JP2004077501A - Color classification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に色を利用して対象物を分類する色分類装置に関する。 {Circle around (1)} The present invention relates to a color classification device that classifies objects mainly using colors.
従来より、各工業の生産現場における塗装色、染色度の管理、または生産物の色測定、あるいは医療、学術分野における被検体の色測定などにおいては、対象物の色を識別する色識別装置が利用されている。 Conventionally, a color identification device for identifying the color of an object has been used in the management of paint color and dyeing degree at a production site of each industry, or in the color measurement of a product, or in the color measurement of a subject in medical and academic fields. It's being used.
特許文献1に開示されているような従来の技術においては、対象物の反射分光スペクトルに統計的処理を施すことによって2クラスの分類を行っている。
In the conventional technique disclosed in
具体的には、クラスが既知の対象物の反射分光スペクトルをFoley Sammon変換(FS変換)を利用して統計処理している(非特許文献1参照)。 Specifically, the reflection spectrum of an object whose class is known is statistically processed using Foley Sammon transform (FS transform) (see Non-Patent Document 1).
上記FS変換は、2つのクラスを分類する手法で具体的には、次の(1)式によって求められるフイッシャーレショ(Fisher ratio)R(di)を最大にする分類のためのスペクトルdiを求めることである。 The FS conversion is a method of classifying two classes, specifically, a spectrum di for classification that maximizes a Fisher ratio (Fisher (ratio) R (di) obtained by the following equation (1). That is.
R(di)=(dit S1di)/(dit S2di) …(1) ここで、di…分類スペクトル dit …分類スペクトル(転置) S1…クラス間共分散行列 S2…クラス内共分散行列 以後、この分類のためのスペクトルdiを分類スペクトルと呼ぶ。 R (di) = (di t S1di) / (di t S2di) ... (1) where, di ... classification spectrum di t ... classification spectrum (transposition) S1 ... interclass covariance matrix S2 ... intraclass covariance matrix after The spectrum di for this classification is called a classification spectrum.
この分類スペクトルdiは対象物のスペクトルと同じ次元数を有するため正確にはdi(λ)と表記すべきであるが簡単のためにdiと記す。 分類 Since this classification spectrum di has the same number of dimensions as the spectrum of the object, it should be accurately expressed as di (λ), but is simply expressed as di for simplicity.
そして、Fisher ratioを大きくする分類スペクトルを2種類求める。 {Circle around (2)} Then, two kinds of classification spectra for increasing the Fisher ratio are obtained.
Fisher ratioを最大にする分類スペクトルdiをd1、d1と直交するスペクトルの中で、Fisher ratioを最大にする分類スペクトルdiをd2とする。 The classification spectrum di that maximizes the Fisher ratio is d1, and the classified spectrum di that maximizes the Fisher ratio is d2 among the spectra orthogonal to d1.
この分類スペクトルd1、d2で構成される空間に各データを投影することにより、2つのクラスが分類される。 、 2 Two classes are classified by projecting each data into the space constituted by the classification spectra d1 and d2.
この分類スペクトルd1、d2は次の(2)式から求められる。 分類 The classification spectra d1 and d2 are obtained from the following equation (2).
d1=α1 S2-1Δ d2=α2 S2-1[I−(Δt S2-2Δ)/(Δt S2-3Δ)S2-1]Δ …(2) ここで、α1 、α2 は正規化係数、ΔはX1 −X2 (クラス1とクラス2の差スペクトル)、Iは単位行列である。
d1 = α1 S2 −1 Δ d2 = α2 S2 −1 [I− ( Δt S2 −2 Δ) / ( Δt S2 −3 Δ) S2 −1 ] Δ (2) where α1 and α2 are normal Is a conversion coefficient, Δ is X1−X2 (difference spectrum between
このようにして得た分類スペクトルd1、d2で構成される空間に各データを投影するためには、分類スペクトルと対象物の反射分光スペクトルとの内積を求める。このうち、対象物の反射分光スペクトルをf(λ)(λ=波長)とすれば、内積t1,t2は次式で表せられる。 投影 In order to project each data into the space constituted by the classification spectra d1 and d2 obtained in this way, an inner product of the classification spectrum and the reflection spectrum of the object is obtained. If the reflection spectrum of the object is f (λ) (λ = wavelength), the inner products t1 and t2 can be expressed by the following equations.
t1=f(λ)・d1
t2=f(λ)・d2 …(3) ここで、・は内積演算を表す。
t1 = f (λ) · d1
t2 = f (λ) · d2 (3) Here, represents an inner product operation.
上記特許文献1に開示の技術ではこのt1、t2の値から図40のように分類境界を決め、この分類スペクトルの特性を有するフィルタを図41のように回折格子501と液晶502を用いて実現している。
ところで、分類スペクトルd1、d2は、一般に図42に示すように形状が複雑であり、また、正負の値をとるため、回折格子、液晶フィルタなどの取り付け精度も厳しく要求される。 By the way, the classification spectra d1 and d2 generally have complicated shapes as shown in FIG. 42, and take positive and negative values, so that the mounting accuracy of a diffraction grating, a liquid crystal filter and the like is strictly required.
また、上記公報の装置では光源をあらかじめ限定しているため、異なる光源に対しての分類には不向きで、光源のスペクトルが変化する場合には良好な分類が行えないと共に、さらに回折格子はコストが高いという欠点もある。 Further, since the light source is limited in advance in the device disclosed in the above publication, it is not suitable for classification of different light sources, and when the spectrum of the light source changes, good classification cannot be performed. There is also a disadvantage that is high.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動にも耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has a simple device configuration, is low in cost, can withstand mechanical vibration, and can be used even when its spectrum changes without limiting the light source. It is an object of the present invention to provide a color classification device capable of performing good color classification.
本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光を撮像する撮像手段と、
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を制御する露光条件制御手段と、
を具備し、
前記露光条件制御手段は、前記複数のバンドパスフィルタに対応して露光量を制限する露光量制限手段を含むことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Exposure condition control means for controlling exposure conditions at the time of imaging of each of the plurality of band-pass filters,
With
A color classification device is provided, wherein the exposure condition control means includes an exposure amount limiting means for limiting an exposure amount corresponding to the plurality of bandpass filters.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光を撮像する撮像手段と、
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を制御する露光条件制御手段と、
を具備し、
前記露光条件制御手段は、前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を記憶する露光条件記憶手段を含むことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Exposure condition control means for controlling exposure conditions at the time of imaging of each of the plurality of band-pass filters,
With
A color classification apparatus is provided, wherein the exposure condition control means includes exposure condition storage means for storing exposure conditions at the time of imaging of each of the plurality of bandpass filters.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光を撮像する撮像手段と、
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置した、通過させる光の波長帯域を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
を具備し、
前記帯域可変バンドパスフィルタに設定された異なる波長の通過帯域特性のそれぞれの撮像時の露光条件を別々に制御する露光条件制御手段とを含むことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A band-variable bandpass filter that is arranged between the object and the imaging unit and that can change a wavelength band of light to be passed,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
With
An exposure condition control means for separately controlling exposure conditions at the time of imaging of pass band characteristics of different wavelengths set in the band variable band-pass filter is provided.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光を撮像する撮像手段と、
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記対象物を照明する光源のスペクトル特性および輝度の少なくとも一方を正規化する正規化手段と、
を具備し、
前記正規化手段は前記光源のデータを得るための光源観測手段を含むことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Normalizing means for normalizing at least one of the spectral characteristic and the luminance of the light source illuminating the object,
With
A color classification apparatus is provided, wherein the normalizing means includes a light source observing means for obtaining data of the light source.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物の反射光を撮像する撮像手段と、
前記対象物の反射光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置した、通過させる光の波長帯域を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記対象物を照明する光源のスペクトル特性および輝度少なくとも一方を正規化する正規化手段、
とを具備し、
前記正規化手段は前記光源のデータを得るための光源観測手段を含むことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for imaging reflected light of the object;
Optical means for imaging the reflected light of the object on the imaging means,
A band-variable bandpass filter that is arranged between the object and the imaging unit and that can change a wavelength band of light to be passed,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Normalizing means for normalizing at least one of the spectral characteristic and the luminance of the light source illuminating the object,
And
A color classification apparatus is provided, wherein the normalizing means includes a light source observing means for obtaining data of the light source.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光からなる画像を撮像する撮像手段と、
前記対象物と前記撮像手段との間に配置した、波長の通過帯域特性を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記対象物の分類のために定義した複数のクラスにおいて、該当する前記各クラスがそれぞれ既知の前記対象物である複数種類の第1対象物の分光スペクトルを用いて、前記分類のための分類スペクトルを算出する分類スペクトル算出手段と、
前記分類スペクトルを用いて、前記対象物の前記分類を前記各クラスにおいて行うための空間を定義する手段と、
前記帯域可変バンドパスフィルタの特性を複数回変化させて、該当する前記クラスが未知の前記対象物である第2対象物を複数のバンドで前記撮像して得られた複数の画像より求められた、前記対象物の分光スペクトルのデータを、前記空間に投影する手段と、
前記投影の結果から、前記第2対象物を前記各クラスにおいて分類を行う分類手段と、 を備えたことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for capturing an image composed of light from an object,
A band-variable band-pass filter arranged between the object and the imaging unit, capable of changing a pass band characteristic of a wavelength,
In a plurality of classes defined for the classification of the object, using the spectral spectra of a plurality of types of first objects, each of which is a known object, each of the classes is a classification spectrum for the classification. Classification spectrum calculating means for calculating
Means for defining a space for performing the classification of the object in each of the classes using the classification spectrum,
The characteristic of the band variable bandpass filter is changed a plurality of times, and the corresponding class is obtained from a plurality of images obtained by imaging the second object, which is the unknown object, in a plurality of bands. Means for projecting the spectral data of the object into the space;
A classification unit configured to classify the second object in each of the classes based on the result of the projection.
