(57)【要約】【課題】画像の乱れを防止し正確な撮像を可能とする下面撮像装置、及び、これを用いた農産物ランク選別装置を提供する。【解決手段】農産物を前後に離間して搬送する、農産物が下方に落ちない所定の間隔の隙間Ｓが形成された複数の第１小幅搬送ベルトを備えた第１コンベア５と、第１コンベア５に隣接して同様に配置された、複数の第２小幅搬送ベルトを備えた第２コンベア７とを備え、第１コンベア５及び第２コンベア７の内側領域の下方にそれぞれ設置された撮像部１０及び１１で、第１コンベア５の隙間Ｓから撮像した画像及び、第２コンベア７の隙間Ｓから撮像した画像とを合成することで、農産物の下面を、画像の乱れなく正確に撮像する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
農産物を前後に離間して搬送する、農産物が下方に落ちない所定の間隔の隙間が形成された複数の第１小幅搬送ベルトを備えた第１コンベアと、該第１コンベアに隣接して配置され、農産物を前後に離間して搬送する、前記農産物が下方に落ちない所定の間隔の隙間が形成された複数の第２小幅搬送ベルトを備えた第２コンベアと、を備え、前記所定の間隔は、前記搬送ベルトの幅よりも広く設定され、前記第１小幅搬送ベルトの隙間に対応する位置に前記第２小幅搬送ベルトが位置するように構成された搬送装置と、
前記搬送装置の縁部を除いた領域で、前記第１コンベア及び第２コンベアの内側領域の下方にそれぞれ設置され、前記搬送される農産物が撮像可能な幅、且つ、所定長さに設定された二次元撮像領域を有し、前記農産物の下面からの反射光を受光して該農産物の下面を撮像するエリアセンサカメラを有する一対の下面撮像部と、
を備えたことを特徴とする農産物の下面撮像装置。
【請求項２】
農産物を前後に離間して搬送する、農産物が下方に落ちない、リニアに変化する間隔の隙間が形成された複数の搬送ベルトを備えた搬送コンベアを備えた搬送装置と、
前記搬送装置の縁部を除いた領域で、前記搬送コンベアの内側領域の下方にそれぞれ設置され、前記搬送される農産物が撮像可能な幅、且つ、所定長さに設定された二次元撮像領域を有し、前記農産物の下面からの反射光を受光して該農産物の下面を撮像するエリアセンサカメラを有する一対の下面撮像部と、
を備えたことを特徴とする農産物の下面撮像装置。
【請求項３】
前記コンベアの端部の複数のプーリは、真中に最小径のプーリを配置し、外側にいくにしたがって大きな口径のプーリを配置していることを特徴とする請求項１又は２の農産物の下面撮像装置。
【請求項４】
前記一対のエリアセンサカメラからの第１画像データ及び第２画像データを入力し、
該画像の濃淡を検出し、該濃淡により、農産物に対応する画素値を引用する処理をし、
前記画像データの画像を重ね合わせたときの画像の位置ずれを演算し、
該位置ずれに応じて、前記画像データのシフト処理をし、
前記引用処理及びシフト処理がなされた画像データを重ね合わせて１つの画像データを構成する、
画像合成処理装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかの農産物の下面撮像装置。
【請求項５】
農産物の整列供給装置と、
該整列供給装置からの農産物の下面を撮像する、請求項１ないし４いずれかに記載の農産物の下面撮像装置と、
前記下面を撮像された農産物の上側面を撮像する上側面撮像装置と、
農産物の糖・酸度を測定する糖・酸度測定装置と、
前記下面撮像装置、上側面撮像装置、及び糖・酸度測定装置からの信号を参照して農産物を等級階級に分けて排出する等級階級排出部と、
を備えたことを特徴とする農産物ランク選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送装置の搬送コンベア上で一列又は複数列に前後不定間隔に搬送される農産物の下面を搬送中に自動的に撮像することのできる農産物下面撮像装置、及び、農産物下面撮像装置を利用して農産物の全周面検査を行い農産物のランクを選別する農産物ランク選別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、農産物の外観検査方法として、農産物をカラーＣＣＤカメラ等で撮像し、この撮像を画像処理して、着色度、傷、形状等を計測して、等級・階級を判別するシステムが開発されている。
前記の撮像は、下面撮像装置と、側面・上面撮像装置に分割し、別の場所で撮像することが多い。
【０００３】
このうち、下面撮像装置の例としては、透明部材を用いずに、直接、物品の下面を撮像する特許第２８１２４６６号に示す発明が提案されている。
この発明は、第１コンベア及び第２コンベアとを有し、物品を搬送するのに適合した幅のベルトコンベアを、同一の搬送方向に所定の隙間を設けて直列に接続しており、物品の乗り継ぎ部を形成している。この乗り継ぎ部の所定の隙間は、撮像する物品によって決められるが、照明装置の光源から投光される照射光が物品の下面を均一に照射することが可能な隙間に形成する（公報図１及び図２参照）。
【０００４】
