(57)【要約】【課題】穀粒の断面（硝子質部分）を瞬時に解析できる方法、および、品質評価の対象となる複数の穀粒の切断を一度に同時に行うことのできる装置を提供する。【解決手段】ほぼ赤道部を切断した所定数の穀粒の切断面をスキャナ１により同時に撮像してＰＣ３に取り込み、撮像した穀粒の切断面の原画像から、当該穀粒の断面の抽出を行い、抽出した穀粒の断面と原画像における穀粒の切断面の画像を合成して、背景にノイズのない穀粒の切断面の画像を生成し、穀粒の切断面のコントラストを所定の閾値で二値化することにより、粉状質部分の抽出を行い、穀粒の断面の画像より求めた各穀粒の断面積と、当該穀粒における粉状質部分の面積から、１粒の硝子率を演算し、さらに、所定の式に基づいて、サンプル群の硝子率を求め、当該サンプル群の穀粒の品質を評価する。【選択図】図１
2008268131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ赤道部を切断した、同じサンプル群から選ばれた所定数の穀粒の切断面を撮像手段により同時に撮像してコンピュータに取り込み、
撮像した穀粒の切断面の原画像から、当該穀粒の断面の抽出を行い、
前記抽出した穀粒の断面と前記原画像における穀粒の切断面の画像を合成して、背景にノイズのない穀粒の切断面の画像を生成し、
前記穀粒の切断面のコントラストを所定の閾値で二値化することにより、粉状質部分の抽出を行い、
前記穀粒の断面の画像より求めた各穀粒の断面積より、前記抽出された当該穀粒における粉状質部分の面積を減算して、１粒の硝子質面積を演算し、
前記各穀粒の断面積と硝子質面積とに基づいて１粒の硝子率を演算し、
硝子率が所定の上限値を超える粒の個数と、硝子質が前記上限値以下で所定の下限値以上の粒の個数と、全サンプル数とから、そのサンプル群の硝子率を求め、
この硝子率に基づいて、当該サンプル群の穀粒の品質を評価すること
を特徴とする穀粒の品質評価方法。
【請求項２】
前記撮像手段はスキャナであり、前記所定数の穀粒は、前記スキャナのプラテンガラス上に並べて撮像することを特徴とする請求項１記載の穀粒の品質評価方法。
【請求項３】
穀粒の一端部を一個ずつ保持する凹部を複数形成した固定台板と、
前記固定台板にセットされ、前記凹部の位置に対応する位置に穀粒挿通穴を形成した可動台板と、
前記可動台板の前記穀粒挿通穴に嵌入して前記凹部に一端部が保持された各穀粒の他端部を押圧する弾性部材からなる押圧部を設けた可動押圧板と
を備え、前記固定台板と可動台板と可動押圧板とで各穀粒を固定した状態で前記固定台板と可動台板との間に前記固定台板の上面に沿ってカッターを移動させて各穀粒のほぼ赤道部を同時に切断する構成としたことを特徴とする穀粒均平切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大麦、裸麦、小麦、ライ麦、燕麦、米等の穀類の粒を品質評価するために使用する穀粒均平切断装置および穀粒の品質評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農林水産省の麦の品質評価基準の１つとして、硝子率がある。これは、１粒の麦をカミソリで切断し、その断面における硝子質の割合を目視で判定するというものである。図５は、裸麦の断面を示す拡大図である。目視の判定基準は、毎年、日本米麦改良協会が主催する目合わせ会にて、穀物検定協会が作成した基準断面（硝子率）を目視で判定し、評価基準を決定している。ここで、図５に示すように、粒の組織が緻密で、粒の切断面が半透明状に見えるものを硝子質Ａ、白く不透明状に見えるものを粉状質Ｂといい、サンプル中に硝子質粒の含まれている割合を硝子率という。
【０００３】
一粒の穀粒の硝子率を（１）式に示す。
【０００４】
【数１】
2008268131.tif 000003
【０００５】
また、同じ穀粒のサンプル群（同一ロット）から１００粒を取ってそのサンプル群の硝子率を算出する方法も提案されている。その算出式を（２）式に示す。
【０００６】
【数２】
2008268131.tif 000004
ここで、硝子質粒とは、切断面の硝子質部分が７０％を超える粒をいい、半硝子質粒とは、切断面の硝子質部分が３０％以上７０％以下の粒をいう。
【０００７】
