CN107110707A - 分光图像获取装置 - Google Patents

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Abstract

以对应于被摄体的移动而生成抑制了位置偏移的分光图像为目的，本发明的分光图像获取装置(1)具有：线分光图像获取部(7)，其对多个线分光图像进行获取；帧图像获取部(6)，其包含该线分光图像获取部(7)的拍摄范围，获取二维的帧图像，该二维的帧图像包含比线分光图像少的颜色信号；比较图像推定部，其根据线分光图像获取部(7)所获取的各线分光图像和帧图像获取部(6)的波长特性，按照每条线推定出比较图像；线分光图像位置偏移检测部，其对该比较图像推定部所推定出的各比较图像与帧图像内的对应位置的位置偏移量进行检测；以及位置偏移校正部，其根据该线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量，将为了推定各比较图像而使用的各线分光图像适用于帧图像内的对应位置。

Description

分光图像获取装置
技术领域
本发明涉及分光图像获取装置。
背景技术
公知有如下的扫描器用的图像处理装置，该图像处理装置具有在副扫描方向上排列的R、G、B各线传感器和黑白线传感器，一边在副扫描方向上输送原稿，一边对从各传感器读出的改变了时机的信号进行选择而生成亮度信号，并且将所生成的各亮度信号与黑白线传感器的信号的相关性最高的作为亮度信号的基础的R、G、B信号作为位置偏差校正的信号来输出(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5393445号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在该图像处理装置中，能够抑制因在副扫描方向上输送的原稿的输送速度不均而引起的颜色偏移，但作为被摄体移动的相机用的图像处理装置，无法抑制颜色偏移。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供如下的分光图像获取装置：该分光图像获取装置能够对应于被摄体的移动而生成抑制了位置偏移的分光图像。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式是一种分光图像获取装置，其具有：线分光图像获取部，其将进行扫描的线状的光在该光的长度方向的各位置处按照波长进行分光而获取多个线分光图像；帧图像获取部，其包含该线分光图像获取部的拍摄范围，获取二维的帧图像，该二维的帧图像包含比所述线分光图像少的颜色信号；比较图像推定部，其根据所述线分光图像获取部所获取的各所述线分光图像和所述帧图像获取部的波长特性，按照每条线推定出比较图像；线分光图像位置偏移检测部，其对该比较图像推定部所推定出的各所述比较图像与所述帧图像内的对应位置的位置偏移量进行检测；以及位置偏移校正部，其根据该线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量，将为了推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于所述帧图像内的对应位置。
根据本方式，通过线分光图像获取部在扫描方向上逐次获取多个线分光图像，另一方面，通过帧图像获取部来获取帧图像。由于各线分光图像通过扫描来逐次获取，所以获取时刻不同，因此互相产生位置偏移。另一方面，由于帧图像的颜色信号比线分光图像少，因此能够以比线分光图像短的时间对与全部的线分光图像的拍摄范围相同的拍摄范围进行拍摄，能够抑制图像内的偏移。
比较图像获取部根据各线分光图像和帧图像获取部的波长特性对帧图像获取部所要获取的线状的比较图像进行推定，线分光图像位置偏移检测部对所推定出的各比较图像与所述帧图像内的对应位置的位置偏移量进行检测。并且，位置偏移校正部根据所检测出的位置偏移量，将为了生成各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于所述帧图像内的对应位置，从而能够获取抑制了位置偏移的分光图像。
