(57)【要約】【課題】  農産物における種々色の傷害を検出することができ、傷害のある農産物をより正確に選別させることができる農産物の外観検査装置を提供する。【解決手段】  農産物Ｎを撮像手段３にて撮像し、得られた画像から外観上の傷害を検出する農産物の外観検査装置において、傷害部の特徴色を指定する複数の色指定部１０〜１２を具備し、それぞれの色指定部には、撮像手段３で得られた画像に対して指定された特徴色を抽出するための複数の画像処理を施す画像処理部１０ａ〜１２ａと、該画像処理部にて画像処理された複数の画像を論理積演算する論理積演算部１０ｂ〜１２ｂとが形成されるとともに、各色指定部の論理積演算部にて論理積演算された画像を論理和演算する論理和演算部１５と、該論理和演算部１５にて論理和演算された画像に基づき農産物Ｎの傷害を検出する傷害検出部１６とを備えたものである。【選択図】図２
2006300767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農産物を撮像手段にて撮像し、得られた画像から外観上の傷害を検出する農産物の外観検査装置において、
傷害部の特徴色を指定する複数の色指定部を具備し、それぞれの色指定部には、前記撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色を抽出するための複数の画像処理を施す画像処理部と、該画像処理部にて画像処理された複数の画像を論理積演算する論理積演算部とが形成されるとともに、各色指定部の論理積演算部にて論理積演算された画像を論理和演算する論理和演算部と、該論理和演算部にて論理和演算された画像に基づき農産物の傷害を検出する傷害検出部とを備えたことを特徴とする農産物の外観検査装置。
【請求項２】
傷害として検出しない色を抽出するための非傷害画像処理部を設け、該非傷害画像処理部より非傷害部画像を得るとともに、前記論理和演算部で得られた画像と該非傷害部画像とを論理否定演算する論理否定演算部を具備し、該論理否定演算部にて得られた画像に基づき前記傷害検出部が農産物の傷害を検出することを特徴とする請求項１記載の農産物の外観検査装置。
【請求項３】
前記非傷害処理部にて指定される色は、傷害として検出しない色を複数指定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の農産物の外観検査装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色の部位を特定するための色処理と、当該撮像手段で得られた画像の隣接する画素における彩度差を１次微分する１次微分処理とを行うことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の農産物の外観検査装置。
【請求項５】
検出する農産物の傷害は、リンゴのサビであることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の農産物の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンゴ等の農産物を撮像した画像に基づき外観上の傷害を検出するための農産物の外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リンゴ等の農産物を自動的に選別する選別装置として、農産物を撮像した画像に基づき、その大きさや形、更には色づき具合など外観を検査するものが普及するに至っており、農産物の外観を検査するための外観検査装置として、従来、撮像した農産物のカラー画像に基づき農産物の外観上の傷害（色傷）を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる従来の農産物の外観検査装置は、農産物に対して照明光を当てつつ撮像手段にて撮像し、画素毎の赤、緑、青の信号を取り出すとともに、各画素の彩度（或いは輝度）を演算して傷害相当部位の有無を判定するよう構成されていた。即ち、想定される傷害の色（特徴色）を予め１つ指定しておき、得られた農産物の画像から特徴色を抽出することにより、外観上の傷害を検出するよう構成されていたのである。
【特許文献１】特開平８−１６６３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の農産物の外観検査装置においては、抽出すべき傷害の色（特徴色）を１つ指定して外観上の傷害を検出していたので以下の如き問題があった。即ち、農産物の表面の傷害は、必ずしも１色とは限らず、従来の外観検査装置においては、指定された特徴色以外の傷害を検出することができないという不具合があった。然るに、農産物を選別するにあたり、傷害のある農産物を正確に選別することができない虞があった。
【０００５】
