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
[Document name] Statement
[Title of Invention] Grain of riceQuality discriminator
[Claims]
1. A granular material holding means formed of a material that transmits light rays from a light source and supplied to the granular material holding means.Grain of riceA first light source divided into a plurality of light sources so as to irradiate oblique light rays from at least four directions, and the light source described above.Grain of riceA first photographing means for acquiring an oblique light transmission image obtained by irradiating the light source, a light source driving means for forming each of the light sources in an independent power supply system and performing on / off control, and the light source driving means. Light sources sequentiallyGrain of riceA plurality of oblique light transmission image signals obtained by irradiating the image are combined into one.Grain of riceAn image processing unit that converts the optical information related to the body split, an arithmetic control means that determines the body division based on the optical information obtained by the image processing unit, and an arithmetic control means obtained from the arithmetic control means.Grain of riceIt is characterized in that it is provided with a display means for simultaneously displaying or printing the body split determination result and the optical information obtained from the image processing unit.Grain of riceQuality discrimination device.
2.
Provided at a position facing the first light sourceGrain of riceA second light source that irradiates light, and at leastGrain of riceProvided at a position facing the background plate that serves as a reference for the transmitted light of the first photographing means.Grain of riceThe image processing unit is provided with a second photographing means for acquiring the reflected image and the transmitted image of the above, and a plurality of image signals obtained by the first and second photographing means are obtained by the image processing unit.Grain of riceIt is converted into optical information related to the quality of the above, and based on this optical information, the calculation control meansGrain of riceJudging the dignity ofThe relevantThe first aspect of claim 1, wherein the quality determination result and the optical information are simultaneously displayed or printed by the display means.Grain of riceQuality discrimination device.
3. The first photographing means is provided above the granular material holding means.Grain of riceSurface reflection image,Grain of riceA transmission image of the surface or a plurality of oblique light transmission images are captured, and the second photographing means is provided below the granular material holding means.Grain of riceReflected image on the back side andGrain of riceThe second aspect of the present invention, wherein a transparent image on the back surface is captured.Grain of riceQuality discrimination device.
4. The first light source is provided below the granular material holding means.Grain of riceThe second light source is provided above the granular material holding means while irradiating the back surface of the above.Grain of rice2. The surface of claim 2 is irradiated.Grain of riceQuality discrimination device.
5. The background plate is provided below the granular material holding means.RuProvided above the lower reflected light background plate, the lower transmitted light background plate, the oblique light transmitted light background plate, and the granular material holding means.RuWith the background plate for upper reflected light and the background plate for upper transmitted lightConsists of2.Grain of riceQuality discrimination device.
6. The first or second method according to claim 1 or 2, wherein the first and / or the second light source is formed into a ring-shaped light source.Grain of riceQuality discrimination device.
7. The granular material holding means isRotating disk without sampling holesThe granular article position discriminating apparatus according to claim 1 or 2.
8. The granular material holding means is formed on a slide plate in which rice grains are arranged in a plurality of rows in a single layer state.ShiThe granular article position discriminating device according to claim 1 or 2.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present inventionGrain of riceAnalyze the quality ofGrain of riceRegarding the quality determination device.
0002.
[Previous technology]
0003
Traditional riceAs an example of the grain grade determination device, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-292344. this is,The number of grains is calculated based on the grades of sized grains, immature grains, damaged grains, colored grains, etc. contained in the rice grain sample.Ri,A disk having a plurality of sampling holes provided on the outer peripheral edge is rotated to irradiate each sample rice grain in the sampling hole with light so as to receive the reflected light amount and the transmitted light amount of the rice grain. The rice grain detection unit is provided above the disk, and has two light receiving elements that disperse the amount of vertically reflected light of the rice grain into a long wavelength component and a short wavelength component and receive the light amount of each wavelength, and the lower part of the disk. It is composed of a vertically transmitted light receiving element that receives the amount of vertically transmitted light and a light receiving element for detecting body cracks that receives the amount of obliquely transmitted light of rice grains.WasTo. Then, the discrimination data is calculated from the amount of light received by these four light receiving elements, and the discrimination data is combined with the discrimination data.in advanceThe grade of each grain of rice is determined by the determined discrimination algorithm.
0004
In addition, by taking images of a plurality of sample rice grains and obtaining image data, the contour of the rice grain is discriminated from the image data, and the color of the rice grain image determined by this contour and the contour and the color of the rice grain image are determined.In addition, Ara KajiThe grade of rice grains is determined by the determined discrimination algorithm.RuThere is a quality determination device.
0005
[Problems to be Solved by the Invention]
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-292344,RuIn the quality determination device, the rice grain detection unit, particularly the light receiving element for detecting the body crack of the rice grain, includes one light receiving element for detecting the body crack, which receives the amount of obliquely transmitted light emitted from the oblique direction of the rice grain. However, it could not be said that sufficient optical information was obtained when the body crack was detected. In other words, the torso-split grain is a grain that has a crack in the endosperm, and the degree is(1)Grains with a clean horizontal crack,(2)There are two cracks on one side that do not completely pass through, and two on the other side when viewed from the other side.(3)Grains with 3 or more cracks on one side that do not completely pass through,(4)Grains with vertical cracks, regardless of whether they are cracked(5)It is divided into five stages, such as grains with hexagonal cracks, and in the above-mentioned conventional technology, optical information is captured by only one light receiving element for detecting body cracks, so cracks on one side can be overlooked or vertical cracks can be seen. There was a risk of overlooking.
0006
Further, even in the latter quality determination device having a configuration in which an image of a sample rice grain is taken to obtain image data, a method of obtaining optical information from only one side of the rice grain can maintain highly accurate body crack discrimination. There wasn't.
