JPH0740905B2 - 色彩検出型葉たばこ種別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫して乾燥された葉たばこの品質を格付け
する場合に用いるのに適した葉たばこの種別装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、葉たばこの品質は、葉たばこの着葉位置、熟度、
色沢、組織、葉肉の品質要素をもとに評価され、肉眼に
よって下表のように区分される。そして、各買入れ区分
（「○」印の区分）に対応して価格付けが行われてい
る。

上表の買入れ区分の中で、色損系のＰタイプとは急乾葉
と称される葉たばこで、収穫後の乾燥作業において黄変
後の脱水が急がれ、葉たばこ本来の褐変が十分でなく黄
色味が残っているものである。また、熟度の悪い中葉系
（合葉、中葉および下葉）の中には、外観上光沢がなく
白っぽくくすんだ色相の白ボケ葉が急乾葉と併発するた
め、白ボケ葉もＰタイプとして格付けされている。これ
らＰタイプの葉たばこは、たばこの喫味に悪癖が生じる
他、たばこ製造工程において加香効果が十分に発揮され
ない等の問題があるため、価格面で普通系と差をつけて
いる。このため、Ｐタイプの格付けには特に注意がはら
われている。

しかしながら、上記のようなＰタイプの葉たばこは普通
系のＡタイプの葉たばこと色相が近似しているため、従
来の目視による格付け方法では熟練者でも格付けしにく
いという問題があった。

本発明は、検体の色彩に基づいて葉たばこ等の種類を自
動的に判別できるようにすることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するためになした本発明の色彩検出型
葉たばこ種別装置は、検体の色彩を検知して１の明度指
数と２の知覚色指数とで表される表色系の色空間の座標
情報を出力する色彩測定手段と、予め複数の種類に分類
された複数の葉たばこについて上記色空間における該葉
たばこの分布領域内の特徴境界を示す情報を該検体の種
類と対応させて記憶する記憶手段と、上記特徴境界を基
準にした判定境界の該特徴境界からの変位量を上記記憶
手段に入力設定する入力手段と、前記色彩測定手段から
の座標情報と上記記憶手段に記憶されている特徴境界を
示す情報とに基づいて、上記色空間における葉たばこの
測定点と上記特徴境界との距離を求める演算手段と、上
記演算手段で得られた距離と上記記憶手段に設定された
変位量とに基づいて、上記測定点と上記判定境界内部の
領域との包含関係を判定する判定手段とを備え、上記色
彩測定手段で測定した葉たばこについて上記判定手段で
得られる判定結果に基づいて、葉たばこの種類を判別す
るようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

上記葉たばこの分布領域の特徴境界を示す情報は記憶手
段に記憶されており、判定手段は、色彩測定手段からの
座標情報に基づいて、被測定物としての葉たばこについ
ての色空間における測定点を識別し、この測定点が特徴
境界内と変位量できまる判定境界の内部にあるか外部に
あるかを判定する。

葉たばこの色はL^*a^*b^*表色系等の色空間において一定の
曲線上に幅を持って分布し、Ｐタイプの葉たばこはこの
分布領域のうち外周側に分布する。

したがって、測定点が判定境界の外側、すなわち、分布
領域の外周側にあるときは、被測定葉たばこはＰタイプ
であると判定することができ、中心領域の内側にあると
きはＰタイプでないと判定できる。また、この判定境界
と特徴境界との変位量を外部から設定入力できるので、
特徴境界を示す情報によって記憶手段に記憶されている
葉たばこの分布領域に誤差があっても、判定條件を適宜
変更することができる。

〔実施例〕

以下、バーレー種の葉たばこを例に本発明の実施例を説
明する。

第11図は、L^*a^*b^*表色系の色空間における葉たばこの色
分布を示す図、第12図は第11図のＡ−Ａ断面を示す図で
あり、葉たばこの分布は前掲の表１に示す着葉位置に対
応して色空間内で一定の色変遷経路を示す。そして、普
通系葉たばこは、下葉、中葉、合葉、本葉、上葉および
天葉の順に湾曲した変遷経路に沿って分布し、Ｐタイプ
葉たばこは普通系葉たばこの外側の領域に偏った状態
で、特に、合葉と本葉の間に多く分布する。

