特開 2024-102773 莢果選別システム、およびそれを利用した莢果選別装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102773

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】莢果選別システム、およびそれを利用した莢果選別装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/85 20060101AFI20240724BHJP

【ＦＩ】

G01N21/85 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006897

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】514091644

【氏名又は名称】株式会社ガオチャオエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100129159

【弁理士】

【氏名又は名称】黒沼 吉行

(72)【発明者】

【氏名】高 橋 史 夫

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA04

2G051AB20

2G051BA20

2G051CA04

2G051CA06

2G051CB02

2G051CD01

2G051DA06

2G051DA13

2G051EA11

2G051EA17

2G051EC01

(57)【要約】

【課題】 品種毎に莢の厚さが異なる莢果をより鮮明に撮影し、莢果の多岐にわたる検査項目を自動化可能とし、莢果の選別を行う現場でより有効に利用できる莢果選別システム、およびそれを利用した莢果選別装置を提供する。
【解決手段】 莢果Ｗを透光可能に搬送する透光搬送手段２１と、莢果Ｗの莢Ｗ１を半透過し、子実Ｗ２を不透過とするよう照明する発光手段３と、莢果Ｗの透光画像を撮影する撮影手段４と、該撮影手段４の露出制御手段ＥＣと、透光画像を解析する画像解析手段６とを備え、該露出制御手段ＥＣは、絞り値を変更可能な絞り部と、絞り制御部とを有し、該絞り制御部は、ハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該絞り部を、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得る如く絞り値を制御する絞り制御ソフトである莢果選別システム１である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

莢果を透光可能に搭載、搬送する透光搬送手段と、
該透光搬送手段の上に搭載された莢果を上下何れか一方から、同莢果の莢を半透過し、子実を不透過とするよう一定の光量で照明する発光手段と、
該発光手段に対し、当該透光性搬送手段の上下何れか他方にあって対峙するよう配され、当該莢果の透光画像を撮影する撮影手段と、
該撮影手段が撮影した透光画像を解析する画像解析手段と、
を備え、
前記撮影手段は、シャッター部のシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御部を備えており、当該シャッタースピード制御部でシャッタースピードを制御することにより、透過光による前記莢果の撮影画像を調整することを特徴とする莢果選別システム。

【請求項2】

更に、前記撮影手段の露出制御手段を備え、
該露出制御手段は、当該撮影手段の絞り値を変更可能な絞り部と、
該絞り部を制御し絞り値を調節する絞り制御部と、を有し、
該絞り制御部は、当該絞り部に接続されたハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該絞り部を、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得る如く絞り値に制御する絞り制御ソフトである、請求項１に記載の莢果選別システム。

【請求項3】

前記露出制御手段は、
前記撮影手段のシャッター部と、
該シャッター部のシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御部と、
を有し、
該シャッタースピード制御部は、当該撮影手段のシャッター部に接続されたハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該シャッタースピードを、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードに制御するシャッタースピード制御ソフトである、請求項２に記載の莢果選別システム。

【請求項4】

シャッタースピード制御ソフトは、シャッタースピードを１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内で、莢の厚い品種の莢果を撮影する場合にシャッタースピードを遅くし、莢の薄い品種の莢果を撮影する場合にシャッタースピードを速くするよう制御する、請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システム。

【請求項5】

透光搬送手段は、透光性のベルトを有するベルトコンベアとされ、
発光手段は、複数のＬＥＤ素子が、当該ベルトコンベアのベルトの下がわの復路がわではなく、往路がわとなる上がわを移動する搬送域の上下何れか一方に配され、
撮影手段が、当該ベルトの復路がわとなる上がわを移動する搬送域の上下何れか他方に配されてなる、請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システム。

【請求項6】

画像解析手段は、
撮影手段が撮影した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に分解し、該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に基づき解析するものとされた、請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システム。

【請求項7】

画像解析手段は、撮影手段が撮影した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に分解し、該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに基づき解析するものとされた、請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システム。

【請求項8】

画像解析手段は、撮影手段が取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に分解し、
該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報何れかまたは複数の組み合わせに基づき、個々の莢果の莢に対する子実の面積比を算出し、検査対象の品種及び／又は莢の状態に応じて設定した面積比の範囲によって、２粒以上の完全莢の良品、３粒莢中１粒欠けの完全莢に次ぐ良品、２粒莢中１粒欠けの規格外品、およびその他の規格外品と判断し、
規格外品として指定された莢果を除外し、
良品と判断された莢果を除外せず残すよう判断するものとされた、請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システム。

【請求項9】

前記発光手段、撮影手段および画像解析手段からなる莢果選別ユニットと、
該莢果選別ユニットが出力した選別結果を表示する選別結果表示手段と、
当該透光搬送手段で搬送される複数個の莢果の中、当該莢果選別ユニットにおいて指定された莢果に対してエアーを吹き付け、該指定された莢果をエアーで吹き飛ばす排出手段と、
を具備している請求項１乃至３の何れか一項記載の莢果選別システムが使用されている莢果選別装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エダマメを始めとする莢果、特に莢が付いている莢果を選別する為の莢果選別システムに関し、特に、撮影技術によって検査対象を撮影して得た画像情報に基づいて莢果を選別する為の莢果選別システム、およびそれを利用した莢果選別装置に関する。

【背景技術】

【0002】

莢果は、マメ科植物の多くに見られる果実であり、インゲンマメ、エンドウ、ソラマメ、アズキ、ラッカセイ、ネムノキ、ダイズ、ハナズオウ、ルピナス、クローバー、カラスノエンドウなどが含まれる。これら莢果は莢が付いた状態で収穫されることも多く、未成熟な大豆を収穫したエダマメにおいては、莢が付いた状態で食卓に提供されることも多い、さらに、インゲンマメやエンドウなどでも若い果皮ごと食用とされることがある。

【0003】

このような莢果も、他の農産物と同様に市場に流通させる際には、その品質や等級を管理する為に選別が必要である。ところが、莢果は、それぞれの莢に入っている豆の数が異なっており、また当該豆の大きさも様々である。そこで従前においては、莢付き莢果の選別を自動化するべく、カメラを利用して、エダマメを始めとする莢付きの莢果を選別する技術も幾つか提案されている。

【0004】

例えば特許文献１（特開２０２１－１２８１２３号公報）では、莢果に光を照射する光源と、前記莢果を透過した光によって前記莢果の画像を撮影する撮影部と、前記莢果の画像から莢の画素数を求め、求められた前記莢の画素数から前記莢に収容されているべき豆の数を設定し、前記莢果の画像から前記莢に収容されていた前記豆の画像を抽出して前記豆の数を特定し、前記設定された豆の数と前記特定された豆の数とを比較するコントローラと、を具備している莢果の検査装置を提案している。さらに、該検査装置には搬送部が設けられ、搬送部の莢果が載置される部分は、透光性を有する材料から形成され、例えば、ベルトやトレーを、透光性を有する樹脂などから形成することが示されている。

【0005】

また、当該特許文献１には、緑色系統の色を有する莢果を透過し、且つ、透過光の光量を多くするためには、３５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長域を有する光を照射することが好ましい。光源は、例えば、３５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長域を有する光を照射する発光素子（例えば、白色発光ダイオード）や、ピーク波長が５４０ｎｍ程度の光を照射する発光素子（例えば、緑色発光ダイオード）を備えたものとすることができるとしている。

【0006】

また、特許文献２（特開２００２－６２１１３号公報）では、光透過式計測装置を構成する光源から投光される近赤外線を蚕豆に照射して、蚕豆を透過した近赤外線を受光装置で受光する。受光装置が出力する検出情報と、比較情報記憶装置に記憶した比較情報とをＣＰＵにより比較して、蚕豆の莢と豆とを判別する。その判定に基づいて、莢及び豆の大きさ、豆の粒数等の所定項目を計測すると共に、その判定結果に基づいて、項目別に仕分け処理する非検出物の計測方法及びその装置を提案している。この特許文献２には、透光性を有するメッシュ状の搬送コンベアを介して投光装置から投光される近赤外線を蚕豆の下面側に照射し、蚕豆を透過した近赤外線を受光装置で受光するものとした計測装置が示されている。

