(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイカをその縞の方向を上下方向にした状態で撮像し得られた画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカに外接する外接長方形の中心を求め、この中心を通る直線を一定角度おきに引き、スイカを横切る部分の長さが最小となる直線の角度を求め、この角度分スイカを回転して正立したスイカの画像を得、この正立したスイカの画像の縞を２値化して取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求め、この縞傾斜角度によりスイカの形の等級を判定することを特徴とするスイカ外観検査方法。
【請求項２】
スイカをその縞の方向を上下方向にした状態で撮像し得られた画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカの外形の２次モーメントから上下方向に対する外形の傾斜角度である外形傾斜角度を求め、前記撮像した画像を２値化して縞を取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求め、外形傾斜角度と縞傾斜角度の差よりスイカの形の等級を判定することを特徴とするスイカ外観検査方法。
【請求項３】
前記縞の２次モーメントを計算するに際し、スイカの幅方向中央部の縞について計算することを特徴とする請求項１または２記載のスイカ外観検査方法。
【請求項４】
縞の方向を上下方向にしたスイカを撮像する撮像手段と、撮像した画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカに外接する外接長方形の中心を求め、この中心を通る直線を一定角度おきに引き、スイカを横切る部分の長さが最小となる直線の角度を求め、この角度分スイカを回転して正立したスイカの画像を得る傾き補正手段と、この正立したスイカの画像の縞を２値化して取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求める縞傾斜計測手段と、前記縞傾斜角度を基準角度と比較してスイカの形の等級を判定する等級判定手段と、を備えたことを特徴とするスイカ外観検査装置。
【請求項５】
縞の方向を上下方向にしたスイカを撮像する撮像手段と、撮像した画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカの外形の２次モーメントから上下方向に対する外形の傾斜角度である外形傾斜角度を求める外形傾斜計測手段と、前記撮像した画像を２値化して縞を取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求める縞傾斜計測手段と、外形傾斜角度と縞傾斜角度との差からスイカの形の等級を判定する等級判定手段と、を備えたことを特徴とするスイカ外観検査装置。
【請求項６】
前記縞傾斜計測手段が、縞の２次モーメントを計算するに際し、スイカの幅方向中央部の縞について計算することを特徴とする請求項４または５記載のスイカ外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイカの形状の等級を判定するスイカ外観検査方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイカの形の等級は経験豊富な検査員による目視検査により行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スイカの外観検査では等級を外観の良し悪しによって「秀」「優」「良」「外」に分けるが、外形だけでは「秀」と「優」の区別がつけにくい。「秀」のスイカは、スイカを真っ直ぐに立てて置いた場合、花落ち部とつるの付け根の位置が垂直線上にあるが、「優」のスイカはつるの付け根が垂線からずれている。しかし、スイカの外観検査はとりたての状態で行われ、とりたての状態ではつるの付け根は地肌の色と区別がつかないため検出が難しい。また、目視検査は検査員の経験に左右されることが大きく、かつ長時間検査していると、始めの方の評価と後の方での評価が異なることがよく生ずる。