JPS5985919A - 色判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、果実類等の被検体の外観や品位、例えばその
大きさ、汚れ又は傷の付き工合、着色度を電子光学的に
判別し、これより階級別および等級別の判定を行い仕分
けを行う外観品位検査装置の色判別装置に関し、特に蜜
柑の自動選別に好適なものである。

従来、光電変換により電子光学的に色判別を行う方法は
試作されていたが、蜜柑選別を行うものにあっては色の
変化に敏感な緑色光（Ｇ）と赤色光（Ｒ）、鈍感な赤外
光（ＩＲ）の３種の光波長により同一測定点の反射量を
検知し、　ＩＲ／Ｒ，ＩＲ／Ｇを演算し、この結果から
果皮色を判定していた。このため、それぞれＧ、Ｒ，Ｉ
Ｒの投射装置が必要になり装置が複雑になる欠点があっ
た。

そこで、本発明の第一の目的は、簡単な構成で、例えば
白色光（Ｗ）と緑色光（Ｇ）との比をとることによって
果皮色を判定することができるように適切に構成した色
判別装置を提供することにある。第二の目的は、ＷとＧ
の間のセンサー出力を同程度に近ずけることにより、確
度の高い色判別を行うことにある。

果皮色は、前記のようにＩＲ／ＧまたはＩＲ／Ｒにより
判定していたが、ＩＲをＷに置換えてもほぼ同様な結果
が得られることは実験から確められている。

ＩＲをＷで置換えることにより、ＩＲ用のフィルタが不
要になるので構成が簡単になる。又、フィルタによる減
衰がなくなるので、照度を高くとれるメリットがある。

また、Ｗ出力を果実の大きさおよび傷の判定にも兼用す
ることができるので、構成を更に簡単にすることができ
る。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２〜１〜第２−３図は、本発明の一実施
例であるみかん選別装置の全体構成を示す。

本例においては、みかんを果径、外傷および着色度の３
項目にわたり検査し、これらの検査結果に基づきみかん
の選別を行うものである。

図において、１００はみかんを供給する供給部、２００
は供給部１００から供給されたみかんの外観を光学的に
読み取る光学読取装置１，３００は供給部１００から供
給されたみかんを光学読取装置２００を介して搬送する
搬送装置、４００は光学読取装置２００で読み取ったみ
かんの画像情報に基づきその果径、外傷および着色度を
検出する処理装置である。また、６００は搬送装置３０
０によって光学読取装置２００を介して搬送されてくる
みかんを処理装置４００での検査結果に基づき仕分けす
る仕分は選別部である。

供給部１００において、１０１は選別すべきみかんの投
入部であり、その低部を図示の矢印方向へ移動する搬送
ベルト１０２となす。１０３は図示矢印方向へ移動する
搬送ベルトであり、そのベルト表面に無数の突起部を形
成し、振動を与えながらこのベルト１０３を駆動する。

この結果、投入部１０１からベルト１０２によって搬送
されてきたみかんは、このベルト１０３により搬送され
るうちに一列に整列される。更に、１０４は表面をＶ字
形扉Ｑなした搬送ベルトであり、そのＶ字形状とした表
面の谷部に、外周面に毛状ブラシを形成したプーリ１０
５および１０Ｂを図示のような間隔で当接状態に配設す
る。ベルト１０３により搬送されてきたみかんは、この
ベルト１０４によって搬送装置３００へ向けて搬送され
る。その搬送の途中において、２つのプーリ１０５　　
、１０１３を介して、みかんは表面がクリーニングされ
ると共にその赤道部がベルト１０４に対して水平の状態
になるように整列ごれる。更に、搬送ベルト１０３によ
る搬送中に一列に並ばなかったみかんが、これらプーリ
１０５，１０６によって一列に整列される。

次に、搬送装置３００において、３０１は搬送ベルトで
あり、上述のように搬送ベルト１０４によって一列状態
で搬送されてきたみかんは、１個づつこのベル）　３０
１上に送り出される。ここで、搬送ベルト３０１の搬送
速度をベルト１０４のそれよりも速くしておく。この結
果、ベル）　１０４から順次送り出されたみかんは、所
定の間隔をもって搬送ベルト３０１　上を搬送される。

光学読取装置２００においては、このように所定の間隔
を保って一列状態に搬送されるみかんの画像情報を順次
に読み取る。この読み取りの詳細は後述するが、第６図
に示すように、搬送ベルト３０１を挟みオフセット状態
に対向配置した２台のカメラ２０６，２１８により行う
。読み取られた画像情報は、ケーブル２８０を介して処
理装置４００に送給される。

処理装置４００では、供給された画像情報に基づき、み
かんの果径、外傷および着色度を検査する。この処理装
置４００の外観を第３−１図および第３−２図に示す。

図において、４０１は主操作盤、４０２は副操作盤、４
０３は画像処理盤、４０４は電源盤、４０５は外端盤、
４０６は副操作盤４０２と画像処理盤４０３との間に挿
入したブランクパネルであり、４０７はこれら各盤を収
納した収容ラックである。また、４０８は回転灯である
。

第４図には主操作盤４０１の詳細を示し、また、第５−
１図には副操作ａ４０２の詳細を示す。

ここで、第５−１図の副操作ａ　４０２を参照して、本
実施例における選別機能の概要を次に述べる。

階級選別（果径） １、果実の大きさの幅方向、高さ方向を二つのカメラで
計測行い、平均値を算出し、幅。

高さのいづれが大きい方の寸法をその果実の寸法とし１
階級設定された階級に仕分けされる。果実の寸法は、幅
方向寸法、高さ方向寸法のいづれか大きい方をその果実
寸法とし、その階級に仕分けられる（第５−２図参照）
。