【0007】

さらに、受光部（レンズ部）に取付けたフィルター（干渉フィルター）は、特定の波長を有する光を透過し、その他の光を遮光する。また、フィルターを介在せずに、蚕豆を透過した近赤外線を受光装置で直接受光してもよい。或いは、ダイクロイックミラー、プリズム等の分光手段で可視光線と近赤外線とに分光する等してもよいとしている。

【0008】

また、非特許文献１（農機誌，７１（３）：，１１５－１１７，２００９）では、（株）フジフィルム社製Ｌｉｇｈｔ Ｂｏｘ Ｎｅｗ５０００Ｉｎｖｅｒｔｅｒの上に測定対象となるエダマメを載せ、（株）カシオ社製デジタルカメラでその透過画像を手動撮影する撮影方法が示されている。この撮影方法は、測定対象物の密度や厚さの違いがそのまま画像の輝度変化として表れるＸ線画像に似たものとなり、エダマメ子実の欠粒状況に応じて下部光源の光の透過率が変化し、欠粒がなければ輝度の低いエダマメ莢の透過画像が得られる。莢全体の画素数に示す子実の画素数の計算を行い、莢全体の画素数に占める子実の画素数の比率を子実充実度、即ちエダマメ子実の成熟度を評価する尺度として定義したことが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０２１－１２８１２３号公報

【特許文献2】特開２００２－６２１１３号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】農業機械学会誌，７１（３）：，１１５－１１７，２００９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

以上の通り、従来において、前記特許文献１の実施形態に係る莢果の検査装置は、緑色系統の色を有する莢果を透過し、且つ、透過光の光量を多くするために光源を、白色発光ダイオードまたは緑色発光ダイオードとしている。しかしながら検査対象の莢果は、その品種の違いによって表皮（莢）の厚さが異なり、透過光量が変化する。したがって同じ条件で撮影しても、品種によって充分な透過光量が得られず、子実を確認できなくなる虞がある。また、同特許文献１の図３に示されているような、子実の数を検査することを目的として二値化された画像では、莢全体の輪郭を確認できず、莢内部のカビなどの病害、虫の検出などが困難であるという欠点を残すものであった。

【0012】

また、前記特許文献２の非検出物の計測方法及びその装置は、蚕豆の大きさや形状、長さに応じて、投光装置の投光角度や投光範囲、投光装置の配置数と、受光装置の受光角度や受光範囲、受光装置の配置数とを変更してもよいとしているが、実際にこうした細かな調整作業を、莢果の選別作業の現場で、その都度行うのは困難である。さらにまた、近赤外線を透過させて撮影した画像は、莢内の子実の個数をカウントすることは可能であるが、莢の輪郭の鮮明な画像を得るのが難しく、莢の裂皮や欠け、着色、変色などを検知するのが困難であり、より精密な検査を行うのが難しいという欠点を残すものであった。

【0013】

また、前記非特許文献１の農機誌，７１（３）：１１５－１１７，２００９には、莢果の透過光を撮影して得られた透光画像が、エダマメ子実の成熟度を評価する尺度として有効であることが示されているが、光源の配置を含めた選別機への応用をどのように行うかが課題とされており、虫食いや変色などのより精度の高い検査を行うのには不十分なものであった。

【0014】

そこで本発明では、莢果の莢内の子実の個数検査の精度をさらに高めるのは勿論のこと、莢果の２粒莢以上の完全莢、３粒莢の１粒欠け、１粒の完全莢、１粒莢の小型莢、２粒莢の１粒欠け、瓢箪莢などの変形莢、２粒・３粒の完全莢の小型、莢割れ・欠け、莢擦れ、病害虫莢、変色莢、着色莢、シミ莢、さらには、莢内のカビなどの病害、虫の検出などの多岐にわたる検査項目を自動化可能とすることを課題とする。また、莢果の品種の違いによる莢の厚さの違いによって生じる透過光量の過不足を低減し、より鮮明な画像を抽出することを課題とする。そして、莢果の選別を行う現場でより有効に利用することができる莢果選別システム、およびそれを利用した莢果選別装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前記課題を解決するべく、本発明では、莢果の透過光を撮影し、その透光画像に基づき、当該莢果の莢の輪郭およびその内部の子実をより鮮明な画像として抽出し、子実の粒数検査を始めとする各種の検査をより高精度に実行する莢果選別システムを提供する。
即ち、本発明では、莢果を透光可能に搭載、搬送する透光搬送手段と、該透光搬送手段の上に搭載された莢果を上下何れか一方から、同莢果の莢を半透過し、子実を不透過とするよう一定の光量で照明する発光手段と、該発光手段に対し、当該透光性搬送手段の上下何れか他方にあって対峙するよう配され、当該莢果の透光画像を撮影する撮影手段と、該撮影手段が撮影した透光画像を解析する画像解析手段と、を備え、前記撮影手段は、シャッター部のシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御部を備えており、当該シャッタースピード制御部でシャッタースピードを制御することにより、透過光による前記莢果の撮影画像を調整する莢果選別システムを提供する。

【0016】

また本発明では、更に、前記撮影手段の露出制御手段を備え、該露出制御手段は、当該撮影手段の絞り値を変更可能な絞り部と、該絞り部を制御し絞り値を調節する絞り制御部と、を有し、該絞り制御部は、当該絞り部に接続されたハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該絞り部を、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得る如く絞り値に制御する絞り制御ソフトである、莢果選別システムを提供する。

【0017】

また、本発明は、前記露出制御手段が、前記撮影手段のシャッター部と、該シャッター部のシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御部と、を有し、該シャッタースピード制御部は、当該撮影手段のシャッター部に接続されたハードウェア、および／または、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該シャッタースピードを、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御ソフトである、莢果選別システムを提供する。

【0018】

また、本発明は、シャッタースピード制御ソフトが、シャッタースピードを１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内で、莢の厚い品種の莢果を撮影する場合にシャッタースピードを遅くし、莢の薄い品種の莢果を撮影する場合にシャッタースピードを速くするよう制御するものとされた、莢果選別システムを提供する。

【0019】

また、本発明は、透光搬送手段が、透光性のベルトを有するベルトコンベアとされ、発光手段は、複数のＬＥＤ素子が、当該ベルトコンベアのベルトの下がわの復路がわではなく、往路がわとなる上がわを移動する搬送域の上下何れか一方に配され、撮影手段が、当該ベルトの復路がわとなる上がわを移動する搬送域の上下何れか他方に配されてなる、莢果選別システムを提供する。

【0020】

また、本発明は、画像解析手段が、撮影手段が撮影した透光画像について、ＲＧＢ（赤・緑・青、以下省略する）及びＨＳＶ（色相・彩度・明度）情報に分解し、該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に基づき解析するものとされた、莢果選別システムを提供する。

【0021】

また、本発明は、画像解析手段が、撮影手段の撮影した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に分解し、該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに基づき解析するものとされた、莢果選別システムを提供する。

【0022】

また、本発明は、画像解析手段が、撮影手段の取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報に分解し、該ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに基づき、個々の莢果の莢に対する子実の面積比を算出し、検査対象の品種及び／又は莢の状態に応じて設定した面積比の範囲によって、２粒以上の完全莢の良品、３粒莢中１粒欠けの完全莢に次ぐ良品、２粒莢中１粒欠けの規格外品、その他の規格外品と判断することができる。規格外品として指定された莢果を除外し、良品と判断された莢果を除外せず残すよう判断するものとされた、莢果選別システムを提供する。

【0023】

また、本発明では、透光性搬送手段上に配された莢果を上下何れか一方から、同莢果の莢を半透過し、子実を不透過とするよう照明する発光手段と、該発光手段に対し、当該透光性搬送手段の上下何れか他方にあって対峙するよう配され、当該検査対象物の透光画像を撮影する撮影手段と、該撮影手段が撮影した透光画像を取得する画像取得手段と、該画像取得手段が取得した透光画像を解析する画像解析手段とを備え、該画像解析手段は、取得した検査対象物の透光画像に基づき、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせを抽出し抽出色画像を作成し、該抽出色画像から、莢果の莢内の各子実を検知する子実の粒数検査を実行する莢果選別システムを提供する。

