CN116113811A - 图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质 - Google Patents

Abstract

在图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质中，从测定用片材的摄像图像的图像信号中获取与光谱灵敏度对应的第1图像信号及与光谱灵敏度对应且与第1图像信号的至少1个光谱灵敏度不同的第2图像信号。通过将第1图像信号作为第3图像信号或按每个像素合计2个以上的第1图像信号来生成第3图像信号，将第2图像信号作为第4图像信号或按每个像素合计2个以上的第2图像信号来生成第4图像信号。然后，通过按每个像素计算第3图像信号与第4图像信号的比率来生成第5图像信号，并基于第5图像信号导出施加到测定用片材上的外部能量的面分布。

Description

图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质

技术领域

本发明涉及图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质，所述图像处理装置基于测定用片材的显色浓度，导出施加到测定用片材的外部能量。

背景技术

在通过相机等摄像装置拍摄通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定浓度的测定用片材，并从测定用片材的摄像图像的图像信号(浓度值)来导出施加到测定用片材上的外部能量的情况下，需要进行阴影校正来校正因照明光的强度的面分布的不均匀而产生的测定用片材的摄像图像的浓度的面分布的不均匀。

在进行阴影校正的情况下，拍摄例如阴影校正用的图像、例如白色的标准图像，基于该拍摄图像的图像信号，生成用于消除测定用片材的摄像图像的浓度的面分布的不均匀的阴影校正参数。然后，使用阴影校正参数，对测定用片材的摄像图像的图像信号进行阴影校正。

但是，与高性能扫描仪等那样照明状态(照明条件)保持在恒定的情况不同，用户在用手拿着摄像装置拍摄测定用片材，尤其是利用性能低的扫描仪来读取测定用片材的情况下，很难将照明状态保持为恒定。因此，有必要限制照明状态从阴影校正用图像的摄像时起不发生变化，并且对测定用片材的图像进行拍摄。

作为成为本发明参考的现有技术文献，例如有专利文献1及2等。

在专利文献1中记载有一种压力测定装置，其由照相机拍摄因施加的压力而显色成浓淡的压力纸，通过最小二乘法作为近似式求出灰阶图像的相对浓度值与绝对浓度值的关系，通过近似式将拍摄到的压力纸的相对浓度值换算为绝对浓度值，并且将用于使表示压力纸的绝对浓度值的浓淡显色的每单位面积的压力乘以面积，通过对所有灰度求和来求出施加在压力纸上的压力。

在专利文献2中记载有如下内容：若光在多种强度下，RGB信号改变大小且强度提高系数k份的量，则RGB信号为等同于(kR、kG、kB)，从而通过将RGB矢量除以例如(R+G+B)，并且对于强度进行标准化而消除对强度(k)的依赖性，消除因照明的强度的高低而产生的图像中的变动。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：实用新型登录第2516263号公报

专利文献2：日本特表2003-520515号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，专利文献1只公开了为了准确地求出压力纸显色浓度，而对因照明光的强度的变化引起的压力纸的显色浓度的变动进行校正的技术，但对于因照明光的强度的面分布的不均匀而产生的压力纸的显色浓度的面分布的不均匀的校正，则没有特别公开。

另一方面，专利文献2公开了作为不受照明光的强度变化影响的信号处理，取彩色信号的比率并关于照明光的强度进行标准化的技术，但没有公开根据彩色信号的比率和压力值之间的关系，从彩色信号的比率导出压力值的技术。

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种不使用阴影校正用图像就可以从测定用片材的显色浓度正确导出施加到测定用片材上的外部能量的图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种图像处理方法，其具有如下工序：

通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的浓度的测定用片材获取由具有相互不同的多个光谱灵敏度的传感器拍摄到的摄像图像的图像信号；

从摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号；

从摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号；

通过将1个第1图像信号作为第3图像信号，或者按每个像素合计2个以上的第1图像信号来生成第3图像信号；

通过将1个第2图像信号作为第4图像信号，或者按每个像素合计2个以上的第2图像信号来生成第4图像信号；

通过按每个像素计算第3图像信号与第4图像信号的比率来生成第5图像信号；及

根据第5图像信号，导出施加到测定用片材上的外部能量的面分布

其中，优选多个光谱灵敏度为R灵敏度、G灵敏度及B灵敏度。

另外，优选第5图像信号和外部能量处于基于第5图像信号外部能量唯一确定的映射关系，并基于映射关系预先生成校准曲线。

并且，优选使用标准曲线，从第5图像信号导出施加到测定用片材上的外部能量的面分布。

并且，优选基于从摄像图像的图像信号生成的第5图像信号和施加到测定用片材的外部能量的关系而生成校准曲线，摄像图像为利用传感器拍摄如下补丁而成：生成于测定用片材上，通过在测定用片材上以各种不同的条件施加外部能量而显色的补丁，或者，使用与测定用片材相同色料生成于与测定用片材不同的片材上，并以与生成于测定用片材上的补丁相同浓度显色的补丁。

并且，外部能量各不相同的条件优选包括对测定用片材没有施加外部能量的条件。

并且，优选校准曲线中的映射关系的非线性越强，使补丁的数量越多。

并且，优选使在校准曲线中的映射关系的非线性强的范围内的补丁的数量比校准曲线中的映射关系的线性强的范围更多。

并且，在获取测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取第1图像信号之前，对测定用片材的摄像图像的图形失真进行校正，

