(57)【要約】      （修正有）【課題】青果物の外観検査と内観検査との双方を行うことができ、さらに、１回の測定でこれらの検査を同時に行うことができる青果物の品質検査装置の提供。【解決手段】二次元状に画素が配列された受光素子面を有する固体撮像装置に分光装置を接続し、一次元の被撮像領域からの光をスリットへ導きスリットを通過した一次元像を回折格子で波長毎に分散させ受光素子面の画素行方向を一次元像の位置軸とし、画素列方向を波長軸として一次元像の各位置に対応する画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得るようにし青果物を移動させながら、この移動方向と略垂直である一次元の被撮像領域からの光をスリットへ順次入射させ、これにより移動の方向へ連続し各位置における被撮像領域からの一次元像について受光素子面の画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得て検査を行う。【選択図】  図１
2006170669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列方向へ二次元状に画素が配列された受光素子面を有する固体撮像装置と、
一次元の被撮像領域からの光を集光レンズを介してスリットへ導き、該スリットを通過した一次元像を回折格子で波長毎に分散させ、前記固体撮像装置における受光素子面の画素行方向を前記一次元像の位置軸とし、画素列方向を波長軸として、前記一次元像の各位置に対応する画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得るように、前記固体撮像装置の受光素子面に対して前記一次元像を入射させる分光装置と、
検査対象の青果物と前記分光装置とを、前記スリットの線方向と略垂直な方向へ相対移動させる移動手段と、
前記移動手段によって前記青果物と前記分光装置とを相対移動させながら、この相対移動方向と略垂直である一次元の被撮像領域からの光を前記分光装置のスリットへ順次入射させ、これにより、前記相対移動の方向へ連続した各位置における前記被撮像領域からの一次元像について、前記受光素子面の画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得た後に、この前記青果物を含む二次元領域におけるスペクトルデータに基づいて、前記青果物の内観検査、外観検査またはこれら両方の検査を行う解析装置と、を備えることを特徴とする青果物の品質検査装置。
【請求項２】
前記解析装置は、可視領域から近赤外領域までの波長域において得られた前記スペクトルデータについて、可視領域における前記スペクトルデータに基づいて青果物の外観検査を行うとともに、近赤外領域における前記スペクトルデータに基づいて前記青果物の内観検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項３】
前記外観検査が、青果物の色、形状、大きさ、または傷についての品質検査であることを特徴とする請求項１または２に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項４】
前記解析装置は、前記スペクトルデータを色相値、明度値、および彩度値に変換した後、これらの値について設定した閾値により前記青果物の有効画像領域を抽出する処理を含む画像処理によって前記外観検査を行うことを特徴とする請求項３に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項５】
前記内観検査が、青果物の糖度、酸度、熟度、または障害果についての品質検査であることを特徴とする請求項１または２に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項６】
前記解析装置は、青果物の近赤外領域におけるスペクトルの多変量解析により得られた回帰式を用いて前記内観検査を行うことを特徴とする請求項５に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項７】
