝기값을 가지는 화소의 개수에 대한 정보를 제공할 수 있다. 상기 양품 곡물의 상기 영상으로부터 획득한 상기 명암값 프로필로부터 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.FIG. 3 is a diagram for explaining a grain defect detection method using a histogram method utilizing brightness distribution of pixels extracted from a digital image of a grain. 3 (a) to 3 (d) are diagrams showing a profile of a contrast value for grain corresponding to FIGS. 2 (a) to 2 (d) (this is referred to as a histogram). The histogram-based grain defect detection method is a method for judging whether a grain to be sorted is good or defective on the basis of a reference value using a histogram obtained from a brightness distribution previously extracted from good grain. In other words, the grains
먼저, 획득된 양품 곡물의 디지털 영상으로부터 얻어진 상기 히스토그램으로부터 Th_L, Th_H 및 Th_D를 결정한다. Th_L은 어두운 쪽의 경계를 결정하는 문턱치이며, Th_H는 밝은 쪽의 경계를 결정하는 문턱치이며, Th_D는 상기 디지털 영상에서 얻어진 양품 곡물의 전체 화소 수에 대한 Th_L과 Th_H 사이 화소 수의 비율을 의미한다. 도면에는 양품곡물의 98%가 해당하는 범위로 설정한 TH_L, Th_H 및 Th_D가 예로서 표현되어 있다. Th_L, Th_H 및 Th_D가 상기 히스토그램을 이용한 기준값으로 활용될 수 있다.First, Th_L, Th_H, and Th_D are determined from the histogram obtained from the digital image of the obtained good grain. Th_L is a threshold value for determining a boundary on the dark side, Th_H is a threshold value for determining a boundary on the bright side, and Th_D is a ratio of the number of pixels between Th_L and Th_H to the total number of pixels of the good grain obtained from the digital image . In the figure, TH_L, Th_H and Th_D, which are set in the range corresponding to 98% of the good grain, are shown as an example. Th_L, Th_H, and Th_D may be utilized as reference values using the histogram.
이후, 곡물영상획득부(20)를 통하여 선별대상 곡물에 대한 영상을 제공받은 영상처리부(30)는 상기 선별대상 곡물에 대한 양품 판단을 진행한다. 양품판단은 일례로 아래의 과정으로 진행될 수 있다. 먼저, 라인영상별 상기 선별대상 곡물의 화소에 대해 Th_L 이상이고 Th_H 이하인 조건을 만족하는 화소 수를 GPs에 더한다. 다음으로, 라인영상별로 검지된 상기 선별대상 곡물의 상기 화소 수를 TPs에 더한다. 상기의 과정은 라인영상을 더하여 상기 선별대상 곡물에 대한 면영상이 완성되는 시점까지 반복한다. 이후, GPs를 TPs로 나누어 Ratio 1에 저장한다. Ratio 1이 Th_D 이상이면 양품으로, Th_D 이하이면 불량으로 판정한다. 여기에서, GPs는 상기 선별대상 곡물 영상에서 양품의 조건을 만족하는 화소 수를 의미하며, TPs는 상기 선별대상 곡물 영상의 전체 화소 수를 의미한다.Then, the
상술한 히스토그램 방식의 곡물불량검출방법은 명암값 프로필을 활용하므로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 불량품으로 분류되어야 하는 도 2의 (b) 내지 (d)에 해당하는 선별대상 곡물이 양품으로 판정받을 수 있는 가능성이 크다는 문제점이 있다. 특히, 도 2의 (b)의 경우와 같이 표면 형태의 이상으로 인하여 불량품 판정을 받아야 하는 선별대상 곡물의 경우에 표면 형태의 이상이 히스토그램의 이상을 초래할 수도 있지만, 표면 형태의 이상과는 관계없이 양품과 유사한 명암값 프로필을 가지는 경우가 자주 발생한다. 이에 본 명세서에서는 이러한 문제를 해결 또는 보완해 줄 수 있는 표면 형태에 기초한 검출방법, 다시 말하면, 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기의 변화를 이용한 방법(이하 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이라 재차 칭하기로 한다)을 제안하고 있다.The grain defect detection method of the histogram method utilizes the lightness value profile, and therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the grain to be sorted corresponding to (b) to (d) There is a problem that the possibility of being judged to be large is large. Particularly, in the case of the grain to be sorted which should be judged as defective due to the abnormality of the surface shape as in the case of FIG. 2 (b), the abnormality of the surface shape may cause the abnormality of the histogram. However, It often happens to have a contrast value profile similar to good. Therefore, in the present specification, a detection method based on a surface shape capable of solving or supplementing such a problem, that is, a method using a change in brightness per adjacent pixel due to morphological deformation of a grain surface (hereinafter referred to as brightness Quot; value difference ").