优选从图形失真的校正后的测定用片材的摄像图像的图像信号生成第5图像信号。

并且，在获取测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取第1图像信号之前，不进行将测定用片材的摄像图像的图像信号从亮度线性图像信号转换成具有伽马曲线的图像信号的灰度变换，

优选从没有进行灰度变换的测定用片材的摄像图像的图像信号生成第5图像信号。

并且，本发明提供一种图像处理装置，其具备处理器，处理器进行如下处理：

通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的浓度的测定用片材获取由具有相互不同的多个光谱灵敏度的传感器拍摄到的摄像图像的图像信号；

从摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号；

从摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号；

通过将1个第1图像信号作为第3图像信号，或者按每个像素合计2个以上的第1图像信号来生成第3图像信号；

通过将1个第2图像信号作为第4图像信号，或者按每个像素合计2个以上的第2图像信号来生成第4图像信号；

通过按每个像素计算第3图像信号与第4图像信号的比率来生成第5图像信号；及

根据第5图像信号，导出施加到测定用片材上的外部能量的面分布

并且，本发明提供一种用于使计算机执行所述图像处理方法的各个工序的程序。

并且，本发明提供一种的计算机可读取的记录介质，其记录有用于使计算机执行所述图像处理方法的各个工序的程序。

发明效果

根据本发明，可通过计算图像信号的比率消除不均匀分量，因此，即使不基于阴影校正用图像进行阴影校正，也能够与进行了阴影校正时同样，能够消除因照明光的强度的面分布的不均匀而产生的测定用片材的摄像图像的浓度的面分布的不均匀。并且，用户不用考虑照明光的强度的面分布的不均匀，而能够从测定用片材的显色浓度中正确地导出施加到测定用片材的外部能量。

附图说明

图1是表示本发明的图像处理装置的结构的一实施方式的框图。

图2是表示处理器的内部结构的一实施方式的框图。

图3是表示图像处理装置的动作的流程图。

图4是表示图表的结构的一实施方式的概念图。

图5是表示图表的结构的另一实施方式的概念图。

图6是表示测定用片材1的摄像图像的R信号的比率R’和施加到测定用片材1的外部能量之间的关系的校准曲线的图表。

图7是表示测定用片材2的摄像图像的G信号的比率G’和施加到测定用片材2的外部能量之间的关系的校准曲线的图表。

图8是表示第1实施例的测定用片材的结构的概念图。

图9是表示第1实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

图10是表示基于图像信号的比率的第1实施例的测定用片材的摄像图像的构成的概念图。

图11是表示基于图像信号的比率的第1实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

图12是表示构成第2实施例的测定用片材的结构的概念图。

图13是表示第2实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

图14是表示基于图像信号的比率的第2实施例的测定用片材的摄像图像的结构的概念图。

图15是表示基于图像信号的比率的第2实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

图16是表示第3实施例的测定用片材的结构的概念图。

图17是表示第3实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

图18是表示基于图像信号的比率的第3实施例的测定用片材的摄像图像的结构的概念图。

图19是表示基于图像信号的比率的第3实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。

具体实施方式

以下，基于附图中示出的优选实施方式，对本发明的图像处理装置、图像处理方法、程序及记录介质进行详细说明。

图1是表示本发明的图像处理装置的结构的一实施方式的框图。图1中示出的图像处理装置10基于测定用片材的显色浓度来导出施加到测定用片材的外部能量的面分布。本实施方式的图像处理装置10为具有相机功能的智能手机，如图1所示，其具备摄像部12、显示部14、操作部16、存储部18及处理器20。显示部14、操作部16、摄像部12、存储部18及处理器20通过内部总线34双向连接，并且能够相互收发数据。

摄像部12具备具有各自不同的多个光谱灵敏度的传感器，通过处理器20的控制，在任意的照明光下，利用传感器对被摄体进行拍摄而输出其摄像图像的图像信号。在本实施方式的情况下，传感器具有由R(红)灵敏度、G(绿)灵敏度及B(蓝)灵敏度组成的3个光谱灵敏度。摄像部12对应于智能手机的相机功能，利用传感器来对测定用片材及图表进行拍摄以输出这些摄像图像的由R灵敏度的图像信号(R信号)、G灵敏度的图像信号(G信号)及B灵敏度的图像信号(B信号)组成的彩色图像信号。

摄像部12可以通过使用色彩传感器来对被摄体进行拍摄，以将由其摄像图像的R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号输出。或者，摄像部12可以通过使用单色传感器及R，G，B的滤光器来对被摄体依次进行拍摄，以将该R图像的R信号、G图像的G信号及B图像的B信号依次输出。并且，不限于R灵敏度、G灵敏度及B灵敏度，也可以使用具有其他颜色的光谱灵敏度的传感器。

测定用片材是纸、薄片和薄膜等那样的薄片状的片材，在其至少1个表面上，形成通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定形状和规定浓度(色调)的显色部。测定用片材并没有特别限定，例如，能够例示出压敏片材、热敏片材及紫外线(或者近红外线、中红外线)片材等。

