JP7703419B2 - 粒径分布計測方法および粒径分布計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒径分布計測方法および粒径分布計測装置に関する。

従来、セメントと混ぜてコンクリートを構成する砂や砂利などの骨材や、土地を平坦にしたり土地に勾配を付けたりするために土地に盛る盛土材といった粒状材の粒径を測定して粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する場合、目の大きさが異なる複数のふるいを用いて粒状材をふるい分けし、各ふるいを通過した粒状材の質量が粒状材全体の質量に占める割合を算出する方法が用いられている。
このような方法では、人的作業に多大な労力と時間を要する問題がある。
そこで、特許文献１には、デジタルカメラにより粒状材を撮像して生成された画像データから粒状材の粒径を求める技術が提案されている。
また、特許文献２には、粒状材を撮像して画像データを生成し、画像データに基づいて粒状材の粒径を算出し、算出された粒状材の粒径に基づいて粒径加積曲線を算出する技術が提案されている。

特開２０１０－０３８８６５号公報 特許第６３１９７９１号公報

粒状材の粒径の算出にあたっては、カラー画像である画像データを２値化してグレースケール画像データに変換し、グレースケール画像データから粒状材の輪郭（領域）データを抽出し、輪郭データから粒状材の粒径を求めている。
ここで、骨材や盛土材を構成する粒状材は、通常、均一な色ではなく、粒状材が採取された場所によって様々な色を呈している。
画像データの２値化、輪郭データの抽出といった処理は、画像データに含まれる粒状材の色の影響を受けるため、粒状材の色によって輪郭データの精度が左右されることになり、粒状材の粒径の算出結果が粒状材の色の影響を受けることから、粒径の算出結果の精度の向上を図る上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたもので、本発明の目的は、粒状材の粒径を正確に計測して粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利な粒径分布計測方法および粒径分布計測装置を提供することにある。

本発明の一実施の形態は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料を載置面部に投入して分散させる分散工程と、前記載置面部上に分散された前記粒状材を撮像部により撮像して画像データを生成する画像データ生成工程と、前記画像データに基づいて前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量を算出する画像処理工程と、前記画像処理工程で算出された前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出工程とを含む粒径分布計測方法であって、前記粒状材料が投入されて分散される前記載置面部の表面は、前記粒状材が呈する色と識別可能な色を呈していることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記表面は、有色のシート材で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記画像処理工程は、ＲＧＢ画像データで構成される前記画像データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成工程を含み、前記係数ａ，ｂ，ｃの値が予め定められた既定値に対して調整可能であることを特徴とする。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数
また、本発明の一実施の形態は、前記画像処理工程は、前記グレースケール画像データから２値化データを生成する２値化データ生成工程と、前記２値化データから前記粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する輪郭データ生成工程と、前記輪郭データに基づいて前記粒状材の粒径を算出する粒径算出工程と、算出された前記粒径に基づいて前記粒状材の質量を算出する質量算出工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記粒径算出工程による前記粒径の算出は、前記輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、前記粒状材が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは前記粒状材によって定められる固有数値）の楕円を前記長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、前記回転楕円体の投影面積が前記閉領域の面積と等しいと仮定した場合における前記回転楕円体の短径を前記粒径として求めることによりなされ、前記質量算出工程による前記粒状材の質量の算出は、前記粒径算出工程で算出された前記粒径と前記固有数値ｕから算出される体積Ｖに、前記粒状材の密度ρsを乗じて算出した数値を前記回転楕円体の質量として求めることによりなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記粒径分布算出工程による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径算出工程で算出された前記粒状材の前記粒径と前記質量算出工程で算出された前記粒状材の前記質量から、所定の粒径範囲に属する前記粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての前記粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める前記粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することによりなされることを特徴とする
また、本発明の一実施の形態は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入され分散される載置面部と、前記載置面部上に分散された前記粒状材を撮像して画像データを生成する撮像部と、前記画像データに基づいて前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量を算出する画像処理部と、前記画像処理部で算出された前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出部とを備える粒径分布計測装置であって、前記粒状材料が投入されて分散される前記載置面部の表面は、前記粒状材が呈する色と識別可能な色を呈していることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記表面は、有色のシート材で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記画像処理部は、ＲＧＢ画像データで構成される前記画像データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成部を含み、前記係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能に構成されていることを特徴とする。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数
また、本発明の一実施の形態は、前記画像処理部は、前記グレースケール画像データから２値化データを生成する２値化データ生成部と、前記２値化データから前記粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する輪郭データ生成部と、前記輪郭データに基づいて前記粒状材の粒径を算出する粒径算出部と、算出された前記粒径に基づいて前記粒状材の質量を算出する質量算出部とを含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記粒径算出部による前記粒径の算出は、前記輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、前記粒状材が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは前記粒状材によって定められる固有数値）の楕円を前記長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、前記回転楕円体の投影面積が前記閉領域の面積と等しいと仮定した場合における前記回転楕円体の短径を前記粒径として求めることによりなされ、前記質量算出部による前記粒状材の質量の算出は、前記粒径算出部で算出された前記粒径と前記固有数値ｕから算出される体積Ｖに、前記粒状材の密度ρsを乗じて算出した数値を前記回転楕円体の質量として求めることによりなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記粒径分布算出部による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径算出部で算出された前記粒状材の前記粒径と前記質量算出部で算出された前記粒状材の前記質量から、所定の粒径範囲に属する前記粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての前記粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める前記粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することによりなされることを特徴とする。