また長時間の検査作業には耐えられない場合が多い。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、スイカの縞模様を用いてスイカの外観を検査する方法と装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明では、スイカをその縞の方向を上下方向にした状態で撮像し得られた画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカに外接する外接長方形の中心を求め、この中心を通る直線を一定角度おきに引き、スイカを横切る部分の長さが最小となる直線の角度を求め、この角度分スイカを回転して正立したスイカの画像を得、この正立したスイカの画像の縞を２値化して取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求め、この縞傾斜角度によりスイカの形の等級を判定する。
【０００６】
スイカの形の等級は、スイカを正立させたときに「花落ち部」と「つるの付け根」が同一垂線上にあれば良好でありそのままの等級だが、ずれているときは等級を下げる。そこでスイカの外形の２値画像を求め、これを正立させた後、正立した画像から縞を２値画像で取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞の傾斜角度である縞傾斜角度を求める。これはスイカの縞模様は花落ち部から発してつるの付け根に向っていることに着目し、「花落ち部」と「つるの付け根」が同一垂線上にあるスイカの縞傾斜角は垂直線（上下方向線）に対して０°に近くなることを利用してスイカの形の等級を判定する。
【０００７】
請求項２の発明では、スイカをその縞の方向を上下方向にした状態で撮像し得られた画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカの外形の２次モーメントから上下方向に対する外形の傾斜角度である外形傾斜角度を求め、前記撮像した画像を２値化して縞を取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求め、外形傾斜角度と縞傾斜角度の差よりスイカの形の等級を判定する。
【０００８】
スイカの外形の傾きと縞の傾きとを２次モーメントを利用して求め、その差が０に近い程、「花落ち部」と「つるの付け根」が同一垂線上にあるものとして、スイカの形の等級を求める。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１または２において、前記縞の２次モーメントを計算するに際し、スイカの幅方向中央部の縞について計算する。
【００１０】
スイカの幅方向端の縞まで入れて縞の２次モーメントを求め、これより縞傾斜角を求めると、端の縞の影響が大きく、全体の縞の向きと一致しなくなることがあるので、これを除いたスイカの幅方向中央部の縞について計算する。
【００１１】
請求項４の発明では、縞の方向を上下方向にしたスイカを撮像する撮像手段と、撮像した画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカに外接する外接長方形の中心を求め、この中心を通る直線を一定角度おきに引き、スイカを横切る部分の長さが最小となる直線の角度を求め、この角度分スイカを回転して正立したスイカの画像を得る傾き補正手段と、この正立したスイカの画像の縞を２値化して取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求める縞傾斜計測手段と、前記縞傾斜角度を基準角度と比較してスイカの形の等級を判定する等級判定手段と、を備える。
【００１２】
撮像手段でスイカの画像を得、傾き補正手段で正立したスイカの画像を得る。縞傾斜計測手段で正立したスイカの画像から縞の２次モーメントを用いて縞傾斜角度を求める。等級判定手段はこの縞傾斜角度を基準角度と比較してスイカの形の等級を判定する。
【００１３】
