JPH01309189A - 境界検出のための画像処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、判別すべき対象物の境界、特に籾摺装置の補
動選別機における籾と玄米との境界を検出するための画
像処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の補動選別機においては、例えば、玄米と籾の境界
領域に光を照射し、そこから反射されてくる反射光を受
光する境界用フォトセンサ及び玄米と籾のそれぞれの領
域に対応している玄米用フォトセンサと利用フォトセン
サを備え、利用と玄米用のフォトセンサから得られた反
射光強度を境界用フォトセンサからの信号の処理のため
のしきい値の設定に利用しているものが、特開昭５８−
２０２７９号から知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の補動選別機の境界検出では、籾と玄米か
ら反射した光の強度の違いを境界検出のためのしきい値
の設定に利用しているが、このような反射光を利用した
方法ではその検出分解能がそれほど高くなく、玄米領域
や籾領域に対して得られた反射特性からしきい値を設定
しても、そのしきい値は数百粒の玄米の中に混入する一
粒の籾をチエツクしなければならない補動選別機の境界
検出にとって適切なものではない。なぜなら、数百粒の
玄米の中に混入する一粒の籾から得られた反射特性には
フォトセンサの分解能の制限から周囲の玄米の反射光も
一部混ざるため、籾の集団から得られた反射特性と必ず
しも一致しないからである。

さらには、実際の判別対象物を直接しきい値設定のため
の標本として用いているため、周囲の雰囲気、例えばほ
こりの舞い上がり度や照明状態が玄米領域や籾領域と境
界領域とで異なっていると適正なしきい値を設定するこ
とが困難となる。

本発明の課題は、はこりの舞い上がり度や照明状態が玄
米領域や籾領域と境界領域とで異なっていても適正なし
きい値の設定を可能とし、かつしきい値設定のために一
粒一粒に照準を合わせた籾及び玄米の検出が可能な境界
検出のための装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、本発明による境界検出のた
めの画像処理装置が提供され、その装置は、検出される
べき境界領域とその境界領域とほぼ同様な環境を有する
場所に位置された標本とを撮像する撮像手段と、前記撮
像手段から送られる色情報を処理して境界画像を作り出
す画像処理手段とから構成され、前記境界画像を作り出
す際、標本からの色情報を基にして設定されたしきい値
が用いられる。

〔作　用〕

上記のように構成された境界検出のための画像処理装置
では、籾と玄米の標本から得られた色情報を基にして籾
と玄米を区別するためのしきい値を設定し、このしきい
値を基準にして境界部から得られた色情報を評価し、２
値化された境界画像を作り出す。その際、境界領域とほ
ぼ同様な環境を有する場所に位置された標本からの色情
報は、適切に設定された所定時間間隔にあるいは連続的
に取り込まれるので、標本つまり境界領域を取り巻く環
境、つまりほこりの舞い上がり量や照明条件の変動にす
ばやく応答して前記しきい値を再設定することができる
。

〔発明の効果〕

このため、境界領域を取り巻く環境が変動しても確実に
２値化境界画像を作り出すことが可能となる。さらに、
現代の撮像手段の性能の向上により籾の一粒一粒を分解
しその一粒毎の固有の色情報を検出することが可能であ
ることも、本発明の画像処理を籾摺機における境界検出
に多大な利点をもって用いられることに寄与している。

〔その他の作用・効果〕

本発明の好ましい実ｗ１態様において、色情報を演算し
て得られた濃淡画像を複数の区画に分割し、各区画にお
ける明るさを平均し、その各平均値に対応させて籾と玄
米を区別するしきい値をそれぞれ別個に設定することに
より、撮像手段によって撮像されている範囲に照明むら
が存在することによる色情報のむら、つまり輝度むらが
生じても、それを補正した２値化画像を作り出すように
構成することができる。あるいは、しきい値を変えるの
ではなく、各区画における明るさを平均し、その各平均
値をそれぞれの区画の元の値から引くことにより、前記
濃淡画像を明るさに関して正規化した上で所定のしきい
値を用いて２値化境界画像を作り出すこともできる。い
ずれにしても、この種の構成によれば、撮像手段によっ
て撮像されている範囲に照明むらが存在することによる
色情報のむら、つまり輝度むらが生じても、それは、前
述のような方法によって補正されるため２値化境界画像
を作り出す際に悪影響を与えない。

