JP2011033612A

JP2011033612A - 農産物検査装置

Info

Publication number: JP2011033612A
Application number: JP2010003798A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamashita; 敏広山下
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】農産物（柑橘類）の表皮における疵の有無を正確に判定することができる農産物検査装置を提供する。
【解決手段】農産物検査装置（１００）は、農産物（５００）に３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射する光源（１３０）と、農産物の外観を撮像する撮像装置（１４０）と、農産物（５００）からの反射光と撮像装置（１４０）との間の光路に配置されたフィルター（２００）と、を備え、フィルター（２００）は４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする。
【選択図】図１

Description

本発明は、農産物の表皮における疵の有無を検査する農産物検査装置及び農産物検査方法に関する。

農産物、特に、柑橘類（みかん、グレープフレーツ、ゆずなど）の表皮にできた疵を検出する農産物検査装置として、特開２００３−１４６５０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。

この農産物検査装置は、農産物に紫外線領域の光を照射する光源と、農産物の画像を撮像する撮像装置と、からなる。

農産物のうち特に柑橘類は、表皮に疵が付くと、その部分を紫外線から防御するため、フラボノイドと呼ばれるポリフェノールの一種を分泌する。このフラボノイドは紫外線に反応する性質を有しているため、紫外線領域の光を照射すると、フラボノイドが分泌されている疵の部分が蛍光発光する。

上記の農産物検査装置はこの原理を応用したものである。

蛍光発光は可視光であるため、人間が目視により疵の有無を判定することができる。あるいは、疵とその周辺の領域を撮像し、撮像された画像に基づいて、疵の有無を判定することも可能である。

特開２００３−１４６５０号公報

上記の農産物検査装置においては、実験結果に基づいて、紫外線領域の光として、３２０乃至４２０ナノメートルの波長を有する光が使用される。

しかしながら、本発明者が改めて試験を行ったところ、３２０乃至４２０ナノメートルの波長の紫外光を使用すると、撮像された疵とその背景との区別が判別しにくく、疵の大きさや位置を必ずしも正確には判定することができないことが判明した。

本発明は、このような従来の農産物検査装置における問題点に鑑みてなされたものであり、農産物、特に、柑橘類の表皮における疵の有無を正確に判定することができる農産物検査装置及び農産物検査方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、被検査体としての農産物（５００）の表皮の疵を検出する農産物検査装置（１００）であって、前記農産物（５００）に３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射する光源（１３０）と、前記紫外線が照射された前記農産物（５００）の外観を撮像する撮像装置（１４０）と、前記農産物（５００）からの反射光と前記撮像装置（１４０）との間の光路に配置されたフィルター（２００）と、を備え、前記フィルター（２００）は４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットするものである農産物検査装置（１００）を提供する。

さらに、本発明は、被検査体としての農産物（５００）の表皮の疵を検出する農産物検査方法であって、前記農産物（５００）に３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射する第一過程と、前記農産物（５００）からの反射光から４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする第二過程と、前記第二過程を経た前記紫外線により前記農産物の外観を撮像する第三過程と、からなる農産物検査方法を提供する。

本発明に係る農産物検査装置においては、農産物に対しては３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線が照射される。農産物からの反射光によって農産物の撮像を行うと、紫外領域の可視光範囲（青色）の光までも撮像され、農産物のバックグラウンドもが撮像される結果となる。

フィルターは４４０ｎｍ以下の波長を有する紫外線をカットし、４４０ｎｍよりも長い波長を有する紫外線を透過させるため、撮像装置に入射する光の波長は約４４０ｎｍから約７００ｎｍの範囲である。すなわち、フィルターによって、可視光範囲（青色）の光が除去される。その結果として、農産物の背景画像が除去され、農産物の表皮の疵のみが撮像される。

以上のように、本発明に係る農産物検査装置によれば、農産物の背景画像を除去することができ、その結果として、蛍光発光した領域のみを検出することが可能である。

図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係る農産物検査装置を正面から見た場合の正面図、図１（Ｂ）は同農産物検査装置を上方から見た場合の平面図である。本発明の第一の実施形態に係る農産物検査装置の動作を示すフローチャートである。図３（Ａ）乃至図３（Ｄ）は種々の波長を有する紫外線で照射されたグレープフレーツを撮像して得られた画像である。図４（Ａ）はフィルターを装着せずに撮像したグレープフレーツの画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）、図４（Ｂ）乃至図４（Ｄ）は種々のフィルターを装着して撮像したグレープフレーツの画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）である。