即，各线分光图像因获取时刻的不同而在被摄体移动的情况下等产生位置偏移，但由于参照抑制了偏移的帧图像对位置偏移进行校正，因此能够容易地获取抑制了位置偏移的分光图像。
在上述方式中，也可以是，所述帧图像获取部对作为基准的所述帧图像和相对于作为该基准的所述帧图像隔开时间间隔的其他的1个以上的所述帧图像进行获取，所述线分光图像位置偏移检测部对获取时间点与为了推定各所述比较图像而使用的各线分光图像最接近的所述帧图像进行选择而对位置偏移量进行检测，该分光图像获取装置具有帧图像间位置偏移检测部，该帧图像间位置偏移检测部对该线分光图像位置偏移检测部所选择出的所述帧图像与作为基准的所述帧图像之间的位置偏移量进行检测，所述位置偏移校正部根据所述线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量和所述帧图像间位置偏移检测部所检测出的位置偏移量，将为了生成各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于作为基准的所述帧图像内的对应位置。
这样，由于选择获取时间点最接近的帧图像来作为与各比较图像进行比较的帧图像，因此位置偏移量变小，能够容易地对位置偏移量进行检测。并且，由于作为基准的帧图像与选择出的帧图像的位置偏移检测是二维的帧图像彼此的比较，因此能够更容易地对位置偏移量进行检测。
并且，在上述方式中，所述帧图像获取部也可以在与所述线图像获取部获取各所述线分光图像的获取时间点对应的时间点获取各所述帧图像。
这样，由于在大致同一时刻获取与根据线分光图像推定出的比较图像进行比较的帧图像，因此线分光图像位置偏移检测部所检测的位置偏移量变小，能够容易地进行位置偏移量的检测。
并且，在上述方式中，所述帧图像间位置偏移检测部也可以对帧图像间的位置偏移进行局部检测。
这样，即使拍摄范围内的被摄体随时间经过而发生局部变化，也能够高精度地检测出帧图像间的位置偏移，能够高精度地获取分光图像。
并且，在上述方式中，也可以是，所述帧图像获取部对作为基准的所述帧图像和相对于作为该基准的所述帧图像隔开时间间隔的其他的1个以上的所述帧图像进行获取，该分光图像获取装置具有位置偏移量计算部，该位置偏移量计算部根据当对各所述比较图像相对于作为所述基准的所述帧图像的对应位置进行检测时作为基准的所述帧图像和其他任意的所述帧图像的获取时刻以及各所述比较图像的获取时刻，对用于推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像的获取时刻的所述帧图像相对于作为基准的所述帧图像的位置偏移量进行计算，所述位置偏移校正部根据所述线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量和所述位置偏移量计算部所计算出的位置偏移量，将为了推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于作为基准的所述帧图像内的对应位置。
这样，能够减少用于与比较图像进行比较而计算出位置偏移量的帧图像的获取张数。
发明效果
根据本发明，起到了能够对应于被摄体的移动而生成抑制了位置偏移的分光图像的效果。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的分光图像获取装置的整体结构图。
图2是示出图1的分光图像获取装置的图像获取部所具有的线分光图像获取部的放大图。
图3是对图2的线分光图像获取部所获取的线分光图像进行说明的图。
图4是示出图1的分光图像获取装置所具有的图像处理部的框图。
图5是对图4的图像处理部所具有的推定值计算部的动作进行说明的图。
图6是示出图4的图像处理部所具有的位置偏移校正部的框图。
图7是对在本发明的第2实施方式的分光图像获取装置中同步获取参照图像和线分光图像的情况进行说明的图。
图8是示出图7的分光图像获取装置的图像处理装置的框图。
图9是对图1的分光图像获取装置的其他变形例进行说明的图。
图10是对图1的分光图像获取装置的其他变形例进行说明的图。