本発明は、葉たばこの色彩について、L^*a^*b^*表色系の色
空間における明度指数L^*および知覚色度指数a^*，b^*のデ
ータ（以後、色空間値という。）を測定し、この色空間
値に対応する色空間内の測定点と前記分布領域との距離
（色差）に基づいてＰタイプ葉たばこの判別を行うよう
にした。

次に、実施例における判別方法を説明する。

（判別方法） 先ず、前記第11図について説明したL^*a^*b^*表色系の色空
間に対して、次式（１）で示す座標変換によって得られ
るz₁，z₂，z₃の３次元の判別空間を設定するとともに、
上記色空間における葉たばこの分布状態をこの座標変換
によって判別空間内に想定し、この判別空間内の分布状
態を後述説明する判定境界によって予め設定する。ま
た、色彩センサ１からの色空間値も同様に座標変換し、
この判別空間内でＰタイプ葉たばこの判別を行う。

z₁＝−0.567a^*＋1.424b^*＋0.642L^*−59.052 z₂＝−0.926a^*−2.180b^*＋1.006L^*＋19.048……（１） z₃＝−1.823a^*＋0.016b^*−0.411L^*＋36.144 上記のように色空間内の葉たばこの分布を判別空間内に
座標変換すると、普通系葉たばこの分布領域の中心線
は、第８図に示したように、判別空間内の円弧と直線で
近似することができる。そして、中葉系（下葉、中葉お
よび合葉）の分布領域の中心線は次式（２）に示される
円弧となり、本葉系（本葉、上葉および天葉）は次式
（３）で示される直線になる。なお、同図はz₁，z₂，z₃
の３次元の判別空間をz₁z₂座標系（同図（ａ））とz₁z₃
座標系（同図（ｂ））に分けて示したものである。

一方、葉たばこの分布領域は、前記第11図に示したよう
に上記各中心線の周囲になるが、その幅は一定ではな
く、また、Ｐタイプ葉たばこの領域は上記各中心線の全
ての領域には存在しないので、第６図に示したように、
中心線をz₁z₂平面内を６つの区分（〜）に分割し、
この分割された区分毎に判定の基準を設定する。

第６図において、z₁軸の正方向を基準として原点を中心
にした反時計回りの角度で区分すると、葉たばこの分布
状態は次の表２のようになっている。

上表に示したように、Ｐタイプ葉たばこは区分〜に
存在するため、判定処理は、先ず、測定した色空間値を
座標変換し、変換された座標の測定点がz₁z₂平面につい
てどの区分に属するかを判定し、区分〜に属す場合
にＰタイプ葉たばこの判定を行う。

判別空間内の測定点の座標（z₁，z₂，z₃）は前記の座標
変換によって得られ、z₁z₂平面内の区分を示す角度α
は、 によって得られる。

区分〜の各判定の基準としては、区分〜の中心
線（円弧の部分）に沿って、この中心線に垂直なz₄z₃座
標系を設定し、普通系葉たばこの分布領域の境界の特徴
を示す楕円の方程式を上記z₄z₃座標系で設定する。な
お、このz₄z₃座標系の原点は中心線上にあり、また、z₄
座標軸は判別空間のz₁z₂面内にとり、z₃座標は判別空間
のz₃座標と同じになっている。

次式は、区分〜の楕円の方程式を示し、そのグラフ
を第７図（ａ）〜（ｅ）に示す。なお、次式中のθは楕
円の長軸の傾きで、z₄軸の正方向を基準として原点を中
心とした反時計回りの角度であらわしている。

区分の楕円の方程式 区分の楕円の方程式 θ＝36° ただし、０°≦α＜45° 区分の楕円の方程式 θ＝169° ただし、335°≦α＜360° 区分の楕円の方程式 θ＝163° ただし、300°≦α＜335° 区分の楕円の方程式 θ＝158° ただし、270°≦α＜300° 普通系葉たばことＰタイプ葉たばこの判別は、上記のよ
うに設定した各区分毎の楕円を判別空間内の特徴境界と
して、この特徴境界から測定点までの距離（色差）に基
づいて行う。

