評估顆粒狀物體質量的裝置和方法
2023-06-27 04:49:41 2
專利名稱：評估顆粒狀物體質量的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及到評估顆粒狀物體質量的一種裝置，可用來分析諸如農產品，糧食產品和工業材料等顆粒狀物體的質量。
對於諸如穀物，顆粒，片狀電容器和小塊等此類顆粒狀物體來說，質量評估裝置被用來確定異物或是有缺陷的物體，或者是這種物體的大小，計算出物體的混合比例，以及確定產品的質量等級，或是設定質量控制標準。
在日本專利申請公開平9-292344中公開了一種穀物的質量評估裝置。所公開的裝置能夠根據例如正常穀物，不成熟穀物，缺陷或是變色的穀物等質量相關因素計算出穀物的數量。這種質量評估裝置具有一個轉動的盤，在盤的外圍邊沿上設有許多採樣接收孔，用光來照射採樣接收孔中的一粒一粒的採樣穀物，並且接收反射光或是透射光。在盤的上面設有用來檢測穀物的檢測部，並且裝有兩個光接收元件，用來將垂直反射光量劃分成一個長波長分量和一個短波長分量，並且接收各個波長的光，在盤的下面設有用來接收垂直透射光的垂直透射光接收元件，用一個光接收元件接收傾斜的透射光，用來檢測穀物中的裂紋。根據這四個光接收元件所接收到的光量計算出評估數據，並且根據上述評估數據和預定的評估算法逐個地確定穀物的質量。
還有另外一種質量評估裝置，它通過提取許多採樣穀物的圖像而獲得圖像數據，根據圖像數據確定單個穀物輪廓，並且根據由這種輪廓和預定的評估算法所確定的穀物的輪廓和顏色來確定穀物的質量。
然而，在日本專利申請公開平9-292344所公開的質量評估裝置中，儘管穀物檢測部是由用來接收從光源照射穀物所獲得的垂直反射光的兩個光接收元件，用來接收垂直透射光的一個光接收元件和通過接收傾斜透射光而檢測出穀物中的裂紋的一個光接收元件構成的，其結構仍然不能同時從穀物的前面和後面獲得光學信息。例如，用來評估未成熟空心穀物或是不成熟穀物的穀物質量的光學信息僅僅是從垂直反射光的頻譜比例中獲得的，評估僅僅是根據從穀物前面(也就是僅僅從穀物上方所獲得的反射光)獲得的數據來完成的，而沒有考慮到來自穀物後面的數據(也就是從穀物下方獲得的反射光量)。雖然很少見，但是仍然有可能會由於異常顏色僅僅出現在穀物的背面或是由於裝置的陰影對穀物的影響而不能完成正常評估的情況。
另外，在上述公開文件所公開的質量評估裝置中，儘管穀物檢測部特別是用來檢測顆粒物體裂紋的光接收元件裝備有用來接收從穀物的傾斜方向照射的傾斜透射光的一個裂紋檢測光接收元件，在檢測裂紋時仍然不能獲得足夠的光學信息。裂紋的穀物是指在穀物的蛋白質中有裂紋。裂紋穀物的程度被劃分成五級，具體地說，(1)有一個橫向貫穿裂紋的穀物，(2)在一個橫面上有兩個沒有完全貫穿的裂紋的穀物，並且從另一面看來有兩個橫向裂紋，(3)在一個橫面上有三個沒有完全貫穿的裂紋的穀物，(4)在任何長度方向上有裂紋的穀物，以及(5)有一種龜殼狀裂紋的穀物。在這一現有技術的例子中，由於光學信息是由僅僅一個裂紋檢測光接收元件來獲取的，有可能忽略另一個面上的裂紋或者是長度方向上的裂紋。
另外，即使是採用後一種結構的質量評估裝置，也就是通過提取許多採樣穀物的圖像而獲得圖像數據，從穀物的一側獲得光學信息的方式還是不能保持高精確度的質量評估。用這種裝置不可能獲得對穀物中的裂紋的準確確定。
本發明的目的之一是為克服上述缺點而提供一種質量評估方法和裝置，在其中對同時來自顆粒狀物體前後兩側的數據進行分析，從而提高質量分析結果的精度，特別是裂紋檢測的精度。
按照本發明的一個方面提供了一種用來評估顆粒狀物體質量的方法，該方法包括以下步驟有選擇地從顆粒狀物體的前面和背面照射顆粒狀物體；從每個被照射的顆粒狀物體的前、後兩側提取一個反射光圖像和一個透射光圖像；通過對反射光圖像和透射光圖像進行圖像處理而獲得每個顆粒狀物體的光學信息；根據光學信息獲得顆粒狀物體的形狀信息；根據光學信息和形狀信息來確定每個顆粒狀物體的質量，顆粒狀物體的質量包括完整和不完整的顆粒狀物體的質量；
計算每一種質量的顆粒狀物體的數量，並且獲得每一種質量的顆粒狀物體相對於顆粒狀物體總數的比例；通過對光學信息進行處理製備出每一種質量的顆粒狀物體的採樣圖像；以及同時顯示或是列印每一種質量的顆粒狀物體各自的數量，每一種質量的顆粒狀物體的比例，以及顆粒狀物體的採樣圖像。
每一種質量的採樣圖像在布置成一種預定的格式之後被顯示或是列印，例如是根據顆粒狀物體的比例和總數計算出的符合每一種質量的顆粒狀物體各自的數量的一種矩陣形式。
該方法進一步包括根據對顆粒狀物體的質量進行分析來建立顆粒狀物體質量評估公式的步驟，將已知質量的顆粒狀物體的質量做為目標變量，將從已知質量的顆粒狀物體獲得的光學信息和形狀信息做為解釋變量，根據顆粒狀物體質量評估公式和從中獲得的光學信息和形狀信息來評估未知質量的顆粒狀物體的質量。
光學信息中包括顆粒狀物體的色彩，飽和度以及密度。
根據光學信息中的密度而獲得包括顆粒狀物體的長度，寬度和面積的形狀信息。
按照本發明的另一方面提供了一種用來評估顆粒狀物體質量的裝置，該裝置包括用一種可以透射入射光的材料製成的顆粒狀物體保持裝置；用來將光照射在由顆粒狀物體保持裝置所保持的每個顆粒狀物體的前後兩側的光源裝置；用來為來自或是通過每個顆粒狀物體的反射光或是透射光形成參照的背景裝置；圖像提取裝置，用來從每個顆粒狀物體的前後兩側獲得反射光圖像和透射光圖像以及每個顆粒狀物體的前後兩側之一的傾斜光圖像的圖像信號；圖像處理裝置，將圖像提取裝置獲得的許多圖像信號轉換成關於顆粒狀物體質量的光學信息，並且將光學信息轉換成形狀信息；運算和控制裝置，它根據圖像處理裝置獲得的光學信息和形狀信息來確定每一種質量的顆粒狀物體的質量；以及用來同時顯示或是列印由運算和控制裝置獲得的質量評估結果和由圖像處理裝置獲得的形狀信息的指示裝置。