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
対象物からの光からなる画像を撮像する撮像手段と、
前記対象物と前記撮像手段との間に配置した、波長の通過帯域特性がそれそれ異なる複数のバンドパスフィルタと、
前記対象物の分類のために定義した少なくとも3つのクラスにおいて、前記各クラスの内の任意の2クラスにそれぞれ該当することが既知の前記対象物である2つの第1対象物の各分光スペクトルを用いて、前記分類のための分類スペクトルを算出する分類スペクトル算出手段と、
前記分類スペクトルを用いて、前記対象物の前記分類を前記各クラスにおいて行うための空間を定義する手段と、
前記各バンドパスフィルタを用いて、該当する前記クラスが未知の前記対象物である第2の対象物を撮像して得られた複数の前記画像より求められた、前記第2対象物の分光スペクトルのデータを、前記空間に投影する手段と、
前記投影の結果から、前記第2対象物を前記各クラスにおいて分類を行う分類手段と、 を備えたことを特徴とする色分類装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems,
Imaging means for capturing an image composed of light from an object,
A plurality of bandpass filters, each having a different passband characteristic of wavelength, disposed between the object and the imaging unit,
In at least three classes defined for the classification of the object, each spectral spectrum of two first objects, which are the objects that are known to correspond to any two classes of the classes, respectively. Using, a classification spectrum calculation means for calculating a classification spectrum for the classification,
Means for defining a space for performing the classification of the object in each of the classes using the classification spectrum,
Using each of the bandpass filters, the spectral spectrum of the second object obtained from a plurality of images obtained by imaging the second object whose class is the unknown object. Means for projecting the data of
A classification unit configured to classify the second object in each of the classes based on the result of the projection.
本発明によれば、それぞれ異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタを用意しておき、これら複数のバンドパスフィルタのそれぞれを上記対象物と撮像手段の間に配置すると共に、分類手段によって、上記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて上記対象物の分類を行うことにより、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動にも耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置を提供することができる。 According to the present invention, a plurality of bandpass filters each having a different band are prepared, and each of the plurality of bandpass filters is arranged between the object and the imaging unit. By calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the means, and performing the classification of the object using this classification spectrum, the apparatus configuration is simple and low. It is possible to provide a color classification device that is cost-effective, can withstand mechanical vibrations, and can satisfactorily perform color classification even when its spectrum changes without limiting the light source.
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の基本原理を説明する。 前 Before describing the embodiments of the present invention, the basic principle of the present invention will be described.
本発明では、分類のためのフィルタを特定の波長のみを透過させるバンドパスフィルタを複数用いて簡易で安価な構成の色分類装置を実現するものである。また、異なる光源のもとでも色分類を行うために、対象物を撮影するときと同じ条件で適当な参照板の反射分光スペクトルを計測し、対象物の反射分光スペクトルを参照板の反射分光スペクトルで補正することによって光源(照明光)の影響を除去するようにしている。 According to the present invention, a color classification device having a simple and inexpensive configuration is realized by using a plurality of band-pass filters that transmit only a specific wavelength as a filter for classification. In addition, in order to perform color classification even under different light sources, the reflection spectrum of an appropriate reference plate is measured under the same conditions as when the object is photographed, and the reflection spectrum of the object is measured. In this case, the influence of the light source (illumination light) is removed.
すなわち、λを波長として、対象物の反射分光スペクトルをf(λ)、参照板の反射分光スペクトルをs(λ)、照明光の反射分光スペクトルをL(λ)、撮影系の感度スペクトル(撮影レンズの透過スペクトル、撮像素子の感度スペクトル等)をM(λ)とすれば、対象物の撮影スペクトルgi(λ)、参照板の撮影スペクトルgs(λ)はそれぞれ gi(λ)=f(λ)×L(λ)×M(λ) gs(λ)=s(λ)×L(λ)×M(λ) で表せられ、対象物のスペクトルgi′(λ)は gi′(λ)=gi(λ)/gs(λ)=f(λ)/s(λ) …(4)と表わせられる。 That is, with λ as the wavelength, the reflection spectrum of the object is f (λ), the reflection spectrum of the reference plate is s (λ), the reflection spectrum of the illumination light is L (λ), and the sensitivity spectrum of the photographing system (photographing If the transmission spectrum of the lens, the sensitivity spectrum of the image sensor, etc.) are M (λ), the imaging spectrum gi (λ) of the object and the imaging spectrum gs (λ) of the reference plate are respectively gi (λ) = f (λ). ) × L (λ) × M (λ) {gs (λ) = s (λ) × L (λ) × M (λ)}, and the spectrum gi ′ (λ) of the object is expressed as {gi ′ (λ) = gi (λ) / gs (λ) = f (λ) / s (λ) (4)
こうして照明光の反射分光スペクトルL(λ)の影響を除去でき、gi′(λ)を用いれば、異なる光源のもとでも分類できることになる。 Thus, the influence of the reflection spectrum L (λ) of the illumination light can be removed, and if gi ′ (λ) is used, classification can be performed under different light sources.
また、さらに照明光の輝度が異なる場合には、除算後の信号gi′(λ)のパワーを正規化すればよい。 If the luminance of the illumination light is further different, the power of the signal gi ′ (λ) after division may be normalized.
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態) 測定される対象物の反射分光特性によっては、あるバンドのフィルタにおいては反射光強度が低く、観測されるデータのSNRが悪くなり、これにより分類精度が下がってしまうことがある。 (First Embodiment) {Depending on the reflection spectral characteristics of an object to be measured, the intensity of reflected light is low in a filter of a certain band, and the SNR of observed data is deteriorated, so that the classification accuracy is lowered. is there.
この問題点を解決する第1実施形態を図1を参照して説明する。 A first embodiment for solving this problem will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は、図1に示すように筐体1の前方に設けられたレンズ等を含む光学系10、絞り101、絞り制御回路126、図2に示すような複数枚の通過帯域特性の異なるバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成される回転色フィルタ12、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物および参照板の画像を撮像するための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、各バンドパスフィルタの適性露光を得る絞り値を記憶する露光値メモリ29、コントロール回路26とからなる。
The color classification device according to the present embodiment includes an
回転色フィルタ12には、図2に示すように、各フィルタ位置検出孔125A、125B、…、125E、フィルタ初期位置検出孔126があけられている。
As shown in FIG. 2, the
各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eの位置を初期位置検出孔126およびフィルタ位置検出孔125A、125B、…、125Eをフォトインタラプタなどで構成されるフィルタ位置センサ123で検出し、コントロール回路26ではフィルタ位置センサ123からの信号によりフィルタの回転を撮像素子14の撮像に同期させるようモーター駆動回路124を制御する。
The position of each
回転色フィルタ12を通過した像は撮像素子14に結像し増幅器15を介してA/D変換器16でディジタル信号に変換された後にフレームメモリ18に蓄えられ、フレームメモリ18からモニタへは画像信号、画像中の所定の領域のデータが分類演算回路28に送られる。
The image that has passed through the
いま、画像中の所定の領域のデータとして、バンドパスフィルタ12Aのデータの値がバンドパスフィルタ12Bのデータの値の約1/10であったとする。このときの測定データの暗電流ノイズによる信号対雑音比(SNR)を考えると、バンドパスフィルタ12Aのデータはバンドパスフィルタ12BのデータよりもSNRが約10倍悪くなってしまう。
Now, suppose that the value of the data of the
そこで、各フィルタ12A〜12Eに同期させて絞りを制御し、どのフィルタにおいてもSNRが所定のレベルを超えるようにする。
Therefore, the aperture is controlled in synchronization with each of the
そのときの各フィルタ12A〜12Eの絞り値を露光値メモリ29に記憶しておき、分類演算回路28の前処理にて絞りの補正を行う。
(4) The aperture values of the
つまり、バンドパスフィルタ12Aのデータを取り込む際には絞りの開口面積をバンドパスフィルタ12Bのときの10倍にする。
{That is, when taking in the data of the band-
そして、分類演算の際にはバンドパスフィルタ12Aのデータを1/10にしてから演算する。
Then, at the time of the classification operation, the data of the band-
つぎに、以上のように構成される第1実施形態による色分類装置における一連の動作の一例を図3に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, an example of a series of operations in the color classification device according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、対象物の測定領域を設定する(ステップS1)。 First, a measurement area of an object is set (step S1).