前記青果物に近赤外光を照射する近赤外光源を備え、該近赤外光源から前記青果物へ照射され該青果物の内部を散乱、透過した透過光を前記固体撮像装置で撮像するように構成し、前記解析装置は、近赤外領域における前記透過光のスペクトルデータに基づいて前記青果物の内観検査を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の青果物の品質検査装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置のゲインおよびオフセットを調整するための少なくとも１つの調整板を備え、該調整板が、白色板、黒色板、またはハロン板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の青果物の品質検査装置。
【請求項９】
青果物の撮像時に該青果物の近傍となる位置に少なくとも１つの反射鏡を設け、前記固
体撮像装置によって該青果物を直接撮像すると同時に、前記反射鏡からの該青果物の反射像も撮像するように構成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の青果物の品質検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の青果物からの反射光もしくは透過光を検出して解析することにより青果物の外観および内部品質について検査を行う青果物の品質検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
果実、野菜などの青果物は、例えばその色、形状、大きさ、傷の度合いなどについて出荷前に検査が行われ、階級、等級、色味等に応じて選別される。また、青果物の外観からその青果物に頻発する内部傷害を判別し、その度合いに応じて等級別に選別することもある。
【０００３】
また、果実、野菜などの青果物の中には、完熟状態で収穫すると、食味の低下、果肉の粉質化、果肉の褐変などを生じるものがあり、これを防止するために、果肉が硬く完熟になっていない状態で収穫し、その後一定温度下で放置することにより追熟を行って食用に適した状態としている。逆に、完熟状態で収穫することが望ましい青果物もあり、最適な収穫時は個々の青果物で異なる。個々の青果物の最適な収穫時の目安を得るために、その糖度、酸度、熟度等を測定することが行われている。
【０００４】
従来、青果物の外観からその品質を検査する方法として、目視による検査、ＣＣＤカメラ等で検査対象の青果物を撮像し、得られた画像データについて画像処理を行う検査が行われている。
【０００５】
一方、青果物の糖度、酸度、熟度、内部障害などの青果物の内部品質について内観検査を行う方法として、近赤外光を青果物に照射し、青果物からの反射光、もしくは青果物の内部を透過した透過光を検出する方法が知られている。
【０００６】
このうち、反射光を測定する方法では、青果物への照射光は表皮の下の表層部で反射され、この反射光を受光部で受光し、受光部からの検出信号を解析して内部品質を測定する。
【０００７】
一方、透過光を測定する方法では、青果物への照射光が青果物の内部を散乱、透過した透過光を受光部で受光し、受光部からの検出信号を解析して内部品質を測定する。
【特許文献１】特開２００２−１２２５４０号公報
【特許文献２】特開２００２−０４８７０９号公報
【特許文献３】特開２００２−１３９４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし従来の装置では、青果物の色、形状、大きさ等についての外観検査を行う場合と、青果物の糖度、酸度、熟度等の内観検査を行う場合とでは別途の装置を用いる必要があり、同一の装置でこれらの検査を行うことができない。
【０００９】
検査対象の青果物について外観検査と内観検査の両方を行うことが必要な場合があるが、従来では、例えば別途の装置構成である外観検査部と内観検査部とを青果物の搬送ラインにおける別途の位置にそれぞれ設置して検査を行っていた。しかし、画像処理による外
観検査と、青果物からの反射光等のスペクトル解析による内観検査との両方を同一の装置構成で行うことができ、さらにこれらの検査を同時に行うことができる装置は従来知られていない。
【００１０】
また、従来の内観検査装置では、近赤外光のスペクトルを解析することによって得られる糖度などについては、その面分布（例えば青果物をある一面から見た場合における糖度分布）を可視化することができない。
【００１１】
本発明は、青果物の色、形状、大きさ等についての外観検査と、糖度、酸度、熟度等を測定する内観検査との双方を行うことができ、さらに、１回の測定でこれらの検査を同時に行うことができる青果物の品質検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の青果物の品質検査装置は、行列方向へ二次元状に画素が配列された受光素子面を有する固体撮像装置と、