图11是对图1的分光图像获取装置的其他变形例进行说明的图。
图12是示出图11的分光图像获取装置的图像处理装置的框图。
图13是示出图11的分光图像获取装置的参照图像间位置偏移检测部的框图。
图14是示出图13的参照图像间位置偏移检测部的其他变形例的框图。
图15是对图1的分光图像获取装置的其他变形例进行说明的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的第1实施方式的分光图像获取装置1进行说明。
如图1所示，本实施方式的分光图像获取装置1具有图像获取部2和图像处理部3。
图像获取部2具有：拍摄透镜4，其对来自被摄体的光进行会聚；分支部5，其将该拍摄透镜4所会聚的来自被摄体的光分支成两个光路L1、L2；参照图像获取部(帧图像获取部)6，其配置在该分支部5所分支出的一个光路L1上，对被摄体的二维像进行拍摄而获取参照图像(帧图像)；以及线分光图像获取部7，其配置在另一个光路L2上，对被摄体的线分光图像进行获取。
分支部5例如为半反射镜。
参照图像获取部6例如具有CCD或CMOS图像传感器等单色的区域传感器。
如图2所示，线分光图像获取部7具有：缝8，其在另一个光路L2上呈多列配置；多个开闭器9，它们被设置成能够使该缝8按列开闭，在打开时使来自被摄体的光通过，在关闭时遮断来自被摄体的光；衍射光栅10，其配置在隔着该开闭器9而与被摄体相反的一侧，使所入射的光按照波长沿不同的衍射方向射出；以及拍摄元件11，其对通过该衍射光栅10衍射后的光进行检测。
并且，线分光图像获取部7预先将开闭器9全部关闭，通过打开对任意一个缝8进行开闭的开闭器9而使来自被摄体的光中的线状的光通过，并且在缝8的排列方向(即与缝8的长度方向(线方向)X垂直的方向)上择一地依次切换开着的开闭器9。由此，使向衍射光栅10入射的线状的光通过的缝8在其排列方向上被扫描。
线分光图像获取部7除了以这种方式通过缝8进行扫描以外，也可以利用日本特开2012-58037号公报的第【0056】段和图1至图3所公开的呈线状的反射镜等光的反射体进行扫描，还可以利用光学机械扫描器(OMS)、推扫式扫描器(PBS)进行扫描。
衍射光栅10沿线方向X在整个长度范围内配置，使通过了任意的缝8的光从同一方向(与衍射光栅10的入射面大致垂直的方向)入射。入射至衍射光栅10的线状的光被衍射光栅10衍射到基于波长的方向上而入射至拍摄元件11，该拍摄元件11被配置成包罗了该光的衍射范围。
拍摄元件11具有在线方向X和与该线方向X垂直的方向上排列的多个像素。在线方向X上排列的像素的数量决定了线分光图像的空间分辨率。并且，在与线方向X垂直的方向上排列的像素的数量决定了线分光图像的波长分辨率。
因此，如图3所示，拍摄元件11按照每条线获取的线分光图像是一个方向表示线方向X的亮度排列、另一个方向表示波长方向的亮度排列的二维图像。并且，一边对打开开闭器9的位置进行切换一边进行拍摄，从而依次获取多个图3所示的线分光图像。
这里，参照图像获取部6的区域传感器的拍摄范围被设定为包含通过对线分光图像获取部7的缝8进行扫描而拍摄的拍摄范围。
如图4所示，在图像处理部3中输入图像获取部2所获取的参照图像和多个线分光图像，输出校正了位置偏移的分光图像。
图像处理部3具有存储部12，该存储部12对拍摄时的光源L(λ)和包含参照图像获取部6在内的帧图像获取部的波长特性T(λ)进行存储。
这些波长特性的关系如下式1所示。
S(λ)＝L(λ)T(λ) (1)
这里，S(λ)是存储部12所存储的波长特性。
并且，如图4所示，图像处理部3具有推定值计算部13和比较图像推定部14。
如图5所示，推定值计算部13将输入来的各线分光图像的缝8的长度方向X的各位置xj处的波长特性R(λ)(分光反射率)和波长特性S(λ)(分光灵敏度)相乘，在所拍摄的整个波长范围内进行积分(参照下式2)而计算出xj处的推定亮度值V(xj)。并且，比较图像推定部14根据推定值计算部13所计算出的全部的位置xj处的推定亮度值而生成线状的比较图像。
【数学式1】
V(xi)＝∫R(λ)S(λ)dλ (2)