前記乗り継ぎ部の下方でセンサカメラの撮像面を挟む前後に複数上向きに設けられている。この小型ランプの配列は、撮像する物品の形状に応じ、その下面を均一に照射するように各小型ランプの配列を構成する。小型ランプは、物品の中心がエリアセンサカメラ８及び９の撮像面上にあるとき、その物品の中心から外方向に放射状で各距離が略等しくなるように配置する。
【０００５】
センサカメラの撮像面に面する照射側面部と上面部とを透明ガラス等の光透過部材で形成し、この照射側面部と上面部とを除く他の面の内面部を白色または乳白色等に形成している。
【０００６】
ミラーは、搬送手段の乗り継ぎ部の下方に物品の下面からの反射光を上方のセンサカメラに反射させるよう二枚を組み合わせて設けられている。
【０００７】
つまり、上記従来技術によれば、農産物がベルトコンベアとベルトコンベアの間にある隙間である乗り継ぎ部を通過するときに、農産物を部分的に線状に撮像し、線状つまり１次元的な画像を得る、いわゆるラインセンサカメラを利用する構成である。ラインセンサカメラであるということは、農産物の送り速度が一定であるという前提条件のもとで稼動しているものである。
【０００８】
また一方、特開平１１−９１９３２、特開平１１−５９８７６、特開２００１−９７５５１等に示す通り、カメラを利用して農産物を撮像するシステムも開発されている。これは、果実の上面を撮像した後、ローラを回転させ、果実を半回転させる。たとえば、ある場所でへたが上をむいていて、この状態でカメラで半面撮像し、半回転後に反対側面を撮像するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記ラインセンサカメラを利用するシステムでは、農産物が一定速度で乗り継ぎ部を通過するかどうかは機械的に動いていてわからない。また、農産物の形状がいびつであったり、突起がある等、そこに空間的なギャップが生じ、農産物は、何らかのちょっとした通常ではない動きをする可能性がある。それが画像の乱れとなって出現するおそれがある。
【００１０】
また、前記のカメラを利用して回転する果実を撮像するシステムにおいて、果実そのものの径が個々に異なるわけであり、ローラを回転させても、正確に全部を半回転させるということは非常に難しいわけであり、画像にぶれが生じるおそれがある。たとえば、果実を半回転させて上下面を撮像する場合、大きな果実は半回転しないうちに撮像され、小さな果実は半回転以上に回転する可能性がある。したがって、果実の上面と下面とを正確に撮像できない場合が生じるのである。
【００１１】
以上の諸点に鑑み、本発明は、画像の乱れを防止し正確な撮像を可能とする下面撮像装置、及び、これを用いた農産物ランク選別装置の構築を実現可能とすることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、請求項１に記載の発明は、農産物を前後に離間して搬送する、農産物が下方に落ちない所定の間隔の隙間が形成された複数の第１小幅搬送ベルトを備えた第１コンベアと、該第１コンベアに隣接して配置され、農産物を前後に離間して搬送する、前記農産物が下方に落ちない所定の間隔の隙間が形成された複数の第２小幅搬送ベルトを備えた第２コンベアと、を備え、前記所定の間隔は、前記搬送ベルトの幅よりも広く設定され、前記第１小幅搬送ベルトの隙間に対応する位置に前記第２小幅搬送ベルトが位置するように構成された搬送装置と、前記搬送装置の縁部を除いた領域で、前記第１コンベア及び第２コンベアの内側領域の下方にそれぞれ設置され、前記搬送される農産物が撮像可能な幅、且つ、所定長さに設定された二次元撮像領域を有し、前記農産物の下面からの反射光を受光して該農産物の下面を撮像するエリアセンサカメラを有する一対の下面撮像部と、を備えたことを特徴とする農産物の下面撮像装置である。これにより前記課題を好適に解消することができる。
【００１３】
上記課題に鑑み、請求項２に記載の発明は、農産物を前後に離間して搬送する、農産物が下方に落ちない、リニアに変化する間隔の隙間が形成された複数の搬送ベルトを備えた搬送コンベアを備えた搬送装置と、前記搬送装置の縁部を除いた領域で、前記搬送コンベアの内側領域の下方にそれぞれ設置され、前記搬送される農産物が撮像可能な幅、且つ、所定長さに設定された二次元撮像領域を有し、前記農産物の下面からの反射光を受光して該農産物の下面を撮像するエリアセンサカメラを有する一対の下面撮像部と、を備えたことを特徴とする農産物の下面撮像装置である。
【００１４】
上記課題に鑑み、請求項３に記載の発明は、前記コンベアの端部の複数のプーリは、真中に最小径のプーリを配置し、外側にいくにしたがって大きな口径のプーリを配置していることを特徴とする請求項１又は２の農産物の下面撮像装置である。
【００１５】