Ｗ１＋Ｗ２ 幅方向寸法；□ ２、仕分けの分類は、ＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｓ、ＳＳ　、格外
の６つに仕分けが出来る。仕分けの設定規格値は選果規
格仕分は集計盤のデジタリストスイッチ（１ｍｍステッ
プで最大１２７　ｍｍ迄）任意に設定が出来る。

３、選果規格・仕分は集計盤の選果項目の゛°階級゛を
セットする。

設定値はＬＬ）Ｌ）Ｍ）Ｓ）ＳＳ）格外の条件で任意に
設定可能である。設定単位はＩで、０００〜１２７＋ｎ
＋ｎ迄である。但し、１２８ｍｍ以上は１２７ｍｍとみ
なされる。

第５−３図に各階級を操作盤上の設定スイッチ群との対
応関係な示す。なお、図において、破線で示すように対
応関係をあやまって、すなわち、仕分は設定を間違って
セットすると、仕分は設定異常ランプ（＄３−１図にお
ける回転灯）４０８が点滅して設定ミスを知らせる。

傷害選別 １、傷害度（キズ）に依る選果は選果項目の°°傷害度
°゛をセットする。

２、果実の左右両方向から傷害度を面積値で検出し、設
定された等級の秀、優、良、格外の４階級に仕分けされ
る。面積は画素数で表示されるが１００　’ｑ　６ｍｍ
　２で面積に換算出来る。

計測画素数０〜３００　Ｘ　１００　テ３０１　Ｘ　１
００　以上は３００Ｘ１００と見なす。

３、設定値は秀く優く良く格外の条件で任意に設定可能
である。

設定単位画素数はθ〜３００　Ｘ１００の範囲である。

第５−４図に各傷害度と設定スイッチ群との対応関係を
示す。この場合においても、仕分は設定を間違ってセッ
トすると、設定異常ランプ４０８が点滅して設定ミスを
知らせる。

着色度選別 １、着色度に依る選果は選果項目の°°着色度°゛をセ
ットする。

２、果実表裏面の全反射光線と緑色反射光線の成分比を
６４レベルに分類し、各計測点のレベルヒストグラムを
作成しくモニターディスプレイ可）、そのヒストグラム
のセンター値をその果実の着色度とするので客観的な着
色度を計測出来る。

３、仕分けの分類は、秀、優、良、格外の４階級に仕分
けされる。仕分けの設定規格値は°°選果規格仕分は集
計盤゛のデジクリストスイッチ１−６３ステツプ、１．
２桁で任意に設定が出来る。

第５−５図にこのように測定したヒストグラムの例を示
し、図において、実線で示す方が緑色の多いみかんの場
合であり、破線で示す方が緑色の少ない、すなわち熟度
の高いみかんの場合である。

なお、第５図において、 である。

次に、再び第１図に戻り、仕分は選別部６００において
、８０１−１．θ０１−２．・・・はエアジェツトノズ
ルであり、搬送ベルト３０１の両側に一定間隔おきに交
互に配設する。６０２−１，８０２−２．・・・は受は
箱であり、搬送ベルト３０１を介して、それぞれノズル
ｆｉｏｌ−１゜６０１−２．・・・の対向位置に配設す
る。前述のように光学読取装置２００を介して搬送され
るみかんは、その搬送のタイミングが後述のようにとら
れている。処理装置４００での検査結果に基づき、その
検査結果に対応するエアジェツトノズルを、その検査さ
れたみかんがそのエアジェッＩ・ノズルの配設位置に到
った時に同期させて開くようになす。この結果、不図示
のエアジェツト供給部から供給され、エアジェツトノズ
ルを介して噴射されるエアジェツトにより、搬送ベルト
３０１上のみかんが、受は箱に向けて吹き出される。こ
のようにして、番受は箱ｆｉ０２−１．ε０２−２．・
・・には、検査結果に基づき品位別に選別されたみかん
が得られる。なお、品位が所定の規格に達しないものは
、そのまま搬送ベル）　３０１によって搬送されて、υ
ト出箱等の所定の箇所へ排出される。

なお、第１表には本実施例におけるみかん識別性能の仕
様を示す。表に示すように、本実施例においては、エア
ジェツトノズルをｌＯ箇所に配列し、「品位選別」の項
に表示するように、１１段階にみかんの品位選別を行う
ものである。この品位選別は、「選別項目」に示すよう
に、「階級選別」、「傷害度選別」および「着色度選別
」に基づき行い得ることができ、いずれに基づき選別を
行うかは、第５−１図に示す副操作盤の°゛選果項目゛
°の選択スイッチの押下によって選定できる。

また、このように選定された項目に基づき仕分けされた
みかんの総数、各品位別の個数は、副操作盤４０２の下
半部に配設した１２個のカウンタにより集計される。

また１本実施例においては、第４図の主操作盤４０１お
よび第１表の「自動チェック能力」および「モニター表
示機能」の項に示すように、各操作スイッチの押下によ
り自動チェックが行われると共に、表示画面上に選別さ
れるみかんの画像表示等が行われる。