0007
In view of the above problems, the present inventiongrainIt is possible to improve the accuracy of body crack detection by analyzing both the front and back sides of thegrainIt is a technical issue to provide a quality determination device.
0008
[Means for solving problems]
In order to solve the above problems, the present invention supplies a granular material holding means formed of a material that transmits light rays from a light source and the granular material holding means.Grain of riceA first light source divided into a plurality of light sources so as to irradiate oblique light rays from at least four directions, and the light source described above.Grain of riceA first photographing means for acquiring an oblique light transmission image obtained by irradiating the light source, a light source driving means for forming each of the light sources in an independent power supply system and performing on / off control, and the light source driving means. Light sources sequentiallyGrain of riceA plurality of oblique light transmission image signals obtained by irradiating the image are combined into one.Grain of riceAn image processing unit that converts the optical information related to the body split, an arithmetic control means that determines the body division based on the optical information obtained by the image processing unit, and an arithmetic control means obtained from the arithmetic control means.Grain of riceA technical means has been taken to include a display means for simultaneously displaying or printing the body split determination result and the optical information obtained from the image processing unit.
0009
As a result, the rice grains supplied to the granular material holding means are irradiated with oblique light rays by the light source, but the light source driving means sequentially turns on the light sources divided into a plurality of light sources and irradiates the oblique light rays from multiple directions. For example, it is possible to irradiate light in each of the four directions of both ends in the length direction and both ends in the width direction of rice grains, and shadows due to insufficient light amount when the rice grains are far from the light source, shadows due to overlapping of rice grains, and shadows of grain holding means. It is possible to prevent cracks on one side and without overlooking vertical cracks, oblique light images are acquired from multiple directions, and characteristic items of the cracked particles are extracted to determine the cracks with high accuracy. be able to.
0010
Then, it is provided at a position facing the first light source.Grain of riceA second light source that irradiates light, and at leastGrain of riceProvided at a position facing the background plate that serves as a reference for the transmitted light of the first photographing means.Grain of riceThe image processing unit is provided with a second photographing means for acquiring the reflected image and the transmitted image of the above, and a plurality of image signals obtained by the first and second photographing means are obtained by the image processing unit.Grain of riceIt is converted into optical information related to the quality of the above, and based on this optical information, the calculation control meansGrain of riceJudging the dignity ofThe relevantSince the quality determination result and the optical information are simultaneously displayed or printed by the display means, they are supplied to the granular material holding means.Grain of riceIs the light rays from the first and second light sourcesGrain of riceThe front and back surfaces of the image are irradiated, and the reflected image signal on both the front and back surfaces and the transmitted image signal on both the front and back surfaces can be acquired by the first and second photographing means, and the viewpoints of the photographing means are different.Grain of riceImage signal can be obtained. And from these multiple images, other than the body split grainGrain of riceFeature items can be extracted. For exampleGrain of riceIf there is a slight black spot on only one side of theGrain of riceIt is possible to accurately determine the quality of the analysis result and improve the accuracy of the analysis result. Also,Grain of riceSince the quality is discriminated by the image signal obtained from, a sample image is created from this image signal, and these are printed and displayed at the same time, the reliability as the quality discrimination result is improved.
0011
The first photographing means is provided above the granular material holding means, and is provided.Grain of riceSurface reflection image,Grain of riceA transmission image of the surface or a plurality of oblique light transmission images are captured, and the second photographing means is provided below the granular material holding means.Grain of riceReflected image on the back side andGrain of riceSince the transparent image on the back side is captured, it is possible to use at least two cameras.Grain of riceSince it is possible to obtain a front surface reflection image, a front surface transmission image, a back surface reflection image, a back surface transmission image, and a plurality of oblique light transmission images, a simple configuration can be obtained.Grain of riceYou will be able to accurately determine the quality of.
0012
The first light source is provided below the granular material holding means.Grain of riceThe second light source is provided above the granular material holding means while irradiating the back surface of the above.Grain of riceBecause it irradiates the surface ofGrain of riceThe front surface reflected light, the front surface transmitted light, the back surface reflected light, and the back surface transmitted light can be obtained. Then, these can be acquired as image signals by the camera.
0013
The background plate is provided below the granular material holding means.RuProvided above the lower reflected light background plate, the lower transmitted light background plate, the oblique light transmitted light background plate, and the granular material holding means.RuWith the background plate for upper reflected light and the background plate for upper transmitted lightConsists ofTherefore, when the lower reflection image, the lower transmission image, the oblique light transmission image from multiple directions, the upper reflection image, and the upper transmission image are sequentially acquired, the optimum background plate for each image can be selected.
0014.
0015.
Further, when the first and / or the second light source is formed into a ring-shaped light source, when the measurement point is positioned at the center of the ring-shaped light source, the measurement point is irradiated with light from all directions (360 °). Therefore, it is possible to prevent the rice grains from overlapping each other and the shadow of the granular material holding means, and it is possible to acquire a clear image signal.
0016.
The granular material holding means isWhen formed on a rotating disk without sampling holes,Supplied from one end on the rotating diskGrain of riceIs continuously transferred to the measurement point and on the measurement point.Grain of riceA plurality of image signals are acquired by the photographing means, and then on the rotating disk.Grain of riceContinuously from the other endBecause it is discharged, rice grainsWhen there are a large number of quality measurements, simply rotate the rotating disk to make a new one.Grain of riceWas continuously transferred to the measurement point and measuredGrain of riceCan be continuously discharged, and the operation at the time of measurement becomes easy.
[0017]
On the other hand, the granular material holding meansGrain of riceIs formed on a slide plate in which the images are arranged in a plurality of rows in a single layer state, and when a plurality of image signals are acquired by the photographing means, the slide plates are arranged in an orderly manner.Grain of riceSince the image signal ofGrain of riceIt is not unsightly compared to an image signal with irregularities, and an image signal with a beautiful appearance can be obtained.
