JPH04364448A - 欠陥検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は色合いのある被検査対象
物、例えば、りんご等の果実における欠陥部分を自動的
に検出するための検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、りんご等の果実等においては、
傷、ひやけ等の部分（欠陥部分）があるとその周囲と色
合いが異なり、その結果、りんご全体の外観が損なわれ
る。このため、このような欠陥部分があるりんごを他の
りんごと分類する必要がある。従来、りんごの表面色を
自動的に判定する装置として、例えば、特開昭６３−２
００２７９号公報に記載された色合判定装置が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の色合
判定装置の場合、りんご表面全体の平均的な色合いを判
定しているだけであって、このような平均的色合いから
りんごの欠陥部分を自動的に検出することはできない。 一方、りんごの傷を検出する装置として、傷部分と無傷
部分との温度差を赤外線カメラを用いて検出する装置が
知られているが、このような装置では装置自体が高価に
なるばかりでなく、色合いに基づく欠陥部分の検出がで
きないという問題点がある。本発明の目的は安価でしか
も色合いに基づく欠陥部分の検出を行うことのできる欠
陥検出装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、色合い
がある被検査対象物の欠陥を検査する際に用いられ、参
照用欠陥部分が赤成分、緑成分、及び青成分で示される
参照用３次元ベクトル値として複数格納された欠陥格納
部を備え、前記被検査対象物を撮像して画像情報を送出
する撮像部と、該画像情報を予め定められた複数の画像
領域に分割して、該画像領域毎に赤成分、緑成分、及び
青成分で示される評価３次元ベクトル値を求める第１の
演算手段と、前記評価３次元ベクトル値と前記参照用３
次元ベクトル値との偏差を偏差量として求め、最小偏差
量に対応する前記参照用３次元ベクトル値を検出３次元
ベクトル値とする第２の演算手段と、前記画像領域毎に
前記最小偏差量と前記検出３次元ベクトル値に基づいて
欠陥マップを求める第３の演算手段と、該欠陥マップか
ら前記被検査対象物の欠陥を判定する判定手段とを有す
ることを特徴とする欠陥検出装置が得られる。

【０００５】

【作用】本発明では、りんご等の被検査対象物の画像情
報を複数の画像領域に分割して、画像領域毎に赤成分、
緑成分、及び青成分で示される評価３次元ベクトル値を
求め、この評価３次元ベクトル値を欠陥を示す参照３次
元ベクトル値と比べて、その最小偏差量と最小偏差量に
対応する参照３次元ベクトル値に基づいて欠陥マップを
作成して、このマップから欠陥部分の検出を行うように
したため、赤外線カメラを必要とせず、つまり、安価に
しかも色合いに基づいた欠陥部分の検出を行うことがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下本発明について実施例によって説明する
。なお、ここでは、色合いのある被検査対象物としてり
んごをあげる。図１を参照して、パレット１１は所定の
方向（実線矢印で示す方向、例えば選果ライン）に所定
の速度で移動する。パレット１１上にはそれぞれりんご
１２が乗せられる。選果ライン上には撮像領域が規定さ
れ、撮像領域上には撮像カメラ（例えば、カラーＣＣＤ
カメラ）１３が配設され、さらに、撮像領域を照明する
照明装置１４が配設されている。そして、これらカラー
ＣＣＤカメラ（以下単にＣＣＤという）１３及び照明装
置１４は処理装置１５に接続されている。一方、撮像領
域には検出器１６が配置され、この検出器１６は処理装
置１５に接続されている。さらに、処理装置１５には入
出力装置１７が接続されている。

【０００７】まず、りんごの検査に当たっては、りんご
の品種毎に欠陥コードブックが生成される。入出力装置
１７から欠陥コードブック生成モードを入力する。その
後、パレット１１上に欠陥部分を有するりんご１２をデ
ータ用りんごとして乗せる。パレット１１が撮像領域に
到達すると、パレット１１が検出器１６によって検出さ
れ、検知信号が処理装置１５に与えられる。