一次元の被撮像領域からの光を集光レンズを介してスリットへ導き、該スリットを通過した一次元像を回折格子で波長毎に分散させ、前記固体撮像装置における受光素子面の画素行方向を前記一次元像の位置軸とし、画素列方向を波長軸として、前記一次元像の各位置に対応する画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得るように、前記固体撮像装置の受光素子面に対して前記一次元像を入射させる分光装置と、
検査対象の青果物と前記分光装置とを、前記スリットの線方向と略垂直な方向へ相対移動させる移動手段と、
前記移動手段によって前記青果物と前記分光装置とを相対移動させながら、この相対移動方向と略垂直である一次元の被撮像領域からの光を前記分光装置のスリットへ順次入射させ、これにより、前記相対移動の方向へ連続した各位置における前記被撮像領域からの一次元像について、前記受光素子面の画素行方向の各画素について画素列方向の各画素に波長分解したスペクトルを得た後に、この前記青果物を含む二次元領域におけるスペクトルデータに基づいて、前記青果物の内観検査、外観検査またはこれら両方の検査を行う解析装置と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の発明では、受光素子面に画素が二次元状に配列された固体撮像装置（エリアカメラ）を用いて、ラインカメラのように一次元での撮像を行い画素行方向へ一次元像の受光信号を取り込むと共に、固体撮像装置の受光素子面の前方に設置した分光装置によって、一次元像の光を受光素子面の画素列方向へ波長毎に分散させ、画素行方向の各画素位置について画素列方向に波長分解した受光信号（スペクトル）を得ている。
【００１４】
そして、検査対象の青果物を分光装置に対して相対移動させながらデータを取り込んでいるので、結果として青果物を含む二次元の撮像領域の各位置についてスペクトルデータが得られる。
【００１５】
可視光領域について得られたスペクトルデータによって、例えばこのスペクトルデータを色相値、明度値、および彩度値に変換して画像解析を行うことで、青果物の色、形状、大きさ、傷等についての外観検査を行うことができる。
【００１６】
また、青果物の近赤外領域におけるスペクトルの多変量解析により得られた回帰式を用いて、前記スペクトルデータから青果物の糖度、酸度、熟度、障害果等についての内観検査を行うことができる。
【００１７】
さらに、撮像した青果物の各点ごとに、近赤外領域のスペクトルデータが得られるので
、このスペクトルデータを解析することによって得られた糖度などについて、その面分布（例えば青果物をある一面から見た場合における糖度の分布状態）を可視化して画像表示することができる。
【００１８】
本発明の装置では、調整板（白色板、黒色板、またはハロン板）を撮像することによって、固体撮像装置のゲインおよびオフセットを調整することができる。
本発明の装置は、青果物の種類などに応じて、可視領域のスペクトルデータによる外観検査と、近赤外領域のスペクトルデータによる内観検査とのいずれか一方を選択して品質検査を行うこともできるが、可視光領域から近赤外領域までのスペクトルデータを一度に得て、撮像した青果物に対して外観検査および内観検査の両方を行うこともできる。
【００１９】
本明細書において、「外観検査」には、例えば青果物を等級毎、階級毎に選別するために、青果物の色、形状、大きさ、傷などの度合いを画像処理の結果に基づいて判別する検査が含まれる。
【００２０】
「内観検査」には、青果物からの反射光、あるいは青果物へ照射した測定光が青果物内部を散乱、透過した透過光を、固体撮像装置で撮像することにより得られたスペクトルデータを用いて、多変量解析によって青果物の糖度、酸度、熟度などを測定する検査、および、青果物の内部障害の度合いとスペクトルデータとの相関を予め測定しておき、測定対象の青果物を撮像して得られたスペクトルデータによりこの相関から内部障害の度合いを判別する障害果の検査が含まれる。また、上記の画像処理による青果物の色、形状等の判別結果と、青果物の内部障害の度合いとスペクトルデータとの相関に基づいた青果物のスペクトルデータの解析結果とを組み合わせて青果物の内部障害の度合いを判別する検査も含まれる。
【００２１】