第６図は、本実施例の光学系全体を示す０図示した２０
１は、１キロワツトのハロゲンランプを内蔵する投光器
である。２０２は、投光器２００から照射された光線の
うち赤外光のみを通過させると同時に、残りの可視光を
被検体２０４、すなわち「みかん」に向けて反射し、さ
らにこの被検体２０４からの反射光をカメラ２０Ｂに導
入するスリット付きのミラーである。このミラー２０２
の詳細図は第７−２図および第７−３図に示す。

搬送されてきた被検体２０４がカメラ２０８の直前に到
達する時刻を検出するために、一対の照光器２０８Ｐ　
（ＰＨ１投光器ともいう）および受光器２０８Ｒを（Ｐ
Ｈ１受光器ともいう）搬送ベルト３０１の両側に対向し
て配置する。なお、カメラ２０６としては、後に詳述す
るとおり、２種のＣＣＤラインセンサを備えるのが好適
である。

本実施例では、被検体２０４の左右両側について品位（
大きさ、きず、色）を測定しているので、更に、別個の
投光器２１２９反射ミラー２１４．２個のＣＣＤライン
センサを備えたカメラ２１８、カメラ２１６の前方に対
向配置された一対の照光器２１８Ｐ（ＰＨ２投光器とい
う）および受光器２１８Ｒ（Ｐ’Ｈ２受光器ともいう）
を設ける。

第７−１図は、第６図に示した光学系の平面図を示す。

第６図に示した構成部分と同一の構成部分には、同一の
番号を付しである。第６図に示されていない構成部分と
して、基台２２０．送風用ファン２２２．カメラ台２２
４オヨび２２６．投光器２ｏｌオよび２１２の光量をそ
れぞれ検知する光量センサ２２８および２３０がある。

このセンサ２２８および２３０の動作については、第９
図において詳述する。なお、投光器２０１の光量検知セ
ンサとしては、破線の２２８′　に示すとおり、ミラー
２０２の後方に配置することも可能である。ただし、被
検体２０４からの反射光を受光しないようにするために
、別個の遮へい手段（図示せず）を設ける必要がある。

第７−２図は、第６図に示した反射ミラー２０２の構成
を拡大して示す断面図である。ここで２４０゜２４２お
よび２４４はミラー、２４６はミラ一台、２４８はミラ
ー金具、２５０，２５２および２５４は平板を示す。

第７−３図は、第７−２図に示した反射ミラー２０２の
Ａ−Ａ　’線における断面図を示す。ここで２５８はミ
ラー押え、２５８はゴム板である。

本光学系に関し必要な事項を以下に詳述する。

ｌ）視野およびエレメントについて現実の５ＥＮＳＯＲ
は様々な種類あるが、駆動ＣＬＯＫのＭＡＸ　、相対感
度曲線および価格等からＣ４Ｄ高速タイプが好適である
。すなわち、Ｃ４Ｄは１０２４Ｐｉｘｅｌ／２０４８Ｐ
ｉｘｅｌであるが、Ｃ４Ｄ１０２４ｂｉｔＣＣＤ１３３
が好適である［ＣＩＥと同じ］。

２）走査速度（処理能力）および光量について事項を検
討する時に関連する実現可能な処理能力と、光量とは見
過せない事項である。

ＬＩＮＥ　５ＥＮＳＯＲの露光時間を短かくすると、Ｃ
ＯＤ出力レベルを確保する為に必要な光量が増大する車
は周知のことである。一方、ミカンの処理能力は一般の
自動表面検査装置の実現可能速度５ケ／ＳＥＣを提案し
たが、これはＭクラスミカン１ヶ当りの平均重量１０５
ｇとすると、約１．９ｔ／Ｈである。これは九州大学中
馬レポートより明らかである。

現在の手選別の現状は選果場の規模にもよるが最成期に
て小選果場で数トン、大選果場で２０〜３０ｔ／Ｈであ
る［選果場調査レポート　］　。

また選果場にては生産者から荷受されたみかんの１０％
を抜取り評価員が評価しているとの事である。［農業機
械学会誌第４１＠第４号ＰＥ１７９］ 以上から考えると生産者の評価点数を決定する評価用選
別装置は （数トン−３０トン）Ｘｏ、１　　≦３　トン／Ｈとな
る。従って本選別装置１〜２台を１つの選果場に設置す
れば、評価用マシンは十分という事になる。

３）被写界深度について第８−１図に示すように、搬送
系ベルト３０１上の果実２０４の中心精度及び球面体果
実表皮より生ずる像のぼけを考えたとき前者はできる限
りの精度を要求するも光学系設計において考慮する必要
がある。

直径１０ｃｍのミカンを最大と考えｒ　＝　５０ｍｍ更
にベルト上の搬送精度ｄ＋　＋ｄ２を±５０１１１ｆ１
１程度考えると被写界深度は約±７５ｍｍとなる。Ｃ，
１，Ｅの場合の光学系にて±２０ｍｍ程度が限度である
。

４）色分離フィルタについて緑成分の抽出用に使用され
るフィルターは固体撮像素子 （ＮＯ９、ＣＯＤ　）の特性が赤〜赤外に最高感度域が
ある事から実験より４８０〜５３Ｏｎｍ付近のＢＰＦを
使用した方がよい。

