7712235 粒径測定装置、該方法および該プログラム

(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】

(24)【登録日】2025-07-14

(45)【発行日】2025-07-23

(54)【発明の名称】粒径測定装置、該方法および該プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/08 20060101AFI20250715BHJP

   G06T 7/62 20170101ALI20250715BHJP

【ＦＩ】

G01B11/08 H

G06T7/62

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022043625

(22)【出願日】2022-03-18

(65)【公開番号】P2023137418

(43)【公開日】2023-09-29

【審査請求日】2024-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】桑名 孝汰

(72)【発明者】

【氏名】加藤 嗣憲

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－６３９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８８９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７８３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８１９４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２２１５９２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／０８

Ｇ０６Ｔ ７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理部と、
前記２値化処理部で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、
前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定装置。

【請求項2】

前記複数の物体を照明する照明部をさらに備える、
請求項１に記載の粒径測定装置。

【請求項3】

前記２値化処理部で２値化する前に、前記撮像部で生成した画像についてシェーディング補正するシェーディング補正処理部をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の粒径測定装置。

【請求項4】

前記２値化処理部で２値化する前に、前記撮像部で生成した画像について平滑化する平滑化処理部をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の粒径測定装置。

【請求項5】

前記抽出処理部で抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理部をさらに備える、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の粒径測定装置。

【請求項6】

前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、１回または複数回、行う膨張処理部をさらに備える、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の粒径測定装置。

【請求項7】

前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理部をさらに備える、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の粒径測定装置。

【請求項8】

堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理部と、
前記２値化処理部で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、
前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定装置。

【請求項9】

堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像工程と、
前記撮像工程で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、
前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、
粒径測定方法。

【請求項10】

堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、
前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、
コンピュータによって実行される粒径測定方法。

【請求項11】

堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、
前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、
前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、
前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、
前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、
コンピュータによって実行される粒径測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、堆積された球形状の物体における粒径を測定する粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

粒径（粒子径）の測定は、粒子状の原材料や製品を扱う様々な分野で、例えば製造条件の設定や品質評価等のために、必要とされている。一例では、高炉の原料である鉄鉱石ペレットは、ペレット原料である粉鉱石に必要に応じて副原料やバインダを添加し、さらに所定量の水分を加えて造粒機によって生ペレットを造粒し、これを乾燥および焼成することによって、製造される。生ペレットの造粒段階において、ペレット原料の粒度、供給量、添加水分量等の造粒条件の変動や造粒機内への付着物の生成状況の変化等によって、生ペレットの粒度が変動することが知られている。一方、高炉の原料には、高炉内における通気性を確保するために均一なペレット径であることが要求される。そのため、造粒機で造粒された生ペレットの粒度が測定される（例えば特許文献１および特許文献２等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６０９９５２５号公報（特開２０１４－１７８３００号公報）

【文献】特許第６５９００７２号公報（国際公開第２０１８／１８１９４２号）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、造粒後の粒子は、次工程あるいは貯蔵所に搬送されるため、搬送中に前記粒子の粒径が測定されることが好ましい。このような場合、いわゆる篩試験では、搬送中の粒子を抜き取る必要があるため、好ましくない。また、搬送中の粒子は、通常、数層に堆積しているため、上方から観測した場合、相対的に下部に存在する粒子は、実寸よりも小さく見えてしまう。このため、上部に表出した粒子のみを識別してその粒径を測定した上で、全体の粒径を代表させることが好ましい。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、球形状の物体を抜き取ることなく、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理部と、前記２値化処理部で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である。

【0007】

このような粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置は、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。

【0008】

他の一態様では、上述の粒径測定装置において、前記複数の物体を照明する照明部をさらに備える。

【0009】

このような粒径測定装置は、照明部をさらに備えるので、一定の照明環境下で粒径を測定できるから、静止した被写体は元より、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで（すなわちシャッタースピードを高速にすることで）鮮明な画像を生成することができ、測定精度のばらつきを低減できる。

【0010】

他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記２値化処理部で２値化する前に、前記撮像部で生成した画像についてシェーディング補正するシェーディング補正処理部をさらに備える。

【0011】

このような粒径測定装置は、シェーディング補正処理部をさらに備えるので、空間的に照度むらがある場合でも、前記照度むらを低減でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0012】

他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記２値化処理部で２値化する前に、前記撮像部で生成した画像について平滑化する平滑化処理部をさらに備える。

【0013】

このような粒径測定装置は、平滑化処理部をさらに備えるので、物体表面の形状や付着物等に起因する輝度差を低減でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0014】

他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理部をさらに備える。

【0015】

このような粒径測定装置は、分離処理部をさらに備えるので、複数の球形状が連結していても分離でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0016】

他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、１回または複数回、行う膨張処理部をさらに備える。

【0017】

このような粒径測定装置は、膨張処理部をさらに備えるので、物体の外周部が暗く写り込んでいる場合には実寸よりも小さく測定されてしまうが、このような場合でも、明領域の外周を膨張させるので、より実寸に近づけて粒径を測定できる。

【0018】

他の一態様では、これら上述の粒径測定装置において、前記抽出処理部で抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理部をさらに備える。