도 4 및 도 5는 곡물의 디지털 영상으로부터 추출한 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 활용한 VS(valley size) 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)와 (b)는 각각 배후조명(26)에 의해 배경과 분리된 양품 곡물(1) 및 불량품 곡물(2)을 보여준다. 도 4의 (c)와 (d)는 각각 양품 곡물 및 불량품 곡물에 대해 AA’선을 따라 스캔한 라인스캔영상에서 얻어지는 화소의 밝기 분포(4)를 보여준다. x축은 라인스캔영상에서 각각의 화소의 상대적인 위치를 나타내며, y축은 각각의 화소가 갖는 밝기값을 나타낸다. 도면에는 256 단계의 화소 밝기값을 갖는 라인스캔영상을 예로 들어 설명하고 있다. 도 4의 (e)와 (f)는 각각 양품 곡물(1) 및 불량품 곡물(2)에 대해 AA’선을 따라 스캔한 라인스캔영상에서 얻어지는 화소의 밝기 분포(4) 그래프에 물을 부어 채우는 가정을 하였고, 이 경우 각각의 수평라인(3)을 기준으로 하여 화소별 깊이에 대응하는 계곡(valley)에 채워지는 물의 양을 VD(4a, valley depth)로 나타내었다. 도 5는 VD(4a) 및 VD(4a)로부터 VS(valley size)를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 스캔된 선영상의 화소 밝기는 물체의 표면 형태에 따라 밝기 분포가 달라짐을 알 수 있다. 또한, 스캔된 선영상의 화소 밝기는 물체에 가해지는 조명의 세기, 조명의 색상 등에 따라 달라질 수도 있다. 또한, 스캔된 선영상의 화소 밝기는 스캔된 선영상으로부터 추출된 영상의 색상에 따라 달라질 수도 있다. 물체에 가해지는 조명의 색상은 선영상을 스캔하는 과정에서 선택될 수 있다. 스캔된 선영상으로부터의 서로 다른 색상을 가지는 영상의 추출은 스캔된 선영상을 분석하는 과정에서 진행될 수 있다. 일례로, 스캔 과정에서 물체에 백색광이 제공되는 경우에 얻어지는 스캔된 선영상의 화소 밝기 분포와 물체에 적색광이 제공되는 경우에 얻어지는 스캔된 선영상의 화소 밝기 분포는 서로 다른 분포를 가질 수 있다. 따라서, 분석대상 물체의 표면 형태, 표면 색상 등에 따라 서로 다른 색상을 가지는 조명이 활용될 수 있다. 분석대상 물체의 표면 형태, 표면 색상 등에 따라 조명으로서 적색조명, 녹색조명, 청색조명 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 조명이 사용될 수 있다. 다른 예로, 스캔된 선영상을 영상처리부(30)를 통하여 영상처리하는 과정에서 영상의 색상이 선택될 수 있다. 이 경우, 선택된 영상의 색상이 적색영상인 경우와 녹색영상인 경우에 각각 얻어지는 스캔된 선영상의 화소 밝기는 서로 다른 값을 가질 수 있다. 분석대상 물체의 표면 형태, 표면 색상 등에 따라 스캔된 선영상으로부터 추출될 수 있는 영상으로서 적색영상, 녹색영상, 청색영상 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 영상이 사용될 수 있다.FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a grain defect detection method using a VS (valley size) method that utilizes differences in brightness values between adjacent pixels on a grain surface extracted from a digital image of a grain. 4 (a) and 4 (b) show the
스캔된 선영상의 화소별 밝기 분포를 살펴보면, 양품 곡물(1)의 경우에는 도 4의 (c)과 같이 중심에 가까운 곳에 위치하는 화소의 경우일수록 큰 밝기값을 가지며, 가장자리로 갈수록 작은 밝기값을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 양품 곡물(1)의 경우 AA’ 선을 따라 스캔한 라인스캔영상으로부터 얻어지는 선영상의 화소별 밝기 분포는 2차 곡선의 형태를 취한다. 하지만, 불량품 곡물(2)의 경우와 같이 곡물의 표면이 부드럽지 못한 경우에는 도 4의 (d)와 같이 AA’ 선을 따라 스캔한 라인스캔영상으로부터 얻어지는 선영상의 화소별 밝기 분포는 불규칙함이 큰 그래프의 형태를 취한다. 본 명세서에서 개시하는 VS 방식의 곡물불량검출방법은 불량품 곡물(2)이 보여주는 양품 곡물(1)과는 다른 스캔된 선영상의 화소별 밝기 분포에 착안하고 있다. 즉, 본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법은 도 4의 (e)와 (f)에 표현된 VD(4a)를 양품 곡물(1)과 불량품 곡물(2)을 판별하는 기준으로 한 곡물불량검출방법을 제안하고 있다. 보다 쉽게 설명하면, 도 4의 (c)와 (d)의 스캔된 선영상의 화소별 밝기 분포를 보면, 불량품 곡물(2)일수록 선영상의 화소별 밝기값의 변화가 크며, 이는 도 4의 (d)의 그래프에서 보는 바와 같이 큰 계곡(valley)을 가지는 그래프로 표현된다. 도 4의 (c)와 (d)의 상부에서 물을 부어 계곡을 채운다고 가정할 때, 양품 곡물(1)에 비하여 불량품 곡물(2)의 경우 계곡에 채워지는 물의 양이 많아질 것이라는 것은 자명해 보인다. 이 점에 착안하여, 본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법은 선별대상 곡물의 선영상의 화소별 밝기 분포로부터 계곡에 채워지는 물의 높이에 대응되는 도 4의 (c)와 (d)에서 표현한 수평라인(3)을 기준으로하여 스캔된 선영상의 화소별 VD(4a)를 추출한다. 이후, 추출된 VD(4a)로부터 VS를 계산하고, 이를 양품 곡물(1)로부터 추출된 VS와 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 판단하는 방식이다. 이 과정에서 정규화된 VS가 사용될 수도 있다. 이하 도 5를 활용하여 VS 방식의 곡물불량검출방법을 구체적으로 설명하기로 한다.As shown in FIG. 4 (c), in the case of the
도 5는 VS(valley size) 방식의 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. VS 방식에 의한 곡물불량검출방법은 곡물의 디지털 영상으로부터 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이에 기반한 판단방법이다. 도 5는 라인스캔영상으로부터 얻어지는 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기 분포를 보여주는 도면이다. 이하 설명의 편의상 하나의 라인스캔영상에 대하여 VS를 검출하는 방법을 설명하기로 한다.5 is a view for explaining a grain defect detection method of a VS (valley size) method. The method of detecting grain defect by VS method is a method of judging from the digital image of grains based on the difference of brightness value of adjacent grains on the surface of the grain to be sorted. 5 is a graph showing the brightness distribution of adjacent pixels on the surface of the grain to be selected, which is obtained from the line scan image. For convenience of description, a method of detecting a VS with respect to one line scan image will be described.
영상처리부(30)는 상기 선별대상 곡물의 라인스캔영상인 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 추출할 수 있다. 이로부터 영상처리부(30)는 VS를 얻을 수 있다. 영상처리부(30)가 상기 선별대상 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이로부터 VS를 얻는 과정은 예로서 다음의 과정으로 수행될 수 있다.The
먼저, 획득된 상기 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 디지털 영상의 개개의 화소를 기준으로 상기 곡물 표면에서 인접 화소별 밝기 분포를 추출한다.First, brightness distributions of adjacent pixels on the surface of the grain are extracted from the digital image of the obtained grain based on individual pixels of the digital image.