なお、上記の距離ｘは次のようにして求める。

先ず、判別空間における測定点（z₁，z₂，z₃）の座標を
次式（５）によって変換し、測定点のz₄z₃面上での座標
（z₄，z₃）を求める。

z₃＝z₃ r:中心線の半径、ｒ＝5.942 そして、この点（z₄，z₃）から特徴境界に垂らした垂線
の長さにより、次式（６）のように距離ｘを求める。な
お、距離ｘの値は特徴境界内部で負、特徴境界外部で正
となる。

いま、特徴境界の楕円の方程式を、 ただし、A₀：楕円の長軸長 B₀：楕円の短軸長 測定点を（Z_4D，Z_3D）、測定点から楕円に垂らした垂線
と楕円との交点を（Z_4P，Z_3P）とすると、距離ｘは次式
で求めることができる。

ただし、Z_4D′＝Z_4Dcosθ−Z_3Dsinθ Z_3D′＝Z_4Dsinθ＋Z_3Dcosθ なお、Z_4Pは下記の４次方程式から公知のFerrariの公式
等を用いて求め、 ａ・(Z_4P)⁴＋ｂ・(Z_4P)³＋ｃ・(Z_4P)²＋ｄ・（Z_4P）＋
ｅ＝０ ただし、 ａ＝(A_O ²-B_O ²)² ｂ＝−２・A₀ ²・Z_4D′・（A_O ²−B_O ²） ｃ＝−A_O ²・｛(A_O ²-B_O ²)²−A_O ²・Z_4D′^２−B_O ²・Z_3D′
^２｝ ｄ＝２・A_O ⁴・Z_4D′・（A_O ²−B_O ²） ｅ＝−A_O ⁶・Z_4D′^２ また、Z_3Pは、次式で求める。

なお、別の方法として、測定点から楕円に垂らした垂線
と楕円との交点（Z_4P，Z_3P）を、下式によって求め、前
記同様に式（６）によって距離ｘを求めるようにしても
よい。

Z_4P＝A_O・cosφ Z_3P＝B_O・sinφ ところで、最初に色空間に設定した分布領域における普
通系とＰタイプの分類は、目視による格付け結果に基づ
いているため、この色空間と同様に判定空間内には普通
系葉とＰタイプ葉たばこの測色値が混在する不確定領域
が存在する。

そこで、第３図に示したように、前記各区分〜の判
定条件としての楕円の特徴境界を上記不確定領域に含ま
れるように設定するとともに、第４図に示したように、
各区分〜毎に特徴境界からの距離ｘに対する普通系
の確率密度関係fn（ｘ）とＰタイプの確定密度関数fp
（ｘ）を決定し、次式により、普通系葉たばことＰタイ
プ葉たばこの本来の生出割合を加味した判別関数Ｄ
（ｘ）を算出するようにしている。

第５図は判別関数Ｄ（ｘ）を示す図であり、ｘ＝０は特
徴境界に相当し、ｘ≦０の区間は特徴境界の内部（普通
系領域側）、ｘ＞０の区間は特徴境界の外部（Ｐタイプ
領域側）に相当する。また、０＜Ｄ（ｘ）＜100の範囲
が不確定領域に相当する。

そこで、普通系葉たばことＰタイプ葉たばことの測定の
基準として判定値Dsを予め設定し、この判定値Dsを閾値
として、Ｄ（ｘ）＜Dsのときは普通系葉たばこと判定
し、Ds≦Ｄ（ｘ）のときはＰタイプ葉たばこと判定す
る。

なお、次式に各区分〜の判別関数の一例を示す。

上記の各判別関数Ｄ（ｘ）を比較する判定値Dsは、現行
の鑑定結果との関連性から決定されるもので、各区分
〜毎に設定される。

ところで、設定される判定値Dsに対し、その値に対応す
るZ₄z₃面上の境界が存在する。そして、上記のように判
別関数Ｄ（ｘ）の値を、判定値Dsと比較して普通系とＰ
タイプとの判別を行うことは、判定値Dsの値に対応する
Z₄z₃面上の境界を判定境界としてしていることになる。
なお、この判定境界は、判定値Dsによって任意に設定す
ることができる。