「青果物」には、本発明が適用可能なあらゆる果実、野菜が含まれるが、本発明を好適に適用できる青果物としては、例えば桃、苺、林檎、柑橘類、スイカ、メロンなどを挙げることができる。
【００２２】
「固体撮像装置」には、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが含まれる。
「解析装置」は、例えば、青果物を含む二次元領域におけるスペクトルデータおよび、当該データを用いて各種演算処理、画像処理等を解析装置に行わせて内観検査、外観検査の結果を与えるためのプログラムを記憶するＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶手段と、各種の演算処理を行うＣＰＵなどの演算手段と、カラー画像を表示するディスプレイなどの表示手段と、解析装置に指示を送信するためのマウス、キーボード等の入力手段などを含む。
【００２３】
検査対象の青果物と分光装置との相対移動は、分光装置を固定し、青果物を搬送する搬送装置によって青果物を移動させて行ってもよく、青果物を固定し、分光装置を固体撮像装置と共に移動させて行ってもよい。
【００２４】
本発明では、照明光源を青果物へ照射し、青果物からの反射光を固体撮像装置で撮像するようにしてもよく、光源から青果物へ照射した測定光が青果物の内部を散乱して外部へ透過した透過光を固体撮像装置で撮像するようにしてもよい。後者の場合は、特に青果物に近赤外光を照射し、その糖度、酸度、熟度、内部障害等の検査を行う際に適用される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の青果物の品質検査装置によれば、青果物の色、形状、大きさ等についての外観検査と、糖度、酸度、熟度等の内観検査との双方を行うことができ、さらに、１回の測定でこれらの検査を同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の青果物の品質検査装置の一実施形態を示した図、図２は、一次元の被撮像領域からの反射光を分光装置で分光してＣＣＤカメラの受光素子面へ入射させるまでの光学系を示した図である。
【００２７】
図１に示したように、検査対象の青果物１はリニアスライダ２の載置台３に載置され、載置台３と共に同図のＹ方向に移動する。リニアスライダ２の上方には、分光装置２１が接続された２／３インチＣＣＤカメラ１１と照明光源５が配置されている。
【００２８】
ＣＣＤカメラ１１は、その直下を被撮像領域として、この被撮像領域を通過する青果物１を撮像する。照明光源５は、棒状のシリンドリカルレンズの両端にハロゲンランプを配置し、シリンドリカルレンズと平行にリフレクタを配置した線状光源であり、青果物１の移動方向Ｙに対して略垂直に、そして図２の分光装置２１のスリット２３と略平行に配置されている。ハレーション（光沢）を防止するために、照明光源５からの光を、ＣＣＤカメラ１１から直下への垂直軸から１０〜４５度の角度だけ傾けた斜め上方から被撮像領域を通過する青果物１に対して照射している。
【００２９】
これらのリニアスライダ２、分光装置２１が接続されたＣＣＤカメラ１１、および照明光源５等からなる撮像系は、外乱光を遮蔽するために暗室内に配置されている。ＣＣＤカメラ１１は、暗室外部のコンピュータ３１へインターフェースを介して接続され、これらの間で信号が送受信される。ＣＣＤカメラ１１からの受光信号はコンピュータ３１へ送られ、外観検査のための画像処理および内観検査のための解析処理のためのデータとしてコンピュータ３１の記憶部に格納される。
【００３０】
以下、上記の装置におけるスペクトルデータの取得動作について説明する。図１のＣＣＤカメラ１１の受光素子面には、図３に示したように行方向（ｘ方向）および列方向（ｙ方向）へ二次元状に画素１３が配列されている。この受光素子面１２の前方には、図２に示したように、分光装置２１の集光レンズ２２、スリット２３および、回折格子２７を含む光学系２５等が配置されている。
【００３１】
Ｘ方向に配置されたスリット２３には、ＣＣＤカメラ１１の直下に位置するＸ方向と略平行な一次元の被撮像領域４１からの反射光が、集光レンズ２２により一次元像として結像される。スリット２３を通過した一次元像は、回折格子２７を含む光学系２５へ導かれて波長毎にＹ方向に分散され、ＣＣＤカメラ１１の受光素子面１２に入射する。
【００３２】