다음으로, 추출된 상기 곡물 표면에서 상기 인접 화소별 밝기 분포로부터 밝기의 최대값이 존재하는 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 화소를 추출한다.Next, a pixel having a maximum brightness value and a pixel having a brightness maximum value are extracted from the brightness distribution of the adjacent pixels on the extracted grain surface.
이하, 밝기의 최대값이 존재하는 상기 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 상기 화소 중에서 서로 인접하는 화소들을 제1화소 및 제2화소라 하며, 상기 제2화소의 밝기값은 상기 제1화소의 밝기값 보다 큰 값을 가진다고 가정한다. 예로서, 도 5에서 도시된 L_LPR1 및 L_LPRm이 각각 상기 제1화소 및 상기 제2화소에 대응될 수 있다. 다음으로, 밝기의 최대값이 존재하는 상기 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 상기 화소 중에서 서로 인접하는 상기 화소들 사이에 존재하며, 상기 제1화소의 상기 밝기값과 동일한 밝기값을 가지는 제3화소를 추출한다.Hereinafter, pixels adjacent to each other among the pixels having a maximum value of brightness and the local maximum value of brightness are referred to as a first pixel and a second pixel, and a brightness value of the second pixel is defined as a brightness value of the first pixel Is greater than the brightness value of the light source. For example, L_LPR1 and L_LPRm shown in FIG. 5 may correspond to the first pixel and the second pixel, respectively. Next, there is a method in which a pixel having a maximum brightness value and a pixel having a brightness value equal to the brightness value of the first pixel are present between the pixels adjacent to each other, Three pixels are extracted.
다음으로, 상기 제1화소의 상기 밝기값을 기준으로 상기 제1화소의 상기 밝기값에 대한 상기 제1화소 및 상기 제3화소 사이에 존재하는 화소들 각각의 밝기값의 차이값을 추출하는 밝기차이추출과정을 진행한다. 예를 들면, 도 5에서 도시된 L_LPR1 및 L_LPRm이 각각 상기 제1화소 및 상기 제2화소라 할 경우, L_LPR1 +w1이 상기 제3화소에 대응된다. 상기 제1화소인 L_LPR1의 밝기값인 L_LP1을 기준으로 L_LPR1에서 L_LPR1 +w1 사이의 화소가 갖는 밝기값의 차이값을 추출한다. 이하, 상기 제1화소의 상기 밝기값에 대한 상기 제1화소 및 상기 제3화소 사이에 존재하는 화소들 각각의 밝기값의 상기 차이값을 밝기값 차이라 칭하기로 한다. 상기 제1화소의 상기 밝기값에 대한 상기 제1화소 및 상기 제3화소 사이에 존재하는 화소들 각각의 밝기값의 상기 차이값은 도 4의 (e) 및 (f)에 표현된 VD(4a)에 대응된다. 상기 제1화소의 상기 밝기값은 도 4의 (c) 및 (d)에 표현된 수평선(3)에 해당하는 밝기값에 대응된다.Next, brightness values for extracting brightness values of pixels existing between the first pixel and the third pixel with respect to the brightness value of the first pixel on the basis of the brightness value of the first pixel The difference extraction process is performed. For example, when L_LPR1 and L_LPRm shown in FIG. 5 are referred to as the first pixel and the second pixel, respectively, L_LPR1 + w1 corresponds to the third pixel. A difference value between the brightness values of the pixels L_LPR1 to L_LPR1 + w1 is extracted based on the brightness value L_LP1 of the first pixel L_LPR1. Hereinafter, the difference value of the brightness value of each of the pixels existing between the first pixel and the third pixel with respect to the brightness value of the first pixel will be referred to as a brightness value difference. The difference value of the brightness value of each of the pixels existing between the first pixel and the third pixel with respect to the brightness value of the first pixel is expressed by VD (4a ). The brightness value of the first pixel corresponds to the brightness value corresponding to the horizontal line (3) shown in (c) and (d) of FIG.
다음으로, 상기 밝기차이추출과정 이후에 수행되며, 상기 밝기값 차이를 합산하는 합산과정을 진행한다. 합산된 상기 밝기값 차이는 VS에 대응된다. 합산된 상기 밝기값 차이인 VS는 상기 디지털 영상에서 상기 선별대상 곡물의 화소수로 나누어져 정규화될 수 있다.Next, a summing process is performed after the brightness difference extraction process, and the sum of the brightness difference values is summed up. The sum of brightness differences corresponds to VS. The sum VS, which is the brightness value difference, can be normalized by dividing the number of pixels of the target grain in the digital image.
상기의 과정은 라인을 바꿔가며 상기 선별대상 곡물 표면에 전체에 대하여 진행될 수 있으며, 이를 통하여 상기 선별대상 곡물 표면 전체에 대한 VS를 얻을 수 있다. 상기 선별대상 곡물 표면 전체에 대해 얻어진 VS는 상기 선별대상 곡물 표면 전체에 대응되는 디지털 영상에서 상기 선별대상 곡물 전체의 화소수로 나누어져 정규화될 수 있다. 다시 말하면, 상기 곡물의 상기 라인스캔영상은 상기 곡물 표면 전체에 대하여 획득된 복수의 라인스캔영상들을 포함하는 면스캔영상일 수 있다. 상기 합산과정은 상기 곡물의 상기 복수의 라인스캔영상들 각각에 대하여 수행될 수 있다. 상기 합산과정을 통하여 상기 복수의 라인스캔연상들 각각으로부터 얻어진 합산된 상기 밝기값 차이는 서로 더해지며, 서로 더해진 상기 합산된 밝기값 차이 (이하 누적밝기차이값이라 칭하기로 한다)를 상기 곡물전체의 상기 디지털 영상의 화소수로 나누어 상기 곡물의 상기 디지털 영상의 상기 화소수에 대한 상기 누적밝기차이값의 정규화과정을 진행할 수 있다.The above process may be performed on the entire surface of the grain to be sorted by changing the line, thereby obtaining the VS for the entire surface of the grain to be sorted. The VS obtained for the whole surface of the grain to be sorted can be normalized by dividing the number of pixels of the entirety of the grain to be sorted by the digital image corresponding to the entire surface of the grain to be sorted. In other words, the line scan image of the grain may be a surface scan image including a plurality of line scan images obtained for the entire grain surface. The summation may be performed for each of the plurality of line scan images of the grain. The sum of the brightness differences obtained from each of the plurality of line scan associations is added to each other through the summing process, and the sum of the brightness differences (hereinafter, referred to as cumulative brightness difference values) Dividing the digital image by the number of pixels of the digital image to normalize the cumulative brightness difference value with respect to the number of pixels of the digital image of the grain.