【０００８】ここで、図２も参照して、ゲート回路１５
ａでは検知信号を受けると、撮像タイミング信号を送出
する。ＣＣＤ１３からの画像信号は赤画像信号、緑画像
信号、及び青画像信号からなり、これら赤画像信号、緑
画像信号、及び青画像信号はそれぞれＡ／Ｄ変換器１５
ｂ、１５ｃ、及び１５ｄでディジタル赤画像信号、ディ
ジタル緑画像信号、及びディジタル青画像信号に変換さ
れる。そして、これらディジタル赤画像信号、ディジタ
ル緑画像信号、及びディジタル青画像信号はそれぞれ赤
画像、緑画像、及び青画像として撮像タイミング信号に
基づいて画像メモリ１５ｅ、１５ｆ、及び１５ｇに蓄積
される。一方、画像処理回路１５ｈでは撮像タイミング
信号によって画像信号の蓄積を知る。

【０００９】画像処理回路１５ｈでは撮像タイミング信
号を受けると、まず、画像メモリ１５ｅ乃至１５ｇから
赤画像、緑画像、及び青画像を読み出し、入出力装置１
７上にカラー画面表示する。オペレーターはカラー画面
表示をみてその欠陥部分を特定する。画像処理回路１５
ｈでは特定された欠陥部分を赤画像、緑画像、及び青画
像それぞれについて赤欠陥領域（赤欠陥画像）、緑欠陥
領域（緑欠陥画像）、及び青欠陥領域（青欠陥画像）と
して設定する。図３を参照して、画像処理回路１５ｈで
は赤欠陥画像が特定されると、この赤欠陥画像をｋ×ｌ
（但し、１≦ｋ≦Ｎ／２，１≦ｌ≦Ｍ／２であり、Ｎ及
びＭはそれぞれ画像メモリの縦及び横の画素数を表す）
画素で構成される複数のサブ領域（サブリージョン）に
分割する（図３では２×２画素で構成されるサブ領域に
分割した例を示す）。そして、例えば、画像処理回路１
５ｈでは各サブ領域毎に色合いの平均値を求め、赤平均
値とする。同様にして、緑欠陥画像及び青欠陥画像につ
いてサブ領域に分割して各サブ領域毎に緑平均値及び青
平均値を求める。次に、画像処理回路１５ｈでは各サブ
領域毎に赤、緑、及び青平均値をベクトル要素とする３
次元ベクトル（評価値ベクトル）を求める。このように
して各サブ領域毎に評価値ベクトルを求め、欠陥トレー
ニングデータとする。なお、複数（例えば５乃至１０個
）のデータ用りんごについて同様にして欠陥トレーニン
グデータを求める。

【００１０】次に、これら欠陥トレーニングデータを用
いて画像処理回路１５ｈは欠陥コードブックを生成する
。図４を参照して、上述の欠陥トレーニングデータにつ
いて同一のサブ領域における評価値ベクトルについてそ
れぞれ３次元空間に写象する。上述のように評価値ベク
トルは３次元ベクトルであるので写象した際３次元空間
の一点として写象される。この３次元空間中における評
価値ベクトルが距離的に近い位置に集まっていれば（こ
のような状態をクラスタと呼ぶ）、そのクラスタの中心
位置をそのクラスタの代表点と考えることが可能である
。このようにして、画像処理回路１５ｈでは欠陥トレー
ニングデータについてクラスタリングを行い、各クラス
タ毎の代表ベクトル（参照３次元ベクトル）を求め、欠
陥コードブックとしてベクトル量子化器１５ｉに格納す
る。この場合、欠陥コードブック内の代表ベクトルの数
をＪ本（但し、１≦Ｊ≦Ｉ，Ｉはトレーニングデータの
個数）とされる。

【００１１】再び、図１及び図２を参照して、実際にり
んごを検査する際には、入出力装置１７から検査モード
を入力する。パレット１１上にはりんご１２が乗せられ
、選果ライン上を移動してくる。パレット１１が撮像領
域に到達すると、パレット１１が検出器１６によって検
出され、検知信号が処理装置１５に与えられる。ゲート
回路１５ａでは検知信号を受けると、撮像タイミング信
号を送出する。ＣＣＤ１３からの画像信号は赤画像信号
、緑画像信号、及び青画像信号からなり、これら赤画像
信号、緑画像信号、及び青画像信号はそれぞれＡ／Ｄ変
換器１５ｂ、１５ｃ、及び１５ｄでディジタル赤画像信
号、ディジタル緑画像信号、及びディジタル青画像信号
に変換される。そして、これらディジタル赤画像信号、
ディジタル緑画像信号、及びディジタル青画像信号はそ
れぞれ検査用赤画像、検査用緑画像、及び検査用青画像
として撮像タイミング信号に基づいて画像メモリ１５ｅ
、１５ｆ、及び１５ｇに蓄積される。一方、画像処理回
路１５ｈでは撮像タイミング信号によって検査用画像信
号の蓄積を知る。