光学系２５は、図５に示したように、透過型の回折格子２７と、その両面側に配置されたプリズム２６，２８とから構成されている。なお、図５のような構成を有する分光装置として、Imspector（商標： Specim社（フィンランド）製）が市販されている。スリット２３からの一次元像は、レンズ２４で平行光とされ、測定波長域の中央波長の光がプリズム２６、回折格子２７およびプリズム２８を対称的な経路で通過し、これよりも短波長の光は一方側の斜方に、長波長の光は他方側の斜方に分光される。次いで、レンズ２９により光を収束させてＣＣＤカメラ１１の受光素子面１２に結像させる。
【００３３】
Ｙ方向に分散された一次元像は、図３のｘ方向（画素行方向）を一次元像の位置軸とし、ｙ方向（画素列方向）を一次元像の各位置における波長軸として、一次元像の各位置に対応する画素座標ｘ１，ｘ２…ｘｎの各画素について、画素座標ｙ１，ｙ２…ｙｎ毎に波長分解したスペクトルを得るように受光素子面１２へ入射される。一例として、１ｎｍ／画素のピッチで、約４００ｎｍから１０００ｎｍまでの各波長における光を約６００個の画素座標ｙ１，ｙ２…へ受光させることにより、可視から近赤外までの波長域における受
光強度分布が一次元像の各位置ｘ１，ｘ２…のそれぞれについて得られる。
【００３４】
一次元の撮像領域からのスペクトルデータの取り込みは、図１のリニアスライダ２で青果物１をＹ方向へ移動させながら行う。即ち、図２の被撮像領域４１を横切るように青果物１を移動させながら（例えば９０mm/s程度）一次元像のデータを取り込むことによって、図４に示したように、被撮像領域４１を順次通過するＹ方向へ連続した各位置Ｙ１，Ｙ２…Ｙｎからの一次元像について、受光素子面１２における画素座標ｘ１，ｘ２…のそれぞれについて画素座標ｙ１，ｙ２…毎に波長分解されたスペクトルが得られる。
【００３５】
各位置Ｙ１，Ｙ２…Ｙｎの幅は、図１のリニアスライダ２によって移動する青果物１の速度により調節することができる。即ち、青果物１を速度ｖ(mm/s)で移動させ、ＣＣＤカメラ１１による一次元像の取り込み時間をｔ1(s)とすれば、この取り込み時間ｔ1(s)の間に被撮像領域４１を通過する載置台３および青果物１の幅はｖ／ｔ1(mm)となり、速度ｖを変化させることにより各位置Ｙ１，Ｙ２…Ｙｎの幅を調節することができる。この速度ｖを変えることで、後述する外観検査における２次元画像の縦横比を補正することができる。なお、青果物１の移動速度は、リニアスライダ２に接続したエンコーダ（図示せず）からの出力をコンピュータ３１へ取り込むことで把握している。
【００３６】
このようにして、青果物１を含む二次元撮像領域の各位置（スペクトルデータを得た各点、以下、画素ともいう）におけるスペクトルデータが得られる。
なお、ＣＣＤカメラ１１の機差を無くし、カメラのゲインとオフセットを調整するために、白色板および黒色板を調整板として用い、この調整板を撮像することにより、白色板で信号値の高域を、黒色板で信号値の低域を決定することができる。白色調整板は、分光反射率を得る際の基準としても使用される。
【００３７】
近赤外の波長領域におけるカメラのゲインとオフセットの調整は、広い波長範囲で拡散反射特性のよい硫酸バリウムの反射板、あるいは、いわゆるハロン板が好ましい。
例えば図１１に示したように、この調整板４５は、被撮像領域４１を通過するように載置台３上に配置して青果物１の撮像に先立ち予め撮像しておくか、あるいは、図１２に示したように、調整板４５を青果物１と共に載置台３上に配置して、これらを被撮像領域４１を移動させて同時に撮像することができる。また、図１３に示したように、ＣＣＤカメラ１１の視野内に調整板４５を常時固定して配置してもよい。あるいは、図１４に示したように、調整板４５をＣＣＤカメラ１１の視野の内外（図中位置Ａ１と位置Ａ２）に移動させるアーム４６を設けて、このアーム４６で調整板４５を移動させて適宜ＣＣＤカメラ１１の視野内に位置させるようにしてもよい。このように調整板をアームで移動させる場合、同図のようなＸ方向への移動に限らず、調整板が円弧状の軌跡を描くように移動させるなど他の移動形態であってもよい。
【００３８】
この他、ＣＣＤカメラ１１の受光素子面１２を外光から遮断するように蓋をした状態で暗電流を計り、この暗電流による信号を、青果物１の撮像時における受光信号から差し引くことで簡便に調整を行うことができる。
【００３９】