【0024】

また、本発明では、前記発光手段が、撮影中に一定の光量で発光する光源を有し、莢果の透過光量を検知する光量センサーと、該光量センサーの検知結果に基づきシャッタースピードを調節するソフトウェアが搭載された撮影手段のシャッタースピード制御部と、該シャッタースピード制御部からの制御を受け、指定されたシャッタースピードで撮影する撮影手段のシャッター部とを備え、当該シャッタースピード制御部は、透過光量と、莢果の莢の輪郭および個々の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードと、を関連付けた相関テーブルに基づき、シャッタースピードを１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内に制御するものとされた、莢果選別システムを提供する。

【0025】

また、本発明では、更に、画像解析手段は、撮影手段から取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに分解し、その何れか又は複数の組み合わせに基づき、個々の莢果の莢および子実の面積を取得すると共に、個々の莢果の莢に対する子実の面積比率を取得し、予め準備された莢果選別基準と莢に対する子実の面積比率とを関連付けた相関テーブルと比較する等級検査を行う、莢果選別システムを提供する。

【0026】

また、本発明では、更に、画像解析手段は、撮影手段から取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに分解し、その何れか又は複数の組み合わせに基づき、個々の莢果の莢内の各子実の面積を取得し、予め準備された莢果選別基準と子実の面積とを関連付けた相関テーブルと比較する等級検査を行う、莢果選別システムを提供する。

【0027】

また、本発明では、更に、画像解析手段は、撮影手段から取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに分解し、その何れか又は複数の組み合わせに基づき、莢果の長さ方向、および、幅方向の夫々の色の変化率を算出し、予め準備された色の変化率の閾値と比較する、莢果の変色検査、着色検査またはシミ検査の少なくとも何れかの検査を行う、莢果選別システムを提供する。

【0028】

また、本発明では、更に、画像解析手段は、撮影手段から取得した透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせに分解し、その何れか又は複数の組み合わせに基づき、各莢果の選別結果を、各莢果毎に、１色の合格表示色と、該合格表示色とは別の１色の規格外表示色との少なくとも２色に色分け表示する選別結果表示画像を出力する、莢果選別システムを提供する。

【0029】

更に、本発明では、この発明の莢果選別システムを利用した莢果選別装置を提供する。
即ち、前記発光手段、撮影手段および画像解析手段からなる莢果選別ユニットと、該莢果選別ユニットが出力した選別結果を表示する選別結果表示手段と、当該透光搬送手段で搬送される複数個の莢果の中、当該莢果選別ユニットにおいて指定された莢果に対してエアーを吹き付け、該指定された莢果をエアーで吹き飛ばす排出手段とを具備している莢果選別システムが使用されている莢果選別装置を提供する。

【0030】

また、本発明では、この発明の基本をなす莢果選別システムを利用した莢果選別装置を提供する。
即ち、更に、透光性搬送手段は、複数個の莢果を搬送する透光搬送手段とされ、前記発光手段、撮影手段、画像取得手段および画像解析手段からなる莢果選別ユニットと、該莢果選別ユニットが出力した選別結果を表示する選別結果表示手段と、当該透光搬送手段で搬送される複数個の莢果の中、当該莢果選別ユニットにおいて指定された莢果に対してエアーを吹き付け、該指定された莢果をエアーで吹き飛ばす排出手段と、を具備しており、前記莢果選別ユニットにおける画像解析手段は、透光画像から個々の莢果の長さと、個々の莢果の幅を計測するサイズ検査の結果から、長さと幅の中心を特定しており、前記排出手段は、莢果選別ユニットにおいて指定された莢果の長さと幅の中心に向かってエアーを吹き付けるものとされた、前記何れか一記載の莢果選別システムが使用されている莢果選別装置を提供する。

【0031】

更に、本発明では、この発明の莢果選別システムおよび莢果選別装置を利用した莢果選別方法を提供する。
即ち、莢付きの莢果の透過光を撮影した透光画像を解析する事で、当該莢果を検査又は選別する為の莢果選別方法であって、透光搬送手段が複数個の莢果を透光可能に搬送し、発光手段が搬送中の莢果に透光するよう発光し、撮影手段が撮影した莢果の透光画像を取得し、画像取得手段が前記取得した莢果の透光画像から、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせを抽出又は取得し、抽出または取得した何れか又は複数の組み合わせの値に基づき、個々の莢果の莢に対する子実の面積比率を算出し、品種毎や莢の種別ごとに設定した特定の面積比の範囲によって、２粒以上の完全莢の良品、３粒莢中１粒欠けの完全莢に次ぐ良品、２粒莢中１粒欠けの規格外品、その他の規格外品と判断することができる。規格外品として指定された莢果を除外し、良品と判断された莢果を除外せず残すようにする莢果選別方法を提供する。

【発明の効果】

【0032】

上記本発明によれば、これまで莢果の莢内の子実の個数検査の精度をさらに高めることができる。さらに、莢果の２粒莢以上の完全莢、３粒莢の１粒欠け、１粒の完全莢、１粒莢の小型莢、２粒莢の１粒欠け、瓢箪莢などの変形莢、２粒・３粒の完全莢の小型、莢割れ・欠け、莢擦れ、病害虫莢、変色莢、着色莢、シミ莢、さらには、莢内のカビなどの病害、虫の検出などの多岐にわたる検査項目を自動化可能とする。また、莢果の品種の違いによる莢の厚さの違いによって生じる透過光量の過不足を低減し、より鮮明な画像を抽出することができる。莢果の選別を行う現場でより有効に利用することができる莢果選別システム、それを利用した莢果選別装置、および、莢果選別方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本実施の形態に係る莢果選別システムを利用した莢果選別装置を示す正面図

【図2】本実施の形態に係る莢果選別システムを利用した莢果選別装置を示す斜視図

【図3】発光手段の一形態を示す斜視図

【図4】本実施の形態に係るハードウェア構成を示すブロック図

【図5】本実施の形態に係る莢果選別装置の基本処理を示すフローチャート

【図6】本実施の形態に係る画像解析処理を示すフローチャート

【図7】シャッタースピード毎の透光画像を示す写真

【図8】シャッタースピード１／３００秒のＲＧＢ及びＨＳＶ値を示すグラフとＧ値画像

【図9】シャッタースピード１／５００秒のＲＧＢ及びＨＳＶ値を示すグラフＧ値画像

【図10】シャッタースピード１／７００秒のＲＧＢ及びＨＳＶ値を示すグラフＧ値画像

【図11】シャッタースピード１／９００秒のＲＧＢ及びＨＳＶ値を示すグラフＧ値画像

【図12】シャッタースピード１／１０００秒のＲＧＢ及びＨＳＶ値を示すグラフＧ値画像

【図13】Ｇ値画像、二値化画像および解析結果の表示画像を示す写真

【図14】ディスプレイの表示例を示す写真

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、図面を参照しながら本発明に係る莢果選別システムの1つの実施の形態を具体的に説明する。特に本実施の形態では、エダマメを選別する莢果選別システム１およびそれを使用した莢果選別装置２について具体的に説明する。

【0035】

図１および図２は、本実施の形態に係る莢果選別システム１を用いて構成した莢果選別装置２を示す正面図および斜視図である。この莢果選別装置２は、選別対象となる莢果（エダマメ）Ｗを収容すると共に、選別ラインに連続的に供給する自動供給部２０と、該自動供給部２０から供給された複数個の莢果Ｗの莢Ｗ１の長さ方向を同図１および図２中に二点鎖線矢印に示す（後述する透光搬送手段２１の）搬送方向に向けるよう姿勢を揃える整列手段２２と、該整列手段２２が姿勢を揃えた複数個の莢果Ｗを透光可能に搭載、同二点鎖線矢印方向に搬送する透光搬送手段２１と、この透光搬送手段２１で搬送される莢果Ｗに透光搬送手段２１の上下何れか一方に配され、当該莢果Ｗの莢Ｗ１を半透過し、子実Ｗ２を不透過とするよう照明する発光手段３と、当該透光搬送手段２１の上下何れか他方に配され、該発光手段３に対し、当該透光搬送手段２１を挟んで対峙するよう配され、当該複数個の莢果Ｗの透光画像を撮影する撮影手段４と、該撮影手段４が撮影した透光画像を取得する画像取得手段５と、該画像取得手段５が取得した透光画像を解析する画像解析手段６と、当該透光搬送手段２１の終端側における莢果Ｗの落下部に設けた排出手段７とで構成している。なお、前記整列手段２２は必要に応じて任意に設けても良く、必須となるものではない。例えば透光搬送手段２１上の莢果の姿勢に関係なく判別可能であれば、当該整列手段２２は省略することができる。