（第一の実施形態）
図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係る農産物検査装置１００を正面から見た場合の正面図、図１（Ｂ）は農産物検査装置１００を上方から見た場合の平面図である。

本実施形態に係る農産物検査装置１００は、被検査体としてのグレープフレーツの表皮における疵の有無を検出するものとする。

本実施形態に係る農産物検査装置１００は、グレープフレーツ５００を連続的に搬送する搬送装置１１０と、グレープフレーツ５００がその前方を通過するときにグレープフレーツ５００を検出し、検出信号を発信する検出用センサ１２０と、グレープフレーツ５００に対して四方向から紫外線領域の光を照射する光源１３０と、グレープフレーツ５００を上方から撮像する撮像装置としてのＣＣＤセンサ１４０と、検出用センサ１２０から検出信号を受信し、その検出信号を受信したタイミングに応じて、ＣＣＤセンサ１４０を作動させる制御装置１５０と、制御装置１５０に入力されたデータ、制御装置１５０が画像データを解析したときの解析結果などを表示するディスプレイ１６０と、光源１３０から照射された紫外線がグレープフレーツ５００に反射した反射光とＣＣＤセンサ１４０との間の光路に配置されたフィルター２００と、から構成されている。

搬送装置１１０は、例えば、ベルトコンベアからなる。グレープフレーツ５００は搬送装置１１０上にほぼ一定間隔で置かれている。

光源１３０は、３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を各グレープフレーツ５００に対して照射する。

フィルター２００は４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする機能を有している。

図２は本実施形態に係る農産物検査装置１００の動作を示すフローチャートである。以上のような構造を有する本実施形態に係る農産物検査装置１００は図２のフローチャートに従って以下のように作動する。

グレープフレーツ５００は搬送装置１１０上にほぼ一定間隔で置かれており、搬送装置１１０上を連続的に搬送される（ステップＳ１００）。

検出用センサ１２０は、グレープフレーツ５００が検出用センサ１２０の前方を通過するとグレープフレーツ５００の通過を検出し、グレープフレーツ５００の通過を示す検出信号を制御装置１５０に送信する（ステップＳ１１０）。

制御装置１５０は検出用センサ１２０とＣＣＤセンサ１４０との間の距離Ｌを予め記憶しており、グレープフレーツ５００が、検出用センサ１２０からの検出信号を受信してから、ＣＣＤセンサ１４０の撮像地点に到達するまでの時間Ｔを予め計算してある。時間Ｔは次式により計算される。

Ｔ＝Ｌ／Ｖ
Ｖは搬送装置１１０の速度である。

制御装置１５０は、検出用センサ１２０から検出信号を受信してから時間Ｔが経過したときに、すなわち、グレープフレーツ５００が検出用センサ１２０の前方の位置からＣＣＤセンサ１４０の撮像地点に到達したときに、ＣＣＤセンサ１４０を作動させ、グレープフレーツ５００の画像を撮像する（ステップＳ１２０）。

なお、光源１３０は常時作動しているものとする。

制御装置１５０は、このようにして得られたグレープフレーツ５００の静止画像に対して、照明ムラを除去するための画像処理を施し、さらに、２値化処理を施す（ステップＳ１３０）。

この２値化処理によって、グレープフレーツ５００の疵から分泌しているフラボノイドが紫外線に反応して蛍光を発している領域が白色になり、他の部分は黒色となる。

制御装置１５０は内蔵されているメモリ（図示せず）に、グレープフレーツ５００の疵であるか否かを判定するための画素数のしきい値Ｔを記憶している。

制御装置１５０は、上記の２値化処理を行った後、画像の白色の部分の画素数Ｘをカウントする。

次いで、制御装置１５０は、画像の白色の部分の画素数Ｘがしきい値Ｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。

画像の白色の部分の画素数Ｘがしきい値Ｔ以上である場合（ステップＳ１４０のＹＥＳ）には、制御装置１５０はその白色の領域は疵であると判定する。すなわち、制御装置１５０は、そのグレープフレーツ５００の表皮には疵が付いているものと判定する。