図１の実施形態ではＣＣＤカメラ１１を上方に配置したが、図６に示したように（リニアスライダの側方から見た図である）、リニアスライダ２のコンベア４ａとコンベア４ｂとを離間させて間隙４３を設け、載置台３を、これらのコンベアを乗り換えるようにＹ方向へ移動させながら、載置台３に載置された青果物１の下部をコンベア下方に設置したＣＣＤカメラ１１で撮像することもできる。同図のように上方にもＣＣＤカメラ１１を設置して上下から青果物１の上部および下部の両方を撮像するようにしてもよい。
【００４０】
このコンベア間の間隙４３は、分光装置２１における図２のスリット２３と略平行な一
次元の被撮像領域４１を含むのであれば、その搬送方向（Ｙ方向）の幅は、青果物１の幅より短くすることができる。なお、載置台３に青果物１の下部を露出させる貫通穴を設けるか、あるいは載置台３を透明な材料で形成することで青果物１の下部へ照明光源５からの光を入射させることができる。
【００４１】
また、図７に示したように（リニアスライダの搬送方向から見た図である）、反射鏡４４を青果物１の側方に設置して、青果物１を直接撮像すると同時に、反射鏡４４からの青果物１の反射像も撮像することで、青果物１の多面方向（同図では、直接に撮像される上部と、反射鏡４４，４４を介して撮像される両側部の３面方向）からの撮像データを同時に得ることができ、これにより、多面方向から得られたスペクトルデータを反映した解析をすることができる。反射鏡を複数設置することで、三次元的な解析も可能である。反射鏡は、可視用の反射鏡、近赤外用の反射鏡、あるいはこれらを兼ねるものであってもよい。
【００４２】
また、図７の構成に限らず、青果物の撮像時に該青果物の近傍となる位置に少なくとも１つの反射鏡を設け、固体撮像装置（ＣＣＤカメラ）によって該青果物を直接撮像すると同時に、反射鏡からの該青果物の反射像も撮像するように構成できればよい。例えば、反射鏡は、図７の載置台３に固定してもよく、あるいはＣＣＤカメラによる被撮像領域に反射鏡の位置を固定し、青果物を載せた図７の載置台３の移動によって、固定された反射鏡の近傍を青果物が通過することによって反射鏡からの反射像を得るようにしてもよい。
【００４３】
図１５は、本発明における他の実施形態を示した図である。図１の実施形態では、線状の照明光源５からの反射光を撮像したが、本実施形態では図１５に示したように（図１５（ａ）はリニアスライダの側方から見た図、図１５（ｂ）はリニアスライダの搬送方向から見た図である）、ハロゲンランプ、キセノンランプ、レーザ等の強度が高い近赤外光源６を配置して青果物１に照射し、青果物１の内部を通過して下方へ散乱、透過した透過光を、リニアスライダ２のコンベア４ａとコンベア４ｂとの間隙４３を通して載置台３の下方からＣＣＤカメラ１１で撮像している。
【００４４】
即ち、青果物１が載置された載置台３を、コンベアを乗り換えるようにＹ方向へ移動させながら青果物１の内部からの透過光をコンベア下方に設置したＣＣＤカメラ１１で撮像することによって、撮像により得られた近赤外のスペクトルデータを用いて、例えば後述するような多変量解析によって青果物１の糖度、酸度、熟度、内部障害等などを測定することができる。この場合、青果物１の内部を透過した透過光に基づいているので、図１の場合よりも青果物１の内部を反映した糖度情報が得られる。
【００４５】
なお、このように透過光を撮像する場合において、光源６およびＣＣＤカメラ１１の配置位置は図１５の配置に限定されず、例えば光源６は青果物１の側方、斜め上方などに位置させることができ、また、青果物１の両側に複数個の光源６を配置してもよい。光源６は、可視光源を兼ねてもよい。ＣＣＤカメラ１１は、同図のように青果物１の下方に配置する他、青果物１の上方に配置してもよい。
【００４６】
以下、上記のようにして得られた二次元撮像領域のスペクトルデータによる青果物の外観検査について説明する。この青果物を含んだ二次元撮像領域の各画素におけるスペクトルデータは、図１のコンピュータ３１の記憶部に格納される。外観検査では、得られたスペクトルデータのうち、可視領域（例えば３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）におけるデータを使用する。最初に、各画素毎のスペクトルデータをコンピュータ３１の演算部で演算処理して、ＨＬＳ（Ｈ（Hue(色相)、Lightness(明度)、Saturation(彩度)）値に変換する。
【００４７】
このスペクトルデータからＨＬＳ値への変換は、公知である各種の方法で行うことがで
き、そのためのプログラムも入手できるが、その概略を以下に説明する。先ず、スペクトルデータと、前述した調整用の白板を撮像して得られたデータとの比から、５ｎｍ毎に分光反射率Ｓ(λ)を求め、得られたＳ(λ)と、人間の感度分布の関数Ｓ(λ)ｘ(λ)、Ｓ(λ)ｙ(λ)、Ｓ(λ)ｚ(λ)とから、下記式：