上記課題に鑑み、請求項４に記載の発明は、前記一対のエリアセンサカメラからの第１画像データ及び第２画像データを入力し、該画像の濃淡を検出し、該濃淡により、農産物に対応する画素値を引用する処理をし、前記画像データの画像を重ね合わせたときの画像の位置ずれを演算し、該位置ずれに応じて、前記画像データのシフト処理をし、前記引用処理及びシフト処理がなされた画像データを重ね合わせて１つの画像データを構成する、画像合成処理装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかの農産物の下面撮像装置である。
【００１６】
上記課題に鑑み、請求項５に記載の発明は、農産物の整列供給装置と、該整列供給装置からの農産物の下面を撮像する、請求項１ないし４いずれかに記載の農産物の下面撮像装置と、前記下面を撮像された農産物の上側面を撮像する上側面撮像装置と、農産物の糖・酸度を測定する糖・酸度測定装置と、前記下面撮像装置、上側面撮像装置、及び糖・酸度測定装置からの信号を参照して農産物を等級階級に分けて排出する等級階級排出部と、を備えたことを特徴とする農産物ランク選別装置である。これにより、農産物選別における画像処理が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜３を用いて発明の第１実施形態の農産物下面撮像装置１について説明する。
この農産物下面撮像装置１は、搬送装置２を備えている。この搬送装置２は、農産物３を前後に離間して搬送する、農産物３が下方に落ちない所定の間隔の隙間Ｓが形成された複数の第１小幅搬送ベルト４を備えた第１コンベア５と、第１コンベア５に隣接して配置され、農産物３を前後に離間して搬送する、農産物３が下方に落ちない所定の間隔の隙間Ｓが形成された複数の第２小幅搬送ベルト６を備えた第２コンベア７と、を備えている。所定の間隔Ｓは、第１小幅搬送ベルト４の幅よりも広く設定され、第１小幅搬送ベルト４の隙間Ｓに対応する位置に第２小幅搬送ベルト６が位置するように構成されている。小幅ベルト４，６は３ｍｍ幅〜６ｍｍ幅で、ベルトの間隔は６ｍｍ〜１５ｍｍが好ましい。第１コンベア５及び第２コンベア７の両端部は平面視及び側面視でＵ字型に中央部が凹んでいることが好ましい。農産物３を安定して搬送させるためである。ここでは、端部に整列している複数のプーリ１４は、真中に小口径のプーリーを配置し、外側にいくにしたがって大きな口径のプーリを配置している。つまり、平面視及び側面視で外側に行くにしたがって、全体形状を湾曲させている。
【００１８】
この農産物下面撮像装置１は、エリアセンサカメラ８及び９を各々有する撮像部１０及び１１を備え、搬送装置２の縁部Ｆを除いた領域で、第１コンベア５及び第２コンベア７の内側領域の下方にそれぞれ設置され、前記搬送される農産物３が撮像可能な幅Ｗ（Ｘｓｉｚｅ）、且つ、縦長Ｌ（Ｙｓｉｚｅ）に設定された二次元撮像領域Ｔ１及びＴ２（図９参照）を有し、農産物３の下面からの反射光を受光して農産物３の下面を撮像するものである。撮像された画像を処理する画像合成処理装置１２を備えている。
以下、各要素を詳細に説明する。
【００１９】
搬送装置２の前記第１コンベア５及び第２コンベア７は、農産物３を搬送するのに適合した形状及び構造であって、同一の搬送方向に所定の隙間を設けて直列に接続しており、コンベア重合部１３を形成している。
搬送装置２は、第１コンベア５及び第２コンベア７を有するほか、それぞれ、複数のプーリ１４を備えた複数の搬送ベルト駆動軸１５、複数の搬送ベルト張力調整装置１６、搬送ベルト駆動モータ１７を備えている。プーリ１４ａ，１４ｂの幅は比較的狭く形成し、隙間Ｓが生じるようにしている。この搬送ベルトコンベアは、農産物３が転動、揺動し難くするような構造である。
図１及び図２では１つの搬送ベルト駆動モータ１７で第１コンベア５と第２コンベア７とを駆動し、第１コンベア５と第２コンベア７との搬送速度が同速に構成されているが、それぞれ対応して駆動モータを設けてもよい。
農産物３の搬送面は、光反射しない黒色で無光沢に形成することが好ましい。
【００２０】
撮像部１０及び１１は、それぞれ、エリアセンサカメラ８及び９を各々有するほか、上面に透明ガラス等の光透過部材で形成した防塵透明板２０及び２１を有するカメラ防塵ケース２２及び２３、カメラ防塵ケース２２及び２３内にそれぞれ収容され所定２次元エリアを撮像する３ＣＣＤカメラ２４及び２５、カメラ防塵ケース２２及び２３内に収容され３ＣＣＤカメラ２４及び２５の上部に配置されたＬＥＤ等の発光装置を用いた間接照明装置２６及び２７を備えている。
【００２１】
間接照明装置２６及び２７は、搬送装置２の二次元撮像領域Ｔ１，Ｔ２を通過する農産物３の下面を均一に照射するように構成されている。間接照明装置２６及び２７の光源から投光される照射光が農産物３の下面を均一に照射することが可能な隙間に形成するのである。間接照明装置２６及び２７は、防塵透明板２０及び２１の下方でエリアセンサカメラ８及び９の撮像レンズを囲むように上向きに半円状に湾曲して設けられている。このＬＥＤの配列は、撮像する農産物３の形状に応じ、その下面を均一に照射するように各ＬＥＤの配列を構成することが好ましい。ＬＥＤに代えてランプでも良い。第３図に示す実施例では球塊状物を撮像するものであり、この場合各小型ランプは、農産物３の中心がエリアセンサカメラ８及び９の撮像面上にあるとき、その農産物３の中心から外方向に放射状で各距離が略等しくなるように配置する。
