(57)【要約】【課題】検査対象物１に混在する異物の検出を非破壊にて行う。【解決手段】検査対象物１に対して近赤外線を含む帯域の光を照射する照射部１０と、前記帯域に含まれる第１の中心波長を有する光による検査対象物１からの反射光及び／又は透過光を受光することで第１の強度値画像データを取得する第１撮像部２１と、前記帯域に含まれる第２の中心波長を有する光による検査対象物１からの反射光及び／又は透過光を受光することで第２の強度値画像データを取得する第２撮像部２２と、検査対象物１の表面の各測位点に対応する、第１の強度値画像データの画素の強度値と第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度を算出する相対強度算出部７１と、相対強度算出部７１により算出された相対強度に基づいて、検査対象物１に混在する異物を検出する検出部７２と、を備える異物検出システム１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に対して近赤外線を含む帯域の光を照射する照射部と、
前記帯域に含まれる第１の中心波長を有する第１の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第１の強度値画像データを取得する第１撮像部と、
前記帯域に含まれる第２の中心波長を有する第２の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第２の強度値画像データを取得する第２撮像部と、
前記第１撮像部の画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）と前記第２撮像部の画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）との間の対応付けに基づいて、前記検査対象物の表面の各測位点に対応する、前記第１の強度値画像データの画素の強度値と前記第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度を算出する相対強度算出手段と、
前記相対強度算出手段により算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度に基づいて、前記検査対象物に混在する異物を検出する検出手段と、
を備える異物検出システム。
【請求項２】
前記第１撮像部は、前記第１の中心波長を有する第１の光を取得するための光学フィルターを備えるカメラであり、
前記第２撮像部は、前記第２の中心波長を有する第２の光を取得するための光学フィルターを備えるカメラである、請求項１に記載の異物検出システム。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記相対強度算出手段により算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度が予め設定された閾値を超えると判定される場合に、前記検査対象物に混在する異物を検出する請求項１又は請求項２に記載の異物検出システム。
【請求項４】
前記異物検出システムは、さらに、
表示部と、
前記表示部に、前記閾値を超える画素を所定の色として、前記第１の強度値画像データ又は前記第２の強度値画像データに重ねて表示する表示制御手段と、を備える請求項３に記載の異物検出システム。
【請求項５】
前記異物検出システムは、さらに、
予め設定されたマーカーを投影する投影部と、
前記相対強度が前記閾値を超えると判定された前記検査対象物の表面の各測位点の近傍に前記マーカーを投影する投影制御手段と、を備える請求項３又は請求項４に記載の異物検出システム。
【請求項６】
前記異物検出システムは、さらに、
前記検査対象物を搬送する搬送ラインを備え、
前記投影制御手段は、前記搬送ラインにより搬送される前記検査対象物であって、前記相対強度が前記閾値を超えると判定された前記検査対象物の表面の各測位点の近傍に前記マーカーを投影する請求項５に記載の異物検出システム。
【請求項７】
前記検査対象物はカット野菜であり、前記異物は前記カット野菜に付着した虫及び／又は虫の卵である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の異物検出システム。
【請求項８】
検査対象物に対して近赤外線を含む帯域の光を照射する照射部と、
前記帯域における第１の中心波長を有する第１の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第１の強度値画像データを取得する第１撮像部と、
前記帯域における第２の中心波長を有する第２の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第２の強度値画像データを取得する第２撮像部と、
制御部と、を備える異物検出システムにより、
前記第１撮像部により取得される第１の強度値画像データの画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）と前記第２撮像部により取得される第２の強度値画像データの画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）との間の対応付けに基づいて、前記検査対象物の表面の各測位点に対応する、前記第１の強度値画像データの画素の強度値と前記第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度を算出する相対強度算出ステップと、
前記相対強度算出ステップにより算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度に基づいて、前記検査対象物に混在する異物を検出する検出ステップと、
を備える異物検出方法。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１から請求項７の何れか１項に記載された異物検出システムの各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物又は植物加工品に混在する異物を非破壊的に、容易、確実に、且つ効率的に検出するための異物検出システム、異物検出方法、及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品衛生の徹底のために、例えば、カット野菜加工工場等の食品加工工場においては虫等の異物が付着した野菜等を非破壊的に検出して分離除去する技術が必要とされている。このため、加工ラインに検査要員を配置して、肉眼で虫等の異物が付着していないか否かを検出し、虫等の異物が付着した野菜等を分離除去するのが一般的である。