本発明による画像処理装置においては、撮像手段を境界
領域を撮像するテレビカメラと標本を撮像するテレビカ
メラの２つのカメラから構成し、それぞれの色情報を別
々に画像処理系に入力することもできるが、本発明の別
な実施態様において、撮像手段を境界領域を撮像する１
台のテレビカメラから構成し、このテレビカメラの視野
の一部分に籾と玄米の標本が入るように前記標本をテレ
ビカメラに対して位置設定させることができる。つまり
、テレビカメラの全視野のうち境界検出にとって重要な
働きをしない区域を予め定めてそこに標本が入るように
し、その後は得られた画面の所定区域は標本からの画像
であるとして画像処理を行う。この構成によれば、検出
されるべき境界領域と標本は、同じ撮像系を通るので、
例えばテレビカメラ間のばらつきによる不都合は解消さ
れる。

さらに、本発明の好適な実施例において、標本としての
２つの見本から得られた色情報を比較してその値から照
明条件やテレビカメラの調子などのチェツキングを行う
ならば、従来になかった利点を生み出す。

その他の特徴及び利点は、次の実施例の説明とともに明
らかにされる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図及び第６図に示すように、玄米の選別装置は、上
下複数段の選別板（１）と、籾摺後の選別対象処理物（
玄米と籾との混合物であって、以下において混合物と略
称する）を前記複数段の選別板（１）に供給する供給部
（Ａ＞　　と、前記複数段の選別板（１）の終端から排
出される選別後の処理物を回収する回収部（Ｂ）　　と
、基枠（Ｆ）　　とを主要部として構成されている。

前記供給部（Ａ）は、前記基枠（Ｆ）に支持される供給
ホッパー（２）と、その供給ホッパー（２）から各選別
板（１）の始端部に混合物を案内する伸縮自在な案内筒
（３）とからなる。尚、詳述はしないが、各選別板（１
）の夫々に同量ずつの混合物が供給されるようになって
いる。

前記複数段の選別板（１）は、その上面に混合物受は止
め用の多数の突起を備え且つ一体物となるように接続さ
れると共に、終端側はど下位でかつ横幅方向一端側はど
下位となる傾斜姿勢で設置され、さらには、上下方向に
沿う回転軸芯（Ｐ）周りで回転駆動されるようになって
おり、供給される混合物を、第４図に示すように、玄米
の領域（Ｇ）　　と、籾と玄米とが混在する、いわゆる
混床の領域（ｋ）であるところの本発明による装置によ
って検出されるべき境界領域と、籾の領域（）わ　との
三つの領域に選別するようになっている。

すなわち、前記混合物は選別板（１）の始端部で且つ横
幅方向での傾斜における上位側に相当する個所（Ｚ）　
に供給される。そして、玄米と籾との摩擦抵抗が籾の方
が大であることを主たる要因として、選別板（１）が回
転駆動されるにともなって上述の如く三つの領域に選別
されるようになっている。　選別板（１）の回転駆動構
造について説明すれば、複数段の選別板（１）を受け止
め支持する支持枠（４）が、基枠（Ｆ）に揺動自在に取
りつけられた四本の吊下杆（５）によって回転自在に吊
り下げられている。そして、前記上下方向に沿う回転軸
芯（Ｐ）周りで回転自在な駆動軸（６）が、支持枠（４
）の下方に設けられ、その駆動軸（６）の上端部に取り
付けた円盤状体（６ａ）に、前記回転軸芯（Ｐ）から偏
位させた状態で上下方向に沿う連結ピン（７）が取り付
けられ、その連結ピン（７）が前記支持枠（４）に連結
されている。又、選別板駆動用の電動モータ（８）が、
伝動ベルト（９）によって前記駆動軸（６）に連動連結
されている。従って、電動モータ（８）の作動に伴い、
前記回転軸芯（Ｐ）　　と連結ピン（７）との偏位に相
当する半径で選別板（１）が回転駆動されるようになっ
ている。

尚、図中（１０）は、前記円盤状体（６ａ）に付設した
バランスウェイトである。

ちなみに、詳述はしないが、選別板（１）は、その横幅
方向において下位となる一端部を中心に、前記支持枠（
４）に対して揺動調節できるようになっている。この揺
動調節は、作業開始時などにおいて混合米の湿り具合な
どに合わせて行われるものである。つまり、混合米が各
選別板（１）上の横幅方向全体にわたって均等に分散す
るように、選別板（１）の横幅方向での傾斜角度を調節
できるようになっている。

前記回収部（Ｂ）は、選別板（１）の終端部に接続した
回収用ホッパー（１１）と、玄米と混床とを分離する第
一仕切板（１２）と、混床と籾とを分離する第二仕切板
（１３）とを備えている。　説明を加えると、回収用ホ
ッパー（１１）の内部には、ネジ部（ｎ）を有する回転
軸（１４）とガイド軸（１５）とが平行姿勢で、かつ、
軸芯を横幅方向に向ける状態で架設されている。前記第
一仕切板（１２）に付設した連結部（１２ａ）が、前記
ガイド軸（１５）に摺動自在に外嵌され、かつ、前記回
転軸（１４）のネジ部（ｎ）に螺合する状態で設けられ
ている。