【００２２】
カメラ防塵ケース２２，２３の上部に防塵用エアーノズル２８及び２９が設置されている。撮像部１０の上部にある第１小幅搬送ベルト４の所定位置に光電センサ３０が設置されている。第２小幅搬送ベルト６の下流の所定位置にロータリーエンコーダ３１が設置されている。図３の通り、防塵・遮光フード３２が第１コンベア及び第２コンベアのそれぞれのレーンの上部に設置されている。
【００２３】
エリアセンサカメラ８及び９は、高精度な３板式ＣＣＤカメラであり正確な色を検出し高精度な撮像が可能であり画像処理に通常使われる単板式カメラの３倍の精度を確保できる。エリアセンサカメラ８及び９は、農産物３からの反射光を受光するために前記搬送装置２の内部領域の所定位置に設けられている。このエリアセンサカメラ８及び９は、農産物３の色を検出する場合には、カラーセンサカメラを用いることができる。３板式カメラは、１画素で赤緑青の３色を同時に検出するので色がぼけず人間の感覚に近い色を検出できる。これに対して、単板式カメラは、１画素で赤緑青のどれか１色しか検出しないので精度が３分の１になる。１ヵ所で１色しか見ないので色が不正確である。
【００２４】
画像処理に使用されるカメラには一般のカメラのように面を一度に撮像するエリアセンサカメラと、ＦＡＸ等に使われている安価なラインセンサカメラがある。ラインセンサカメラでは農産物が安定した姿勢で一定速度で進む必要がある。本実施形態では、調整、メンテナンスが容易で、農産物の挙動に左右されずに正確な画像が得られるエリアセンサカメラを使用している。
【００２５】
エリアセンサカメラ８及び９は、フレームシャッター方式を採用する。通常使用されているフィールドシャッター方式のカメラでは、縦横に並んだ画素のうち１行とばしにしかシャッターが切れないので半分の画素からしか情報が得られない。フレームシャッター方式では同時に全ての画素から情報を得て１つの画像として取り込むので情報量が多く、精度の良い画像が得られる。フィールドシャッターでは、奇数行、偶数行、どちらか一方を取り込むが、フレームシャッターは、画面全ての画像情報を一度に取り込むため、情報量がフィールドシャッターの２倍であり、精度の良い画像が得られる。このエリアセンサカメラ８及び９により、輝度の情報密度１２００個／ｃｍ２の高密度で１条あたり６９画像／秒の高速画像処理を可能にしたものである。高精度、高密度の画像をもとに今までよりさらに精度の高い選別が可能である。エリアセンサカメラ８及び９で一定の平面領域を一度に撮像するのであり、画像としては正確であり、傷の大きさ等の測定精度はある程度均一性が保持できる。
【００２６】
エリアセンサカメラ８のシャッタータイミングは、光電センサ３０による。エリアセンサカメラ９のシャッタータイミングは、ロータリーエンコーダ３１による。即ち、農産物が光電センサ３０により検出されると、エリアセンサカメラ８のシャッターが開いて撮像し、その時点から、ロータリーエンコーダ３１から所定のパルス数が生じた後、エリアセンサカメラ９のシャッターが開いて撮像するのである。つまり光電センサ３０による検出と、ロータリーエンコーダ３１のエンコーダパルスは、カメラのシャッター位置を指示するものである。ロータリーエンコーダ３１に代えて光電センサを用いても良い。
【００２７】
画像合成処理装置１２は、図４の通り、エリアセンサカメラ８及び９からの画像信号の処理を司るマイクロコンピュータを備え、ＣＰＵ３５、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３７、カウンタ３８、タイマ３９、ハードディスク等から構成された記憶装置４０、入出力インタフェース４１をバス４２により相互に接続したものである。入出力インタフェース４１には、エリアセンサカメラ８及び９、ベルト駆動モータ１７、間接照明装置２６，２７、光電センサ３０、ロータリーエンコーダ３１が接続され、各種の入力信号や出力信号が入出力されるようになっている。
【００２８】
つぎに、農産物下面撮像装置１の画像処理方法を図５〜図８を参照して説明する。
図５はメイン処理を示し、前記一対のエリアセンサカメラ８及び９からの画像データＡ及び画像データＢを読み込み（入力）し（ステップＳ１）、Ａ画像のカラー画像を得（ステップＳ２）、画像データＡ，Ｂより輝度濃淡画像を抽出し（ステップＳ３）、この濃淡画像からＡ濃淡画像を検出し（ステップＳ４）、輝度濃淡画像からＡ画像データ及びＢ画像データの位置ズレ演算を行って、画像データＡ，Ｂの画像を重ね合わせたときの画像の位置ずれΔＸ，ΔＹを演算し（ステップＳ５）、これら位置ズレ演算からＢ濃淡画像をシフト処理（ステップＳ６）するとともにＢカラー画像をシフト処理し（ステップＳ７）、ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７で得られた画像から、画像データを重ね合わせて画像合成処理（ステップＳ８）をし、処理を終了する。