【００１２】図５を参照して、画像処理回路１５ｈでは
検査用赤画像を画像メモリ１５ｅから読み出し、検査用
赤画像をｋ×ｌ画素で構成される複数の検査用サブ領域
（検査用サブリージョン）に分割する。そして、例えば
、画像処理回路１５ｈでは各検査用サブ領域毎に色合い
の平均値を求め、赤平均値とする。同様にして、検査用
緑画像及び検査用青画像について検査用サブ領域に分割
して各検査サブ領域毎に緑平均値及び青平均値を求める
。次に、画像処理回路１５ｈでは各サブ領域毎に赤、緑
、及び青平均値をベクトル要素とする３次元ベクトル（
検査用評価値ベクトル）を求め、ベクトル量子化器１５
ｉに送る。

【００１３】図６を参照して、ベクトル量子化器１５ｉ
では検査用評価値ベクトルに最も近い代表ベクトル（以
下最短代表ベクトルという）を欠陥コードブックから検
索し、最短代表ベクトルと検査用評価値ベクトルとの距
離を最小距離として求める。そして、ベクトル量子化器
１５ｉは最短代表ベクトルと最小距離とを画像処理回路
１５ｈに送る。

【００１４】画像処理回路１５ｈでは最短距離が予め定
められた閾値以下である場合にはそのサブ領域に最短代
表ベクトルで特定される欠陥があると判定して、欠陥マ
ップに書き込む。つまり、最短距離を上記の閾値で２値
化して２値化情報を欠陥マップの対応するサブ領域に書
き込む。このようにして、全てのサブ領域について２値
化情報が書き込まれた後、画像処理回路１５ｈでは欠陥
の大きさ及び個数からりんごに欠陥があるか否かの判定
を実行する。なお、欠陥の種類に応じて複数の欠陥コー
ドブックを備えることによって欠陥の種類に応じた欠陥
マップを作成することが可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではりんご
等の被検査対象物の画像情報を複数の画像領域に分割し
て、画像領域毎に赤成分、緑成分、及び青成分で示され
る評価３次元ベクトル値を求め、この評価３次元ベクト
ル値を欠陥を示す参照３次元ベクトル値と比べて、その
最小偏差量と最小偏差量に対応する参照３次元ベクトル
値に基づいて欠陥マップを作成して、このマップから欠
陥部分の検出を行うようにしたため、赤外線カメラを必
要とせず、つまり、安価にしかも色合いに基づいた欠陥
部分の検出を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検出装置の一実施例を示す図
である。

【図２】図１に示す処理装置を詳細に示すブロック図で
ある。

【図３】トレーニングデータの作成を説明するための図
である。

【図４】欠陥コードブックの作成を説明するための図で
ある。

【図５】撮像画像をサブ領域に分割して評価ベクトルの
算出動作を説明するための図である。

【図６】欠陥マップの生成を説明するための図である。

【符号の説明】

１１　　パレット １２　　りんご １３　　カラーＣＣＤカメラ １４　　照明装置 １５　　処理装置 １６　　検出器 １７　　入出力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　色合いがある被検査対象物の欠陥を検
   査する際に用いられ、参照用欠陥部分が赤成分、緑成分
   、及び青成分で示される参照用３次元ベクトル値として
   複数格納された欠陥格納部を備え、前記被検査対象物を
   撮像して画像情報を送出する撮像部と、該画像情報を予
   め定められた複数の画像領域に分割して、該画像領域毎
   に赤成分、緑成分、及び青成分で示される評価３次元ベ
   クトル値を求める第１の演算手段と、前記評価３次元ベ
   クトル値と前記参照用３次元ベクトル値との偏差を偏差
   量として求め、最小偏差量に対応する前記参照用３次元
   ベクトル値を検出３次元ベクトル値とする第２の演算手
   段と、前記画像領域毎に前記最小偏差量と前記検出３次
   元ベクトル値に基づいて欠陥マップを求める第３の演算
   手段と、該欠陥マップから前記被検査対象物の欠陥を判
   定する判定手段とを有することを特徴とする欠陥検出装
   置。