特に、リンゴやナシ等の幼果期に、霜害、すれ傷、薬害或いは多雨などそれらの要因が重なって、表面に傷ができると、外敵の侵入を防ぐためコルク状の保護組織（以下、これを「サビ」という。）が生じてしまうのであるが、かかるリンゴ等のサビは、赤系、茶系及び緑系等複数色があり、１つの色を指定する従来の外観検査装置では、サビの検出を精度よく行うことが困難となっていたのである。また、指定する色によっては、リンゴ頭部の凹み部分に付着しやすいゴミを傷害として誤検出する虞もあった。さらに、リンゴの場合、葉の陰などでリンゴが着色していない（着色不良）部分は着色している部分との彩度が大きく異なっているために指定する色によっては従来の外観検査装置では傷害部分として誤検出する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、農産物における種々色の傷害を検出することができ、傷害のある農産物をより正確に選別させることができる農産物の外観検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、農産物を撮像手段にて撮像し、得られた画像から外観上の傷害を検出する農産物の外観検査装置において、傷害部の特徴色を指定する複数の色指定部を具備し、それぞれの色指定部には、前記撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色を抽出するための複数の画像処理を施す画像処理部と、該画像処理部にて画像処理された複数の画像を論理積演算する論理積演算部とが形成されるとともに、各色指定部の論理積演算部にて論理積演算された画像を論理和演算する論理和演算部と、該論理和演算部にて論理和演算された画像に基づき農産物の傷害を検出する傷害検出部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の農産物の外観検査装置において、傷害として検出しない色を抽出するための非傷害画像処理部を設け、該非傷害画像処理部より非傷害部画像を得るとともに、前記論理和演算部で得られた画像と該非傷害部画像とを論理否定演算する論理否定演算部を具備し、該論理否定演算部にて得られた画像に基づき前記傷害検出部が農産物の傷害を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の農産物の外観検査装置において、前記非傷害処理部にて指定される色は、傷害として検出しない色を複数指定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の農産物の外観検査装置において、前記画像処理部は、前記撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色の部位を特定するための色処理と、当該撮像手段で得られた画像の隣接する画素における彩度差を１次微分する１次微分処理とを行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の農産物の外観検査装置において、検出する農産物の傷害は、リンゴのサビであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、傷害の特徴色を指定する色指定部を複数具備したので、農産物における種々色の傷害を検出することができ、傷害のある農産物をより正確に選別させることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、傷害として検出しない色を抽出した非傷害部画像を得ることにより、実際の傷害の検出を精度よく行わせることができ、より正確な農産物の選別を行わせることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、非傷害部画像は、傷害として検出しない色を複数抽出したものであるので、葉の陰などによって生じる着色不良などを傷害として検出することなく、より正確な農産物の選別を行わせることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、画像処理部は、撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色の部位を特定するための色処理と、当該撮像手段で得られた画像のある画素と隣接する画素間における彩度差を１次微分する１次微分処理とを行うので、より精度よく農産物の傷害を検出することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、検出する農産物の傷害は、従来傷害として検出が困難であったリンゴのサビであるので、従来から検出していた傷害に加えて幅広く傷害を検出することができ、より細かい農産物の選別を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る農産物の外観検査装置は、リンゴ等の農産物を撮像した画像に基づき外観上の傷害を検出するためのものであり、例えば、図１に示すような農産物（本実施形態においてはリンゴ）の選別装置に適用される。かかる選別装置は、複数のバケット１ａを有する搬送コンベア１と、各バケット１ａに収容された農産物Ｎを撮像する撮像手段３と、該撮像手段３により得られた画像に基づき外観上の検査を行う検査手段４と、該検査手段による検査の結果に基づき農産物Ｎを選別する選別手段５と、該選別手段５の選別結果に基づき農産物Ｎをバケット１ａ上から排出する排出手段６ａ〜６ｃとから主に構成されている。
【００１８】
撮像手段３は、農産物を撮像して平面画像を得るためのもの（例えばＣＣＤカメラ等）であり、具体的には光源２から農産物に光を照射し、その反射光を受光して、画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、ＩＲ（近赤外光）の受光情報に基づいて画面を構成するためのものである。かかる撮像手段３は、検査手段４と電気的に接続されており、当該撮像手段３にて生成された画像（アナログ信号）が検査手段４に送信され、所定の画像処理が施されるよう構成されている。
