JP2001041895A5 - - Google Patents

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【書類名】 明細書
【発明の名称】 米粒品位判別装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源からの光線を透過する材料で形成される粒状物保持手段と、該粒状物保持手段に供給した米粒に少なくとも４方向から斜光光線を照射するように複数に区分した第１の光源と、該光源から前記米粒に照射して得られた斜光透過画像を取得する第１の撮影手段と、前記光源のそれぞれを独立した電源系統に形成してオン・オフ制御を行う光源駆動手段と、該光源駆動手段により前記光源を順次米粒に照射して得られた複数の斜光透過画像信号を１つに合成し、米粒の胴割に関連する光学情報に変換する画像処理部と、該画像処理部により得られた光学情報に基づいて胴割を判別する演算制御手段と、該演算制御手段から得られた米粒の胴割判別結果及び前記画像処理部から得られた光学情報を同時に表示又は印字する表示手段とを備えたことを特徴とする米粒品位判別装置。
【請求項２】
前記第１の光源の対向位置に設けて米粒に光線を照射する第２の光源と、少なくとも米粒の透過光の基準となる背景板と、前記第１の撮影手段の対向位置に設けて米粒の反射画像及び透過画像を取得する第２の撮影手段とを備え、前記第１及び第２の撮影手段により得られた複数の画像信号を、前記画像処理部により米粒の品位に関連する光学情報に変換し、この光学情報に基づき前記演算制御手段により米粒の品位を判別し、当該品位判別結果及び光学情報を前記表示手段により同時に表示又は印字してなる請求項１記載の米粒品位判別装置。
【請求項３】 前記第１の撮影手段は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒表面の反射画像、米粒表面の透過画像又は複数の斜光透過画像を撮像するとともに、前記第２の撮影手段は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒裏面の反射画像及び米粒裏面の透過画像を撮像してなる請求項２記載の米粒品位判別装置。
【請求項４】 前記第１の光源は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒の裏面を照射するとともに、前記第２の光源は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒の表面を照射してなる請求項２記載の米粒品位判別装置。
【請求項５】 前記背景板は、前記粒状物保持手段の下方に設けられる下部反射光用背景板、下部透過光用背景板及び斜光透過光用背景板と、前記粒状物保持手段の上方に設けられる上部反射光用背景板及び上部透過光用背景板とから構成される請求項２記載の米粒品位判別装置。
【請求項６】 前記第１及び／又は第２の光源を円環型の光源に形成してなる請求項１又は請求項２に記載の米粒品位判別装置。
【請求項7】 前記粒状物保持手段は、試料採取孔のない回転円盤に形成してなる請求項１又は請求項２に記載の粒状物品位判別装置。
【請求項８】 前記粒状物保持手段は、米粒を単層状態で複数列に並ばせるスライド板に形成してなる請求項１又は請求項２に記載の粒状物品位判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、米粒の品位（品質）を分析する米粒品位判別装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
【０００３】
従来の米粒品位判別装置の一例として、特開平9-292344号公報に開示されたものがある。これは、米粒サンプル中に含まれる整粒、未熟粒、被害粒及び着色粒などの品位に基づいて、その粒数を演算するものであり、外周縁に複数個の試料採取孔を設けた円盤を回転させて、試料採取孔の試料米粒一粒ごとに光を照射し、米粒の反射光量や透過光量を受光するようにしている。そして、米粒の検知部は、円盤の上方に設けられ、米粒の垂直反射光量を長波長成分と短波長成分に分光して、それぞれの波長の光量を受光する２つの受光素子と、円盤の下方に設けられ、垂直透過光量を受光する垂直透過光受光素子と、米粒の斜方透過光量を受光する胴割れ検出用受光素子とから構成されている。そして、これら４つの受光素子により受光した光量から判別データを演算し、この判別データとあらかじめ定めた判別アルゴリズムによって、米粒一粒毎の品位を決定するものである。
【０００４】
また、複数のサンプル米粒の画像を撮影して画像データを得ることにより、画像データから米粒の輪郭を判別し、この輪郭と輪郭で決定された米粒画像の色彩と、さらに、あらかじめ決定された判別アルゴリズムとによって米粒の品位を決定する品位判別装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平9-292344号公報における品位判別装置においては、米粒の検出部、特に米粒の胴割れを検出する受光素子が、米粒の斜め方向から照射した斜方透過光量を受光する１つの胴割れ検出用受光素子を備えているが、胴割れ検出時に十分な光学情報を得ているとは言えなかった。つまり、胴割粒とは胚乳部に亀裂を生じている粒をいうのであって、その程度は、（１）横一条の亀裂がすっきりとおっている粒、（２）完全にとおっていない亀裂が片面横に２条、他面からみて横２条の粒で発生部位の異なる粒、（３）完全にとおっていない亀裂が片面横に３条以上生じている粒、（４）亀裂のいかんに問わず、縦に亀裂が生じている粒、（５）亀甲型の亀裂の生じている粒などの５段階に分けられ、上記従来技術では、１つの胴割れ検出用受光素子のみで光学情報を取り込むから、片面の亀裂を見落としていたり、縦の亀裂を見落とす虞（おそれ）があった。