本発明の一実施の形態によれば、粒状材料が投入されて分散される載置面部の表面が、粒状材が呈する色と識別可能な色を呈しているものとしたので、撮像部から得られた画像データに基づいて一つ一つの粒状材の粒径および質量を正確に計測でき、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部の表面を有色のシート材で構成すると、安価なシート材を交換することによって載置面部の表面の色を粒状材料に含まれる粒状材の様々な色に対応して簡単に変更することができ、運用コストの低減を図れると共に、作業性の向上を図る上で有利となる。
また、式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成すると共に、係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能とすると、各係数ａ，ｂ，ｃの値を調整することによって、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。
また、画像処理工程を、２値化データ生成工程と、輪郭データ生成工程と、粒径算出工程と、質量算出工程とを含んで構成すると、画像処理工程を簡素化する上で有利となる。
また、画像処理部を、２値化データ生成部と、輪郭データ生成部と、粒径算出部と、質量算出部とを含んで構成すると、画像処理部の構成を簡素化する上で有利となる。
また、粒径の算出を、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出し、その面積の算出結果から粒状材が回転回転楕円体であると仮定した場合の短径を各粒状材の粒径として算出することによりなされるので、粒状材の外形形状を反映させることで粒径の精度を高める上で有利となり、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。
また、算出された粒状材の粒径および粒状材の質量から、所定の粒径範囲に属する粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出すると、任意に設定した粒径範囲で粒径加積曲線を算出することができるので、必要な粒径範囲の粒径加積曲線を的確に得ることができ、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

実施の形態に係る粒径分布計測装置の構成を示す説明図である。 実施の形態に係る粒径分布計測装置の制御系の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る粒径分布計測装置の動作フローチャートである。 人の手による分散作業を１分間行なった場合における載置面部上に分散された粒状材の画像データの一例を示す説明図である。 人の手による分散作業を５分間行なった場合における載置面部上に分散された粒状材の画像データの一例を示す説明図である。 実施の形態に係る粒径分布計測装置によって任意に設定した粒径範囲について算出された粒径加積曲線の一例を示す線図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本明細書で用いる用語について説明する。
粒状材とは、例えば、土木工事や建築工事などで使用する材料であり、具体的には、セメントと混ぜてコンクリートを構成する砂や砂利などの骨材や、土地を平坦にしたり土地に勾配を付けたりするために土地に盛る盛土材などを含んでいる。
骨材や盛土材は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料で構成されている。
粒状材の粒径の定義として従来から様々なものが用いられているが、本実施の形態では、画像処理によって得られた粒状材の輪郭データで区画される閉領域の面積から粒状材の粒径を後述する方法で算出する。

骨材や盛土材を構成する粒状材は、粒径Ｄの範囲によって以下のように区分されている（ＪＩＳＡ０２０７：２０１８（地盤工学用語））。
粘土分： 粒径Ｄ＜０．００５ｍｍ
シルト分： ０．００５ｍｍ≦粒径Ｄ＜０．０７５ｍｍ
砂分： ０．０７５ｍｍ≦粒径Ｄ＜２ｍｍ
れき（礫）分： ２ｍｍ≦粒径Ｄ＜７５ｍｍ
石分： ７５ｍｍ≦粒径Ｄ

粒径加積曲線とは、粒状材料を構成する粒状材の粒径の分布を示すものである。
図６に示すように、粒径加積曲線Ａ、Ｂ、Ｃは、各粒状材の粒径Ｄを横軸（対数スケール）とし、通過質量百分率Ｐ（通過重量百分率あるいは加積通過率ともいう）を縦軸（線形スケール）とした片対数グラフによって表される。
通過質量百分率Ｐとは、各粒径Ｄ以下の粒状材の全体に対する質量百分率、すなわち、その粒径Ｄ以下の粒状材の総質量の粒状材全体の総質量に占める割合をパーセンテージで示した値である。
なお、図６の粒径加積曲線Ａ、Ｂ、Ｃの詳細については後述する。

次に、本実施の形態に係る粒径分布計測装置１０について粒径分布計測方法とともに説明する。
まず、粒径分布計測装置１０の構成について説明する。
図１、図２に示すように、粒径分布計測装置１０は、載置面部１２と、撮像部１４と、コンピュータ２０とを含んで構成されている。
載置面部１２は、異なる粒径の粒状材２が混合された粒状材料が投入され分散される箇所であり、載置面部１２は、粒状材２が分散される表面１２０２と、その反対側に位置する裏面とを備えている。
本実施の形態では、粒状材２の分散は、載置面部１２の上方から手作業によって粒状材料を載置面部１２の表面１２０２に分散して配置すること（ばらまくこと）で行なう。
載置面部１２の表面１２０２の全域は、粒状材２が呈する色と識別可能な色を呈している。
本実施の形態では、載置面部１２は、平坦な床や机上に載置された有色（単一の色）のシート材１２Ａで構成されている。
本実施の形態では、シート材１２Ａとしてその表面が単一の赤色を呈するパンチカーペットを用いており、その大きさは例えば１ｍ四方の矩形を呈している。
パンチカーペットとは、繊維を針で刺して絡ませた不織布じゅうたんであり、安価で入手性に優れている。
なお、シート材１２Ａとしては、上記パンチカーペットの他、合成樹脂や紙など従来公知の様々な材料で構成されたシート材１２Ａが使用可能である。

一般的に粒状材料は、様々な色を呈する粒状材２が混合されている。
例えば、茶色、黒色、灰色、白色といった色を呈した粒状材２が混合されている場合、載置面部１２の表面１２０２の色が白色であると、載置面部１２の表面１２０２に対して白色の粒状材２を確実に識別することが困難となる。すなわち、後述するように、撮像した画像データ上において白色の粒状材２を正確に識別（認識）することができず、粒状材２の粒径Ｄの算出、粒径加積曲線の算出を精度よく行なう上で不利となる。
そこで、載置面部１２の表面１２０２の全域を、上記粒状材２が呈する色と識別可能な色、茶色、黒色、灰色、白色の何れの色とも異なる例えば赤色とすることで上記の問題を解消することが可能となる。
したがって、載置面部１２の表面１２０２の色は、粒径加積曲線を算出する粒状材料に含まれる粒状材２の色に応じて適宜選択されることになる。
また、粒状材２が同一またはほぼ同一の色を呈している場合は、載置面部１２の表面１２０２の全域を上記粒状材２の色の補色とすると、後述する２値化データ生成部４０によるグレースケール画像データから２値化データを生成するに際して２値化データに含まれる誤差を低減する上で有利となる。
したがって、後述する輪郭データ生成部４２によって２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、輪郭データを正確に得る上で有利となり、粒状材２の粒径Ｄの算出、粒径加積曲線の算出を精度よく行なう上で有利となる。
また、粒状材２が単色でない場合は、粒状材２の平均色を求め、載置面部１２の表面１２０２の全域を上記平均色の補色とすればよく、上記と同様の効果が得られる。
なお、有色のシート材１２Ａを用いる代わりに、載置面部１２の表面１２０２が、粒状材２が呈する色と識別可能な色で着色され、あるいは、粒状材２が呈する色と識別可能な色で塗装されたものを用いてもよいが、シート材１２Ａを用いると、シート材１２Ａを交換することによって載置面部１２の表面１２０２の色を簡単に変更することができ、作業性の向上を図る上で有利となる。
また、載置面部１２の表面１２０２として、従来公知のパネルディスプレイ（液晶ディスプレイ、有機ＬＥＤディスプレイ）などを用いてもよく、その場合には、粒状材２の色に応じて表面１２０２の色を簡単に変更することができ、作業性の向上を図る上で有利となる。