2006170669.tif 000003
【００４８】
により三刺激値ＸＹＺを求め、得られた三刺激値ＸＹＺからＲＧＢ値にマトリックス変換する。
次に下記式：
Ｌ＝０．３Ｒ＋０．５８６６Ｇ＋０．１Ｂ
ＲＹ＝０．７Ｒ−０．５９Ｇ−０．１１Ｂ
ＢＹ＝０．３Ｒ−０．５９Ｇ−０．８９Ｂ
からＬ、ＲＹ、ＢＹ（Ｌ＝Ｙ（輝度）、ＲＹ＝Ｒ−Ｙ、ＢＹ＝Ｂ−Ｙ）を求め、下記式：Ｈ＝ｔａｎ-1（ＲＹ／ＢＹ）
Ｓ＝√｛ＲＹ^２＋ＢＹ^２｝
からＨ、Ｓを得る。これらの演算処理は図１のコンピュータ３１の演算部で行われる。
【００４９】
このようにして二次元撮像領域の各画素についてＨＬＳ値を得ると共に、検査対象の青果物、撮像条件等に応じて、青果物の色、形状、大きさ等を判別するための有効画像領域を抽出するための閾値（上限および下限）をＨ値、Ｌ値、Ｓ値のそれぞれについて設定する。
【００５０】
この閾値からコンピュータ３１の演算部では図８のように二次元撮像領域５１における青果物画像５３の輪郭５２内部を抽出する処理が行われる。色の判別に際して、青果物画像５３の領域内においてＨＬＳ値が所定の閾値外である孤立点は必要に応じて除去する。また、青果物画像５３の周縁部では、良好なスペクトルデータが得られないので、例えば１〜３画素程度この周縁部の画素点を除去する収縮処理を行う。
【００５１】
例えば林檎のヘタ付近の影など、照明の影となる部分は、色の判別に際して青果物画像５３の有効画像領域に含めて全体を平均するとノイズになるので除去する（平均を得るための計算に使用しない）。この操作は、明度値Ｌの下限側閾値を必要に応じて上げ、暗い部分をこのＬ閾値で除くことで行うことができる。
【００５２】
色の判別に際して、青果物画像５３にハレーションがある場合には、白色部分をＳ値の閾値で除くか、あるいはＬ値の上限側閾値を必要に応じて下げることによりＬ値で除去する。
【００５３】
このようにして得られた青果物の有効画像領域について、Ｈの平均値とＬの平均値とを所定の係数をそれぞれに乗じて加算した計算値が、青果物の色の測定値となる。このように複数の画素の平均値として測定値を得ているので、良好な精度が得られる。
【００５４】
また、青果物画像５３の輪郭５２内の総画素数により青果物の大きさの測定値が得られ、輪郭５２の形状により青果物の形状を判別できる。青果物画像５３の内部においてＨＬＳ値が所定の閾値外である領域から青果物の傷が判別され、この閾値外の領域の総画素数から傷の大きさが得られる。
【００５５】
このようにして得られた画像処理結果から、青果物の色、形状、大きさ、傷の度合いを判別する。例えば、算出された測定値を、等級、階級、色合いの心理値などに応じた閾値と比較することにより判別を行い、その結果に基づいて青果物が選別される。
【００５６】
なお、図９に示したように、複数の青果物５３ａ，５３ｂ，５３ｃを同時に撮像し、これらの各青果物について個別に検査することもできる。即ち、各青果物５３ａ，５３ｂ，５３ｃについてラベリングをして個別にその輪郭内を抽出し、それぞれについて同じ処理を行うようにすればよい。
【００５７】
画像処理に際して、二次元撮像領域の各位置に応じたオフセットをデータに加算したり、あるいは分光反射率を得る際に照明による明暗むらを予め記憶しておき、スペクトルデータからこの明暗むらを反映したデータを割り算したりする補正を行うことが好ましい。
【００５８】
次に、二次元撮像領域のスペクトルデータによる青果物の内観検査について説明する。内観検査では、得られたスペクトルデータのうち、近赤外を主とする波長域（例えば７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）におけるデータを使用する。最初に、回帰式を得るためのサンプルについて撮像を行い、白板を撮像した受光信号との比から分光反射率を算出し、この分光反射率の対数値を求め、この対数値、その１次微分値または２次微分値等から重回帰分析、主成分回帰分析、ＰＬＳ回帰分析等による多変量解析を行い、青果物の糖度、酸度、熟度等のいずれかについての回帰式を算出する。
【００５９】