カット野菜は、肉眼でも虫等の付着箇所の検出は容易でない。今後、カット野菜の消費は、共働き世帯、独身世帯及び高齢者世帯の増加等に伴って増えることが予想される。
【０００３】
特許文献１には、ハイパースペクトル画像を取得するハイパースペクトルセンサとしての撮像手段２０により検査対象物を撮像して得られたハイパースペクトル画像に含まれる２つの画素を選択し、その両者を比較することで異物を検出する異物検出方法が記載されている。
特許文献２には、面光源から食品に対して、近赤外領域において中心波長を有する第１検査光と、近赤外領域において第１検査光とは別の中心波長を有する第２検査光を検査対象物に照射し、第１検査光及び第２検査光がそれぞれ検査対象物を通過した透過光によって該食品が撮像される第１画像及び第２画像の差分画像から食品のどの位置に異物があるかを取得することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６４３３８号公報
【特許文献２】特開２０１４−０４４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ハイパースペクトルカメラを前提としており、システム自体が高価になる恐れがある。
引用文献２に記載の方法では、強度差を使って検出するため、試料に対して均等な光を照射し、且つ交互に異なる波長の光に切り替えて照射する必要があり、実装上高価になる恐れがある。なお、特許文献１及び特許文献２には、異物の検出された検査対象物をどのように分離除去するのか、不明である。
【０００６】
本発明は、植物又は植物加工品に混在する異物を非破壊的に、容易、確実に、且つ効率的に検出するとともに、異物の混在した植物又は植物加工品を容易に分離除去することを可能とする異物検出システム、異物検出方法、及びそのためのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本願発明は、検査対象物に対して近赤外線を含む帯域の光を照射する照射部（例えば、後述の「照射部１０」）と、前記帯域に含まれる第１の中心波長を有する第１の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第１の強度値画像データを取得する第１撮像部（例えば、後述の「第１撮像部２１」）と、前記帯域に含まれる第２の中心波長を有する第２の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第２の強度値画像データを取得する第２撮像部（例えば、後述の「第２撮像部２２」）と、前記第１撮像部の画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）と前記第２撮像部の画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）との間の対応付けに基づいて、前記検査対象物の表面の各測位点に対応する、前記第１の強度値画像データの画素の強度値と前記第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度を算出する相対強度算出手段（例えば、後述の「相対強度算出部７１」）と、前記相対強度算出手段により算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度に基づいて、前記検査対象物に混在する異物を検出する検出手段（例えば、後述の「検出部７２」）と、を備える異物検出システム（例えば、後述の「異物検出システム１００」）に関する。
【０００８】
（２）前記第１撮像部（例えば、後述の「第１撮像部２１」）は、前記第１の中心波長を有する第１の光を取得するための光学フィルター（例えば後述の「バンドパス光学フィルター２１１」）を備えるカメラ（例えば、後述の「第１の赤外線カメラ２１２」）であり、前記第２撮像部は、前記第２の中心波長を有する第２の光を取得するための光学フィルター（例えば後述の「バンドパス光学フィルター２２１」）を備えるカメラ（例えば、後述の「第２の赤外線カメラ２２２）である（１）に記載の異物検出システム。
【０００９】
（３）前記検出手段（例えば、後述の「検出部７２」）は、前記相対強度算出手段（例えば、後述の「相対強度算出部７１」）により算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度が予め設定された閾値を超えると判定される場合に、前記検査対象物に混在する異物を検出する（１）又は（２）に記載の異物検出システム。
【００１０】
（４）前記異物検出システムは、さらに、表示部（例えば、後述の「表示部４０」）と、前記表示部に、前記閾値を超える画素を所定の色として、前記第１の強度値画像データ又は前記第２の強度値画像データに重ねて表示する表示制御手段（例えば、後述の「表示制御部７３」）と、を備える（３）に記載の異物検出システム。
【００１１】
（５）前記異物検出システムは、さらに、
予め設定されたマーカーを投影する投影部（例えば、後述の「投影部６０」）と、前記相対強度が前記閾値を超えると判定された前記検査対象物の表面の各測位点の近傍に前記マーカーを投影する投影制御手段（例えば、後述の「投影制御部７４」）と、を備える（３）又は（４）に記載の異物検出システム。
【００１２】
（６）前記異物検出システムは、さらに、前記検査対象物を搬送する搬送ライン（例えば、後述の「搬送ライン５０」）を備え、前記投影制御手段（例えば、後述の「投影制御部７４」）は、前記搬送ラインにより搬送される前記検査対象物であって、前記相対強度が前記閾値を超えると判定された前記検査対象物の表面の各測位点の近傍に前記マーカーを投影する（５）に記載の異物検出システム。
【００１３】