【0036】

透光性搬送手段２１は、水平または僅かに傾斜された姿勢に支持された硬質な透明板、または軟質な透明板とすることができ、例えば、ガラス板、透明樹脂板、合成樹脂板、金網や、枠体などに張設された合成樹脂フィルム、天然ゴムシート、金網、ネット、透光性を確保できる布地、不織布など様々な素材製のものとすることができ、撮影手段４のシャッターが閉じている間に起動する加振機または僅かな角度起伏動する起伏装置などが設けられ、その振動を受けて複数個の莢果Ｗを徐々に滑落または搬送するよう制御されるものとすることができる。

【0037】

透光搬送手段２１は、平置き縦長姿勢の複数個の莢果Ｗが幅方向に複数個並ぶ幅寸法に設定されたベルトコンベア２１である。該ベルトコンベア２１は、透光性を有する合成樹脂、天然ゴム、繊維、不織布、網、金網、平行ワイヤー、その他の透光性の無端帯状の透光性ベルト２１ａが複数の水平軸間に巻き掛けられ、モーター駆動されて送り方向に回転駆動され、複数個の莢果Ｗを搭載し搬送する。なお、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダなどによって速度を制御して搬送してもよい。

【0038】

当該自動供給部２０は、当該検査対象物である複数個の莢果Ｗを収容する収容空間部を有し、当該透光搬送手段２１の送り方向の上流に配された整列手段２２に、複数個の莢果Ｗを、重なり合わないよう間隔を隔てて連続供給する供給機構を備え、該供給機構は、図１および図２に示すように、収容空間部の底部に配された供給コンベア２０ａからなるものの他、振動による供給や、傾斜面を滑落するもの、または、円板の回転力による送り出しなど、同様の供給を可能な構造のものに置き換えることが可能である。

【0039】

当該整列手段２２は、透光搬送手段２１の搬送方向に直行する方向に、莢果Ｗの最大幅寸法を僅かに超える程度の幅寸法を隔てて、搬送方向に延びる複数枚の案内壁２２および図示しない加振機が設けられ、当該自動供給部２０から落下するよう供給された複数個の莢果Ｗが、加振された各案内壁２２の間に落ち、該透光搬送手段２１の搬送方向に各莢果Ｗの長さ方向が一致するよう姿勢を整えられ、下流側へ搬送される。

【0040】

当該発光手段３は、当該透光搬送手段２１であるベルトコンベア２１の、整列手段２２の下流側となる透光性ベルト２１ａの、下がわの復路がわではなく、往路がわとなる上がわを移動する搬送域２１ｂの上下何れか一方、例えば直下に配された、電界発光による光源である。例えば、矩形板状の白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、以降省略する）アレイ３とすることができる。また撮影手段は、当該透光性ベルト２１ａの往路がわとなる上がわを移動する搬送域２１ｂの上下何れか他方、例えば上方に配されたものとすることができる。

【0041】

該ＬＥＤアレイ３は、例えば、最大光量で照明するものとされ、光源から１００ｍｍの位置で２６０００ｌｘの照度を一定に維持するものとすることができる。また、莢果Ｗの通過を検知するセンサーからの信号や、撮影手段４の動作信号に連動し、莢果Ｗが直上を通過し、撮影手段４が透光画像を撮影する間に渡って発光し、莢果Ｗが直上を通過せず、撮影手段４が透光画像を撮影しない間は消灯するものとすることも可能である。

【0042】

当該発光手段３は、その光源が、放射熱によるもの（白熱電球，ハロゲン電球）、放電発光によるもの（水銀灯，蛍光灯，ストロボライトなど）、電界発光によるもの（エレクトロルミネセンス，ＬＥＤなど）、レーザー発光によるもの（各種のレーザー）、またはそれらが組み合わせられたものなどに置き換え可能である。表現を変えて示すと、赤外線・紫外線を殆どまたは全く含まない可視光線とするのが望ましく、波長が３８０ないし７７０ｎｍの可視光線、波長が４５０ないし５５０ｎｍの緑色ないし青色の可視光線、または、波長が５００ないし５５０ｎｍの緑色の可視光線の何れかを発するものとするのが良い。また、赤外線・赤色、橙色、黄色、紫色、紫外線の波長を除去するフィルターやプリズムなどの波長選択素子、波長選択フィルターなどを透過して照射するものとすることができる。

【0043】

また、当該発光手段３は、複数のＬＥＤ素子３が、当該ベルトコンベア２１の透光性ベルト２１ａの肉厚中に埋め込まれ、光源３である複数のＬＥＤ素子３が、透光性ベルト２１ａの搭載表面（２１ｂ）に均等配置され、各ＬＥＤ素子３はベルト２１ａの幅方向の両端や中途部の各ＬＥＤ素子３間などに無端状に設けられた一対の電極に対し、ブラシなどの接触または電磁誘導などの非接触の送電部を介して外部電力が給電され、給電されている間に渡って発光するものに置き換えられたものとすることができる。

【0044】

図３を参照し、当該発光手段３をより具体的に示すならば、複数個のＬＥＤ素子３が、均等配置されるよう実装された透明樹脂製のフレキシブル基板３ａが、各ＬＥＤ素子３の発光面を、当該ベルトコンベア２１の搭載表面（２１ｂ）に面するよう、同ベルトコンベア２１の肉厚中に埋設、一体化されている。該フレキシブル基板３ａの受電電極３ｂが、ベルトコンベア２１の幅方向端（図３）または裏面（図示せず）の無端方向の全長に渡って設けられている。撮影手段４の撮影範囲４ｂに相当する搬送方向の範囲の受電電極３ｂに電力を供給する一対の給電電極３ｄ、および、該一対の給電電極３ｄ間に電力を供給する電源部３ｅが設けられている。従って当該一対の給電電極３ｄは、撮影手段４の撮影範囲４ｂに次々に移動して来るＬＥＤ素子３に電力を供給し、同撮影範囲４ｂの範囲に相当する照明範囲３ｃを照明するものとなり、それ以外の範囲を照明しないからより経済的に撮影できるものとなる。

【0045】

また、当該発光手段３は、当該透光搬送手段２１であるベルトコンベア２１の透光性ベルト２１ａの表面または裏面の少なくとも何れか一方に、柔軟性および透明性を有したエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や、複数個のＬＥＤが均等間隔で搭載された柔軟性を有する透明基板などの、柔軟性且つ透明性を有するシート状の光源３が貼着されたものに置き換えられたものとすることができる。

【0046】

また、当該透光性ベルト２１ａそれ自体が、柔軟性および透明性を有し、外部電力の供給を受けて自発光するものや、光ファイバーを用いて外部光源からの光を搭載表面（２１ｂ）まで誘導するものなどに置き換えられたものとすることができる。

【0047】

当該撮影手段４は、当該発光手段３に対峙し、当該透光搬送手段２１の、透光性ベルト２１ａの、上がわを移動する搬送域２１ｂの上下何れか他方、例えば上方に配され、同ベルトコンベア２１に搬送される当該莢果Ｗに焦点距離が合わせられた動画を撮影可能なデジタルビデオカメラか、または静止画像を撮影可能なデジタルスチルカメラかの何れか一方とするのが良い。

【0048】

当該撮影手段４となる絞り部およびシャッター部を有するデジタルカメラ４は、当該透光性ベルト２１ａの、上がわを移動する搬送域２１ｂの下がわに配された場合にも、ベルトコンベア２１に搬送される当該莢果Ｗに焦点距離を合わせて撮影するものとするのが良い。