【００１９】
検査手段４は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換器７と、正規化部８と、輪郭内画素抽出処理部９と、複数（本実施形態においては３つ）の色指定部１０〜１２と、画像処理部１０ａ〜１２ａと、論理積演算部１０ｂ〜１２ｂと、非傷害画像処理部１３と、論理和演算部１４と、論理否定演算部１５と、傷害検出部１６とから主に構成されており、このうちＡ／Ｄ変換器７が撮像手段３と電気的に接続されている。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器７は、撮像手段３から送信されたアナログ信号をディジタル信号に変換するもので、かかるディジタル信号のうちＲ信号及びＧ信号が正規化部８にて正規化処理（Ｒ信号／ＩＲ信号或いはＧ信号／ＩＲ信号）されるとともに、輪郭内画素抽出処理部９にてＩＲ信号に基づき農産物Ｎの輪郭を認識してその内部の画素のみを処理し得るよう構成されている。即ち、ＩＲ信号の取得により、農産物Ｎと背景（具体的にはバケット１ａ）との２値化を図り、農産物Ｎの輪郭を判別し得るようになっている。
【００２１】
複数の色指定部１０〜１２は、想定される傷害部（サビなど）の特徴色をそれぞれ不図示の色指定設定部にて任意に指定し得るものであり、各々において画像処理部１０ａ〜１２ａ、論理積演算部１０ｂ〜１２ｂが形成されている。指定される特徴色は、傷害として判定したい色（想定される代表的なサビの色など）であって互いに異なる色とされ、各色指定部１０〜１２毎に指定し得るようになっており、指定した特徴色を各画像処理部１０ａ〜１２ａが抽出するよう構成されている。
【００２２】
画像処理部１０ａ〜１２ａは、撮像手段３で得られた画像に対して指定された特徴色を抽出するための複数の画像処理を施すためのもので、本実施形態においては、指定された特徴色の部位を特定するための色処理と、指定された特徴色に基づき隣接する画素間の彩度差を１次微分する１次微分処理との２つの画像処理が施されるよう構成されている。色処理は、撮像手段３で得られた画像（既述のようにディジタル信号に変換されている）において、指定された特徴色の画素を抽出することにより、当該特徴色の部位を特定する画像処理である。
【００２３】
また、１次微分処理は、撮像手段３で得られた画像（既述のようにディジタル信号に変換されている）について、ある画素と隣接する画素との彩度差を求め、その彩度差を１次微分し、その１次微分値が所定のしきい値を超えた画素を特徴色として捉えるための画像処理である。かかる１次微分処理を行うことにより、各画素毎に中心画素とその周辺領域を比較することができ、彩度の変化が大きい部分を求めることができる。また、光量の変動やシェーディング等の悪影響をできるだけ小さくすることができる。
【００２４】
このように、画像処理部１０ａ〜１２ａは、撮像手段３で得られた画像に対して指定された特徴色の部位を特定するための色処理と、当該撮像手段３で得られた画像の隣接する画素における彩度変化を得るための１次微分処理とを行うので、より精度よく農産物の傷害を検出するための画像を得ることができる。尚、画像処理部１０ａ〜１２ａにおける画像処理は、上記処理に代えて或いは付加して、画像中の特徴色を抽出するための移動平均処理等の他の処理としてもよい。
【００２５】
それぞれの画像処理部１０ａ〜１２ａで処理された画像データは、論理積演算部１０ｂ〜１２ｂに送信され、論理積演算が施される。即ち、色処理で抽出された特徴色の部位と１次微分処理で抽出された特徴色の部位とを重ね合わせ、重複した部位（ＡＮＤ条件の成立）のみが論理積演算部１０ｂ〜１２ｂにて抽出されるのである。これにより、指定された特徴色毎に論理積演算処理された画像（本実施形態においては３つの画像）を得ることができる。
【００２６】
論理和演算部１４は、上記の如く論理積演算処理にて得られた複数の画像データに対して論理和演算処理を施すためのものであり、これにより、それぞれの色指定部１０〜１２にて得られた画像における抽出部位が重ね合わされ（ＯＲ条件の成立）、１つの画像における一体的な抽出部が得られる。即ち、論理和演算部１４で処理された画像は、色指定部１０〜１２にて指定された特徴色のうち一つでも該当すれば、抽出されるようになっているのである。このように、傷害の特徴色を指定した色指定部を複数具備したことにより、複数の特徴色を有する傷害が抽出された画像を得ることができる。
【００２７】
一方、本実施形態においては、色指定部１０〜１２による画像処理と並行して、傷害として検出しない色を抽出した非傷害部画像を得るための非傷害画像処理部１３が形成されている。この傷害として検出しない色とは、例えば、リンゴのつる、リンゴ頭部の凹み部分や葉陰などによる着色不良部など外観上の傷害として判定したくない色のことであり、本実施形態においては、かかる色を複数指定することができるようになっている。
【００２８】
然るに、非傷害画像処理部１３は、撮像手段３で得られた画像（ディジタル変換された画像）に対してそれぞれの色処理（指定された色の画素を特定）を施し、それらを論理和演算部１３ａにて論理和演算することにより、全ての指定された色（傷害として検出しない色）が抽出された画像情報を得る。尚、かかる非傷害画像処理部１３における画像処理も、輪郭内画素抽出処理部９にて認識された農産物Ｎの輪郭内部の画素のみに対して行われることとなる。