压敏片材、热敏片材及紫外线片材等通过分别施加压力、温度及紫外线(或者近红外线、中红外线)等外部能量，而显色成与所施加的外部能量相应的规定形状及规定浓度。测定用片材能够基于在其表面形成的显色部的形状及浓度，来计量施加到其测定用片材的外部能量的面分布。

另外，施加到压敏片材的压力有2种，瞬时压力及持续压力。瞬时压力是瞬时施加到测定用片材的外部能量的大小。而持续压力是持续施加到测定用片材的外部能量的大小的时间积分。外部能量则包括基于瞬时压力的外部能量的大小及基于持续压力的外部能量的大小的时间积分双方。关于热敏片材及紫外线片材等也相同。热敏片材的情况，在与热源接触时的显色浓度根据热源的温度及接触时间而改变(温度的时间积分能量)。紫外线片材的情况，接受紫外线时的显色浓度与所接受的紫外线的光量及受光时间对应(光量的时间积分能量)。

图表包括以各自不同的浓度显色的2个以上的补丁。对此将在后面详细地进行叙述，但图表所包含的补丁用于生成校准曲线，该校准曲线用于将测定用片材的摄像图像的图像信号(色信号)的比率与施加到测定用片材的外部能量建立对应关系，并从图像信号的比率导出施加到测定用片材的外部能量的面分布。

用于生成校准曲线的图表能够使用测定用片材来生成。在这种情况下，图表包括2个以上的补丁，该补丁生成于测定用片材上，通过在测定用片材上以各种不同的条件施加外部能量而显色的补丁。在这种情况下，如图4所示，补丁可以沿着例如测定用片材上的周边部配置，以便不妨碍形成在测定用片材上的显色部。

另外，外部能量各不相同的条件也可以包括没有施加外部能量的条件。以没有施加外部能量的条件生成的补丁例如为白色补丁。该白色补丁可以与图表所包含的其他补丁相同，但也可以利用其他补丁的区域以外的背景的白色区域。在这种情况下，图表实质上仅包含规定浓度的1个补丁。

并且，能够在与测定用片材不同的片材上，使用与测定用片材相同的色材来生成图表。在这种情况下，图表包括2个以上的补丁，该补丁使用与测定用片材相同的色材生成于与测定用片材不同的片材上，并以与生成于所述测定用片材上的补丁相同的浓度显色。在这种情况下，如图5所示，补丁能够配置于与测定用片材不同的片材上的任意位置。

另外，图表所包含的补丁的数量、配置、大小及形状等并没有特别限定。并且，图4、5中示出的矩形的补丁还能够利用于测定用片材的摄像图像中的图形失真的校正中。

显示部14通过处理器20的控制而显示各种图像及信息等。显示部14例如由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、有机EL(Organic Electroluminescence：有机电激发光)显示器、LED(Light Emitting Diode：发光二极体)显示器或电子纸等显示器等构成。在本实施方式的显示部14中，设置有接收基于图像处理装置10的用户的触摸操作的触控面板。

操作部16通过处理器20的控制而接收用户的操作。操作部16包括设置在图像处理装置10的框体的外表面的多个按钮以及设置在显示部14的触控面板的图形用户界面等。在用户对被摄体进行拍摄，或者设定各种设定项目的情况下，通过操作部16进行对应的操作。

存储部18记录通过处理器20的控制而利用摄像部12拍摄的被摄体的摄像图像，即，其图像信号等。在本实施方式的情况下，存储部18是用于存储由摄像部12拍摄的测定用片材的摄像图像及图表的摄像图像的存储体装置等。并且，存储部18中容纳有由处理器20执行的程序及各种数据等。

处理器20控制图像处理装置10的各部，执行各种处理，包括被摄体的拍摄、图像的存储、图像的显示等。如图2所示，处理器20具备图像信号获取部22、比率计算部24、校准曲线生成部28、面分布导出部30及显示处理部32。存储于存储部18中的程序由处理器20执行，从而处理器20作为各个处理部发挥功能。图像信号获取部22、比率计算部24、校准曲线生成部28及面分布导出部30经由内部总线34双向连接，并且能够相互收发数据。

图像信号获取部22根据经由操作部16的用户的操作(摄像的指示)，控制摄像部12的动作，获取由传感器摄像到的被摄体的摄像图像、即该图像信号。在本实施方式的情况下，图像信号获取部22获取由测定用片材的摄像图像的R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号。并且，图像信号获取部22从图表的摄像图像中抽取与2个以上的补丁的区域对应的2个以上的补丁的摄像图像，并获取由2个以上的补丁的摄像图像的各个R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号。

并且，图像信号获取部22从测定用片材的摄像图像的图像信号中，获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号。此外，图像信号获取部22从测定用片材的摄像图像的图像信号中，获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号。在本实施方式的情况下，图像信号获取部22作为测定用片材的摄像图像的第1图像信号获取R信号，作为第2图像信号获取R信号、G信号及B信号。

同样，图像信号获取部22从2个以上的补丁的摄像图像的各个图像信号中，获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号。此外，图像信号获取部22从2个以上的补丁的摄像图像的各个图像信号中，获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号。在本实施方式的情况下，图像信号获取部22作为补丁的摄像图像的第1图像信号获取R信号，作为第2图像信号获取R信号、G信号及B信号。