【0019】

このような粒径測定装置は、楕円近似処理部をさらに備えるので、堆積された、球形状の複数の物体に対し、僅かに重なって形状が見え難くなった前記物体について、楕円近似により形状を復元でき、測定可能な物体数を増加できる。

【0020】

本発明の他の一態様にかかる粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理部と、前記２値化処理部で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である。

【0021】

このような粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置は、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。

【0022】

本発明の他の一態様にかかる粒径測定方法は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像工程と、前記撮像工程で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である。

【0023】

本発明の他の一態様にかかる粒径測定方法は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、コンピュータによって実行される方法である。

【0024】

本発明の他の一態様にかかる粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程で取得した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理工程と、前記２値化処理工程で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理工程と、前記抽出処理工程で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理工程で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力工程とを備え、前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数であり、前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である、コンピュータによって実行されるプログラムである。

【0025】

このような粒径測定方法および粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定方法および粒径測定プログラムは、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明にかかる粒径測定装置、粒径測定方法および粒径測定プログラムは、球形状の物体を抜き取ることなく、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施形態における粒径測定装置の構成を示すブロック図である。

【図2】前記粒径測定装置における撮像部および照明部の配設状況を説明するための図である。

【図3】前記粒径測定装置で実行されるシェーディング補正を説明するための図である。

【図4】前記粒径測定装置で実行される膨張処理を説明するための図である。

【図5】一例として、前記膨張処理を２回実施した処理結果を示す図である。

【図6】前記粒径測定装置で実行される楕円近似処理を説明するための図である。

【図7】前記粒径測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】２値化処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。

【図9】２値化処理、膨張処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。

【図10】２値化処理、膨張処理、楕円近似処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。

【図11】前記粒径測定装置で求めた粒径と実測の粒径との相関を示す図である。

【図12】一実施例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0029】

実施形態における粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体における前記物体の粒径を測定する装置である。この粒径測定装置は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理部と、前記２値化処理部で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理部と、前記抽出処理部で抽出した明領域の前記径を、前記抽出処理部で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力する出力部とを備える。前記真円度は、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長に対する長軸長の比であるアスペクト比の逆数である。前記円形度は、前記明領域の面積を、前記明領域の周囲長の２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である。以下、このような粒径測定装置、ならびに、これに実装される粒径測定方法および粒径測定プログラムについて、一例として、高炉の造立プロセスに適用される例を用いて説明するが、前記物体は、鉄鉱石ペレットに限定されるものではなく、堆積された、球形状の物体であれば、任意の物質（例えば原材料や製品等）であってよい。

【0030】

図１は、実施形態における粒径測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、前記粒径測定装置における撮像部および照明部の配設状況を説明するための図である。図３は、前記粒径測定装置で実行されるシェーディング補正を説明するための図である。図４は、前記粒径測定装置で実行される膨張処理を説明するための図である。図４Ａは、一例として、膨張処理の対象となる２値化画像を示し、図４Ｂは、図４Ａに示す２値化画像を膨張処理した処理結果の画像を示す。図５は、一例として、前記膨張処理を２回実施した処理結果を示す図である。図５Ａは、一例として、膨張処理の対象となる２値化画像を示し、図５Ｂは、図５Ａに示す２値化画像を膨張処理した処理結果の画像を示し、図５Ｃは、図５Ｂに示す画像をさらに膨張処理した処理結果の画像を示す。図５Ａに示す画像は、図４Ａに示す２値化画像と同一であり、したがって、図５Ｂに示す画像は、図４Ｂに示す画像と同一である。図６は、前記粒径測定装置で実行される楕円近似処理を説明するための図である。

【0031】

実施形態における粒径測定装置Ｄは、例えば、図１および図２に示すように、撮像部１と、照明部２（２－１、２－２）と、制御処理部３と、入力部４と、出力部５と、インターフェース部（ＩＦ部）６と、記憶部７とを備える。

【0032】

撮像部１は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、堆積された、球形状の複数の物体を撮像して画像を生成する装置である。撮像部１は、例えば、撮像対象における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記撮像対象における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記撮像対象における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるデジタルカメラである。撮像部１は、カラーのデジアルカメラであってよいが、後述するように、本実施形態では、画像の輝度値を２値化するので、モノクロのデジタルカメラであってよい。

【0033】

照明部２は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、前記堆積された、球形状の複数の物体を照明する装置である。なお、照明部２は、制御処理部３に接続されずに、マニュアル操作により、オンオフされてもよい。

【0034】

高炉の造粒プロセスでは、例えばパン型やドラム型等の造粒機が設けられている。造粒機には、原料の粉鉱石に、必要に応じて副原料を配合し、例えば生石灰やベントナイト等のバインダを配合し、さらに所定量の水分を添加した造粒原料が供給され、造粒機を所定の傾斜角度および回転数で回転することによって、前記造粒原料が生ペレットに造粒される。造粒機から排出された生ペレットＯｂは、搬出用コンベアＢＣで搬出され、振動篩を経由して所定の粒度幅に篩われた後、乾燥および焼成のために、例えばグレート・キルン等の焼成炉（焼結機）へ搬送される。