一般に、硝子率が高いほど粒が硬く（硬質）なり、たんぱく質含有量は多くなり、反対に、粉状質粒の多いものほど、たんぱく質含有量が低くなる傾向がある。
【０００８】
しかし、このような目視による硝子質の判定は、処理時間が長く、また目視の判定者により判断が異なるという問題がある。さらに、同じ判定者であっても、体調や疲労の度合い、時期によって、判定結果が異なる。
【０００９】
このような目視による判定に代わって、非特許文献１には、大麦の断面における硝子質の状況を、デジタルカメラと画像処理ソフトウェアを用いた画像解析により数量化する方法が提案されている。
【００１０】
すなわち、この文献では、大麦の品質評価の評価項目として、硝子率が重要であることに鑑み、実体顕微鏡で拡大した粒の画像をデジタルカメラにより撮影し、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に入力し、画像処理ソフトウェアで画像処理するものである。その画像処理は、麦粒断面の色をサンプリングし、色の薄い部分を粉質部分、濃い部分を硝子質部分と判定するものである。
【００１１】
【非特許文献１】「大麦の硝子質数量化への画像解析の適用」平成１６年度  食品加工に関する試験成績、平成１７年３月３１日、福井県農業試験場・食品加工研究所発行、ｐ．１９−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記非特許文献１で提案された、画像解析による大麦の硝子質数量化方法では、実体顕微鏡で拡大した麦粒の画像をデジタルカメラにより取り込むようにしているが、麦粒の切断面を実体顕微鏡と垂直に設定することは困難である。これが立体撮影の弱点であり、撮影された写真は、麦粒の断面の輪郭がぼける。さらに、顕微鏡撮影には、一定の照明（照度）が必要であり、照明光が麦の切断面で反射し、顕微鏡の撮影面に入ると、その部分の輝度が極めて大きくなり、正確な映像を撮影することが不可能である。そこで、色フィルターを用いて画像を補正する等の対策を要する。
そこで本発明は、穀粒の断面（硝子質部分）を瞬時に解析できる方法、および、品質評価の対象となる複数の穀粒の切断を一度に同時に行うことのできる装置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】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の穀粒の品質評価方法は、
ほぼ赤道部を切断した、同じサンプル群から選ばれた所定数の穀粒の切断面を撮像手段により同時に撮像してコンピュータに取り込み、
撮像した穀粒の切断面の原画像から、当該穀粒の断面の抽出を行い、
前記抽出した穀粒の断面と前記原画像における穀粒の切断面の画像を合成して、背景にノイズのない穀粒の切断面の画像を生成し、
前記穀粒の切断面のコントラストを所定の閾値で二値化することにより、粉状質部分の抽出を行い、
前記穀粒の断面の画像より求めた各穀粒の断面積より、前記抽出された当該穀粒における粉状質部分の面積を減算して、１粒の硝子質面積を演算し、
前記各穀粒の断面積と硝子質面積とに基づいて１粒の硝子率を演算し、
硝子率が所定の上限値を超える硝子質粒の個数と、硝子質が前記上限値以下で所定の下限値以上の半硝子質粒の個数と、全サンプル数とから、そのサンプル群の硝子率を求め、
この硝子率に基づいて、当該サンプル群の穀粒の品質を評価することを特徴とする。
【００１４】
本発明の穀粒の品質評価方法においては、ほぼ赤道部を切断した所定数、例えば１００粒の穀粒の切断面を同時に撮像してコンピュータに取り込む。コンピュータでは、その原画像における背景（穀粒の切断面以外の部分）を真っ黒、穀粒の切断面を真っ白にする画像処理を行い、断面の抽出（二値化）を行う。これにより、背景におけるノイズが消去される。この、断面の二値化画像から、穀粒の切断面の面積を求めることができる。次いで、原画像と穀粒の断面の画像とを合成し、背景にノイズのない穀粒の切断面の画像を生成する。この穀粒の切断面には、硝子質部分と粉状質部分が存在するため、所定の閾値で二値化することにより、粉状質部分の抽出を行う。穀粒の断面の画像より求めた各穀粒の断面積より、抽出された当該穀粒における粉状質部分の面積を減算して、１粒の硝子質面積を演算する。その演算式は、前記の（１）式である。この演算を全粒に対して行い、前記の（２）式に基づいて、当該サンプル群の硝子率を求め、所定の評価基準に基づいて、品質の評価を行う。