（７）前記検査対象物はカット野菜であり、前記異物は前記カット野菜に付着した虫及び／又は虫の卵である（１）から（６）のいずれかに記載の異物検出システム。
【００１４】
（８）本願発明は、検査対象物に対して近赤外線を含む帯域の光を照射する照射部（例えば、後述の「照射部１０」）と、前記帯域における第１の中心波長を有する第１の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第１の強度値画像データを取得する第１撮像部（例えば、後述の「第１撮像部２１」）と、前記帯域における第２の中心波長を有する第２の光による前記検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光することで前記検査対象物を撮像して第２の強度値画像データを取得する第２撮像部（例えば、後述の「第２撮像部２２」）と、制御部（例えば、後述の「制御部７０」）と、を備える異物検出システムにより、前記第１撮像部により取得される第１の強度値画像データの画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）と前記第２撮像部により取得される第２の強度値画像データの画素座標系の座標値（画像座標系の座標値）との間の対応付けに基づいて、前記検査対象物の表面の各測位点に対応する、前記第１の強度値画像データの画素の強度値と前記第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度を算出する相対強度算出ステップ（例えば、後述の「相対強度算出ステップ」）と、前記相対強度算出ステップにより算出された前記検査対象物の表面の各測位点における前記相対強度に基づいて、前記検査対象物に混在する異物を検出する検出ステップ（例えば、後述の「検出ステップ」）と、を備える異物検出方法に関する。
【００１５】
（９）本願発明は、コンピュータに、（１）から（７）のいずれかに記載された異物検出システムの各手段として機能させるためのコンピュータプログラムに関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の異物検出システム、異物検出方法、及びそのためのプログラムによれば、植物又は植物加工品に混在する異物を非破壊的に、容易、確実に、且つ効率的に検出するとともに、異物の混在した植物又は植物加工品を容易に分離除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る異物検出システムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。
【図３】搬送ライン５０の平面を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における一連の処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の異物検出システム１００の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで、下記の実施形態はいずれも本発明の一例であり、これに限定されるものではない。
なお、本発明において、近赤外線とは、およそ７００ｎｍから１４００ｎｍの波長を含む帯域の光を意味する。また、特に断らない限り、７００ｎｍの近傍の波長（例えば６８０ｎｍの波長）の光についても、便宜上、近赤外線という。
【００１９】
［第１実施形態］
本実施形態における検査対象物１は、搬送ライン上を搬送されるカット野菜であり、異物はカット野菜に付着した虫及び／又は虫の卵とする。
図１は、本実施形態に係る異物検出システム１００の全体構成図である。異物検出システム１００は、図１に示すように、少なくとも照射部１０と、撮像部２０と、表示部４０と、搬送ライン５０と、投影部６０と、制御部７０と、記憶部８０と、を備える。
【００２０】
＜照射部１０＞
照射部１０は、検査対象物１（カット野菜）に対して近赤外線を含む帯域の光（以下、「近赤外線」という)を照射する。照射部１０として、例えば、近赤外線領域を含む広帯域光を発生させるハロゲンランプ（図示せず）を点光源として、複数の点光源から構成されるようにしてもよい。
より具体的には、照射部１０は、搬送ライン５０上における所定の照射領域５１に向けて近赤外線を照射する。照射領域５１は、予め、後述の第１撮像部２１が撮像する第１画像領域及び第２撮像部２２が撮像する第２画像領域を含むように設定される。以下、第１画像領域及び第２画像領域の重なる領域を検査領域５２という。後述するように、全ての検査対象物１（カット野菜）は検査領域５２を通過するように設定される。
こうすることで、照射部１０により照射された近赤外線は、検査領域５２に位置する物質、例えば、搬送ライン５０の表面及び検査対象物１（カット野菜）の表面に到達し、到達した領域を構成する物質に起因する吸収及び散乱を受け、散乱光が外部に出射されることとなる。
また、透過光を用いた検出を行う場合、照射部１０を搬送ライン５０の下側に設置し、照射領域５１に向けて照射する。そうすることで、照射部１０により照射された近赤外線は、検査領域５２に位置する物質、例えば、搬送ライン５０の裏面及び検査対象物１（カット野菜）の裏面に到達し、到達した領域を構成する物質に起因する吸収を受け、透過光が外部に透過されることとなる。
【００２１】
＜撮像部２０＞
撮像部２０は、少なくとも２台の撮像部、すなわち第１撮像部２１及び第２撮像部２２を備える。
第１撮像部２１は、例えば近赤外線領域に含まれる第１の中心波長を有する第１の光（以下、「第１近赤外線」ともいう）を取得するためのバンドパス光学フィルター２１１を備える第１の赤外線カメラ２１２としてもよい。
また、第２撮像部２２は、例えば第１近赤外線とは異なる、近赤外線領域に含まれる第２の中心波長を有する第２の光（以下、「第２近赤外線」ともいう）を取得するためのバンドパス光学フィルター２２１を備える第２の赤外線カメラ２２２としてもよい。
こうすることで、第１撮像部２１は、照射部１０により照射された第１近赤外線を含む近赤外線領域を含む広帯域光が検査領域５２に位置する物質、例えば検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点に到達して反射及び／又は透過される反射光及び／又は透過光を受光することで各測位点における第１近赤外線の強度値を含む第１の強度値画像データを取得する。