比率计算部24计算测定用片材的摄像图像的图像信号(色信号)的比率。同样，比率计算部24计算补丁的摄像图像的图像信号(色信号)的比率。

更详细地说，比率计算部24在由图像信号获取部22获取1个第1图像信号的情况下，将1个第1图像信号作为第3图像信号。另一方面，在获取2个以上的第1图像信号的情况下，比率计算部24通过按每个像素合计2个以上的第1图像信号来生成第3图像信号。即，将2个以上的第1图像信号的对应的像素的像素值的合计值作为第3图像信号的对应的像素的像素值。

同样，比率计算部24在由图像信号获取部22获取1个第2图像信号的情况下，将1个第2图像信号作为第4图像信号。另一方面，在获取2个以上的第2图像信号的情况下，比率计算部24通过按每个像素合计2个以上的第2图像信号来生成第4图像信号。即，将2个以上的第2图像信号的对应的像素的像素值的合计值作为第4图像信号的对应的像素的像素值。

然后，比率计算部24针按每个像素计算第3图像信号与第4图像信号之间的比率，以生成第5图像信号。即，将第3图像信号的像素的像素值与第4图像信号的对应像素的像素值的比率作为第5图像信号的对应像素的像素值。

另外，像素值的合计方法并不限于算数加法，也可以是算术平均等其他的合计方法。

本实施方式的情况下，基于预先确定的色信号的比率的计算式，图像信号获取部22获取第1图像信号及第2图像信号，比率计算部基于第1图像信号及第2图像信号来生成第3图像信号及第4图像信号，基于第3图像信号及第4图像信号来计算第5图像信号，即第3图像信号与第4图像信号的比率。

其中，作为R信号的比率R’、G信号的比率G’及B信号的比率B’的计算式的一例，示出下述计算式1～4。

计算式1：R’＝R/Y，G’＝G/Y，B’＝B/Y，Y＝R+G+B

计算式2：R’＝R/(G+B)，G’＝G/(R+B)、B’＝B/(R+G)

计算式3：R’＝R/G，G’＝G/R，B’＝B/G

计算式4：R’＝R/B，G’＝G/B，B’＝B/R

另外，不限定于上述计算式1～4，在计算式的分子中，作为第3图像信号，只要包括通过按每个像素合计1个第1图像信号或2个以上的第1图像信号来生成的第3图像信号即可。另一方面，在计算式的分母中，作为第4图像信号，只要包括通过按每个像素合计至少1个光谱灵敏度和与第1图像信号不同的1个第2图像信号或2个以上的第2图像信号来生成的第4图像信号即可。

计算式的确定方法并没有特别限定，例如，使用计算式1～4，计算上述的比率R’、G’及B’，基于比率R’、G’及B’和施加到测定用片材的外部能量的关系，从计算式1～4中选择最适合于测定用片材的显色特性及传感器的光谱灵敏度特性等的1个计算式。例如，可以选择比率与外部能量的关系单调增加或单调减少的计算式，也可以选择线性强的计算式。

比率与外部能量的关系单调增加或单调减少，是指外部能量的变化相对于比率的变化，不会反复增加或减少，而是单调增加或单调减少。

例如，在对表示比率和外部能量之间的关系的折线图进行直线近似的情况下，线性的强弱由线性近似后的直线与表示比率和外部能量之间的关系的各个点之间的相关度的大小来决定。相关的大小表示线性近似的直线与表示比率和外部能量关系的各点的偏差量的大小，线性越强，偏差量越小，相关越大。并且，根据比率导出外部能量的面分布时所要求的精度越高，要求的相关性越大。

在本实施方式的情况下，作为计算式，选择计算式1的R信号的比率R’＝R/Y，Y＝R+G+B。在此情况下，图像信号获得部22获取R信号作为第1图像信号，并获得R信号、G信号及B信号作为第2图像信号。然后，比率计算部通过将R信号作为第3图像信号，按每个像素合计R信号、G信号及B信号来生成第4图像信号，通过使用计算式1来计算第3图像信号与第4图像信号的比率R’来生成第5图像信号。

校准曲线生成部28基于从补丁的摄像图像的图像信号生成的第5图像信号和施加到测定用片材的外部能量的关系，生成校准曲线。第5图像信号和外部能量处于基于第5图像信号而唯一确定外部能量的映射关系，该映射关系是已知的。校准曲线生成部28基于该映射关系来生成预先校准曲线。校准曲线例如能够通过LUT(Look Up Table：查找表)构成。

图6是表示测定用片材1的摄像图像的R信号的比率R’和施加到测定用片材1的外部能量之间的关系的校准曲线的图表。图表的横轴表示测定用片材1的摄像图像的R信号的比率R’，纵轴表示施加到测定用片材1的外部能量。在该图表中，当比率R’在约0.7～2.3的范围内增加时，与其对应地，外部能量在0～7的范围内增加。即，测定用片材1的摄像图像的R信号的比率R’的校准曲线向右上方变化。

图7是表示测定用片材2的摄像图像的G信号的比率G’和施加到测定用片材2的外部能量之间的关系的校准曲线的图表。图表的横轴表示测定用片材2的摄像图像的G信号的比率G’，纵轴表示施加到测定用片材2的外部能量。在该图表中，当比率G’在0.1～0.5的范围内增加时，与其对应地，外部能量在6～0的范围内减少。即，测定用片材2的摄像图像的G信号的比率G’的校准曲线向右下方变化。