마지막으로, 추출된 상기 누적밝기차이값이나 또는 정규화된 누적밝기차이값을 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 판단과정을 진행한다. 상기 VS를 이용한 기준값은 양품 곡물의 라인스캔영상 또는 면스캔영상으로부터 상기 양품 곡물의 선영상 또는 면영상에 대하여 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면에서 인접 화소별 밝기 분포, 상기 양품 곡물 표면에서 상기 인접 화소별 밝기의 분포에서 밝기값 차이의 누적치[valley size, VS], 정규화된 VS 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 영상처리부(30)는 추출된 상기 밝기값 차이를 직접활용하거나, 추출된 상기 밝기값 차이를 상술한 바와 같은 방식으로 VS 또는 정규화된 VS로 변환한 후 VS 또는 정규화된 VS를 상기 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 판단할 수 있다. 또한, 영상처리부(30)는 추출된 상기 선별대상 곡물 표면에서 인접 화소별 밝기 분포로부터를 상기 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지 여부를 판단할 수도 있다. Finally, the process of determining whether the grain is good is performed by comparing the extracted cumulative brightness difference value or the normalized cumulative brightness difference value with a reference value using VS. Wherein the reference value using the VS includes a brightness distribution of the adjacent grains on the surface of the grains of the good that has been extracted in advance from the line scan image or the face scan image of the grains of the good grain, And a cumulative value of a brightness value difference in the distribution of the brightness per unit time, VS, a normalized VS, and a combination thereof. The
도 5를 활용하여 VS를 추출하는 과정을 예로서 설명하면 다음과 같다. 영상처리부(30)는 획득된 상기 곡물의 디지털 영상으로부터 상기 디지털 영상의 개개의 화소를 기준으로 상기 곡물 표면에서 인접 화소별 밝기 분포를 추출한다. 추출한 상기 곡물 표면에서 상기 인접 화소별 밝기 분포로부터 밝기의 최대값(Global Peak)이 존재하는 화소와 밝기의 지역 최대값(Local Peak)이 존재하는 화소를 추출한다. 도 5에서 GPR이 밝기의 최대값이 존재하는 화소 또는 화소의 위치이며, L_LPR1, L_LPRm, R_LPRn 및 R_LPR1이 밝기의 지역 최대값이 존재하는 화소 또는 화소의 위치이다. 밝기의 지역 최대값의 위치는 밝기의 최대값의 위치인 GPR을 기준으로 GPR 좌측에서 가장 큰 밝기를 가지는 화소를 지역 최대값이 존재하는 화소(L_LPRm)로 설정하고, 다음으로 설정된 지역 최대값이 존재하는 화소(L_LPRm)를 기준으로 좌측에서 가장 큰 밝기를 가지는 화소를 지역 최대값이 존재하는 화소로 설정하는 방식으로 선정된다. 이러한 과정을 통하여 GPR을 기준으로 GPR 좌측에서 지역 최대값이 시작되는 화소(L_LPR1)를 선정한다. GPR 우측의 경우에도 같은 방식으로 지역 최대값이 존재하는 화소를 설정한다. 도 5는 밝기의 최대값이 존재하는 화소와 상술한 방법으로 설정된 밝기의 지역 최대값이 존재하는 화소를 표현하고 있다. 도 5에서 Hmin는 상기 곡물의 상기 디지털 영상인 라인영상에서 곡물의 영상이 시작되는 시작 화소의 열 위치이며, Hmax 는 상기 곡물의 상기 디지털 영상인 라인영상에서 곡물의 영상이 끝나는 마지막 화소의 열 위치이다. 다시 말하면, 상기 곡물의 영상은 배경과 분리되어 Hmin에서 시작하여 Hmax 에서 끝나게 된다.The process of extracting VS using FIG. 5 will be described as an example. The
도 5로부터 VS는 다음의 수식을 통하여 얻어질 수 있다. 수학식 1은 VS를 의미하며, 수학식 2는 복수 회의 라인스캐닝을 통하여 각각 얻어진 VS를 합한 후 곡물 영상의 전체 화소수로 나눈 정규화된 VS에 해당한다.From Fig. 5, VS can be obtained through the following equation. Equation (1) represents VS, and Equation (2) corresponds to a normalized VS divided by the total number of pixels of the grain image after summing VS obtained through a plurality of line scans.
여기에서, m과 n은 양의 정수이며, 각각 GPR을 기준으로 좌측 및 우측에 존재하는 존재하는 지역 최대값을 가지는 화소의 개수를 의미한다. wj는 j번째 계곡(valley)의 폭을 의미한다. 즉, wj는 j번째 지역 최대값을 갖는 화소에서의 밝기값을 도 4에서 상술한 수평선(3)으로 할 경우 GPR 방향으로 수평선(3) 보다 작거나 같은 밝기값을 갖는 화소들의 수에 대응되는 값이다. k는 양의 정수이며, 라인스캐닝 또는 스캔된 라인의 개수에 해당한다. L_LP1, L_LRm, GP, R_LRn 및 R_LR1는 각각 L_LPR1, L_LPRm, GPR, R_LPRn 및 R_LPR1에 위치한 화소가 가지는 밝기값을 의미한다. Pj는 j번째 계곡의 폭에 속하는 화소들이 각각 갖는 밝기값을 의미한다.Here, m and n are positive integers, which means the number of pixels having a local maximum value existing on the left and right sides based on GPR, respectively. wj is the width of the jth valley. In other words, wj is the number of pixels corresponding to the number of pixels having a brightness value less than or equal to the horizontal line (3) in the GPR direction when the brightness value of the pixel having the maximum value of the jth region is the horizontal line (3) Value. k is a positive integer and corresponds to the number of lines scanned or scanned lines. L_LP1, L_LRm, GP, R_LRn and R_LR1 denote the brightness values of the pixels located at L_LPR1, L_LPRm, GPR, R_LPRn and R_LPR1, respectively. And Pj is the brightness value of each pixel belonging to the width of the j-th valley.