0018
0019
0020
0021.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
0022.
Figure 1 showsGrain of riceIt shows the control block diagram of the quality determination apparatus. In FIG.Grain of riceThe quality determination device 1 isGrain of riceImage by transmitted light andGrain of riceImage by reflected light fromToGet multiple samplesGrain of riceIt was obtained by being connected to a photographing means 2 composed of a camera for photographing the image and the camera of the photographing means 2 and photographing by the camera.Grain of riceSignal,Grain of riceBased on the image processing means 3 (for example, "PCI bus board") that performs image processing such as conversion to optical information related to the quality of the image processing means 3 and the optical information obtained by the image processing means 3.Grain of riceDetermine the quality and sampleOf rice grainsIt is output from the arithmetic control means 4 (for example, "personal computer") that simultaneously outputs the number of grains and the grain number ratio based on the image and the quality, and the arithmetic control means 4.TaIt includes a printer 5 that prints an image and a grain number and a grain number ratio, and a color display 6 that displays these. The image processing means 3 may be a commercially available image processing board, and the arithmetic control means 4 is provided with image processing application software for advancing image processing using this board.
[0023]
More specifically, a light receiving element (for example, an area sensor of 512 × 440 pixels) is provided in the camera serving as the photographing means 2, and the signal photographed by the camera is input to the image processing means 3. The image processing means 3 converts the input signal (NTSC signal) into an A / D converter 3a that converts the input signal (NTSC signal) into analog and digital, and the converted digital signal.Grain of riceOptical information related to the quality of the above (for example, a YUV (brightness, color difference) signal and a processing unit 3b that further converts this YUV signal into an HSI (hue, color, luminance) signal, and a predetermined storage capacity (for example, for example). A storage unit 3c having a capacity of storing about 40 pieces of 512 × 512 pixel data) and an output port 3d for outputting optical information of the processing unit 3b as an image are provided. The output port 3d is a color monitor 7. Is connected and the input image and the image processed by the image processing means 3 are visually displayed. The signal processing operation of the processing unit 3b is operated by an image processing application stored in the arithmetic control means 4 described later.
0024
The arithmetic control means 4 is centered on a CPU (central processing unit) 4a, and has a relationship between a PCI bus 4b, which is an input / output port of the image processing means 3, an output port 4c that outputs print data to a printer 5, and quality discrimination. Read-only storage element (hereinafter referred to as "ROM") 4d that stores expressions and programs, read-write storage element (hereinafter referred to as "RAM") 4e that stores image processing applications and image data, and data from the outside. Input ports 4f for input are connected to each other. An input unit 8 such as a keyboard or a touch panel is connected to the input port 4f. By the way, as an image processing application stored in the RAM 4e, "Visual C ++" (registered trademark of Microsoft Corporation) or the like is used. Therefore, when the data captured by the camera of the photographing means 2 is input to the signal processing means 3, the processing unit 3b of the image processing means 3 is activated by the image processing application to convert the signal form from the NTSC signal to the YUV signal. Or, further convert the YUV signal into an HSI signal. Further, regarding the procedure of using which part of the signal converted in this way to perform the quality determination data processing, the processing is controlled by a program stored in the ROM 4d separately from the image processing application.
0025
Next, the measuring unit in which the photographing means 2 is installed will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing the internal structure of the measuring unit in which the photographing means is installed, and FIG. 3 is a plan view showing the feeder and the granular material holding means of the measuring unit. It is a disk. As shown in FIGS. 2 and 3, the measuring unit
Is mainly a rotary disk 22 that is pivotally supported by a rotary shaft 21 of a stepping motor 20 and rotates, a feeder device 24 (hereinafter referred to as "feeder") installed on one side 23 of the outer peripheral edge of the rotary disk 22, and a rotary disk 22 outside. It is composed of a photographing point 26 of the photographing means 2 installed on the other side of the peripheral edge. The feeder 24 has a sample above the trough 28.Grain of riceThe hopper 29 is provided, and is supplied from the hopper 29 to one side of the rotating disk 22 via the feeder 24.Grain of riceThe 25 is moved to the shooting point 26 on the other side by the rotation of the motor 20.
0026
FIG. 4 is a schematic perspective view showing another embodiment of the granular material holding means, in which the granular material holding means is formed on a slide plate. The slide plate 7 is made of a material that transmits light rays from a light source, for example, an acrylic resin.Grain of riceThe groove portions 8 are provided in a plurality of rows so that the two can be arranged in a plurality of rows in a single layer state. And to the slide plate 7.Grain of riceIs supplied by the feeder device 24, and it is preferable that a groove similar to that of the slide plate 7 is formed on the bottom surface. At the start of measurement, the slide plate 7 moves in the direction of arrow A.Grain of riceIs moved to the shooting point 26, and at the end of the measurement, the slide plate 7 further moves in the direction of arrow A.Grain of riceIs discharged, and the empty slide plate 7 moves in the direction of arrow B to make a new one.Grain of riceWill be supplied.
[0027]
On such a slide plate 7Grain of riceWhen a plurality of image signals are acquired by the photographing means, the images are arranged in an orderly manner on the slide plate 7.Grain of riceImage signal is obtained,Grain of riceIt is not unsightly compared to an image signal with irregularities, and an image signal with a beautiful appearance can be obtained.