并且，如图4所示，图像处理部3具有位置偏移检测部(线分光图像位置偏移检测部)15。如图5所示，位置偏移检测部15通过求出比较图像推定部14所推定出的比较图像与参照图像的相关性，确定了参照图像中的比较图像的对应位置Yi，并且计算出线的沿长度方向X的位置偏移量Δx。
位置偏移检测部15中的相关性运算在各比较图像与参照图像内的各线之间进行，选择具有最高的相关值的线来作为对应位置Yi。并且，计算出所选择的对应位置Yi的各线的参照图像与比较图像的位置偏移量Δx。
并且，图像处理部3具有位置偏移校正部16，该位置偏移校正部16使为了推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像偏移了由位置偏移检测部15检测出的位置偏移量Δx后而适用于同样由位置偏移检测部15选择出的参照图像内的对应位置Yi。如图6所示，位置偏移校正部16具有位置校正部17、帧分光图像保持部19和地址生成部18。
位置校正部17使线分光图像获取部7所获取的每条线的线分光图像按照位置偏移检测部15所检测出的位置偏移量Δx在X方向上偏移。
帧分光图像保持部19根据线分光图像获取部7所获取的每条线的线分光图像的频带数(像素数)来设置。并且，地址生成部18根据位置偏移检测部15所确定的各线分光图像在参照图像内的对应位置Yi的信息，生成在位置校正部17中校正后的各线分光图像在帧分光图像保持部19中的地址，将该地址写入并保存在与每个频带对应的帧分光图像保持部19所对应的地址中。由此，生成校正了位置偏移的线分光图像。
对这样构成的本实施方式的分光图像获取装置1的作用进行说明。
要想使用本实施方式的分光图像获取装置1来获取分光图像，则将拍摄透镜4朝向被摄体配置，通过拍摄透镜4对来自光源的光在被摄体上的反射光进行会聚。
所会聚的光被分支部5分支为两个光路L1、L2，通过配置在一个光路L1上的参照图像获取部6来获取参照图像，通过配置在另一光路L2上的线分光图像获取部7来获取多个线分光图像。
由于参照图像获取部6由CCD等区域传感器构成，因此能够暂时获取各位置处的没有位置偏移的二维单色图像。
并且，在线分光图像获取部7中，通过择一地依次打开将缝8关闭的开闭器9，使通过了开着的缝8的沿线方向X延伸的线状的光被衍射光栅10按照波长进行分光，通过拍摄元件11按照每条线获取线分光图像。此时，各线分光图像的获取时刻因依次打开缝8而产生偏移，在被摄体移动的情况下等会产生位置偏移。
因此，当图像获取部2所获取的参照图像和多个线分光图像被输入给图像处理部3时，在推定值计算部13中，将各线分光图像的缝8的长度方向X的各位置xj处的波长特性(分光反射率)与存储在存储部12中的波长特性相乘，计算出位置xj处的推定亮度值。
另外，在图像处理部3的比较图像推定部14中，通过推定值计算部13所计算出的全部的位置xj处的推定亮度值来构成线状的比较图像。
并且，在图像处理部3中，通过位置偏移检测部15来求出比较图像推定部14所推定出的比较图像与参照图像的相关性，确定了参照图像中的比较图像的对应位置Yi，并且计算出线的沿长度方向X的位置偏移量Δx。
并且，在图像处理部3中，在位置偏移校正部16中，根据所检测出的位置偏移量Δx将线分光图像适用于参照图像内的对应位置Yi。由此，即使在依次切换缝8而获取的多个线分光图像之间产生位置偏移，也可参照暂时获取的参照图像来将线分光图像对齐，因此具有如下的优点：能够对应于被摄体的移动而生成抑制了位置偏移的分光图像。
接着，以下参照附图对本发明的第2实施方式的分光图像获取装置进行说明。
在本实施方式的说明中，对结构与上述第1实施方式的分光图像获取装置1相同的部位赋予相同的标号并省略说明。
如图7所示，本实施方式的分光图像获取装置在图像处理部20的图像处理以及参照图像获取部6几乎与线分光图像获取线分光图像的时机同步地获取多个参照图像的方面与第1实施方式的分光图像获取装置1不同。
如图8所示，图像处理部20还具有参照图像间位置偏移检测部(帧图像间位置偏移检测部)21，该参照图像间位置偏移检测部对参照图像获取部6所获取的多个参照图像间的位置偏移量进行检测，位置偏移校正部16也使用参照图像间的位置偏移量来进行校正。