如上所述，测定用片材1，2的校准曲线中的比率和外部能量的关系根据其显色特性而不同。与其对应地，校准曲线生成部28使用预先确定的计算式，预先生成与测定对象的测定用片材对应的校准曲线。

面分布导出部30基于第5图像信号、即测定用片材的摄像图像的第3图像信号与第4图像信号的比率，来导出施加到测定用片材的外部能量的面分布。在本实施方式的情况下，面分布导出部30使用通过校准曲线生成部28来生成的校准曲线，并从第5图像信号导出施加到测定用片材的外部能量的面分布。

显示处理部32使显示部14显示各种图像和信息等。在本实施方式的情况下，诸如根据用户的操作(摄像的指示)拍摄测定用片材及图表的情况，显示处理部32使显示部14显示这些图像。

接着，参照图3所示的流程图，对图像处理装置10的动作进行说明。

在以下说明中，假设利用计算比率R’的计算式1，并根据显色成相互不同浓度的8个补丁生成校准曲线，并利用校准曲线，从测定对象的测定用片材的摄像图像的R信号的比率R’(第5图像信号)来导出施加到测定用片材的外部能量。

首先，作为由测定对象的测定用片材的图像信号的比率导出外部能量之前的提前准备，预先确定用于生成校准曲线的选择式(工序S1)。

在这种情况下，用户对通过在任意照明光L1下施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定浓度的测定用片材进行拍摄。例如，用户手持作为智能手机的图像处理装置10，一边观察显示于显示部14的测定用片材的图像，一边通过利用操作部16的用户的操作来指示测定用片材的拍摄。

与其对应地，测定用片材通过摄像部12的传感器而被拍摄。而且，通过图像信号获取部22获取由测定用片材的摄像图像的R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号。

接着，通过比率计算部24，并且使用所述计算式1～4来计算测定用片材的摄像图像的比率R’、G’及B’，基于比率R’、G’及B’和施加到测定用片材的外部能量的关系，从计算式1～4中选择例如R信号的比率R’的计算式1。由此，最适合于测定对象的测定用片材的显色特性及传感器的光谱灵敏度特性的1个计算式被确定。

接着，同样作为提前准备，预先生成与测定对象的测定用片材对应的校准曲线(工序S2)。

在这种情况下，用户在相同的照明光L1下，对包括显色成各自不同的浓度的8个补丁的图表进行拍摄。

与其对应地，同样，图表通过摄像部12的传感器而被拍摄。接着，通过图像信号获取部22而从图表的摄像图像中抽取与8个补丁的区域对应的8个补丁的摄像图像，获取由8个补丁的摄像图像的各个R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号。然后，从8个补丁的摄像图像的图像信号的各自中作为第1图像信号获取R信号，作为第2图像信号获取R信号、G信号及B信号。

接着，通过比率计算部24而R信号被视为第3图像信号，通过按每个像素合计R信号、G信号及B信号，从而作为第4图像信号而生成Y信号(Y＝R+G+B)。然后，通过使用比率R’的计算式1，并按每个像素计算R信号与Y信号的比率R’＝R/Y，从而生成8个补丁的摄像图像各自的第5图像信号。由此，计算出8个补丁的摄像图像的8个第5图像信号即8个比率R’。

接着，通过校准曲线生成部28，基于8个比率R’和施加到与此对应的测定用片材的8个外部能量的关系来生成比率R’的校准曲线。

更详细地说，如图6所示，在表示比率R’和外部能量的关系的图表中，表示8个比率R’和施加到与此对应的测定用片材的8个外部能量的关系的8个离散的点被确定。然后，通过使用公知的插值技术来插值离散的8个点以生成比率R’的校准曲线。例如，在8个点的范围内，使用三维样条插值技术等进行插值，在8个点的范围外，使用外插技术等进行插值。

接着，从测定对象的测定用片材的图像信号的比率导出外部能量(工序S3)。

在这种情况下，用户对通过在相同照明光L1下施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定浓度的测定用片材进行拍摄。

与其对应地，同样由摄像部12的传感器拍摄测定用片材(工序S3-1)。接着，由图像信号获取部22获取由测定用片材的摄像图像的R信号、G信号及B信号组成的彩色图像信号(工序S3-2)。然后，从测定用片材的摄像图像的图像信号中，作为第1图像信号获取R信号(工序S3-3)，作为第2图像信号获取R信号、G信号及B信号(工序S3-4)。

接着，由比率计算部24将R信号设为第3图像信号(工序S3-5)，并按每个像素合计R信号、G信号及B信号，从而生成Y信号(Y＝R+G+B)作为第4图像信号(工序S3-6)。然后，通过使用比率R’的计算式1，并按每个像素计算R信号与Y信号的比率R’＝R/Y，从而生成测定用片材的摄像图像的第5图像信号(工序S3-7)。由此计算出测定用片材的摄像图像的第5图像信号，即比率R’。

然后，通过面分布导出部30并使用校准曲线，从第5图像信号中导出施加到测定用片材的外部能量的面分布(工序S3-8)。

并且，对于其他测定对象的测定用片材，同样可以使用相同的R’的计算式1及相同的校准曲线，从测定对象的测定用片材的图像信号的比率导出外部能量。

彩色图像信号的R信号、G信号及B信号由下述式表示。

R＝rr*Yr*SD(x、y)