撮像部１４は、デジタルカメラなどの撮像装置１４Ａで構成され、載置面部１２上に分散された粒状材２を撮像して画像データ（静止画）を生成するものである。
撮像部１４は、載置面部１２上に設置された三脚１６に取り付けられている。
三脚１６は、本体１６０２と、上端が本体１６０２に揺動可能に支持された３本の脚部１６０４と、本体１６０２に上下移動可能にかつ上下位置が固定可能に支持されたパイプ状を呈するエレベータ１６０６とを備えている。
エレベータ１６０６は、その上端に不図示の雲台が設けられている。
本実施の形態では、撮像装置１４Ａは、エレベータ１６０６の下端に設けられた保持具（雲台）１６０８を介して三脚１６に取り付けられ、エレベータ１６０６の昇降によって上下方向の位置が調整される。
撮像部１４によって載置面部１２の表面１２０２に分散された粒状材２を撮像できるように、三脚１６の位置と、撮像部１４の高さが調整され、この際、撮像部１４は、その光軸が載置面部１２の表面１２０２と直交するように姿勢が調整される。
このように載置面部１２上に三脚１６を用いて支持された撮像部１４により、載置面部１２上に分散配置された粒状材２を撮像するようにしたので、載置面部１２の広い面積にわたって分散された粒状材料（粒状材２）の画像データを得ることができる。そのため、簡素な構成で比較的大量の粒状材２の画像データを効率的に得る上で有利となり、粒状材２の粒径加積曲線の算出に要する作業性の向上を図る上で有利となる。
なお、撮像装置１４Ａによる撮像に際して十分な光量を確保できる環境、例えば、照明装置が設置された室内であれば、特に追加の補助照明装置は不要であるが、十分な光量が確保できないなどの不都合があれば、市販の照明スタンドやリングライトなどの照明装置を用いて載置面部１２に対して光を照射するようにすればよい。
また、載置面部１２に対して照射される光は、粒状材２の画像データの画像処理を効率的に行なう上でＲＧＢの色をすべて含む白色光が望ましい。

図２に示すように、コンピュータ２０は、何れも不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置、入出力インターフェースに加えて、入力装置３０、出力装置３２、外部記憶装置３４を含んで構成されている。
ＲＯＭは所定の制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭはワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置は、後述する入力部２０Ａ、画像処理部２０Ｂと、粒径分布算出部２０Ｃと、出力部２０Ｄと、通信部２０Ｅを実現するための制御プログラムを格納している。
入出力インターフェースは、以下の入力装置３０、出力装置３２、ネットワーク３６とのインターフェースを取るものである。
入力装置３０は、操作者による操作入力を受け付けるものであり、キーボード３００２、マウス３００４を備えている。
出力装置３２は、情報を出力するものであり、ディスプレイ３２０２、プリンタ３２０４を備えている。
外部記憶装置３４は、情報を記憶するものであり、外付けのハードディス装置や外付けのＳＳＤ（ソリッドステートドライブ装置）、あるいは、メモリカードやＵＳＢメモリなどの半導体記録媒体、あるいは、ＤＶＤなどの光ディスク記録媒体などを含む。

ＣＰＵがハードディスク装置の制御プログラムを実行することにより、入力部２０Ａ、画像処理部２０Ｂと、粒径分布算出部２０Ｃと、出力部２０Ｄと、通信部２０Ｅが実現される。
入力部２０Ａは、撮像装置１４Ａで撮像された画像データを受け付けるものである。

画像処理部２０Ｂは、画像データに基づいて粒状材２の粒径Ｄと質量Ｍを算出するものである。
詳細に説明すると、画像処理部２０Ｂは、グレースケール画像データ生成部３８と、２値化データ生成部４０と、輪郭データ生成部４２と、粒径算出部４４と、質量算出部４６を含んでいる。

グレースケール画像データ生成部３８は、撮像装置１４Ａから供給されるＲＧＢ画像データで構成される画像データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するものである。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数であり、記号＊は乗算記号を示す。
Ｒ、Ｇ、Ｂのデータはそれぞれ８ビットで表現され、したがって、輝度Ｙは２４ビットで表現されることになる。
各係数ａ，ｂ，ｃの値は、従来公知の様々な規格で設定された値を用いることができる。
例えば、ITU-R Rec BT.601規格で定められた各係数によれば、式（１）は以下の式（２）となる。
Ｙ＝０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂ…（２）
本実施の形態では、グレースケール画像データ生成部３８は、これら各係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能に構成されている。
具体的には、グレースケール画像データ生成部３８は、ディスプレイ上に各係数の設定画面を表示させ、キーボードやマウスの操作により各係数を設定することで各係数ａ，ｂ，ｃの値を調整できるように構成されている。

２値化データ生成部４０は、グレースケール画像データを所定のしきい値と比較して２値化して２値化データを生成するものである。
このような処理は、例えば、公知のオープンソースのライブラリであるＯｐｅｎＣＶのｔｈｒｅｓｈｏｌｄ関数を用いることで実現することができる。

輪郭データ生成部４２は、２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出するものである。
このような処理は、例えば、上記ＯｐｅｎＣＶのｆｉｎｄＣｏｎｔｏｕｒｓ関数を用いることで実現することができる。