同様に、第２撮像部２２は、照射部１０により照射された第２近赤外線を含む近赤外線領域を含む広帯域光が検査領域５２に位置する物質、例えば検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点に到達して反射及び／又は透過される反射光及び／又は透過光を受光することで各測位点における第２近赤外線の強度値を含む第２の強度値画像データを取得する。
【００２２】
ここで、撮像部２０（第１撮像部２１と第２撮像部２２）は、架台（図示せず）に例えば平行に配置するように固定される。第１撮像部２１及び第２撮像部２２の撮影レンズ、撮像素子等の構成要素は同一特性のものから構成されることが望ましい。
第１撮像部２１及び第２撮像部２２は、検査対象物１（カット野菜）の表面の各点の画素情報を、予め設定した時間間隔で取得することができる。例えば、時間間隔として１／３０秒を設定することで、第１撮像部２１及び第２撮像部２２は、１秒間に３０コマの画像データ（３０ｆｐｓ）を取得することができる。第１撮像部２１及び第２撮像部２２により計測された画像データには、計測時刻となるタイムスタンプを付すことができる。
時間間隔については、１／３０秒に限定されない。例えば、１／２４秒、１／１２秒等、任意に設定してもよい。なお、第１撮像部２１及び第２撮像部２２とを時刻同期させるように、後述する制御部７０により撮像タイミングを制御することが望ましい。
こうすることで、検査対象物（カット野菜）を後述する搬送ライン５０で搬送させて加工作業を行う場合において、搬送ライン５０上で搬送される検査対象物１（カット野菜）を撮影しながら、リアルタイムに第１の強度値画像データ及び第２の強度値画像データを取得し、後述するように、検査対象物１（カット野菜）に異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着するか否かを検出することが可能となる。
それにより、作業員は、搬送ライン５０上で搬送される検査対象物１（カット野菜）の中から異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）を容易に分離除去することができる。
【００２３】
＜画像座標系＞
検査領域５２に位置する物質、例えば、搬送ライン５０の表面及び検査対象物１（カット野菜）の表面の各点Ｐを、第１撮像部２１により撮像した画素データＰ１の第１撮像部２１の画素座標系（「第１画素座標系」という）における座標値（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））及び、第２撮像部２２により撮像した画素データＰ２の第２撮像部２２の画素座標系（「第２画素座標系」という）における座標値（ｕ２（Ｐ）、ｖ２（Ｐ））とは、当業者にとって、参考文献に記載の公知の方法（例えば、三角測量を用いたステレオカメラの原理）により対応づけることができる。
すなわち、Ｐ１の座標値（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））及びＰ２の座標値（ｕ２（Ｐ）、ｖ２（Ｐ））とは第１画素座標系から第２画素座標系への変換行列、及び第２画素座標系から第１画素座標系への変換行列（ホモグラフィ変換行列）により対応付けることができる。
【００２４】
＜３次元座標系＞
同様に、当業者にとって参考文献に記載の公知の方法（例えば、ステレオカメラのキャリブレーション）により、点Ｐの第１画素座標系における画素座標値（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））（または、第２画素座標系における画素座標値（ｕ２（Ｐ）、ｖ２（Ｐ））と３次元空間内の座標値（Ｘ（Ｐ）、Ｙ（Ｐ）、Ｚ（Ｐ））とを対応付けることができる。
すなわち、Ｐ１の座標値（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））及び３次元空間内の座標値（Ｘ（Ｐ）、Ｙ（Ｐ）、Ｚ（Ｐ））とは第１画素座標系から３次元空間座標系への変換行列により対応付けることができる。
なお、検査対象物１のＺ方向の厚さが十分小さい場合はホモグラフィ変換行列により第一画像座標系における画素座標値と第二画像座標系における画素座標値を対応付けることで、実質的に検査対象物１上の位置を対応づけることができる。例えば、本実施形態で一例として挙げたカット野菜を検査対象物１とする場合、ホモグラフィ変換行列によりその位置を対応付けすることができる。
＜参考文献＞
特開２０１６-８６２５０号公報、
特開２００６−６７２７２、
特開平８-２６１７１９号公報等、
http://www.ime.info.hiroshima-cu.ac.jp/~hiura/lec/iip/geometry.pdf
【００２５】
＜表示部４０＞
表示部４０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスにより構成され、制御部７０からの指示を受けて画像を表示する。より具体的には、表示部４０は、第１撮像部２１及び／又は第２撮像部２２により撮像される画像データ、また後述するように、検査対象物１（カット野菜）に付着した異物（虫等）の位置情報を表示する。
【００２６】
＜搬送ライン５０＞
搬送ラインは、予め設定された一定速度で検出対象物（カット野菜）を搬送する。搬送ライン５０には、前述した照射領域５１及び検査領域５２を含む。照射領域５１は、第１撮像部２１が撮像する第１画像領域及び第２撮像部２２が撮像する第２画像領域を含むように設定される。検査領域５２は、第１画像領域及び第２画像領域の重なる領域に含まれるように設定される。
検査対象物１（カット野菜）は全て検査領域５２を通過するように搬送ライン５０上に配置される。全ての検査対象物１（カット野菜）は、検査領域５２を通過する際に、照射部１０から照射される近赤外線を受光して、反射光及び／又は透過光をそれぞれ、反射及び／又は透過する。また、それにより、後述する検出部７２により、異物（虫及び／又は虫の卵）が混在又は付着しているか否かを検出することができる。