一種光源裝置可以包括四個獨立的光源，從四個方向上對角地照射顆粒狀物體，這四個光源可以同時或是彼此獨立地導通或是關斷，在四個光源按順序導通時獲得多個傾斜光的圖像。
運算和控制裝置存儲每一種質量的顆粒狀物體的採樣圖像，並且根據每一種質量的顆粒狀物體的比例和顆粒狀物體的總數計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量，按照上述的計算結果來排列被存儲採樣的次序，並且將顆粒狀物體的質量評估結果和排列的採樣圖像輸出到指示裝置。
運算和控制裝置存儲通過對顆粒狀物體的質量進行分析而獲得的顆粒狀物體評估公式，將已知質量的顆粒狀物體的質量做為目標變量，將從已知質量的顆粒狀物體獲得的光學信息和形狀信息做為解釋變量，通過將從圖像處理裝置獲得的光學信息和形狀信息提供給顆粒狀物體質量評估公式而獲得未知質量的顆粒狀物體的質量。
光源裝置是一種圓形或是環形的形狀。
根據以下參照附圖對本發明最佳實施例的解釋性說明就可以看出本發明的上述和其它目的，特徵及其優點，在附圖中
圖1是按照本發明第一實施例的顆粒狀物體質量評估裝置的一個控制框圖；圖2是一個側視圖，表示具有一個圖像提取裝置的測量部的內部結構；圖3是一個進料器和顆粒狀物體保持裝置的平面圖；圖4是一個示意性的透視圖，表示另一例的顆粒狀物體保持裝置；圖5是一個背景板的平面圖，並且表示了它的位置和旋轉狀態；圖6是一個背景板的平面圖，並且表示了它的位置和旋轉狀態；圖7是圖像提取裝置的控制功能框圖；圖8是圖像提取裝置的流程圖；圖9是用來處理透射光圖像數據的流程圖；圖10是用來表示通過對透射光圖像數據進行二進位處理而獲得的一例圖像的示意圖11是用來表示在圖像處理之前的一例透射光圖像數據的示意圖；圖12是通過對圖像進行邊沿處理而獲得的一例圖像的示意圖；圖13是反射光的圖像數據處理流程圖；圖14是傾斜光的圖像數據處理流程圖；圖15是用來表示在圖像處理之前的一例傾斜光圖像數據的示意圖；圖16是通過對傾斜光圖像進行圖像處理而獲得的一例圖像的示意圖；圖17是顆粒狀物體評估裝置的一個流程圖；圖18是用來表示一例列印的質量評估測試結果的示意圖；圖19表示另一種用來製備採樣圖像的程序流程圖；圖20是按照另一種流程製備和列印的質量評估測試結果的例子；圖21表示又一種用來製備採樣圖像的程序流程圖；圖22是一個側視圖，表示按照本發明第二實施例的測量部的內部結構；圖23是用來表示顆粒狀物體保持裝置的一個透視圖；圖24是第二實施例的圖像提取裝置的控制框圖；圖25是一個狀態示意圖，在其中有多個弧形光源被有選擇地導通；以及圖26是在多個弧形光源被有選擇地導通時檢測裂紋的一個流程圖。
以下要參照附圖對本發明的幾個最佳實施例加以說明。
圖1是顆粒狀物體質量評估裝置的一個控制框圖。在圖1中，數字1代表的顆粒狀物體質量評估裝置包括一個圖像提取裝置2，它獲得顆粒狀物體的透射光和顆粒狀物體的反射光形成的圖像，並且包括用來提取多個採樣顆粒狀物體圖像的攝像機；連接到圖像提取裝置2的攝像機上的一個執行圖像處理的圖像處理裝置3(例如是PCI總線板)，例如是轉換成關於顆粒狀物體質量的光學信息，通過攝像機提取的圖像獲得顆粒狀物體的信號；一個運算和控制裝置4(例如是個人計算機)根據圖像處理裝置3獲得的光學信息來評估顆粒狀物體的質量，並且根據採樣圖像和採樣顆粒狀物體的質量以及物體的比例同時輸出物體的數量；一臺印表機5列印運算和控制裝置4輸出的採樣圖像和顆粒狀物體的數量以及顆粒狀物體的比例；以及一個用來顯示顏色的顏色顯示器6。圖像處理裝置3可以使用市場上出售的用於圖像處理的圖像處理板，運算和控制裝置4裝備有一種圖像處理應用軟體。
做為進一步的細節，在做為圖像提取裝置2的攝像機中裝有光接收元件(例如是一個512×440象素麵積的傳感器)，並且將攝像機提取的圖像信號輸入到圖像處理裝置3。圖像處理裝置3裝備有一個A/D轉換器3a，用來將輸入的信號(NTSC信號)轉換成模擬信號；一個處理部3b將轉換的數位訊號轉換成關於顆粒狀物體質量的光學信息(例如是YUV(亮度，色差)信號和從YUV信號進一步轉換來的HSI(色彩，飽和度，密度)信號)；具有預定存儲容量的一個存儲部3c(例如是能夠存儲大約400頁512×512象素數據的存儲容量)；以及用來輸出來自處理部3b的光學信息圖像的一個輸出口3d。一個彩色監視器7連接到輸出口3d上，並且用來顯示輸入的圖像和經過圖像處理裝置3處理的圖像。如下文所述，處理部3b的信號處理是由存儲在運算和控制裝置4中的圖像處理應用軟體來控制的。
運算和控制裝置4是這樣配置的，在CPU(中央處理器)上連接著一條PCI總線4b，它是圖像處理裝置3的輸入/輸出口；用來向印表機5輸出列印數據的一個輸出口4c；專門用來讀出的一個存儲元件(以下稱為「ROM」)4d，在其中存儲著質量評估公式和程序等等；一個讀寫(隨機)存儲元件(以下稱為「RAM」)4e，在其中存儲著圖像處理應用軟體和圖像數據等等；以及一個用來從外部輸入數據的輸入口4f。連接在輸入口4f上的輸入裝置8例如是一個鍵盤或是觸摸板。圖像處理軟體可以採用「Visual C++」(Microsoft的商標)和其它軟體。在圖像提取裝置2的攝像機提取的數據被輸入到圖像處理裝置3的信號處理部3b時，圖像處理裝置3的信號處理部3b用圖像處理軟體進行操作，將信號模式從NTSC信號轉換成YUV信號，並且進一步從YUV信號轉換成HSI信號。另外，用轉換的信號來執行質量評估數據處理的那一部分程序會受到獨立於圖像處理應用的存儲在ROM 4d中的程序的控制和影響。