そして、第一仕切板（１２）の摺動操作用の電動モータ
（１６）が、回転軸（１４）に伝動ギヤ機構によって連
動連結され、もって電動モータ（１６）の作動により第
一仕切板（１２）を移動操作するようになっている。

又、前記第二仕切板（１３）の連結部（１３ａ）が、回
転軸（１４）やガイド軸（１５）に摺動自在に外嵌され
ると共に、第二仕切板（１３）をガイド軸（１５）に固
定するボルトなどの固定具（図示せず）が、前記連結部
（１３ａ）に設けられている。従って、第二仕切板（１
３）は、固定具を復線しながら、手動によって移動調節
されるようになっている。

尚、前記第一仕切板（１２）は、後で述べるように、玄
米の領域（Ｇ）　　と混床の領域（Ｋ）　　との境界に
合わせて自動的に移動調節され、前記第二仕切板（１３
）は、作業開始時などにおいて適宜調節されることにな
る。

前記第一仕切板は、前記選別板上における玄米と籾との
分布状態、つまり玄米と籾との境界を検出する次に説明
される画像処理装置から出力された情報にもとづいて前
記電動モータ（１６）を駆動する仕切板制御装置（１０
４）によって制御される。　前記画像処理装置は、第１
図に示されているように、撮像手段（５０）とこの撮像
手段（５０）から送られてくる色情報を処理して２値化
された境界画像を作り出す画像処理手段（１００）とか
ら構成されている。前記撮像手段（５０）は、この実施
例では、１台のカラーテレビカメラ（５１）と境界領域
を照らし出す照明装置（５２）とから構成されており、
第一仕切板に取り付けられている。前記テレビカメラ（
５１）の視野の大部分には、第２図に示されるように玄
米と籾との境界領域が入るようにテレビカメラ（５１）
が設定されているが、さらにその視野の残りの部分には
標本（ｓ）が入るように、かつ境界領域と標本（ｓ）が
ほぼ同一の照明条件が得られるようにテレビカメラ（５
１）と標本（ｓ）　との位置関係が設定されている。

標本（ｓ）　はテレビカメラ（５１）に固定されている
ので、テレビカメラ（５１）による画面の所定位置に常
に標本（ｓ）が表示されることになる。標本（ｓ）とし
ては、本物の玄米と籾を用いてもよいし、玄米と籾と同
じ色特性を示す代用品でもよい。前記画像処理手段（１
００）　は、濃淡画像を作り出すためにテレビカメラ（
５１）から送られてくる色情報を画素毎に演算し平均化
する演算部（１０１）　　と、この演算部（１０１）で
得られた画像情報のうち標本（ｓ）に関するものを取り
出してこれより玄米と籾とを区分けするためのしきい値
を設定するしきい値設定部（１０２）　　と、前記演算
部（１０１）で得られた境界領域の画像情報に対して後
述する技法でもって照明の不均一による輝度むらを補正
するとともに前記しきい値設定部（１０２）　によって
設定されたしきい値を用いて２値化された境界画像を作
り出す境界画像処理部（１０３）　とから構成されてい
る。さらに画像処理手段（１００）は、前記２値化境界
画像をもとにして籾の分布を計測・判定して第一仕切板
に対する制御信号を作り出す仕切板制御装置（１０４）
に接続している。なお、第一仕切板の制御においては、
玄米１０００粒中に２・３粒の籾しか混ざっていない領
域を玄米領域としてこの領域のものを回収すべく仕切板
制御が行われる。

次にこの画像処理手段（１００）における画像処理のア
ルゴリズムを第３図を用いて説明する。

＃１〉テレビカメラ（５１）から取り込まれた色情報を
量子化する、＃２）各画素のＲ−１Ｇ−１Ｂ−成分を所
定の演算式、例えばこの実施例においてはα（Ｒ−Ｂ）
十β（Ｒ−Ｇ）［但し、α。

βは任意に設定される係数である。］を用いて演算する
、 ＃３）演算結果を用いて平均化処理を行い、濃淡画像を
得る、 ＃４）濃淡画像の画面を複数個に、ここでは１６個に分
割し、各区画での明るさの平均値を求め、前記濃淡画像
の各画素の値からその平均値を引くことにより照明の不
均一による輝度むらを補正する、 ＃５）玄米ともみの標本（ｓ）部に対応する画素の値を
演算処理して算出され設定されたしきい値を用いて前記
補正された画像から籾または玄米を示す２値化画像を作
り出す。