【0035】

本実施形態では、粒径測定装置Ｄは、一例として、このような高炉の造粒プロセスに利用され、略リアルタイムに鉄鉱石ペレットの粒径を測定するために、撮像部１は、前記搬出用コンベアＢＣ上に乗って搬送される、堆積された複数の生ペレット（前記堆積された、球形状の複数の物体の一例）Ｏｂを上方から、より具体的には、図２に示すように、直上から撮像するように、その光軸が前記搬出用コンベアＢＣにおける搬送面の法線方向（図２の紙面上下方向、Ｚ方向）に沿って配設され、照明部２は、生ペレットＯｂを斜め上方から照明するように、配設される。図２に示す例では、照明部２は、２個の第１および第２照明部２－１、２－２を備え、前記搬出用コンベアＢＣの搬送方向（図２の紙面奥行き方向、Ｘ方向）および前記搬送面の法線方向それぞれに直交する方向（図２の紙面左右方向、Ｙ方向）に沿って撮像部１を介して並置される。このように撮像部１の左右から１対の照明部２－１、２－２によって、搬出用コンベアＢＣ上において生ペレットＯｂの有無に応じて輝度の変化を生じるような明るさで生ペレットＯｂの影を生成するように生ペレットＯｂを意図的に照明することで、測定対象の生ペレットＯｂにおける輝度変化を安定的に出現できる。そして、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで鮮明な画像を生成することができる。したがって、粒径測定装置Ｄは、このような一定の照明環境下で粒径を測定できるので、測定精度のばらつきを低減できる。なお、いわゆる迷光を防止するために、このような第１および第２照明部２－１、２－２を覆うように設けられ、外部からの光を遮光する遮光部材（例えば暗幕等）が用いられてもよい。

【0036】

入力部４は、制御処理部３に接続され、例えば粒径の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定の年月日等の、粒径測定装置Ｄの稼働を行う上で必要な各種データを粒径測定装置Ｄに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部５は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、入力部４から入力されたコマンドやデータ、および、粒径測定装置Ｄによって求められた粒径等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

【0037】

なお、入力部４および出力部５は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部４は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部５は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として粒径測定装置Ｄに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い粒径測定装置Ｄが提供される。

【0038】

ＩＦ部６は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部６は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。

【0039】

記憶部７は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、例えば、粒径測定装置Ｄの各部１、２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部１で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成する２値化処理プログラムや、前記２値化処理プログラムで生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する抽出処理プログラムや、前記２値化処理プログラムで２値化する前に、前記撮像部１で生成した画像についてシェーディング補正するシェーディング補正処理プログラムや、前記２値化処理プログラムで２値化する前に、前記撮像部１で生成した画像について平滑化する平滑化処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、１回または複数回、行う膨張処理プログラムや、前記抽出処理プログラムで抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば、撮像部１で撮像した画像、前記所定の範囲（その下限値および上限値）、前記第１閾値および前記第２閾値等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部７は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部７は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部３のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。また、記憶部７は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。

【0040】

制御処理部３は、粒径測定装置Ｄの各部１、２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、球形状の物体における粒径を求めるための回路である。制御処理部３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部３は、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部３１、シェーディング補正処理部３２、平滑化処理部３３、２値化処理部３４、分離処理部３５、膨張処理部３６、楕円近似処理部３７および抽出処理部３８を機能的に備える。なお、前記球形状の物体における粒径は、後述するように、抽出処理部３８によって、前記球形状の物体として認定して抽出する抽出処理の中で求められる。

【0041】

制御部３１は、粒径測定装置Ｄの各部１、２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、粒径測定装置Ｄの全体制御を司るものである。

【0042】

２値化処理部３４は、前記撮像部１で生成した画像を、輝度値に基づき２値化して２値化画像を生成するものである。２値化処理部３４については、後述する。

【0043】

抽出処理部３８は、前記２値化処理部３４で生成した２値化画像における１または複数の明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出するものである。抽出処理部３８については、後述する。

【0044】

シェーディング補正処理部３２は、前記２値化処理部３４で２値化する前に、前記撮像部１で生成した画像についてシェーディング補正するものである。前記シェーディング補正は、画像を生成する際に用いられた光学系に起因して生じる輝度むらを補正するものである。本実施形態では、例えば、図３に示すように、シェーディング補正処理部３２は、入力画像ＩＰ１から、前記入力画像ＩＰ１を平滑化した第１平滑化画像ＳＰ１を減算し、この減算結果に、前記入力画像ＩＰ１の平均輝度画像ＡＰを加算することによって、前記入力画像ＩＰ１をシェーディング補正したシェーディング補正画像ＣＰを生成する。前記入力画像ＩＰ１は、本実施形態では、撮像部１で生成した画像である。

【0045】

前記第１平滑化画像ＳＰ１は、例えば、単純平均する画像フィルタの平均化フィルタによって前記入力画像ＩＰ１をフィルタリング処理することによって生成される。前記第１平滑化画像ＳＰ１を、この平均化フィルタによるフィルタリング処理で生成する場合、画像処理する着目画像の画素位置を（ｘ、ｙ）とすると、画像処理後の画素値ａ’（ｘ、ｙ）は、次式１によって求められる。

【0046】

【数1】

ここで、Ｘは、着目画素から見た平均化フィルタの横方向の画素範囲であり、Ｙは、前記着目画素から見た前記平均化フィルタの縦方向の画素範囲である。ｋは、前記平均化フィルタの縦方向および横方向のサイズであり、入力画像の縦方向および横方向より十分に小さい適宜な値に設定される。