接著要參照圖2到5來解釋圖像提取裝置2的測量部。圖2是一個側視圖，表示具有一個圖像提取裝置的測量部的內部結構。圖3是一個測量部的進料器和顆粒狀物體保持裝置的平面圖。在圖中特別表示的顆粒狀物體保持裝置是一個玻璃盤。如圖2和3所示，測量部主要包括一個被步進電機20的旋轉軸21支撐著轉動的一個圓盤22；設在轉盤22的一個邊緣部位23的一個進料裝置24(以下稱其為「進料器」)；以及設在轉盤22的另一個邊緣部位上的圖像提取裝置2的圖像提取點26。進料器24具有一個漏鬥29，用來將顆粒狀物體保持在一個長槽28上方的位置，並且通過電動機20的轉動將從漏鬥29上經由進料器24送到轉盤22的一個部位上的顆粒狀物體輸送到處在另一個部位上的圖像提取點26。
圖4是一個示意性的透視圖，表示另一例的顆粒狀物體保持裝置，圖中的顆粒狀物體保持裝置是一種滑板的形式。滑板10是用可以傳送來自光源的光的一種透光材料製成的，例如是一種丙烯酸樹脂材料，並且具有能夠使顆粒狀物體按照一種單層狀態排列成許多行的許多個凹槽11。用進料裝置24將顆粒狀物體提供給滑板10，進料裝置的底面上最好是具有與滑板10相同的凹槽。在開始測量操作時，滑板10在箭頭A的方向上移動，將每個顆粒狀物體移向圖像提取點26。在完成測量操作時，滑板10進一步在箭頭A的方向上移動，排出顆粒狀物體，讓空的滑板10在箭頭B的方向上移動，並且將新的顆粒狀物體放在滑板上面。
如果按照這樣的布置方式，即滑板10上的顆粒狀物體通過圖像提取裝置提供許多圖像信號，就可以在顆粒狀物體的圖像信號在滑板10上排成一行的狀態下提供顆粒狀物體的圖像信號。這樣，與顆粒狀物體的不規則圖像信號相比，整齊排列的圖像信號具有更好的視覺效果。
參見圖2和4，在圖像提取點26上的圖像提取視線27的位置與轉盤22或是滑板10是垂直的，在圖像提取視線27上方設有一個圓形的光源30，一臺攝像機31，以及位於攝像機31和光源30之間的一個縫隙32(在圖4中看不見)。另一方面，在圖像提取視線27下方也設有相同的光源34，攝像機35和一個縫隙36(在圖4中看不見)。攝像機31和攝像機35通過各自的縫隙32和36來提取輸送到圖像提取點26上並且受到光源30和34照射的顆粒狀物體的圖像。進而，在本實施例中，在光源34的側面設有一個表面光源38，從傾斜的角度照射轉盤22上的顆粒狀物體。光源30，34和38最好採用LED，它們的波長範圍是420-700納米的可見光範圍。
接著要參照圖2和5來解釋背景板裝置。圖5是裝在測量部上的背景板裝置的一個結構平面圖。在測量部的圖像提取點26和光源30之間有選擇地插入一個用來遮擋視線27的背景板42，並且在圖像提取點26和光源34之間有選擇地插入一個用來遮擋視線27的背景板45。背景板42是由兩種板構成的一個整體，一個板是乳白色的板40，另一個板是黑色的板41。同樣，背景板45也是由兩種板構成的一個整體，一個板是乳白色的板43，另一個板是黑色的板44，並且背景板42和背景板45是可以隨意互換的。也就是說，如圖5所示，用步進電機46的轉動軸47支撐著背景板42和45，轉動電機46可以在背景板42(乳白色板40和黑色板41)和背景板45(乳白色板43和黑色板44)之間變換，以及無背景板48。圖6是裝在光源34上的背景裝置的結構平面圖。在光源34和縫隙36之間可互換地插入一個用黑色板製成的用來遮擋視線27的背景板49，並且被步進電機50的轉動軸51支撐著轉動。
以下要說明上述圖像提取裝置2的控制裝置。圖7表示圖像提取裝置2的控制裝置60的一個框圖。圖7所示的控制裝置60是這樣的，以CPU61做為主要部件，它連接著輸入/輸出口62，只讀存儲器元件(ROM)63和讀寫存儲器元件(RAM)64。分別連接到輸入/輸出口62上的有電機驅動部64，進料器驅動部24和光源驅動部65，連接到輸入/輸出口62上的還有上攝像機31和下攝像機35。另外，在電機驅動部64上連接著轉盤電機20，背景板電機46和背景板電機50。這些電機20，46和50分別通過預先存儲在ROM 63中的程序從CPU 61上接收分別用來控制其轉動的指令。另外，在本實施例中，在上方的光源驅動部65上連接著上光源30，下光源34以及從傾斜角度照射的表面光源38。CPU通過預先存儲在ROM63中的程序發送指令，對每一個光源30，34和38進行ON/OFF控制。上攝像機31和下攝像機35按照來自控制裝置60的指令提取圖像，並且按照來自控制裝置60的指令將圖像提取操作中提取的圖像數據傳送給圖像處理裝置3。
在圖7所示的ROM 63中存儲著如圖8的流程所示的程序。具體地說，在通過圖2中的漏鬥29引入採樣的顆粒狀物體並且開始測量時，首先驅動進料器24(步701)，轉動電機20(步702)，並且從進料器24為轉盤22供應一層顆粒狀物體。當預定數量的一層顆粒狀物體被放到轉盤22上時，停止進料器24(步703)，並且在顆粒狀物體到達圖像提取點26時停止轉盤22(步704)。有關情況可參見圖3。
上透射光的測量是通過將背景板電機46轉動預定的量而完成的，並且將乳白色板43移動到視線27的位置，接通下側光源34，並且用上攝像機31從上方提取來自顆粒狀物體的透射光的圖像(步705)。然後將圖像數據傳送給圖像數據處理裝置3(在如此獲得的圖像數據中大約有450個顆粒狀物體的圖像)。
上反射光的測量是通過將背景板電機46轉動預定的量而完成的，並且將黑色板44移動到視線27的位置，關閉光源34，同時接通上光源30，並且用上攝像機31從上方提取顆粒狀物體的反射光的圖像(步706)。然後將圖像數據傳送給圖像處理裝置3。
與此類似，下透射光的測量是通過將背景板電機46轉動預定的量而完成的，並且將乳白色板40移動到視線27的位置，接通上光源30，並且用下攝像機35從下方提取顆粒狀物體的透射光的圖像(步707)。然後將圖像數據傳送給圖像處理裝置3。
同樣，下反射光的測量是通過將背景板電機46轉動預定的量而完成的，並且將黑色板41移動到視線27的位置，關閉光源30，同時接通下光源34，並且用下攝像機35從下方提取顆粒狀物體的反射光的圖像(步708)。然後將圖像數據傳送給圖像處理裝置3。