【００２９】
論理否定演算部１５は、非傷害画像処理部１３にて得られた画像と、論理和演算部１４にて得られた画像とを論理否定演算処理するためのものである。即ち、論理和演算部１４にて得られた画像の抽出部（色指定部１０〜１２により演算処理された抽出部）から非傷害画像処理部１３にて得られた画像の抽出部（傷害として検出しない色の抽出部）を差し引いて、実際の傷害の部位を特定することができるよう構成されているのである。
【００３０】
従って、論理和演算部１４にて複数の特徴色を有する傷害が抽出された画像に対して、さらに傷害として検出しない色を抽出した非傷害部画像を得ることにより、実際の傷害の検出を精度よく行わせることができ、より正確な農産物の選別を行わせることができる。また、非傷害画像処理部１３にて得られた非傷害部画像は、傷害として検出しない色を複数抽出したものであるので、葉陰などの着色不良などを傷害として検出することなく、より正確な農産物の選別を行わせることができる。
【００３１】
傷害検出部１６は、論理否定演算部１５にて得られた画像（即ち、論理和演算部１４で得られた画像に基づく画像）に基づき農産物Ｎの傷害を検出するもので、具体的には、特徴色と認識された画素（上述の如く、傷害として検出しない色は差し引かれている）を検出し、この検出された画素が連続した部分（即ち、隣接する画素が特徴色と認識されたもの）の面積を演算し、かかる面積が所定のしきい値を超えれば傷害として検出し、超えない場合はゴミ等として傷害ではないと認識するよう構成されている。また、検査する農産物の品種によっては設定するしきい値を２つ設け、該２つのしきい値内の範囲の面積を傷害として検出するよう構成することができる。
【００３２】
傷害検出部１６にて傷害が検出されると、その外観検査情報が選別手段５に送信される。かかる外観検査情報を得た選別手段５は、搬送コンベア１の同期手段１ｂから送信されるクロック信号と同期して排出手段６ａ〜６ｃを動作させ、検査手段４の外観検査に基づいた選別が行われるようになっている。即ち、検査手段４から送信される傷害に関する外観検査情報と、如何なる選別を行わせるべきかの基準値等が設定された設定情報とを比較し、搬送コンベア１から送信されるクロック信号に基づいて排出手段６ａ〜６ｃを動作させ、所定部位にそれぞれ載置された収容部に農産物Ｎを排出して検査手段４の外観検査に基づいた選別を行うのである。
【００３３】
上記実施形態によれば、傷害の特徴色を指定する色指定部を複数（３つ）具備したので、農産物Ｎにおける種々色の傷害を検出することができ、傷害のある農産物をより正確に選別させることができる。また、従来傷害として検出が困難であったリンゴのサビを容易に検知できるので、幅広く傷害を検出することができ、より細かい農産物の選別を行わせることができる。
【００３４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば検査手段４における色指定部を３つ以外の複数（２つ或いは４つ以上）具備したものとしてもよい。また、色指定部が複数形成されていれば、非傷害画像処理部１３が形成されていないものにも適用することができる。その場合、論理和演算部によって論理和演算処理された画像データは、そのまま傷害検出部１６に送信され、農産物Ｎの傷害が検出されることとなる。
【００３５】
また、本実施形態においては、農産物の選別装置に適用されているが、農産物の外観上の傷害を検出する単体の検査装置としてもよく、選別装置に適用する場合は、如何なる形態の選別装置であってもよい。尚、リンゴとは異なる農産物の外観上の検査にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
傷害部の特徴色を指定する複数の色指定部を具備し、それぞれの色指定部には、撮像手段で得られた画像に対して指定された特徴色を抽出するための複数の画像処理を施す画像処理部と、該画像処理部にて画像処理された複数の画像を論理積演算する論理積演算部とが形成されるとともに、各色指定部の論理積演算部にて論理積演算された画像を論理和演算する論理和演算部と、該論理和演算部にて論理和演算された画像に基づき農産物の傷害を検出する傷害検出部とを備えたものであれば、他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る農産物の外観検査装置が適用される選別装置を示す模式図
【図２】本発明の実施形態に係る農産物の外観検査装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３８】
１    搬送コンベア
２    光源
３    撮像手段
４    検査手段
５    選別手段
６ａ〜６ｃ  排出手段
７    Ａ／Ｄ変換器
８    正規化部
９    輪郭内画素抽出処理部
１０、１１、１２  色指定部
１０ａ、１１ａ、１２ａ  画像処理部
１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ  論理積演算部
１３  非傷害画像処理部
１４  論理積演算部
１５  論理否定演算部
１６  傷害検出部
１７  演算判定部
１８  判定手段
Ｎ    農産物（リンゴ）
【図１】
2006300767.tif 000003
【図２】
2006300767.tif 000004