【0049】

当該絞り部は、当該撮影手段４のレンズなどの光学系の光の通過量を調整し、絞り値を変えるものであり、例えば、光軸の中心の周囲に複数枚の絞り羽根が重ねられ、中央の開口を大きくしたり小さくしたりして絞り値を調整するものであり、ステッピングモーターなどの絞り駆動源を有している。絞り部は、水門絞り、回転絞り、虹彩絞り、ＵＳ絞りまたは蓮根絞りなどに駆動源を設けたものとすることが可能である。

【0050】

絞り値は、１．０ないしF３４の範囲内で撮影することが可能である。より具体的には、実用範囲を考慮し、F１，Ｆ２，Ｆ２．８，Ｆ４，Ｆ５．６，Ｆ８，Ｆ１１，Ｆ１６，Ｆ２２，Ｆ３２，Ｆ３４の範囲内で調整可能なものとするのが良い。Ｆ１未満では、被写界深度が浅くなり過ぎて莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭か子実Ｗ２のどちらかにピンボケが発生したり、より大口径の光学系が必要となったりするなど、画像処理の効率性や経済性が損なわれるという欠点を生じる。Ｆ２２を超えると、シャッタースピードを極度に遅くする必要があり、移動している莢果Ｗの画像にブレが生じたり、収差や解析現象が発生したりして画質が低下する欠点がある。

【0051】

シャッター部は、当該撮影手段４の光学系を撮影時露光時間中のみ開き、それ以外の時は光をさえぎるものであり、ステッピングモーターなどのシャッター駆動源を有している。シャッタースピードは、検査対象となる対象の品種毎や莢の種別ごとに任意に設定することができるが、例えば、１／１００秒ないし１／８０００秒の範囲内で撮影することが可能である。より具体的には、１／１００秒、１／３００秒、１／５００秒、１／７００秒、１／９００秒、１／１０００秒、１／１１００秒、１／１３００秒、１／１５００秒、１／１７００秒、１／１９００秒など、およそ１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内で調節できるものが良い。１／１００秒未満では、画像が暗くなり過ぎて、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭と子実Ｗ２の輪郭との境目が不明瞭となり、画質が悪化し高精度の検査が困難なものとなっていしまし、１／１９００秒を超えると、画像が明るくなり過ぎて、莢果Ｗの莢Ｗ１および子実Ｗ２の輪郭を確認できなくなってしまうという欠点を生じる。

【0052】

当該莢果選別システム１は、当該撮影手段４の露出を制御する露出制御手段ＥＣを備えており、該露出制御手段ＥＣは、該撮影手段４の当該絞り部と、該絞り部を制御し絞り値を調節する絞り制御部とを備えている。該絞り制御部は、当該絞り部に接続されたハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該絞り部を、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得る如く絞り値に制御する絞り制御ソフトである。該絞り制御部であるハードウェアおよび絞り制御ソフトは、後述するコンピュータ８およびその周辺機器に搭載されている。

【0053】

当該絞り制御部のハードウェアは、当該コンピュータ８に搭載されたＣＰＵ８０、メモリ８０および外部記憶装置８８などとすることができ、また、当該絞り制御ソフトは、該メモリ８０または外部記憶装置８８に搭載されたソフトウェアということができる。

【0054】

当該絞り制御部の絞り制御ソフトは、光量センサーが測定した莢果Ｗの透過光量を取得し、該透過光量と、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得る絞り値とを関連付けた相関テーブルに基づき、絞り値をＦ１ないしＦ２２の範囲内に制御するものとされている。

【0055】

当該露出制御手段ＥＣは、前記撮影手段４のシャッター部と、該シャッター部のシャッタースピードを制御するシャッタースピード制御部とを有している。該シャッタースピード制御部は、当該撮影手段のシャッター部に接続されたハードウェア、および、該ハードウェアに搭載されたソフトウェアであって、該ソフトウェアが、当該一定の光量に対し、当該シャッタースピードを、莢果の莢の輪郭および同莢果内の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードに制御するシャッタースピード制御ソフトである、該シャッタースピード制御部であるハードウェアおよびシャッタースピード制御ソフトは、後述するコンピュータ８およびその周辺機器に搭載されている。

【0056】

当該シャッタースピード制御部は、当該コンピュータ８に搭載されたＣＰＵ８０、メモリ８０および外部記憶装置８８などとすることができ、また、当該シャッタースピード制御ソフトは、該メモリ８０または外部記憶装置８８に搭載されたソフトウェアということができる。

【0057】

また、当該露出制御手段ＥＣは、莢果Ｗの透過光量を検知する光量センサーを備え、該光量センサーの検知結果に基づきシャッタースピードを調節するソフトウェアが搭載された撮影手段４のシャッタースピード制御部と、該シャッタースピード制御部からの制御を受け、指定されたシャッタースピードで撮影する撮影手段４のシャッター部とを備えたものとすることができる。

【0058】

当該シャッタースピード制御部のシャッタースピード制御ソフトは、光量センサーが測定した莢果Ｗの透過光量を取得し、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードと、を関連付けた相関テーブルに基づき、シャッタースピードを１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内に制御するものとされている。該シャッタースピード制御部は莢果選別システム１とそれを利用した莢果選別装置２の統合的制御を担うコンピュータ８に搭載されたシャッタースピード制御用のソフトウェアとすることができる。

【0059】

当該撮影手段４は、当該透光搬送手段（ベルトコンベア）２１の搬送域２１ｂの搬送後半となる位置の上部に、撮影範囲を囲む無底且つ前後にゲートが開口された筐体４ａが設けられ、該筐体４ａの天面に当該カメラ４が下向きに設置されている。該筐体４ａの内壁は任意の色であってよいが、例えば、金属色や白色とすることができる。また透過光の乱反射を防ぐよう黒色とするか、黒色のフロッキー処理がなされているか、フェルトが貼着されたものとすることができる。さらに、該筐体４ａの当該ベルトコンベア２１の末端に対応するゲートには、図示しないコンプレッサーに個別の電磁弁を介して接続された複数個のエアノズル７が該ベルトコンベア２１の幅方向に配列され、当該コンピュータ８の制御を受け、指定された莢果Ｗをエアーで吹き飛ばす排出手段７をなすものとなっている。該排出手段７によって排出された莢果Ｗは、ベルトコンベア２１の下部に設置された排出用バケット７０に落下、収容されることとなる。

【0060】

図１、図２および図４を参照しながら、この莢果選別装置２において搬送される莢果ＷであるエダマメＷを検査する莢果選別システム１の構成と、その処理内容を具体的に示す。

【0061】

図４は、本実施の形態に係る莢果選別システム１を構成するコンピュータ８のハードウェア構成の例を示している。同図４のコンピュータ８は、当該莢果選別システム１の代表的な構成を示したに過ぎず、当該莢果選別システム１は、画像解析のための演算装置やメモリ及びプログラムを実行する限りにおいて、専用の装置として構成しても良い。

【0062】

当該コンピュータ８は、ＣＰＵ８０、メモリ８１、音声出力装置８２、ネットワークインタフェース８３、ディスプレイコントローラ８４、ディスプレイ（選別結果表示手段）８５、入力機器インタフェース８６、ＵＳＢコンソール８７、外部記憶装置８８、外部記録媒体駆動装置８９、およびこれらの構成要素を互いに接続するバスＢＳを含んで構成されている。当該コンピュータ８は、専用に製造されたマイクロコンピュータ、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）に置き換えることが可能である。

【0063】

ＣＰＵ８０は、コンピュータ８の各構成要素の動作を制御し、ＯＳの制御下で、当該莢果選別システム１の各処理の実行をコントロールし、その動作を制御する。メモリ８１は通常、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および揮発性メモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）から構成され、記憶部に相当する。ＲＯＭには、コンピュータ８の起動時に実行される莢果選別システム１で実行されるプログラム等が格納される。ＲＡＭ は、ＣＰＵ８０で実行され、撮影手段４から取得した画像を解析し、莢果Ｗの大きさや粒数を算出し、また、莢果の２粒莢以上の完全莢、３粒莢の１粒欠け、１粒の完全莢、１粒莢の小型莢、２粒莢の１粒欠け、瓢箪莢などの変形莢、２粒・３粒の完全莢の小型、莢割れ・欠け、莢擦れ、病害虫莢、変色莢、着色莢、シミ莢、カビ莢、虫の検出などの多岐にわたる検査項目を実行するためのプログラムや、それらのプログラムが実行中に使用するデータが一時的に格納される。