最後，在本實施例中，傾斜透射光的測量是通過將背景板電機46轉動預定的量而完成的，並且將無背景板48移動到視線27的位置，將背景板電機50轉動預定的量，並且將黑色板49移動到視線的位置，接通表面光源38，用上攝像機31從上方提取顆粒狀物體的傾斜透射光的圖像(步709)。然後將圖像數據傳送給圖像處理裝置3。
在完成了從步705到步709中提取五個圖像的圖像之後，將轉盤22的電機20轉動預定的量，並且用排放裝置(未示出)排出已經提取完圖像的顆粒狀物體並且停止測量(步710)。最好是用電路將執行數據處理的運算和控制裝置4和執行攝像機的圖像提取定時的控制裝置60連接起來，如果能按照來自運算和控制裝置4的圖像數據請求信號反覆地執行存儲的步705到709的操作程序，就可以自動地獲取圖像。
步705到709的圖像數據被傳送到圖像處理裝置3，並且按照存儲在運算和控制裝置4的ROM 4d中的程序進行圖像處理。
接著要參照圖9來解釋步705和步707中的透射光圖像數據的圖像處理。圖9是一個圖像處理流程圖，運算和控制裝置4用指令輸入提取採樣的顆粒狀物體圖像的傳輸圖像數據(NTSC信號)(步801)，將傳輸圖像數據(NTSC信號)轉換成YUV(亮度，色差)並且存儲在存儲部3c中(步802)。接著，運算和控制裝置4使用存儲部3c的YUV信號(亮度，色差)內的亮度信號，以預定的門限值做為參考，通過指令對每個圖像元素執行二進位處理(步803)。通過二進位處理可以勾畫出圖10所示的顆粒狀物體的輪廓，這就是提取顆粒狀物體輪廓的過程(步804)。圖像數據中包含許多顆粒狀物體的數據，並且為每個顆粒狀物體標明一個識別符號(步805)。
在獲得了顆粒狀物體的輪廓時，就可以根據輪廓內的圖像元素(象素)的數量推導出顆粒狀物體的面積，並且通過圖像處理而確定圖形的主軸和次軸，這樣就能確定物體的長度和寬度(步807)。進而使用YUV信號(亮度和色度)內部的亮度信號從亮度中提取出邊沿圖像(步806)。邊沿圖像是通過對亮度信號進行微分處理而獲得的圖像，並且在處理中將亮度的梯度部分做為輸出信號。例如圖11所示，如果在顆粒狀物體的某一部位有顏色，或者是在其內部有一個暗淡部位，在顆粒狀物體的輪廓中或者是相對於其它顏色的邊界部位就會出現梯度部分。在進行邊沿圖像處理時，可以獲得圖12所示的處理後的圖像。接著，為了提取顆粒狀物體的特徵，根據邊沿圖像相對於每個圖像元素的亮度為每一個顆粒狀物體製備出一個矩形圖的邊沿圖像信號(步808)。
根據亮度信號本身就可以製備出每一個顆粒狀物體的矩形圖亮度信號(步809)。
將步807獲得的顆粒狀物體的輪廓做為形狀信息，而將YUV(亮度和色差)信號，亮度信號，步808中獲得的矩形圖邊沿圖像，已經步809中獲得的矩形圖亮度信號做為光學信息。將上述五個特徵項目存儲(步810)在運算和控制裝置4的RAM 4e中對應著每個顆粒狀物體的標記內。根據透射光的圖像數據檢測出透過乳白色背景板散射光，這種光與顆粒狀物體的形狀和內部構造有關。通過檢測採樣顆粒狀物體的形狀和透射光量就可以獲得與顆粒狀物體的形狀有關的特徵。處理的亮度信號可以是單色信號。
接著要參照圖13來說明步706和步708中表示的來自反射光的圖像數據的圖像處理過程，圖13表示了圖像處理的一個流程圖。運算和控制裝置4用指令輸入提取的採樣顆粒狀物體圖像的反射圖像數據(步121)，將反射圖像數據(NTSC信號)轉換成YUV(亮度和色差)(步122)，並且存儲在存儲器3c中。然後，運算和控制裝置4用指令存儲器3c中的YUV(亮度和色差)信號轉換成HSI(色彩，飽和度，密度)信號並且存儲(步123)。接著，運算和控制裝置4用指令輸出SI(飽和度，密度)信號並且提取邊沿圖像(步124)。邊沿圖像的內容已經解釋過了。為了提取顆粒狀物體的特徵，還要用指令從HSI(色彩，飽和度，密度)信號製備出HSI(色彩，飽和度，密度)信號的矩形圖，為每一個顆粒狀物體製備出邊沿圖像的矩形圖(步125)。將YUV(亮度和色差)信號的矩形圖，HSI(色彩，飽和度，密度)信號的矩形圖，用步125獲得的HSI信號以及用步126獲得的SI(飽和度，密度)信號的邊沿圖像的矩形圖做為光學信息。將上述四個特徵項目存儲在運算和控制裝置4的RAM 4e中。在此時使用與透射圖像處理相聯繫的標記，將這些項目存儲在每個顆粒狀物體的標記內。另外，也可以與透射圖像的處理分開地聯繫反射圖像處理的標記，並且可以存儲對應著同一個顆粒狀物體的數據。根據以黑色板為背景從顆粒狀物體獲得的反射光，就可以檢測出與顆粒狀物體的顏色有關的光，並且通過檢測單個採樣顆粒狀物體的反射光就可以獲得關於顆粒狀物體顏色的特徵。這種信號是彩色信號。
在本實施例中，以下要參照圖14到16說明傾斜透射圖像數據的圖像處理。圖14是圖像處理的一個流程圖。運算和控制裝置4用指令輸入已經提取了圖像的傾斜光圖像數據(NTSC信號)(步131)，並且將傾斜光圖像數據(NTSC信號)轉換成YUV(亮度和色差)再存儲在存儲部3c中(步132)。然後，運算和控制裝置4使用YUV(亮度和色差)信號內部的亮度信號提取邊沿圖像(步133)。這可以參照圖15來解釋。相對於內部已經有裂紋的顆粒狀物體來說，如果傾斜光基本上與裂紋表面垂直地照射，被光照射的一側看起來就是明亮的，而另一側看起來以裂紋為邊界是暗淡的。在這一點上，在提取按照關於亮度的微分處理產生的邊界圖像時，就可以提取出圖16所示的裂紋部位，它是顆粒狀物體的截面(或是垂直截面)線。接著，針對提取的顆粒狀物體的特徵，運算和控制裝置4用指令將邊沿圖像進行Hough-轉換，確定由裂紋產生的線(步134)。此時，YUV(亮度和色差)信號，步133獲得的邊沿圖像，以及步134和Hough-轉換所獲得的值就是光學信息。上述三個特徵項目被存儲在運算和控制裝置4的RAM 4e中。此時，每個顆粒的標記可能對應著在處理透射圖像時所聯繫的標記。