G＝gg*Yg*SD(x、y)

B＝bb*Yb*SD(x、y)

其中，rr、gg及bb是R信号、G信号及B信号的反射率(颜色分量)，Yr、Yg及Yb是R信号、G信号及B信号的光量(亮度分量)，SD(x、y)在坐标(x、y)中，是由照明光的强度的面分布的不均匀产生的R信号、G信号及B信号的不均匀分量。

R信号的比率R’例如由下述式表示。

R’＝R/(R+G+B)

＝rr*Yr*SD(x、y)/(rr*Yr*SD(x、y)+gg*Yg*SD(x、y)+bb*Yb*SD(x、y))

＝rr*Yr*SD(x、y)/(rr*Yr+gg*Yg+bb*Yb)*SD(x、y)

＝rr*Yr/(rr*Yr+gg*Yg+bb*Yb)

当光量Yr，Yg，Yb是相同的Ys，即，Yr＝Yg＝Yb＝Ys时，比率R’由下述式表示。

R’＝rr*Ys/(rr*Ys+gg*Ys+bb*Ys)

＝rr*Ys/(rr+gg+bb)*Ys

＝rr/(rr+gg+bb)

如上所述，在比率R’中，亮度分量及不均匀分量被消除，只剩下颜色分量。

测定用片材通过被施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定浓度，但是当浓度值增加时，颜色分量及亮度分量联动增加。因此，即使从不存在亮度分量及不均匀分量，仅包含颜色分量的比率R’中导出外部能量的情况下，也能够与从浓度值中导出外部能量的情况同等正确地导出外部能量。

并且，通过计算图像信号的比率R’，不均匀分量被消除，因此，即使不基于阴影校正用图像进行阴影校正，也能够与进行了阴影校正的情况同样地消除由照明光的强度的面分布的不均匀而产生的测定用片材的摄像图像的浓度的面分布的不均匀。并且，用户不用考虑照明光的强度的面分布的不均匀，而能够从测定用片材的显色浓度中正确地导出施加到测定用片材的外部能量。

另外，在工序S1～S3中，不需要使用相同的照明光L1。更详细地说，照明光具有其强度的面分布及光谱分布(光谱)这2个属性，但是在工序S1～S3中，照明光的强度的面分布不需要相同。即，能够在不考虑照明光的强度的面分布的不均匀的情况下，对测定用片材进行拍摄。其另一方面，在工序S1～S3中，照明光的光谱分布需要一致。这是因为，在工序S1～S3中，若照明光的光谱分布变化，与测定用片材的色材的光谱反射率对应的浓度(色调)会看起来不同。

并且，在校准曲线中的映射关系，即，第5图像信号和外部能量的关系的线性强的情况下，实质上可以使用仅包含规定浓度的1个补丁的图表来生成校准曲线。在这种情况下，如上所述，由校准曲线生成部28基于图表所包含的1个补丁及利用该图表所包含的除了1个补丁的区域以外的背景的白色区域的白色补丁来生成校准曲线。

更详细地说，通过用直线连接两个点来生成校准曲线，这两个点在表示比率R’和外部能量的关系的图表中，一个表示1个补丁的摄像图像的图像信号的比率R’和与其对应的外部能量的关系，另一个表示白色补丁的摄像图像的图像信号的比率R’和与其对应的外部能量的关系。比率R’的计算式1的情况，若白色补丁的摄像图像的R信号、G信号及B信号为R＝G＝B＝1，白色补丁的摄像图像的图像信号的比率R’满足比率R’＝R/Y(Y＝R+G+B)＝1/3≈0.3。因此，在表示比率R’和外部能量的关系的图表中，表示白色补丁的摄像图像的图像信号的比率R’和与其对应的外部能量的关系的点，取决于比率R’≈0.3，以及例如与白色补丁的摄像图像的图像信号的比率R’对应的外部能量＝0。

如上所述，校准曲线中的映射关系的线性强的情况下，可以使图表所包含的补丁的数量减少，但相反地，在非线性强的情况下，优选使补丁的数量增多。即，非线性越强，优选使补丁的数量越多。由此，即使在非线性强的情况下，也可以高精度地从第5图像信号导出外部能量。

并且，通过校准曲线中的映射关系的范围而非线性存在强弱的情况下，优选在非线性强的范围内使补丁的数量增多，且在非线性弱的范围内使补丁的数量减少。即，优选使非线性强的范围内的补丁的数量比线性强的范围更多。由此，即使在非线性强的范围内，也能够从比率中高精度地导出外部能量。

并且，可以通过对包括图4中示出的图表的测定用片材进行拍摄来同时对测定用片材及图表进行拍摄。在这种情况下，能够通过1次拍摄来对测定用片材及图表这双方进行拍摄。或者，在对测定用片材进行拍摄之前或在对测定用片材进行拍摄之后，通过对图5中示出的图表进行拍摄来对测定用片材及图表分别地进行拍摄。

并且，可以将补丁的摄像图像的第5图像信号和外部能量直接建立对应关系。或者，设置标准化部，标准化部例如可以与浓度的标准状态对应地对补丁的摄像图像的第5图像信号进行标准化，并且将标准化后的第5图像信号与外部能量建立对应关系。即，可以将补丁的摄像图像的第5图像信号和外部能量间接建立对应关系。