【０００６】
また、後者のサンプル米粒の画像を撮影して画像データを得る構成の品位判別装置であっても、米粒の片面だけから光学情報を得る方法は、高精度の胴割れ判別を維持することができなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点にかんがみ、穀粒の表裏両面の分析を行なって、特に胴割れ検出の精度を向上させることのできる穀粒品位判別装置を提供することを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明は、光源からの光線を透過する材料で形成される粒状物保持手段と、該粒状物保持手段に供給した米粒に少なくとも４方向から斜光光線を照射するように複数に区分した第１の光源と、該光源から前記米粒に照射して得られた斜光透過画像を取得する第１の撮影手段と、前記光源のそれぞれを独立した電源系統に形成してオン・オフ制御を行う光源駆動手段と、該光源駆動手段により前記光源を順次米粒に照射して得られた複数の斜光透過画像信号を１つに合成し、米粒の胴割に関連する光学情報に変換する画像処理部と、該画像処理部により得られた光学情報に基づいて胴割を判別する演算制御手段と、該演算制御手段から得られた米粒の胴割判別結果及び前記画像処理部から得られた光学情報を同時に表示又は印字する表示手段とを備える、という技術的手段を講じた。
【０００９】
これにより、粒状物保持手段に供給された米粒は、光源により斜光光線が照射されるが、光源駆動手段により、複数に区分した光源を順次点灯させて多方向から斜光光線が照射される。例えば、米粒の長さ方向両端及び幅方向両端の４方向のそれぞれ光を照射することができ、光源から遠い場合の光量不足による影や、米粒どうしの重なりによる影や、粒状物保持手段の影を防止することができ、片面の亀裂を見落としたり、縦の亀裂を見落とすことがなく、多方向から斜光画像が取得され、胴割れ粒の特徴項目を抽出して高精度の胴割れ判別をすることができる。
【００１０】
そして、前記第１の光源の対向位置に設けて米粒に光線を照射する第２の光源と、少なくとも米粒の透過光の基準となる背景板と、前記第１の撮影手段の対向位置に設けて米粒の反射画像及び透過画像を取得する第２の撮影手段とを備え、前記第１及び第２の撮影手段により得られた複数の画像信号を、前記画像処理部により米粒の品位に関連する光学情報に変換し、この光学情報に基づき前記演算制御手段により米粒の品位を判別し、当該品位判別結果及び光学情報を前記表示手段により同時に表示又は印字するので、粒状物保持手段に供給された米粒は、第１及び第２の光源からの光線が米粒の表裏両面に照射され、第１及び第２の撮影手段により表裏両面の反射画像信号及び表裏両面の透過画像信号を取得することができて、撮影手段の視点を異にして米粒の画像信号を得ることができる。そして、これら複数の画像から胴割粒以外の米粒の特徴項目を抽出することができる。例えば、米粒の片面だけにわずかに黒点があれば被害粒と判別し、米粒の品位判別を正確に行い、分析結果の精度を向上させることができる。また、米粒から得られる画像信号によって品位判別し、この画像信号からサンプル画像を作成し、これらを同時に印刷・表示するようにしたので、品位判別結果としての信頼性が向上する。
【００１１】
前記第１の撮影手段は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒表面の反射画像、米粒表面の透過画像又は複数の斜光透過画像を撮像するとともに、前記第２の撮影手段は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒裏面の反射画像及び米粒裏面の透過画像を撮像するので、少なくとも２台のカメラにより米粒の表面反射画像、表面透過画像、裏面反射画像、裏面透過画像及び複数の斜光透過画像を得ることができるので、簡単な構成で米粒の品位判別が正確に行えるようになる。
【００１２】
前記第１の光源は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒の裏面を照射するとともに、前記第２の光源は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒の表面を照射するので、米粒の表面反射光、表面透過光、裏面反射光、裏面透過光を得ることができる。そして、これらをカメラにより画像信号として取得することができる。
【００１３】
前記背景板は、前記粒状物保持手段の下方に設けられる下部反射光用背景板、下部透過光用背景板及び斜光透過光用背景板と、前記粒状物保持手段の上方に設けられる上部反射光用背景板及び上部透過光用背景板とから構成されるので、下部反射画像、下部透過画像、多方向からの斜光透過画像、上部反射画像及び上部透過画像を逐次取得する際に、各画像に最適な背景板を選択することができる。
【００１４】
【００１５】
さらに、前記第１及び／又は第２の光源を円環型の光源に形成すると、円環型の光源中央に測定点を位置させると、測定点に対し全方向（３６０°）から光が照射されることになり、米粒どうしの重なりや、粒状物保持手段の影を防止することができ、鮮明な画像信号を取得することができる。
【００１６】
前記粒状物保持手段は、試料採取孔のない回転円盤に形成すると、該回転円盤上の一端から供給した米粒を測定点に連続して移送し、該測定点上の米粒を前記撮影手段により複数の画像信号を取得し、その後、前記回転円盤上の米粒を他端から連続して排出されるので、米粒の品位測定回数が多数あるときは、回転円盤を回転させるだけで新たな米粒を測定点に連続して移送し、測定済みの米粒を連続して排出することができ、測定時の操作が簡単になる。