在上述的透射光，反射光和傾斜光的圖像數據中，已經省略了用參考板做為參照而獲得的參考數據。然而，如果預先輸入做為參考數據的參考板或是圖像的亮度，就可以校正每一個圖像數據，具體地說，也就是平衡做為背景的背景板的亮度或是顏色。
為了評估顆粒狀物體的質量，在圖1的ROM 4d中預先存儲了有關的顆粒質量或是評估公式。這種公式例如是用以下的方式獲得的。根據已知的顆粒狀物體的質量和/或裂紋來獲得以下的數據顆粒狀物體的面積(X1a)，圓滑度(X2a)，長度(X3a)，和寬度(X4a)，顆粒狀物體的邊沿圖像信號的矩形圖(X5a)，顆粒狀物體的亮度信號的矩形圖(X6a)，反射圖像形成的顆粒狀物體的HSI信號的矩形圖(X7a)，顆粒狀物體的邊沿圖像的矩形圖(X8a)，以及由傾斜圖像形成的顆粒狀物體的邊沿圖像經過Hough-轉換的信號(X9a)。使用這種信息做為解釋變量(Xna)，用完整的顆粒狀物體(T1)，不完整的顆粒狀物體(T2)，以及對穀物來說的規則穀物(T3)，未成熟穀物(T4)，空心穀物(T5)等等做為目標變量(Ta)，按照以下的公式執行一種線性分析，例如是乘法回歸分析Ta＝F0+F1·X1a+F2·X2a+F3·X3a+F4·X4a+F5·X5a+F6·X6a+F7·X7a+F8·X8a+F9·X9a+c式中的Ta是代表顆粒狀物體質量的目標變量，例如是規則的穀物，未成熟穀物或是空心穀物。
F0-F9是一種係數值。
X1a-X9a是根據光學信息獲得的解釋變量。
與上述情況不同，利用諸如神經網絡的非線性分析也可以構成與顆粒狀物體質量有關的公式，用來獲得未知質量的顆粒狀物體的質量。對於未知質量的顆粒狀物體來說，有可能用根據透射光圖像，反射光圖像，或是傾斜光圖像以及與顆粒狀物體質量有關的公式獲得的信息來確定其質量。上述的信息僅僅是一個例子，並不一定需要使用所有這些信息。對於線性分析和非線性分析來說，有一種可供使用的已知的分析方法。
進而要參照圖17說明在圖像處理之後做為運算和控制裝置4的一個整體的控制程序，圖17是運算和控制裝置4的控制流程圖。首先用攝像機2獲得同樣顆粒狀物體的圖像數據(步161)，並且將其轉換成可以用來處理的圖像數據，存儲在存儲部3c中(步162)。運算和控制裝置4和圖像處理裝置3按照上述方式對每個顆粒狀物體所獲得的圖像數據進行圖像處理(步163)，從而提供例如是450個顆粒狀物體的經過圖像處理的形狀信息和光學信息。使用形狀信息和光學信息以及與顆粒狀物體的質量有關的公式一個一個標記地計算和確定顆粒狀物體的質量(步164)，並且計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量(步165)。進而計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量比例(步166)。通過分割對反射圖像數據例如是YUV(亮度和色差)信號的處理所獲得的信號而獲得每一個顆粒狀物體的圖像數據，並且指示圖像處理裝置將這種數據存儲在存儲部3c中(步167)。在圖像處理的過程中，按照上述方式用透射光圖像數據來確定每一個顆粒狀物體的輪廓，並且根據這種輪廓來分割每一個顆粒狀物體的同一個標記的反射光圖像數據，最後將其重新布置成矩陣一種形式。在利用反射光圖像數據來製備採樣圖像時，顏色會變得更清晰，有助於觀察。運算和控制裝置4可以用一種預定的格式從輸出口4c同時向彩色列印5或是彩色顯示器6輸出所獲得的每一種質量的顆粒狀物體的數量比例和圖像數據(例如是450個顆粒狀物體的)(步168)。圖18完整地表示了顆粒狀物體的一例列印輸出的已完成的質量評估數據。如上所述，按照本發明的實施例，除了每一種質量的顆粒狀物體的數量和顆粒狀物體的數量比例之外，還可以用圖像提供所獲得的採樣顆粒狀物體的採樣圖像。這樣，利用採樣顆粒狀物體的圖像數據就能完成質量評估，此外還能製備出採樣圖像。
在輸出顆粒狀物體的總數450個物體的圖像時是上述的情況。然而，由於需要用彩色印表機5列印的頁面大小或是顯示器6的解析度所限，僅僅可以列印或是顯示100個顆粒狀物體，按照圖19對輸出進行處理。也就是說，代替圖17中的步167，根據顆粒狀物體的數量比例和能夠列印或是顯示的100個顆粒狀物體計算出與每一種質量為基礎的顆粒狀物體的數量(步187)。按照每一種質量的顆粒狀物體的數量，從存儲部3c中的數據中隨機地選擇有關的圖像(步188)。所獲得的顆粒狀物體的數量和比例以及從100個顆粒狀物體中選擇的圖像數據被設定為預定格式並且從輸出口4c輸出到彩色印表機5或是彩色顯示器6(步189)。這樣就能獲得列印出來的一例如圖20所示的穀物的質量評估數據。
在與圖19所示的實施例不同的圖2 1所示的實施例中，代替圖17的步167，根據每一種質量的顆粒狀物體的比例和能夠列印或是顯示的100個顆粒狀物體計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量(步207)。並且根據存儲在存儲部3c中的圖像數據每一次選擇一種質量的代表這一質量的圖像數據(步208)。接著要根據代表數量的圖像數據對圖像數據進行複製和處理，將每一種質量的顆粒狀物體的比例和質量設定成預定的格式，並且從輸出口4c輸出到彩色印表機5或是彩色顯示器6(步209)。
上述的實施例僅僅使用了一個光源(表面光源)從傾斜的角度照射轉盤上的顆粒狀物體，並且光接收元件僅僅接收在一個方向上來自物體的傾斜透射光。然而，如上文所述，為了準確地檢測到顆粒狀物體當中的裂紋，僅有一個光源從傾斜的角度照射物體並且在一個光源的基礎上僅僅檢測來自一個方向的透射光是不夠的。本發明的第二實施例可以提供一種用來評估顆粒狀物體質量的裝置，這種裝置大大提高了檢測顆粒狀物體內部裂紋的能力。