(L_LPi - Pj) 및 (R_LPi - Pj)는 각 지역 최대값을 가지는 수평선(3) 밝기값에 대한 계곡 내에 위치하는 화소들이 갖는 밝기값 사이의 차이를 의미한다. 따라서, 각각의 라인스캐닝 영상으로부터 상기 밝기값의 차이를 합하여 각 라인스캐닝 영상에 대한 VS를 얻을 수 있다. 또한, 각각의 라인스캐닝 영상으로부터 얻은 VS를 합한 다음 이를 곡물영상 전체의 화소수로 나눔으로서 정규화된 VS를 얻을 수 있다.(L_LPi - Pj) and (R_LPi - Pj) are the differences between the brightness values of the pixels located in the valley with respect to the brightness value of the horizontal line (3) having the maximum value in each region. Therefore, the VS for each line scanning image can be obtained by adding the differences of the brightness values from the respective line scanning images. In addition, normalized VS can be obtained by adding VS obtained from each line scanning image and dividing it by the number of pixels of the entire grain image.
이후, 영상처리부(30)는 미리 양품 곡물로부터 추출하여 곡물선별장치(100)의 데이터베이스 또는 영상처리부(30)의 메모리에 저장된 VS를 이용한 기준값과 상기 선별대상 곡물의 VS, 상기 선별대상 곡물의 정규화된 VS 등을 비교함으로써 선별대상 곡물의 양품 또는 불량품 여부를 판단할 수 있다.Thereafter, the
도 6은 도 3 내지 도 5에서 상술한 히스토그램 방식 및 VS 방식을 활용한 곡물불량검출방법을 설명하기 위한 도면이다. 도면에는 히스토그램 방식으로 선별대상 곡물이 양품인지 불량품인지를 먼저 판단한 후 상기 선별대상 곡물 중 양품으로 판단된 것들에 대하여 추가적으로 VS 방식을 활용한 검출을 진행하는 과정을 예로서 설명하고 있다. 히스토그램 방식 및 VS 방식은 도 3 내지 도 5와 관련한 설명에서 상술한 바, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다. 이를 통하여 상기 선별대상 곡물에 대한 곡물불량검출의 정확도를 향상시킬 수 있다. 물론 VS방식만으로 곡물불량검출을 진행할 수 있음은 당연하다 할 것이다.FIG. 6 is a view for explaining a grain defect detection method using the histogram method and VS method described above with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. In the figure, a determination is first made as to whether a grain to be sorted is a good product or a defective product by a histogram method, and then detection using a VS method is further performed for those judged to be good products among the grain to be sorted. The histogram method and the VS method have been described above with reference to FIGS. 3 to 5, and a detailed description thereof will be omitted for convenience of explanation. This makes it possible to improve the accuracy of grain defect detection for the selected grain. Of course, it is natural that VS can detect grains defect only.
도 7은 본 명세서에서 개시하는 일 실시 예에 따른 곡물불량검출방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 곡물불량검출방법(200)은 먼저, 곡물준비과정을 통하여 선별대상 곡물을 준비한다(210). 일례로, 선별대상 곡물을 준비하는 과정은 서로 이격되어 배치되는 복수의 곡물들을 준비하는 과정 및 서로 이격되어 배치되는 상기 복수의 곡물들을 낙하시키는 과정을 포함할 수 있다.7 is a flow chart illustrating a grain defect detection method according to one embodiment disclosed herein. Referring to FIG. 7, the grain
다음으로, 영상획득과정을 통하여 상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득한다(220). 영상획득과정(220)을 통하여 획득된 상기 디지털 영상은 배경영상과 분리된 상기 선별대상 곡물의 라인스캔영상일 수 있다. 또한, 영상획득과정(220)을 통하여 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상은 컬러 영상을 포함할 수 있다. 상기 컬러 영상은 이후 진행되는 영상변환과정(250)을 통하여 적색영상, 녹색영상, 청색영상 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 추출되어 본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법에 활용될 수도 있다. 일 실시 예에 있어서, 영상획득과정(220)은 낙하하는 상기 복수의 선별대상 곡물들의 배후에 조명을 제공하는 과정 및 상기 조명이 제공되는 과정에서 낙하하는 상기 복수의 선별대상 곡물들의 디지털 영상을 획득하는 과정을 포함할 수 있다. 이를 통하여 상기 복수의 선별대상 곡물들의 상기 디지털 영상은 상기 조명에 의하여 배경영상과 쉽게 분리될 수 있다.Next, a digital image of the selected grain is obtained through an image acquisition process (220). The digital image obtained through the
다음으로, 양품판단과정을 통하여 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단한다(230). 양품판단과정(230)은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하고, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단한다. 일례로, 상기 영상획득과정을 통하여 획득된 상기 디지털 영상은 배경영상과 분리된 상기 선별대상 곡물의 라인스캔영상일 수 있다. 이 경우, 상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 디지털 영상의 개개의 화소를 기준으로 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 추출하는 과정, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포로부터 밝기의 최대값이 존재하는 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 화소를 추출하는 과정, 밝기의 최대값이 존재하는 상기 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 상기 화소 중에서 서로 인접하는 화소들-이하 제1화소 및 제2화소이라 하며, 제2화소의 밝기값은 제1화소의 밝기값 보다 큰 값을 가짐- 사이에 존재하며 상기 제1화소의 상기 밝기값과 동일한 밝기값을 가지는 제3화소를 추출하는 과정, 상기 제1화소의 상기 밝기값을 기준으로 상기 제1화소의 상기 밝기값에 대한 상기 제1화소 및 상기 제3화소 사이에 존재하는 화소들 각각의 밝기값의 차이값-이하 밝기값 차이라 칭하기로 함-을 추출하는 밝기차이추출과정, 상기 밝기값 차이를 합산하는 합산과정 및 합산된 상기 밝기값 차이를 상기 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 판단과정을 포함할 수 있다.Next, it is determined whether the selected target grain is a good product (230) from the digital image of the selected target grain obtained through the good product determination process. The good