今、全可視光領域を含むｃａｎ　　（以下、Ｗという）
及びＧ領域に透過域を有するＦｉｌｔｅｒを透過したＣ
ＯＤ　　（以下、Ｇという）出力それぞれに一定の定数
演算を施し更に除算処理を施したものを Ｃ＝Ｇ／Ｗ と表現し、色波長対Ｃ曲線を画くことにより、分離特性
を知ることができ、適当なフィルタを選択することがで
る（第８−２図参照）。

５）緑感度の補正について 緑成分検出用ＦＩＬＴＥＲの挿入による光量減衰及びＣ
ＯＤのＧ領域感度低下の為Ｗ出力に比し著しいレベル低
下である。

勿論、後続するＡＭＰ系でＧＡ　ＩＮをカバーするもＳ
／Ｎが非常に悪くなる。

色分離の為のＳＥＭＳＯＲは外傷識別ＳＥＭＳＯＲに比
しその目的から走査速度を十分低下させ粗い垂直解像力
とする。

今、フィルタ等のレベル低下後のＧ用 ５ＥＮＳＯＲ出力はＷの約１／６となる。

従って単にＷの６／１のＬ　ＩＮＥ走査速度で同レベル
のＲＥＳＰＯＮＳＥが得られる。

但し、分光によってＧ用ＳＥＭＳＯＲに結像させる場合
は分光比率を同じ（’ｒＨ（Ｈ＝＝ＴＨｗ）にする事は
高速処理走査用の光量が実現不能となる（第８−３図参
照）。

第８−３図において、ａ−ｓｕｓはＧ用センサ、ＦＩＬ
はフィルタ、Ｗ−８ＮＳはＷ用センサを示す。そして、
ＴＨｗ＞ＴＨｃのように分光させ外傷識別用Ｗ出力は十
分出力できるよう配慮する必要がある。

分光させない方式は、後続する処理（Ｇ出力を利用した
外傷識別及びＧ／Ｗのモニター表示能）から考えＷとＧ
は同一位置を走査させる必要がある為考えられない。［
倍率等も同一にする必要あり。］ 従って実用上支障ない程度できる限りＧ用５ＥＮＳＯＲ
の走査速度を低下させ不足分は後続ＡＭＰ系で得る方式
とするのが好適である。

実際は、既に出願済の自動表面検査装Ｍ（特願昭５８−
１２０１６４号、昭和５６年７月３１日出願）に基づく
経験から、あるいは、みかん果表外傷の分解限度よりＷ
用５ＥＮＳＯＲは０．２〜０．３　ｆｆ１ｍ毎としＧ用
ＳＥＭＳＯＲは約１７４低速の０．８〜１．２＋ｕ＋／
ＬＩＮＥ程度とするのが好適である（第８−４図参照）
。

ミラー比率は ＴＨ賛　：ＴＨＣ＝７：３ フィルタ等を更に選定し１７６→１ノ４程度のものを使
用する。又Ｇ用５ＥＮＳＯＲを更に低速化してもよい［
但し外傷識別にも一部Ｇ用ＳＥＭＳＯＲを使用している
為余り低速にはできない］。

第９−１図は光学系２００、搬送系３００および光学系
２００により読取られた画像情報を処理し、かつ本発明
装置を制御する画像処理／制御回路５００のブロック図
を示す。第６〜８図の説明において述べたように、照明
器２０１および２１２としてハロゲンランプを用いてお
り、かかる照明器２０１および２１２が放射する光には
熱線、すなわち赤外線が含まれている。赤外線は、被検
体であるみかん等の果実にとって不都合であるのみなら
ず、カメラＣＭｌおよび０Ｍ２に配設されるＣＣＤは、
一般に赤外線に敏感であるので、その赤外線は可視光線
の範囲内での被検体の傷を判別することを困難にすると
いう問題点に鑑みて、ベル）３０１の中心を軸として赤
外線透過ミラーを円弧上に配設し、非赤外光がみかんに
照射されるようになし、赤外線はミラー２０２および２
１４を透過するようにしている。

一方、照明器２０！および２１２から放射された光を受
光できる位置には、それぞれ光量センサＯＰＴ　ｌおよ
びＰＯＴ２を設け、照明器２０１および２１２の光量を
、検出し、双方の光量センサの出力を照明器光量制御部
５０２に導く。それにより、照明器光量制御部５０２は
照明器２０１および２１２の照明状態を絶えず判定し、
被検体が一定の明るさで照明されるように照明器２０１
および２１２の光量を制御する０例えば、照明器２０１
または２１２の照度が低下した場合には、光量センサ０
ＰＴＩまたは０ＰＴ２に入射される光量が低下するので
、照明器光量制御部５０２によって照明器２０１または
２１２の光量を増加させ、被検体２θ４を一定の照度で
照明することができる。さらに、第７−１図示の破線の
位置に光量センサＯＰＴ　ｌ　’　および０ＰＴ２’　
を設ければ、ミラー２０２および２１４に曇りが生じて
光量が低下した場合にも照明器２０１および２１２にか
かる制御を施すことができ、好適である。また、ミラー
２０２および２１４に、送風機２２２によって風を当て
て塵埃が付着しないようにし、以てミラー２０２および
２１４の曇りを防止することもできる。　ＰＨ１および
ＰＨ２はそれぞれ、カメラＣ旧および０Ｍ２に近く配設
する被検体通過センサとしての光電子スイッチであり、
それぞれ、ベルトの両側に投光器と受光器とを対向して
配置し、被検体２０４の通過を検知する。そして、光電
子スイッチＰＨ１およびＰＨ２は、それぞれ、カメラＣ
Ｍ１および０Ｍ２の視野に被検体２０４が入る際の予備
検知信号と、被検体の通過終了の予備信号とを発生して
、それら信号を搬送系インタフェース５０４に供給する
。すなわち、被検体２０４の位置の状態、例えば、光電
子スイッチＰＨ１を被検体２０４が通過中であり、かつ
カメラＣＨＩの視野にも被検体、２０４が捉えられてい
る状態、また光電子スイッチＰＨ１を被検体が通過して
おらず、カメラＣ旧には被検体２０４が捉えられている
状態等を判別するすることにより、連続的に搬送されて
くる被検体２０４相互の間隔が非常に狭い場合１例えば
１ｃｍ以下であっても、被検体それぞれの画像を処理す
ることができる。