つぎに、1番目のバンドパスフィルタをセットして(バンドパスフィルタ12A)予備露光を行い、この予備露光得られる測定データが所定の値の範囲に入るように絞り値を設定し、このときの絞り値を対応するバンドパスフィルタの番号とともに記憶する(ステップS2〜S7)。
Next, the first band-pass filter is set (band-
これを全てのバンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ12B、…、12E)について順次行う(ステップS8〜S10)。 を This is sequentially performed for all bandpass filters (bandpass filters 12B,..., 12E) (steps S8 to S10).
このような予備露光が終了した後、測定時は分類演算回路28では各バンドパスフィルタ毎に記憶された絞り値のデータをもとに、対応するバンドパスフィルタの測定データを補正後、分類演算を行う。
After such preliminary exposure is completed, at the time of measurement, the
以上のように、第1実施形態では露光値メモリ29を設け、各バンドパスフィルタ毎に最適露出による撮像を行う構成としたため、測定データSNRが向上し、分類精度が高くなる。
As described above, in the first embodiment, the
また、本実施形態では予備露光を行い各バンドパスフィルタに最適な露出で測定できるため、測定対象物が変化した場合でも精度良く分類できる。 In addition, in the present embodiment, since the pre-exposure is performed and the measurement can be performed with the optimum exposure for each bandpass filter, classification can be performed with high accuracy even when the measurement target changes.
(第2実施形態) つぎに、対象物がある程度限られた場合について、撮像素子の暗電流ノイズによるSNR低下を防ぐ第2実施例を図4を参照して説明する。 {(Second Embodiment)} Next, a second embodiment for preventing the SNR from being reduced due to dark current noise of the image sensor when the number of objects is limited to some extent will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は、図4に示すようにレンズ等を含む光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成され、モーター軸に固定されている回転色フィルタ12、図5に示すように回転色フィルタの各バンドパスフィルタに対応するように幅の異なる扇型の開口部103A、103B、…、103Eを持ち、その開口部が対応するバンドパスフィルタに重なるようにモーター軸に固定された回転絞り板102、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物および参照板の画像を取り込むための固体撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、回転色フィルタ12の各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eに対応する回転絞り板の開口値を記憶する露出値メモリ29、各部のタイミングをとり制御するコントロール回路26とからなる。
The color classification apparatus according to the present embodiment includes an
回転色フィルタ12には、第1実施形態と同様に図2に示したように、各フィルタ位置検出孔125A、125B、…、125E、フィルタ初期位置検出孔126があけられている。
As shown in FIG. 2, the
各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eの位置を初期位置検出孔126およびフィルタ位置検出孔125A、125B、…、125Eをフォトインタラプタなどで構成されるフィルタ位置センサ123で検出し、コントロール回路26ではフィルタ位置センサ123からの信号によりフィルタの回転を撮像素子の撮像に同期させるようモーター駆動回路を制御する。
The position of each
回転絞り板102は回転色フィルタ12と一緒に回転する。
The
回転色フィルタ12の各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eに対して回転絞り板102の開口部103A、103B、…、103Eが対応し、これにより露光量がを制限される。
.., 103E of the
各フィルタを通過した像は撮像素子14に結像し増幅器を介してA/D変換器16でディジタル信号に変換された後にフレームメモリ18に蓄えられ、フレームメモリ18からモニタへは画像信号、画像中の所定の領域のデータが分類演算回路28に送られる。
The image that has passed through each filter is formed on an
ここで、回転絞り板102について説明する。
Here, the
予め、対象物の大体の反射分光分布を調べておき、各バンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ12B、…、12E)について最適な絞り開口径を求めておき、この開口径をもとに回転絞り板を作成すると共に、このときの開口径をバンドパスフィルタに対応させて露出値メモリ29に記憶させる。
The approximate reflection spectral distribution of the object is checked in advance, and the optimum aperture diameter for each bandpass filter (bandpass filters 12B,..., 12E) is determined, and the rotary aperture plate is determined based on the aperture diameter. And the aperture diameter at this time is stored in the
分類演算回路28では露出値メモリ29に記憶された絞り値のデータをもとに、対応するバンドパスフィルタの測定データを補正後、分類演算を行う。
The
以上のように第2実施形態では回転絞り板102と露出値メモリ29を設け、各バンドパスフィルタ毎に最適露出による撮像を行う構成としたため、測定データのSNRが向上し、分類精度が高くなる。
As described above, in the second embodiment, the
また、第2実施形態では、絞り径を変化させるといった機械的な動作が無いため、高速にかつ安定した測定が行える。 In the second embodiment, since there is no mechanical operation such as changing the aperture diameter, high-speed and stable measurement can be performed.
また、第2実施形態では用途に応じて設計した異なる複数の回転絞り板を用意し、これを交換することで多用途に使用することができる。 In addition, in the second embodiment, a plurality of different rotary diaphragm plates designed according to the intended use are prepared, and can be used for various purposes by replacing them.
(第3実施形態) つぎに、対象物がある程度限られる場合について、撮像素子の暗電流ノイズによるSNR低下を防ぐ第3実施例を図6,図7,及び図8を参照して説明する。 {Third Embodiment} Next, a description will be given, with reference to FIGS. 6, 7, and 8, of a third embodiment for preventing the SNR from being reduced due to dark current noise of the image sensor when the number of objects is limited to some extent.
本実施形態の色分類装置は、図6に示すように筐体1,レンズ等を含む光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成され、モーター軸に固定されている回転色フィルタ12、図7に示すように回転色フィルタの各バンドパスフィルタに対応するように透過率の異なるNDフィルタ105A、105B、…、105Eを持ち、その開口部が対応するバンドパスフィルタに重なるように回転色フィルタに直に固定された回転NDフィルタ104、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物および参照板の画像を取り込むための固体撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、回転色フィルタ12の各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eに対応する回転NDフィルタ104の透過率を記憶する露出値メモリ29、各部のタイミングをとり制御するコントロール回路26とからなる。
The color classification device according to the present embodiment includes an
回転色フィルタ12には、第1、第2実施形態と同様に、図2に示したように、各フィルタ位置検出孔125A、125B、…、125E、フィルタ初期位置検出孔126があけられている。
Like the first and second embodiments, the
各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eの位置を初期位置検出孔126およびフィルタ位置検出孔125A、125B、…、125Eをフォトインタラプタなどで構成されるフィルタ位置センサ123で検出し、コントロール回路26ではフィルタ位置センサ123からの信号によりフィルタの回転を撮像素子の撮像に同期させるようモーター駆動回路を制御する。
The position of each
回転NDフィルタ104は回転色フィルタ12と一緒に回転する。
The
回転色フィルタ12の各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eに対して回転NDフィルタ104の各NDフィルタ105A、105B、…、105Eが対応し、露光量を制限する。
.., 105E of the
各バンドパスフィルタを通過した像は撮像素子14に結像し増幅器を介してA/D変換器16でディジタル信号に変換された後にフレームメモリ18に蓄えられ、フレームメモリ18からモニタへは画像信号、画像中の所定の領域のデータが分類演算回路28に送られる。
The image that has passed through each bandpass filter is formed on an
ここで、回転NDフィルタ104について説明する。
Here, the rotating
予め、対象物の本体の反射分光分布を調べておき、各バンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ12B、…、12E)について最適な透過率をもとめておき、この透過率のもつNDフィルタを用いて回転NDフィルタ104を作成すると共に、このときの透過率をバンドパスフィルタに対応させて露出値メモリ29に記憶させる。
The reflection spectral distribution of the main body of the object is checked in advance, the optimum transmittance is determined for each band-pass filter (band-pass filters 12B,..., 12E), and rotation is performed using an ND filter having this transmittance. The
分類演算回路28では露出値メモリ29に記憶された透過率のデータをもとに、対応するバンドパスフィルタの測定データを補正後、分類演算を行う。
The
以上のように第3実施形態では回転NDフィルタ104と露出値メモリ29を設け、各バンドパスフィルタ毎に最適露出による撮像を行う構成としたため、測定データのSNRが向上し、分類精度が高くなる。
As described above, in the third embodiment, the
また、第3実施形態では絞り径を変化させるといった機械的な動作が無いため、高速にかつ安定した測定が行える。 In addition, in the third embodiment, since there is no mechanical operation such as changing the aperture diameter, high-speed and stable measurement can be performed.
