特許 6748941 穀粒外観測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6748941

(24)【登録日】2020年8月13日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】穀粒外観測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/85 20060101AFI20200824BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/85 A

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-130842(P2016-130842)

(22)【出願日】2016年6月30日

(65)【公開番号】特開2018-4404(P2018-4404A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年6月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001812

【氏名又は名称】株式会社サタケ

(72)【発明者】

【氏名】石突 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】竹内 宏明

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３６１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５３１９２２３（ＣＮ，Ａ）

【文献】 寺田 賢治ら，「画像センシングによる玄米の品質検査」，システム制御情報学会論文誌，日本，システム制御情報学会，１９９８年 ９月１５日，Vol.11, No.9，pp.514-520

【文献】 高橋義行ら，「画像処理による玄米品質評価システムの開発」，山形県工業技術センター報告，日本，２００２年１２月，No.34，pp.1-4

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の穀粒からなる試料を撮像する撮像部と、
該撮像部により撮像した画像情報から各穀粒の粒画像を作成する画像処理部と、
該画像処理部で作成した粒画像から各穀粒の品位をそれぞれ判別する品位判別部と、
該品位判別部で判別した結果を表示する表示部と、
を備えた穀粒外観測定装置において、
前記品位判別部は、前記粒画像から穀粒毎に白色不透明部分の白色不透明部投影面積を求め、該各白色不透明部投影面積を積算した白色不透明部投影面積積算値を前記表示部に表示させることを特徴とした穀粒外観測定装置。

【請求項2】

前記品位判定部は、さらに、前記粒画像から穀粒毎に粒全体の外形投影面積を求め、前記試料の全穀粒の前記外形投影面積を積算して外形投影面積積算値を算出し、該外形投影面積積算値と前記白色不透明部投影面積積算値との面積比を求めて前記表示部に表示させることを特徴とした請求項１に記載の穀粒外観測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、穀類等を粒単位で検査する穀粒外観測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、農家から収穫後の籾や玄米等（以下、「原料米」という）を購入する農協（ＪＡ）等の購買者は、前記原料米から試料（サンプル）を採取し、該試料に含まれる整粒、未熟粒又は着色粒等の品位検査をするとともに、その各品位の混入率を求め、この混入率を参考にして前記原料米の購入価格を決定している。

【0003】

前記試料の品位検査を行う際は、前記購買者が、穀粒外観測定装置を活用することで検査作業の軽減化を図っている。この穀粒外観測定装置は、例えば、特許文献１に記載されたものが知られており、この装置では、対象の試料の穀粒（以下、「米粒」という）を撮像し、この画像情報（受光データ）に基づいて、表示部に表示するための米粒の粒画像を作成するとともに、各米粒の品位を判別して、整粒、未熟粒等の品位の混入率を算出し、最終的に米粒の粒画像、該粒画像の品位の判別結果及びその混入率を表示部に表示するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−０４６７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載の品位検査の判別方法では、判別された整粒の中には白色不透明部分（白未熟部分）を有した米粒が含まれることがある。ここで、「“農林水産省／玄米の検査企画”、［ｏｎｌｉｎｅ］、農林水産省、［平成２８年６月２７日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.maff.go.jp/j/seisan/
syoryu/kensa/kome/k_kikaku/index.html＞」及び「“農林水産省／検査用語の解説”、［ｏｎｌｉｎｅ］、農林水産省、［平成２８年６月２７日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.maff.go.jp/j/seisan/syoryu/kensa/kome/k_kikaku/
k_kaisetsu/＞」に記載の「水稲うるち玄米及び水稲もち玄米の品位」及び「被害粒、死米、着色粒、未熟粒の解説」によると、整粒は「被害粒、死米、未熟粒、異種穀粒及び異物を除いた粒をいう」と定義されている。また、白色不透明部分を有する未熟粒としては、（１）乳白粒は「胚乳部の横断面に白色不透明な部分がリング状となっているもの。なお、その白色不透明部分の大きさが粒平面の２分の１以上のもの」、（２）心白粒（醸造用玄米以外）は「中心部に白色不透明な部分のあるもので、その白色不透明な部分の大きさが粒平面の２分の１以上のもの」、（３）基部未熟粒は「基部の白色不透明な部分の大きさが、その粒長の５分の１以上のもの」、（４）腹白未熟粒は「腹部の白色不透明な部分の大きさが、その粒長の３分の２以上でかつ、粒幅の３分の1以上のもの」、（５）背白粒は「背部の白色不透明な部分の大きさが、その粒長の３分の２以上でかつ、粒幅の３分の１以上のもの」と定義されている。この様に、白色不透明部分がありながら、その大きさが上記（１）〜（５）の各未熟粒（以下、「白未熟粒」という）で規定された大きさ未満であれば整粒と判別されているのが現状である。