次いで、制御装置１５０はその旨をディスプレイ１６０に表示する。ディスプレイ１６０の表示に基づいて、例えば、農産物検査装置１００のオペレーターが疵の付いているグレープフレーツ５００を除去する（ステップＳ１５０）。あるいは、搬送装置１１０上のグレープフレーツ５００を機械的に取り出す自動取り出し装置を設けておき、制御装置１５０から送信される制御信号に基づいてその自動取り出し装置を作動させ、疵の付いているグレープフレーツ５００を自動的に除去することも可能である。

２値化処理した画像の白色の領域の画素数Ｘがしきい値Ｔ未満である場合（白色の領域が存在しない場合も含む）（ステップＳ１４０のＮＯ）、そのグレープフレーツ５００は疵のない良品として判定され、そのまま搬送装置１１０上を搬送され、例えば、集荷ボックス（図示せず）に収納される（ステップＳ１６０）。

以上のように、本実施形態に係る農産物検査装置１００によれば、グレープフレーツ５００に疵が付いたときに発生するフラボノイドを検出することにより、グレープフレーツ５００の表皮における疵の有無を高確率で判定することが可能である。

上述のように、本実施形態に係る農産物検査装置１００においては、光源１３０は３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線をグレープフレーツ５００に対して照射する。

図３（Ａ）乃至図３（Ｄ）は種々の波長を有する紫外線で照射されたグレープフレーツ５００を撮像して得られた画像である。

図３（Ａ）は３７５ｎｍにピークを有する波長の紫外線で照射したグレープフレーツ５００の画像、図３（Ｂ）は３９５ｎｍにピークを有する波長の紫外線で照射したグレープフレーツ５００の画像、図３（Ｃ）は４０５ｎｍにピークを有する波長の紫外線で照射したグレープフレーツ５００の画像、図３（Ｄ）は６００ｎｍにピークを有する波長の紫外線で照射したグレープフレーツ５００の画像である。

図３（Ａ）に示す画像においては、グレープフレーツ５００の表皮における蛍光発光を確認することができた。

図３（Ｂ）に示す画像においては、グレープフレーツ５００の表皮における蛍光発光を確認することができなかった。

図３（Ｃ）に示す画像においては、グレープフレーツ５００の表皮における蛍光発光を確認することができなかった。

図３（Ｄ）に示す画像においては、グレープフレーツ５００の表皮における蛍光発光を確認することができなかった。

以上のことから、グレープフレーツ５００の表皮に付いた疵を検出するためには、３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線をグレープフレーツ５００に対して照射することが有効であることがわかる。このため、本実施形態に係る農産物検査装置１００における光源１３０は、３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線をグレープフレーツ５００に対して照射するように設定されている。

前述のように、フィルター２００は４４０ｎｍ以下の波長を有する紫外線をカットし、４４０ｎｍよりも長い波長を有する紫外線を透過させる。

フィルター２００としては、例えば、「Ｏ−５４」の型式番号で表されるシャープカットフィルターを使用する。

図４（Ａ）はフィルター２００を装着せずに撮像したグレープフレーツ５００の画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）、図４（Ｂ）はフィルター２００を装着して撮像したグレープフレーツ５００の画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）、図４（Ｃ）は「Ｏ−５６」の型式番号で表されるシャープカットフィルターを装着して撮像したグレープフレーツ５００の画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）、図４（Ｄ）は「Ｏ−５８」の型式番号で表されるシャープカットフィルターを装着して撮像したグレープフレーツ５００の画像（左半分）及びそれを２値化処理した画像（右半分）である。

なお、「Ｏ−５６」の型式番号で表されるシャープカットフィルターとは、「Ｏ−５４」のシャープカットフィルターと同様に、５６０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を遮断し、５６０ｎｍよりも長い波長を有する紫外線を透過させるフィルターであり、「Ｏ−５８」の型式番号で表されるシャープカットフィルターとは、５８０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を遮断し、５８０ｎｍよりも長い波長を有する紫外線を透過させるフィルターである。

図４（Ａ）に示すように、フィルター２００を装着しなくても、グレープフレーツ５００の鮮明な画像を得ることができるが、図４（Ｂ）との比較から明らかであるように、図４（Ａ）においてはグレープフレーツ５００の背景もが同時に撮像されている。これに対して、図４（Ｂ）においては、グレープフレーツ５００の背景は撮像されておらず、蛍光発光した領域のみを検出することが可能である。このように、フィルター２００を用いることにより、蛍光発光した領域のみを正確に検出することができる。