【0064】

音声出力装置８２は、スピーカー等の、音声を出力する機器であり、ネットワークインタフェース８３は、各種の機器と情報交換する為のネットワークＮＷに接続するためのインタフェースである。ディスプレイコントローラ８４は、ＣＰＵ８０が発する描画命令を処理するための専用コントローラであり、表示部としてのディスプレイ（選別結果表示手段）８５に描画データを出力する。かかるディスプレイ８５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される表示装置である。

【0065】

入力機器インタフェース８６は、複数の操作ボタンを備えたＵＳＢコンソール８７から入力された信号を受信し、その信号パターンに応じて所定の指令をＣＰＵ８０に提供する。該ＵＳＢコンソール８７は、コンピュータ８に対しＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）接続され、プログラムの実行や設定などの操作を行う場合に必要となる当該莢果選別装置２専用の入力デバイスである。当該入力機器インタフェース８６は、当該ＵＳＢコンソール８７を汎用のキーボードＫＢやマウスＭＵ、或いは図示しないタッチパッドなど他の入出力デバイスに置き換えることができる。

【0066】

外部記憶装置８８も本明細書における記憶手段の範疇に含まれる。かかる外部記憶装置８８は、たとえばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のような記憶装置で構成することができる。この装置内には上述したプログラムやデータが記録され、実行時に、必要に応じてそこからメモリ８１のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）にロードされる。

【0067】

画像取得手段５は、撮影手段４が出力した透光画像、画像解析手段６が解析したデータなどを取得、保存し、例えば、メモリ８１や外部記憶装置８８などがその機能を担う。

【0068】

画像解析手段６は、撮影手段４が出力し、画像取得手段５が取得した透光画像を解析処理する。例えば、画像解析手段６は、コンピュータ８のメモリ８１や外部記憶装置８８なに記録されたソフトウェアあり、また、コンピュータ８に置き換えられたマイクロコンピュータに記録されたプログラムなどとすることが可能である。

【0069】

外部記録媒体駆動装置８９は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの可搬型の外部記録媒体ＥＲの記録面にアクセスして、そこに記録されているデータを読み取る装置である。

【0070】

莢果選別装置２の莢果選別ユニットＰＳは、当該発光手段３、撮影手段４、画像取得手段５および画像解析手段６からなっている。また、選別結果表示手段８５はディスプレイ８５である。

【0071】

本実施の形態にかかる莢果選別システム１は、上記のように構成されるコンピュータ８を用いて形成され、以下の図５および図６に示す処理を実行する。

【0072】

≪ 基本処理≫
図５は、撮影手段４から取得した透光画像およびその画像解析を実行する基本処理の内容について示すフローチャートである。
当該基本処理を実行すると、最初に莢果選別システム１は、透光搬送手段２１の透光性ベルト２１ａの搬送域２１ｂ上に搭載された複数個の莢果（例えばエダマメ）Ｗに対し、発光手段３が透過光を照射し(ａ)、対峙する撮影手段（デジタルカメラ）４が複数個の莢果Ｗが納まる透光画像を撮影（ｂ）する。

【0073】

該透光画像を撮影（ｂ）する際に、コンピュータ８の露出制御手段ＥＣは、当該光量センサーが検出した莢果Ｗの透過光量を受信すると、当該絞り制御部が、該透過光量と、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得る絞り値とを関連付けた相関テーブルに基づき、絞り値をＦ１ないしＦ２２の範囲内に制御する。該透過光量と、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得る絞り値とを関連付けた相関テーブルは、事前に行った撮影実験に基づき作成し、メモリ８１や外部記憶装置８８に保存したり、当該絞り制御部をなすソフトウェア（絞り制御ソフト）に組み込まれたものとしたりすることができる。

【0074】

例えば、透過光量と、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得る絞り値とを関連付けた相関テーブルは、下記表１に示すように、莢果Ｗの莢Ｗ１の厚さの異なる（一定の光量に対する透過光量が異なる）各品種と絞り値とを関連付けた相関テーブルとすることができる。該表１の相関テーブルは一例であり、その絞り値は、撮影手段４や発光手段３およびその設置条件などによって異なる値となるのは勿論である。さらに、該表１の相関テーブルの絞り値は、シャッタースピードを変えた場合にも、変化するから、シャッタースピードの数値毎に、絞り値の異なる表１同様の相関テーブルが準備されたものとし、当該絞り制御部が絞り優先で動作する場合に利用するものとすることができる。

【0075】

【表1】

【0076】

当該絞り制御ソフトは、莢果選別システム１および莢果選別装置２が起動されると、ディスプレイ８５に莢果Ｗの品種を選択する画面を表示し、ＵＳＢコンソール８７より品種が選択、入力されると、該表１の相関テーブルを参照し、入力された品種に応じた絞り値を選択し、当該撮影手段４の絞り部を選択した絞り値に設定するよう制御する。

【0077】

また、絞り制御部は、Ｆ１ないしＦ３４の範囲内の例えば、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ２．８，Ｆ４，Ｆ５．６，Ｆ８，Ｆ１１，Ｆ１６，Ｆ２２，Ｆ３２，Ｆ３４などの異なる絞り値で複数の透光画像を撮影し、その複数の透光画像から、最も明瞭に莢果Ｗの莢Ｗ１を半透過し、子実Ｗ２を不透過とする透光画像を１つ選択し、透光画像とするよう制御するものとすることができる。また、何れか１つの絞り値で撮影した画像情報を取得し、該画像情報について演算処理し、各絞り値相当の画像情報を演算処理によって取得し、その複数の透光画像から、最も明瞭に莢果Ｗの莢Ｗ１を半透過し、子実Ｗ２を不透過とする透光画像を１つ選択するものとすることが可能である。

【0078】

該透光画像を撮影（ｂ）する際に、コンピュータ８の露出制御手段ＥＣは、光量センサーが検出した莢果Ｗの透過光量を受信すると、シャッタースピード制御部が、透過光量と、莢果の莢の輪郭および個々の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードとを関連付けた相関テーブルに基づき、シャッタースピードを１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内に制御する。該透過光量と、莢果の莢の輪郭および個々の子実の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードとを関連付けた相関テーブルは、事前に行った撮影実験に基づき作成し、メモリ８１や外部記憶装置８８に保存したり、当該シャッタースピード制御部をなすソフトウェア（シャッタースピード制御ソフト）に組み込まれたものとしたりすることができる。

【0079】

例えば、透過光量と、莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および個々の子実Ｗ２の輪郭が判別可能な透光画像を得るシャッタースピードとを関連付けた相関テーブルは、下記表２に示すように、莢果Ｗの莢Ｗ１の厚さの異なる（一定の光量に対する透過光量が異なる）各品種とシャッタースピードとを関連付けた相関テーブルとすることができる。該表２の相関テーブルは一例であり、そのシャッタースピードは、撮影手段４や発光手段３およびその設置条件などによって異なる値となるのは勿論である。さらに、該表２の相関テーブルのシャッタースピードは、絞り値を変えた場合にも変化するから、絞り値の数値毎に、シャッタースピードの異なる表２同様の相関テーブルが準備されたものとし、当該絞り制御部がシャッタースピード優先で動作する場合に利用するものとすることができる。

【0080】

【表2】

【0081】

当該シャッタースピード制御ソフトは、莢果選別システム１および莢果選別装置２が起動されると、ディスプレイ８５に莢果Ｗの品種を選択する画面を表示し、ＵＳＢコンソール８７より品種が選択、入力されると、該表２の相関テーブルを参照し、入力された品種に応じたシャッタースピードを選択し、当該撮影手段４のシャッター部を選択したシャッタースピードに制御する。

