JPH10111116A - 青果物の全周表面凹凸検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素材表面全周にわたる凹凸形状に基づいて、
正確な等級判別が行える青果物全周表面凹凸検査装置を
提供する。 【構成】 素材１０を搬送するＶ型ベルトコンベア１、
２とテレビカメラ５、６、７、８、照明装置９、画像処
理装置１１により構成し、素材１０の２地点に於ける濃
淡画像データを用いて表面形状を求め、等級判別するこ
とにより、青果物の表面全周の凹凸検査を精度良く行え
るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は果物、或いは、野菜の表
面検査を行い、等級判別する青果物表面検査装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のテレビカメラを用いた画像処理に
よる青果物の等級判別装置は、曲がり、くびれ、尻こけ
等、判別素材全体の輪郭形状、或いは、色沢により等級
を判別するもので、裂開、皮脈、条溝等、判別素材の部
分的な凹凸形状に関しては、目視により検査が行われて
いる。

【０００３】しかしながら、従来の判別素材の部分的凹
凸に関する目視検査は素材表面の細かい部分的欠陥の検
査ゆえ、人間が長時間連続して行うことは、目の疲労が
大きいことより困難であり、検査洩れが多く発生するこ
とがあった。又、複数の検査員により目視検査する場
合、凹凸の程度により、各検査員の判断により等級判別
される為、判別基準が一定でないという問題もあった。
一方、判別素材の部分的表面形状に関する目視検査に代
わる、完全な自動化を可能にするための表面検査方法は
なかった。

【０００４】そこで本件出願人は上記実状に鑑み、特願
平８−６１５７７号に於いて、ベルトコンベア等の搬送
装置上を移動する青果物の２地点に於ける濃淡画像を用
い、一方の画像にマッチングウィンドウを設定し、マッ
チングウィンドウ毎に濃度補間処理した後、他方の画像
との相互相関演算を行い、相関値の最大位置を求め、各
マッチングウィンドウの相関値の最大位置より求められ
る青果物の、表面の高さの差に対し、青果物表面の凹凸
度合により、予め設定したしきい値により等級を判別す
る青果物表面凹凸検査方法を提示した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本件出願人が特願平８
−６１５７７号に於いて提示した青果物表面凹凸検査方
法は、図１７及び図１８に示すように、ベルト２により
素材１０が一定速度にて搬送される状態で、画像処理装
置８によりテレビカメラ３、４、５からのアナログ映像
信号を一定取込周期にて２画面取込まれ、順次Ａ／Ｄ変
換された素材１０のＡ点及びＢ点の２地点に於ける画像
データに基づいて、青果物表面凹凸検査方法の処理フロ
ーに従い、マッチングウィンドウ毎に相互相関演算を行
うことにより青果物表面の高さ分布が得られ、高さ分布
より求められる凹凸度より、予め設定したしきい値と比
較することにより等級判別するものであった。

【０００６】しかし、図１７、１８に示すように、青果
物の搬送にベルトコンベア等、通常の搬送装置と上方及
び左右に配置したテレビカメラにより構成しているた
め、殆どの青果物に対しては、洩れなく表面の凹凸検査
を行うことができるが、まれに、搬送装置と青果物が接
する面にのみ表面凹凸欠陥がある場合には、検査洩れが
生じることがあった。

【０００７】本発明は上記実状に鑑み、検査精度を維持
し、かつ、青果物の全周にわたり検査可能な表面凹凸検
査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】交互に間隔を置いて配置
され、青果物を搬送する２台のＶ型ベルトコンベアと当
該間隔それぞれに配置され、回転駆動される回転ローラ
と、Ｖ型ベルトコンベアを挟んで上下に配置されるテレ
ビカメラ及び背景板とＶ型ベルトコンベア上の青果物を
照明する照明装置と、テレビカメラからの映像信号をＡ
／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換された画像データに基づいて青
果物の表面を検査処理する画像処理装置により構成さ
れ、２台のＶ型ベルトコンベア間を移動する青果物の２
地点に於ける各テレビカメラからの濃淡画像データを用
い、当該画像の一方の画像にマッチングウィンドウを設
定し、マッチングウィンドウ毎に濃度補間処理した後、
他方の画像との相互相関演算を行い、相関値の最大位置
を求め、各マッチングウィンドウの相関値の最大位置よ
り求められる青果物の全周にわたる表面の高さの差に対
し、青果物表面の凹凸度合により、予め設定したしきい
値により等級を判別するようにしたものである。