また、搬送ライン５０には、投影領域５３が設けられる。投影領域５３に異物（虫等）の付着した検査対象物１（カット野菜）が搬入されると、後述する投影部６０により予め設定されたマーカーが当該検査対象物１（カット野菜）に対して投影される。作業員は、搬送ライン上で搬送される検査対象物１（カット野菜）の中から異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）を容易に判別し、分離除去することができる。
【００２７】
＜投影部６０＞
投影部６０は、プロジェクタに相当する投影手段であり、後述する投影制御部７４によって生成されたマーカーを搬送ライン５０上に予め設定された投影領域５３にフォーカスを合わせた状態でマーカーの投影を行う。より具体的には、前述したように、カット野菜のＺ方向の厚さが十分小さいことから、異物（虫等）の付着したカット野菜（立体物）の配置される投影領域５３の平面上の位置に向けてマーカーを投影することで、異物（虫等）の付着した検出対象物（カット野菜）が、投影領域５３に搬送されたときに、当該検出対象物（カット野菜）にマーカーが投影されることとなる。
なお、投影部６０は、投影領域５３に搬送される、異物（虫等）の付着したカット野菜（立体物）の表面に対してマーカーを投影するようにしてもよい。
より具体的には、投影部６０は、投影制御部７４により指定された異物（虫等）の付着したカット野菜の表面の３次元位置座標に基づいて、フォーカス位置を自動調整したうえでマーカーを投影する。
【００２８】
＜制御部７０＞
制御部７０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏ等を有するプロセッサにより構成され、異物検出システム１００の各構成部の制御を行う。ＣＰＵは、ＲＡＭ、ＲＯＭ又は記憶部８０から読み出した異物検出のための各プログラムを実行し、その実行の際には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び記憶部８０から情報を読み出し、ＲＡＭ及び記憶部８０に対して情報の書き込みを行う。詳細については後述する。
【００２９】
記憶部８０は、例えば、半導体メモリやハードディスクドライブ等で構成され、オペレーティングシステム（ＯＳ）や異物検出のためのプログラム、第１画素座標系から第２画素座標系への変換行列、第２画素座標系から第１画素座標系への変換行列、及び第１画素座標系から３次元空間座標系への変換行列等が記憶される。
【００３０】
図２は、制御部７０の機能ブロック図を示す。図２に示すように、制御部７０は、相対強度算出手段としての相対強度算出部７１と、検出手段としての検出部７２と、表示制御手段としての表示制御部７３と、投影制御手段としての投影制御部７４と、を備える。
【００３１】
＜相対強度算出部７１＞
相対強度算出部７１は、第１撮像部２１の第１画素座標系の画素座標と第２撮像部２２の第２画素座標系の画素座標との間の対応付けに基づいて、検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点Ｐに対応する、第１の強度値画像データの画素の強度値と第２の強度値画像データの画素の強度値との比である相対強度値を算出する。
具体的には相対強度算出部７１は、次のように相対強度を算出する。
【００３２】
照射部１０により近赤外線の照射される検査領域５２に位置する物質（例えば、検査対象物１（カット野菜）又は搬送ライン５０の表面）の表面の測位点をＰ、点Ｐにおいて反射（及び／又は透過）された第１近赤外線を第１撮像部２１により撮像した画素（１ピクセル）Ｐ１の第１画素座標系における座標値を（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））、点Ｐにおいて反射された第２近赤外線を第２撮像部２２により撮像した画素（１ピクセル）Ｐ２の第２画素座標系における座標値を（ｕ２（Ｐ）、ｖ２（Ｐ））とする。
ここで、前述したように、Ｐ１の座標値（ｕ１（Ｐ）、ｖ１（Ｐ））及びＰ２の座標値（ｕ２（Ｐ）、ｖ２（Ｐ））とは第１画素座標系から第２画素座標系への変換行列により対応付けることができる。
【００３３】
相対強度算出部７１は、全ての点Ｐについて、第１撮像部２１により撮像した第１の強度値画像データに含まれる画素Ｐ１及び第２撮像部２２により撮像した第２の強度値画像データに含まれる画素Ｐ２に基づいて全ての点Ｐにおける相対強度を算出する。
具体的には、第１画素座標系における画素Ｐ１における第１近赤外線の強度値をｎ（Ｐ１）、第２画素座標系における画素Ｐ２における第２近赤外線の強度値をｎ（Ｐ２）、点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）とすると、相対強度算出部７１は、各点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）を以下の式１により算出する。
ｆ（Ｐ）＝ｎ（Ｐ１）／ｎ（Ｐ２）            （式１）
【００３４】
＜検出部７２＞
検出部７２は、相対強度算出部７１により算出された検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）に基づいて、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）を検出する。
検出部７２は、相対強度算出手段７１により算出された検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）が予め設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、検査対象物１（カット野菜）に異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着するか否かを検出する。
より具体的には、検出部７２は、相対強度算出部７１により算出された検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）が予め設定された閾値を超える場合に、検査対象物１（カット野菜）に異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着すると判定する。
【００３５】
＜近赤外線分光法について＞