并且，在测定用片材的摄像图像中包括由透镜的像差引起的图形失真及由摄像时的倾斜引起的图形失真等图形失真。从而，可以设置图形失真校正部，在获取测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取第1图像信号之前，可由图形失真校正部对测定用片材的摄像图像的图形失真进行校正，由比率计算部24从图形失真的校正后的测定用片材的摄像图像的图像信号生成第5图像信号。

由于镜头的像差而引起的图形失真，没有特别限定，可以采用公知的Zhang的方法(Zhengyou Zhang，“A Flexible New Technique for Camera Calibration”，MicrosoftResearch Technical Report，MSR-TR-98-71，December 2，1998。)进行校正。并且，由摄像时的倾斜引起的图形失真能够基于图表的摄像图像中所包含的矩形补丁的摄像图像中的4个顶点，并且使用公知的倾斜校正(透视图形校正)来进行校正。

并且，可以设置灰度变换部，在灰度变换部在获取测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取第1图像信号之前，进行将测定用片材的摄像图像的图像信号从亮度线性图像信号转换成具有伽马曲线的图像信号的灰度变换。另外，可以在进行了图形失真的校正之后进行灰度变换，或者也可以在进行了灰度变换之后进行图形失真的校正。

在计算具有伽马曲线的图像信号的比率的情况下，严格而言，无法完全消除不均匀分量，但是能够与计算亮度线性图像信号的比率的情况相同地获得阴影校正的效果。但是，从没有进行灰度变换的亮度为线性的测定用片材的摄像图像的图像信号生成第5图像信号，能够更高精度地获得阴影校正效果，因此优选。

接着，举出基于图像信号的比率来生成的测定用片材的摄像图像的具体例子进行说明。

图8是表示第1实施例的测定用片材的结构的概念图。在第1实施例的测定用片材的一侧表面上形成有圆形的、红色的多个显色部，所述显色部通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的规定浓度。第1实施例的测定用片材被照明光照明成左侧比较亮，越向右侧越暗。

图9是表示第1实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。图表的横轴表示从图8所示的测定用片材的左侧朝向右侧的距离，纵轴表示由图8所示的测定用片材的摄像图像的四边形框包围的部分的R信号、G信号及B信号(浓度值)。在图9图表中，上侧的实线所示的波形为R信号，中间的虚线所示的波形为B信号，下侧的虚线所示的波形为G信号。如该图表所示，显色部中的R信号、G信号及B信号越向比较亮的左侧越大，越向比较暗的右侧越小。

另一方面，图10是表示基于图像信号的比率的第1实施例的测定用片材的摄像图像的结构的概念图。更详细而言，图10表示在进行了图像信号的灰度变换之后，利用计算式1来计算图像信号的比率R’，并基于该比率R’而生成的测定用片材的摄像图像。基于比率R’生成的测定用片材的拍摄图像，亮度分量及不均成分被消除，仅保留颜色分量，但图10为了能够目视确认显色部，对亮度分量进行了偏置表示。

图11是表示基于图像信号的比率的第1实施例的测定用片材的摄像图像的图像信号的图表。图表的横轴表示从图10所示的测定用片材的左侧向右侧的距离，纵轴表示用于计算图10所示的测定用片材的摄像图像的被四边形框包围的部分的比率R’的计算式1所包含的原始的R信号、G信号及B信号(浓度值)。在图10图表中，上侧实线所示的波形为R信号，中间虚线所示的波形为B信号，下侧虚线所示的波形为G信号。如该图表所示，显色部中R信号、G信号及B信号在测定用片材的摄像图像的左右方向的所有区域中为相同的值。

图12～图15涉及第2实施例的测定用片材，与图8～图11的第1实施例的测定用片材相对应，第2实施例的测定用片材被照明光照明，使得上侧比较亮，下侧比较暗。

并且，图16～图19涉及第3实施例的测定用片材，同样，与图8～图11的第1实施例的测定用片材对应，但第3实施例的测定用片材被照明光照明，使得右侧比较明亮，左侧比较暗。

在第2实施例和第3实施例中，也与第一实施例相同，显色部中比率R’中包含的R信号、G信号和B信号在测定用片材的摄像图像的左右方向的所有区域中具有相同的值。

如上所述，根据实施例1～3可以确认，通过计算比率，亮度分量和不均匀分量被消除，只剩下颜色分量，与照明光的强度的面分布的不均匀无关，可以消除测定用片材的摄像图像的浓度值的面分布的不均匀。并且，如上所述，能够确认到即使在从灰度变换后的测定用片材的摄像图像的图像信号生成比率R′的情况下，也能够得到阴影校正的效果。

另外，本发明的图像处理装置不限于智能手机，也可以是数码相机、数码摄像机或扫描仪等，能够作为在这些装置中工作的APP程序实现。

处理器包括：CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，是执行软件(程序)而作为各种处理部发挥作用的通用的处理器；可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice：PLD)，是能够在制造FPGA(Field Programmable Gate Array)之后改变电路配置的处理器；专用电路，是具有专为执行ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等特定处理而设计的电路结构的处理器等。