粒径算出部４４は、輪郭データに基づいて粒状材２の粒径Ｄを算出するものであり、具体的には、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、粒状材２が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは粒状材２によって定められる固有数値）の楕円を長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、回転楕円体の投影面積が閉領域の面積と等しいと仮定した場合における回転楕円体の短径を粒径Ｄとして求める。
固有数値ｕは、対象とする粒状材２により固有の数値を示し、発明者らの測定結果からｕ＝１．２～１．５程度であることがわかっている。
したがって、固有数値ｕとして上記の範囲の数値を適宜選択して用いるか、あるいは、対象となる粒状材２を実際に測定して固有数値ｕを決定すればよい。
ここで、粒状材２の短径（粒径）をＤとすると、回転体楕円の投影面積（楕円の面積）Ａは以下の式（３）で示される。
Ａ＝π＊ｕ＊Ｄ^２／４ （３）
したがって、式（２）から粒状材２の短径（粒径）Ｄは以下の式（４）で示される。
Ｄ＝√（（４＊Ａ）／（π＊ｕ）） （４）
一般的に粒状材２は、球体よりも回転楕円体に近い外形形状を呈しているため、粒状材２が回転楕円体であると仮定して粒径Ｄを求めると、粒状材２の外形形状を反映させることができることから粒径Ｄの精度を高める上で有利となる。
なお、閉領域の面積は、画素単位で算出されるので、１画素（pixel:ピクセル）当たりの実寸法である校正係数をα（ｍｍ）とすると、画素単位で求められた閉領域の面積Ｓ１に、校正係数αの２乗α＊αを１画素当たりの面積として乗算することで実空間での閉領域の面積Ｓ２＝α＊α＊Ｓ１を算出することができ、この面積Ｓ２から回転楕円体の短径を粒径Ｄとして算出する。
ここで、校正係数αについてさらに説明する。
撮像部１４と載置面部１２の表面１２０２との距離（以下撮影距離）は、手作業で調整されるため、三脚１６および撮像部１４を載置面部１２上に設置する度に厳密な寸法に設定することはできない。
したがって、本実施の形態では、三脚１６および撮像部１４を設置する度に、粒状材２を分散する前に、載置面部１２の表面１２０２に載置したターゲット、例えば、直径が既知（例えば１００ｍｍ）の白色の円形シートを撮影し、その画像データに基づいて画素数（ピクセル数）で求められるターゲットの面積から直径を計算して１画素当たりの実寸法である校正係数αを求めている。そのため、手作業に起因する撮影距離のばらつきの有無に拘らず、正確な校正係数αを得ることができ、粒状材２の粒径の測定誤差の抑制が図られている。
なお、本実施の形態では、上述したターゲットの画像データに基づく校正係数αの算出、設定の機能は、画像処理部２０Ｂが備えるが、作業者による手計算によって校正係数αの算出、設定を行なってもよい。

質量算出部４６は、粒径算出部で算出された粒径Ｄに基づいて粒状材２の質量を算出するものである。
具体的に説明すると、以下に示す式（５）、式（６）で示すように、質量算出部４６は、粒径算出部４４で算出された粒径Ｄと固有数値ｕから算出される体積Ｖに、粒状材２（土粒子ともいう）の密度ρsを乗じて算出した数値を回転楕円体の質量Ｍとして求める。
Ｖ＝π＊ｕ＊Ｄ（３／６） （５）
Ｍ＝Ｖ＊ρｓ （６）
なお、粒状材２の密度ρｓは、通常２．６～２．８（ｇ／ｃｍ^３）程度である。
したがって、粒状材２の密度ρｓとして上記の範囲の数値を適宜選択して用いるか、あるいは、対象となる粒状材２を実際に測定して粒状材２の密度ρｓを決定すればよい。

粒径分布算出部２０Ｃは、画像処理部２０Ｂで算出された粒状材２の粒径Ｄと質量Ｍに基づいて粒状材料における粒状材２の粒径Ｄの分布を示す粒径加積曲線を算出するものである。
本実施の形態では、粒径分布算出部２０Ｃは、粒径算出部４４で算出された粒状材２の粒径Ｄと質量算出部４６で算出された粒状材２の質量Ｍから、所定の粒径範囲に属する粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することにより、粒径加積曲線を算出する。

出力部２０Ｄは、粒径分布算出部２０Ｃで算出された粒径加積曲線のデータを、出力装置３２、あるいは、外部記憶装置３４に供給するものである。
通信部２０Ｅはインターネットや専用回線などを含むネットワーク３６を介して不図示の端末（コンピュータ２０）と通信を行なうものであり、本実施の形態では、粒径分布算出部２０Ｃで算出された粒径加積曲線のデータを不図示の端末に送信する。

次に、本実施の形態に係る粒径分布計測装置１０の動作について説明するが、その前に、粒状材料のふるい分けについて説明しておく。
本実施の形態では、粒状材料が載置面部１２上で分散され、粒状材２の一つ一つが重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となるように手作業で配置する。
しかしながら、本発明者らの知見によれば、小さすぎる粒径の粒状材２は、他の粒状材２と接しないように載置面部１２に分散して配置するのが困難となり、粒状材２の一つ一つが重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となるようにして、言い換えると、載置面部１２上で一つ一つの粒状材２が分離された状態で撮像することが難しい。
そこで、予め、採取した粒状材料をふるい分けして、所定の粒径未満の粒状材２を排除したのち、ふるいに残存した粒状材２を載置面部１２に分散することで粒状材２同士を分離して配置するようにした。
例えば、採取した粒状材料をふるいで分けてふるい残留分と通過分のそれぞれの質量を測定する。このふるいの目は全体の粒状材料の４０％程度以上の質量に相当する粒状材料が残留する大きさとする。
本実施の形態で使用した粒状材料について、目開きが４．７５ｍｍのふるいを使用した場合、ふるい残留分の残留率は約４０％であった。
そして、ふるいに残留した粒状材料を載置面部１２上に手作業にて分散して均等に配置する際、粒状材２の数が多く、粒状材２がお互いに接触しないように配置するのが困難な場合は、粒状材料を複数回に分けて載置面部１２上に分散して配置し、配置する毎に撮影装置１４Ａによって画像データを取得するようにしてもよい。
本発明者らの実験によれば、１ｍ四方の載置面部１２では、ふるいに残留した粒状材料として合計質量が８００ｇ～１ｋｇ程度のものを用いることが、適切に粒状材２を載置面部１２上に分散させて配置する上で妥当であった。
なお、地盤工学会の推奨によれば、粒径加積曲線を算出するために用いる粒状材料（試料）の質量は約６ｋｇである。
したがって、本実施の形態では、６ｋｇの試料を対象とした場合、６ｋｇの４０％である２．４ｋｇの試料を用いることになり、１ｍ四方の載置面部１２では、例えば、２回あるいは３回にわたって粒状材料の分散、配置を行なって撮像装置１４による画像データの取得を行なうことになる。