ここで、相対強度により、検査対象物１（カット野菜）に異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着するか否かを検出可能な理由について説明する。
近赤外線分光法は、近赤外線領域での分光法で、測定対象に近赤外線を照射し、吸収された度合い(吸光度)、又は反射の変化によって成分を算出する。近赤外線は中赤外線・遠赤外線と比較して吸収が極めて小さいため、切片等を作成することなく、非破壊・非接触での測定が可能となる。
近赤外線は、生体構成物質での吸収率が小さく、特に８００ｎｍから１０００ｎｍの波長の近赤外線は生体透過率が高いといわれる。そこで、発明者は、最終的に６８０ｎｍから９９０ｎｍまでの波長の近赤外線を色々なケースを想定した検査対象物１に照射することによりその強度値を求めた。
具体的には、検査対象物１をカット野菜のみとした場合（ケース１）、検査対象物１をカット野菜の表側に虫又は虫の卵を付着させた場合（ケース２）、検査対象物１をカット野菜の裏側に虫又は虫の卵を付着させた場合（ケース３）、及び虫又は虫の卵のみとした場合（ケース４）、のそれぞれについて、各波長の強度値を求めた。
このような実験を繰り返し行うことにより、発明者は、カット野菜の表側に虫又は虫の卵を付着させた場合（ケース２）、検査対象物１をカット野菜の裏側に虫又は虫の卵を付着させた場合（ケース３）のいずれにおいても、強度値はほぼ同じ値が得られることを確認することができた。
例えば、６８０ｎｍの波長を第１の波長とし、９１０ｎｍの波長を第２の波長とする２つの近赤外線による強度値の相対比を算出することで、ケース１と、ケース２からケース４と、を区別することに成功した。さらに、特に、７３０ｎｍの波長を第１の波長とし、９８０ｎｍの波長を第２の波長とする２つの近赤外線による強度値の相対比を算出することで、ケース１と、ケース２からケース４と、をより明確に区別することに成功した。
例えば、７３０ｎｍの波長を第１の波長とし、９８０ｎｍの波長を第２の波長とした場合、２つの近赤外線による強度値の相対比は、次のとおりとなった。
カット野菜のみとした場合（ケース１）：０．１３
カット野菜の表側に虫を付着させた場合（ケース２）：０．２２
カット野菜の裏側に虫を付着させた場合（ケース３）：０．２２
虫のみとした場合（ケース４）：０．１８
これはセルロースの吸光率が７３０ｎｍと９８０ｎｍの波長帯で下がること、と水の吸光率が９８０ｎｍの近辺から上がり始めることに起因すると推測される。この結果、光源、装置の設置環境等によって閾値を設定することで、ケース１と、ケース２からケース４と、を区別することができた。
以上のように、発明者は、近赤外線領域に含まれる第１の中心波長を有する第１の光（第１近赤外線）及び第１近赤外線とは異なる、近赤外線領域に含まれる第２の中心波長を有する第２の光（第２近赤外線）による強度値の相対比を算出することで、異物（虫又は虫の卵）が検査対象物１（カット野菜）の表側または裏側の付着に関わらず、異物（虫又は虫の卵）が混在又は付着する検査対象物１（カット野菜）を、非破壊的かつ非接触での検出を可能とする発明を完成することができた。
【００３６】
＜表示制御部７３＞
表示制御部７３は、表示部４０に、検出部７２により検出した検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置に対応する画素を所定の色（例えば赤色）として、第１の強度値画像データに重ねて表示する。
より具体的には、表示制御部７３は、表示部４０に、第１の画像座標系に基づいて、第１の強度値画像データを背景として、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置に対応する画素を所定の色（例えば赤色）として前景に表示する。
これにより、オペレータ又は作業員は、表示部４０を参照することにより、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）を容易に確認することができる。
【００３７】
なお、表示制御部７３は、表示部４０に、第２の画像座標系に基づいて、第２の強度値画像データを背景として、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置に対応する画素を所定の色（例えば赤色）として前景に表示するようにしてもよい。
【００３８】
＜投影制御部７４＞
投影制御部７４は、搬送ライン５０上に設定された投影領域５３にフォーカスを合わせた状態で投影部６０に対してマーカーの投影を行うように制御する。より具体的には、投影制御部７４は、異物（虫等）の付着したカット野菜（立体物）の配置される投影領域５３の位置に向けてマーカーを投影する。そうすることで、異物（虫等）の付着した検出対象物（カット野菜）が、投影領域５３に搬送されたときに、当該検出対象物（カット野菜）にマーカーが投影されることとなる。
これにより、作業員は、マーカーを参照することにより、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）を容易に確認し、分離除去することができる。
なお、投影制御部７４は、投影領域５３に搬送される、異物（虫等）の付着した検出対象物（カット野菜）の表面に対してマーカーを投影するようにしてもよい。
より具体的には、投影制御部７４は、異物（虫等）の付着したカット野菜の表面の３次元位置座標に基づいて、投影部６０に対して、フォーカス位置を自動調整したうえでマーカーを投影するようにしてもよい。
また、前述したように、カット野菜のＺ方向の厚さが十分小さいことから、異物（虫等）の付着したカット野菜の配置される投影領域５３の平面上の位置に向けてマーカーを投影するようにしてもよい。
【００３９】
図３は、搬送ライン５０の平面を示す図である。搬送ライン５０の平面における搬送方向をＸ軸、搬送ライン(平面)の搬送方向と直交する方向をＹ軸、搬送ライン５０の平面に対して垂直方向をＺ軸とする。
搬送ライン５０上の検査領域５２を搬送される検査対象物１（カット野菜）に対して、検出部７２が、異物（虫及び／又は虫の卵等）の混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）を検出した時間ｔ０において、異物（虫及び／又は虫の卵等）の３次元位置座標を（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とする。