【0082】

また、シャッタースピード制御部は、１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内の例えば、１回の撮影毎に、１／１００秒、１／３００秒、１／５００秒、１／７００秒、１／９００秒、１／１０００秒、１／１１００秒、１／１３００秒、１／１５００秒、１／１７００秒、１／１９００秒などの異なるシャッタースピードで複数の透光画像を撮影し、その複数の透光画像から、最も明瞭に莢果の莢を半透過し、子実を不透過とする透光画像を１つ選択し、透光画像とするよう制御するものとすることができる。また、何れか１つのシャッタースピードで撮影した画像情報を演算処理し、各シャッタースピード相当の画像情報を演算処理によって取得し、その複数の透光画像から、最も明瞭に莢果Ｗの莢Ｗ１を半透過し、子実Ｗ２を不透過とする透光画像を１つ選択するものとすることが可能である。

【0083】

シャッタースピードの制御範囲について発光手段３が光源から１００ｍｍの位置で２６０００ｌｘの条件下で実際に撮影し検討した結果、図７に示すように、１／１００秒ないし１／１９００秒の範囲内で撮影することが可能であることを確認した。この条件下では１／５００秒ないし１／１９００秒の範囲がより明瞭な透光画像を得た。

【0084】

コンピュータ８は、その画像取得手段５が、撮影手段（デジタルカメラ）４の出力した透光画像を取得し、メモリ８１または外部記憶装置８８に記録（ｃ）する。例えば、図７の１／７００秒の写真に示すように、該透光画像には複数個の莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭と、子実Ｗ２が鮮明に写っている。
コンピュータ８は、その画像解析手段６が、メモリ８１または外部記憶装置８８などに保存された画像処理プログラムのＲＧＢ（赤・緑・青）－ＨＳＶ（色相・彩度・明度）分解用アルゴリズムを用い、当該透光画像に対しＲＧＢ－ＨＳＶへの分解処理（ｄ）を行う。

【0085】

また、コンピュータ８の画像取得手段５は、ＲＧＢ－ＨＳＶ分解用アルゴリズムによって、ＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせの値を得るように制御することができる。図５では、ＲＧＢ分解用アルゴリズム、Ｇ値分解用アルゴリズム、または、Ｂ値分解用ルゴリズムによってＧ値またはＢ値の何れか一方のみを得るように制御した例を示しているが、その他の値または値の組み合わせであってもよい。

【0086】

また、当該、透光画像の分解処理（ｄ）は、例えば、ＨＳＶ（色相・彩度・明度）分解アルゴリズムを用い、緑色ないし青色などのＲＧＢ及びＨＳＶ情報の何れかまたは複数の組み合わせを抽出するようにすることが可能であり、その一例を示せば、緑（１２０°）、シアン（１８０°）、青（２４０°）を抽出し、それらの中、より鮮明な画像を選択するよう制御するものとすることができる。その際、ＨＳＶ（色相・彩度・明度）分解アルゴリズムを用い、緑（１２０°）を抽出するものとすることができる。

【0087】

図８ないし図１２の各図の（Ａ）に示すように、シャッタースピード１／３００秒、１／５００秒、１／７００秒、１／９００秒、１／１０００秒の各透光画像をＲＧＢ及びＨＳＶ分解した結果、何れのシャッタースピードにおいてもＧ値が最も子実Ｗ２の検出が顕著であり、次いでＢ値が子実Ｗ２の検出に有効なものであった。さらに各図の（Ｂ）の透光画像を比較すると、シャッタースピード１／５００秒および１／７００秒で最も莢Ｗ１の輪郭および子実Ｗ２の輪郭が明瞭に判別できた。ただし分解・抽出するＲＧＢ及びＨＳＶの値は、品種毎や莢の種別などに応じて、何れかまたは複数の組み合わせであってよい。

【0088】

本実施の形態において、コンピュータ８の画像取得手段５は、当該透光画像から得たＲＧＢ値の中からＧ値またはＢ値の何れか一方、例えば、より莢果Ｗの莢Ｗ１の輪郭および子実Ｗ２の輪郭が明瞭に判別可能なＧ値を抽出（ｅ）した上、該透光Ｇ値の画像を二値化処理（ｆ）する。

【0089】

コンピュータ８の画像取得手段５は、二値化処理画像内の夫々の莢果Ｗにラベリング処理（ｇ）を行い、ラベリングされた各莢果Ｗの画像上の角度姿勢を揃える角度補正処理（ｈ）を行う。該角度補正処理（ｈ）は、ディスプレイ８５に画像表示する際に見易くし、後に行う各検査で、必要な数値や場所の特定や取得を迅速に行えるようにするが、必須の工程ではなく、ピクセル数から面積のみを求める場合などには、行わなくても良い。
本実施の形態において、コンピュータ８は、各莢果Ｗの透光Ｇ値二値化画像を、夫々に紐付けされたラベリング情報と共にメモリ８１または外部記憶装置８８などに一時的に保存する。

【0090】

≪子実検査≫
コンピュータ８の画像取得手段５は、莢果Ｗ毎の透光Ｇ値二値化画像を、メモリ８１または外部記憶装置８８などの保存先から検査画像として取得する。この検査画像は、透光搬送手段２１が搬送する全ての莢果Ｗについて作成される。

【0091】

莢果選別システム１は、そのコンピュータ８のＣＰＵ８０および画像解析手段６が、当該検査画像に写し出されている各莢果Ｗの夫々の莢Ｗ１の輪郭内のピクセル数を判読すると共に、同莢Ｗ１内の全子実Ｗ２の輪郭内のピクセル数を判読した上、子実Ｗ２のピクセル数を莢Ｗ１のピクセル数で除し、面積比を求め、メモリ８１または外部記憶装置８８に記録された、下記表３に示す出荷規格品と出荷規格外品の同面積比の相関テーブルに基づき、各子実Ｗ２の大小を判別し、出荷規格品相当と判断された子実Ｗ２を、合格表示色として例えば青色化し、出荷規格外品と判断された子実Ｗ２を、規格外表示色として例えば赤色化（ｊ）し、ディスプレイ８５に表示（ｋ）する。

【0092】

例えば、図１３の（Ａ）の検査画像に対し同図１３の（Ｂ）に示すように、近接して配置された莢果Ｗ同士の識別をし易くするよう、近接して隣り合う莢果Ｗ同士の子実Ｗ２の色を互いに赤色ＲＣと青色ＢＣとに色分けして表示するものとすることができる。

【0093】

図６および下記表３に基づいて、本実施の形態の判断方法を示せば、個々の莢果Ｗの莢Ｗ１に対する子実Ｗ２の面積比率を算出（ｍ）し、面積比が１７％未満か判断（ｎ）し、面積比が１７％未満（ｙｅｓ）の場合に規格外品と判断（ｑ）し、面積比が１７％未満でない（ｎｏ）場合には、面積比が１７ないし２５％か判断（ｐ）し、面積比が１７ないし２５％（ｙｅｓ）の場合に２粒莢中１粒欠けの規格外品と判断（ｑ）し、規格外品と判断（ｑ）され、規格外品として指定された莢果Ｗは排出手段７によって排出（ｒ）し、面積比が１７ないし２５％ではない（ｎｏ）場合、面積比が３６ないし３８％か判断（ｓ）し、面積比が３６ないし３８％（ｙｅｓ）の場合に３粒莢中１粒欠けの完全莢に次ぐ良品と判断（ｔ）し、面積比が３６ないし３８％でない（ｎｏ）場合は、完全莢の規格品とする（ｕ）。ただしこの面積比の値は検査対象の品種や莢の状態などによって任意に変更することができる。

【0094】

【表3】

【0095】

そして、完全莢の規格品と（ｕ）された莢果Ｗは除外せず残し、透光搬送手段２１の末端まで搬送され、該透光搬送手段２１の末端下方に配された出荷ライン用のベルトコンベア９を経て出荷用バケット９０に供給される。

【0096】

当該検査画像に写し出されている各莢果Ｗは、例えば、図１３の（Ａ）の検査画像に対し同図１２の（Ｃ）に示すように、出荷規格品相当と判断された莢果Ｗの全体を、合格表示色として例えば青色の枠線ＢＦで囲み、出荷規格外品と判断された莢果Ｗの全体を、規格外表示色として例えば赤色の枠線ＲＦで囲み、ディスプレイ８５に表示（ｋ）するように制御するものとすることができる。何れの出荷規格外品と判断された莢果Ｗも１粒の莢果Ｗと判断され、排出手段７による排出対象として特定される。