また、ベルト駆動部３５０には例えば、ベルト３０−１
が１＋ｎｍ進むときに１パルスを発生するロータリエン
コーダ等の回転位置センサ（不図示）を設け、そのパル
スを搬送系インターフェース５０４に導くことによって
、ベルト３０１の搬送速度、および被検体の仕分は部１
−Ｎへの到達予想時点を知ることができる。従って、マ
スターコントロールプロセサ５７０により、追跡シフト
レジスタ５０Ｂを介して電磁弁駆動部５０８を適宜駆動
し、検査された被検体について、対応する仕分は部１−
Ｎのうちのいずれかのノズルから圧縮空気を被検体の重
心に向けて送出することによって、所望の仕分けを行う
ことができる。

カメラＣ旧および０Ｍ２によって読取られた画像信号は
、まず波形整形回路５１０，５１２．５１４および５１
６に供給される。これら波形整形回路は、　ＣＣＯによ
り掃引された波形をＡ／Ｄ変換する前に、アナログ系に
てそれぞれ後述する処理に応じて波形を整形するもので
あり、以て画像処理／制御回路５００の演算処理の負担
を軽減することができる。

波形整形回路５１０は被検体であるみかん２０４の外傷
処理用の回路であり、読取られた画像信号を外傷処理に
対応した波形に整形してＡ／Ｄ変換器５２０に供給する
。ここで、みかん２０４の外傷処理に際しては一般に次
の５項目についての波形整形を行う。

（１）　　パラボラ補正 みかんは球状の物体であり、第８−２図（Ａ）に示すみ
かん各部を掃引した波形は、照度が一様であれば矩形波
になるのであるが、みかんが球状物体であるところから
、同図（Ｂ）に示すようにいずれも周辺部においてレベ
ルが下り裾を引いた形となる。そこで、下を向いたパラ
ボラ曲線を重畳することにより補正を行うものである。

（２）　　縁領域（Ｇ領域　）と可視光領域（Ｗ領域）
とのレベル差による外傷の誤判定 みかんは緑色からオレンジ色艶こわたる色が混色してお
り、一般にＣＯＤはオレンジ色艶と対して敏感であり、
緑色に近付くに従ってその感度は低下し、また外傷につ
いても感度は低下する。そこで、Ｇ領域を外傷と区別す
るための波形整形を行う。

（３）　　水泡 みかんの表面には多数の水泡が存在するので、この水泡
の信号を除去して波形整形を行う０ （４）　　正反射 みかん表面には、照明軸をどのように選択しても照明に
対してハレーションが発生する個所が存在するので、こ
れを除去する。

（５）　　照明器２０１および２１２のフリ・ンカ等番
こよる画像信号の変動 照明器２０１および２１２の電源電圧変動があるとデー
タに影響を及ぼす。又、交流１００Ｖの電源を選択する
と、ＣＯＤは高速度に画像の読取りを行うので、照明器
２０１および２１２のフリッカが画像信号上の変動成分
として存在し、外傷の判別が困難となるので、そのフリ
ッカを除去する。

ここで、第１の問題点については、第９−３に示すよう
に、画像信号を所定時間遅延させた信号を作成し、信号
波形の補正を行うことができる。また、平均的補正曲線
をリードオンリメモリに蓄え（ＲＯＭ化）、第９−４図
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、その曲線を画像信号
波形に重ね合せることによって補正を行うこともできる
。ただし、曲線を複数本ＲＯＭ化するのはコストおよび
手間から無理であるので、第９−５図（Ａ）に示すよう
に、みかんの赤道部分の寸法、すなわち最大寸法り。に
対する曲線Ｃ０のみをＲＯＭ化しておき一般のＬ値に対
するＣ曲線は同図（Ｂ）に示すように演算によって発生
させる。更にＬ／２点へ補正曲線をシフト操作する。ま
た第２の問題点については、第９−６図（Ａ）および（
Ｂ）に示すように、画像信号波形に。

前述のＧをＷで除した値Ｇ／Ｗに比例したゲインを加え
ることで補正する。そして、第８−６図（Ｃ）に示すよ
うに、画像信号についてのＧ／Ｗ値が許容範囲内に無い
ときには、外傷と判断する。さらに第３の問題点につい
ては、第８−７図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、同
図（Ｃ）に示すような回路を用いて信号波形を所定時間
遅延させ、その遅延信号波形によって水泡信号をクリッ
プする。

波形整形回路５１２はみかんの外形信号を波形整形する
回路であり、みかんの全体像の最大寸法を計測するため
に、みかんの輪郭のみを抜出す波形整形を行う。波形整
形回路５１４および５１６は、みかんの色を観測するた
めの波形整形回路であり、例えば、緑色とオレンジ色と
でゲインを揃える。