例えば果実の糖度を計測する場合を例とすると、サンプルを撮像して得られた近赤外のスペクトルデータと、このサンプルについて他の方法で測定した糖度値との回帰式を図１のコンピュータ３１で計算し、得られた回帰式を記憶させておく。回帰式には、上記した分光反射率の対数値、その１次微分値または２次微分値等が変数とされるが、例えばこれらのそれぞれを変数とした場合について実際に解析処理を行い、高精度の回帰式が得られるものを選択する。検査対象の果実を撮像して得られたスペクトルデータから、この回帰式を用いて糖度が測定される。
【００６０】
例えば、果実のスペクトルにおいて糖度と相関のある２以上の特定波長を決め、下記式：
Ｃ＝Ｋ0 ＋Ｋ1 λ1 ＋Ｋ2λ2 ＋・・・・＋Ｋnλn
（ここでλ1、λ2…λnは選択波長における分光反射率の対数値、その１次微分値または２次微分値であり、Ｋ0、Ｋ1、…Ｋnは比例係数である。）から得られた推定値と、他の方法で測定された果実の糖度値との相関係数が最も高くなるように、通常用いられる多変量解析手法によりＫ0、Ｋ1、…Ｋnの値を決定する。
【００６１】
図１０は、図１の装置を用いて、載置台３にグルコース溶液を入れた容器を載せて、リニアスライダ２により当該容器を移動させながら撮像を行って得られたスペクトルと、スペクトルの各波長における相関係数と、特定波長を用いた回帰式から得られた値と糖度との関係と、を示したグラフである（吸光度、１次微分および２次微分を変数とした各場合について示している）。このように、１次微分および２次微分を変数としたデータでは、相関係数が＋−１に極めて近い波長が複数存在していることがわかる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の青果物の品質評価装置の一実施形態を示した図である。
【図２】図２は、被撮像領域からの反射光を分光装置で分光してＣＣＤカメラの受光素子面へ入射させるまでの光学系を示した図である。
【図３】図３は、ＣＣＤカメラの受光素子面に配列された画素を示した図である。
【図４】図４は、一次元の被撮像領域（ＣＣＤカメラの視野）の方向（ｘ方向）と、青果物の移動方向（Ｙ方向）とを軸とした二次元撮像領域の各点について、受光素子面の画素列方向（ｙ方向）に展開されたスペクトルデータを得る構成を説明する図である。
【図５】図５は、分光装置の光学系を示した図である。
【図６】図６は、青果物を上方および下方から撮像するようにした撮像系を示した図である。
【図７】図７は、青果物の側方に反射鏡を配置して青果物を多面方向から撮像するようにした構成を示した図である。
【図８】図８は、青果物を含む二次元撮像領域の画像を示した図である。
【図９】図９は、複数の青果物を含む二次元撮像領域の画像を示した図である。
【図１０】図１０は、図１の装置を用いて、載置台にグルコース溶液を入れた容器を載せて、リニアスライダにより当該容器を移動させながら撮像を行って得られたスペクトルと、スペクトルの各波長における相関係数と、特定波長を用いた回帰式から得られた値と糖度との関係と、を示したグラフである
【図１１】図１１は、ＣＣＤカメラのゲインとオフセットを調整するための調整板をＣＣＤカメラの視野内に設置する例を示した図である。
【図１２】図１２は、ＣＣＤカメラのゲインとオフセットを調整するための調整板をＣＣＤカメラの視野内に設置する他の例を示した図である。
【図１３】図１３は、ＣＣＤカメラのゲインとオフセットを調整するための調整板をＣＣＤカメラの視野内に設置する他の例を示した図である。
【図１４】図１４は、ＣＣＤカメラのゲインとオフセットを調整するための調整板をＣＣＤカメラの視野内に設置する他の例を示した図である。
【図１５】図１５は、光源からの照射光が青果物の内部を透過した透過光を撮像する構成を示した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  青果物
２  リニアスライダ
３  載置台
４  ａ，４ｂ  コンベア
５  照明光源
６  光源
１１  ＣＣＤカメラ
１２  受光素子面
１３  画素
２１  分光装置
２２  集光レンズ
２３  スリット
２４  レンズ
２５  光学系
２６  プリズム
２７  透過型回折格子
２８  プリズム
２９  レンズ
３１  コンピュータ
４１  被撮像領域
４２  スペクトル
４３  間隙
４４  反射鏡
４５  調整板
４６  アーム
５１  二次元撮像領域
５２  輪郭
５３  青果物画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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