[0028]
In FIGS. 2 and 4, the photographing point 26 is provided with a photographing line of sight 27 perpendicular to the rotating disk 22 or the slide plate 7, and a ring-shaped light source 30 and a camera 31 are provided above the photographing line of sight 27. A slit 32 (not shown in FIG. 4) provided between the camera 31 and the light source 30 is provided. On the other hand, a similar light source 34, a camera 35, and a slit 36 (not shown in FIG. 4) are arranged on the lower side of the line-of-sight 27. Then, the camera 31 and the camera 35 are supplied onto the shooting point 26 through the slits 31 and 36, respectively, and are illuminated by the light sources 30 and 34.Grain of riceTo shoot. It is preferable that LEDs are used as the light sources 30 and 34, and the wavelength range thereof is a visible light range of 420 nm to 700 nm.
[0029]
FIG. 5 is a schematic view showing the lighting state of the ring-shaped light source, particularly the lower light source 34. The ring-shaped lower light source 34 shown in FIG. 5 is divided into a plurality of light sources so that the central angle of the ring is approximately 90 °, and the light sources 34A of four independent power supply systems are contained in one ring-shaped light source 34. It forms 34B, 34C, 34D. As a result, if the light sources 34A, 34B, 34C, and 34D are turned on in sequence,Grain of riceThe light rays that irradiateIn a plan view of the annular light source 34It will be irradiated from four directions, up, down, left and right.
[0030]
Next, the background plate will be described with reference to FIGS. 2 and 6. FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the background plate provided in the measuring unit. A background plate 42 is inserted between the photographing point 26 and the light source 30 of the measuring unit so as to block the line of sight 27, and the line of sight 27 is blocked between the photographing point 26 and the light source 34. The background plate 45 is inserted. The background plate 42 is integrally formed with two types of a milky white plate 40 and a black plate 41. Similarly, the background plate 45 is also integrally formed with two types of a milky white plate 43 and a black plate 44, and the background plate 42 and the background plate 42 are integrally formed. It is formed so that it can be freely replaced with 45. That is, the background plates 42 and 45 are pivotally supported by the rotating shaft 47 of the stepping motor 46, and the background plate 42 (milky white plate 40, black plate 41) is supported by the rotation of the motor 46.When, Background plate 45 (milky white plate 43, black plate 44)When, 48 without a background plate is arranged so that it can be rotatably switched. Further, FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the background plate provided in the light source 34, and the background plate 49 made of a black plate can be freely replaced between the light source 34 and the slit 36 so as to block the line of sight 27. It is rotatably formed by being pivotally supported by the rotating shaft 51 of the stepping motor 50.
0031
Next, the control means of the photographing means 2 having the above configuration will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a control device of the photographing means 2. FIG. 8Shown incontrolDepartmentReference numeral 60 denotes an input / output port 62 centered on the central processing unit (CPU) 61.,Read-and-memory element (ROM) 63When,Read / write storage element 64 (RAM)WhenIs connected. The motor drive unit 64, the feeder drive unit 24, and the light source drive unit 65 are connected to the input / output port 62, respectively, and the upper camera 31 and the lower camera 35 are connected to the input / output port 62. Has been done. The motor drive unit 64 includes a rotary disk motor 20, a background plate motor 46, and a background plate motor 50.WhenIs connected. Each of these motors 20, 46, 50Ara KajiTherefore, a command is sent from the CPU 61 by the program stored in the ROM 63, and the rotation of each of the motors 20, 46, 50 is controlled. Further, the light source driving unit 65 is connected to the upper light source 30 and the light sources 34A, 34B, 34C, 34D in which the lower light source 34 is independent of each other. AndAra KajiTherefore, a command is sent from the CPU 61 by the program stored in the ROM 63, and the lighting and extinguishing of the light source 30 and the light sources 34A, 34B, 34C, and 34D are controlled. The upper camera 31 and the lower camera 35 are photographed by a command from the control device 60, and the image data obtained by the photographing is sent to the image processing means 3 by the command of the control device 60.
[0032]
Then, in the ROM 63 shown in FIG. 8, a program as shown in the flowchart of FIG. 9 is stored. First, a sample from the hopper 29 shown in FIG.Grain of riceWhen the feeder 24 is driven (step 7-1) and the motor 20 is rotationally driven (step 7-2), the feeder 24 is driven and the measurement is started.Grain of riceIs supplied from the feeder 24 to the rotating disk 22 in a layered state.Grain of riceIs supplied to the rotating disk 22 in an arc shape in a constant amount, the feeder 24 is stopped (step 7-3), andGrain of riceWhen the camera reaches the shooting point 26, the rotating disk also stops (steps 7-4) (see FIG. 3).
0033
To measure the upper transmitted light, the background plate motor 46 is rotated by a predetermined amount to move the milky white plate 43 to the position of the viewpoint 27, all the light sources 34A, B, C, and D on the lower side are turned on, and the upper camera 31 is used. From aboveGrain of riceThis is performed by photographing the transmitted light of (step 7-5). Then, this image data is sent to the image processing means 3 (the image data obtained at this time includes, for example, an image of about 450 grains).
0034
To measure the upper reflected light, the background plate motor 46 is rotated by a predetermined amount to move the black plate 44 to the viewpoint 27 position, all the light sources 34A, B, C, and D are turned off, and the upper light source 30 is turned on. , From above by the upper camera 31Grain of riceThis is done by photographing the reflected light of (step 7-6). Then, this image data is sent to the image processing means 3.
0035.
Similarly, in the measurement of the lower transmitted light, the background motor 46 is rotated by a predetermined amount to move the milky white plate 40 to the viewpoint 27 position, the light source 30 on the upper side is turned on, and the lower camera 35 is used from below.Grain of riceThis is performed by photographing the transmitted light of (step 7-7). Then, this image data is sent to the image processing means 3.