「Ｏ−５６」のシャープカットフィルターを用いた場合には、図４（Ｃ）に示すように、画像全体の色が濃くなるため、蛍光発光した領域のコントラストも減衰する結果となる。すなわち、２値化処理後の画像が図４（Ｂ）と比較して鮮明度が低下する。従って、「Ｏ−５６」のシャープカットフィルターは蛍光発光した領域のみを検出するという点に関しては有効ではない。

図４（Ｄ）に示すように、「Ｏ−５８」のシャープカットフィルターを用いた場合にも、「Ｏ−５６」のシャープカットフィルターを用いた場合と同様に、画像全体の色が濃くなるため、蛍光発光した領域のコントラストも減衰する結果となる。すなわち、２値化処理後の画像が図４（Ｂ）と比較して鮮明度が低下する。従って、「Ｏ−５８」のシャープカットフィルターは蛍光発光した領域のみを検出するという点に関しては有効ではない。

以上のように、各光源１３０に対してフィルター２００を使用することにより、蛍光発光した領域のみを示す鮮明な画像を得ることが可能になる。

上述のように、グレープフレーツ５００に対しては３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線が照射される。

発明者の測定結果によれば、グレープフルーツ５００からの反射光の波長は最大で約７００ｎｍである。この波長範囲の光でグレープフルーツ５００の撮像を行うと、紫外領域の可視光範囲（青色）の光が撮像される。この可視光範囲（青色）の光は、疵や腐敗部分が可視光領域に反射している部分を検出するための画像処理にとっては妨害光となる（グレープフルーツ５００の背景を映す原因となる）。

フィルター２００は４４０ｎｍ以下の波長を有する紫外線をカットし、４４０ｎｍよりも長い波長を有する紫外線を透過させるため、ＣＣＤセンサ１４０に入射する光の波長は約４４０ｎｍから約７００ｎｍの範囲である。すなわち、フィルター２００によって、可視光範囲（青色）の光が除去され、ひいては、グレープフルーツ５００の背景画像が除去され、グレープフルーツ５００の疵のみが撮像される。

以上のように、本実施形態に係る農産物検査装置１００によれば、グレープフレーツ５００の背景画像を除去することができ、その結果として、蛍光発光した領域のみを検出することが可能である。すなわち、フィルター２００を用いることにより、蛍光発光した領域のみを正確に検出することができ、グレープフルーツ５００の表皮における疵の有無を正確に判定することができる。

本実施形態に係る農産物検査装置１００は上記のような構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

例えば、本実施形態に係る農産物検査装置１００においては、各光源１３０は常時作動している（すなわち、紫外線領域の光を常時放射している）が、これに代えて、各光源１３０を制御装置１５０に接続し、制御装置１５０がＣＣＤセンサ１４０を作動させるときに同時に各光源１３０を作動させるようにすることもできる。

また、光源１３０の数及び配置位置は図１に示したものに限定されるものではなく、グレープフレーツ５００の表皮の撮像に適する数及び配置位置を選定することができる。

同様に、撮像装置としてのＣＣＤセンサ１４０の数及び配置位置も図１に示したものに限定されない。グレープフレーツ５００の表皮の撮像に適する数及び配置位置を選定することができる。

１００本発明の第一の実施形態に係る農産物検査装置
１１０搬送装置
１２０センサ
１３０光源
１４０ＣＣＤカメラ
１５０制御装置
１６０ディスプレイ
２００フィルター

Claims

被検査体としての農産物の表皮の疵を検出する農産物検査装置であって、
前記農産物に３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射する光源と、
前記紫外線が照射された前記農産物の外観を撮像する撮像装置と、
前記農産物からの反射光と前記撮像装置との間の光路に配置されたフィルターと、
を備え、
前記フィルターは４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットするものである農産物検査装置。
被検査体としての農産物の表皮の疵を検出する農産物検査方法であって、
前記農産物に３７５ｎｍ以上かつ３９５ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射する第一過程と、
前記農産物からの反射光から４４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする第二過程と、
前記第二過程を経た前記紫外線により前記農産物の外観を撮像する第三過程と、
からなる農産物検査方法。