【０００９】

【作用】Ｖ型ベルトコンベアを交互に間隔を置いて配置
し、かつ、Ｖ型ベルトコンベア間に回転駆動される回転
ローラを設けたことにより、Ｖ型ベルトコンベア間を搬
送される青果物に常に安定して搬送力が加わり、一定速
度で円滑な搬送ができると共に、単眼ステレオ視による
マッチングウィンドウ設定と、画像取込周期とコンベア
搬送速度から決まるマッチング位置に於いて、ステレオ
マッチングに必要な画像が青果物の下面側も得ることが
でき、青果物の表面全周にわたり凹凸検査することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明に係わる青果物表面凹凸検査装置の平
面透視図で、図中１、２は甘藷、馬鈴薯、人参等の野
菜、或いは、りんご、梨、桃等の果物で、表面の凹凸形
状が等級の判定要素になる素材１０（図では甘藷を示
す）を搬送するＶ型ベルトコンベアで、Ｖ型ベルトコン
ベア１、２は平ベルトコンベアをＶ型に組合わせたもの
で、Ｖ型ベルトコンベア１、２の端部１ａ、１ｂと２
ａ、２ｂが交互に間隔を置いて配置される。３はＶ型ベ
ルトコンベア１、２の端部１ａと２ａ、及び１と２ｂの
間に配置され、駆動モータ４により回転駆動される回転
ローラ。３ａは回転ローラ３を回転自在に支持する軸
受、５、６及び、７、８はＶ型ベルトコンベア１、２の
間隔部の上下に設置され、Ｖ型コンベア上を搬送される
素材１０の全周表面を撮像するテレビカメラ、９は高周
波点灯される蛍光照明、１１はテレビカメラ５、６、
７、８からの映像信号をＡ／Ｄ変換し、得られたデジタ
ル画像データを画像処理することにより、素材１０の表
面凹凸形状を検査し、等級を判別する画像処理装置、１
２はテレビカメラ５、６、７、８により撮像される映像
に、素材１０以外の余計なものが映り込まない様にする
ための背景板、１３はこれらの表面凹凸検査装置を構成
する装置を収納する収納箱である。図２は図１に示す表
面凹凸検査装置のａ矢視図で、図１と同一のものは同一
の番号で示す。９ａは蛍光照明９の光を拡散させ、素材
１０の表面を均一に照明する為の拡散板である。

【００１１】以上の構成による本実施例の青果物全周表
面凹凸検査装置の動作について以下に説明する。

【００１２】図３は本実施例の青果物全周表面凹凸検査
装置の処理フローで、本処理フローの順序に従い説明す
る。

【００１３】まず、２地点画像取込について説明する
と、図４は図１に示す全周表面凹凸検査装置のテレビカ
メラ６及び７による取込画像の視野部（図中破線６ａ及
び７ａにて示す）の拡大斜視図で、等速にて循環するＶ
型コンベア１、２の端部１ａ，１ｂと端部２ａ，２ｂを
交互に間隔を置いて配置することと、端部１ａ、１ｂと
２ａ、２ｂの間に配置された回転ローラ３がコンベアベ
ルト１ｃ，２ｃと等速で回転駆動されることにより、安
定して素材１０に搬送力が加わり、素材１０が一定速度
にて安定して搬送される状態で、画像処理装置１１によ
りテレビカメラ６及び７からのアナログ映像信号を一定
取込周期（例えば６６ｍｓ）にて２画面取込まれ、順次
Ａ／Ｄ変換される。素材１０の位置がＡ点とＢ点の２地
点でテレビカメラ６により画像が取込まれた場合のＡＮ
Ｂ、２地点画像を、Ａ点の画像を図５（ａ）にＢ点の画
像を図５（ｂ）に示す。又、カメラ７により画像が取込
まれた場合のＡ、Ｂ、２地点画像を、Ａ点の画像を図６
（ａ）にＢ点の画像を図６（ｂ）に示す。