上記のアルゴリズムでは、輝度むらを補正するために濃
淡画像の各画素が補正されたが、これに代えて得られた
画像の輝度分布を算出し、複数個に分割された濃淡画像
の各区画毎に前記輝度分布をもとにして補正されたしき
い値を用いて２値化画像を作り出してもよい。

なお、本発明による画像処理装置のように、境界画像を
作り出す際に用いるしきい値を算出し設定する目的で標
本（ｓ）が検出すべき境界領域とほぼ同様な環境、つま
りほこりの舞い上がり壷や照明条件などがほぼ同じであ
るような場所に位置されているため、環境条件が変化し
てもそれに応じてしきい値も変化することになるので確
実な境界検出が可能となる。さらには、標本（ｓ）　と
しての籾と玄米に対応する画像情報に所定の差が認めら
れないときには、照明の不備もしくはテレビカメラ（５
１）の不調等の判断材料となりうるので、この標本（ｓ
）からの画像情報は照明やテレビカメラ（５１）のチェ
ツキングのためにも利用することができる。第１図にお
いて（１０５）で示されている装置がそのようなチェツ
キングを行うための装置である。

これまで述べた実施例では、標本（ｓ）　と境界領域は
同一のテレビカメラ（５１）で撮像されていたが、第７
図に示すように、もちろんそれぞれ別々のテレビカメラ
（５１ａ）　（５１ｂ）で撮像してその画像情報を画像
処理手段（１００）に送り込んで処理することも本発明
の枠内で行うことができる。

なお、ここで第１図と同じ参照番号を付けられたものは
第１図のものと同様の機能を行うものであり、無用な繰
り返しをさけるためその説明は省略する。

さらに本発明による境界検出のための画像処理装置は、
玄米と籾との境界のみならず、その他の農作物や、芝刈
作業における未刈地と既刈地の境界の検出にすることも
できる。

なお、特許請求の範囲の項に図面との対象を便利にする
ために符号を記すが、この記入により本発明は添付図面
の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係わる境界検出のための画像処理装置の
実施例を示し、第１図は画像処理装置のブロック図、第
２図はテレビカメラの視野を示した説明図、第３図は境
界画像処理のアルゴリズムを示すチャート図、第４図は
選別板の回転駆動構造を示す概略平面図、第５図は玄米
選別装置の側面図、第６図は同装置の正面図、第７図は
本発明による画像処理装置の別実施例のブロック図であ
る。 （ｓ）・・・・・・標本、（５０）・・・・・・撮像手
段、（１００）・・・・・・画像処理手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出されるべき境界領域と標本（ｓ）とを撮像する
   撮像手段（５０）と、前記撮像手段から送られる色情報
   を処理して境界画像を作り出す画像処理手段（１００）
   とからなる境界検出のための画像処理装置において、 前記標本（ｓ）は前記境界領域とほぼ同様な環境を有す
   る場所に位置され、かつ前記境界画像を作り出す際、前
   記標本（ｓ）からの色情報を基にして設定されたしきい
   値が用いられることを特徴とする境界検出のための画像
   処理装置。 ２、前記画像処理手段（１００）が、前記撮像手段（５
   ０）からの色情報を演算して濃淡画像を得る演算部（１
   ０１）と、標本（ｓ）の濃淡画像を基にして境界画像用
   しきい値を設定するしきい値設定手段（１０２）と、２
   値化された境界画像を作り出す境界画像処理部（１０３
   ）を含んでいる請求項１記載の境界検出のための画像処
   理装置。 ３、前記撮像手段（５０）が、境界領域を撮像するテレ
   ビカメラ（５１ａ）と標本（ｓ）を撮像するテレビカメ
   ラ（５１ｂ）から構成されている請求項１又２記載の境
   界検出のための画像処理装置。 ４、前記撮像手段（５０）が、境界領域を撮像するテレ
   ビカメラ（５１）から構成されており、前記標本（ｓ）
   がテレビカメラの視野の一部分に入るように前記標本（
   ｓ）をテレビカメラに対して位置設定している請求項１
   又２記載の境界検出のための画像処理装置。 ５、前記しきい値は、前記演算部（１０１）によって得
   られた濃淡画像を複数の区画に分割して各区画における
   明るさを平均し、その各平均値に対応させて各区画毎に
   別個に設定される請求項１〜４に記載の境界検出のため
   の画像処理装置。 ６、標本（ｓ）から得られた色情報を比較してその差か
   ら照明条件やテレビカメラの調子などのチェッキングを
   行う手段（１０５）がさらに設けられている請求項１〜
   ４に記載の境界検出のための画像処理装置。