次に、実施例の装置の構成を説明する。

（装置の構成） 第１図は本発明実施例のブロック図であり、上記の判定
方法に基づいて普通系葉たばことＰタイプ葉たばこの判
定を行う。

図において、１は被測定物（葉たばこ）に照明光を照射
してその反射光に基づいて測色値をディジタルデータで
出力する色彩センサで、L^*a^*b^*表色系の明度指数L^*およ
び知覚色度指数a^*b^*のデータ（色空間値）を出力する。
なお、この色彩センサとしては、例えば、ミノルタ製の
「色彩色差計 CR−110」を使用することができる。

２はマイクロコンピュータ等で構成される判定制御手段
であり、図示しないメモリに格納された制御プログラム
に基づいて得られる機能を機能ブロック図で示してあ
る。この判定制御手段２は、色彩センサ１からの色空間
値をインタフェース３を介して取り込み、各種の演算を
行って判定結果を表示手段４に表示する。また、判定基
準を設定するデータがキーボード等の入力手段５から入
力される。

判定制御手段２において、記憶手段21はマイクロコンピ
ュータのメモリ内に構成され、各区分〜を示す角度
範囲のデータ、前掲の座標変換の（１）式、Z₁z₂面内の
角度を算出する（４）式、判別空間内の測定点の座標
（z₁，z₂，z₃）からZ₄z₃面の座標値を求める（５）式、
（z₄，z₃）の点から特徴境界までの距離ｘを求める
（６）式、各区分〜の判別関数Ｄ（ｘ）がプログラ
ム化されて記憶されている。また、この記憶手段21には
入力手段５を介して設定入力される各区分〜の判定
値Dsが記憶される。

色空間値読取手段22、座標変換手段23、演算手段24、区
分判別手段25、判別値演算手段26、比較手段27、出力手
段28および制御手段29は、マイクロコンピュータ等のメ
モリに予め記憶されている制御プログラムの機能によっ
て構成され、後述説明する判定フローに基づいて制御手
段29で各手段の機能が関連付けられる。

色空間値読取手段22は、色彩センサ１からの割込み信号
に基づいて、色彩センサ１で測定値が確定したことを検
出すると、色彩センサ１が出力するL^*，a^*，b^*の信号を
インターフェース３を介して取り込み、このL^*，a^*，b^*
の信号を数値データとして出力する。

座標変換手段23は、前掲の（１）式に基づく座標変換に
より判別空間の座標データz₁，z₂，z₃を生成し、演算手
段24は、前掲の（４）式に基づいてZ₁z₂平面内の角度を
求めるとともに、前掲の（５）式に基づいてZ₄．z₃面上
の座標データz₄，z₃を求める。

区分判別手段25は、記憶手段21に格納されている区分の
角度範囲と、求められた角度とに基づいて判別空間内の
測定点（z₁，z₂，z₃）の区分を判別し、判別値演算手段
26は、判別された区分についての特徴境界と判別関数と
を記憶手段21から設定し、この設定した特徴境界とz₄，
z₃から距離ｄを求めるとともに判別値Ｄ（ｄ）を求め
る。

比較手段27は、判別された区分についての判定値Dsを記
憶手段21から設定し、判別値Ｄ（ｄ）と判定値Dsの比較
を行い、Ｄ（ｄ）≦Dsのときは普通系と判定し、Ｄ
（ｄ）＞DsのときはＰタイプと判定する。そして判定結
果を示すデータを出力手段28に出力し、出力手段28は、
判定結果を示すデータに基づいて、判定結果の表示デー
タを表示手段４に出力する。

第２図は、制御手段29の制御により、判定制御手段２で
行われる判別処理を示すフローチャートであり、色空間
値読取手段22により、色彩センサ１からの割込み信号に
基づいて、色彩センサ１で測定値が確定したことを検出
すると、色彩センサ１が出力するL^*，a^*，b^*の信号をイ
ンターフェース３を介して取り込み、このL^*，a^*，b^*の
信号を数値データとして出力する（ステップS₁）。

座標変換手段23により、色空間値読取手段22で得られた
L^*，a^*，b^*の信号の数値データに前掲の（１）式に基づ
く座標変換を施して判別空間の座標データz₁，z₂，z₃を
生成する（ステップS₂）。

演算手段24はより、座標変換手段22で得られたz₁，z₂，
z₃と前掲の（４）式に基づいてz₁z₂平面内の角度を求
め、さらに、前掲の（５）式に基づいてz₃z₄面上の座標
データz₄，z₃を求める（ステップS₃）。