【００２９】
図６の画像読取処理に示す通り、この処理が開始すると、エリアセンサカメラ８のバッファメモリにデータがあるか否かを判定し（ステップＳ１０）、否定判断ならステップＳ１０を繰り返し、肯定判断ならエリアセンサカメラ８のバッファメモリからＡ画像データを読み取る（ステップＳ１１）。次にエリアセンサカメラ９のバッファメモリにデータがあるか否かを判定し（ステップＳ１２）、否定判断ならステップＳ１２を繰り返し、肯定判断ならエリアセンサカメラ９のバッファメモリからＢ画像データを読み取り（ステップＳ１３）、処理を終える。
【００３０】
図７の画像シフト処理は２つの画像より相関演算法により画像を重ね合わせたときの位置ズレを検出するものであり、この処理が開始すると、Ａ画像データ及びＢ画像データより一定しきい値以上を探索範囲とする処理を行う（ステップＳ２０）。農産物３に光源から反射光が当たり、かつ、第１搬送ベルト４及び第２搬送ベルト６の反射率は、農産物と著しく異なる素材のため、しきい値の範囲を決めることにより、農産物の領域を抽出する。次にＡ画像データ及びＢ画像データの農産物領域のそれぞれの重心を検出することによりラフにΔＸ及びΔＹを求める（ステップＳ２１）。Ｘ、Ｙはそれぞれの画像の短冊状領域（図９（ｃ），（ｄ）参照）の重心である。最大データＭＡＸＤＡＴＡを最小値ＤＴｍｉｎに格納する（ステップＳ２２）。ＤＴはＡ画像とＢ画像のシフト画像とのマッチング度を示す。この値が低ければ低いほどマッチング度は高い。ｄｙに−ΔＹ２（ステップＳ２３）を格納する。ｄｘに−ΔＸ２（ステップＳ２４）を格納する。Ａ画像の濃淡画像とＢ画像の濃淡画像との偏差を求めて集計したいものをＤＴに格納する（ステップＳ２５）。ＤＴが最小値ＤＴｍｉｎより小さいか否かを判定し（ステップＳ２６）、肯定判断なら、ＤＴｍｉｎにＤＴを、ΔＸＲｅｓｕｌｔにｘ＋Δｘ＋ｄｘを、ΔＹＲｅｓｕｌｔにｙ＋Δｙ＋ｄｙを、それぞれ格納する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７の後、あるいはステップＳ２６で否定判断された場合、ｄｘを更新する（ステップＳ２８）。ｄｘがΔＸ２と等しいか否かを判定し（ステップＳ２９）、否定判断ならＳ２５に回帰し、肯定判断なら、ｄｙを更新する（ステップＳ３０）。ｄｙがΔＹ２と等しいか否かを判定し（ステップＳ３１）、否定判断ならＳ２４に回帰し、肯定判断なら、処理を終了する。
【００３１】
図８の画像合成処理は、搬送ベルト４，６と、搬送される農作物３の照明反射輝度の差が大きいことを利用して行なうものである。通常、搬送ベルトが黒い場合、２枚の画像の輝度の高い画素の同一位置のカラー画像（ＲＧＢ）から画素値を引用して来て、最終カラー画像を構成する。２つの画像より相関演算法により画像を重ね合わせたときの位置ズレを検出するものである。この処理が開始すると、画像サイズパラメータであるＡ画像の濃淡画像ＡＭＯＮＯＩＭＡＧＥ，Ａ画像のカラー画像ＡＣＯＬＩＭＡＧＥ，Ａ画像の濃淡画像ＢＭＯＮＯＩＭＡＧＥ，Ｂ画像のカラー画像ＢＣＯＬＩＭＡＧＥを入力し（ステップＳ４０）、Ｘｓｉｚｅ及びＹｓｉｚｅを得る（ステップＳ４１）。ｙ＝０、ｘ＝０に設定する（ステップＳ４２）。ｘ，ｙは原点であり、Ｘｓｉｚｅ及びＹｓｉｚｅは画像の寸法を示す。次に、Ａ画像の濃淡画像ＡＭＯＮＯＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）がＢ画像の濃淡画像ＢＭＯＮＯＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）以上か否かを判定する（ステップＳ４３）。肯定判断なら処理結果を示す格納領域ＤＥＳＴＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）に、Ａ画像のカラー画像ＡＣＯＬＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）を設定する（ステップＳ４４）。一方、否定判断なら処理結果を示す格納領域ＤＥＳＴＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）に、Ｂ画像のカラー画像ＢＣＯＬＩＭＡＧＥ（ｘ，ｙ）を設定する（ステップＳ４５）。
ステップＳ４４及びＳ４５の処理後、ｘがｘｓｉｚｅよりも小さいか否かを判断（ステップＳ４６）し、肯定判断ならステップＳ４３に回帰し、否定判断ならｘ＝０に設定し（ステップＳ４７）、ｙがｙｓｉｚｅよりも小さいか否かを判断（ステップＳ４８）し、肯定判断ならステップＳ４３に回帰し、否定判断なら処理を終了する。
２つの位置で撮像した画像（図９（ｃ）（ｄ）参照）を合成した画像（図９（ｅ）参照）について通常のカラー画像処理及び障害部Ｋ（傷）（図９参照）の画像処理を行う。
図９（ａ）（ｂ）はカメラ撮像範囲を示し、図９（ｃ）はエリアセンサカメラ８によるＡ画像、図９（ｄ）はエリアセンサカメラ９によるＢ画像、図９（ｅ）は合成画像である。
【００３２】