【００１５】
前記撮像手段としてはスキャナを用いることができ、このスキャナのプラテンガラス上に前記所定数の穀粒の切断面が密着するように垂直に並べて撮像する。これにより、デジタルカメラによる撮像時のような照明光の反射もなく、輪郭がぼけることもなく画像を測定することが可能となる。また、スキャナの解像度が増せば増すほど、測定精度が向上する。
【００１６】
また、本発明の穀粒均平切断装置は、
穀粒の一端部を一個ずつ保持する凹部を複数形成した固定台板と、
前記固定台板にセットされ、前記凹部の位置に対応する位置に穀粒挿通穴を形成した可動台板と、
前記可動台板の前記穀粒挿通穴に嵌入して前記凹部に一端部が保持された各穀粒の他端部を押圧する弾性部材からなる押圧部を設けた可動押圧板と
を備え、前記固定台板と可動台板と可動押圧板とで各穀粒を固定した状態で前記固定台板と可動台板との間に前記固定台板の上面に沿ってカッターを移動させて各穀粒のほぼ赤道部を同時に切断する構成としたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の穀粒均平切断装置は、穀粒の品質評価を効率的に行うものである。この穀粒均平切断装置においては、多数、例えば１００粒の穀粒の赤道部（通常、楕円体である穀粒の長手方向の中央部の周囲部）を同時に切断できるよう、各穀粒を立てた状態で保持する。そのために、穀粒の一端部を一個ずつ保持する凹部を複数形成した固定台板を設ける。さらに、固定台板にセットされた穀粒の赤道部より上の上半部を挿通する穀粒挿通穴を形成した可動台板を設ける。さらに、可動台板の穀粒挿通穴に嵌入して固定台板の凹部に一端部が保持された各穀粒の他端部を押圧する弾性部材からなる押圧部を設けた可動押圧板を設ける。このようにして固定台板と可動台板と可動押圧板とで固定された各穀粒を、固定台板と可動台板との間に固定台板の上面に沿ってカッターを移動させて各穀粒のほぼ赤道部を同時に切断する。これにより、多数の穀粒が固定台板の凹部に整列した状態で、同時に各穀粒の赤道部を切断することができる。
このように、穀粒均平切断装置を用いて必要サンプル数の穀粒を同時に切断することにより、サンプルの前処理作業を簡易化するとともに、一定の状態の切断面を持つものを大量に得ることが出来るようになる。また、分析作業も簡易なものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の穀粒の品質評価方法によれば、従来では切断処理した材料は目視で判定されており、高度な専門技術が必要であり、処理能力の限界、得られたデータの客観性に欠けるなどの問題があったが、これらの問題を一挙に解決することができる。
また、本発明の穀粒均平切断装置によれば、従来のカミソリによる一粒ずつの切断方法に比較して、安全で大量に特殊な技術を伴わずに実行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図４を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態による穀粒の画像取り込み方法を示す工程図、図２は画像処理方法を示す説明図、図３は穀粒の粉状質部分の抽出方法を示す説明図、図４は本発明の実施の形態による穀粒均平切断装置の断面図である。本実施の形態においては、穀粒として裸麦を例にして説明するが、他の種類の麦や米等の穀粒においても、同様に適用することができることは勿論である。
【００２０】
図１において、（ａ）は麦粒を赤道面から切断し、スキャナ１のプラテンガラス２上に、切断面をしたにして１００個並べた状態を示している。（ｂ）は、プラテンガラス２上に並べた麦粒を示す平面図である。スキャナ１を走査して、（ｃ）に示すようにＰＣ３にスキャン画像を取り込む。取り込まれた画像は、ディスプレイ４上で確認することができる。
【００２１】