【００１７】
一方、前記粒状物保持手段を、米粒を単層状態で複数列に並ばせるスライド板に形成すると、撮影手段により複数の画像信号を取得する際に、スライド板に整然と並べられた状態の米粒の画像信号が得られるので、米粒が不揃（そろ）いの画像信号に比べて見苦しくなく、見た目がきれいな画像信号が得られる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１は米粒品位判別装置の制御ブロック図を示すものである。図１において、米粒品位判別装置１は、米粒の透過光による画像及び米粒からの反射光による画像を取得し、複数個のサンプル米粒を撮像するカメラからなる撮影手段２と、該撮影手段２のカメラと接続され、該カメラによって撮影して得られた米粒の信号を、米粒の品位に関連する光学情報に変換するなどの画像処理を行う画像処理手段３（例えば「ＰＣＩバスボード」）と、該画像処理手段３により得られた光学情報に基づいて米粒品位を判別し、サンプル米粒の画像と品位に基づく粒数と粒数比とを同時に出力する演算制御手段４（例えば「パーソナルコンピュータなど」）と、該演算制御手段４から出力された画像と粒数及び粒数比とを印刷するプリンタ５と、これらを表示するカラーディスプレイ６とからなっている。画像処理手段３は市販の画像処理ボードであればよく、このボードを使用して画像処理を進めるための画像処理アプリケーションソフトウエアが演算制御手段４に備えられる。
【００２３】
さらに詳述すると、撮影手段２となるカメラ内には、受光素子（例えば、５１２×４４０画素のエリアセンサー）を備え、このカメラによって撮影された信号が画像処理手段３に入力される。画像処理手段３は、入力された信号（ＮＴＳＣ信号）をアナログ・デジタル変換するＡ／Ｄ変換器３ａと、変換されたデジタル信号を米粒の品位に関連する光学情報（例えば、ＹＵＶ（明るさ、色差）信号やこのＹＵＶ信号を更に変換したＨＳＩ（色相、色彩、輝度）信号に変換する処理部３ｂと、所定の記憶容量（例えば、５１２×５１２画素のデータを４０枚程度記憶できる容量）を備えた記憶部３ｃと、処理部３ｂの光学情報を画像で出力する出力ポート３ｄとを備えている。出力ポート３ｄにはカラーモニタ７が接続され、入力画像や画像処理手段３によって処理された画像を可視表示する。前記処理部３ｂの信号処理動作は、後述する演算制御手段４に記憶した画像処理アプリケーションによって作動される。
【００２４】
演算制御手段４は、ＣＰＵ（中央演算処理素子）４ａを中心として、画像処理手段３の入出力ポートであるＰＣＩバス４ｂと、プリンタ５に印刷データを出力する出力ポート４ｃと、品位判別の関係式やプログラム等を記憶させた読み出し専用記憶素子（以下「ＲＯＭ」という）４ｄと、画像処理アプリケーションや画像データ等を記憶する読み出し書き込み記憶素子（以下「ＲＡＭ」という）４ｅと、外部からデータを入力するための入力ポート４ｆとがそれぞれ接続してある。入力ポート４ｆにはキーボードやタッチパネルなどの入力部８が接続される。ところで、ＲＡＭ４ｅに記憶される画像処理アプリケーションとしては、「ＶｉｓｕａｌＣ＋＋」（Microsoft社登録商標）などが利用される。したがって、撮影手段２のカメラによって撮影されたデータが信号処理手段３に入力されると、画像処理アプリケーションによって画像処理手段３の処理部３ｂが作動して、信号形態をＮＴＳＣ信号からＹＵＶ信号に変換したり、更にＹＵＶ信号をＨＳＩ信号に変換する。また、このように変換された信号のどの部分を利用して品位判別のデータ処理をするかといった手順については、画像処理アプリケーションとは別にＲＯＭ４ｄに記憶したプログラムによってその処理は制御される。
【００２５】
次に、図２乃至図５を参照して撮影手段２を設置した測定部について説明する。図２は撮影手段を設置した測定部の内部構造を示す概略縦断面図であり、図３は測定部のフィーダと粒状物保持手段を示す平面図であり、特に、粒状物保持手段がガラス状円盤としたものである。図２及び図３で示すように、測定部
は主として、ステッピングモータ２０の回転軸２１に軸支されて回転する回転円盤２２と、回転円盤２２外周縁の一方側２３に設置したフィーダ装置２４（以下「フィーダ」という）と、回転円盤２２外周縁の他方側に設置した撮影手段２の撮影ポイント２６とから構成される。フィーダ２４には、トラフ２８の上方にサンプル米粒を貯留するホッパー２９を備え、該ホッパー２９からフィーダ２４を介して回転円盤２２の一方側に供給された米粒２５は、モータ２０の回転により他方側の撮影ポイント２６に移動される。
【００２６】
図４は粒状物保持手段の別実施形態を示す概略斜視図であり、粒状物保持手段をスライド板に形成したものである。スライド板７は、光源からの光線を透過する材料、例えば、アクリル樹脂製で形成し、米粒を単層状態で複数列に並ばせるように、溝部８を複数列設けている。そして、スライド板７への米粒の供給は、前記フィーダ装置２４により行われ、底面にスライド板７と同様な溝部を形成するのが好ましい。測定開始時には、スライド板７が矢印Ａ方向に移動して米粒が撮影ポイント２６に移動され、測定終了時には、スライド板７が更に矢印Ａ方向に移動して米粒を排出し、空になったスライド板７が矢印Ｂ方向に移動して新たな米粒が供給されることになる。
【００２７】
このようなスライド板７上の米粒を、前記撮影手段により複数の画像信号を取得する構成にすると、スライド板７上に整然と並べられた状態の米粒の画像信号が得られ、米粒が不揃（そろ）いの画像信号に比べて見苦しくなく、見た目がきれいな画像信号が得られる。
【００２８】