0036
Similarly, in the measurement of the lower reflected light, the background motor 46 is rotated by a predetermined amount to move the black plate 41 to the viewpoint 27 position, the light source 30 is turned off, and all the lower light sources 34A, B, C, and D are turned on. At the same time, from below by the lower camera 35Grain of riceThis is done by photographing the reflected light of (step 7-8). Then, the image data is sent to the image processing means 3.
0037
Finally, in the measurement of oblique light transmitted light, the background motor 46 is rotated by a predetermined amount to move the background plateless 48 to the viewpoint 27 position, and the background plate motor 50 is rotated by a predetermined amount to move the black plate 49 to the viewpoint position. Then, the light sources 34A, 34B, 34C, and 34D are sequentially switched and turned on by a multiplexer or the like, and are turned on by the upper camera 31.Grain of riceThis is performed by photographing the transmitted light due to the oblique light of (step 7-9).
[0038]
The measurement of this oblique light transmitted light will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 10. FIG. 10 shows a flowchart at the time of detecting a crack in the body. With reference to FIG. 5, in the inclined transmitted light when the light source 34A is turned on, the cracks can be seen slightly because the light rays do not hit the crack surface of the horizontal row vertically with respect to the rice grains close to the light source. Also, for rice grains far from the light source, one side is shadowed and it is not clear because the amount of light is insufficient. Furthermore, for the vertical cracks, the cracks can be clearly seen because the light beam hits the crack surface vertically. When the light source 34B is turned on, the oblique transmitted light is such that the light rays hit the crack surface of a horizontal row vertically on the rice grains close to the light source and the cracks can be clearly seen. For rice grains far from the light source, one side is shadowed and it is not clear because the amount of light is insufficient. In addition, for the vertical cracks, the cracks can be seen slightly because the light beam does not hit the crack surface vertically. When the light source 34C is turned on, the oblique transmitted light has a shadow on the side opposite to the light source 34A, and cracks can be clearly seen in the vertical cracks. When the light source 34D is turned on, the oblique transmitted light has a shadow on the side opposite to the light source 34B, and cracks can be clearly seen in the rice grains close to the light source. By synthesizing the images of the light sources 34A to 34D as described above, the cracks in the body can be detected with high accuracy. According to the flowchart of FIG. 10, when the measurement of the oblique light transmitted light is started (7-9), the image data is saved as the acquired image when the light source 34A is turned on (step 7-9-A). Next, the acquired image when the light source 34A is turned off and the light source 34B is turned on is saved as image data (step 7-9-B). Similarly, the acquired image when the light source 34B is turned off and the light source 34C is turned on and the acquired image when the light source 34C is turned off and the light source 34D is turned on are saved as image data (step 7-9-). C, steps 7-9-D). Then, by synthesizing the four types of images acquired in steps 7-9-A to 7-9-D on the screen (step 7-11), one rice grain was irradiated with light sources from four directions. An image can be obtained, and it is not affected by shadows and insufficient light intensity due to the distance from the light source, which was a drawback of the one-way light source. The accuracy of crack detection is improved. Then, the image data is sent to the image processing means 3.
[0039]
When the shooting of the five screens from steps 7-5 to 7-9 shown in FIG. 9 is completed, the rotary disk motor 20 is rotated by a predetermined amount, and the shooting has been completed.Grain of riceIs discharged to a discharge means (not shown) to end the measurement (step 7-10). It should be noted that the arithmetic control means 4 that performs image processing and the control that performs the shooting timing of the camera.DepartmentIt is preferable to communicate with 60 electrically, and a program is stored so as to repeatedly execute the operations from steps 7-5 to 7-9 in response to the image data request signal of the arithmetic control means 4. And can be automated.
0040
The image data from steps 7-5 to 7-9 are sent to the image processing means 3 and image-processed according to the program stored in the ROM 4d of the arithmetic control means 4.
[0041]
First, the image processing of the image data by the transmitted light shown in steps 7-5 and 7-7 will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a flowchart of image processing, in which the arithmetic control means 4 captures the transmitted image data (NTSC signal) of the photographed sample rice grain (step 8-1) and captures the transmitted image data (NTSC signal). It is instructed to convert it into a YUV (brightness, color difference) signal and store it in the storage unit 3c (step 8-2). Next, the arithmetic control means 4 uses a luminance signal among the YUV (brightness, color difference) signals of the storage unit 3c to command binarization processing with reference to a predetermined threshold value for each pixel (step 8). -3). If you do binarization processingGrain of riceSince the outline of can be grasped as shown in FIG.Grain of riceCommand the process of extracting the contour of (step 8-4). These image data are multipleGrain of riceBecause I am importing the data ofGrain of rice1grainLabeling is performed with a symbol for each identification (step 8-5).
[0042]
Grain of riceWhen the contour of is obtained, from the number of pixels inside the contourGrain of riceThe area of the figure can be obtained, and the major axis and the minor axis of the figure can be determined by image processing to specify the width and length (step 8-7). Further, among the YUV (brightness, color difference) signals, the luminance signal is used to instruct the extraction of the edge image from the luminance signal (step 8-6). The edge image is an image obtained by differentiating a luminance (brightness) signal, and is processed so as to extract a place having a gradient of luminance (brightness) as a signal. For example, as shown in FIG.Grain of riceIf there is a part of the color or if there is an opaque part in the internal material,Grain of riceSince there is a gradient of brightness (brightness) in the contour portion of the above and the boundary portion having a different color from the others, it is possible to process and extract the image as shown in FIG. 14 by performing edge image processing. next,Grain of riceAbout the brightness (brightness) of each pixel from the edge image in order to extract the characteristics ofGrain of riceA histogram of the edge image signal is created for each grain (step 8-8).
[0043]
And from the brightness signal itself,Grain of riceIt is instructed to create a histogram of the luminance (brightness) signal for each grain (step 8-9).