請求項５の発明では、縞の方向を上下方向にしたスイカを撮像する撮像手段と、撮像した画像を２値化してスイカの外形を取り出し、このスイカの外形の２次モーメントから上下方向に対する外形の傾斜角度である外形傾斜角度を求める外形傾斜計測手段と、前記撮像した画像を２値化して縞を取り出し、この縞の２次モーメントから上下方向に対する縞傾斜角度を求める縞傾斜計測手段と、外形傾斜角度と縞傾斜角度との差からスイカの形の等級を判定する等級判定手段と、を備える。
【００１４】
撮像手段でスイカを画像を得、傾き補正手段で正立したスイカの画像を得る。外形傾斜計測手段でスイカの外形から外形傾斜角度を求め、縞傾斜計測手段でスイカの画像から縞を取り出しその２次モーメントから縞傾斜角度を求める。等級判定手段で外形傾斜角度と縞傾斜角度との差からスイカの形の等級を判定する
【００１５】
請求項６の発明では、請求項４，５において、前記縞傾斜計測手段が、縞の２次モーメントを計算するに際し、スイカの幅方向中央部の縞について計算する。
【００１６】
スイカの幅方向端の縞まで入れて縞の２次モーメントを求めると、端の縞の影響が大きく、全体の縞の向きと一致しなくなることがあるので、これを除いたスイカの幅方向中央部の縞について計算する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態のスイカ外観計測装置の構成を示す図である。スイカ１はトレイ２の上に花落ち部を下にし、つるを上にして置かれている。２台の撮像装置３は互いに９０°異なった角度からスイカ１の側面を撮影するように配置されている。画像処理解析装置４は撮像装置１からの画像からスイカ１の外形と縞模様を取り出し縞の配置からスイカの形の等級を判定する。モニタ５は撮像した画像や処理中の画像を表示する。
【００１８】
図２は第１実施形態の画像処理解析装置の構成を示す図である。画像処理解析装置４は撮像したスイカの外形を正立させる傾き補正装置６ａと、正立した画像から縞を取り出し、縞の垂直線に対する傾きを算出する縞傾斜計測装置６ｂと、この縞の傾きからスイカの形の等級を判定する等級判定装置６ｃとから構成される。
【００１９】
次に、動作について説明する。第１実施形態は、スイカの傾きを画像処理で補正してから縞模様の傾きをその２次モーメントを用いて算出し、この傾きから等級を判定する方法である。
【００２０】
１）傾き補正処理
▲１▼  ２台の撮像装置３から取り込んだスイカの画像を２値化しスイカの外形を得る。
▲２▼  図３（Ａ）に示すように、スイカの外形に外接する外接長方形を求め、この中心Ｃを算出する。なお、トレイ２の部分はスイカの疑似底を想定する。
▲３▼  図３（Ｂ）に示すように、中心Ｃを通る直線を一定角度おきに引き、スイカを横切る部分の長さが最小となる角度を求める。
▲４▼  図３（Ｃ）に示すように、最小の角度分スイカを回転して正立させた画像を作成する。
【００２１】
２）縞傾斜計測処理
▲１▼  正立した画像から縞の部分を２値化により取り出す。
▲２▼  外接長方形の中心Ｃを中心とし、スイカの幅より狭い長方形を想定しこの中を検査領域とする。（図４（Ａ）参照、横幅の制限）
▲３▼  検査領域内の縞の２次モーメントから縞の伸びて行く方向（この方向を主軸の方向と言い、垂直軸に対するこの方向を主軸角と称する）を算出し、この主軸角θを縞傾斜角度とする。図４（Ｂ）は主軸角θと縞及び垂直線との関係を示す。
【００２２】
３）等級判定
▲１▼  まず、形で「秀」，「優」，「良」，「外」に等級分けした後、主軸角θが所定値以上の品の等級を下げる。ここで等級判別に使われるデータは２つの撮像装置３から得られる画像を計測して得られる値の最悪値を用いて判定する。
【００２３】
次に第２実施形態を説明する。
図５は第２実施形態の画像処理解析装置の構成を示す図である。画像処理解析装置４は撮像したスイカの外形の傾きを計測する外形傾斜計測装置７ａと、撮像したスイカの画像から縞を取り出し、縞の傾きを算出する縞傾斜計測装置７ｂと、外形の傾きと縞の傾きからスイカの形の等級を判定する等級判定装置７ｃとから構成される。
【００２４】
次に、動作について説明する。第２実施形態は、スイカ画像の傾き補正は行わないで、スイカ外形の傾きと縞模様の傾きをそれぞれ２次モーメントから算出し、この両傾きから等級を判定する方法である。
【００２５】
１）スイカ外形の傾き計測
▲１▼  撮像装置３で取り込んだ画像を２値化してスイカの外形画像を得る。