図２及び図４において、撮影ポイント２６には、回転円盤２２又はスライド板７に垂直な撮影視線２７が設けられ、該撮影視線２７の上方側に円環型の光源３０と、カメラ３１と、該カメラ３１と光源３０との間に設けたスリット３２（図４では図示せず）とが設けられる。一方、撮影視線２７の下方側には、同様の光源３４と、カメラ３５と、スリット３６（図４では図示せず）とが配設されている。そして、カメラ３１及びカメラ３５は、それぞれスリット３１，３６を介して撮影ポイント２６上に供給され、光源３０，３４により照明された米粒を撮影する。上記光源３０，３４はＬＥＤを用い、その波長域を420ｎｍ〜700ｎｍの可視光域とするのが好ましい。
【００２９】
図５は、前記円環型の光源、特に、下部光源３４の点灯の様子を示す概略図である。図５に示す円環型の下部光源３４は、円環の中心角がほぼ９０°になるように複数に区分し、１つの円環型光源３４内に４つの独立した電源系統の光源３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄを形成する。これにより、光源３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄを順次点灯していけば、米粒へ照射する光線は円環型光源３４の平面視で上下左右４方向から照射されることになる。
【００３０】
次に、図２及び図６を参照して背景板について説明する。図６は測定部に設けた背景板の構成を示す平面図である。測定部の撮影ポイント２６と光源３０との間には、視線２７を遮（さえぎ）るように背景板４２が挿入され、撮影ポイント２６と光源３４との間には、視線２７を遮るように背景板４５が挿入される。背景板４２は乳白色板４０と黒色板４１の２種類を一体に形成してあり、背景板４５も同様に乳白色板４３と黒色板４４の２種類を一体に形成し、背景板４２と背景板４５とを入れ替え自在に形成してある。つまり、背景板４２，４５はステッピングモータ４６の回転軸４７によって軸支され、モータ４６の回転によって背景板４２（乳白色板４０、黒色板４１）と、背景板４５（乳白色板４３、黒色板４４）と、背景板なし４８とを回転自在に切り換えることができるように配設している。さらに、図７は光源３４に設けた背景板の構成を示す平面図であり、光源３４とスリット３６との間には、視線２７を遮るように黒色板からなる背景板４９が入れ替え自在となるよう挿入され、ステッピングモータ５０の回転軸５１に軸支されて回転自在に形成してある。
【００３１】
次に、上記構成の撮影手段２の制御手段について説明する。図８は、撮影手段２の制御装置を示すブロック図である。図８に示す制御部６０は、中央演算処理素子（ＣＰＵ）６１を中心にして、入出力ポート６２と、読み出し記憶素子（ＲＯＭ）６３と、読み出し書き込み記憶素子６４（ＲＡＭ）とが接続されている。前記入出力ポート６２には、モータ駆動部６４と、フィーダ駆動部２４と、光源駆動部６５とがそれぞれ接続され、さらに、前記入出力ポート６２に、上部カメラ３１と、下部カメラ３５とが接続されている。そして、モータ駆動部６４には、回転円盤用モータ２０と、背景板用モータ４６と、背景板用モータ５０とが接続される。これら各モータ２０，４６，５０は、あらかじめＲＯＭ６３に記憶されたプログラムによってＣＰＵ６１から指令が送られ、各モータ２０，４６，５０の回転が制御される。また、光源駆動部６５には、上部光源３０と、下部光源３４のそれぞれが独立した光源３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄとが接続されている。そして、あらかじめＲＯＭ６３に記憶されたプログラムによってＣＰＵ６１から指令が送られ、光源３０及び光源３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄの点灯、消灯が制御される。上部カメラ３１と下部カメラ３５は、制御装置６０からの指令によって撮影が行われ、撮影によって得られた画像データは、制御装置６０の指令によって画像処理手段３に送出される。
【００３２】
そして、図８に示されるＲＯＭ６３には、図９のフローチャートのようなプログラムが記憶されている。まず、図２に示すホッパー２９からサンプル米粒を投入して測定を開始すると、フィーダ２４が駆動するとともに（ステップ７−１）、モータ２０が回転駆動して（ステップ７−２）、米粒はフィーダ２４から回転円盤２２に層状態で供給される。米粒が回転円盤２２に円弧状で一定量供給されると、フィーダ２４が停止されるとともに（ステップ７−３）、米粒が撮影ポイント２６に到達すると回転円盤も停止する（ステップ７−４）（図３参照）。
【００３３】
上部透過光の測定は、背景板用モータ４６を所定量回転させて乳白色板４３を視点２７の位置に移動させ、下部側の光源３４Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをすべて点灯するとともに、上部カメラ３１により上方から米粒の透過光を撮影することで行われる（ステップ７−５）。そして、この画像データを画像処理手段３に送出する（このとき得られる画像データは、例えば４５０粒程度の粒状物の画像が存在する。）。
【００３４】
上部反射光の測定は、背景板用モータ４６を所定量回転させて黒色板４４を視点２７位置に移動させ、光源３４Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをすべて消灯して上側の光源３０を点灯するとともに、上部カメラ３１により上方から米粒の反射光を撮影することで行われる（ステップ７−６）。そして、この画像データを画像処理手段３に送出する。
【００３５】
同様に下部透過光の測定は、背景用モータ４６を所定量回転させて乳白色板４０を視点２７位置に移動させ、上部側の光源３０を点灯するとともに、下部カメラ３５により下方から米粒の透過光を撮影することで行われる（ステップ７−７）。そして、この画像データを画像処理手段３に送出する。