次に、図３のフローチャートを参照して本実施の形態に係る粒径分布計測装置１０の動作について説明する
まず初めに粒径分布を計測する対象となる粒状材料、例えば、骨材や盛土材の採取を行なう（ステップＳ１０）。
次いで、前述したように採取した粒状材料をふるい分けし、ふるいに残留した粒状材料を試料として確保する（ステップＳ１２）。
次いで、載置面部１２上に撮像装置１４Ａが取り付けられた三脚１６を設置し、前述したように所定のターゲットを載置面部１２上において画像データを取得し、画像データに基づいて校正係数αを算出し、校正係数αは粒径算出部４４に設定する（ステップＳ１４）。

次いで、ふるい分けしてふるいに残留した試料（粒状材料）を載置面部１２上に手作業で分散して配置する（ステップＳ１６）。
具体的には、粒状材料が載置面部１２上で分散され、粒状材２の一つ一つが重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となるように手作業で配置する。

次に、撮像装置１４Ａにより載置面部１２を撮像して画像データを取得する（ステップＳ１８：画像データ生成工程）。
すなわち、撮像装置１４Ａにより載置面部１２を撮像してＲＧＢ画像データで構成された画像データを取得する。
図４、図５は、画像データの一例を示しており、図面の簡素化を図るため、粒状材２を黒色、載置面部１２の表面１２０２を白色として描いている。本実施の形態では、粒状材２の色は様々であり、載置面部１２の表面１２０２の色は例えば赤色である。
図４は人の手による分散時間が１分、図５は分散時間が５分の場合を示しており、配置時間が長いほど粒状材２の分散が促進され、粒状材２の一つ一つが重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となりやすいことがわかる。

次いで、グレースケール画像データ生成部３８は、撮像装置１４Ａから供給されるＲＧＢ画像データで構成される画像データから、例えば前述の式（１）あるいは式（２）に基づいてグレースケール画像データを生成する（ステップＳ２０：グレースケール画像データ生成工程／画像処理工程）。
次いで、２値化データ生成部４０は、グレースケール画像データを２値化して２値化データを生成する（ステップＳ２２：２値化データ生成工程／画像処理工程）。
この際、グレースケール画像データから２値化データを算出する式（１）の各係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整することによって、次述する輪郭データの精度を高めるようにすることができる。
次いで、輪郭データ生成部４２は、２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する（ステップＳ２４：輪郭データ生成工程／画像処理工程）。
次いで、粒径算出部４４は、輪郭データに基づいて粒状材２の粒径Ｄを算出する（ステップＳ２６：粒径算出工程／画像処理工程）。
すなわち、本実施の形態では、粒径算出部４４は、輪郭データに基づいて粒状材２の粒径Ｄを算出するものであり、具体的には、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、粒状材２が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは粒状材２によって定められる固有数値）の楕円を長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、回転楕円体の投影面積が閉領域の面積と等しいと仮定した場合における回転楕円体の短径を粒径Ｄとして求める。
そして、質量算出部４６は、粒径算出部４４で算出された粒径Ｄに基づいて粒状材２の質量を算出する（ステップＳ２８：質量算出工程／画像処理工程）。
すなわち、本実施の形態では、質量算出部４６は、粒径算出部４４で算出された粒径Ｄと固有数値ｕから算出される体積Ｖに、粒状材２（土粒子ともいう）の密度ρsを乗じて算出した数値を回転楕円体の質量Ｍとして求める。

そして、粒径分布算出部２０Ｃは、粒径Ｄの大きさ毎に粒状材２の質量を積算し（ステップＳ３０：粒径分布算出工程）、撮像された画像データに含まれる粒状材２の全数について積算が終了したか否かを判定し（ステップＳ３２）、その判定結果が否定ならばステップＳ３０に戻り積算を行ない、判定結果が肯定ならば、ステップＳ３４に進む。
粒径分布算出部２０Ｃは、粒径Ｄの大きさ毎の粒状材２の質量の積算結果に基づいて図６に示す粒径加積曲線を算出する（ステップＳ３４：粒径分布算出工程）。
すなわち、本実施の形態では、粒径分布算出部２０Ｃは、粒径算出部４４で算出された粒状材２の粒径Ｄと質量算出部４６で算出された粒状材２の質量Ｍから、所定の粒径範囲に属する粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することにより、図６に示すような粒径加積曲線を算出する。
出力部２０Ｄは、算出された粒径加積曲線を、ディスプレイ３２０２に出力することで画面表示させ、あるいは、プリンタ３２０４から印刷出力させる。あるいは、算出された粒径加積曲線を、外部記憶装置３４に供給する（ステップＳ３６）。
また、出力部２０Ｄは、算出された粒径加積曲線を、通信部２０Ｅからネットワーク３６を介して他の端末に送信する（ステップＳ３８）。
以上で一連の動作を終了する。