また、カメラＣ？＋１および０Ｍ２の検出した色彩をバ
ランスよく揃える等の波形整形を行う。

５１１．５１５および５１７は、それぞれ、波形整形回
路５１０，５１４および５１Ｅｌが出力するカメラＣ旧
によるデータとカメラＣＭ２によるデータとを切換える
スイッチである。本発明においては、第１θ図に示すよ
うに１、カメラＣＭＩをＣＣＤが掃引している時間を、
カメラＣＭ２についての積分時間、すなわち光量の蓄積
時間に割当て、カメラＣＨＩの駆動信号とカメラＣＭ２
の駆動信号とは交互に、それぞれカメラＣＨＩとカメラ
ＣＭ２　とに供給されるようにする。カメラＣＭｌに駆
動信号が供給されてＣＯＤか信号ＣＭＩＷを、例えば１
０２４画素分について出力した後に、カメラＣＭ２に駆
動信号を供給されるように考慮されており、従って、Ｃ
ＯＤに供給するクロック信号の周波数をかかる点から選
択する。このように、本発明装置においては、カメラＣ
ＭＩがＷ信号を出力終了し、その終了時点でカメラＣＭ
２に駆動信号を供給し、カメラＣＭ２がＷＩＳ号を出力
終了すると、その時点でカメラＣ旧に駆動信号を供給す
るようにしているので、ＣＯＤの出力信号を切換スイッ
チ５１１によって選択した場合に、カメラＣＭＩおよび
０Ｍ２のＣＯＤの出力信号を交互に、１つの時系列信号
として得ることができる。

一方、Ｇ信号については、例えば、第１０図示の駆動信
号に対して、Ｗ信号の４倍の蓄積時間をとることとする
。すなわち、Ｗ信号の蓄積時間をＴｗ、およびＧ信号の
蓄積時間をＴｃとすると、Ｔｃ＝４ＸＴｗのように設定
すれば、緑色に対する感度は、光量が低下した場合にお
いても、蓄積時間Ｔｃが十分長いので、出力を増加させ
ることができる。

切換スイッチ５１１，５１５および５１７の出力信号を
、それぞれＡ／Ｄ変換器５２０，５２４および５２Ｂに
供給する。本例においては、それぞれ６ビツトのＡ／Ｄ
変換器を用いて、供給されるアナログ値の画像信号につ
いて６４階調の分解度でデジタル変換を行う。なお、波
形整形回路５１２の出力する輪郭データについては、そ
の出力を２値化回路５２２に導く。第１１１図はこの２
値化回路５２２のブロック図を示し、ＣＯＤのＷ信号出
力を、１水平走査毎に背景の黒レベルをサンプルホール
ドしてしきい値を設定し、第１１−２図（Ａ）および（
Ｂ）に示すように輪郭データを抽出する。

Ａ／Ｄ変換器５２０の出力は前処理回路５３０に導かれ
る。前処理回路５３０は、第１２図に示すように信号の
平滑化および輪郭強調を行い、微少な外傷信号と面積の
大きい外傷信号とを、それぞれ、微小外傷分検出部５３
２とマクロ外傷分５３４とに供給する。双方の検出部５
３２および５３４の出力について、論理フィルタ５３８
においてノズル成分を除去し１周辺の画像データの相関
関係からそれぞれ、ミクロ外傷成分とマクロ外傷成分の
みが外傷判定処理回路５３８に供給されるようにする。

一方、２値化回路から出力される輪郭データは切換えス
イッチ５２３を介して論理フィルタ５４０に供給される
。論理フィルタ５４０は供給された信号について固立点
の除去、画素の欠落点の除去、縮小または拡大等を行い
、寸法用形状データ信号とマスク用形状データ信号とを
出力する。このマスク用形状データ信号を外傷判定処理
回路５３８に導き、マクロ外傷成分およびミクロ外傷成
分とアンド操作を行い、外来ノズルを除去し、みかん本
来の傷成分のみが判定されるようにする。また、外傷判
定処理回路５３８にはＷＡＧ計数化処理回路５４８（後
述）が出力する特殊領域、信号を導き、緑色と非緑色と
の境界領域を判定して、緑色領域を外傷と判断しないよ
うにする。

寸法用形状信号はＸ・Ｙ径分離測定回路５４２に導かれ
る。Ｘ−Ｙ径分離測定回路５４２は、最大径をミカンの
姿勢を考えて縦（Ｙ）、横（Ｘ）の２方向求めるもので
ある。このようにして得られたＸおよびＹを最大径演算
５４４に導き、ベルトの搬送位置によるカメラ像の縮小
、拡大ぼけに対する計測精度誤差を少なくする為それぞ
れのカメラＣ旧。