次に本発明の第２実施形態の下面撮像装置５１について図１０を参照して説明する。この下面撮像装置５１は、第１実施形態と同様の機能を達成するものではあるが、構造を異にしたものであるので、異なる構造を説明し他の要素は説明を援用する。即ち、下面撮像装置５１は、搬送装置５２を有し、この搬送装置５２は、農産物３を前後に離間して搬送する、農産物３が下方に落ちない、リニアに変化する間隔の隙間が形成された複数の小幅搬送ベルト５４を備えたコンベア５５を有するのものである。また、一対のエリアセンサカメラ５８及び５９は、搬送装置５２の縁部を除いた領域で、小幅搬送ベルト５４の隙間の下方にそれぞれ設置され、搬送される農産物３が撮像可能な幅、且つ、所定長さに設定された二次元撮像領域Ｔ１及びＴ２を有し、農産物３の下面からの反射光を受光して農産物３の下面を撮像するものである。つまり、第１実施形態の第１ベルト４及び第２ベルト６を１つのものとし、ベルトの間隔を均等から不等間隔に変更し、農産物３の１つのラインを構成する１つのコンベア５５とし、エリアセンサカメラ５８及び５９を１つのベルト下に配置したものである。
ここでは、コンベア５５は平面視で農産物３の進行方向に対して逆末広がり形状である。ベルト５４の間隙は等間隔ピッチが好ましい。コンベア５５を農産物３の進行方向に対して末ひろがり形状とすることもできる。
コンベア５５は第１実施形態に対して約半分とすることができるので、省スペース効果がある。
【００３３】
図１１〜図１９は、前記の下面撮像装置１又は５１と、上側面撮像装置等を組み合わせて農産物の六面を撮像し、この撮像した画像等の各種情報から農産物の外観等級と、内容等級とを測定し、この測定結果を参照して農産物を選別する蜜柑選果設備６０を示すものである。
上記の記述及び添付する図面はいずれも実施の一例を示すものであり、発明を制限するものではなく、特許請求の範囲に記載した内容であれば他の形状、配置に適用されることは勿論である。
【００３４】
蜜柑選果設備６０は、蜜柑Ｏの選別等を司る制御装置６５（図１６参照）を有し、図１１乃至図１５に示す通り、上流側から、拡散コンベア７０、整列供給装置７１、オーバーフローコンベア７２、下面撮像装置１又は５１、乗り継ぎコンベア７４、上・側面撮像装置８０、糖酸度測定装置９０、等階級排出果部９２、選別コンベア駆動装置９４、引き出しコンベア９８を配置し、下側に選別コンベア９６を配置したものである。
その概要を以下に説明する。
拡散コンベア７０は、選果ラインの各条に果実を均等に拡散供給をするものである。
整列供給装置７１は、果実を整列し選果ラインの各条に供給をするものである。整列供給装置７１の搬送速度は、３３ｍ／分である。
オーバーフローコンベア７２は、果実の供給が過多の時果実が連接状態となり画像糖酸度測定にエラーが発生する為に、余分な果実を整列時にコンベアに落とし前段に送り返すものである。
下面撮像装置１又は５１は前述した通り、果実の下面を３ＣＣＤカメラで撮像するものである。下面撮像装置１又は５１の搬送速度は４５ｍ／分である。
乗り継ぎコンベア７４は、下面撮像装置１の後、選別コンベア９６に乗り移らせるコンベアである。これは鍵盤式選別コンベアであり、ソレノイドにより鍵盤が駆動される。
上側面撮像装置８０は、１台の３ＣＣＤカメラ８２で果実の上面とミラー８４によって上面及び側面を撮像するものである。上側面撮像装置８０の搬送速度は５１ｍ／分である。８３は間接照明装置である。
糖酸度測定装置９０は、糖・酸度計を有し、蜜柑を透過させた光を光電変換し、演算し、蜜柑を傷つけることなく、糖度と酸度を計測するものである。ここでは回転する蜜柑を１個あたり１０画像撮像し、色、傷、形状、大きさから、等階級を判定する。設備されない場合もある。
等階級排出果部９２は、予め設定した所に等階級が判定された果実を選別コンベア９６上から引き出しコンベアに排果するものである。排果は、等階級毎に設けられた引出しコンベア９８に該当する蜜柑を排出する。蜜柑を回転するブラシの上に落とすので、蜜柑が傷つかない。
引き出しコンベア９８は、配果された果実を搬送するものである。
【００３５】
制御装置６５における画像処理は、ＨＳＩ変換による独自のアルゴリズムで等階級を高精度、高速判定が可能である。３板式カメラで撮像した画像信号は、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）へ送信され、パソコンにおいて、赤の輝度、緑の輝度、青の輝度をＨＳＩ変換し、内容を解析し、各項目を判定する。カメラからの各画素の情報（赤、緑、青の輝度）をＨＳＩ変換し、各画素の色度（色合い）、彩度（あざやかさ）、明度（明るさ）を求める。これらを解析して等階級を判定する。処理能力は、１条あたり６．９個／秒である。
【００３６】