また、第3実施形態では用途に応じて設計した異なる複数の回転NDフィルタを用意し、これを交換することで多用途に使用することができる。 In addition, in the third embodiment, a plurality of different rotating ND filters designed according to the application are prepared and can be used for various purposes by replacing them.
なお、第3実施形態では回転NDフィルタ104のかわりに図8に示すような回転スリット板104Aを用意してもよい。
In the third embodiment, a
この、回転スリット板は、各バンドパスフィルタに対応する開口部106A、106B、…、106Eの円周方向の長さが、図7の各NDフィルタの透過率に対応した長さとなっている。
In the rotating slit plate, the circumferential length of the
これにより、各バンドパスフィルタの露光時間が制限され、結果として露光量を制御することができ同様の効果が得られる。 This limits the exposure time of each bandpass filter, and as a result, the amount of exposure can be controlled, and the same effect can be obtained.
(第4実施形態) さらに汎用性のある第4実施形態を図9、図10を参照して説明する。 {(Fourth Embodiment)} A further versatile fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の色分類装置は、図9に示すように筐体1、レンズ等を含む光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成される回転色フィルタ12、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、透過率を変化させられる透過率可変フィルタ122、透過率可変フィルタ122の透過率を制御する透過率制御回路121、対象物および参照板の画像を取り込むための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、各バンドパスフィルタの適正露光を得る透過率を記憶する露出値メモリ29、コントロール回路26とからなる。
The color classification device of the present embodiment includes a
回転色フィルタ12には、第1乃至第3の実施形態と同様に図2に示したように、各フィルタ位置検出孔125A、125B、…、125E、フィルタ初期位置検出孔126があけられている。
As shown in FIG. 2, similarly to the first to third embodiments, the
各バンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eの位置を初期位置検出孔126およびフィルタ位置検出孔125A、125B、…、125Eをフォトインタラプタなどで構成されるフィルタ位置センサ123で検出し、コントロール回路26ではフィルタ位置センサ123からの信号によりフィルタの回転を撮像素子の撮像に同期させるようモーター駆動回路を制御する。
The position of each
各フィルタを通過した像は撮像素子14に結像し増幅器15を介してA/D変換器16でディジタル信号に変換された後にフレームメモリ18に蓄えられ、フレームメモリ18からモニタへは画像信号が、分類演算回路28には画像中の所定の領域のデータが送られる。
The image that has passed through each filter is formed on an
つぎに、第4実施形態の動作を図10に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず対象物の測定領域を設定する(ステップS11)。 First, a measurement area of the object is set (step S11).
つぎに、1番目のバンドパスフィルタをセットし(バンドパスフィルタ12A)て予備露光を行い、この予備露光によって得られる測定データが所定の値の範囲に入るように透過率可変フィルタ122の透過率を設定し、このときの透過率を対応するバンドパスフィルタの番号とともに露出値メモリ29に記憶する(ステップS12〜S17)。
Next, the first band-pass filter is set (band-
これを全てのバンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ12B、…、12E)について順次行う(ステップS18〜S20)。 を This is sequentially performed for all bandpass filters (bandpass filters 12B,..., 12E) (steps S18 to S20).
このような予備露光が終了した後、測定時は各バンドパスフィルタに12A、12B、…、12Eに同期して透過率可変フィルタ122の透過率を変化させ、分類演算回路28では各バンドパスフィルタ毎に記憶された透過率のデータをもとに、対応するバンドパスフィルタの測定データを補正後、分類演算を行う。
After the completion of such preliminary exposure, at the time of measurement, the transmittance of the
以上のように第4実施形態では透過率可変フィルタ122と、露出値メモリ29を設け、各バンドパスフィルタ毎に最適露出による撮像を行う構成としたため、測定データのSNRが向上し、分類精度が高くなる。
As described above, in the fourth embodiment, the
また、本実施形態では、予備露光を行い各バンドパスフィルタに最適な露出で測定できるため、測定対象物が変化した場合でも精度良く分類できるので、汎用性のある色分類装置を実現することができる。 Further, in the present embodiment, since it is possible to perform pre-exposure and perform measurement with the optimum exposure for each bandpass filter, classification can be performed accurately even when the measurement object changes, so that a versatile color classification device can be realized. it can.
なお、第4実施形態においては、図11に示すように図9の透過率可変フィルタ122およびその透過率制御回路121を取り去った構成として、撮像素子の露光時間を制御するようにしてもよく、これにより回路構成がさらに簡略化される。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, the
(第5実施形態) 次に、主に屋外での使用時に参照板の測定を簡易にした第5実施形態を図12、図13を参照して説明する。 << (5th Embodiment) >> Next, 5th Embodiment which simplified measurement of the reference plate mainly at the time of outdoor use is demonstrated with reference to FIG. 12, FIG.
本実施形態の色分類装置は、図12に示すように筐体1、レンズ等を含む光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成される回転色フィルタ12、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物および参照板の画像を取り込むための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、フレームメモリ18のデータから照明条件を検出する照明条件検出回路137と、分類演算回路28、コントロール回路26、筐体1の前方上部に設けられた透過式の参照板131と、参照板を撮像素子に結像させるための光学系133、片端を中心に角度が可変な鏡134とからなる。
The color classification apparatus of the present embodiment includes a
参照板131に対する測定時においては、鏡134は図12の134′で示す破線の位置にセットされる。筐体1の上部に設けられた透過式の参照板131は上部からの照明光を拡散させながら筐体1の内部に透過する。
At the time of measurement with respect to the
光源の分光分布を反映する参照板131は光学系133を経て、鏡134で反射されて撮像素子に結像する。
The
回転色フィルタ12を回転させ、各バンドパスフィルタを通過した像は後述するようにディジタルデータに変換された後、照明条件検出回路137で画像処理され、明るさ、照明の方向などの照明条件データと、光源データが得られる。なお、照明の方向のデータについては後に詳述する。
The image that has been rotated by the
照明条件検出回路137にて得られた明るさのデータはコントロール回路26に送られ、露出調整に用いられる。
(4) The brightness data obtained by the illumination
光源データは分類演算回路28に送られ、分類演算回路28の中のメモリに記憶されると共に、照明の方向のデータも分類演算回路28に送られる。
(4) The light source data is sent to the
対象物の測定を行う場合、鏡134は図12中の破線で示す位置134′にあり、対象物からの反射光は、光学系10、回転色フィルタ12を通って、撮像素子14に結像される。
When measuring an object, the
コントロール回路26によりモーター駆動回路124に信号が送られ、回転色フィルタ12がモーター24により各バンドパスフィルタの位置が撮像素子14の撮像と同期するように回転する。
A signal is sent from the
撮像された対象物の各バンドパスフィルタを通過した像は、撮像素子14に結像され、増幅器15を介してA/D変換器16によりディジタルデータに変換された後にフレームメモリ18に蓄えられ、分類演算回路28に送られ、予め測定し、分類演算回路28の中のメモリに記憶しておいて参照板131のデータで光源の補正を行い分類演算される。
The captured image of the object that has passed through each band-pass filter is formed on an
ここで、照明の方向のデータの取得方法について説明する。 Here, a method of acquiring data on the direction of illumination will be described.