以下要參照圖22-26說明本發明的裝置的第二實施例。在第二實施例中沒有使用從傾斜的角度照射物體的表面光源38和下光源34(參見圖1和4)，而是採用了四個獨立的弧形光源34A，34B，34C和34D，它們組合起來構成一個類似於第一實施例中的下光源34的圓形或是環形光源，在圖22和23中做為一個下光源。為這四個光源34A到34D提供彼此相互獨立的電功率。這樣，光源34A-34D就能同時接通或是一個接一個地按順序接通。如果一個接一個地接通這些光源，光就會從上下左右四個方向照射到顆粒狀物體上，如以下參照圖25所示。
圖24表示第二實施例中的圖像提取裝置2的一個控制裝置60的框圖。它與第一實施例的差別僅僅是光源驅動部65彼此獨立地驅動光源34A-34D。
第二實施例的其它結構與第一實施例基本上相同，在此無需進一步解釋。
在第二實施例中，透射和反射光的各種測量是按照下述方式完成的。
上透射光的測量是這樣執行的，將背景板電機46轉動預定的量，將乳白色板43移動到視線27的位置，接通所有下光源34A，34B，34C和34D，並且用上攝像機31從上方提取顆粒裝物體的透射光的圖像(圖8中的步705)。然後將圖像傳送給圖像數據處理裝置3。
上反射光的測量是這樣執行的，將背景板電機46轉動預定的量，將黑色板44移動到視線27的位置，關閉所有下光源34A，34B，34C和34D，然後接通上光源30，並且用上攝像機31從上方提取顆粒裝物體的反射光的圖像(圖8中的步706)。然後將圖像傳送給圖像數據處理裝置3。
與此類似，下透射光的測量是這樣執行的，將背景板電機46轉動預定的量，將乳白色板40移動到視線27的位置，接通上光源30，並且用下攝像機35從下方提取顆粒裝物體的透射光的圖像(圖8中的步707)。然後將圖像傳送給圖像數據處理裝置3。
同樣是類似的，下反射光的測量是這樣執行的，將背景板電機46轉動預定的量，將黑色板41移動到視線27的位置，關閉上光源30並且接通所有下光源34A，34B，34C和34D，用上攝像機31從上方提取顆粒裝物體的反射光的圖像(圖8中的步708)。然後將圖像傳送給圖像數據處理裝置3。
最後要測量傾斜透射光，將背景板電機46轉動預定的量，將無背景板48移動到視線27的位置，將背景電機50轉動預定的量，並且將黑色板49移動到視線的位置，用一個多路轉換器每次接通一個光源34A，34B，34C和34D，並且用上攝像機31從上方提取顆粒裝物體的傾斜透射光的圖像(圖8中的步709)。然後將圖像傳送給圖像數據處理裝置3。
以下要參照圖25(A)-25(D)和圖26來解釋在第二實施例中如何測量傾斜透射光。圖26是用來測量裂紋的一個流程圖。
圖25(A)表示的是，相對於傾斜透射光而言，當光源34A被接通時，光並不是垂直地指向位於光源附近的穀物上的一個橫向裂紋表面，這樣，裂紋看起來就比較模糊。另外，在遠離光源處的穀物上，光量是不足的，並且有一側可能會出現陰影，無法清楚地識別。進而，如果穀物有縱向的裂紋，由於光是垂直指向裂紋表面的，可以清楚地識別出裂紋。
如圖25(B)所示，相對於傾斜透射光而言，當光源34B被接通時，光垂直地指向位於光源附近的穀物上的一個橫向裂紋表面，這樣就能清楚地識別出裂紋。在遠離光源處的穀物上，由於光量不足，並且有一側可能會出現陰影，無法清楚地識別。進而，如果穀物有縱向的裂紋，由於光並不是垂直地指向裂紋表面，識別到的裂紋是模糊的。
如圖25(C)所示，相對於傾斜透射光而言，當光源34C被接通時，光源34A反面的一側變成一個陰影，因而能夠清楚地識別出縱向裂紋一類的裂紋。
如圖25(D)所示，相對於傾斜透射光而言，當光源34D被接通時，光源34B反面的一側變成一個陰影，因而能夠清楚地識別出位於光源附近的穀物中的裂紋。如果將來自光源34A到光源34D的圖像加以組合，就能非常準確地檢測出這種裂紋。
按照圖26的流程，在開始測量傾斜透射光時(圖8中的步709)，存儲在接通光源34A時獲得的圖像的圖像數據(步709A)。接著關閉光源34A，並且存儲在接通光源34B時獲得的圖像的圖像數據(步709B)。同樣，分別在步709C和709D存儲在關閉光源34B並且接通光源34C時獲得的圖像的圖像數據，以及存儲在關閉光源34C並且接通光源34D時獲得的圖像的圖像數據。並且將步709A到709D所獲得的四種類型的圖像組合在屏幕上(步711)，這樣就產生了用光源從四個方向照射一粒穀物的圖像。這樣就不會象單方向光源那樣受到由於與光源的距離或是光量不足而造成的陰影的影響。另外，即使裂紋是縱向的，由於照射是來自四個方向，有助於檢測裂紋。將圖像數據發送給圖像處理裝置3。
由於第二實施例中其它方面的操作與第一實施例基本上相同，在此處不需要重複解釋。
上述的顆粒狀物體質量評估裝置能夠評估穀物的裂紋和質量，並且，在執行裂紋檢測時，測量部中需要使用的最少的元件有三個元件，也就是顆粒狀物體保持裝置，能夠從多方向照射的光源，以及圖像提取裝置，在執行質量檢測時，測量部中需要使用的最少的元件有四個元件，它們是顆粒狀物體保持裝置，能夠從多方向照射的光源，至少做為顆粒狀物體透射光的參照物的背景板，以及圖像提取裝置。在上述實施例中已經使用了諸如反射光背景板和透射光背景板等多個板構成的背景板裝置。然而，除了透射光背景板之外，上述的其它背景板並不是必須的，可以用也可以不用。
如上文所述，按照本發明，由顆粒狀物體保持裝置供應的顆粒狀物體在顆粒狀物體的前、後兩側受到來自光源的光的照射，這樣就能用圖像提取裝置從前、後兩側的反射光圖像信號和前、後兩側的透射光圖像信號獲得多個圖像信號，並且可以從圖像提取裝置的不同視點上提取顆粒狀物體的圖像信號。只要將顆粒狀物體前、後兩側的反射光圖像加以比較，或是將前、後兩側的透射光圖像加以比較，就能夠獲取顆粒狀物體的特徵項目。例如，即使僅僅在顆粒狀物體的一側稍微有一個黑點，也不會造成測量的錯誤，仍然可以精確地執行顆粒狀物體的質量評估，這樣就能提高分析結果的精度。另外，由於質量評估是在從顆粒狀物體獲得的圖像信號的基礎上進行的，採樣圖像是用這種圖像信號產生的，並且同時列印或是顯示評估結果和採樣圖像，這樣就大大提高了質量評估結果的可靠性。