【００１４】図７は、テレビカメラ５及び８による取込
み画像の視野部（図中破線５ａ及び８ａにて示す）の拡
大斜視図でテレビカメラ６及び７による画像取込み同
様、テレビカメラ５及び８からのアナログ映像信号を一
定取込周則にて２画面取込まれ順次Ａ／Ｄ変換される。
素材１０の位置がＡ点とＢ点の２地点でテレビカメラ５
により画像が取込まれた場合のＡ、Ｂ、２地点画像を、
Ａ点の画像を図８（ａ）にＢ点の画像を図８（ｂ）に示
す。又、カメラ８により画像が取込まれた場合のＡ、
Ｂ、２地点画像をＡ点の画像を図９（ａ）にＢ点の画像
を図９（ｂ）に示す。

【００１５】次にマッチングウィンドウ設定について説
明すると、マッチングウィンドウは、前記２地点の画像
の対応付けを行うための分割領域で、図５（ａ）、図６
（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）中１４に示すように、
２地点の画像の片方に画像を細かく分割する多数のウィ
ンドウを設定する。図８、図９に示す裏面の画像に於い
ては、Ｖ型コンベアベルト及び回転ローラを除いた素材
表面が映る位置にウィンドウを設定する。

【００１６】次に、マッチングウィンドウ内の濃度補間
について図１０を用いて説明すると、濃度補間の目的
は、前記２地点の画像の対応付けをサブピクセルの精度
で行うためのもので、図５（ａ）、図６（ａ）、等に示
したマッチングウィンドウ内の画像データの位置をｕ，
ｖ座標で表し、座標位置を（ｕ，ｖ）、（ｕ，ｖ＋
１）、（ｕ＋１，ｖ）、（ｕ＋１，ｖ＋１）とし、濃度
値を各々ｆ（ｕ，ｖ）、ｆ（ｕ，ｖ＋１）、ｆ（ｕ＋
１，ｖ）、ｆ（ｕ＋１，ｖ＋１）とし、濃度補間後の
（ｕ_ｏ，ｖ_ｏ）位置の濃度値をｆ（ｕ_ｏ，ｖ_ｏ）とする
と、濃度値ｆ（ｕ_ｏ，ｖ_ｏ）は式にて演算される。 ｆ（ｕ_ｏ，ｖ_ｏ）＝ｆ（ｕ，ｖ）（１−α）（１−β）＋ｆ（ｕ＋１，ｖ）α（ １−β）＋ｆ（ｕ，ｖ＋１）（１−α）β＋ｆ（ｕ＋１，ｖ＋１）αβ……

【００１７】α及びβは、元画像データ間を例えば各々
１０等分して補間する場合は、図１１に示す様に０．
１、０．２〜１という様に変化させ、各点の濃度値を求
める。図ではα＝０．４，β＝０．３の位置を示す。一
例として図５に示すマッチングウインドウ１４ａを濃度
補間した場合の画像を図１２に示す。

【００１８】次に、図５（ａ）に示すＡ地点画像のマッ
チングウィンドウ１４ａ内の濃度補間画像データと、図
５（ｂ）に破線で示すＢ地点画像の一定範囲内１５（Ｖ
型ベルトコンベア１、２の速度と画像取込周期により決
められる）の濃度補間画像データとの対応付け走査を行
う相互相関演算について説明する。

【００１９】図１３に示すように、Ａ地点画像のマッチ
ングウィンドウ内の濃度補間画像データをｇ（ｘ，
ｙ）、Ｂ地点の走査範囲内の濃度補間画像データをｆ
（ｘ，ｙ）とすると、正規化相互相関Ｒ（ｘ，ｙ）は、
画像データｇ（ｘ，ｙ）の中心座標を（ｋ，ι）とする
と、式にて演算される。

【００２０】式により演算された正規化相互相関値の
分布を図１４に示す。この結果、最も相関の高い位置を
サブピクセルの精度で求めることができる。

【００２１】次に、前記相互相関の最大値の位置より、
素材１０のマッチングウィンドウで分割された領域の表
面の高さを、三角測量の原理による単眼ステレオ視を用
いて求める方法について、図１５を用いて説明する。図
中、コンベアベルト１Ｃ、２Ｃからの高さＨに設定した
カメラ位置を点０とし、素材１０の表面上の領域が、Ａ
点より一定画像取込時間後にＢ点へ移動した場合、前記
Ａ地点画像とＢ地点画像の相関演算の最大位置より求め
られる角度α、βと、コンベアベルト１Ｃ、２Ｃの速度
と画像取込み時間より求められる実移動距離ιより、素
材１０の表面上の領域の高さｈは、式より求めること
ができる。 ｈ＝Ｈ−ι／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ………………