搬送ライン５０の速度をｖ（ｍ／ｓ）、搬送ライン上の投影領域５３のＸ軸方向の始まりの座標値をＸ１、Ｘ軸方向の終わりの座標値をＸ２とする。
時間ｔ（ｔ≧ｔ０）における当該異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、（式２）で表される。
Ｘ＝Ｘ０＋ｖ（ｔ−ｔ０）
Ｙ＝Ｙ０                                          （式２）
Ｚ＝Ｚ０
なお、ホモグラフィ変換行列により第一画像座標系における画素座標値と第二画像座標系における画素座標値を対応付ける場合はＺ０はプロジェクターから投影面までの距離としてもよい。
そうすると、当該異物（虫及び／又は虫の卵等）が投影領域５３上を搬送される時間ｔは、（式３）で表される。
（（Ｘ１−Ｘ０）／ｖ）＋ｔ０≦ｔ≦（（Ｘ２−Ｘ０）／ｖ）＋ｔ０      （式３）
投影制御部７４は、当該異物（虫及び／又は虫の卵等）が投影領域５３上を搬送される時間ｔにおいて、（式２）で示される位置の近傍にマーカーを投影する。
具体的には、投影制御部７４は、投影部６０に対して投影領域５３上の平面位置（Ｘ０＋ｖ（ｔ−ｔ０）、Ｙ０）に向けてマーカーを投影するように制御する。
このように、投影制御部７４は、搬送ライン５０により搬送される、異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）に対して、マーカーを投影することができる。
なお、投影制御部７４は、投影部６０に対して投影領域５３の上に配置された異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）の３次元位置（Ｘ０＋ｖ（ｔ−ｔ０）、Ｙ０、Ｚ０）に向けてフォーカスを合わせた状態でマーカーを投影するように制御してもよい。
【００４０】
これにより、作業員は、搬送ライン上で搬送される検査対象物１（カット野菜）の中から異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）を容易に判別し、容易に分離除去することができる。また、異物（虫及び／又は虫の卵等）の付着した検査対象物１（カット野菜）の位置する搬送ライン５０上にマーカーを投影し、異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置を作業員に知らせることで、作業が効率化できる。
また、既存の搬入ラインに異物検出システム１００を取り付けることができ、導入コストを低くすることができる。
【００４１】
図４は、これまで説明した本発明の実施形態における、一連の処理の流れを図示したフローチャートである。図３を参照しながら、処理フローを説明する。なお、検査対象物１（カット野菜）は、搬送ライン５０上を搬送されるものとする。また、第１撮像部２１及び第２撮像部２２は同期して検査領域５２を撮像するものとする。
【００４２】
ＳＴ１において、照射部１０は、搬送ライン５０上における検査領域５２に向けて近赤外線を照射する。
【００４３】
ＳＴ２において、相対強度算出部７１は、検査領域５２内の全ての点Ｐにおける相対強度ｆ（Ｐ）を算出する。
【００４４】
ＳＴ３において、検出部７２は、相対強度算出部７１により算出された相対強度ｆ（Ｐ）が予め設定された閾値を超える測定点Ｐを異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着する場所として特定する。
【００４５】
ＳＴ４において、表示制御部７３は、表示部４０に、第１の強度値画像データを背景として、検査対象物１（カット野菜）に混在又は付着する異物（虫及び／又は虫の卵等）の位置に対応する画素を所定の色（例えば赤色）として前景に表示する。
【００４６】
ＳＴ５において、投影制御部７４は、搬送ライン５０により搬送される、異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着した検査対象物１（カット野菜）の位置する投影領域５３上の位置に対して、マーカーを投影する。
【００４７】
ＳＴ６において、作業員は、マーカーの投影された検査対象物１（カット野菜）を判別し、分離除去する。
【００４８】
以上のように、第１実施形態に係る異物検出システム１００は、検査対象物１（カット野菜）の表面の各測位点Ｐにおける、近赤外線を含む帯域の光に含まれる第１近赤外線及び第２近赤外線による強度値の相対比である相対強度を算出する相対強度算出手段７１と、相対強度算出手段７１により算出された相対強度が予め設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、検査対象物１（カット野菜）に異物（虫及び／又は虫の卵等）が混在又は付着するか否かを検出する検出部７２と、を備える。
それにより、異物（虫又は虫の卵）が検査対象物１（カット野菜）の表側に付着していても、また裏側に付着していても、異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）を非破壊的かつ非接触での検出を可能とする。また、画素単位で相対強度を算出することで、異物（虫又は虫の卵）の大きさ等を含めて高精度に検出することができる。
また、異物検出システム１００は、既存のラインに取り付けることができ、安価に導入することができる。
【００４９】
また、異物検出システム１００は、第１撮像部２１及び第２撮像部２２により、それぞれ第１近赤外線の反射光及び／又は透過光、並びに第２近赤外線の反射光及び／又は透過光を取得する。
それにより、異物検出システム１００を安価に構築することができる。
【００５０】
また、異物検出システム１００は、表示部４０に、異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）を画素単位で所定の色（例えば赤色）として、第１近赤外線の反射光及び／又は透過光である第１の強度値画像データ又は第２近赤外線の反射光及び／又は透過光である第２の強度値画像データに重ねて表示する。
それにより、ユーザー（例えば検査員、作業員等）に対して、画素単位で異物（虫又は虫の卵）の大きさ等を含めて高精度に表示することができる。