参照板131の中央部に図12に示すように棒132をとりつける。
棒 Attach the
この参照板131は、撮像素子14によって、図13で示すような画像135として観測される。
This
すなわち、参照板131の画像135の中に棒132の影136が映っているので、照明条件検出回路137ではこの画像から照明条件を検出する。
That is, since the
まず、棒の影136の角度と長さから測定時の照明の方向が検出できると共に、薄曇りの場合には棒の影136と周囲の参照板の画像135との輝度差が小さくなり、完全な曇天の場合には影が無くなるので、照明条件を詳細に把握することができる。
First, the direction of illumination at the time of measurement can be detected from the angle and length of the
照明条件検出回路137で検出された照明の情報が送られる分類演算回路28では、予め順光、逆行、曇天などの照明条件の異なる学習データを用意しておくことにより、照明条件の違いによる測定誤差を極力排除して分類演算を行うことができる。
In the
このように第5実施形態では、参照板131を筐体1の前方上部に設け、鏡134の角度を切替えるだけで参照板131のデータを得ることができる構成としたため、屋外での測定中に晴れから曇りというように照明光が変化した場合でも、参照板131のデータを簡単に取り直すことができるなど、参照板のデータ取得が容易になる。
As described above, in the fifth embodiment, the
なお、鏡134の角度は手動で変更するようにしてもよいし、駆動装置を用いて、コントロール回路26から信号を送り、自動的に変更するようにしてもよい。
The angle of the
(第6実施形態) つぎに、主に屋外での使用時に参照板の測定を簡易にした第6実施形態を図14、図15および図16を参照して説明する。 (Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment in which measurement of a reference plate is simplified mainly when used outdoors will be described with reference to FIGS. 14, 15 and 16.
本実施形態の色分類装置は、図14に示すように筐体1、レンズ等を含む光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成される回転色フィルタ12、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物および参照板の画像を取り込むための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、フレームメモリ18のデータから照明条件を検出する照明条件検出回路145と、分類演算回路28、コントロール回路26、筐体1の上部に設けられた参照板138と、参照板138を光学系10を通して撮像素子14に結像させるように配置された鏡141および鏡142と、これらの鏡141、142を筐体1に固定するためのアーム143、144とからなる。
The color classification device of the present embodiment includes a
本実施形態は屋外での測定、すなわち照明光としての日光を用いる測定装置に関するものである。 The present embodiment relates to a measurement apparatus that measures outdoors, that is, uses sunlight as illumination light.
対象物の測定を行う場合、対象物からの反射光は、光学系10、回転色フィルタ12を通り、撮像素子14に結像される。
場合 When measuring an object, the reflected light from the object passes through the
これと、同時に参照板138の画像が鏡141、142にて反射され、光学系10を通して撮像素子14の一部に結像される。
同時 に Simultaneously, the image of the
図15は、この結像の様子を示すもので、画面全体には、対象物146が写っていると共に、画面中央の下の部分には、鏡141、142により反射された参照板138が写っている。
FIG. 15 shows this image formation. In the entire screen, an
また、画面中央の四角形で囲まれた領域147は測定領域を示しており、これは対象物を分類するための色を測定する範囲であり、任意に変更(位置、大きさ)できるものである。
An
コントロール回路26からモーター駆動回路124に信号が送られ、回転色フィルタ12がモーター24により各バンドパスフィルタの位置が撮像素子14の撮像と同期するように回転されると、撮像素子14には図15に示すように、対象物146の画像と参照板138の画像が同時に結像される。
When a signal is sent from the
撮像された対象物146および参照板138の各バンドパスフィルタを通過した画像は撮像素子14に結像され、増幅器15を介して、A/D変換された後にフレームメモリ18に蓄えられる。
(4) The captured image of the
フレームメモリ18に記憶された画像データ中の参照板138のデータから照明条件検出回路145で照明条件データが検出されてコントロール回路26に送られると共に、参照板138のデータが分類演算回路28に送られ内部のメモリに記憶される。
The illumination
コントロール回路26では照明条件検出回路145からの明るさのデータから、適正な露光となるように撮像素子14のシャッタースピードを制御し、照明の方向のデータを分類演算回路28に送る。
The
フレームメモリ18に記憶された画像データ中の対象物146のデータは分類演算回路28に送られ、分類演算回路28の中のメモリに記憶されている参照板138のデータで光源の補正を行い分類演算される。
The data of the
また、参照板138には中央部に図16に示すように棒139を取り付け、そこから放射状に目盛り148をつけることにより、参照板138上で日光によりできた棒139の影149と、目盛り148との相対角度と長さから測定時の照明光の方向を検出することができる。
Also, a
また、薄曇りの場合は棒の影149と周囲の参照板138の画像との輝度差が小さくなり、完全な曇天の場合は影が無くなるので、照明条件が詳細に把握できる。
輝 度 Also, in the case of light cloudiness, the difference in brightness between the
このように第6実施例では、筐体1の上部に参照板138を設け、参照板138を光学系10を通して撮像素子14の一部に結像させるように鏡141、142を設けたことにより、対象物146の測定時に参照板138の画像が同一画像内に納まるので、参照板138の測定と対象物146の測定を同時に行うことが可能となり、測定の手間が大幅に簡略化されると共に、さらに、参照板測定時と対象物測定時とで照明条件が変化するということが無く、補正の信頼性が向上する。
As described above, in the sixth embodiment, the
また、本実施形態によれば参照板138に棒139を設けたことにより、その影の情報から順光、逆光、曇天などの照明条件を検出することが可能となり、これらの照明条件の異なる学習データを用意しておくことにより、照明条件の違いによる測定誤差を極力排除した上で分類演算を行うことが可能となり、分類精度が向上する。
In addition, according to the present embodiment, the provision of the
(第7実施形態) つぎに、主に屋外での使用時に参照板の測定を簡易にした第7実施例を図17を参照して説明する。 {Seventh Embodiment} Next, a seventh embodiment in which measurement of the reference plate is simplified mainly when used outdoors is described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は、図17に示すように筐体1、対象物を結像させるための光学系10、前述した図2に示すような複数枚のバンドパスフィルタ12A、12B、…、12Eで構成される回転色フィルタ12、フィルタ位置センサ123、モーター24、モーター駆動回路124、対象物の画像を取り込むための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、コントロール回路26、筐体1の前部に設けられた参照板151と、撮像素子154、参照板151を撮像素子154に結像させるための光学系152、撮像素子154からの画像信号を増幅器15aを介してディジタルデータに変換するA/D変換器156と、参照板151の画像データから照明光の条件を検出する照明光検出回路137とからなる。
As shown in FIG. 17, the color classification device of this embodiment includes a
本実施形態は屋外での測定、すなわち照明光として日光を用いる測定装置に関するものである。 実 施 The present embodiment relates to a measurement device that uses outdoor sunlight, ie, sunlight as illumination light.
対象物の測定を行う場合、対象物からの反射光は、光学系10、回転色フィルタ12を通って、撮像素子14に結像される。
場合 When measuring an object, the reflected light from the object passes through the
コントロール回路26によりモーター駆動回路124に信号が送られ、回転色フィルタ12がモーター24により各バンドパスフィルタの位置が撮像素子の撮像と同期するように回転する。
A signal is sent from the
そして、撮像素子14からは対象物からの反射光の各バンドパスフィルタを通過した画像信号が得られ、以下前述した各実施形態と同様に処理される。
{Circle around (2)} An image signal is obtained from the
一方、撮像素子154は撮像素子14に対し、回転色フィルタ12に関して対角の位置に設置されていることにより回転色フィルタ12が1回転すると、撮像素子154からは参照板151からの反射光が各バンドパスフィルタを通過した画像信号が得られる。
On the other hand, the
このようにして得られる参照板151の画像信号は増幅器15aを介してA/D変換器158によりディジタルデータに変換された後に照明条件検出回路137で照明条件データが検出されてコントロール回路26に送られると共に、この参照板151のデータは分類演算回路28に送られる。
The image signal of the
なお、参照板151は第6実施形態と同様に図16に示すような構成とすることで、照明条件が詳細に把握できる。
The illumination condition can be grasped in detail by configuring the
コントロール回路26では照明条件検出回路137からの明るさのデータから、適正な露光となるように撮像素子14および撮像素子154のシャッタースピードを制御し、照明の方向のデータを分類演算回路28に送る。
The
フレームメモリ18に記憶された対象物のデータは分類演算回路28に送られ、分類演算回路28の中のメモリに記憶しておいた参照板のデータで光源の補正を行い分類演算される。
The data of the object stored in the
このように第7実施形態では、筐体1の前部に参照板151を設け、参照板151を専用の光学系152と撮像素子154を用いて各バンドパスフィルタを通過したデータを取り込む構成としたために、参照板の測定と対象物の測定を同時に行うことが可能となり、測定の手間が大幅に簡略化、高速化されると共に、さらに、参照板測定時と対象物測定時とで照明条件が変化するということが無く、補正の信頼性が向上する。
As described above, in the seventh embodiment, the
また、本実施形態によれば参照板151に第6実施例の棒139と同様の棒を設けることにより、その影の情報から順光、逆光、曇天などの照明条件を検出することが可能となり、これらの照明条件の異なる学習データを用意しておくことにより、照明条件の違いによる測定誤差を極力排除することができる。
Further, according to the present embodiment, by providing the
なお、照明の方向などのデータが不要な用途に用いる場合には、参照板151に棒や目盛りを設ける必要が無く、また、撮像素子154の代わりに単純なフォトダイオードやCdSなどを用いれば十分であり、より構成を簡略化できる。
In the case where data such as the direction of illumination is not required, there is no need to provide a bar or a scale on the
(第8実施形態) つぎに、回転色フィルタを用いない第8実施形態を図18乃至図24を参照して説明する。 (Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment that does not use a rotating color filter will be described with reference to FIGS.