【００２２】前記マッチングウィンドウで分割された領
域の高さを求める処理を、素材１０が映る部分の全ての
マッチングウィンドウに対して行えば、図１６に示すよ
うに、素材１０の実際の断面形状の輪郭に近い表面高さ
分布が得られる。ここで、前記マッチングウィンドウの
領域分割数を、相互相関演算により対応付けできる範囲
で、より細かく設定することにより、より実際の輪郭に
近い高さ分布を得ることができる。

【００２３】次に、高さ分布より素材表面の凹凸度を求
めるには、図１６中△ｈで示す高低差を求めればよい。

【００２４】以上説明した処理を素材１０の搬送に伴
い、テレビカメラ５、６、７、８の映像信号より順次取
込まれる２画面に対し行えば、１個の素材の全周表面の
凹凸度が求まり、凹凸度の最大値と、予め皮脈、条溝、
裂開、等の凹凸度に対して決めたしきい値とを比較する
ことにより、等級が決定される。

【００２５】

【発明の効果】上述した様に、本発明は交互に間隔を置
いて配置した２台のＶ型ベルトコンベアと、Ｖ型ベルト
コンベア間の間隔に回転ローラを配置し、Ｖ型ベルトコ
ンベアを挟んでテレビカメラを配置し、Ｖ型ベルトコン
ベアを移動する青果物の２地点に於ける濃淡画像を用
い、当該画像の濃度補間及び相互相関演算を行うことに
より、青果物の表面凹凸度合を求め、等級判別できるこ
とにしたことにより、青果物全周表面のどの位置に表面
凹凸欠陥があっても洩れなく凹凸検査を行うことがで
き、しかも青果物は安定して搬送されるゆえ、検査精度
は維持されるという大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる実施例の平面透視図

【図２】実施例の内部矢視図

【図３】実施例の処理フロー図

【図４】テレビカメラ視野部拡大斜視図

【図５】取込画像を示す図

【図６】取込画像を示す図

【図７】テレビカメラ視野部拡大斜視図

【図８】取込画像を示す図

【図９】取込画像を示す図

【図１０】濃度補間を説明するための図

【図１１】濃度補間データを説明するための図

【図１２】濃度補間画像を示す図

【図１３】相互相関を説明するための図

【図１４】相互相関の分布を示す図

【図１５】単眼ステレオ視を説明するための図

【図１６】表面高さ分布を示す図

【図１７】従来技術を説明するための図

【図１８】従来技術を説明するための図

【符号の説明】

１．２．Ｖ型ベルトコンベア ３．回転ローラ ４．駆動モータ ５．６．７．８．テレビカメラ ９．蛍光照明 １０．素材 １１．画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立石 明生 東京都千代田区岩本町３丁目11番５号 大 同電機工業株式会社内 (72)発明者 赤井 光俊 東京都千代田区岩本町３丁目11番５号 大 同電機工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交互に間隔を置いて配置され、青果物を
   搬送する２台のＶ型ベルトコンベアと当該間隔それぞれ
   に配置され、回転駆動される回転ローラと、Ｖ型ベルト
   コンベアを挟んで上下に配置されるテレビカメラ及び背
   景板とＶ型ベルトコンベア上の青果物を照明する照明装
   置と、テレビカメラからの映像信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ
   ／Ｄ変換された画像データに基づいて青果物の表面を検
   査処理する画像処理装置により構成され、２台のＶ型ベ
   ルトコンベア間を移動する青果物の２地点に於ける各テ
   レビカメラからの濃淡画像データを用い、当該画像の一
   方の画像にマッチングウィンドウを設定し、マッチング
   ウィンドウ毎に濃度補間処理した後、他方の画像との相
   互相関演算を行い、相関値の最大位置を求め、各マッチ
   ングウィンドウの相関値の最大位置より求められる青果
   物の全周にわたる表面の高さの差に対し、青果物表面の
   凹凸度合により、予め設定したしきい値により等級を判
   別することを特徴とする青果物の全周表面凹凸検査装
   置。