【0006】

ところで、例えば、異常気象などの白色不透明部分が発生しやすい条件で生産された原料米Ａと、異常気象などの問題がない条件で生産された原料米Ｂとをそれぞれ穀粒外観測定装置で測定した場合、整粒と判別された米粒の割合が共に７０％であったとしても、前記原料米Ａの整粒は、前記原料米Ｂの整粒と比べて、白色不透明部分を多く有した整粒が多数含まれる可能性が極めて高い。しかしながら、前記品位検査の判別方法では、整粒と判別された米粒に含まれ、お米の食味の低下の要因となる白色不透明部分の評価が行われていないなど、更なる高品位（高品質）の判別方法が望まれていた。

【0007】

そこで、本発明は上記問題点にかんがみ、乳白粒等の白未熟粒の判別評価を向上させた穀粒外観測定装置を提供することを技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記問題点を解決するために本発明は、複数の穀粒からなる試料を撮像する撮像部と、該撮像部により撮像した画像情報から各穀粒の粒画像を作成する画像処理部と、該画像処理部で作成した粒画像から各穀粒の品位をそれぞれ判別する品位判別部と、該品位判別部で判別した結果を表示する表示部とを備えた穀粒外観測定装置において、前記品位判別部は、前記粒画像から穀粒毎に白色不透明部分の白色不透明部投影面積を求め、該白色不透明部投影面積について前記試料に含まれる全ての穀粒の粒数分を積算した白色不透明部投影面積積算値を前記表示部に表示させるという技術的手段を講じるものとした。

【0009】

また、請求項２記載の発明では、前記白色不透明部測定部が、前記粒画像から穀粒毎に粒全体の外形投影面積を求め、該外形投影面積について前記試料に含まれる全ての穀粒の粒数分を積算して外形投影面積積算値を算出し、該外形投影面積積算値と前記白色不透明部投影面積積算値との面積比を求めて前記表示部に表示させるものとした。

【発明の効果】

【0010】

本発明の穀粒外観測定装置によれば、検査対象となる試料の穀粒毎に、白色不透明部分の白色不透明部投影面積を求め、該白色不透明部投影面積について前記試料に含まれる全ての穀粒の粒数分を積算して白色不透明部投影面積積算値を求めて表示部に数値化して表示させるものであるから、前記試料に含まれる整粒の食味低下要素となる２分の１未満の白色不透明部分の面積（量）が農協（ＪＡ）等の購買者側で評価できるものとなる。このため、白色不透明部分が発生しやすい条件(異常気象など)で生産された原料米の試料であるか否かを問わず食味分析の評価を加味した高品位の判別が可能となる。よって、前記購入者は、整粒や未熟粒等の混入率に基づく従来の評価方法に加えて、前記面積（量）により、乳白粒等の未熟粒の評価を高品質に行うことができる。

【0011】

請求項２記載の発明によれば、品位判別部が検査対象となる試料の穀粒毎に、外形投影面積を求め、該外形投影面積について前記試料に含まれる全ての穀粒の粒数分を積算して外形投影面積積算値を算出し、該外形投影面積積算値と前記白色不透明部投影面積積算値との面積比を求めて表示部に表示させるものである。このため、試料に用いる米粒の粒数が一定でなく、例えば、５００粒の試料と１０００粒の試料を検査した場合であっても、前記面積比であれば、その粒数の影響を受けることなく、前記購買者は評価を行うことができる。また、粒の大きさが標準的な品種の米粒に比べて、粒の大きい品種の米粒は前記白色不透明部投影面積積算値が大きくなりやすく、粒の小さい品種の米粒は小さくなりやすいが、品種による粒の大きさの影響を受けることなく、前記購買者は評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る穀粒外観測定装置の斜視図である。

【図2】本発明に係る穀粒外観測定装置の制御ブロック図である。

【図3】本発明に係る穀粒外観測定装置の検査方法の手順を示したものである。

【図4】本発明に係る穀粒外観測定装置の粒画像を示す図である。

【図5】本発明に係る穀粒外観測定装置における検査結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る穀粒外観測定装置１を示した図である。図１に示されるように、穀粒外観測定装置１は、コンピュータ２と、該コンピュータ２に接続された撮像部としてのカラースキャナ３とを含んで構成されている。図２は、穀粒外観測定装置１の制御ブロック図である。