【００５１】
また、異物検出システム１００は、異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）が位置する搬送ライン５０上マーカーを投影する。
これにより、作業員は容易に異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）を確認することができ、異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）の分離作業を効率化することができる。
【００５２】
また、異物検出システム１００は、搬送ラインにより搬送される検査対象物１（カット野菜）に対して、異物（虫又は虫の卵）の付着する当該検査対象物１（カット野菜）の位置する搬送ライン５０の位置にマーカーを投影する。
これにより、異物（虫又は虫の卵）の付着する検査対象物１（カット野菜）の分離作業を高速に行うことができる。
【００５３】
また、第１実施形態に係る異物検出方法及びコンピュータプログラムは、異物検出システム１００と同様の効果を奏する。
【００５４】
以上、本発明の異物検出システム１００の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００５５】
＜システム構成の自由度＞
本発明の異物検出システム１００において、相対強度算出部７１、検出部７２、表示制御部７３、投影制御部７４を制御部７０に備えるように構成したが、各機能部をそれぞれ、適宜特定のコンピュータに集中させるか、又は複数のコンピュータに分散させることは、ユーザにとって適宜成しえる設計事項である。
例えば、相対強度算出部７１、検出部７２を検出装置として、当該検出装置が照射部１０、第１撮像部２１、及び第２撮像部２２を備えるように構成してもよい。その際、投影制御部７４を投影装置として、当該投影装置が投影部６０を備えるように構成してもよい。なお、検出装置と投影装置とを分けた場合、検出装置と投影装置間を例えば通信ケーブル等によりデータ通信するように構成してもよい。
この場合、表示部４０及び表示制御部７３は、検出装置又は投影装置に含まれるよう構成してもよい。また、表示部４０及び表示制御部７３は、表示装置として独立させてもよい。この場合、検出装置と投影装置と表示装置とは、例えば通信ケーブル等を介してデータ通信するように構成してもよい。
【００５６】
＜変形例１＞
第１実施形態において、撮像部２０は、少なくとも第１撮像部２１及び第２撮像部２２を備え、それぞれ、第１近赤外線を取得するためのバンドパス光学フィルター２１１を備える第１の赤外線カメラ２１２、及び第２近赤外線を取得するためのバンドパス光学フィルター２２１を備える第２の赤外線カメラ２２２とした。
これに対して、撮像部２０を第１撮像部２１及び第２撮像部２２を含むことに替えて、１台のマルチスペクトルカメラ又は１台のハイパースペクトルカメラを適用してもよい。マルチスペクトルカメラは、任意に複数波長を選択し、その波長の測定に特化することで、スペクトル測定を可能とする。ハイパースペクトルカメラは、数１０バンド以上に分光されたスペクトルを画像１ピクセル毎に取得することができる。こうすることで、撮像部２０を、１台のカメラに集約することができる。したがって、撮像部２０は１つの画像座標系を備える。
この場合、相対強度算出部７１は、全ての点Ｐを撮像した画素データに含まれる、第１の中心波長を有する第１近赤外線の反射光及び／又は透過光を受光した第１画素及び第２の中心波長を有する第２近赤外線の反射光及び／又は透過光を受光した第２画素を選択し、その両者の強度値に基づいて相対強度を算出することができる。
また、当業者にとって公知の方法（例えばカメラのキャリブレーション）により、点Ｐの画素座標系における画素座標値（ｕ（Ｐ）、ｖ（Ｐ））と３次元空間内の座標値（Ｘ（Ｐ）、Ｙ（Ｐ）、Ｚ（Ｐ））とを対応付けることができる。
なお、前述したように、カット野菜のＺ方向の厚さが十分小さいことから、カット野菜上の点ＰのＺ座標値Ｚ０は、プロジェクターから投影面までの距離で近似してもよい。それにより、ホモグラフィ変換によるキャリブレーションにより、点Ｐの画素座標系における画素座標値（ｕ（Ｐ）、ｖ（Ｐ））と３次元空間内の座標値（Ｘ（Ｐ）、Ｙ（Ｐ）、Ｚ０）とを対応付けることができる。
これにより、投影制御部７４は、投影部６０に対して投影領域５３上の位置に向けてマーカーを投影するように制御することができる。また、投影制御部７４は、投影部６０に対して投影領域５３の上のカット野菜の表面に向けてフォーカスを合わせた状態でマーカーを投影するように制御することもできる。
【００５７】
＜変形例２＞
第１実施形態では、搬送ライン５０上の検査領域５２と投影領域５３を分けて設定したが、投影領域５３が検査領域５２を含むように構成してもよい。
【００５８】
＜変形例３＞
第１実施形態では、照射部１０として、点光源から構成されるものとしたが、面光源から構成されるものとしてもよい。
【００５９】
＜変形例３＞
第１実施形態では、第１撮像部２１及び第２撮像部２２とを時刻同期させるように、制御部７０により撮像タイミングを制御することが望ましいとしたが、これに限定されない。例えば、第１撮像部２１と第２撮像部２２の撮影タイミングが少しずれている場合、タイムスタンプにより線形補間するようにしてもよい。
【００６０】
＜変形例４＞
第１実施形態では、検査対象物からの反射光及び／又は透過光を受光するとしたが、カメラの感度により検査対象物からの反射光のみを受光するようにしてもよい。また、検査対象物からの透過光のみを受光するようにしてもよい、
【符号の説明】
【００６１】
１００  異物検出システム
１    検査対象物
１０  照射部
２０  撮像部
２１  第１撮像部
２２  第２撮像部
４０  表示部
５０  搬送ライン
５１  照射領域
５２  検査領域
５３  投影領域
６０  投影部
７０  制御部
７１  相対強度算出部
７２  検出部
７３  表示制御部
７４  投影制御部
８０  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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