【0047】

あるいは、例えば、前記第１平滑化画像ＳＰは、ガウス関数を用いた画像フィルタのガウシアンフィルタによって前記入力画像ＩＰ１をフィルタリング処理することによって生成される。前記平均輝度画像ＡＰは、前記入力画像ＩＰ１における各画素の輝度値の平均値を平均輝度値として求め、この平均輝度値を各画素の画素値とした画像である。

【0048】

平滑化処理部３３は、前記２値化処理部３４で２値化する前に、前記撮像部１で生成した画像について平滑化するものである。本実施形態では、撮像部１で生成した画像をシェーディング補正した後に、平滑化するので、平滑化処理部３３は、シェーディング補正処理部３２でシェーディング補正したシェーディング補正画像を、画像の輝度値を滑らかにする画像フィルタの平滑化フィルタによって、シェーディング補正画像を平滑化した第２平滑化画像を生成する。前記平滑化フィルタには、平均化フィルタやガウシアンフィルタが用いられる。

【0049】

２値化処理部３４は、平滑化処理部３３で平滑化された第２平滑化画像を、輝度値に基づき２値化し、前記第２平滑化画像を２値化した２値化画像を生成する。この２値化には、例えば、いわゆる大津の２値化処理が用いられる。この大津の２値化処理は、２値化の対象となる画像（入力画像、ここでは第２平滑化画像）のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムを２分した場合、一方の分散と両者間の分散の比を分離度と定義し、前記分離度が最大となる、２分する位置のヒストグラムの階級を、閾値として２値化する処理である。

【0050】

分離処理部３５は、前記抽出処理部３８で抽出する前に、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離（輪郭分離）するものである。本実施形態では、分離処理部３５は、例えば、２値化処理部３４で２値化した２値化画像を、いわゆるＷａｔｅｒｓｈｅｄ法を用いることによって、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する。このＷａｔｅｒｓｈｅｄ法は、対象の画像（入力画像、ここでは２値化画像）を地形的な構造とみなし、その地形構造に水を低いところから順に満たしたときの状態遷移の様子を模して画像の領域分割を実施する手法である。

【0051】

分離処理部３５は、前記分離した各明領域を特定し識別するために、前記分離した各明領域に１から順に整数の通し番号を付与するラベリング処理を実施する。このラベリング処理で各明領域に付された各番号は、前記明領域を特定し識別するための識別子（ＩＤ、シリアル番号）となる。

【0052】

膨張処理部３６は、前記抽出処理部３８で抽出する前に、前記明領域の外周を、径方向外側に所定の長さだけ広げる膨張処理を、１回または複数回、行うものである。この膨張処理は、本実施形態では、分離処理部３５で分離されてシリアル番号を付された各明領域それぞれについて実施される。より具体的には、膨張処理部３６は、例えば、明領域に属する各画素それぞれについて、当該画素の前後左右に位置する各１画素を明領域とする。すなわち、黒を表す画素値０が、白を表す画素値１に変更され、明領域とされる。言い換えれば、明領域の外周に位置する各画素それぞれについて、当該画素の前後方向（縦方向）の外側に位置する１画素が明領域とされるとともに、当該画素の左右方向（横方向）の外側に位置する１画素が明領域とされる。一例では、図４Ａに示す入力画像ＩＰ２における第１明領域ＬＡ１に属する第１画素ＰＸ１に対し、膨張処理が実施されると、図４Ｂに示すように、当該第１画素ＰＸ１の前後左右に位置する各１画素がその画素値０から画素値１に変更され、明領域とされる。これによって、入力画像ＩＰ２では、第１明領域ＬＡ１は、１個の第１画素ＰＸ１から成る領域であったが、膨張処理により、５個の画素から成る領域ＥＬＡ１に膨張される。同様に、図４Ａに示す入力画像ＩＰ２における第２明領域ＬＡ２は、８個の画素ＰＸ２１～ＰＸ２８から成る領域であったが、膨張処理により、図４Ｂに示すように、１９個の画素から成る領域ＥＬＡ２に膨張される。図４Ｂに示す１回の膨張処理を実施した画像に対し、さらに、膨張処理が実施されると、図５Ｃに示す画像（２回の膨張処理を実施した画像）となる。図５Ａに示す画像は、図４Ａに示す画像と同一であり、図５Ｂに示す画像は、図４Ｂに示す画像と同一である。なお、この例では、前記所定の長さは、１画素の長さであったが、これに限定されるものではなく、画像に写り込んでいる物体の像のサイズと実寸との差異等を勘案することによって、適宜に設定されてよい。また、この例では、膨張処理は、２回であったが、これに限定されるものではなく、画像に写り込んでいる物体の像のサイズと実寸との差異等を勘案することによって、適宜に設定されてよい。

【0053】

なお、図５Ｃに示すように、膨張処理によって、第１明領域ＬＡ１と第２明領域ＬＡ２とは、重複画素が生じるが、第１明領域ＬＡ１と第２明領域ＬＡ２とは、上述のように、シリアル番号で区別され、個別に膨張処理されるので、膨張処理の結果、見かけ上重なるだけで、一体化しない。