【００３６】
下部反射光の測定も同様に、背景用モータ４６を所定量回転させて黒色板４１を視点２７位置に移動させ、光源３０を消灯して下側の光源３４Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをすべて点灯するとともに、下部カメラ３５により下方から米粒の反射光を撮影することで行われる（ステップ７−８）。そして、画像データを画像処理手段３に送出する。
【００３７】
最後に斜光透過光の測定は、背景用モータ４６を所定量回転させて背景板なし４８を視点２７位置に移動し、背景板用モータ５０を所定量回転させて黒色板４９を視点位置に移動し、マルチプレクサなどにより光源３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄを順次切り換えて点灯させて、上部カメラ３１により米粒の斜光による透過光を撮影することで行われる（ステップ７−９）。
【００３８】
この斜光透過光の測定を図５及び図１０を用いて詳細に説明する。図１０は胴割れ検出時のフローチャートを示したものである。図５を参照すると、光源３４Ａを点灯させたときの傾斜透過光は、光源に近い米粒について、横一条の亀裂面に光線が垂直に当たっていないので亀裂がうっすらと分かる。また、光源に遠い米粒について、光量が足りないため片側が影になってはっきり分からない。さらに、縦割れ粒については亀裂面に光線が垂直に当たっているので亀裂がはっきり分かる。光源３４Ｂを点灯させたときの傾斜透過光は、光源に近い米粒について、横一条の亀裂面に光線が垂直に当たり亀裂がはっきり分かる。光源に遠い米粒について、光量が足りないため片側が影になってはっきり分からない。また、縦割れ粒について、亀裂面に光線が垂直に当たっていないので亀裂がうっすらと分かる。光源３４Ｃを点灯させたときの傾斜透過光は、光源３４Ａとは反対側が影となり、縦割れ粒について亀裂がはっきり分かる。光源３４Ｄを点灯させたときの傾斜透過光は、光源３４Ｂとは反対側が影となり光源に近い米粒について亀裂がはっきり分かる。以上のように光源３４Ａから３４Ｄの画像を合成すれば、精度良く胴割れを検出することができる。図１０のフローチャートによれば、斜光透過光の測定を開始すると（７−９）、光源３４Ａを点灯させたときの取得画像として画像データを保存する（ステップ７−９−Ａ）。次に、光源３４Ａを消灯し、光源３４Ｂを点灯させたときの取得画像を画像データとして保存する（ステップ７−９−Ｂ）。同様に光源３４Ｂを消灯し、光源３４Ｃを点灯させたときの取得画像及び光源３４Ｃを消灯し、光源３４Ｄを点灯させたときの取得画像をそれぞれ画像データとして保存しておく（ステップ７−９−Ｃ、ステップ７−９−Ｄ）。そして、ステップ７−９−Ａからステップ７−９−Ｄにより取得した４種類の画像を画面上で合成することにより（ステップ７−１１）、米粒１粒について４方向からの光源により照射された画像が得られ、一方向光源による欠点であった光源からの距離による影や光量不足の影響を受けず、また、縦割の胴割れ粒であっても照射方向が４方向となるので、胴割れ検出の精度が向上する。そして、画像データを画像処理手段３に送出する。
【００３９】
図９に示すステップ７−５からステップ７−９までの５画面の撮影が終了すると、回転円盤用モータ２０を所定量回転させ、撮影済み米粒を排出手段（図示せず）に排出して測定を終了する（ステップ７−１０）。なお、画像処理を行う演算制御手段４と、カメラの撮影タイミングを行う制御部６０とは電気的に連絡しておくことが好ましく、演算制御手段４の画像データ要求信号に応じてステップ７−５からステップ７−９までの動作を繰り返し実行するようにプログラムを記憶しておくと、自動化することができる。
【００４０】
ステップ７−５からステップ７−９までの画像データは、画像処理手段３に送出され、演算制御手段４のＲＯＭ４ｄに記憶されたプログラムに沿って画像処理される。
【００４１】
まず、ステップ７−５及びステップ７−７に示した透過光による画像データの画像処理について図１１により説明する。図１１は画像処理のフローチャートを示したもので、演算制御手段４は、撮影されたサンプル米粒の透過画像データ（ＮＴＳＣ信号）を取り込み（ステップ８−１）、この透過画像データ（ＮＴＳＣ信号）をＹＵＶ（明るさ、色差）信号に変換して記憶部３ｃに記憶するよう指令する（ステップ８−２）。次に、演算制御手段４は、記憶部３ｃのＹＵＶ（明るさ、色差）信号のうち輝度信号を用いて、画素ごとに所定のしきい値を基準として２値化処理を指令する（ステップ８−３）。２値化処理すれば米粒の輪郭を図１２のように把握することができるので、米粒の輪郭を抽出する処理を指令する（ステップ８−４）。これら画像データは複数個の米粒のデータを取り込んでいるので、米粒１粒ごとに識別するため記号を付してラベリングを行う（ステップ８−５）。
【００４２】
米粒の輪郭が得られると、輪郭内側の画素数から米粒の面積が得られ、画像処理にて図形の長軸と短軸とを決定して幅と長さを特定することができる（ステップ８−７）。さらに、ＹＵＶ（明るさ、色差）信号のうち輝度信号を用いて、輝度信号からエッジ画像を抽出するよう指令する（ステップ８−６）。エッジ画像とは、輝度（明るさ）信号を微分処理して得られる画像であり、輝度（明るさ）の勾配があるところを信号として取り出すように処理されたものである。例えば、図１３のように米粒の一部に着色がある場合又は内質に不透明な部分がある場合のように、米粒の輪郭部分や、他と色彩の異なる境界部分などは輝度（明るさ）の勾配が存在するので、これらをエッジ画像処理すると、図１４のような画像に加工して取り出すことができる。次に、米粒の特徴を抽出するために、エッジ画像から、画素ごとの輝度（明るさ）について、米粒１粒ごとにエッジ画像信号のヒストグラムを作成する（ステップ８−８）。