図２（ａ）は、スキャンした原画像の一部を示している。この原画像では、背景にノイズがのっており、そのままでは、麦粒の断面積算出の際に誤差が出る。そこで、図２（ｂ）に示すように、あるレベルで原画像の二値化を行い、麦粒の断面（白い部分）を抽出する。次いで、原画像と断面とのＡＮＤをとり、図２（ｃ）に示すように、背景にノイズがのらない麦粒の断面画像を得る。
【００２２】
次に、図３に示すように、粉状質部分の抽出を行う。すなわち、図２（ｃ）の画像に対し、所定の閾値を設定し、二値化処理を行う。図３において、麦断面内の白い部分が粉状質部分であり、黒い部分が硝子質部分である。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１００の麦粒に対し、前掲の（１）式を用いて、それぞれの硝子率を求める。
【００２３】
次いで、それぞれの硝子率が７０％を超える麦粒（硝子質粒）の数を数え、また、硝子率が３０％以上７０％以下の麦粒（半硝子質粒）の数を数え、前掲の（２）式により、そのサンプル群の硝子率を求める。
求めた硝子率により、そのサンプル群の品質評価を行う。評価基準は、日本米麦改良協会等の一般基準による。
【００２４】
表１は、３つのロットの裸麦に対し、従来の目視による硝子率の算出方法（対照）と、本発明による硝子率の自動演算による算出結果を示すものである。比較すると、本発明方法と従来の方法とは、極めて近い結果が得られることがわかる。
【００２５】
【表１】
2008268131.tif 000005
【００２６】
次に、図４を用いて、本発明の実施の形態による穀粒均平切断装置について説明する。
図４において、本実施の形態の穀粒均平切断装置１０は、穀粒の一端部を一個ずつ保持する凹部１１ａを複数形成した固定台板１１と、固定台板１１にセットされ、凹部１１ａの位置に対応する位置に穀粒挿通穴１２ａを形成した可動台板１２と、可動台板１２の穀粒挿通穴１２ａに嵌入して凹部１１ａに一端部が保持された各穀粒の他端部を押圧する弾性部材からなる押圧部１３ａを設けた可動押圧板１３とを備えている。可動台板１２と可動押圧板１３とは、端部において蝶番１４により回転自在に取り付けられている。固定台板１１と可動台板１２と可動押圧板１３とで各穀粒を固定した状態で、固定台板１１と可動台板１２との間に、固定台板１１の上面に沿ってカッター１５を移動させて、各穀粒のほぼ赤道部を同時に切断する。
【００２７】
このように、穀粒均平切断装置１０を用いて必要サンプル数の穀粒を同時に切断することにより、サンプルの前処理作業を簡易化するとともに、一定の状態の切断面を持つものを大量に得ることが出来るようになる。また、分析作業も簡易なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、穀粒の断面（硝子質部分）を瞬時に解析できる方法、および、品質評価の対象となる複数の穀粒の切断を一度に同時に行うことのできる装置として、農業の品質管理や流通の分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態による穀粒の画像取り込み方法を示す工程図である。
【図２】本発明の実施の形態による画像処理方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態による穀粒の粉状質部分の抽出方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態による穀粒均平切断装置の断面図である。
【図５】麦粒における硝子質部分と粉状質部分を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  スキャナ
２  プラテンガラス
３  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４  ディスプレイ
１０  穀粒均平切断装置
１１  固定台板
１１ａ  凹部
１２  可動台板
１２ａ  穀粒挿通穴
１３  可動押圧板
１３ａ  押圧部
１４  蝶番
１５  カッター
【図１】
2008268131.tif 000006
【図２】
2008268131.tif 000007
【図３】
2008268131.tif 000008
【図４】
2008268131.tif 000009
【図５】
2008268131.tif 000010