即，使用几乎同时刻获取的第1参照图像和第1线分光图像以与第1实施方式同样的方式对第1位置偏移量Δx1进行检测，将第1线分光图像保存在第1参照图像的对应位置。
接着，使用几乎同时刻获取的第2参照图像和第2线分光图像以与第1实施方式同样的方式对第2位置偏移量Δx1进行检测。由于在第2参照图像与第2线分光图像的获取时刻完全一致的情况下，第2位置偏移量为零，因此该处理成为对应位置Yi的特定处理，所述对应位置Yi由使用了第2线分光图像的比较图像与第2参照图像的相关性来确定。
并且，通过参照图像间位置偏移检测部21对第1参照图像与第2参照图像之间的第3位置偏移量Δx2进行检测。然后，通过位置偏移校正部16将第2位置偏移量Δx1和第3位置偏移量Δx2合在一起而对位置偏移进行校正，将第2线分光图像保存在第1参照图像的对应位置Yi。以下，以第1参照图像为基准图像反复进行上述过程，从而能够获取抑制了位置偏移的分光图像。
即，根据本实施方式的分光图像获取装置，具有下述优点：能够容易地获得几乎同时刻获取的参照图像与线分光图像的相关性，并且还能够使二维的参照图像彼此的相关性以较少的误差进行。
另外，在本实施方式中，与线分光图像的获取同步地获取了参照图像，但也可以取而代之，与线分光图像的获取非同步地获取多个参照图像。在该情况下，如图9所示，只要选择与获取时刻最接近的参照图像来进行线分光图像位置偏移检测部15对位置偏移量的检测即可。
并且，参照图像间位置偏移检测部21也可以对参照图像内的局部的位置偏移进行检测。在图10所示的例中，由于第1线分光图像与第1参照图像的获取时刻接近，第2线分光图像与第2参照图像的获取时刻接近，因此能够容易地进行位置偏移的检测。并且，在第1参照图像与第2参照图像之间进行局部的位置偏移的检测。
参照图像彼此的局部的位置偏移是通过将各参照图像划分成多个区域P并对每个区域P进行比较而进行的。由此，具有下述优点：即使在各线分光图像的获取期间被摄体产生变位，也能够容易地进行对应位置的确定，其中，所述对应位置用于使线分光图像适用于作为基准的第1参照图像。另外，区域P也可以相互重叠地设定。
并且，参照图像获取部6也可以隔开比相邻的线分光图像的获取间隔足够大的时间间隔来获取两个以上参照图像。
在该情况下，存在不获取与线分光图像对应的参照图像的时机。如图11和图12所示，分光图像获取装置在不获取参照图像的第2线分光图像的时机生成假想第2参照图像，通过将第2线分光图像嵌入到所生成的该假想参照图像中而生成分光图像。
为了生成假想参照图像，如图13所示，图12的参照图像间位置偏移检测部21具有：相邻参照图像间位置偏移检测部22，其对实际获取的相邻的图像间的位置偏移量进行检测；以及相邻参照图像位置偏移内插部23，其使用在此检测出的相邻的参照图像间的位置偏移量(Δxref)、线分光图像的拍摄时刻(tl)和相邻的两个参照图像的拍摄时刻(tref0、tref1)来生成假想参照图像。在相邻参照图像位置偏移内插部23中，通过下式来求出假想参照图像的位置偏移量Δx2。
Δx2＝Δxref(tl-tref0)/(tref1-tref0)
生成假想参照图像之后的处理和与线分光图像对应地获取参照图像的情况相同。
这样，能够减少参照图像的获取张数。
并且，参照图像获取部6以比线分光图像获取部7获取线分光图像的获取间隔短的时间间隔来获取参照图像，参照图像间位置偏移检测部21对相邻地获取的参照图像间的位置偏移量进行检测，对与各线分光图像对应的参照图像之前的位置偏移量进行合成，从而能够将按照该位置偏移量进行了位置校正的各线分光图像适用于这些参照图像中的对应位置，能够获取抑制了位置偏移的分光图像。
在该情况下，如图14所示，参照图像间位置偏移检测部21具有：相邻参照图像间位置偏移检测部22，其对相邻的参照图像间的各自之间的位置偏移量进行检测；相邻参照图像间位置偏移相加部24，其将该相邻参照图像间位置偏移检测部22所检测出的各个位置偏移量相加。如图15所示，参照图像间位置偏移检测部21对相邻的各个参照图像间的位置偏移量进行检测，通过将它们相加而求出基准的参照图像和与线分光图像对应的参照图像的位置偏移量。