【００４３】
そして、輝度（明るさ）信号そのものからは、米粒１粒ごとに輝度（明るさ）信号のヒストグラムを作成するよう指令する（ステップ８−９）。
【００４４】
上記ステップ８−７から得られた米粒の輪郭は形状情報とされ、ＹＵＶ（明るさ、色差）信号、輝度（明るさ）信号、ステップ８−８で得られたエッジ画像のヒストグラム、ステップ８−９で得られた輝度信号のヒストグラムは光学情報とされる。以上５つの特徴項目は演算制御手段４のＲＡＭ４ｅに米粒１粒ごとに対応してラベル内に記憶する（ステップ８−１０）。上記透過光による画像データからは、乳白色の背景板を透過した拡散光が、米粒の形状と米粒内質に関係する光として検出され、サンプル米粒の個々の形状と透過光量を検出することによって、米粒の形状に関係する特徴と透過光量の特徴を取得することができる。なお、ここで処理する輝度信号はモノクロ信号で可能である。
【００４５】
次に、ステップ７−６及びステップ７−８に示した反射光による画像データの画像処理について図１５により説明する。図１５は画像処理のフローチャートを示したもので、演算制御手段４は、撮影されたサンプル米粒の反射画像データ（ＮＴＳＣ信号）を取り込み（ステップ１２−１）、この反射画像データ（ＮＴＳＣ信号）をＹＵＶ（明るさ、色差）信号に変換して記憶部３ｃに記憶するよう指令する（ステップ１２−２）。そして、演算制御手段４は、記憶部３ｃのＹＵＶ（明るさ、色差）信号をＨＳＩ（色相、色彩、輝度）信号に変換して記憶するように指令する（ステップ１２−３）。次に、ＳＩ（色彩、輝度）信号を取り出してエッジ画像を抽出するよう指令する（ステップ１２−４）。エッジ画像の内容については前述のとおりである。また、米粒の特徴を抽出するために、ＨＳＩ（色相、色彩、輝度）信号からは米粒１粒ごとにＨＳＩ（色相、色彩、輝度）信号のヒストグラムを作成するよう指令する（ステップ１２−５）。ＳＩ（色彩、輝度）信号のエッジ画像からは米粒１粒ごとにエッジ画像のヒストグラムを作成するよう指令する（ステップ１２−６）。ここで、ＹＵＶ（明るさ、色差）信号、ＨＳＩ（色相、色彩、輝度）信号、ステップ１２−５で得られたＨＳＩ信号のヒストグラム、ステップ１２−６で得られたＳＩ（色彩、輝度）信号のエッジ画像のヒストグラムが光学情報とされる。以上４つの特徴項目は演算制御手段４のＲＡＭ４ｅに記憶される。このとき、透過画像処理のとき付したラベルを流用して米粒１粒ごとにラベル内に記憶させてもよい。また、透過画像処理とは別に反射画像処理のラベルを付して、同じ米粒のデータとなるように対応させて記憶させてもよい。以上、反射光による画像データ、つまり黒色板を背景として米粒から得られる反射光からは、米粒の色彩に関係する光として検出され、サンプル米粒個々の反射光を検出することによって、米粒の色彩に関する特徴を取得することができる。なお、ここでの信号はカラー信号である。
【００４６】
また、斜光透過画像データの画像処理について、図１４乃至図１６により説明する。図１６は画像処理のフローチャートを示したもので、演算制御手段４は、４方向から撮影されるとともに、合成された斜光画像データ（ＮＴＳＣ信号）を取り込み（ステップ１３−１）、この斜光画像データ（ＮＴＳＣ信号）をＹＵＶ（明るさ、色差）信号に変換して記憶部３ｃに記憶するよう指令する（ステップ１３−２）。次に、演算制御手段４は、記憶部３ｃのＹＵＶ（明るさ、色差）信号のうち輝度信号を用いてエッジ画像を抽出する（ステップ１３−３）。これを図１７で説明すると、合成された斜光画像に明暗がくっきり現われたものは胴割粒であり、米粒内に亀裂が入っている。このとき、輝度（明るさ）に関する微分処理であるエッジ画像を抽出すると、図１８に示すように、亀裂部分が粒状物を横断（あるいは縦断）する線として抽出できる。次に、粒状物の特徴を抽出するために、演算制御手段４は、エッジ画像をハフ変換して亀裂に伴う線を特定するよう指令する（ステップ１３−４）。ここで、米粒のＹＵＶ（明るさ、色差）信号、ステップ１３−３で得られたエッジ画像、ステップ１３−４で得られたバフ変換した値が光学情報とされる。以上３つの特徴項目は演算制御手段４のＲＡＭ４ｅに記憶される。このとき、米粒１粒ごとのラベルは透過画像処理のときに付したラベルと対応させて流用するとよい。
【００４７】
以上の透過光、反射光及び斜光による画像データにおいては、リファレンスとする基準板による基準光データの取得を省いたが、基準板の明るさや画像を基準データとして先に取り込んでおくことにより、各画像データを補正すること、より詳しくは、背景となる背景板の輝度や色彩を平均化することもできる。
【００４８】
さて、米粒の品位判定であるが、図１のＲＯＭ４ｄ内にはあらかじめ米粒品位関係式が記憶してある。この米粒品位関係式は、例えば、次のようにして求めてある。あらかじめ品位が既知の米粒から、前述した透過画像による米粒の面積（Ｘ_１
ａ）、円形度（Ｘ_２ａ）、長さ（Ｘ_３ａ）、幅（Ｘ_４ａ）、米粒のエッジ画像の信号のヒストグラム（Ｘ_５ａ）、米粒の輝度信号のヒストグラム（Ｘ_６ａ）、反射画像による米粒のＨＳＩ信号のヒストグラム（Ｘ_７ａ）、米粒のエッジ画像のヒストグラム（Ｘ_８ａ）、斜光画像による米粒のエッジ画像をハフ変換した信号（Ｘ_９ａ）を得て、これらの情報を説明変数（Ｘ_ｎａ）とし、米粒の品位である完全粒（Ｔ_１）、未完粒（Ｔ_２）、整粒（Ｔ_３）、未熟粒（Ｔ_４）、死米（Ｔ_５）などを目的変数（Ｔ_a）として、重回帰分析などの線形解析が行われる。上記以外にニューラルネットワークなどの非線形解析によって、品位が未知の米粒品位を求めるための米粒品位関係式を作ってもよい。つまり、品位が未知の米粒について、前記透過光画像や反射光画像あるいは斜光画像によって与えられた情報と、前記米粒品位関係式とにより、品位を特定することができるのである。なお、前記した各情報は一例であり、全ての情報を利用することが必要条件ではない。また線形解析や非線形解析については、公知の解析法が利用できる。