▲２▼  この外形の２次モーメントから外形主軸角θ１を算出する。図６（Ａ）参照。
【００２６】
２）縞傾斜計測
▲１▼  撮像装置３で取り込んだ画像を２値化してスイカの縞の画像を得る。
▲２▼  スイカの外形画像の中心Ｃを求め、この中心Ｃを中心とし、スイカの幅より狭い長方形を想定しこの中を検査領域とする。（横幅の制限）
▲３▼  縞の２次モーメントから縞主軸角θ２を算出する。図６（Ｂ）参照。
【００２７】
３）等級判定
▲１▼  外形主軸角θ１と縞主軸角θ２との差で等級を判定する。差の絶対値が基準値以下のとき、等級はそのままとし、基準値以上のとき等級を下げる。
【００２８】
次に主軸角θの計算方法を説明する。
ある点（Ｘ，Ｙ）回りの２次元画像ｆのｐ，ｑ次モーメントＭpqは、
Ｍpq＝ΣΣ（ｘ−Ｘ）p （ｙ−Ｙ）q ｆ（ｘ，ｙ）…（１）
と表される。ここでｘの範囲はスイカの幅より狭い検査領域内とする。
【００２９】
▲１▼  原点回りのモーメントを求める。
２値化された画像ｄ（ｘ，ｙ）において、（１）式を用いて検査領域内における原点回りの０次モーメント量ｍ00，１次モーメント量ｍ10，ｍ01，２次モーメント量ｍ20，ｍ11，ｍ02を求める。
ｍpq＝ΣΣ（ｘp ×ｙq ×ｄ（ｘ，ｙ））…（２）
ｘの範囲はスイカの幅より狭い検査領域内ｄである。
【００３０】
▲２▼  重心回りの１次モーメント量を求める。
検査領域内における重心座標を（Ｘｇ，Ｙｇ）とする。
（１）式と原点回りのモーメント量を用いて重心回りの０次モーメント量Ｍ00，１次モーメント量Ｍ10，Ｍ01を表すと、以下のように展開される。
Ｍ00＝ｍ00
Ｍ10＝ｍ10−Ｘｇ×ｍ00
Ｍ01＝ｍ01−Ｙｇ×ｍ00
【００３１】
▲３▼  原点回りの１次モーメント量から、重心座標値を求める。
１次モーメントが０になる点が重心の定義であるので、重心の座標値Ｘｇ，Ｙｇは次のようになる。
Ｘｇ＝ｍ10／ｍ00  ，Ｙｇ＝ｍ01／ｍ00  …（３）
【００３２】
▲４▼  重心回りの２次モーメント量を求める。
（１）式と原点回りのモーメント量、重心の座標値を用いて、重心回りの２次モーメント量Ｍ20，Ｍ11，Ｍ02を表すと、以下のように展開される。
Ｍ20＝ｍ20−２×Ｘｇ×ｍ10＋Ｘｇ2 ×ｍ00＝ｍ20−ｍ102 ／ｍ00
Ｍ11＝ｍ11−Ｙｇ×ｍ10−Ｘｇ×ｍ01＋Ｘｇ×Ｙｇ×ｍ00＝ｍ11−ｍ10×ｍ01／ｍ00
Ｍ02＝ｍ02−２×Ｙｇ×ｍ01＋Ｙｇ2 ×ｍ00＝ｍ02−ｍ012 ／ｍ00
【００３３】
▲５▼  主軸角θを求める。
主軸角θは次の式で定義される。
θ＝1/2 ×tan -1(2×Ｍ11/(Ｍ20−Ｍ11）) …（４）
この式を原点回りのモーメント量で表現すると次の式が得られる。
0003742219.tif 000002
このθが縞の傾きになる。  ここで−π／４＜θ＜π／４である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、スイカの縞の傾きを２次モーメントを用いて主軸角として計算し、花落ち部とつるの付け根の位置関係を求め、スイカの形状の等級を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のスイカ外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の構成を示す図である。
【図３】スイカの画像を正立させる説明図である。
【図４】スイカの幅を制限する検査領域と縞の傾きを説明する図である。
【図５】第２実施形態の構成を示す図である。
【図６】スイカの外形の傾きと縞の傾きの説明図である。
【符号の説明】
１  スイカ
２  トレイ
３  撮像装置
４  画像処理解析装置
５  モニタ
６ａ  傾き補正装置
６ｂ  縞傾斜計測装置
６ｃ  等級判定装置
７ａ  外形傾斜計測装置
７ｂ  縞傾斜計測装置
７ｃ  等級判定装置
【図１】
0003742219.tif 000003
【図２】
0003742219.tif 000004
【図３】
0003742219.tif 000005
【図４】
0003742219.tif 000006
【図５】
0003742219.tif 000007
【図６】
0003742219.tif 000008