상기 VS를 이용한 기준값은 양품 곡물의 라인스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이의 평균, 밸리사이즈(VS, valley size), 정규화된 밸리사이즈(VS) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 VS를 이용한 기준값은 양품 곡물의 면스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 이용한 누적밝기차이값(VS), 상기 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이를 이용한 누적밝기차이값의 정규화된 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 양품판단과정(230)은 도 3 내지 도 6과 관련한 설명에서 상술한 바, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.The reference value using the VS may be calculated from the brightness distribution of the adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the good grain previously extracted from the line scan image of the good grain, the difference in brightness value between adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the good grain, A VS, a valley size, a normalized valley size (VS), and a combination thereof, depending on the morphological deformation of the surface of the good grain. In addition, the reference value using the VS may be calculated from a cumulative brightness difference value (VS) using the difference in brightness value between adjacent pixels on the surface of the good product, which has been previously extracted from the face scan image of the good product grain, A normalized value of the cumulative brightness difference value using the brightness difference value, and a combination thereof. The good
일 실시 예에 있어서, 곡물불량검출방법(200)은 상기 합산과정 이후에 수행되며 상기 합산된 상기 밝기값 차이를 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 화소수로 나누어 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 상기 화소수에 대한 상기 합산된 상기 밝기값 차이의 정규화과정을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 판단과정은 상기 정규화과정을 통하여 얻어진 상기 합산된 상기 밝기값 차이의 평균을 상기 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 6과 관련한 설명에서 상술한 바, 설명의 편의상 생략하기로 한다.In one embodiment, the grain
다른 실시 예에 있어서, 곡물불량검출방법(200)에 있어서, 상기 선별대상 곡물의 상기 라인스캔영상은 상기 선별대상 곡물 표면 전체에 대하여 획득된 복수의 라인스캔영상들을 포함하는 면스캔영상이며, 양품판단과정(230) 및 상기 합산과정은 상기 선별대상 곡물의 상기 복수의 라인스캔영상들 각각에 대하여 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 합산과정을 통하여 상기 복수의 라인스캔영상들 각각으로부터 얻어진 상기 합산된 상기 밝기값 차이는 서로 더해지며, 서로 더해진 상기 합산된 상기 밝기값 차이-이하 누적밝기차이값이라 칭하기로 함-를 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 화소수로 나누어 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 상기 화소수에 대한 상기 누적밝기차이값의 정규화과정을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 판단과정은 상기 정규화과정을 통하여 얻어진 상기 누적밝기차이값의 평균을 상기 VS를 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 6과 관련한 설명에서 상술한 바, 설명의 편의상 생략하기로 한다.In another embodiment, in the grain defect detection method (200), the line scan image of the grain to be sorted is a surface scan image including a plurality of line scan images obtained for the entire surface of the grain to be sorted, The determining
몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 곡물불량검출방법(200)은 양품판단과정(230) 이전에 수행되며 영상획득과정(220)에서 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물의 명암값 프로필을 추출하는 과정, 상기 선별대상 곡물의 상기 명암값 프로필을 히스토그램을 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 과정 및 상기 선별대상 곡물 중 불량으로 판단된 곡물을 제거하는 과정(240)를 더 포함할 수 있다. 즉, 곡물불량검출방법(200)은 양품판단과정(230) 이전에 수행되는 히스토그램 방식의 선별과정을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 히스토그램을 이용한 기준값은 상기 양품 곡물로부터 미리 추출된 명암값 프로필 즉, 히스토그램으로부터 얻어질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 6과 관련한 설명에서 상술한 바, 설명의 편의상 생략하기로 한다.In some other embodiments, the grain
몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 영상획득과정(220)을 통하여 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상은 컬러 영상을 포함할 수 있다. 곡물불량검출방법(200)은 양품판단과정(230) 이전에 수행되며 상기 컬러 영상으로부터 적색영상, 녹색영상, 청색영상 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 추출하는 영상변환과정(250)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 양품판단과정(230)은 상기 영상변환과정(250)을 통하여 추출된 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4와 관련한 설명에서 상술한 바, 설명의 편의상 생략하기로 한다.In some further embodiments, the digital image of the selected subject matter obtained through the
본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법(200)은 VS 방식 또는 히스토그램 방식과 VS 방식을 접목하여 사용함으로써 기존 수작업 및 기계식 선별에 의존하던 곡물불량검출방식의 선별력 저하의 문제를 해소하였다. 또한, 일률적으로 정하기 곤란한 선별 기준을 사용자의 기준에 맞춰 자동 학습하도록 하였다. 다시 말하면, 사용자가 양품으로 선별한 양품 곡물로부터 미리 추출한 상기 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기 분포, 상기 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적값(VS), 상기 양품 곡물 표면의 인접 화소별 밝기값 차이의 누적값의 정규화된 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 VS를 이용한 기준값으로 정하여 곡물불량 선별기준으로 사용자의 기준에 맞출 수 있도록 하였다. 또한, 실시간 선별을 위해 선별대상 곡물을 다수의 이송채널을 통하여 한번에 여러 개 공급 가능하도록 하였고, 배경조명을 통하여 상기 선별대상 곡물을 배경과 용이하게 분리되도록 하였다. 또한, 채널 별로 획득되는 상기 선별대상 곡물의 표면 형태에 대한 영상처리를 서로 독립된 신호처리장치를 통하여 수행함으로써 실시간 선별이 가능하도록 하였다. 무엇보다도 VS 방식을 사용함으로써 곡물불량검출의 판정의 정확도의 향상을 가져왔다. 이러한 장점에 따라 본 명세서에서 개시하는 곡물불량검출방법(200)은 향우 다양한 곡물에 적용이 될 것이다.The grain
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.From the foregoing it will be appreciated that various embodiments of the present disclosure have been described for purposes of illustration and that there are many possible variations without departing from the scope and spirit of this disclosure. And that the various embodiments disclosed are not to be construed as limiting the scope of the disclosed subject matter, but true ideas and scope will be set forth in the following claims.