算出された粒径加積曲線は、粒状材料の粒度を評価するために用いられる。
なお、一般的に、粒径加積曲線の傾斜度合いが緩やかなほど広範囲の粒径Ｄの粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が小となり、安定した状態となることから粒状材料の粒度の評価は高くなる。
これとは逆に、粒径加積曲線の傾斜度合いが急になるほど粒径Ｄがそろった粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が大となり、不安定な状態となることから粒状材料の粒度の評価は低くなる。
図６に示す粒径加積曲線Ａは、従来方法、すなわち、目の大きさが異なる複数のふるいを用いて粒状材２をふるい分けし、各ふるいを通過した粒状材２の質量が粒状材２全体の質量に占める割合を算出することで求められたものを示す。
粒径加積曲線Ｂ、Ｃは、本実施の形態の粒径分布計測方法および粒径分布計測装置１０によって求められたものを示し、粒径加積曲線Ｂは粒状材２を分散させるために要した手作業による分散時間が５分、粒径加積曲線Ｃは粒状材２を分散させるために要した手作業による分散時間が１分であるものを示している。
なお、粒径加積曲線Ａ、Ｂ、Ｃを求めるにあたって使用した粒状材料は、同一の場所から採取したものであり、粒状材２の粒径Ｄの分布に偏りがないものとした。
また、粒径加積曲線Ｂ、Ｃを求めるにあたって使用した粒状材料に関する具体的な数値は以下の通りである。
（粒径加積曲線Ｂ）
粒状材２の数（カウントした総粒子数）：４６１個
粒状材２の総重量（総質量Ｍｔ）：５８１．８ｇ
（粒径加積曲線Ｃ）
粒状材２の数（カウントした総粒子数）：６１９個
粒状材２の総重量（総質量Ｍｔ）：５０７．８ｇ
ここで、粒径加積曲線Ｂが粒径加積曲線曲線Ｃと比較して、カウントした総粒子数が少ないにも拘らず、算出された総質量Ｍｔが大きいのは、分散が不十分であったため、互いに接触した複数の小さい粒状材（粒子）２を大きな１個の粒状材（粒子）２と誤認識したためだと考えられる。
このような結果から、粒状材２の分散の精度が粒径加積曲線の算出結果に与える影響が大きい事がわかる。

図６から明らかなように、従来方法（粒径加積曲線Ａ）に対して、本実施の形態（粒径加積曲線Ｂ、Ｃ）は概ね一致している。
また、手作業による分散時間を５分とした粒径加積曲線Ｂの方が、手作業による分散時間を１分とした粒径加積曲線Ｃに比較して、粒径加積曲線Ａに一致する度合いが高い。

従来法では予め決められた寸法の目開きで形成された複数のふるいを順番に使用して、それぞれのふるいに残留した粒状体試料の質量から粒径加積曲線を作画するので、粒状材２の平均粒径Ｄ₅₀（通過質量百分率Ｐ＝５０％の粒径Ｄ）などを算出する際には、通過質量百分率の５０％を挟む２点を直線で結んで算出している。
しかしながら、本実施の形態によれば、粒径分布算出部２０Ｃは、粒状材２の粒径Ｄと粒状材２の質量Ｍから、所定の粒径範囲に属する粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することにより、図６に示すような粒径加積曲線を算出する。
言い換えると、任意の通過質量百分率Ｐの粒径Ｄあるいは任意の粒径Ｄ’の通過質量百分率Ｐ’が演算により算出できる。
なお、通過質量百分率Ｐ＝５０％の粒径を表すＤ₅₀に加え、Ｐ＝１０％、６０％の粒径を表すＤ₁₀、Ｄ₆₀は粒状材２の性質を表す上で非常に重要な指標である。

従来法と本実施の形態とを比較してさらに説明すると、従来法では、ふるいの目開きの寸法は、以下に例示するような特定の値に定められている。
ふるいの目開きの寸法：２ｍｍ、４．７５ｍｍ、９．５ｍｍ、１９ｍｍ、……
このような目開きのふるいを用いて目開きの大きなふるいから小さなふるいにわたって順番に粒状材料をふるい分けすると、例えば、目開き４．７５ｍｍのふるいでふるい分けした段階では、このふるいに残留する粒状材料には、４．７５ｍｍ～９．４９ｍｍの粒径Ｄの粒状材２が混在することになる。
したがって、このふるいに残留した粒状材料に基づいて得られる粒径加積曲線は、４．７５ｍｍ≦粒径Ｄ≦９．４９ｍｍの範囲に限定されることになる。

これに対して、本実施の形態によれば、粒径分布算出部２０Ｃは、粒状材２の粒径Ｄと粒状材２の質量Ｍから、所定の粒径範囲に属する粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することにより、図６に示すような粒径加積曲線を算出する。
したがって、４．７５ｍｍ～５．９９ｍｍ、６．０ｍｍ～９．４９ｍｍといったように任意に設定した粒径範囲で粒径加積曲線を算出することができるので、必要な粒径範囲の粒径加積曲線を的確に得ることができ、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

ところで、粒径Ｄが所定値未満の粒状材２を正確に撮像しようとすると、撮像対象となる粒状材２の数（粒子数）が飛躍的に増加するだけでなく、光学系の倍率をより高倍率に変更しなくてはならず撮像装置１４Ａに要するコストが増大するだけではなく、光学系の焦点距離も大きく変化することから撮像作業に手間と時間がかかり現実的ではない。
一方、粒径加積曲線は、例えば、公知のタルボット関数などを近似関数（近似曲線）として近似できることが知られている。
したがって、粒径加積曲線のうち粒径Ｄの小さい範囲を除く残りの範囲が算出（特定）できていれば、粒径加積曲線の既知の部分に基づいて上記の関数を特定し、この特定した関数を用いて粒径加積曲線を外挿することにより、粒径加積曲線のうち粒径Ｄの小さい範囲を補間（推定）することが可能であり、粒径Ｄの小さい範囲についての画像データを取得する必要がないため、撮像装置１４Ａおよび撮像作業に要するコストを抑制する上で有利となる。
また、本実施の形態では、前述したように採取した粒状材料を例えば４．７５ｍｍの目開きのふるいによってふるい分けし、ふるいに残留した粒状材料を試料として載置面部１２の表面１２０２に分散して配置して撮像した画像データに基づいて粒径加積曲線を算出する場合について説明した。
したがって、粒径Ｄが４．７５ｍｍ未満の小さい粒径Ｄの範囲については、粒径加積曲線を直接算出することはできない。
しかしながら、上述したように、粒径加積曲線の既知の部分に基づいて上記の関数を特定し、この特定した関数を用いて粒径加積曲線を外挿することにより、粒径加積曲線のうち粒径Ｄが４．７５ｍｍ未満の小さい粒径Ｄの範囲を補間（推定）することが可能であることは無論である。

