当日配布資料（0.99MB）

全面画像検査による
ピーマンなどの
凸多面体状青果物の
自動選果
高知工科大学
システム工学群
教授 竹田 史章
高知工科大学 連携研究センター
助教 白石 優旗
研究背景
ピーマンなどの青果物のグレード
分けは、現状目視検査によって
行われている。
→長時間の連続作業
→農作業従事者の高齢化
→選別基準の個人差
自動選別の実現により、軽労化、
選別基準の統一によるブランド化
を図る
従来技術とその問題点
既に実用化されているものに、 片面画像を用いたテンプ
レートマッチングによる装置等があるが、
全面を撮像するのに複数回の撮像（装置）が必要
凹凸及び鏡面反射（テカリ）により外観の撮像が困難
等の問題があり、広く利用されるまでには至っていない。
新技術の特徴・従来技術との比較
• ピーマンの６面同時撮像環境を構築するこ
とにより、全面検査を実現
• 撮像環境の工夫と知的画像処理技術を組
み合わせるにより、ピーマン等の凹凸及び
鏡面反射（テカリ）のある対象物に対応可能
な柔軟性のある自動選別を実現
• 本技術の適用により、コンパクトな装置を製
作することで、既存の重さ及び数のみ計測
するシステムと比較しても、製造コストが
1/10程度まで削減されることが期待される
全面（６面）画像検査による選果装置
インター
フェイス部
撮像部
搬送部
制御ボード
識別PC
搬出部
選果装置の内部機構
投入位置
搬送部
センサ
撮像位置
テグス
撮像部
選果装置
搬送イメージ
カメラ
搬送動作ムービー
搬送速度：
2秒／個
撮像機構
Webカメラ×６個
解像度：640×480ピクセル
受像素子：1/4インチ30万画素
CCDセンサ
色数：24bit/pixel
分解能：0.3mm/pixel
・円偏光フィルターを使用
LED光源×８個
・円偏光フィルターを使用
識別アルゴリズム概要
ピーマン検知
ピーマン領域検出
大きさ
判定
形状
判定
面積値を算出
長方形近似
長軸と短軸の比を算出
6面画像を用いた統合判定処理
キズ
判定
輝度値が異なる領域
を抽出
識別動作ムービー
撮像・検査速度：
2秒／個
選果装置（実験機）の搬送性能実験
赤ピーマン11個を
投入位置へ投入
投入位置
すべての赤ピーマン
に対して22回の搬送
合計242回評価
判定基準
分離成功：撮像部までに赤ピーマンを1個に分離
撮像部
搬送性能実験結果
分離成功
分離失敗
ロール
巻き込みおよびつまり
＊ロール：
＊巻き込み：
＊つまり：
発生率(発生数/評価母数)
75.2%(182/242)
21.5%(52/242)
1.2%(3/242)
2.1%(5/242)
ピーマンがその場で回転し続ける状態
ピーマンがベルトコンベアの隙間に巻き込まれる状態
複数のピーマンが団子状に絡まり，通路がふさがる状態
選果装置（実験機）の識別性能実験
等階級規格表と
目視により照合し，選別した
赤ピーマンを用いて評価
大：L以上 2個→10回評価
小：M以下 2個→10回評価
形状不良 4個→5回評価
キズ有り 4個→5回評価
（3×3mmの黒傷を対象）
1回の評価ごとに赤ピーマンの向き
を進行方向に対して反転し，かつ
長手方向を軸として回転する
識別実験に使用した赤ピーマン
大
小
形状
不良
キズ
有り
キズ
識別性能実験結果
大
(識別成功数/評価母数)
小
(識別成功数/評価母数)
形状不良
(識別成功数/評価母数)
キズ有り
(識別成功数/評価母数)
1個目
100%
(10/10)
100%
(10/10)
80%
(4/5)
80%
(4/5)
2個目 3個目
100%
(10/10)
100%
(10/10)
80%
60%
(4/5)
(3/5)
80% 100%
(4/5)
(5/5)
4個目
40%
(2/5)
80%
(4/5)
平均
100%
(20/20)
100%
(20/20)
65%
(13/20)
85%
(17/20)
識別性能実験の考察
• 形状不良
• キズ有り
– あまり湾曲していない赤
ピーマンにおいて，設置
角度により良品と判定さ
れたと考えられる
良品
形状不良
– 赤ピーマンの輪郭近
くにキズがある場合
のみ検出を失敗して
いる
キズ有り
評価実験のまとめ
• 搬送性能
– 分離成功率：75.2%
→搬送系を改良中
• 識別性能
– 平均識別成功率：83.3％
• 大および小：100%
• 形状不良：65% →撮像系・アルゴリズム改良中
• キズ有り：85% →撮像系・アルゴリズム改良中
実用化に向けた課題
• 実用に耐えうる安定した搬送装置の構築
分離搬送成功率：９０％以上が目標
• 識別率の向上と微細な不良への対応
目標識別成功率：９０％以上
（ただし、不良青果物は１００％検知）
想定される用途
• 凸多面体に近似できる青果物の自動選果
• 大きな凹みのない凸多面体に近似できる対
象物全般（工業製品等）の全面検査への展
開も可能ではないかと考えられる
想定される業界
• 利用者・対象
凸多面体に近似できる青果物の選果場・各農家
凸多面体に近似できる工業製品の製造業者
• 市場規模（ピーマン選果装置を例として）
製造原価：５００万円程度
→各農家のグループ単位での購入が可能
→選果場のみならず新たな市場の開拓が可能
→市場規模：５００億円と推定
（東北、九州、四国の園芸野菜関係規模から推定）
企業への期待
• 本技術のコンセプトを具現化した実験装置
を既に開発し、その基本性能は確認できて
いるものの、事業化を視野に入れた、安定
した搬送及び撮像機構の設計開発を行う必
要がある。
• また、凸多面体に近似できる青果物の選果
に限らず，凸多面体に近似できる対象物全
般（例えば、工業用部品）の全面検査への
展開も有効と考えられる。
本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 ：回転楕円体及び球面体の
全面画像検査装置
• 出願番号 ：特願2010-114660
• 出願人
：高知工科大学
• 発明者
：竹田史章
お問い合わせ先
高知工科大学
システム工学群
連携研究センター
教授
助教
竹田史章
白石優旗
TEL/FAX ０８８７－５７－２３４５
e-mail
takeda.fumiaki＠kochi-tech.ac.jp
shiraishi.yuhki＠kochi-tech.ac.jp