画像の解析内容は次の通りである。色度（いろあい）について、色の分布を求め、全体、赤い部分、緑の部分から着色度を判定する。明度（あかるさ）について、明るさの分布を求め、明暗の入交じりにより肌荒れを判定する。彩度（あざやかさ）について、輪郭（面積、等価円径、最大径）を求め、階級を判定する。彩度（あざやかさ）について、輪郭（腰高の特徴）を求め、腰高を判定する。彩度（あざやかさ）について、輪郭（歪な形状）を求め、浮皮を判定する。彩度（あざやかさ）について、彩度の低い部分（大きさ、色）を求め、傷や黒点を判定する。彩度（あざやかさ）について、全体の彩度を求め、しなびを判定する。
【００３７】
パソコン１台で系列、項目毎に基準を設定する。複数の選果機を系列にグループ分けし、系列毎に異なる基準が設定可能である。１台のパソコンで選果機の設定・糖酸度スアガリを含む等級・階級の判定基準を設定可能である。キーボードやマウス等の入力機器から、項目毎の判定基準を設定できる。計測値は項目毎に一つの数値で表わされる。パソコン画面で所定個所をクリックするだけで、項目毎に判定基準を変更できる。また、設定内容の保存と読み出し、設定した内容はファイルを保存出来る。保存した設定内容をそのまま使用したり、一部変更しての使用も可能である。画面の所定個所をクリックする事で各等級判定項目を等級判定で使用するか否か選択する。外観による等級と糖度、酸度を組み合わせての等級選別方法は所定の色の表で設定する。ユーザーの要望に合わせた選別が可能である。画像処理はパソコンでの演算が基本である。パソコンによる画像処理である。処理方法の変更が容易である。プログラムの変更が容易なのでユーザー固有の要望に合わせられる。産地毎の蜜柑に合わせた画像処理が可能である。
【００３８】
糖酸度測定装置９０により、蜜柑の糖度・酸度を非破壊で全量リアルタイムに測定する。蜜柑を透過させた光を光電変換、演算し、蜜柑を傷つけることなく、個々の糖度・酸度を測定する。画像処理は回転する蜜柑を１個あたり１０画像撮像し、色、傷、形状、大きさから、等階級を判定する。整列は、前処理の終った蜜柑を１列に並べ、ローラーとローラーの間に自動供給する。排果は、図１５の矢印の通り搬送されてくる蜜柑を、等階級毎に設けられた引出コンベア９８に、図１５の一点鎖線矢印の通り、該当する蜜柑を排出する。蜜柑Ｏを回転するブラシの上に落とすので、蜜柑Ｏを傷めない。
【００３９】
柑橘用の糖度・酸度センサ・システムの基本仕様の具体例は次の通りである。対象果実は、温州、伊予柑、ポンカン、デコポン、清見、ネーブル、他である。測定項目は、糖度、酸度（甘味比）、内部異常果の検出（芯黒、すあがり）等である。糖度は、精度が標準誤差（ＳＥＰ）０．５度（Ｂｒｉｘ）以内である。実用範囲：８〜１８Ｂｒｉｘ（表示範囲：３〜２５Ｂｒｉｘ）である。酸度は、精度が標準誤差が０．２％以内である。実用範囲：０．３〜２．０％（表示範囲：０．３〜２．５％）である。但し、腐敗果、極端な変形果、冷凍果、解凍果、４Ｌ以上の大玉、果高３０ｍｍ以下の小玉は誤差が大きくなる場合がある。登録品種数が最大１２８品種である。果実温度は０℃〜３５℃（但し、環境温度±１０℃）である。果実サイズは果径５０ｍｍ〜１２０ｍｍである。果高３３ｍｍ以上である。コンベア速度は最大６０ｍ／分である。品種によりコンベア速度は異なる。最小果実間隔は１０ｍｍである。入力電源はＡＣ１００Ｖ±１０％、５０／６０Ｈｚ単相である。消費電力は、センサ部が１５００ＶＡ以下／条、制御部が１５００ＶＡ以下である。使用環境は温度が−５℃〜＋４０℃である。湿度は２０％〜８０％ＲＨ（結露無きこと）である。停電対策として、停電時、自動データ収集し終了する。バックアップ時間は約１０分である。
なお、ロードセルによる測定はしないが、これを加味した基準を採用することもできる。
【００４０】
画像処理及び選別等の制御を司る電子式の制御装置６５について図１６を参照して説明する。制御装置６５はマイクロコンピュータを備え、ＣＰＵ６５ａ、ＲＡＭ６５ｂ、ＲＯＭ６５ｃ、カウンタ６５ｄ、タイマ６５ｅ、ハードディスク等から構成された記憶装置６５ｆ、入出力インタフェース６５ｇをバス６５ｈにより相互に接続したものである。入出力インタフェース６５ｇには、農産物下面撮像装置１、上側面撮像装置８０、糖・酸度測定装置９０、表示装置６５ｉ、等階級排果部９２等が接続され、各種の入力信号や出力信号が入出力されるようになっている。即ち、制御装置６５は、農産物下面撮像装置１、上側面撮像装置８０、糖・酸度測定装置９０からの入力信号を参照して等階級を決定して記憶するとともに、等階級に対応して等階級排出果部９２へ仕分け信号を送信し蜜柑Ｏを排出させる制御を行う。
【００４１】
次に制御装置６５のプログラム及び動作について図１７に示す選果処理フローチャートを参照して説明する。まず、制御装置６５が電源に接続され、電源部（図示略）から各回路に電源が供給されると、ＣＰＵ６５ａはカウンタ６５ｄやフラグのリセット等、一連の初期設定を行う。ここでは、各種カウント値、フラグの初期値はいずれも「０」である。以下のフローチャート及びそれらの説明において、「ステップ」を単に「Ｓ」と略す。
【００４２】
本実施形態の選別制御プログラム等は、ＲＯＭ６５ｃに格納されており、これが読み出されてＣＰＵ６５ａの指令に従い実行されるものである。このＣＰＵ６５ａは、制御装置６５の稼動中を通じて、ハードウェア割り込みにより、リセットスタートされる毎に、選果処理を行う。