Claims (9)
상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득하는 영상획득과정; 및
획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 양품판단과정을 포함하되,
상기 영상획득과정을 통하여 획득된 상기 디지털 영상은 배경영상과 분리된 상기 선별대상 곡물의 라인스캔영상이며
상기 양품판단과정은
획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하는 과정;
추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포로부터 밝기의 최대값이 존재하는 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 화소를 추출하는 과정;
밝기의 최대값이 존재하는 상기 화소 및 밝기의 지역 최대값이 존재하는 상기 화소 중에서 서로 인접하는 화소들-이하 제1화소 및 제2화소이라 하며, 제2화소의 밝기값은 제1화소의 밝기값 보다 큰 값을 가짐- 사이에 존재하며, 상기 제1화소의 상기 밝기값과 동일한 밝기값을 가지는 제3화소를 추출하는 과정;
상기 제1화소의 상기 밝기값을 기준으로 상기 제1화소의 상기 밝기값에 대한 상기 제1화소 및 상기 제3화소 사이에 존재하는 화소들 각각의 밝기값의 차이값-이하 밝기값 차이라 칭하기로 함-을 추출하는 밝기차이추출과정;
상기 밝기값 차이를 합산하는 합산과정; 및
합산된 상기 밝기값 차이를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 판단과정을 포함하는 곡물불량검출방법.Cereal preparation process to prepare selected grain;
An image acquiring step of acquiring a digital image of the grain to be sorted; And
And determining whether the selected target grain is a good product from the digital image of the obtained selected target grain,
The digital image obtained through the image acquisition process is a line scan image of the selected target grain separated from the background image
The good-
Extracting brightness distributions of adjacent pixels according to the morphological transformation of the surface of the grain to be selected from the digital image of the obtained selection target grain;
Extracting a pixel having a maximum value of brightness and a pixel having a maximum value of brightness from the brightness distribution of adjacent pixels according to a morphological transformation of the extracted grain surface of the extracted object;
The first pixel and the second pixel are adjacent to each other among the pixels in which the maximum value of the brightness exists and the local maximum value of the brightness exist and the brightness value of the second pixel is the brightness of the first pixel A third pixel having a brightness value equal to the brightness value of the first pixel;
A difference value of a brightness value of each of pixels existing between the first pixel and the third pixel with respect to the brightness value of the first pixel on the basis of the brightness value of the first pixel, A brightness difference extraction process for extracting a brightness difference;
Summing the difference of brightness values; And
And comparing the sum of the brightness values with a reference value extracted from the brightness distribution of adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the good grain previously extracted from the good grain to judge whether the selected grain is good or not Method of detecting defective grain.
상기 합산과정 이후에 수행되며,
상기 합산된 상기 밝기값 차이를 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 화소수로 나누어 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 상기 화소수에 대한 상기 합산된 상기 밝기값 차이를 정규화과정을 더 포함하되,
상기 판단과정은 상기 정규화과정을 통하여 얻어진 상기 합산된 상기 밝기값 차이의 평균을 상기 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 곡물불량검출방법.The method according to claim 1,
Wherein the step (b)
Further comprising the step of: normalizing the sum of the difference in brightness values with respect to the number of pixels of the digital image of the selection subject grain by dividing the summed brightness difference by the number of pixels of the digital image of the selection subject grain,
Wherein the determining step determines whether the selected target grain is good by comparing an average of the sum of the brightness differences obtained through the normalization process with the reference value.
상기 선별대상 곡물의 상기 라인스캔영상은 상기 선별대상 곡물 표면 전체에 대하여 획득된 복수의 라인스캔영상들을 포함하는 면스캔영상이며,
상기 양품판단과정 및 상기 합산과정은 상기 선별대상 곡물의 상기 복수의 라인스캔영상들 각각에 대하여 수행되며,
상기 합산과정을 통하여 상기 복수의 라인스캔영상들 각각으로부터 얻어진 상기 합산된 상기 밝기값 차이는 서로 더해지며, 서로 더해진 상기 합산된 상기 밝기값 차이-이하 누적밝기차이값이라 칭하기로 함-를 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 화소수로 나누어 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상의 상기 화소수에 대한 상기 누적밝기차이값의 정규화과정을 더 포함하되,
상기 판단과정은 상기 정규화과정을 통하여 얻어진 상기 누적밝기차이값의 평균을 상기 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 곡물불량검출방법.The method according to claim 1,
Wherein the line scan image of the grain to be sorted is a surface scan image including a plurality of line scan images obtained for the entire surface of the grain to be sorted,
Wherein the good product determination process and the summation process are performed for each of the plurality of line scan images of the grain to be sorted,
The sum of the brightness differences obtained from each of the plurality of line scan images through the summing process is added to each other, and the sum of the brightness difference values, hereinafter referred to as cumulative brightness difference values, Further comprising a step of normalizing the cumulative brightness difference value with respect to the number of pixels of the digital image of the target grain by dividing the number of pixels of the digital image of the target grain by the number of pixels of the digital image of the target grain,
Wherein the determining step determines whether the selected target grain is good by comparing an average of the cumulative brightness difference values obtained through the normalization process with the reference value.
상기 기준값은 상기 양품 곡물의 라인스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이의 평균, 밸리사이즈(VS, valley size), 정규화된 밸리사이즈(VS) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 또는 면스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기값 차이를 이용한 누적밝기차이값, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기값 차이를 이용한 상기 누적밝기차이값의 정규화된 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 곡물불량검출방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the reference value includes at least one of brightness distribution of adjacent pixels according to morphological deformation of the surface of the good grain previously extracted from the line scan image of the good grain, difference in brightness value between adjacent pixels according to morphological deformation of the surface of the good grain, At least one of a brightness value difference of adjacent pixels according to a morphological transformation of a grain surface, a VS, a valley size, a normalized valley size (VS), and a combination thereof, A cumulative brightness difference value using the difference in brightness value between adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the good grain, and a cumulative brightness difference value using the difference in brightness value between adjacent pixels according to morphological deformation of the surface of the good grain. A normalized value, and a combination thereof.