【００４９】
さらに、画像処理後の演算制御手段４の制御プログラム全体について図１９により説明する。図１９は演算制御手段４の制御フローチャートである。まず、カメラ２からサンプル米粒の画像データを得て（ステップ１６−１）、処理可能な画像データに変換して記憶部３ｃに記憶する（ステップ１６−２）。ここで得た画像データは演算制御手段４と画像処理手段３とによって前述のとおり米粒ごとに画像処理され（ステップ１６−３）、例えば４５０粒分の、画像処理された形状情報と光学情報が得られる。形状情報及び光学情報と、米粒品位関係式とによって、米粒のラベルごとに品位を演算特定し（ステップ１６−４）、品位ごとの粒数を演算する（ステップ１６−５）。さらに、品位ごとに粒数比を演算する（ステップ１６−５）。反射画像データの処理で得た、例えば、ＹＵＶ（明るさ、色差）信号による画像を区切って一粒ごとの画像データを得て、記憶部３ｃに記憶するよう画像処理手段に指令する（ステップ１６−７）。ここでの画像処理は、まず透過光画像データによって前述のように米粒１粒ごとの外形状を判別し、この外形状に基づいて同じラベルの反射光画像データを一粒ごとに分割し、最終的に並べ替えるとよい。サンプル画像は、反射光画像データを利用して作成すると、色彩が明確であり視覚的によい。演算制御手段４では、求めた品位ごとの粒数と粒数比、及び一粒ごとの画像データ（例えば４５０粒分）を同時に、所定のフォーマットにして出力ポート４ｃからカラープリンター５あるいはカラーディスプレイ６に出力する（ステップ１６−８）。このとき、印刷の一例として、図２０に示すような穀粒の品位判別データが仕上がる。以上のように、本発明の実施の形態では、品位と品位ごとの粒数及び粒数比に加えて、画像として取得したサンプル粒状物のサンプル画像を付加して提供することができる。これにより、サンプル粒状物の撮影データによって品位判別が可能で、加えてサンプル画像も作成することができる。
【００５０】
米粒として４５０粒全粒を画像として出力する場合は、前述のとおりでよいが、カラープリンター５による印刷紙面の大きさ又はディスプレイ６による解像度の関係から、米粒として１００粒程度しか印刷、表示できない場合には、図２１で示すように出力処理される。つまり、図１９の（ステップ１６−７）に代えて、図２１に示す品位ごとの粒数比と印字・表示可能な粒数１００粒とから品位ごとの粒数を算出する（ステップ１８−７）。品位ごとの粒数に応じて、記憶部３ｃから該当の画像データを任意に選択する（ステップ１８−８）。求めた品位ごとの粒数と粒数比、及び選択した画像データ１００粒分を同時に、所定のフォーマットに設定するとともに、出力ポート４ｃからカラープリンター５又はカラーディスプレイ６に出力する（ステップ１８−９）。このとき、印刷の一例として、図２２に示すような穀粒の品位判別データが仕上がる。
【００５１】
図２１の別実施例として図２３に示すものは、図１９のステップ１６−７に代えて、品位ごとの粒数比と印字・表示可能な粒数１００粒とから品位ごとの粒数を算出するものである（ステップ２０−７）。そして、記憶部３ｃの画像データから品位を代表する画像データを品位ごとに１個ずつ選択する（ステップ２０−８）。次に、品位ごとの粒数と粒数比、及び品位を代表する画像データを粒数分複写して加工した画像データを、所定のフォーマットに設定するとともに、出力ポート４ｃからカラープリンター５又はカラーディスプレイ６に出力するのである（ステップ２０−９）。
【００５２】
なお、上記の米粒品位判別装置は、胴割及び品位を判別できるものであるが、胴割検出の際に測定部に最低限必要な部品は、粒状物保持手段、多方向から照射できる光源及び撮影手段の３要素であり、品位検出の際に測定部に最低限必要な部品は、粒状物保持手段、多方向から照射できる光源、少なくとも米粒の透過光の基準となる背景板、及び撮影手段の４要素である。上述のように背景板として、反射光用背景板及び透過光用背景板など複数用いたが、透過光用背景板以外は、特に必須要素とするものではなく、あってもなくてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、粒状物保持手段に供給された米粒は、光源により斜光光線が照射されるが、光源駆動手段により、複数に区分した光源を順次点灯させて多方向から斜光光線が照射される。例えば、米粒の長さ方向両端側及び幅方向両端側の４方向のそれぞれ光を照射することができ、光源から遠い場合の光量不足による影や、米粒どうしの重なりによる影や、粒状物保持手段の影を防止することができ、片面の亀裂を見落としたり、縦の亀裂を見落とすことがなく、多方向から斜光画像が取得され、胴割れ粒の特徴項目を抽出して高精度の胴割れ判別をすることができる。
【００５４】
そして、前記第１の光源の対向位置に設けて米粒に光線を照射する第２の光源と、少なくとも米粒の透過光の基準となる背景板と、前記第１の撮影手段の対向位置に設けて米粒の反射画像及び透過画像を取得する第２の撮影手段とを備え、前記第１及び第２の撮影手段により得られた複数の画像信号を、前記画像処理部により米粒の品位に関連する光学情報に変換し、この光学情報に基づき前記演算制御手段により米粒の品位を判別し、この米粒の品位判別結果及び光学情報を前記表示手段により同時に表示又は印字するので、粒状物保持手段に供給された米粒は、光源からの光線が米粒の表裏両面に照射され、撮影手段により表裏両面の反射画像信号及び表裏両面の透過画像信号を取得することができて、撮影手段の視点を異にして米粒の画像信号を得ることができる。そして、これら複数の画像から胴割粒以外の米粒の特徴項目を抽出することができる。例えば、米粒の片面だけにわずかに黒点があれば被害粒と判別し、米粒の品位判別を正確に行い、分析結果の精度を向上させることができる。また、米粒から得られる画像信号によって品位判別し、この画像信号からサンプル画像を作成し、これらを同時に印刷・表示するようにしたので、品位判別結果としての信頼性が向上する。