また、本実施の形態によれば、粒径Ｄの算出は、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出し、その面積の算出結果から粒状材２が回転回転楕円体であると仮定した場合の短径を各粒状材２の粒径Ｄとして算出することによりなされる。
一般的に粒状材２は、球体よりも回転楕円体に近い外形形状を呈しているため、粒状材２の外形形状を反映させることで粒径Ｄの精度を高める上で有利となり、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

次に作用効果について説明する。
粒状材料を構成する粒状材２は、採取された土地の違いなどによって様々な色を呈している。また、同じ土地から採取された粒状材料を構成する粒状材２同士も様々な色を呈している。
本発明者らは、様々な色の粒状材２を試料として用い、載置面部１２の色と粒状材２の色との組み合わせを変更しつつ、撮像装置１４Ａから得られた画像データ（ＲＧＢ画像データ）からグレースケール画像データを生成し、グレースケール画像データを２値化して２値化データを生成し、２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する実験を行なった。
その結果、載置面部１２の色と粒状材２の色との組み合わせによっては、得られた粒状材２の輪郭が曖昧となったり、あるいは、独立した複数の粒状材２の輪郭が単一の輪郭として誤って認識されたり、あるいは、小さい粒状材２ではその輪郭自体が消失してしまったりする現象が発生するという知見を得た。
すなわち、載置面部１２の色と粒状材２の色との組み合わせによって、粒状材２の輪郭の認識精度が影響を受け、したがって、得られた輪郭データの精度が影響を受けると考えられる。
特に、載置面部１２の色と粒状材２の色とが類似していると、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度が低下しやすくなることが考えられる。

そこで、本実施の形態では、粒状材料が投入されて分散される載置面部１２の表面１２０２が、粒状材２が呈する色と識別可能な色を呈しているものとした。
したがって、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度の向上を図ることができ、撮像装置１４Ａから得られた画像データに基づいて一つ一つの粒状材２の粒径Ｄを正確に計測でき、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、載置面部１２の表面１２０２を有色のシート材１２Ａで構成することで、安価なシート材１２Ａを交換することによって載置面部１２の表面１２０２の色を粒状材料に含まれる粒状材２の様々な色に対応して簡単に変更することができ、運用コストの低減を図れると共に、作業性の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、画像処理部２０Ｂが、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成部３８を含んで構成され、係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能に構成されている。
言い換えると、画像処理工程が、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成工程を含んで構成され、係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能である。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
したがって、撮像装置１４Ａから得られた画像データに基づいて抽出された粒状材２の輪郭データの精度を評価しつつ、粒状材２の輪郭の認識精度が向上するように上記各係数ａ，ｂ，ｃの値を調整することによって、精度が高い輪郭データを得る上でより有利となり、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、画像処理部２０Ｂを、２値化データ生成部４０と、輪郭データ生成部４２と、粒径算出部４４と、質量算出部４６とを含んで構成したので、画像処理部２０Ｂの構成を簡素化する上で有利となる。
言い換えると、画像処理工程を、２値化データ生成工程と、輪郭データ生成工程と、粒径算出工程と、質量算出工程とを含んで構成したので、画像処理工程を簡素化する上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、粒径算出部４４による粒径Ｄの算出は、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、粒状材２が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは粒状材２によって定められる固有数値）の楕円を長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、回転楕円体の投影面積が閉領域の面積と等しいと仮定した場合における回転楕円体の短径を粒径Ｄとして求めることによりなされる。
また、質量算出部４６による粒状材２の質量の算出は、粒径算出部４４で算出された粒径Ｄと固有数値ｕから算出される体積Ｖに、粒状材２の密度ρsを乗じて算出した数値を回転楕円体の質量Ｍとして求めることによりなされる。
したがって、粒径Ｄおよび質量Ｍを算出する画像処理部２０Ｂの構成を簡素化する上で有利となる。言い換えると画像処理工程を簡素化する上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、粒径Ｄの算出は、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出し、その面積の算出結果から粒状材２が回転回転楕円体であると仮定した場合の短径を各粒状材２の粒径Ｄとして算出することによりなされるので、粒状材２の外形形状を反映させることで粒径Ｄの精度を高める上で有利となり、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、粒径分布算出部２０Ｃによる粒径加積曲線の算出は、粒径算出部４４で算出された粒状材２の粒径Ｄと質量算出部４６で算出された粒状材２の質量Ｍから、所定の粒径範囲に属する粒状体２の質量Ｍｐを算出し、全ての粒状体２の質量Ｍを合計した総質量Ｍｔに占める粒状体２の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することによりなされる。
したがって、任意に設定した粒径範囲で粒径加積曲線を算出することができるので、必要な粒径範囲の粒径加積曲線を的確に得ることができ、粒状材料の評価を正確に行なう上でより有利となる。

なお、本実施の形態では、粒状材料を手作業によって載置面部１２に分散配置した場合について説明した。
しかしながら、例えば、載置面部１２としてリジッドな板状の部材を用いてその表面に粒状材２を載置したのち、市販のバイブレータなどの加振装置を用いて載置面部１２を加振することで粒状材２を振動させ、粒状材２同士が離間して重なり合わないようにするといった方法を用いても良いことは無論である。

２ 粒状材
１０ 粒径分布計測装置
１２ 載置面部
１２０２ 表面
１２Ａ シート材
１４ 撮像部
１４Ａ 撮像装置
１６ 三脚
１６０２ 本体
１６０４ 脚部
１６０６ エレベータ
１６０８ 保持具（雲台）
２０ コンピュータ
２０Ａ 入力部
２０Ｂ 画像処理部
２０Ｃ 粒径分布算出部
２０Ｄ 出力部
２０Ｅ 通信部
３０ 入力装置
３２ 出力装置
３４ 外部記憶装置
３６ ネットワーク
３８ グレースケール画像データ生成部
４０ ２値化データ生成部
４２ 輪郭データ生成部
４４ 粒径算出部
４６ 質量算出部
Ａ、Ｂ、Ｃ 粒径加積曲線

Claims (12)