在用多個弧形光源組合成一個環形光源並且用光源驅動裝置按順序接通的實施例中，由於光是指向四個方向的，也就是可以分別照射穀物縱向上的兩端和穀物寬度方向上的兩端，這樣就能防止在距離光源很遠時由於光量不足而造成的陰影，這種陰影可能是由重疊的穀物造成的，或者是顆粒狀物體保持裝置的陰影。因此就不可能忽略一側上的裂紋或者是穀物的縱向裂紋。按照這種方式就能從多個方向獲得傾斜光圖像，通過提取裂紋穀物的特徵項目就能高精度地完成對裂紋的評估。
圖像提取裝置裝備有處在顆粒狀物體保持裝置上方的上攝像機，並且適合從顆粒狀物體的前面提取反射圖像，來自顆粒狀物體前面的透射圖像，以及傾斜的透射圖像，和一個處在顆粒狀物體保持裝置下方的下攝像機，並且適合從顆粒狀物體的後面提取反射圖像，以及來自顆粒狀物體後面的透射圖像，因此，採用至少兩個攝像機就能獲得五種圖像信號，也就是來自顆粒狀物體前面的反射圖像，來自前面的透射圖像，來自背面的反射圖像，來自背面的透射圖像，以及傾斜透射圖像，並且能夠用簡單的結構完成精確的質量評估。如果的顆粒狀物體保持裝置下面布置多個光源，就可以獲得多個傾斜透射圖像。
光源裝備有處在顆粒狀物體保持裝置上方的一個上光源，並且適合照射顆粒狀物體的前面，處在顆粒狀物體保持裝置下方的一個下光源，並且適合照射顆粒狀物體的後面，以及設在下光源一側的一個表面光源，並且適合從傾斜的角度照射顆粒狀物體。這樣，如果有選擇地接通或是關閉上光源，下光源和表面光源，就能從顆粒狀物體的前面獲得反射光，從前面獲得透射光，從後面獲得反射光，從後面獲得透射光，以及從一側獲得傾斜透射光，並且能夠用攝像機獲得圖像信號。
如果用多個可選擇接通或是關閉的弧形光源構成下光源，就可以放棄上述的表面光源。
如果每個上光源和下光源都是圓形光源，並且測量點位於圓形光源的中心，光就會從測量點成全形(360°)向外發射，這樣就能避免由於顆粒狀物體的重疊或是顆粒狀物體保持裝置的存在而造成的陰影，並且獲得清晰和準確的圖像信號。
背景板裝置是由多個背景板構成的，這其中包括設在顆粒狀物體保持裝置下面的下反射背景板，下透射光背景板和傾斜透射光背景板，以及設在顆粒狀物體保持裝置上面的上反射背景板和上透射光背景板。這樣，在一個接一個地獲得下反射圖像，下透射圖像，傾斜透射圖像，上反射圖像和上透射圖像時，就能夠有效地選擇最適合指定圖像的背景板。
運算和控制裝置中設有用於控制圖像提取裝置，光源和背景板的控制裝置。控制裝置在上攝像機提取顆粒狀物體前面的透射圖像時接通下光源，並且選擇下透射光背景板，在上攝像機提取顆粒狀物體前面的反射圖像時接通上光源，並且選擇下反射光背景板，在下攝像機提取顆粒狀物體後面的透射圖像時接通上光源，並且選擇上透射光背景板，在下攝像機提取顆粒狀物體後面的反射圖像信號時接通下光源，並且選擇上反射光背景板，在上攝像機提取顆粒狀物體一側的傾斜透射光透射圖像信號時接通傾斜光源並且選擇傾斜光透射背景板。如果採用多個弧形光源構成的下光源，在上攝像機提取來自多個方向的傾斜光透射圖像信號時，就按順序接通多個光源並且選擇傾斜光透射背景板。這樣，如果將執行反覆的圖像提取操作的程序存儲在控制裝置中，就能夠自動地獲得圖像。
轉盤形式的顆粒狀物體保持裝置從轉盤的一端將顆粒狀物體連續地輸送到一個測量點上，在測量點上獲得的顆粒狀物體是圖像提取裝置獲得的多個圖像信號，並且連續地從轉盤的另一端排放出顆粒狀物體。這樣，在多次執行顆粒狀物體的質量測量時，僅僅轉動轉盤就能將新的顆粒狀物體可以連續地輸送到測量點上，並且可以連續地排放完成測量的顆粒狀物體，這樣就能使測量操作簡單化。
另一方面，如果顆粒狀物體保持裝置是這樣形成的，讓顆粒狀物體在一個滑板上排列成多行，使顆粒狀物體處於單層的狀態，在用圖像提取裝置獲得多個圖像信號時就能在顆粒狀物體的圖像信號按順序排列在滑板上的狀態下獲得顆粒狀物體的圖像信號。這樣，與顆粒狀物體的無序排列的圖像信號相比，有序排列的圖像信號比較容易觀察。
運算和控制裝置從質量和/或裂紋已知的顆粒狀物體上獲得光學信息和形狀信息，存儲通過分析獲得的顆粒狀物體質量評估公式，在公式中將質量和/或裂紋已知的顆粒狀物體的質量做為目標變量，將光學信息和形狀信息做為解釋變量，並且用顆粒狀物體的質量評估公式執行質量評估程序。這樣，如果能更快地獲得提供給質量評估公式的數值，就能很快地完成質量評估工作。
運算和控制裝置根據由圖像處理部獲得的光學信息製備出每一種質量的每一個顆粒狀物體的採樣圖像，根據顆粒狀物體數量的比例和顆粒狀物體預定的總數計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量，按照計算結果來排列採樣圖像，並且同時顯示或是列印顆粒狀物體質量評估的結果和採樣圖像。這樣，即使已經被提取圖像的顆粒狀物體的數量超過了預定的採樣圖像的數量，仍可以從顆粒狀物體的數量中獲得用於質量評估的圖像，並且按照根據顆粒狀物體的總數和顆粒狀物體的比例計算的每一種質量的顆粒狀物體的數量製備出採樣圖像。採樣圖像對應著質量評估的顆粒狀物體的比例。這樣，即使是顆粒狀物體的總數與被提取圖像的顆粒狀物體的數量不同，採樣圖像仍然是很可靠的。
光學信息中包括顆粒狀物體的色彩，飽和度以及密度，而形狀信息中包括由光學信息內部的顆粒狀物體的密度所提供的諸如顆粒狀物體的長度，寬度，以及大小或是面積等數據。從顆粒狀物體的透射光獲得的密度差別程度可以反映出外部形狀，顆粒狀物體的有色部位，或者是符合內部質量的內部形狀，做為包括各種因素的數據。根據來自顆粒狀物體的反射光的數據，可以清晰和確定地掌握顆粒狀物體的顏色。這樣，根據透射和反射的光學信息就能夠完成關於外部形狀，內質和顏色的評估。