[0044]
Obtained from steps 8-7 aboveGrain of riceThe contour of is used as shape information, and the YUV (brightness, color difference) signal, the luminance (brightness) signal, the histogram of the edge image obtained in step 8-8, and the histogram of the luminance signal obtained in step 8-9 are It is regarded as optical information. The above five feature items are in the RAM 4e of the arithmetic control means 4.Grain of riceEach grain is stored in the label correspondingly (step 8-10). From the image data obtained from the transmitted light, the diffused light transmitted through the milky white background plate isGrain of riceWith the shape ofGrain of riceDetected as light related to internal quality, sampleGrain of riceBy detecting the individual shape and amount of transmitted lightGrain of riceIt is possible to acquire the characteristics related to the shape of the above and the characteristics of the amount of transmitted light. The luminance signal processed here can be a monochrome signal.
0045
Next, the image processing of the image data by the reflected light shown in steps 7-6 and 7-8 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows a flowchart of image processing, and the arithmetic control means 4 is a photographed sample.Grain of riceThe reflected image data (NTSC signal) of the above is taken in (step 12-1), and the reflected image data (NTSC signal) is converted into a YUV (brightness, color difference) signal and instructed to be stored in the storage unit 3c (step 12). -2). Then, the arithmetic control means 4 commands the storage unit 3c to convert the YUV (brightness, color difference) signal into an HSI (hue, color, luminance) signal and store it (step 12-3). Next, the SI (color, luminance) signal is extracted and an instruction is given to extract an edge image (step 12-4). The contents of the edge image are as described above. Also,Grain of riceFrom the HSI (hue, color, brightness) signal to extract the characteristics ofGrain of riceIt is instructed to create a histogram of the HSI (hue, color, brightness) signal for each grain (step 12-5). From the edge image of the SI (color, brightness) signalGrain of riceIt is instructed to create a histogram of the edge image for each grain (step 12-6). Here, the YUV (brightness, color difference) signal, the HSI (hue, color, luminance) signal, the histogram of the HSI signal obtained in step 12-5, and the SI (color, luminance) signal obtained in step 12-6. The histogram of the edge image of is used as optical information. The above four feature items are stored in the RAM 4e of the arithmetic control means 4. At this time, the label attached during the transparent image processing is diverted.Grain of riceEach grain may be stored in the label. Also, a label for reflection image processing is attached separately from the transmission image processing, and the sameGrain of riceIt may be stored in correspondence so that it becomes the data of. As mentioned above, the image data by the reflected light, that is, the black plate as the backgroundGrain of riceFrom the reflected light obtained fromGrain of riceDetected as light related to the color of the sampleGrain of riceBy detecting individual reflected lightGrain of riceYou can get the characteristics related to the color of. The signal here is a color signal.
[0046]
Further, the image processing of the oblique light transmission image data will be described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. 16 shows a flowchart of image processing, in which the arithmetic control means 4 captures the combined oblique light image data (NTSC signal) while being photographed from four directions (step 13-1), and the oblique light image data. (NTSC signal) is converted into a YUV (brightness, color difference) signal and ordered to be stored in the storage unit 3c (step 13-2). Next, the arithmetic control means 4 extracts an edge image using the luminance signal from the YUV (brightness, color difference) signal of the storage unit 3c (step 13-3). Explaining this with reference to FIG. 17, what clearly shows light and darkness in the composite oblique light image is a trunk split grain, and there are cracks in the rice grain. At this time, when the edge image, which is a differential process relating to the brightness (brightness), is extracted, as shown in FIG. 18, the crack portion can be extracted as a line that crosses (or traverses) the granular material. Next, in order to extract the characteristics of the granular material, the arithmetic control means 4 commands the edge image to be Hough transformed to identify the line associated with the crack (step 13-4). here,Grain of riceThe YUV (brightness, color difference) signal, the edge image obtained in step 13-3, and the buff-converted value obtained in step 13-4 are used as optical information. The above three feature items are stored in the RAM 4e of the arithmetic control means 4. At this time,Grain of riceThe label for each grain may be diverted in correspondence with the label attached at the time of transparent image processing.
[0047]
In the above image data using transmitted light, reflected light, and oblique light, acquisition of reference light data by the reference plate as a reference is omitted, but by incorporating the brightness of the reference plate and the image as reference data in advance, each of them is used. It is also possible to correct the image data, and more specifically, to average the brightness and color of the background plate as the background.
0048
Now,Grain of riceAlthough it is the quality judgment of, in ROM4d of FIG.Ara KajiMeGrain of riceI remember the dignity relational expression. thisGrain of riceThe quality relational expression is obtained, for example, as follows.Ara KajiThe quality is knownGrain of riceFrom the above-mentioned transparent imageGrain of riceArea (X₁
a), circularity (X₂a), length (X₃a), width (X₄a),Grain of riceHistogram of the signal of the edge image of₅a),Grain of riceLuminance signal histogram (X₆a) According to the reflected imageGrain of riceHistogram of HSI signal (X₇a),Grain of riceHistogram of edge image (X₈a) By oblique light imageGrain of riceHough-transformed signal of the edge image of₉a)ToObtain this information and use it as an explanatory variable (X)._na)Grain of riceComplete grain (T)₁), Unfinished grain (T₂), Grain size (T₃), Immature grains (T₄), Dead rice (T₅) Etc. as the objective variable (T_a) As,Linear analysis such as multiple regression analysis is performed. In addition to the above, the quality is unknown by nonlinear analysis such as neural networks.Grain of riceTo seek dignityGrain of riceYou may make a dignity relational expression. In other words, the dignity is unknownGrain of riceWith respect to the information given by the transmitted light image, the reflected light image, or the oblique light image, and the above.Grain of riceThe grade can be specified by the grade relational expression. It should be noted that each of the above-mentioned information is an example, and it is not a necessary condition to use all the information. For linear analysis and non-linear analysis, known analysis methods can be used.