０Ｍ２で計測されたＬｘｌ、Ｌｙｌ、１．ｘ２．Ｌｙ２
をとし、ＬＸの場合はベルト搬送速度換算をした直径Ｄ
ｘを求め、更にＬＹは光学倍率換算したＤＹを求める。

Ｄｉ、Ｄｙに対し大小判別を施し大きい方を最大径とす
る。この手順を第１３図（Ａ）　　、　（Ｂ）および（
Ｃ）に示す。

Ａ／Ｄ変換器５２４のＷ信号出力は千力化処理回路５４
Ｂに導かれる。この平均化処理回路５４８は、Ｗ信号：
Ｇ信号の糸数化処理を行う場合、第１４図（Ａ）および
（Ｂ）に示すようにＷ信号の走査は非常に密に１例えば
９．２ｍｍピッチで行われており、これに対してＧ信号
の走査は、例えば１ＩｊＩＩｌピ・ンチで行われている
。このため、Ｗ信号はばらつきがあるので、Ｗ信号の平
均値を求める回路である。例えば、Ｗ信号を読取る走査
が４回行われるものとすると、 Ｗ　＝　−Ｗ　ｉ　／　４ ＋＝１ のようにＷ信号の平均値を求め、その平均化された平均
化Ｗ信号をＷＡＧ係数化処理回路５４８に導く。また、
ＷＡＧ係数化処理回路５４８には、Ａ／Ｄ変換器５２６
のＧ信号出力を導く。

ＷＡＧ係数化処理回路５４８においては、Ｗ／Ｇ値の係
数化を行う。ここで、平均化されたＷ値とＧ値とを比較
演算すれば、Ｇ値が荒く掃引された積分和であるにもか
かわらず、精度の高い色係数Ｗ／Ｇ値を求めることがで
きる。

第１５図（Ａ）　　、　（Ｂ）および（Ｃ）はＷＡＧ係
数化処理回路５４８で得られたＷ／Ｇ値についてのヒス
トグラム作成のための説明図であり、ここで同図（＾）
はみかんの球面体上に一定の間隔（１、ｙ）でＷ／Ｇ値
を計測する態様を示す。また、同図（Ｂ）および（Ｃ）
はこのように得られた全体のサンプル数Ｓｏについて、
そのサンプル数を縦軸に、ｗｌＧ値を横軸にとってヒス
トグラムに表わしたものである。ここで、Ｗ／Ｇ値は、
例えば０．５〜２の範囲でとらえられているものとし、
この範囲を６４分割し０．５以下を０．２以上を８３と
して表現すると、概ね０．５　＜Ｗ／Ｇｃ：２の値が横
軸の１ピツチとなり、（２−０，５）÷８４の値が１つ
のレベル差となる。

ところで、みかんの表面には緑色からオレンジ色にかけ
て様々な色彩が混在しており、そのみかんの色彩を特定
することが困難である０人間がこれを観察する場合には
、比較的オレンジ色がかっている、あるいは緑色がかっ
ていると漠然と表現できるが、この人間の色彩感覚に近
付くために、本発明においては次のような処理を行う。

すなわち、全体のサンプル数Ｓｏは同図（Ｂ）および（
Ｃ）の曲線内の面積に相当するので、ヒストグラム係数
を着色度判定処理回路５５２に導き、その面積を２等分
するＳ　１　＝　５２　＝　Ｓ　ｏ　／　２となる点を
発見し、このの０〜６３のナンバー値Ｎをもってみかん
の色彩とする０曲線が同図（Ｃ）のような形状であれば
、最高点の画素数のにかかるＮ値が存在することにはな
らないが、この場合もＳ、＝Ｓ２＝Ｓｏ／２をみたす点
をもってみかんの色彩を特定するものとする。

以上の外傷判定処理、最大径演算および補正演算、およ
び着色度判定処理は、それぞれマイクロコントロール部
５８０．５１３２および５６４によって管理され、諸デ
ータはそれらコントロール部によって高速に処理される
。

また、５７０はマスクコントロールプロセッサであり、
バス５７１を介して第９−１図示の各部を制御する。５
７２は自動運転制御部であり、例えば電源投入後の所定
時間照明器およびとウオーミングアツプする。また、電
源を切った場合に所定時間冷却ファンを駆動して光学系
を冷却する等の制御を行う。５７４は運転状態表示部で
あり、各部の故障等を表示する。５７８は集計メモリで
あり、仕分けされた所定等級数、例えばｌＯ等級につい
てみかんの集計数を記憶する。この集計数はプリンタ５
７８によってリストを作成することができる。また、５
８０はモニタ用メモリ表示制御回路、５８２はモニタで
あり、このモニタ５８２には集計数を表示させる他、個
々のみかんについて表面状態、ヒストグラムおよび仕分
は個所等をモこ夕させることができる。前に説明したと
おり、果物の上下面を除く全範囲を検査しようとすると
きは、果物を回転させて行う。このとき処理速度が低下
するので、これを補うため、第ｔｅ−を図に示すように
回転走査を行う部分を並列に行うようにすればよい。

又、直線状態の搬送手段でなく、第１６−２図に示すよ
うに、公転する台上に自転を行う部分を設け、これにみ
かんを載せて検査を行うこともできる。

なお、上記の実施例はみかんに対するものであったが、
他の果物に対しても適用できることはいうまでもない。

このときは、それぞれの果物の大きさ、色、および傷の
付きやすい場所により適当な装置を製作する必要がある
が、その方法は前に説明した方法を参照して容易に知る
ことができる。着色度に関しては、例えば赤色のりんご
等に対してはＷ／Ｒ、黄色の果物に対してはＷ／Ｙ　　
（Ｙは黄色光）の値によって着色度を検出できることが
予想される。更に、本発明は、果物のみならず、他の商
品に対しても応用することができ、大きさ。