【0054】

楕円近似処理部３７は、前記抽出処理部３８で抽出する前に、前記明領域の形状を、最も近似する楕円形状に変形するものである。楕円近似処理部３７は、本実施形態では、膨張処理部３６で膨張された各明領域それぞれについて実施される。より具体的には、例えば、図６に示すように、楕円近似処理部３７は、まず、明領域ＬＡ３に属する各画素ＰＸｉそれぞれについて、当該画素ＰＸｉの楕円ＥＬまでの距離を求める。次に、楕円近似処理部３７は、これら求めた、明領域ＬＡ３に属する各画素ＰＸｉそれぞれについての各距離の総和を誤差関数δとして求める。そして、楕円近似処理部３７は、この求めた誤差関数δが最小となる楕円ＥＬを、例えば最小二乗推定によって求解する。これによって明領域ＡＬ３に最も近似する楕円ＥＬが求められる。

【0055】

抽出処理部３８は、楕円近似処理部３７によって楕円形状に変形された各明領域の中から、面積に基づく前記明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出する。前記面積Ｓに基づく前記明領域の径Ｒは、前記面積Ｓを円周率πで除算した除算結果の平方根を２倍することによって、前記球形状の物体の粒径Ｒとして求められる（Ｒ＝２×（Ｓ／π）^１／２）。前記面積Ｓは、明領域が楕円形状に変形（近似）されているので、楕円の面積を求める公式によって求められる（Ｓ＝π×ａ×ｂ、ａ；長軸長、ｂ；短軸長）。なお、楕円形状に変形する前の明領域に属する画素数を求めることによって前記面積Ｓが求められてもよい。前記真円度ＴＣは、前記明領域の輪郭を楕円近似した場合における、短軸長ａに対する長軸長ｂの比であるアスペクト比（＝ｂ／a）の逆数である（ＴＣ＝ａ／ｂ）。前記円形度ＣＤは、前記明領域の面積Ｓを、前記明領域の周囲長ｌの２乗で除算した除算結果に、円周率の４倍を乗算した乗算結果である（ＣＤ＝４×π×Ｓ／ｌ^２）。

【0056】

より具体的には、まず、抽出処理部３８は、楕円近似処理部３７によって楕円形状に変形された各明領域の中から、１つの明領域を選択する。次に、抽出処理部３８は、この選択した明領域における径Ｒを求める。次に、抽出処理部３８は、この選択した明領域における真円度ＴＣおよび円形度ＣＤそれぞれを求める。そして、抽出処理部３８は、この選択した明領域について、前記明領域が粒子であるか否かを判定する判定条件を満たすか否かを判定する。前記判定条件は、上述の、面積Ｓに基づく前記明領域の径Ｒが所定の範囲内（Ｔｈｄ＜Ｒ＜Ｔｈｕ、Ｔｈｄ；前記所定の範囲の下限値、Ｔｈｕ；前記所定の範囲の上限値）であって、かつ、前記明領域の真円度ＴＣが所定の第１閾値Ｔｈ１より大きく（ＴＣ＞Ｔｈ）、かつ、前記明領域の円形度ＣＤが所定の第２閾値Ｔｈ２より大きい（ＣＤ＞Ｔｈ２）ことである。前記判定の結果、Ｔｈｄ＜Ｒ＜Ｔｈｕ、かつ、ＴＣ＞Ｔｈ、かつ、ＣＤ＞Ｔｈ２である場合には、抽出処理部３８は、前記選択した明領域が粒子であると判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出する。一方、前記判定の結果、Ｔｈｄ＜Ｒ＜Ｔｈｕ、ＴＣ＞ＴｈおよびＣＤ＞Ｔｈ２のうちの少なくとも何れか１つが成り立たない場合には、抽出処理部３８は、前記選択した明領域が粒子ではないと判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出しない。このような処理を、楕円近似処理部３７によって楕円形状に変形された各明領域それぞれについて、抽出処理部３８は、実施する。前記上限値Ｔｈｄ、前記下限値Ｔｈｕ、前記第１閾値Ｔｈ１および前記第２閾値Ｔｈ２は、例えば複数のサンプルから、予め適宜に設定される。

【0057】

制御部３１は、抽出処理部３８で抽出した明領域の前記径Ｒを、前記抽出処理部３８で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力部５から出力する。

【0058】

これら制御処理部３、入力部４、出力部５、Ｆ部６および記憶部７は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。これら各部３～７を構成するコンピュータは、例えば、造粒プロセスのプラントにおけるオペレーションルームに配置され、コンソールに組み込まれてよく（コンソールと兼用されてよく）、あるいは、コンソールと別体であってもよい。

【0059】

次に、本実施形態の動作について説明する。図７は、前記粒径測定装置の動作を示すフローチャートである。図８は、２値化処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図９は、２値化処理、膨張処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図１０は、２値化処理、膨張処理、楕円近似処理および抽出処理のみを実施した場合の結果を説明するための図である。図１１は、前記粒径測定装置で求めた粒径と実測の粒径との相関を示す図である。図１１の横軸は、粒径測定装置Ｄで求めた粒径であり、その縦軸は、篩で実測した粒径である。図１２は、一実施例を説明するための図である。