まず選果処理が開始されると、農産物下面撮像装置５１及び上側面撮像装置８０から画像入力があるか否かを判別し（ステップＳ５０）、肯定判断なら糖・酸度測定装置９０から測定データの入力があるか否かを判定し（ステップＳ５１）、肯定判断ならその他の入力（蜜柑Ｏを特定するためのデータ）があるか否かを判定し（ステップＳ５２）、肯定判断なら等階級の判定処理を行い（ステップＳ５３）、選果判別処理（ステップＳ５４）を行い、リターンに抜ける。ステップＳ５０乃至Ｓ５２で否定判断ならリターンに抜ける。なお、モータ駆動処理その他の処理は、一般的な技術と同様に行っているので、説明は適宜省略する。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではないことは無論であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で多くの変更等を施し得ることができることは当業者であれば当然である。
（１）本実施形態では、下面撮像装置１又は５１の制御をプログラム制御により、画像合成処理装置１２のＣＰＵで実行したが、これに限らず、その一部又は全部をＣＭＯＳ系やＴＴＬ系のＬＳＩロジック等（いわゆるハードウェア）で形成しても良い。
（２）本実施形態の蜜柑選果設備６０では蜜柑Ｏを例に取ったが、人参、馬鈴薯、ピーマン、柿等の果実類、野菜類等、各種の農産物に適用が可能であり、農産物は何ら実施形態に限定されるわけではなく、種類に応じて適宜な設計変更が必要である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１〜５に記載の発明によれば、画像の乱れを防止し正確な撮像を可能とする下面撮像装置、及び、これを用いた農産物ランク選別装置の構築を実現可能とするので、本発明の工業的利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の下面撮像装置を示す正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同下面撮像装置の画像処理装置のブロック図である。
【図５】同下面撮像装置の画像処理制御のメイン処理のフローチャートである。
【図６】同画像読取処理のフローチャートである。
【図７】同画像シフト処理のフローチャートである。
【図８】同画像合成処理のフローチャートである。
【図９】（ａ）は同下面撮像装置のエリアセンサカメラ８からの画像、（ｂ）は同下面撮像装置のエリアセンサカメラ９からの画像、（ｃ）は（ａ）を画像処理した後の画像、（ｄ）は（ｂ）を画像処理した後の画像、（ｅ）は（ａ）（ｂ）の画像を合成した画像である。
【図１０】本実施形態の第２実施形態の下面撮像装置の平面図である。
【図１１】本実施形態の下面撮像装置が適用された蜜柑選果箱詰設備の正面図である。
【図１２】同平面図である。
【図１３】同蜜柑選果箱詰設備の排果部までを示す拡大正面図である。
【図１４】同拡大平面図である。
【図１５】同蜜柑選果箱詰設備の選果部の平面図である。
【図１６】同蜜柑選果箱詰設備の制御装置のブロック図である。
【図１７】同選別機において実行される選果処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１…農産物下面撮像装置　２…搬送装置　３…農産物　Ｓ…隙間
４…第１ベルト　５…第１コンベア　６…第２ベルト
７…第２コンベア　８及び９…エリアセンサカメラ
１０及び１１…撮像部　Ｆ…縁部　Ｗ…幅　Ｌ…長さ
Ｔ１及びＴ２…二次元撮像領域　Ａ…第１画像データ
Ｂ…第２画像データ　１２…画像合成処理装置
１３…コンベア重合部　１４，１４ａ，１４ｂ…プーリ
１５…ベルト駆動軸　１６…ベルト張力調整装置
１７…ベルト駆動モータ　２０及び２１…防塵透明板
２２及び２３…カメラ防塵ケース　２４及び２５…３ＣＣＤカメラ
２６及び２７…間接照明装置　２８及び２９…防塵用エアーノズル
３０…光電センサ　３１…ロータリーエンコーダ
３２…防塵・遮光フード　５１…下面撮像装置
５２…搬送装置　５４…小幅搬送ベルト　５５…コンベア
５８及び５９…エリアセンサカメラ　７０…拡散コンベア
７１…整列供給装置　７４…乗り継ぎコンベア
８０…上側面撮像装置　８２…３ＣＣＤカメラ
８３…照明装置　８４…ミラー
９０…糖酸度測定装置　９２…等階級排出果部
９６…選別コンベア　９８…引き出しコンベア
【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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【図１６】
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【図１７】
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