本実施形態の色分類装置は、図18に示すように筐体1、対象物を結像させるための光学系10、対象物が結像する結像面に片方の端面をそろえられたファイバ束161、複数に分割された反対側の端面に結合されたバンドパスフィルタ162a、162b、162c、162d、バンドパスフィルタを通った対象物の画像を取り込むための撮像素子14、増幅器15、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、コントロール回路26、筐体上部に設けられた透過式の参照板164と、参照板164に端面をそろえられたファイバ束165、ファイバ束165の反対側の端と撮像素子14の間に設けられたバンドパスフィルタ166a、166b、166c、166dとからなる。
As shown in FIG. 18, the color classification apparatus according to the present embodiment includes a
本実施形態は撮像素子14の撮像面上を分割し、対象物、光源の両方について、複数のバンドパスフィルタを通過したデータを同時に入力できるようにしたものであり、ここでは、分類に必要なバンドパスフィルタは4種類とする。
In the present embodiment, the image pickup surface of the
ここで、本実施形態に用いるファイバ束161およびファイバ束165と参照板164、バンドパスフィルタ162a〜162d、166a〜166dの構成について図19乃至図22を用いて説明する。
Here, the configurations of the
まず、ファイバ束165は、図19に示すように片方の端面をそろえて参照板164に接続されている。
First, the
つぎに、図20に示すように撮像素子14の撮像面167には、バンドパスフィルタ162a〜162d、166a〜166dが図に示すような配置で取り付けられている。
Next, as shown in FIG. 20,
このうち、バンドパスフィルタ162aと166a、162bと166b、162cと166c、162dと166dはそれぞれバンドパス特性が同じものである。
う ち Of these, the band-
また、ファイバ束165の反対側の端はバンドパスフィルタ166a〜166dに取り付けられる。
反 対 The other end of the
この場合、ファイバ束165の反対側の端はそろえられて平面として光学系10の結像面に置かれるが、この反対側の端は4つに分けられる。
In this case, the opposite ends of the
図21は結像面のファイバ束165の断面の一部であり、図21において、 丸で囲んだ数字1で示すファイバは、バンドパスフィルタ162aに、 丸で囲んだ数字2で示すファイバは、バンドパスフィルタ162bに、 丸で囲んだ数字3で示すファイバは、バンドパスフィルタ162cに、 丸で囲んだ数字4で示すファイバは、バンドパスフィルタ162dに、 それぞれ行くようにファイバ束161を4つに分割して束ね直す。
FIG. 21 shows a part of the cross section of the
したがって、ファイバ束165の反対側の端は、分割した1つずつの結像面の縮小画面となり、各バンドパスフィルタを通って撮像素子14に入力される。
Therefore, the opposite end of the
これにより、図19に示したように結像された対象物160は図22に示すような画像信号として観測される。
Thereby, the
この画像信号は増幅器15を介してA/D変換器16でディジタル化した後にフレームメモリ18に書き込まれ、参照板164からバンドパスフィルタ166a〜166dを通った部分からの補正のための照明のデータと、各バンドパスフィルタ166a〜166d毎に対象物の所定の領域のデータが分類演算回路28へ送られる。
This image signal is digitized by an A /
分類演算回路28では、対象物のデータを前記照明のデータで補正後、分類演算を行い結果を出力する。
The
このように第8実施形態によれば撮像素子14の撮像面を分割し、複数のバンドパスフィルタに対応する対象物のデータを同時に結像させ、さらに照明のデータも同時に同一フレームにて撮像する構成としたことにより、測定時間が大幅に短縮される。
As described above, according to the eighth embodiment, the imaging surface of the
なお、図18は屋外での測定用の例であるため、透過式の参照板164が太陽光を捉えるように筐体1の上部に固定されているが、図23に示すようにファイバ束165を長くして参照板164を筐体1の外部に引きだし、対象物の隣に配置することができるような構成とすることにより、室内での測定にも用いることができる。
Since FIG. 18 is an example for outdoor measurement, the transmission
さらに、照明データ取得用の先端に参照板164の取り付けられたファイバ束165は、図24に示すように光学コネクタ169を用いて筐体1から取り外せるような構成とすることで持ち運びが容易になる。
Further, the
本実施形態では、バンドパスフィルタの枚数を4枚としたが、これに限らず最適な枚数のバンドパスフィルタを持つ構成としてもよいことはいうまでもない。 In the present embodiment, the number of bandpass filters is four, but the number of bandpass filters is not limited to four, and it goes without saying that the number of bandpass filters may be an optimum number.
(第9実施形態) つぎに、回転色フィルタを用いない第9実施形態を図25乃至図29を参照して説明する。 {Ninth Embodiment} Next, a ninth embodiment that does not use a rotating color filter will be described with reference to FIGS.
本実施形態の色分類装置は、図25に示すように筐体1、対象物を結像させるための光学系10、光路分割プリズム170a、光路分割プリズム170aから出る2分割された光がそれぞれに入射する光路分割プリズム170b、170cと、光路分割プリズム170b、170cにより分割され出力される光が結像する撮像素子14、増幅器15、光路分割プリズム170b、170cと撮像素子14の間にあり、分割された光のそれぞれが異なるバンドパスフィルタを透過した後に撮像素子14に達するように配置されたバンドパスフィルタ162a〜162d、撮像素子駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、コントロール回路26、筐体上部に設けられた光源分光センサ180とからなる。
As shown in FIG. 25, the color classification device according to the present embodiment includes a
本実施形態は撮像素子14の撮像面上を分割し、対象物について、複数のバンドパスフィルタを通過した像を同時に入力できるようにしたものであり、ここでは、分類に必要なバンドパスフィルタは4種類とする。
In the present embodiment, the image pickup surface of the
まず、本実施形態に用いる光路分割プリズム170a〜170cおよびこれら光路分割プリズム170a〜170cとバンドパスフィルタ162a〜162d、撮像素子14の構成について説明する。
First, the configuration of the optical
図26に光路分割プリズム170a〜170cのうちの一つのプリズムの構成を示すが、図26では光路を一点鎖線、ハーフミラーを破線、鏡を太線で示してある。
FIG. 26 shows the configuration of one of the optical
図26において左側から入射した光はハーフミラー171を50%ずつ2方向に分割され、ハーフミラー171を透過した光は鏡162、163、164、165でそれぞれ反射され、図26の右側に出力される。
26, the light incident from the left side in FIG. 26 is split into the
一方、ハーフミラー171で反射された光は、鏡176、177、178で反射され、図26の右側に出てくる。
On the other hand, the light reflected by the
つまり、この光路分割プリズムに入射した光は2分割され、2分割された光は光軸がシフトしてプリズムの出口から並んで出力される。 That is, the light incident on the optical path splitting prism is split into two, and the split light is shifted in optical axis and output side by side from the exit of the prism.