상기 곡물준비과정은
서로 이격되어 배치되는 복수의 선별대상 곡물들을 준비하는 과정; 및
서로 이격되어 배치되는 상기 복수의 선별대상 곡물들을 낙하시키는 과정을 포함하며,
상기 영상획득과정은
낙하하는 상기 복수의 선별대상 곡물들의 배후에 조명을 제공하는 과정; 및
상기 조명이 제공되는 과정에서 낙하하는 상기 복수의 선별대상 곡물들의 디지털 영상을 획득하는 과정을 포함하되,
상기 복수의 선별대상 곡물들의 상기 디지털 영상은 상기 조명에 의하여 배경영상과 분리되는 곡물불량검출방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The grain preparation process
Preparing a plurality of selection subject grains to be placed apart from each other; And
And dropping the plurality of selection subject grains to be separated from each other,
The image acquisition process
Providing illumination behind the falling plurality of selected target crops; And
And acquiring a digital image of the plurality of selected target grains to be dropped in the course of providing the illumination,
Wherein the digital image of the plurality of selection subject grains is separated from the background image by the illumination.
상기 영상획득과정을 통하여 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상은 컬러 영상을 포함하며,
상기 양품판단과정 이전에 수행되며, 상기 컬러 영상으로부터 적색영상, 녹색영상, 청색영상 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 추출하는 영상변환과정을 더 포함하되,
상기 양품판단과정은 상기 영상변환과정을 통하여 추출된 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 곡물불량검출방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the digital image of the selected target grain obtained through the image acquisition step includes a color image,
Further comprising an image conversion step of performing at least one of a red image, a green image, a blue image, and a combination thereof from the color image,
Wherein the good quality determination process determines whether the selected target grain is good from the image extracted through the image conversion process.
상기 양품판단과정 이전에 수행되며,
상기 영상획득과정에서 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물의 명암값 프로필을 추출하는 과정;
추출된 상기 선별대상 곡물의 상기 명암값 프로필을 히스토그램을 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 과정; 및
상기 선별대상 곡물 중 불량으로 판단된 곡물을 제거하는 과정을 포함하되,
히스토그램을 이용한 상기 기준값은 상기 양품 곡물로부터 미리 추출된 명암값 프로필로부터 얻어지는 곡물불량검출방법. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The method of claim 1,
Extracting a brightness value profile of the selected target grain from the digital image of the target grain obtained in the image acquiring process;
Determining whether the selected target grain is good by comparing the lightness profile of the extracted target grain with a reference value using a histogram; And
And removing grains judged to be defective among the grains to be sorted,
Wherein the reference value using the histogram is obtained from a profile of lightness and darkness extracted in advance from the good grain.
상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득하는 영상획득과정; 및
획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 양품판단과정을 포함하되,
상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하고, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하되,
상기 양품판단과정 이전에 수행되며,
상기 영상획득과정에서 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물의 명암값 프로필을 추출하는 과정;
추출된 상기 선별대상 곡물의 상기 명암값 프로필을 히스토그램을 이용한 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 과정; 및
상기 선별대상 곡물 중 불량으로 판단된 곡물을 제거하는 과정을 포함하되,
히스토그램을 이용한 상기 기준값은 상기 양품 곡물로부터 미리 추출된 명암값 프로필로부터 얻어지는 곡물불량검출방법.Cereal preparation process to prepare selected grain;
An image acquiring step of acquiring a digital image of the grain to be sorted; And
And determining whether the selected target grain is a good product from the digital image of the obtained selected target grain,
Wherein the quality determining step comprises the steps of: extracting brightness distributions of adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the grain to be selected from the digital image of the obtained grain to be selected; Determining whether the selected target grain is a good product by comparing the brightness distribution of each pixel with a reference value extracted from a brightness distribution of adjacent pixels according to morphological deformation of a surface of a good grain previously extracted from a good grain,
The method of claim 1,
Extracting a brightness value profile of the selected target grain from the digital image of the target grain obtained in the image acquiring process;
Determining whether the selected target grain is good by comparing the lightness profile of the extracted target grain with a reference value using a histogram; And
And removing grains judged to be defective among the grains to be sorted,
Wherein the reference value using the histogram is obtained from a profile of lightness and darkness extracted in advance from the good grain.
상기 선별대상 곡물의 디지털 영상을 획득하는 영상획득과정; 및
획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하는 양품판단과정을 포함하되,
상기 양품판단과정은 획득된 상기 선별대상 곡물의 상기 디지털 영상으로부터 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포를 추출하고, 추출된 상기 선별대상 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포를 양품 곡물로부터 미리 추출된 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기 분포로부터 추출된 기준값과 비교하여 상기 선별대상 곡물이 양품인지 여부를 판단하되,
상기 기준값은 상기 양품 곡물의 라인스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기 분포, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 밝기값 차이의 평균, 밸리사이즈(VS, valley size), 정규화된 밸리사이즈(VS) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 또는 면스캔영상으로부터 미리 추출된 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기값 차이를 이용한 누적밝기차이값, 상기 양품 곡물 표면의 형태학적 변형에 따른 인접 화소별 상기 밝기값 차이를 이용한 상기 누적밝기차이값의 정규화된 값 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 곡물불량검출방법.Cereal preparation process to prepare selected grain;
An image acquiring step of acquiring a digital image of the grain to be sorted; And
And determining whether the selected target grain is a good product from the digital image of the obtained selected target grain,
Wherein the quality determining step comprises the steps of: extracting brightness distributions of adjacent pixels according to the morphological deformation of the surface of the grain to be selected from the digital image of the obtained grain to be selected; Determining whether the selected target grain is a good product by comparing the brightness distribution of each pixel with a reference value extracted from a brightness distribution of adjacent pixels according to morphological deformation of a surface of a good grain previously extracted from a good grain,
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