[0049]
Further, the entire control program of the arithmetic control means 4 after the image processing will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a control flowchart of the arithmetic control means 4. First, a sample from camera 2Grain of riceImage data of (step 16-1) is obtained, converted into processable image data, and stored in the storage unit 3c (step 16-2). The image data obtained here is as described above by the arithmetic control means 4 and the image processing means 3.Grain of riceImage processing is performed for each (step 16-3), and image-processed shape information and optical information for, for example, 450 grains can be obtained. Shape information and optical information,Grain of riceDepending on the dignity relational expressionGrain of riceThe grade is calculated and specified for each label (step 16-4), and the number of grains for each grade is calculated (step 16-5). Further, the grain number ratio is calculated for each grade (step 16-5). The image processing means is instructed to divide the image obtained by processing the reflected image data, for example, the YUV (brightness, color difference) signal, obtain the image data for each grain, and store the image data in the storage unit 3c (step 16). -7). In the image processing here, first, as described above, the transmitted light image data is used.Grain of riceIt is preferable to determine the outer shape of each grain, divide the reflected light image data of the same label into each grain based on this outer shape, and finally rearrange them. When the sample image is created by using the reflected light image data, the color is clear and it is visually good. In the arithmetic control means 4, the obtained grain number and grain number ratio for each grade and the image data for each grain (for example, 450 grains) are simultaneously converted into a predetermined format from the output port 4c to the color printer 5 or the color display 6. Is output to (step 16-8). At this time, as an example of printing, the grain grade determination data as shown in FIG. 20 is completed. As described above, in the embodiment of the present invention, in addition to the grade and the number of grains and the ratio of the number of grains for each grade, a sample image of the sample granules acquired as an image can be added and provided. As a result, the quality can be determined based on the photographed data of the sample granules, and in addition, a sample image can be created.
0050
When outputting whole 450 grains of rice as an image, the above may be applied, but due to the size of the printed paper surface of the color printer 5 or the resolution of the display 6, only about 100 grains of rice can be printed and displayed. Is output processed as shown in FIG. That is, instead of (step 16-7) in FIG. 19, the number of grains for each grade is calculated from the grain number ratio for each grade shown in FIG. 21 and the number of grains that can be printed / displayed is 100 (step 18-7). ). Corresponding image data is arbitrarily selected from the storage unit 3c according to the number of grains for each grade (step 18-8). The number of grains and the grain number ratio for each grade obtained, and 100 grains of the selected image data are simultaneously set in a predetermined format and output from the output port 4c to the color printer 5 or the color display 6 (step 18-9). ). At this time, as an example of printing, the grain grade determination data as shown in FIG. 22 is completed.
0051
As another embodiment of FIG. 21, in the one shown in FIG. 23, instead of step 16-7 in FIG. 19, the number of grains for each grade is calculated from the grain number ratio for each grade and the number of grains that can be printed / displayed 100 grains. (Step 20-7). Then, one image data representing the quality is selected from the image data of the storage unit 3c for each quality (step 20-8). Next, the number of grains and the ratio of the number of grains for each grade, and the image data processed by copying the image data representing the grade for the number of grains are set in a predetermined format, and the color printer 5 or color is set from the output port 4c. It is output to the display 6 (step 20-9).
[0052]
In addition, the aboveGrain of riceThe grade judgment device,Although the body split and quality can be discriminated, the minimum required parts for the measuring unit when detecting body split are three elements: a granular material holding means, a light source capable of irradiating from multiple directions, and an imaging means, and quality detection is performed. The minimum required parts for the measuring unit are a granular material holding means, a light source that can irradiate from multiple directions, and at least.Grain of riceThese are the four elements of the background plate, which is the reference for the transmitted light, and the photographing means. As described above, a plurality of background plates for reflected light, a background plate for transmitted light, and the like are used as the background plate, but other than the background plate for transmitted light, they are not particularly essential elements and may or may not be present.
[0053]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the rice grains supplied to the granular material holding means are irradiated with oblique light by the light source, but the light source driving means sequentially turns on a plurality of divided light sources to oblique light from multiple directions. A light source is emitted. For example, it is possible to irradiate light in each of the four directions of both ends in the length direction and both ends in the width direction of the rice grains, and shadows due to insufficient light amount when the rice grains are far from the light source, shadows due to overlapping of rice grains, and granular material holding means. It is possible to prevent the shadow of the cracks on one side, and without overlooking the cracks on one side or the vertical cracks, oblique light images are acquired from multiple directions, and the characteristic items of the cracked grains are extracted to determine the cracks with high accuracy. Can be done.
0054
Then, it is provided at a position facing the first light source.Grain of riceA second light source that irradiates light, and at leastGrain of riceProvided at a position facing the background plate that serves as a reference for the transmitted light of the first photographing means.Grain of riceThe image processing unit is provided with a second photographing means for acquiring the reflected image and the transmitted image of the above, and a plurality of image signals obtained by the first and second photographing means are obtained by the image processing unit.Grain of riceIt is converted into optical information related to the quality of the above, and based on this optical information, the calculation control meansGrain of riceJudging the dignity of thisGrain of riceSince the quality determination result and the optical information of the above are simultaneously displayed or printed by the display means, they are supplied to the granular material holding means.Grain of riceIs the light beam from the light sourceGrain of riceBoth sides of the image are irradiated, and the reflected image signal on both the front and back sides and the transmitted image signal on both the front and back sides can be acquired by the photographing means, and the viewpoints of the photographing means are different.Grain of riceImage signal can be obtained. And from these multiple images, other than the body split grainGrain of riceFeature items can be extracted. For exampleGrain of riceIf there is a slight black spot on only one side of theGrain of riceIt is possible to accurately determine the quality of the analysis result and improve the accuracy of the analysis result. Also,Grain of riceSince the quality is discriminated by the image signal obtained from, a sample image is created from this image signal, and these are printed and displayed at the same time, the reliability as the quality discrimination result is improved.