この光路分割プリズムを170a〜170cとして3個用意し、これらと撮像素子14を図27に示すように組み付ける。
3Three optical
この場合、光路分割プリズム170aの2つの出力がそれぞれ光路分割プリズム170b、170cに入射するように構成することにより、光路分割プリズム170aに入射した光は光路分割プリズム170b、170cを経て最終的には4分割され、2行2列に並んで出力される。
In this case, by configuring the two outputs of the optical
また、撮像素子14には測定に必要な、特性の異なる4枚のバンドパスフィルタ162a〜162dが図28に示すように取り付けられており、それぞれが光路分割プリズム170a〜170cで4つに分割された画像に対応する。
Further, four
以上のような構成とすることで、対象物からの反射光は4分割され、それぞれ異なるバンドパスフィルタを通して撮像素子14に同時に結像される。
With the above configuration, the reflected light from the object is divided into four parts and simultaneously imaged on the
そして、この撮像素子14から出力される画像信号は、増幅器15を介してA/D変換器16でディジタル化してフレームメモリ18に蓄積された後、各バンドパスフィルタ毎に対象物の所定の領域のデータがフレームメモリ18から読み出されて、分類演算回路28へ送られる。
The image signal output from the
一方、光源分光センサ180からのデータも同時に分類演算回路28へ送られる。
On the other hand, the data from the light source
ここで、光源分光センサ180の構成は図29に示すように、一番外側に配置された透過率可変フィルタ181と、その内側に配置された複数のバンドパスフィルタ182a〜182d、この複数のバンドパスフィルタ182a〜182dに対応させた複数の光センサ183a〜183dと、この複数の光センサ183a〜183dからの信号を入力とする透過率制御回路184と、透過率制御回路184からの信号および複数の光センサ183a〜183dからの信号とを入力とする照明条件検出回路185とからなる。
Here, as shown in FIG. 29, the configuration of the light source
複数のバンドパスフィルタ182a〜182dは対象物を分類するためのバンドパスフィルタ162a〜162dと同じものが用いられる。
The plurality of
光センサ183a〜183dは、フォトダイオードやフォトトランジスタ、CdSなどを、透過率可変フィルタ181には液晶フィルタなどを用いることができる。
(4) The optical sensors 183a to 183d can use photodiodes, phototransistors, CdS, and the like, and the transmittance
透過率制御回路184は各光センサが飽和しないように、透過率可変フィルタ181の透過率を制御する。
(4) The
照明条件検出回路185は各光センサからの光源の分光データを、透過率制御回路の出力から光源の明るさを検出し出力する。
The illumination
先にも述べたように、光源分光センサ180で得られたデータが入力される分類演算回路28では、フレームメモリ18から読み出された対象物のデータを、光源分光センサ180で得られた照明のデータで補正し、分類演算を行う。
As described above, in the
このような第9実施形態によれば撮像素子14の撮像面を分割し、複数のバンドパスフィルタに対応する対象物のデータを同時に結像させる構成としたことにより、測定時間が大幅に短縮されると共に、さらに、機械的な可動部が無いために動作が安定で耐久性が向上する。
According to the ninth embodiment, the imaging surface of the
なお、図25は屋外での測定用の例であるため、光源分光センサが太陽光を捉えるように筐体上部に固定されているが、センサ自体を筐体に固定せず、ケーブルで接続し、対象物の隣に配置することができるような構成とすることにより、室内での測定にも用いることができる。 Since FIG. 25 is an example for measurement outdoors, the light source spectroscopic sensor is fixed to the upper part of the housing so as to catch sunlight, but the sensor itself is not fixed to the housing but connected by a cable. With such a configuration that it can be arranged next to the object, it can be used for indoor measurement.
もちろん光源分光センサのケーブルがコネクタを用いて筐体から取り外せるような構成とすることで持ち運びも容易になる。 Of course, the configuration is such that the cable of the light source spectroscopic sensor can be detached from the housing using a connector, making it easier to carry.
また、本実施形態ではバンドパスフィルタの枚数を4枚としたが、さらに多数のフィルタを用いる構成としてもよいし、さらに枚数を減らした構成としてもよいことはいうまでもない。 Also, in the present embodiment, the number of bandpass filters is four, but it is needless to say that the number of bandpass filters may be increased or the number of bandpass filters may be reduced.
(第10実施形態) つぎに、回転色フィルタを用いない第10実施形態を図30を参照して説明する。 << (Tenth Embodiment) >> Next, a tenth embodiment not using a rotating color filter will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は、図30に示すように筐体1、対象物を結像させるための光学系10、帯域可変バンドパスフィルタ190と、撮像素子(CCD)14、増幅器15、CCD駆動回路22、A/D変換器16、フレームメモリ18、分類演算回路28、コントロール回路26とから構成される。
As shown in FIG. 30, the color classification apparatus according to the present embodiment includes a
本実施形態に用いる帯域可変バンドパスフィルタ190は、通過帯域の周波数を外部からの信号で制御できるものである。
帯 域 The band variable band-
光学系10を通った対象物の画像は、帯域可変バンドパスフィルタ190を透過してCCD14に結像される。
画像 The image of the object passing through the
このCCD14から出力される画像信号は、増幅器15を介してA/D変換器16でディジタル化してフレームメモリ18に蓄積された後、各バンドパスフィルタ毎に対象物の所定の領域のデータがフィルムメモリ18から読み出されて、分類演算回路28へ送られる。
The image signal output from the
コントロール回路26は、帯域可変バンドパスフィルタ190の通過帯域を所定の値に設定し、CCD14で撮像されたデータをフレームメモリ18に書き込むようにCCD駆動回路22、フレームメモリ18に制御信号を送る。
The
この動作を所定のバンド数にわたって行い、分類演算回路28では対象物のデータを、予めもしくは同時に測定した参照板のデータで補正し、分類演算を行う。
動作 This operation is performed over a predetermined number of bands, and the
このような第10実施形態によれば、複数のバンドパスフィルタの代りに帯域可変バンドパスフィルタ190を用い、通過帯域を制御して対象物のデータを取り込む構成としたことにより、複雑な形の分類スペクトルに対しても高精度な近似が可能となると共に、機械的な可働部が無いために動作が安定で耐久性が向上する。
According to the tenth embodiment, a variable band-
さらに、本実施形態ではバンドパスフィルタの数や帯域の設定に自由度が大きくて汎用性が高いので、特定の用途に限定する場合でもコントロール回路26の制御ソフトウェアを変更するだけで最適化することが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the degree of freedom in setting the number and band of the bandpass filters is large and the versatility is high. Therefore, even when limiting to a specific application, the optimization can be performed only by changing the control software of the
なお、本実施形態では所定のバンドごとに画像データを読み出していたが、学習モードで分類スペクトルを求めた後の分類モードでは、CCD14の露光時間中に帯域可変バンドパスフィルタ190の帯域特性を制御し、分類スペクトルの特性を近似するようにしてもよい。
In this embodiment, the image data is read for each predetermined band. However, in the classification mode after the classification spectrum is obtained in the learning mode, the band characteristic of the band variable band-
つまり、露光時間中に帯域可変バンドパスフィルタ190の帯域を設定し、ある時間それを保持した後、次の帯域に設定したら、またある時間それを保持するということをくりかえし行う。
In other words, the band of the band
そして、このとき、帯域可変バンドパスフィルタ190の帯域設定後の保持時間は、近似すべき分類スペクトルの各バンドの値に比例するように制御される(分類スペクトルの値が負になる帯域は、負になる帯域だけまとめて露光を行い、フレームメモリ上で減算すればよい)。
At this time, the holding time after the band setting of the band variable band-
このように動作させれば、分類スペクトルと内積演算を行ったのと同じことになり、露光時間中に蓄積される電荷の量で分類判定が行える。 動作 Operating in this way is the same as performing the inner product operation with the classification spectrum, and the classification can be determined based on the amount of charge accumulated during the exposure time.
(第11実施形態) つぎに、以上のような各実施形態において多クラスの分類演算を行うための分類演算回路を用いる第11実施形態について図31を参照して説明する。 << (Eleventh Embodiment) >> Next, an eleventh embodiment using a classification operation circuit for performing a multi-class classification operation in each of the above embodiments will be described with reference to FIG.
多クラスの分類演算を行う際に、たとえばクラス1〜4の4クラスの分類の場合、クラス1とクラス4のデータで算出された分類スペクトルのなす空間にクラス2、3を投影すると、クラス1とクラス2とか、クラス3とクラス4といったクラス間の境界がはっきりしないことがあり、分類精度が落ちることがある。
When performing a multi-class classification operation, for example, in the case of classification of four classes of
本実施形態はこのような場合にも分類精度を落さず、有効に分類を行うことができるものである。 In the present embodiment, even in such a case, classification can be performed effectively without lowering the classification accuracy.