1. 異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料を載置面部に投入して分散させる分散工程と、
   前記載置面部上に分散された前記粒状材を撮像部により撮像して画像データを生成する画像データ生成工程と、
   前記画像データに基づいて前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量を算出する画像処理工程と、
   前記画像処理工程で算出された前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出工程と、
   を含む粒径分布計測方法であって、
   前記粒状材料が投入されて分散される前記載置面部の表面は、前記粒状材が呈する色と識別可能な色を呈し、
   前記分散工程による前記粒状材の前記載置面部への分散は、採取した前記粒状材料をふるい分けして、所定の粒径未満の前記粒状材を排除したのち、前記ふるいに残存した前記粒状材を前記載置面部に分散することで前記粒状材同士を分離して配置することでなされ、
   前記粒径分布算出工程による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径加積曲線のうち前記所定の粒径未満の範囲を除く残りの範囲の算出結果である前記粒径加積曲線の既知の部分に基づいて所定の近似関数を特定し、この特定した前記近似関数を用いて前記粒径加積曲線を外挿することにより、前記粒径加積曲線のうち前記所定の粒径未満の範囲を補間することでなされる、
   ことを特徴とする粒径分布計測方法。
2. 前記表面は、有色のシート材で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の粒径分布計測方法。
3. 前記画像処理工程は、ＲＧＢ画像データで構成される前記画像データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成工程を含み、
   前記係数ａ，ｂ，ｃの値が予め定められた既定値に対して調整可能である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の粒径分布計測方法。
   Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
   ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数
4. 前記画像処理工程は、
   前記グレースケール画像データから２値化データを生成する２値化データ生成工程と、
   前記２値化データから前記粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する輪郭データ生成工程と、
   前記輪郭データに基づいて前記粒状材の粒径を算出する粒径算出工程と、
   算出された前記粒径に基づいて前記粒状材の質量を算出する質量算出工程と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項３記載の粒径分布計測方法。
5. 前記粒径算出工程による前記粒径の算出は、前記輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、前記粒状材が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは前記粒状材によって定められる固有数値）の楕円を前記長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、前記回転楕円体の投影面積が前記閉領域の面積と等しいと仮定した場合における前記回転楕円体の短径を前記粒径として求めることによりなされ、
   前記質量算出工程による前記粒状材の質量の算出は、前記粒径算出工程で算出された前記粒径と前記固有数値ｕから算出される体積Ｖに、前記粒状材の密度ρsを乗じて算出した数値を前記回転楕円体の質量として求めることによりなされる、
   ことを特徴とする請求項４記載の粒径分布計測方法。
6. 前記粒径分布算出工程による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径算出工程で算出された前記粒状材の前記粒径と前記質量算出工程で算出された前記粒状材の前記質量から、所定の粒径範囲に属する前記粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての前記粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める前記粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することによりなされる、
   ことを特徴とする請求項５記載の粒径分布計測方法。
7. 異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入され分散される載置面部と、
   前記載置面部上に分散された前記粒状材を撮像して画像データを生成する撮像部と、
   前記画像データに基づいて前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量を算出する画像処理部と、
   前記画像処理部で算出された前記粒状材の粒径および前記粒状材の質量に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出部とを備える粒径分布計測装置であって、
   前記粒状材料が投入されて分散される前記載置面部の表面は、前記粒状材が呈する色と識別可能な色を呈し、
   前記粒状材の前記載置面部への分散は、採取した前記粒状材料をふるい分けして、所定の粒径未満の前記粒状材を排除したのち、前記ふるいに残存した前記粒状材を前記載置面部に分散することで前記粒状材同士を分離して配置することでなされ、
   前記粒径分布算出部による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径加積曲線のうち前記所定の粒径未満の範囲を除く残りの範囲の算出結果である前記粒径加積曲線の既知の部分に基づいて所定の近似関数を特定し、この特定した前記近似関数を用いて前記粒径加積曲線を外挿することにより、前記粒径加積曲線のうち前記所定の粒径未満の範囲を補間することでなされる、
   ことを特徴とする粒径分布計測装置。
8. 前記表面は、有色のシート材で構成されている、
   ことを特徴とする請求項７記載の粒径分布計測装置。
9. 前記画像処理部は、ＲＧＢ画像データで構成される前記画像データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成するグレースケール画像データ生成部を含み、
   前記係数ａ，ｂ，ｃの値を予め定められた既定値に対して調整可能に構成されている、
   ことを特徴とする請求項７または８記載の粒径分布計測装置。
   Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
   ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数
10. 前記画像処理部は、
    前記グレースケール画像データから２値化データを生成する２値化データ生成部と、
    前記２値化データから前記粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する輪郭データ生成部と、
    前記輪郭データに基づいて前記粒状材の粒径を算出する粒径算出部と、
    算出された前記粒径に基づいて前記粒状材の質量を算出する質量算出部と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項９記載の粒径分布計測装置。
11. 前記粒径算出部による前記粒径の算出は、前記輪郭データで区画される閉領域の面積を算出すると共に、前記粒状材が、短径と長径との比率が１／ｕ（但しｕは前記粒状材によって定められる固有数値）の楕円を前記長径を軸に回転させた回転楕円体であり、かつ、前記回転楕円体の投影面積が前記閉領域の面積と等しいと仮定した場合における前記回転楕円体の短径を前記粒径として求めることによりなされ、
    前記質量算出部による前記粒状材の質量の算出は、前記粒径算出部で算出された前記粒径と前記固有数値ｕから算出される体積Ｖに、前記粒状材の密度ρsを乗じて算出した数値を前記回転楕円体の質量として求めることによりなされる、
    ことを特徴とする請求項１０記載の粒径分布計測装置。
12. 前記粒径分布算出部による前記粒径加積曲線の算出は、前記粒径算出部で算出された前記粒状材の前記粒径と前記質量算出部で算出された前記粒状材の前記質量から、所定の粒径範囲に属する前記粒状体の質量Ｍｐを算出し、全ての前記粒状体の質量を合計した総質量Ｍｔに占める前記粒状体の質量Ｍｐの割合Ｍｐ／Ｍｔを算出することによりなされる、
    ことを特徴とする請求項１１記載の粒径分布計測装置。

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