1个处理部可以由这些各种处理器中的1个构成，也可以又1个或多个相同或不同处理器的组合，例如多个FPGA的组合，或者FPGA和CPU的组合等构成。并且，多个处理部可以由各种处理器中的1个构成，也可以将多个处理部中的2个以上集中使用1个处理器来构成。

例如，以服务器和客户端等计算机为代表，存在由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器，该处理器作为多个处理部发挥作用的方式。并且，还有一种方式：以片上系统(System on Chip：SoC)等为代表，可以使用由1个IC(集成电路)芯片实现包括多个处理部的整个系统的功能的处理器。

此外，这些各种处理器的硬件配置更具体来说，包括组合有诸如半导体元件的电路元件的电路(Circuitry)。

并且，本发明的方法可例如通过用于使计算机(处理器)执行其各个工序的程序来实现。并且，也可以提供记录有该程序的计算机可读记录介质。

以上，关于本发明进行了详细说明，但是，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然也可以进行各种改进和变更。

符号说明

10-图像处理装置，12-摄像部，14-显示部，16-操作部，18-存储部，20-处理器，22-图像信号获取部，24-比率计算部，28-校准曲线生成部，30-面分布导出部，32-显示处理部，34-内部总线。

Claims (13)

1.一种图像处理方法，其具有如下工序：

通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的浓度的测定用片材获取由具有相互不同的多个光谱灵敏度的传感器拍摄到的摄像图像的图像信号；

从所述摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号；

从所述摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与所述第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号；

通过将所述1个第1图像信号作为第3图像信号，或者按每个像素合计所述2个以上的第1图像信号来生成所述第3图像信号；

通过将所述1个第2图像信号作为第4图像信号，或者将按每个像素合计所述2个以上的第2图像信号来生成所述第4图像信号；

通过将所述第3图像信号与所述第4图像信号的比率按每个像素进行计算来生成第5图像信号；及

基于所述第5图像信号，导出施加到所述测定用片材的所述外部能量的面分布。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，

所述多个光谱灵敏度为R灵敏度、G灵敏度及B灵敏度。

3.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其中，

所述第5图像信号和所述外部能量处于基于所述第5图像信号而唯一确定所述外部能量的映射关系，基于所述映射关系而预先生成校准曲线。

4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其中，

使用所述校准曲线，从所述第5图像信号中导出施加到所述测定用片材的所述外部能量的面分布。

5.根据权利要求3或4所述的图像处理方法，其中，

基于从摄像图像的图像信号生成的所述第5图像信号和施加到所述测定用片材的所述外部能量的关系而生成所述校准曲线，所述摄像图像为利用所述传感器拍摄如下补丁而成：生成于所述测定用片材上，通过在所述测定用片材上以各种不同的条件施加所述外部能量而显色的补丁，或者，使用与所述测定用片材相同色料生成于与所述测定用片材不同的片材上，并以与生成于所述测定用片材上的补丁相同浓度显色的补丁。

6.根据权利要求5所述的图像处理方法，其中，

所述外部能量各不相同的条件包括对所述测定用片材没有施加所述外部能量的条件。

7.根据权利要求5或6所述的图像处理方法，其中，

所述校准曲线中的所述映射关系的非线性越强，使所述补丁的数量越多。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的图像处理方法，其中，

使在所述校准曲线中的所述映射关系的非线性强的范围的所述补丁的数量比所述校准曲线中的所述映射关系的线性强的范围更多。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像处理方法，其中，

在获取所述测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取所述第1图像信号之前，对所述测定用片材的摄像图像的图形失真进行校正，

从所述图形失真的校正后的所述测定用片材的摄像图像的图像信号生成所述第5图像信号。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的图像处理方法，其中，

在获取所述测定用片材的摄像图像的图像信号之后且在获取所述第1图像信号之前，不进行将所述测定用片材的摄像图像的图像信号从亮度线性图像信号转换成具有伽马曲线的图像信号的灰度变换，

从没有进行所述灰度变换的所述测定用片材的摄像图像的图像信号，生成所述第5图像信号。

11.一种图像处理装置，其具备处理器，所述处理器进行如下处理：

通过施加外部能量而显色成与外部能量相应的浓度的测定用片材获取由具有相互不同的多个光谱灵敏度的传感器拍摄到的摄像图像的图像信号；

从所述摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应的1个或2个以上的第1图像信号；

从所述摄像图像的图像信号中获取与1个或2个以上的光谱灵敏度对应且至少1个光谱灵敏度与所述第1图像信号不同的1个或2个以上的第2图像信号；

通过将所述1个第1图像信号作为第3图像信号，或者按每个像素合计所述2个以上的第1图像信号来生成所述第3图像信号；

通过将所述1个第2图像信号作为第4图像信号，或者将按每个像素合计所述2个以上的第2图像信号来生成所述第4图像信号；

通过将所述第3图像信号与所述第4图像信号的比率按每个像素进行计算来生成第5图像信号；及

基于所述第5图像信号，导出施加到所述测定用片材的所述外部能量的面分布。

12.一种程序，其用于使计算机执行权利要求1至10中任一项所述的图像处理方法的各个工序。

13.一种计算机可读取的记录介质，其记录有用于使计算机执行权利要求1至10中任一项所述的图像处理方法的各个工序的程序。

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