儘管本發明是參照其最佳實施例來描述的，應該指出的是，說明書中使用的文字僅僅是為了解釋而不是限制，在不脫離附帶的權利要求書所限定的實質範圍的條件下還可以在權利要求書的範圍內進行改變。
權利要求
1.用來評估顆粒狀物體質量的一種方法，該方法包括以下步驟有選擇地從上述顆粒狀物體的前面和背面照射上述顆粒狀物體；從每個被照射的顆粒狀物體的前、後兩側提取一個反射光圖像和一個透射光圖像；通過對上述反射光圖像和上述透射光圖像進行圖像處理而獲得每個上述顆粒狀物體的光學信息；根據上述光學信息獲得上述顆粒狀物體的形狀信息；根據上述光學信息和上述形狀信息確定每個上述顆粒狀物體的質量，上述顆粒狀物體的質量包括完整和不完整的顆粒狀物體的質量；計算每一種質量的顆粒狀物體的數量，並且獲得每一種質量的顆粒狀物體相對於顆粒狀物體總數的比例；通過對上述光學信息進行處理製備出每一種質量的上述顆粒狀物體的採樣圖像；以及同時顯示或是列印每一種質量的顆粒狀物體各自的數量，每一種質量的顆粒狀物體的上述比例，以及顆粒狀物體的上述採樣圖像。
2.按照權利要求1的顆粒狀物體質量評估方法，其特徵是根據基於各種顆粒狀物體的所述比例和總數而計算出的每一種質量的顆粒狀物質的相應數量，每一種質量的上述採樣圖像在布置成一種預定的格式之後被顯示或是列印。
3.按照權利要求1或2的顆粒狀物體質量評估方法，其特徵是進一步包括根據對已知顆粒狀物體的質量進行分析來建立顆粒狀物體質量評估公式的步驟，將已知質量的顆粒狀物體的質量做為目標變量，將從已知質量的顆粒狀物體獲得的光學信息和形狀信息做為解釋變量，根據上述顆粒狀物體質量評估公式和從中獲得的光學信息和形狀信息來評估未知質量的顆粒狀物體的質量。
4.按照權利要求1或2的顆粒狀物體質量評估方法，其特徵是上述光學信息中包括顆粒狀物體的色彩，飽和度以及密度。
5.按照權利要求4的顆粒狀物體質量評估方法，其特徵是，包括顆粒狀物體的長度，寬度和大小或是面積的上述形狀信息是由上述光學信息內部的上述密度獲得的。
6.一種用來評估顆粒狀物體質量的裝置，該裝置包括用一種可以透射入射光的材料製成的顆粒狀物體保持裝置；用來將光照射在由顆粒狀物體保持裝置所保持的上述每個顆粒狀物體的前後兩側的光源裝置；用來為來自或是通過每個上述顆粒狀物體的反射光或是透射光形成參照的背景裝置；圖像提取裝置，用來從每個上述顆粒狀物體的前後兩側獲得反射光圖像和透射光圖像以及每個上述顆粒狀物體的上述前後兩側之一的傾斜光圖像的圖像信號；圖像處理裝置，將上述圖像提取裝置獲得的上述許多圖像信號轉換成關於顆粒狀物體質量的光學信息，並且將上述光學信息轉換成形狀信息；運算和控制裝置，它根據上述圖像處理裝置獲得的上述光學信息和上述形狀信息來確定每一種質量的顆粒狀物體的質量；以及用來同時顯示或是列印由上述運算和控制裝置獲得的質量評估結果和由上述圖像處理裝置獲得的上述形狀信息的指示裝置。
7.按照權利要求6的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是一個上述光源裝置包括四個獨立的光源，從四個方向上對角地照射上述顆粒狀物體，這四個光源同時或是彼此獨立地導通或是關斷，在上述四個光源按順序導通時獲得多個上述傾斜光圖像。
8.按照權利要求6或是7的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是上述運算和控制裝置存儲每一種質量的上述顆粒狀物體的採樣圖像，並且根據每一種質量的顆粒狀物體的比例和顆粒狀物體的總數計算出每一種質量的顆粒狀物體的數量，按照上述的計算結果來排列被存儲採樣的次序，並且將顆粒狀物體的質量評估結果和上述排列的採樣圖像輸出到上述指示裝置。
9.按照權利要求6或7的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是上述運算和控制裝置存儲通過對已知質量的顆粒狀物體的質量進行分析而獲得的顆粒狀物體評估公式，將已知質量的顆粒狀物體的質量做為目標變量，將從已知質量的顆粒狀物體獲得的光學信息和形狀信息做為解釋變量，通過將從圖像處理裝置獲得的光學信息和形狀信息提供給顆粒狀物體質量評估公式而獲得未知質量的顆粒狀物體的質量。
10.按照權利要求6或是7的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是上述光源裝置是一種圓形或是環形的形狀。
11.按照權利要求6或7的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是上述光學信息中包括顆粒狀物體的色彩，飽和度以及密度。
12.按照權利要求11的顆粒狀物體質量評估裝置，其特徵是，包括顆粒狀物體的長度，寬度和大小或是面積的上述形狀信息是根據上述光學信息內部的密度獲得的。
全文摘要
評估顆粒狀物體質量的一種方法,包括:有選擇地從顆粒狀物體的前面和背面照射上述物體;從每個被照射物體的前、後兩側提取反射光和透射光圖像;對反射光和透射光圖像進行圖像處理而獲得每個物體的光學信息;由此獲得顆粒狀物體的形狀信息;根據光學信息和形狀信息確定每個物體的質量,包括完整和不完整的顆粒狀物體的質量;計算每一種質量物體的數量,並獲得每一種質量佔顆粒狀物體總數的比例;由光學信息製備出物體的採樣圖像。
文檔編號G01N33/02GK1271857SQ0010701
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月24日 優先權日1999年4月22日
發明者佐竹覺, 池田學, 土井貴廣, 高下悟 申請人:株式會社佐竹製作所