【0060】

このような構成の粒径測定装置Ｄは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部３には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部３１、シェーディング補正処理部３２、平滑化処理部３３、２値化処理部３４、分離処理部３５、膨張処理部３６、楕円近似処理部３７および抽出処理部３８が機能的に構成される。

【0061】

粒径測定装置Ｄは、造粒中、図７に示す各処理を、予め設定された所定の時間間隔（例えば５秒、１０秒、３０秒、６０秒あるいは５分等の適宜な間隔）で繰り返し実行し、略リアルタイムに生ペレットＯｂの粒径を測定する。

【0062】

図７において、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の制御部３１によって、撮像部１によって画像を取得し、記憶部７に記憶する（Ｓ１）。

【0063】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３のシェーディング補正処理部３２によって、処理Ｓ１で撮像部１から取得した画像をシェーディング補正してシェーディング補正画像を生成し、記憶部７に記憶する（Ｓ２）。

【0064】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の平滑化処理部３３によって、処理Ｓ２でシェーディング補正処理部３２で生成したシェーディング補正画像を平滑化して第２平滑化画像を生成し、記憶部７に記憶する（Ｓ３）。

【0065】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の２値化処理部３４によって、処理Ｓ３で平滑化処理部３３で生成した第２平滑化画像を２値化して２値化画像を生成し、記憶部７に記憶する（Ｓ４）。

【0066】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の分離処理部３５によって、処理Ｓ４で２値化処理部３４で生成した２値化画像に対し、複数の球形状が連結して成る前記明領域を、球形状の明領域に分離する分離処理を実施して分離処理後の２値化画像を生成し、記憶部７に記憶する（Ｓ５）。

【0067】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の分離処理部３５によって、処理Ｓ５で分離処理した分離処理部後の２値化画像に対し、前記分離した各明領域に１から順に通し番号に付与するラベリング処理を実施する（Ｓ６）。

【0068】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の膨張処理部３６によって、処理Ｓ５で分離処理部３５で生成した分離処理後の２値化画像における、各明領域のなかから、１つの明領域を選択し、この選択した明領域に対し膨張処理を実施し、前記選択した明領域を膨張処理した後の２値化画像を記憶部７に記憶する（Ｓ７）。この際に、膨張処理部３６は、前記選択した明領域に対し、選択済みである旨を対応付ける。例えば、選択済みであるか否かを表すフラグ（選択状況フラグ、「１」は選択済みを表し、「０」は未選択を表す）が前記選択した明領域のシリアル番号に対応付けられる。

【0069】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の楕円近似処理部３７によって、前記処理Ｓ７で選択した明領域に対し、その形状を、最も近似する楕円形状に変形する楕円近似処理を実施し、前記選択した明領域を楕円近似処理した後の２値化画像を記憶部７に記憶する（Ｓ８）。

【0070】

続いて、粒径測定装置Ｄは、制御処理部３の抽出処理部３８によって、前記処理Ｓ７で選択した明領域に対し、前記判定条件を満たすか否かを判定し、前記判定条件を満たす明領域を抽出する抽出処理を実施する（Ｓ９）。より具体的には、上述したように、抽出処理部３８は、前記選択した明領域における径Ｒを求め、真円度ＴＣおよび円形度ＣＤそれぞれを求め、前記選択した明領域について、前記判定条件を満たすか否かを判定する。この判定の結果、Ｔｈｄ＜Ｒ＜Ｔｈｕ、かつ、ＴＣ＞Ｔｈ、かつ、ＣＤ＞Ｔｈ２である場合には、抽出処理部３８は、前記選択した明領域が粒子であると判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出し、その粒径Ｒとともに記憶部する。例えば、粒子として認定したか否かを表すフラグ（粒子認定フラグ、「１」は粒子認定を表し、「０」は粒子非認定を表す）がその粒径Ｒとともに、前記選択した明領域のシリアル番号に対応付けられる。一方、前記判定の結果、Ｔｈｄ＜Ｒ＜Ｔｈｕ、ＴＣ＞ＴｈおよびＣＤ＞Ｔｈ２のうちの少なくとも何れか１つが成り立たない場合には、抽出処理部３８は、前記選択した明領域が粒子ではないと判定し、前記選択した明領域を前記球形状の物体として抽出しない。

【0071】

続いて、粒径測定装置Ｄは、抽出処理部３８によって、全ての明領域、すなわち、処理Ｓ６でシリアル番号を付された全ての明領域について、これら処理Ｓ７ないし処理Ｓ９の各処理を終了したか否かを判定する（Ｓ１０）。この判定の結果、全ての明領域について、各処理を終了している場合（ＹＥＳ）には、粒径測定装置Ｄは、次に、処理Ｓ１１を実行する。一方、前記判定の結果、全ての明領域について、各処理を終了していない場合（ＮＯ）には、粒径測定装置Ｄは、処理を処理Ｓ７に戻す。したがって、処理Ｓ６でシリアル番号を付された全ての明領域について、これら処理Ｓ７ないし処理Ｓ９の各処理が実施される。例えば、前記処理Ｓ７における明領域の選択では、例えば、シリアル番号順に順次に明領域が選択され、処理Ｓ６でシリアル番号を付された各明領域それぞれについて、シリアル番号順に順次に、これら処理Ｓ７ないし処理Ｓ９の各処理が実施される。