并且，在上述方式中，位置偏移检测部15中的相关性运算在各比较图像与参照图像内的各线之间进行，但也可以取而代之，通过将基于缝8的扫描信息(例如，拍摄间隔、扫描位置等)的参照图像中的预测位置作为基准来实施相关性运算，从而能够通过与更少的线的相关性运算来对具有最高的相关值的线进行检测，从而能够缩短运算处理所花费的时间。
并且，在上述实施方式中，例示了将区域传感器所获取的单色图像作为参照图像，但只要是与线分光图像相比能够高速获取的图像，则不限于此。例如，只要是包含数量比线分光图像少的颜色信号的图像即可。
标号说明
1：分光图像获取装置；6：参照图像获取部(帧图像获取部)；7：线分光图像获取部；8：缝；14：比较图像推定部；15：位置偏移检测部(线分光图像位置偏移检测部)；16：位置偏移校正部；21：参照图像间位置偏移检测部(帧图像间位置偏移检测部)。

Claims (5)

1.一种分光图像获取装置，其具有：
线分光图像获取部，其将进行扫描的线状的光在该光的长度方向的各位置处按照波长进行分光而获取多个线分光图像；
帧图像获取部，其包含该线分光图像获取部的拍摄范围，获取二维的帧图像，该二维的帧图像包含比所述线分光图像少的颜色信号；
比较图像推定部，其根据所述线分光图像获取部所获取的各所述线分光图像和所述帧图像获取部的波长特性，按照每条线推定出比较图像；
线分光图像位置偏移检测部，其对该比较图像推定部所推定出的各所述比较图像与所述帧图像内的对应位置的位置偏移量进行检测；以及
位置偏移校正部，其根据该线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量，将为了推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于所述帧图像内的对应位置。
2.根据权利要求1所述的分光图像获取装置，其中，
所述帧图像获取部对作为基准的所述帧图像和相对于作为该基准的所述帧图像隔开时间间隔的其他的1个以上的所述帧图像进行获取，
所述线分光图像位置偏移检测部对获取时间点与为了推定各所述比较图像而使用的各线分光图像最接近的所述帧图像进行选择而对位置偏移量进行检测，
该分光图像获取装置具有帧图像间位置偏移检测部，该帧图像间位置偏移检测部对该线分光图像位置偏移检测部所选择出的所述帧图像与作为基准的所述帧图像之间的位置偏移量进行检测，
所述位置偏移校正部根据所述线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量和所述帧图像间位置偏移检测部所检测出的位置偏移量，将为了生成各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于作为基准的所述帧图像内的对应位置。
3.根据权利要求2所述的分光图像获取装置，其中，
所述帧图像获取部在与所述线图像获取部获取各所述线分光图像的获取时间点对应的时间点获取各所述帧图像。
4.根据权利要求2或3所述的分光图像获取装置，其中，
所述帧图像间位置偏移检测部对帧图像间的位置偏移进行局部检测。
5.根据权利要求1所述的分光图像获取装置，其中，
所述帧图像获取部对作为基准的所述帧图像和相对于作为该基准的所述帧图像隔开时间间隔的其他的1个以上的所述帧图像进行获取，
该分光图像获取装置具有位置偏移量计算部，该位置偏移量计算部根据当对各所述比较图像相对于作为所述基准的所述帧图像的对应位置进行检测时作为基准的所述帧图像和其他任意的所述帧图像的获取时刻以及各所述比较图像的获取时刻，对用于推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像的获取时刻的所述帧图像相对于作为基准的所述帧图像的位置偏移量进行计算，
所述位置偏移校正部根据所述线分光图像位置偏移检测部所检测出的位置偏移量和所述位置偏移量计算部所计算出的位置偏移量，将为了推定各所述比较图像而使用的各所述线分光图像适用于作为基准的所述帧图像内的对应位置。
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