【0014】

前記コンピュータ２は、ＣＰＵ(中央演算素子)又は基板を中心にした制御部１４ａと、カラースキャナ３で撮像して得た画像情報を入力する入力ポート４ｆと、プリンタ等にデータを出力する出力ポート（図示無し）と、関係式やプログラム等を記憶させた読み出し専用素子（以下、「ＲＯＭ」という）４ｄと、画像処理アプリケーションや画像データ等を記憶する読み出し書き込み記憶素子（以下、「ＲＡＭ」という）４ｅと、カラースキャナ３で撮像した撮像データ等を保存するメモリ４ｇと、品位の判別結果等を表示する表示部１６と、設定条件等を入力する入力部１８と、測定結果や画像情報をネットワーク経由で配信する機能等が備えられている。

【0015】

前記制御部１４ａは、粒画像を作成する画像処理部１０と、品位判別を行うともに米粒の外形投影面積や白色不透明部投影面積を求める品位判別部１１とを備えている。また、前記表示部１６は、粒画像や該粒画像の品位等を表示するものである。

【0016】

前記カラースキャナ３は、画像読取面４を上端面に有するスキャナ本体５と、このスキャナ本体５の画像読取面４を測定時に覆うカバー６とから構成されている。

【0017】

前記画像読取面４は、ガラス製であって、スキャナ本体５の上面に配設されている。画像読取面４はガラス板に限定されるわけではなく、アクリル板を使用してもよいし、それら以外の透明材料から成る板材を使用してもよい。上記構成の画像読取面４には、測定時に試料トレー２０が載置される。

【0018】

前記スキャナ本体５内には、走査装置が配設されており、該走査装置は、試料トレー２０の底面に対して光を照射する光照射部（光源）と、光照射部から照射されて穀粒表面で反射された反射光を受光する受光部とから構成されている。

【0019】

前記走査装置の受光部は、カラーＣＣＤ等で構成されており、画像読取面４に載置された穀粒からの反射光を例えばＲＧＢの三色（赤色、緑色及び青色）の光毎に受光し、受光して得られた画像情報をコンピュータ２に出力するようになっている。

【0020】

前記カバー６の一辺はスキャナ本体５の上端一辺にヒンジ結合されているので、該ヒンジにより回動可能である。このため、測定時にはカバー６によってスキャナ本体５の画像読取面４をカバーすることができ、外部からの迷光の侵入を防止することができる。なお、カラースキャナ３には一般的なスキャナを用いることができる。

【0021】

次に、本実施形態の穀粒外観測定装置１の試料トレー２０について説明する。図示しているように、試料トレー２０は、平面視で矩形枠状に形成され、底板２１と、この底板２１の周辺部から上方に立ち上げられた側壁と、該側壁の二箇所に、取り扱いやすいように設けられた把持部とによって構成されている。なお、前記底板２１は、透明な板であって、例えば、アクリル樹脂等が用いられる。また、試料トレー２０が画像読取面４の上面に載置された状態では、画像読取面４の上面に底面２１が当接状態で載置されるようになっている。

【0022】

前記側壁に囲まれた底板２１の上面の一部分には、基準板２２を設けてもよい。該基準板２２は、カラースキャナ３での測定値を補正するための画像情報を取得するためのものである。基準板２２を配置する位置は、前記上面上であれば特に限定されることはなく、設計上都合の良い箇所に配置すればよい。また、形状についても特に限定されることはないが、設計するうえでは矩形状とするのが望ましい。本実施形態では、基準板２２の形状を矩形状とし、該基準板２２の長手方向の一端を側壁に接するように配置している。また、基準板２２は、一つの色のみで形成するだけでなく、例えば、白と黒等の２色の基準板を組み合わせて構成することが望ましい。

【0023】

なお、試料トレー２０は、カラースキャナ３で測定を行うので、試料トレー２０本体からの反射光が前記測定時に影響することが考えられる。このため、少なくとも表面は光沢がないことが好ましく、黒体若しくは黒体に近い素材で試料トレー２０を形成することが望ましい。

【0024】

本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態では検査対象の穀粒が玄米である場合について説明する。図３は、穀粒外観測定装置１の検査方法の手順を示したものである。

【0025】

（１）撮像工程（ステップＳ１）
まず、試料トレー２０の底面２１上に、約千粒の玄米７を粒同士がそれぞれ重ならないように投入する。投入後、図１に示すように、試料トレー２０をカラースキャナ３の画像読取面４上に載置する。カラースキャナ３での測定時には、試料トレー２０の底面２１が光路となるので、指等と接触して底面２１に汚れが付着することは好ましくない。なお、一回の測定で測定する穀粒の個数は、特に限定されることはなく、試料トレーの底面に載置可能な個数の範囲で自由に増減すればよい。

【0026】

前記試料トレー２０を載置した後は、カバー６で試料トレー２０の上面をカバーし、カラースキャナ３を用いて玄米７の画像を撮像する。具体的には、スキャナ本体５の走査装置を、画像読取面４の底面に沿って移動（二次元走査）させる。その際に、走査装置の光照射部から玄米７へ光が照射され、玄米７で反射した反射光が走査装置の受光部に受光される。受光した信号は、ＲＧＢの画像情報としてコンピュータ２に出力される。なお、カラースキャナ３で撮像する玄米７は、底面２１に接する面、すなわち、粒の下側が撮像される。