【0072】

この処理Ｓ１１では、粒径測定装置Ｄは、制御部３１によって、抽出処理部３８で抽出した明領域の前記径Ｒを、前記抽出処理部３８で抽出した明領域に対応した物体の粒径として出力部５から出力し、本処理を終了する。この出力では、例えば、粒径が複数のクラスに区分けされ、前記複数のクラスそれぞれには、互いに異なる表示態様が割り当てられ、膨張処理および楕円近似処理した後の２値化画像が、各明領域を、当該明領域の粒径Ｒが属するクラスに対応する表示態様で表示されて出力部５に表示される。例えば粒径２ｍｍ以下の第１クラス、粒径２ｍｍを越え２．８ｍｍ以下の第２クラスおよび粒径２．８ｍｍを越える第３クラスに、粒径が区分けされ、第１クラスには、表示態様として赤色が割り当てられ、第２クラスには、表示態様として緑色が割り当てられ、第３クラスには、表示態様として黄色が割り当てられる。

【0073】

なお、必要に応じて、粒径の測定結果は、ＩＦ部６から外部の機器へ出力されてもよい。

【0074】

粒径測定装置Ｄは、このように動作することによって、撮像部１で撮像した、堆積された球形状の複数の物体の画像に基づいて、粒子と認定した粒子の粒径を求めている。

【0075】

ここで、図７では、粒径測定装置Ｄは、粒径の測定に当たって、シェーディング補正処理、平滑化処理、２値化処理、分離処理、膨張処理、楕円近似処理および抽出処理を実施したが、前記シェーディング補正処理、前記平滑化処理、前記分離処理、前記膨張処理および前記楕円近似処理は、より好ましく粒径を測定するための処理であって、必ずしも実施する必要が無く、これら各処理の一部または全部が省力されてもよい。すなわち、粒径測定装置Ｄは、基本形態として、撮像部１、前記２値化処理を行う２値化処理部３４、前記抽出処理を行う抽出処理部３８および出力部５を備えて構成されてよく、この基本形態の粒径測定装置Ｄに、必要に応じて、前記シェーディング補正処理、前記平滑化処理、前記分離処理、前記膨張処理および前記楕円近似処理のうちの一部または全部が追加される。

【0076】

図８には、前記基本形態の粒径測定装置Ｄによる結果の一例が示されている。すなわち、図８には、撮像部１で画像が取得され、この取得された画像を２値化して２値化画像が生成され、この２値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記２値化画像の各明領域に対し、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図８Ａには、撮像部１で取得された画像が示され、図８Ｂには、図８Ａに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図８Ａに示す画像と図８Ｂに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Ｄで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数Ｒ^２＝０．７９５７で相関していた。

【0077】

図９には、前記基本形態の粒径測定装置Ｄに、前記膨張処理を追加した場合の結果の一例が示されている。すなわち、図９には、撮像部１で画像が取得され、この取得された画像を２値化して２値化画像が生成され、この２値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記２値化画像の各明領域に対し、膨張処理が実施された後に、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図９Ａには、撮像部１で取得された画像が示され、図９Ｂには、図９Ａに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図９Ａに示す画像と図９Ｂに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Ｄで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数Ｒ^２＝０．８０３７でより相関していた。これは、膨張処理により、照明との関係で実際より小さく画像に写り込んでいた粒子が、前記膨張処理により、より実際のサイズに近づいたものと推察できる。

【0078】

図１０には、前記基本形態の粒径測定装置Ｄに、前記膨張処理および前記楕円近似処理を追加した場合の結果の一例が示されている。すなわち、図１０には、撮像部１で画像が取得され、この取得された画像を２値化して２値化画像が生成され、この２値化画像の各明領域にシリアル番号が付され、前記２値化画像の各明領域に対し、前記膨張処理および前記楕円近似処理それぞれが実施された後に、抽出処理が実施された場合の結果が、一例として、示されている。図１０Ａには、撮像部１で取得された画像が示され、図１０Ｂには、図１０Ａに示す画像に対する抽出処理の結果の画像が示されている。図８Ｂおよび図９Ｂには、２値化画像が示されているが、図１０Ｂには、２値化画像で示すと、連結した粒子や重なった粒子が見え難くなるため、グレースケールの画像が示されている。図１０Ａに示す画像と図１０Ｂに示す画像とを較べると分かるように、堆積された、球形状の複数の物体のうちの、最上層に表出した前記物体が優先的に抽出されている。図示を省略するが、篩によって求めた前記物体の粒径と、上述のようにして粒径測定装置Ｄで求めた前記物体の粒径とは、この一具体例では相関係数Ｒ^２＝０．８１０３でさらにより相関していた。そして、この一具体例で測定回数をさらに増やすと、図１１に示すように、篩によって求めた前記物体の粒径（縦軸）と、上述のようにして粒径測定装置Ｄで求めた前記物体の粒径（横軸）とは、相関係数Ｒ^２＝０．８６６４で相関していた。図１１の平均粒径は、全粒子の粒径の平均値である。