【0097】

また、粒大小検査は、画像解析手段６が、当該検査画像に基づく絶対的数値から判別することが可能であり、例えば、莢果選別システム１は、そのコンピュータ８のＣＰＵ８０および画像解析手段６が、当該検査画像に写し出されている各莢果Ｗの莢Ｗ１内の各子実Ｗ２の直径方向に並ぶピクセル数を判読し、各子実Ｗ２の面積を演算処理する。この演算は、検査画像を実測値にする為の係数を乗算することによって算出する事ができる。子実Ｗ２の大小判断用の閾値と比較し、各子実Ｗ２の大小を判別し、出荷規格品相当と判断された子実Ｗ２を青色化し、または、莢果Ｗの全体を青色の枠線ＢＦで囲み、出荷規格外品と判断された子実Ｗ２を赤色化し、または、莢果Ｗの全体を赤色の枠線ＲＦで囲み（ｊ）、図１３または図１４に示すようにディスプレイ８５に表示（ｋ）する。

【0098】

≪粒数検査≫
さらに、莢果選別システム１は、そのコンピュータ８の画像解析手段６が、各莢果Ｗの長さに基づき、各莢Ｗ１内の子実Ｗ２の粒数を算出（ｊ）する。
この演算の結果として得られる粒数に対しては、規格外品と判断される１粒（１粒完全莢および２粒莢で１粒欠）か、それ以外かが判断され、１粒の莢果Ｗと判断され、排出手段７による排出対象として特定される。

【0099】

そして、画像解析手段６は、前記粒数判断において、莢Ｗ１内に収容された子実Ｗ２が２粒莢２粒以上と判断された莢果（エダマメ）Ｗは、瓢箪莢などの変形莢、２粒・３粒の完全莢の小型、莢Ｗ１や子実Ｗ２に割れや欠けがあるものなどは、標準の形状および面積とは異なる為、各莢果（エダマメ）Ｗの莢Ｗ１の長さ、幅、長さ幅比、面積、同莢Ｗ１内の子実Ｗ２の直径、面積、または、同莢Ｗ１の長さ（または面積）と、同莢Ｗ１内の子実Ｗ２の直径（または面積）との比率などを、出荷規格品の最大値ないし最小値と比較し、出荷規格相当品か、規格外品かを判断し、前述と同様に、出荷規格品相当と判断された子実Ｗ２を青色化し、出荷規格外品と判断された子実Ｗ２を赤色化し（ｊ）、ディスプレイ８５に表示（ｋ）するものとすることができる。

【0100】

更に、莢果選別システム１は、画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢに分解し、Ｇ値またはＢ値の少なくとも何れか一方に基づき、莢果Ｗの長さ方向、および、幅方向の夫々の色の変化率を算出し、予め準備された色の変化率の閾値と比較する、莢果の変色検査、着色検査またはシミ検査の少なくとも何れかの検査を行うものとすることができる。

【0101】

更に、莢果選別システム１は、画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢに分解し、Ｇ値またはＢ値の少なくとも何れか一方に基づき、莢果Ｗの長さ方向に分割された複数箇所の莢の幅を算出し、莢果の長さ方向の幅の変化率を算出し、予め準備された正常な莢果の長さ方向の幅の変化率の閾値と比較する、欠け検査を行うものとすることができる。

【0102】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像の各莢果Ｗについてラベリング処理を行い、それぞれの莢果Ｗごとの画像を作成すると共に、各画像について角度補正を行い、角度補正を行った補正画像について、長軸方向となる長さと、短軸方向となる幅とを計測するものとすることができる。

【0103】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像の各莢果Ｗついて幅の変化量が所定の範囲である領域を検査領域として設定し、該検査領域における任意の基準位置の幅を基準幅として取得すると共に、当該基準位置から一定方向に移動した位置における幅を比較幅として取得し、基準幅と比較幅との差分を算出した値を許容値と比較する欠け検査を行うものとすることができる。

【0104】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢに分解し、莢果Ｗの長さ方向に分割された複数箇所の子実Ｗ２の幅を算出し、莢果Ｗの長さ方向の子実Ｗ２の幅の０値から最大値を経て再び０値となる回数をカウントする子実の粒数検査を行うものとすることができる。

【0105】

更に、莢果選別システム１は、その前記画像解析手段６が、透光画像について、莢果Ｗの長さまたは面積を算出し、莢果選別基準の莢果Ｗの長さまたは面積と比較する小莢検査、または、予め準備された一粒莢果Ｗの長さまたは面積の統計データに基づく閾値と比較する一粒検査の少なくとも何れか一方を行うものとすることができる。

【0106】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像について、各莢果Ｗおよび莢Ｗ１内の子実Ｗ２に関し予め作成された基準に基づきセグメンテーション処理し、莢Ｗ１内の各子実Ｗ２を識別し子実Ｗ２の数をカウントする子実Ｗ２の個数カウント、一粒莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する一粒検査、小莢莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する小莢検査、瓢箪莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する瓢箪検査、変色莢果のについての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する変色検査、着色莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する着色検査、シミ莢果のについての所定の基準に基づきセグメンテーション処理するシミ検査、割れ莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する割れ検査、欠け莢果についての所定の基準に基づきセグメンテーション処理する欠け検査の中、少なくとも何れか一つを行うものとすることができる。ただし前記所定の基準は、ディープラーニングモデルによって構築してもよい。

【0107】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶに分解し、予め準備された莢果Ｗの標準色、および、莢果Ｗの標準色の濃淡の閾値と比較する着色検査を行うものとすることができる。

【0108】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶに分解し、莢果の長さ方向に分割された複数箇所の莢の幅を算出し、莢の基端寄りの最大幅と同先端寄りの最大幅とを比較し、何れか小さい方の最大幅と同莢の中途位置の最小幅とを比較する、瓢箪検査を行う、ものとすることができる。

【0109】

更に、莢果選別システム１は、その画像解析手段６が、透光画像について、ＲＧＢ及びＨＳＶに分解し、各莢果Ｗの画像データと予め準備された莢Ｗ１の割れた部分の色データと比較する、割れ検査を行うものとすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0110】

上記本発明にかかる莢果選別システム、それを利用した莢果選別装置、および、莢果選別方法は、莢果の選別に係わる分野に利用するものであるが、その他の農産物、工業製品、林業製品、水産品などの品質管理など幅広い分野に利用することができる。

【符号の説明】

【0111】

１ 莢果選別システム
２ 莢果選別装置
２０ 同 自動供給部
２０ａ 同 供給コンベア
２１ 同 透光搬送手段（ベルトコンベア）
２１ａ 同 透光性ベルト
２１ｂ 同 搬送域
２２ 同 整列手段
ＰＳ 莢果選別ユニット
３ 発光手段（ＬＥＤ素子）
３ａ 同 フレキシブル基板
３ｂ 同 受電電極
３ｃ 同 照明範囲
３ｄ 同 給電電極
３ｅ 同 電源部
４ 撮影手段（レンズ部、絞り部、シャッター部）
４ａ 同 筐体
４ｂ 同 撮影範囲
５ 画像取得手段
６ 画像解析手段
ＥＣ 同 露出制御手段（絞り制御部、シャッタースピード制御部）
７ 排出手段（エアノズル）
７０ 同 排出用バケット
８ コンピュータ
８０ 同 ＣＰＵ
８１ 同 メモリ
８２ 同 音声出力装置
８３ 同 ネットワークインタフェース
８４ 同 ディスプレイコントローラ
８５ 同 ディスプレイ（選別結果表示手段）
８６ 同 入力機器インタフェース
８７ 同 ＵＳＢコンソール
８８ 同 外部記憶装置
８９ 同 外部記録媒体駆動装置
ＢＳ 同 バス
ＮＷ 同 ネットワーク
ＥＲ 同 外部記録媒体
ＫＢ 同 キーバード
ＭＵ 同 マウス
９ 出荷ライン用のベルトコンベア
９０ 同 出荷用バケット
Ｗ 莢果（エダマメ）
Ｗ１ 同 莢
Ｗ２ 同 子実

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】