着色度、傷の付き丁合、記入文字・記号等の検出作業を
容易に自動化することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、簡単な構成によ
り色を判別することができるので、ロボットなど自動検
査装置に適用し得る色判別装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるみかん選別装置の全体
構成を示す斜視図、第２−１図は第１図の装置の平面図
、第２−２図は同じくその立面図、第２−３図は第２−
２図において矢印Ａ方向から見た光学読取装置の立面図
、第３−１図および第３−２図は第１図の処理装置の正
面図および側面図、第４図は第１図の処理装置の主操作
盤を拡大して示す線図、第５−１図は第１図の処理装置
の副操作盤を拡大して示す線図、第５−２図および第５
−３図、第５−４図ならびに第５−５図はそれぞれ第１
図の装置の各選別機能を説明するための線図、第６図は
本実施例の光学系を示す斜視図、第７−１図は第６図に
示した光学系の平面図、第７−２図および第７−３図は
第６図に示したミラー２０２の詳細拡大図、第８−１図
は被写界深度についての説明図、および第８−２図は色
分離フィルタについての説明図、第８−３図および第８
−４図はＣＯＤラインセンサにおける緑感度の補正につ
いて説明する図、第９−１図は光学系、搬送系および画
像処理／制御回路のブロック図、第８−２図（Ａ）およ
び（Ｂ）は、それぞれ、光学系によるみかんの走査を説
明する説明図およびその出力波形図、第８−３図は信号
波形の補正を行う回路を示すブロック図、ＭＳ９〜４図
（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ平均的補正曲線図およ
び出力波形を示す図、第８−５図（Ａ）および（Ｂ）は
、それぞれ、平均的補正曲線図による補正および補正回
路を説明する図、第８−８図（Ａ）　、　（Ｂ）および
（Ｃ）は画像信号の色補正を説明する説明図、第８−７
図（Ａ）　、（Ｂ）および（Ｃ）は水泡信号の除去を説
明する説明１図、第１θ図はタイミングチャート、第１
１−１図は２値化回路を示すブロック図、第１１−２図
（Ａ）および（Ｂ）は輪郭データの抽出を説明する図、
第１２図は波形の平滑化および輪郭強調を説明する図、
第１３図（Ａ）　　、　（Ｂ）および（Ｃ）はみかんの
外径測定を説明する図、第１４図（Ａ）および（Ｂ）は
、それぞれＷ信号の走査およびＧ信号の走査状態を示す
図、第１５図（Ａ）、（Ｂ）およびＣＧ）はみかんの色
の決定を説明する図、第１８−１図は複数個の果実を同
時に検査する方法を説明する図、第１６−２図はみかん
を回転させて外観品位を検査する方法の１例を示す図で
ある。 １００・・・供給部、 ２００・・・光学読取装置、 ２０１．２１２・・・投光器、 ２０８．２１８・・・カメラ、 ２０２．２１４・・・スリット付反射ミラー、２０４・
・・被検体（みかん） ３００・・・搬送装置、 ３０１・・・搬送ベルト、 ４００・・・処理装置、 ４０１・・・主操作盤、 ４０２・・・副操作盤、 ４０８・・・回転警告灯。 ５００・・・画像処理／制御回路、 ６００・・・仕分は選別部。 第３−１図 −１３３− 第８−１図　　　　　　　　　第８−３図↓ 第８−４図 第８−２図 ＝≦〜Ｇ−ＳＮＳ ＝＝９．−”’ ！０２〜０．３　ｍｒｎ ０８〜Ｌ２　ｍｍ しＯＷ　ＰＡＳＳ （Ａ） Ｌ４置 （Ａ） Ｂ　　　　　Ｇ　　　　　　　ＯＲ ＡＢ ス１ｉ　　　　　　　　又１よ 第１４図 第１３図 酋 Ｍ２ 第１５図 手続補正者 昭和３７年１２８６日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 特願昭ｔ７−ｔｔｔｔａｔ号 ２、発明の名称 色判別装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 ６、補正の対象　　明細書全文および図面１４１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検体に対して所定波長範囲の光を照射する第１手
   段と。 その光を照射された被検体からの反射光から少くとも２
   つの波長域の光成分を抽出する第２手段と、 前記第２手段により抽出された少くとも２つの光成分を
   受光して少くとも２つの電気信号に変換する第３手段と
   、 前記第３手段からの少くとも２つの電気信号に基いて前
   記被検体の色を判別する第４手段とを具備したことを特
   徴とする色判別装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の色判別装置において、
   前記第４手段は、前記少くとも２つの電気信号の間の比
   を求めることを特徴とする色判別装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の色判別
   装置において、前記第２手段は白色光および赤、緑、青
   のうちの少くともひとつの光成分を抽出するようにした
   ことを特徴とする色判別装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の色判別装置において、
   前記少くともひとつの光成分は緑成分であり、前記白色
   光に対応する電気信号に対しては、前記第４手段におい
   て平均レベルを求めるようにしたことを特徴とする色判
   別装置。 ５）特許請求の範囲第４項記載の色判別装置において、
   前記第２手段は、前記被検体からの反射光を分光する分
   光手段を有し、前記第３手段は前記分光手段により分光
   された一方の光を緑成分通過フィルタを介して受光する
   緑光成分用光センサと、前記分光手段により分光された
   他方の光を受光する白色光用光センサとを有することを
   特徴とする色判別装置。 ６）特許請求の範囲第５項記載の色判別装置において、
   前記緑光成分用光センサからの電気信号の読出し走査の
   周期を前記白色光用光センサからの電気信号の読出し走
   査の周期よりも長くしたことを特徴とする色判別装置。