【００５５】
前記第１の撮影手段は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒表面の反射画像、米粒表面の透過画像又は複数の斜光透過画像を撮像するとともに、前記第２の撮影手段は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒裏面の反射画像及び米粒裏面の透過画像を撮像するので、少なくとも２台のカメラにより米粒の表面反射画像、表面透過画像、裏面反射画像、裏面透過画像及び複数の斜光透過画像を得ることができるので、簡単な構成で米粒の品位判別が正確に行えるようになる。
【００５６】
前記第１の光源は、前記粒状物保持手段の下方に設けられ、米粒の裏面を照射するとともに、前記第２の光源は、前記粒状物保持手段の上方に設けられ、米粒の表面を照射するので、粒状物の表面反射光、表面透過光、裏面反射光、裏面透過光を得ることができる。そして、これらをカメラにより画像信号として取得することができる。米粒の品位判別の際は、そして、これらをカメラにより画像信号として取得することができる。
【００５７】
前記背景板は、前記粒状物保持手段の下方に設けられた下部反射光用背景板、下部透過光用背景板及び斜光透過光用背景板と、前記粒状物保持手段の上方に設けられた上部反射光用背景板及び上部透過光用背景板とを備えたので、下部反射画像、下部透過画像、多方向からの斜光透過画像、上部反射画像及び上部透過画像を逐次取得する際に、各画像に最適な背景板を選択することができる。
【００５８】
【００５９】
さらに、前記光源を円環型の光源に形成すると、円環型の光源中央に測定点を位置させると、測定点に対し全方向（３６０°）から光が照射されることになり、米粒どうしの重なりや、粒状物保持手段の影を防止することができ、鮮明な画像信号を取得することができる。
【００６０】
前記粒状物保持手段は、試料採取孔のない回転円盤に形成すると、該回転円盤上の一端から供給した米粒を測定点に連続して移送し、該測定点上の米粒を前記撮影手段により複数の画像信号を取得し、その後、前記回転円盤上の粒状物を他端から連続して排出され、米粒の品位測定回数が多数あるときは、回転円盤を回転させるだけで新たな米粒を測定点に連続して移送し、測定済みの米粒を連続して排出することができ、測定時の操作が簡単になる。
【００６１】
一方、前記粒状物保持手段を、米粒を単層状態で複数列に並ばせるスライド板に形成すると、撮影手段により複数の画像信号を取得する際に、スライド板に整然と並べられた状態の米粒の画像信号が得られるので、米粒が不揃（そろ）いの画像信号に比べて見苦しくなく、見た目がきれいな画像信号が得られる。
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【図面の簡単な説明】
【図１】
米粒品位判別装置の制御ブロック図である。
【図２】
撮影手段を設置した測定部の内部構造を示す概略縦断面図である。
【図３】
測定部のフィーダと粒状物保持手段を示す平面図である。
【図４】
粒状物保持手段の別実施形態を示す概略斜視図である。
【図５】
円環型下部光源の点灯の様子を示す概略図である。
【図６】
背景板の構成を示す平面図である。
【図７】
背景板の配置と回転を示した平面図である。
【図８】
撮影手段の制御ブロック図である。
【図９】
撮影手段のフローチャートである。
【図１０】
胴割れ検出時のフローチャートである。
【図１１】
透過光の画像データの処理フローチャートである。
【図１２】
透過光画像データを２値化処理して得られる画像の一例を示す図である。
【図１３】
画像処理する前の透過光画像データの一例を示す図である。
【図１４】
図１１の画像をエッジ処理して得られる画像の一例を示す図である。
【図１５】
反射光の画像データの処理フローチャートである。
【図１６】
斜光画像データの処理フローチャートである。
【図１７】
画像処理する前の斜光画像データの一例を示す図である。
【図１８】
斜光画像データを画像処理して得られる画像の一例を示す図である。
【図１９】
米粒品位判別装置のフローチャートである。
【図２０】
印刷された品位判別の測定結果の一例である。
【図２１】
サンプル画像の別の作成手順を示すフローチャートである。
【図２２】
別のフローチャートで作成して印刷した品位判別の測定結果の一例である。
【図２３】
サンプル画像の別の作成手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 米粒品位判別装置
２ カメラ
３ 画像処理手段
４ 演算制御手段
５ プリンタ
６ カラーディスプレイ
７ スライド板
８ 溝部
２０ ステッピングモータ
２１ 回転軸
２２ 回転円盤
２３ 一方側
２４ フィーダ装置
２５ 米粒
２６ 撮影ポイント
２７ 撮影視線
２８ トラフ
２９ ホッパー
３０ 光源
３１ カメラ
３２ スリット
３４ 光源
３５ カメラ
３６ スリット
４０ 乳白色板
４１ 黒色板
４２ 背景板
４３ 乳白色板
４４ 黒色板
４５ 背景板
４６ ステッピングモータ
４７ 回転軸
４８ 背景板なし
４９ 背景板
５０ ステッピングモータ
５１ 回転軸