【0079】

図１２には、造粒中に、前記搬出用コンベアＢＣ上に乗って搬送される、堆積された複数の生ペレットＯｂを、実施形態における粒径測定装置Ｄで測定した結果の一例が示されている。図１２Ａは、造粒中における平均粒径の実測結果を示し、図１２Ｂは、図１２Ａに示す時刻ｔ１における各画像およびその抽出結果を示し、図１２Ｃは、図１２Ａに示す時刻ｔ２における各画像およびその抽出結果を示し、図１２Ｄは、図１２Ａに示す時刻ｔ３における各画像およびその抽出結果を示す。図１２Ｂないし図１２Ｄにおいて、その上段には、撮像部１で生成した画像が示され、その下段には、その抽出結果が示されている。図１２Ａに示す＃１の測定結果は、図１２Ｂないし図１２Ｄそれぞれに示す平面視にて紙面左側から１番目の領域における測定結果であり、図１２Ａに示す＃２の測定結果は、図１２Ｂないし図１２Ｄそれぞれに示す平面視にて紙面左側から２番目の領域における測定結果であり、図１２Ａに示す＃３の測定結果は、図１２Ｂないし図１２Ｄそれぞれに示す平面視にて紙面左側から３番目の領域における測定結果であり、図１２Ａに示す＃４の測定結果は、図１２Ｂないし図１２Ｄそれぞれに示す平面視にて紙面左側から４番目の領域における測定結果である。

【0080】

図１２Ａから分かるように、時刻ｔ２において、平面視にて紙面左側から４番目の領域における測定結果の平均粒径が、他の領域と比較して大きくなっている。図１２Ｃの上段に示す画像を参照すると、前記４番目の領域の粒子は、他の領域（前記１番目ないし３番目の各領域）に較べ大きいことが確認できる。このため、本実施形態における粒径測定装置Ｄは、定量的に、連続的な粒径の測定が可能である。

【0081】

以上説明したように、実施形態における粒径測定装置Ｄ、ならびに、これに実装された粒径測定方法および粒径測定プログラムは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像に基づいて前記物体の粒径を測定するので、前記篩試験のように、前記物体を抜き取る必要がない。上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、面積に基づく明領域の径が所定の範囲内であって、かつ、前記明領域の真円度が所定の第１閾値より大きく、かつ、前記明領域の円形度が所定の第２閾値より大きい前記明領域を抽出するので、複数の前記物体が堆積している場合に、上部に表出した前記物体のみを認識して粒径を測定できる。

【0082】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、照明するので、一定の照明環境下で粒径を測定できるから、静止した被写体は元より、被写体が搬送すなわち移動している状況下であっても十分な照度が確保されるため、撮像の際の露光時間を抑えることで（すなわちシャッタースピードを高速にすることで）鮮明な画像を生成することができ、測定精度のばらつきを低減できる。

【0083】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、シェーディング補正処理するので、空間的に照度むらがある場合でも、前記照度むらを低減でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0084】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、平滑化処理するので、物体表面の形状や付着物等に起因する輝度差を低減でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0085】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、分離処理するので、複数の球形状が連結していても分離でき、より精度良く粒径を測定できる。

【0086】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、膨張処理するので、物体の外周部が暗く写り込んでいる場合には実寸よりも小さく測定されてしまうが、このような場合でも、明領域の外周を膨張させるので、より実寸に近づけて粒径を測定できる。

【0087】

上記粒径測定装置Ｄ，粒径測定方法および粒径測定プログラムは、楕円近似処理するので、堆積された、球形状の複数の物体に対し、僅かに重なって形状が見え難くなった前記物体について、楕円近似により形状を復元でき、測定可能な物体数を増加できる。

【0088】

なお、上述の実施形態では、粒径測定装置Ｄは、略リアルタイムに鉄鉱石ペレットの粒径を測定するために、生ペレットＯｂの画像を生成する撮像部１を備えたが、過去の造粒プロセスを検証するために、撮像部１に代え、あるいは、撮像部１に追加して、粒径測定装置Ｄは、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を取得する画像取得部を備えてもよい。このような粒径測定装置Ｄは、その基本形態として、前記画像取得部、２値化処理部、抽出処理部および出力部を備える。これら２値化処理部、抽出処理部および出力部は、それぞれ、上述の２値化処理部３４、抽出処理部３８および出力部５と同様である。

【0089】

前記画像取得部は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路である。前記外部の機器は、堆積された、球形状の複数の物体を撮像した画像を記憶した、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリおよびＳＤカード（登録商標）等の記憶媒体である。あるいは、前記外部の機器は、前記画像を記録した、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＤＶＤ－Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の記録媒体からデータを読み込むドライブ装置である。この画像取得部としてのインターフェース回路は、有線または無線によって前記外部の機器に接続されてよい。あるいは、前記画像取得部は、例えば、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であって、前記外部の機器は、ネットワーク（ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、公衆通信網を含む））あるいはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記画像を管理するサーバ装置である。このような画像取得部は、ＩＦ部６と兼用されてもよい（すなわち、ＩＦ部６が前記画像取得部として用いられてもよい）。

【0090】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0091】

Ｄ 粒径測定装置
１ 撮像部
２ 照明部
３ 制御処理部
４ 入力部
５ 出力部
６ インターフェース部（ＩＦ部）
７ 記憶部
３１ 制御部
３２ シェーディング補正処理部
３３ 平滑化処理部
３４ ２値化処理部
３５ 分離処理部
３６ 膨張処理部
３７ 楕円近似処理部
３８ 抽出処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】