区分判別手段25により、記憶手段21に格納されている区
分の角度範囲と、演算手段24で求められた角度とに基づ
いて点（z₁，z₂，z₃）の区分を判別し、判別値演算手段
25により、区分判別手段25で判別された区分についての
特徴境界と判別関数とを記憶手段21から設定する（ステ
ップS₄）。

判別値演算手段25により、設定された特徴境界と演算手
段24で得られたz₄，z₃とに基づいて、点（z₄，z₃）から
特徴境界に垂らした垂線の長さを求めて距離ｄを生成し
（ステップS₅）、判別関数から判別値Ｄ（ｄ）を求める
（ステップS₆）。

比較手段26により、区分判別手段25で判別された区分に
ついての判定値Dsを記憶手段21から設定して判別値演算
手段25で得られた判別値Ｄ（ｄ）と比較し（ステップ
S₇）、Ｄ（ｄ）≦Dsのときは普通系と判定し（ステップ
S₈）、Ｄ（ｄ）＞DsのときはＰタイプと判定する（ステ
ップS₉）。

上記のようにして得られた判定結果は、出力手段28によ
り表示手段４に表示される。

上記の実施例では、z₁z₂平面において６つに区分けした
が（区分〜）、そのうちの区分，を１つにし、
第９図に示したように５つの区分〜としてもよい。
この場合は、最終的なＰタイプの判別精度を若干低下す
る欠点はあるものの、判別のための演算ロジックが簡易
化される利点がある。なお、この場合の区分における
特徴境界の楕円の一例を次式および第10図に示す。

θ＝160°ただし、270°≦α＜335° 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の色彩検出型葉たばこ種別装
置によれば、L^*a^*b^*表色系等の色空間における葉たばこ
の分布領域を示す情報を記憶し、色彩センサ等によって
測定した葉たばこの色空間値により色空間内の測定点を
識別し、記憶している分布領域の判定境界と測定点との
距離（色差）に基づいて、測定点と分布領域との包含関
係を判定するとともに、判定境界を外部から設定できる
ようにしたので、色彩によって葉たばこの種類を判別す
ることができ、色彩の似通った普通系葉たばことＰタイ
プ葉たばこの判別を容易に行うことができる。また、判
別の基準を任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のブロック図、 第２図は実施例に係わるフローチャート、 第３図は実施例における普通系領域とＰタイプ領域につ
いての特徴境界を説明する図、 第４図は実施例における確率密度関数を示す図、 第５図は実施例における判別関数を示す図、 第６図は実施例における区分を説明する図、 第７図は実施例における特徴境界の楕円の一例を示す
図、 第８図は実施例における判別空間内の分布領域の中心線
を示す図、 第９図は他の実施例における区分を説明する図、 第10図は第９図の実施例における特徴境界の楕円の一例
を示す図、 第11図は本発明に係わる色空間における葉たばこの分布
状態を示す図、 第12図は第11図の分布領域の断面を示す図である。 １……色彩センサ、２……判定制御手段、３……入力手
段、４……表示手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検体の色彩を検知して１の明度指数と２の
   知覚色指数とで表される表色系の色空間の座標情報を出
   力する色彩測定手段と、 予め複数の種類に分類された複数の葉たばこについて上
   記色空間における該葉たばこの分布領域内の特徴境界を
   示す情報を該検体の種類と対応させて記憶する記憶手段
   と、 上記特徴境界を基準にした判定境界の該特徴境界からの
   変位量を上記記憶手段に入力設定する入力手段と、 前記色彩測定手段からの座標情報と上記記憶手段に記憶
   されている特徴境界を示す情報とに基づいて、上記色空
   間における葉たばこの測定点と上記特徴境界との距離を
   求める演算手段と、 上記演算手段で得られた距離と上記記憶手段に設定され
   た変位量とに基づいて、上記測定点と上記判定境界内部
   の領域との包含関係を判定する判定手段とを備え、 上記色彩測定手段で測定した葉たばこについて上記判定
   手段で得られる判定結果に基づいて、葉たばこの種類を
   判別するようにしたことを特徴とする色彩検出型葉たば
   こ種別装置。