【0027】

（２）粒画像作成工程（ステップＳ２）
前記画像情報は、入力ポート１４ｆを経由してコンピュータ２の画像処理部１０に送られ、該画像処理部１０で処理される。該処理では、米粒毎に外形形状を判別し、この外形形状に基づいて、複数の米粒が一緒に撮像されている前記画像情報から一粒毎の粒画像を作成する。図４は前記粒画像の一例を示したものである。図４で格子状に示される区画は、撮像素子の画素５１を示すものである。

【0028】

（３）白色不透明部投影面積の積算値算出工程（ステップＳ３）
前記粒画像が得られると、品位判別部１１にて米粒の輪郭内側の画素数から米粒の面積を得ることができる。図４に示された粒画像５０において、点線５３は米粒の白色不透明部分を示すものである。よって、白色不透明部投影面積は、点線５３で表される輪郭の内側の各画素５１の数で求めることができる。ここで、図４で示される米粒の白色不透明部分の面積を画素数で示すと２９２となる。試料の各米粒について、同様に白色不透明部面積を求め、これらを積算して白色不透明部面積積算値を算出する。そして、必要に応じて試料を評価する値として、この白色不透明部面積積算値を前記表示部１６に表示させればよい。

【0029】

（４）外形投影面積の積算値算出工程（ステップＳ３Ｂ）
本発明においては、必要に応じて品位判別部１１にて外形投影面積積算値も求める。前記粒画像５０において、実線５２は米粒の外形の輪郭を示すものである。よって、外形投影面積は、実線５２で表される輪郭の内側の各画素５１の数で求めることができる。ここで、図４で示される米粒の外形投影面積を画素数で示すと５２１となる。試料の各米粒について、同様に外形投影面積を求め、これらを積算して外形投影面積積算値を算出する。そして、必要に応じて試料を評価する値として、この外形投影面積積算値を前記表示部１６に表示させればよい。

【0030】

（５）面積比算出工程（ステップＳ４）
本発明で算出する面積比は、白色不透明部投影面積の積算値算出工程（ステップＳ３）で求めた白色不透明部面積積算値と、外形投影面積の積算値算出工程（ステップＳ３Ｂ）で求めた外形投影面積積算値との比で表されるものである。ここで、白色不透明部面積積算値が２４９９、白色不透明部面積積算値が２０８４０とすると、前記面積比は２４９９／２０８４０（１２％）となる。この値は、表示部１６に表示される。

【0031】

（６）品位判別工程（ステップＳ５）
穀粒外観測定装置１は、前記粒画像作成工程（ステップＳ２）で作成した粒画像を使用し、品位判別部にて各米粒の外形形状、長さ、幅、色彩、胴割等の品位に関連する情報を求め、該情報をあらかじめ設定した閾値と比較して、米粒毎に品位（整粒、砕米、死米、着色米、青未熟米、害虫被害米等）を判別する。そして、判別結果として、各品位の粒数や混入率を表示部１６に表示させる。

【0032】

（７）表示工程（ステップＳ６）
前記ステップＳ２〜ステップＳ５で求めた粒画像や値は、表示部１６に表示させることができる。図５にその一例を示す。図５では、検査した米粒の粒数整粒と乳白粒の二つの品位の米粒を表示させているが、この二つの品位に限定されることなく、その他の品位の米粒も表示することができる。また、図５に示されている外形面積は前記外形投影面積積算値であり、白色不透明部面積は前記白色不透明部面積積算値である。農協（ＪＡ）等の購買者は、この図に示された情報により、検査した試料の原料米を評価することができる。ところで、前記面積比は、検査標準品と比較して行う「形質」の判別時にも使用可能である。

【0033】

また、穀粒の画像を粒単位で取得できるのであれば、本発明の撮像装置として使用することが可能であり、例えば、特開２００６−２００９４５号公報に記載されているような、一粒ずつ穀粒を搬送して撮像する装置でも本発明は実施可能である。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明の穀粒外観測定装置は、穀粒だけではなく、豆類も検査することが可能である。また、樹脂製ペレット等、粒状の物であれば検査に用いることができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 穀粒外観測定装置
２ コンピュータ
３ カラースキャナ
４ 画像読取面
５ スキャナ本体
６ カバー
７ 玄米
２５ 外枠
１０ 画像処理部
１１ 品位判別部
１６ 表示部
１８ 入力部
２０ 試料トレー
２１ 底板
２２ 基準板
５０ 粒画像
５１ 画素
５２ 米粒
５３ 白色不透明部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】