0055
The first photographing means is provided above the granular material holding means, and is provided.Grain of riceSurface reflection image,Grain of riceA transmission image of the surface or a plurality of oblique light transmission images are captured, and the second photographing means is provided below the granular material holding means.Grain of riceReflected image on the back side andGrain of riceSince the transparent image on the back side is captured, it is possible to use at least two cameras.Grain of riceSince it is possible to obtain a front surface reflection image, a front surface transmission image, a back surface reflection image, a back surface transmission image, and a plurality of oblique light transmission images, a simple configuration can be obtained.Grain of riceYou will be able to accurately determine the quality of.
0056
The first light source is provided below the granular material holding means.Grain of riceThe second light source is provided above the granular material holding means while irradiating the back surface of the above.Grain of riceBy irradiating the surface of the above, it is possible to obtain surface reflected light, surface transmitted light, back surface reflected light, and back surface transmitted light of granular matter. Then, these can be acquired as image signals by the camera.Grain of riceAt the time of quality determination, these can be acquired as image signals by a camera.
[0057]
The background plate includes a background plate for lower reflected light, a background plate for lower transmitted light, a background plate for oblique light transmitted light provided below the granular material holding means, and an upper portion provided above the granular material holding means. Since the background plate for reflected light and the background plate for upper transmitted light are provided, each image is sequentially acquired when the lower reflected image, the lower transmitted image, the oblique light transmitted image from multiple directions, the upper reflected image and the upper transmitted image are sequentially acquired. You can select the most suitable background plate.
0058.
[0059]
Further, when the light source is formed into a ring-shaped light source, when the measurement point is positioned in the center of the ring-shaped light source, light is emitted from all directions (360 °) with respect to the measurement point, and the rice grains are used together. It is possible to prevent the overlap of the particles and the shadow of the granular material holding means, and it is possible to acquire a clear image signal.
[0060]
The granular material holding means isWhen formed on a rotating disk without sampling holes, Supplied from one end on the rotating diskGrain of riceIs continuously transferred to the measurement point and on the measurement point.Grain of riceA plurality of image signals are acquired by the photographing means, and then the granules on the rotating disk are continuously discharged from the other end.And rice grainsWhen there are a large number of quality measurements, simply rotate the rotating disk to make a new one.Grain of riceWas continuously transferred to the measurement point and measuredGrain of riceCan be continuously discharged, and the operation at the time of measurement becomes easy.
[0061]
On the other hand, the granular material holding meansGrain of riceIs formed on a slide plate in which the images are arranged in a plurality of rows in a single layer state, and when a plurality of image signals are acquired by the photographing means, the slide plates are arranged in an orderly manner.Grain of riceSince the image signal ofGrain of riceIt is not unsightly compared to an image signal with irregularities, and an image signal with a beautiful appearance can be obtained.
[0062]
[0063]
[0064]
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
Grain of riceIt is a control block diagram of the quality determination device.
FIG. 2
It is a schematic vertical sectional view which shows the internal structure of the measuring part which installed the photographing means.
FIG. 3
It is a top view which shows the feeder of the measuring part and the particle holding means.
FIG. 4
granularStuffIt is the schematic perspective view which shows the other embodiment of the holding means.
FIG. 5
It is the schematic which shows the lighting state of the ring-shaped lower light source.
FIG. 6
It is a top view which shows the structure of the background plate.
FIG. 7
It is a top view which showed the arrangement and rotation of a background plate.
FIG. 8
It is a control block diagram of a photographing means.
FIG. 9
It is a flowchart of a shooting means.
FIG. 10
It is a flowchart at the time of body crack detection.
FIG. 11
It is a processing flowchart of the image data of transmitted light.
FIG. 12
It is a figure which shows an example of the image obtained by binarizing the transmitted light image data.
FIG. 13
It is a figure which shows an example of transmitted light image data before image processing.
FIG. 14
It is a figure which shows an example of the image obtained by edge processing the image of FIG. 11.
FIG. 15
It is a processing flowchart of the image data of the reflected light.
FIG. 16
It is a processing flowchart of oblique light image data.
FIG. 17
It is a figure which shows an example of oblique light image data before image processing.
FIG. 18
It is a figure which shows an example of the image obtained by image processing the oblique light image data.
FIG. 19
Grain of riceIt is a flowchart of a quality determination device.
FIG. 20.
This is an example of the printed quality determination measurement result.
FIG. 21.
It is a flowchart which shows another creation procedure of a sample image.
FIG. 22.
This is an example of the measurement result of quality discrimination created and printed by another flowchart.
FIG. 23.
It is a flowchart which shows another creation procedure of a sample image.
[Explanation of symbols]
1Grain of riceQuality discriminator
2 camera
3 Image processing means
4 Arithmetic control means
5 printer
6 color display
7 slide board
8 groove
20 Stepping motor
21 rotating shaft
22 rotating disk
23 One side
24 feeder device
25Grain of rice
26 Shooting points
27 Shooting line of sight
28 trough
29 hopper
30 light source
31 camera
32 slit
34 Light source
35 camera
36 slit
40 milky white board
41 black plate
42 background board
43 Milky white board
44 black board
45 background plate
46 Stepping motor
47 rotating shaft
48 No background board
49 background board
50 Stepping motor
51 Rotating shaft