本実施形態の分類演算回路28は図31(A)に示すように、輝度成分抽出部30、分類演算部32、分類判定部34とから構成される。
The
本実施形態に用いる分類演算部32の構成を図31(B)を参照して説明する。
構成 The configuration of the
本実施形態の分類演算部32は、図31(B)に示すように分類スペクトルを記憶するd1メモリ200とd2メモリ201、d1メモリ200とd2メモリ201の出力を切り替える切替器202と、分類スペクトルと未知の対象物からのスペクトルデータの積を取る乗算器203と、加算器204とメモリ205とからなる累積加算器206と、分類スペクトルを記憶するd1メモリ210とd2メモリ211、d1メモリ213とd2メモリ214、d1メモリ216とd2メモリ217、d1メモリ210とd2メモリ211の出力を切り替える切替器212と、d1メモリ213とd2メモリ214の出力を切り替える切替器215と、d1メモリ216とd2メモリ217の出力を切り替える切替器218と、累積加算器206からの信号により3種類の分類スペクトルのひとつを選択する分類スペクトル選択回路207と、選択された分類スペクトルと未知の対象物からのスペクトルデータの積を取る乗算器223と、加算器224とメモリ225とからなる累積加算器226とから構成される。
As shown in FIG. 31B, the
つぎに、本実施形態の分類演算部32の動作について説明するが、ここでは分類するクラス数はクラス1〜4の4クラスとする。
Next, the operation of the
この4クラスは多次元空間で、概ね番号順に分布しているものとし、d1メモリ200とd2メモリ201にはクラス1とクラス4の学習データから算出された分類スペクトルd11-4 とd21-4 とをそれぞれ記憶させておく。
These four classes are assumed to be distributed in the order of numbers in a multidimensional space, and the d1 memory 200 and the d2 memory 201 store the classification spectra d1 1-4 and d2 1− calculated from the learning data of the
また、d1メモリ210とd2メモリ211にはクラス1とクラス2の学習データから算出された分類スペクトルd11-2 とd21-2 を、d1メモリ213とd2メモリ214にはクラス2とクラス3の学習データから算出された分類スペクトルd12-3 とd22-3 を、d1メモリ216とd2メモリ217にはクラス3とクラス4の学習データから算出された分類スペクトルd13-4 とd23-4 を、それぞれ記憶させておく。
Also, d1 memory 210 and
輝度成分抽出部30からの対象物の未知データは、分類演算部32において、乗算器203でd1メモリ200からの分類スペクトルd11-4 と各成分(次元)についての積が求められる。
For the unknown data of the object from the luminance
各成分の積は累積加算器206で足し合わされ、分類スペクトル選択回路207に入力される。
積 The products of the components are added up by the accumulator 206 and input to the classification
この累積加算器206の出力は、結果として未知データと分類スペクトルとの内積値となる。 出力 The output of the accumulator 206 is the inner product of the unknown data and the classification spectrum as a result.
つぎに、切替器202を切り替えて、d2についても同様に内積値を算出し分類スペクトル選択回路207に送る。
Next, the switch 202 is switched to calculate the inner product value for d2 in the same manner and send it to the classification
分類スペクトル選択回路207は図31(C)に示すように、分類判定回路230とセレクタ231とで構成され、累積加算器206からの内積値が入力されると分類判定回路230にて概略の分類判定が行われる。
The classification
ここでは、未知データは、クラス1とクラス4のデータより算出された分類スペクトルd11-4 とd21-4 のなす空間に射影され、決められた分類境界によりクラスが決定される。
Here, the unknown data is projected onto the space formed by the classification spectra d1 1-4 and d2 1-4 calculated from the data of
ここでは、「クラス2からクラス1寄り」、「クラス2からクラス3の間」、「クラス3からクラス4寄り」というような3つの新しいクラスに分類するように境界が定められている。
Here, the boundaries are determined so as to be classified into three new classes, such as "from
分類判定回路230の出力である分類スペクトル選択信号が「クラス2からクラス1寄り」であった場合には、セレクタ231は切替器212からの入力を分類スペクトルとして出力する。
If the classification spectrum selection signal output from the
これにより、分類スペクトルd11-2 とd21-2 が選択され、乗算器223と累積加算器226とで未知データとの内積演算が行われ、内積値は分類スペクトル選択回路207からの分類スペクトル選択信号とともに分類判定部34に送られ、最終的なクラスが決定される。
As a result, the classified spectrums d1 1-2 and d2 1-2 are selected, the inner product operation of the unknown data is performed by the
分類判定回路230の出力である分類スペクトル選択信号が「クラス2からクラス3の間」であった場合には、セレクタ231は切替器215からの入力を分類スペクトルとして出力し、「クラス3からクラス4寄り」であった場合には切替器218からの入力を分類スペクトルとして出力する。
When the classification spectrum selection signal output from the
これにより、最適な分類スペクトルが選択され、内積演算が行われる。 Thereby, the optimal classification spectrum is selected, and the inner product calculation is performed.
なお、本実施形態では1段目の分類スペクトルを、クラス1とクラス4のデータから求めたものを使用しているが、これは分布の両端の2クラスのデータを用いるという意味ではないので、クラス2とクラス3のデータから求めた分類スペクトルを用いてもよい。
In the present embodiment, the first-stage classification spectrum obtained from the data of
さらに、クラス1とクラス2をひとまとめにした新しいクラス1′、クラス3とクラス4をひとまとめにした新しいクラス4′を定義し、これらのクラスのデータを用いて算出した分類スペクトルを用いてもよい。
Further, a new class 1 'in which
また、本実施形態では分類判定を2段階で行っているが、分類すべきクラスの数に応じて3段階や、それ以上の多段階で行うようにしても同様の効果が得られることはいうまでもない。 Further, in the present embodiment, the classification is determined in two stages, but the same effect can be obtained by performing the determination in three stages or more stages in accordance with the number of classes to be classified. Not even.
このような第11実施形態によれば、分類判定を多段階で行う構成としたため、多クラスの分類においても分類精度を落とさずに有効な分類を行うことが可能になる。 According to the eleventh embodiment, since the classification is determined in multiple stages, effective classification can be performed without deteriorating the classification accuracy even in multi-class classification.
(第12実施形態) つぎに、以上のような各実施形態において多クラスの分類演算を行うための分類演算回路を用いる第12実施形態について図32を参照して説明する。 << (Twelfth Embodiment) >> Next, a twelfth embodiment using a classification operation circuit for performing a multi-class classification operation in each of the above embodiments will be described with reference to FIG.
多クラスの分類を行う際に、たとえばクラス1〜3の3クラスの分類の場合、クラス1とクラス2のデータで算出された分類スペクトルのなす空間にクラス3を投影すると、図32(A)に示すようにクラス2とクラス3とで分布が重なり、クラス間の境界がはっきりしないことがあり、分類精度が落ちることがある。
When performing multi-class classification, for example, in the case of three classes of
本実施形態はこのような場合にも分類精度を落とさず、有効に分類を行うことができるものである。 In the present embodiment, even in such a case, classification can be performed effectively without lowering the classification accuracy.
本実施形態の分類演算回路を図32(C)、(D)に示すが、まず輝度成分抽出部30の構成を図32(C)を参照して説明する。
(C) The classification operation circuit of this embodiment is shown in FIGS. 32 (C) and (D). First, the configuration of the luminance
本実施形態の分類演算回路28に用いられる輝度成分抽出部30は、図32(C)に示すようにフレームメモリの画像データから測定領域のデータを切り出す測定領域抽出部36と、測定領域にわたって得られたデータの平均値を求める輝度成分平均化部38と、参照板のデータを記憶する照明データメモリ40Wと、対象物のデータを記録する測定データメモリ40Aと、対象物のデータを参照板のデータで補正する補正回路42と、補正された対象物のデータを記憶する補正データメモリ241、242、243とから構成される。
As shown in FIG. 32C, the luminance
つぎに、分類演算部32の構成を図32(D)を参照して説明する。
Next, the configuration of the
本実施形態に用いられる分類演算部32は、図32(D)示すようにコントロール回路26で制御される切替器251と、切替器251の一方の出力に接続されたクラス選択回路252、切替器251のおなじ出力に接続された分類スペクトル演算部253と、分類スペクトル算出部253で算出された分類スペクトルを記憶する二つのd1メモリ254、255と、二つのd1メモリ254と255をコントロール回路26からの信号で切り替える切替器256と、その出力データと前記切替器251の他方の出力との内積をとる内積演算回路257とから構成される。
The
続いて、本実施形態の輝度成分抽出部30および分類演算部32の動作について学習モード、分類モードに分けて説明する。
Next, the operations of the luminance
学習モードにおいては、既知の対象物のデータを測定するものであるが、対象物の測定に先立って(もしくは同時に)参照板の測定が行われ、測定された参照板のデータは画像データとして前述したようなフレームメモリ18に記憶される。
In the learning mode, the data of a known target is measured. However, the measurement of the reference plate is performed before (or simultaneously with) the measurement of the target, and the measured data of the reference plate is described as image data. This is stored in the
このフレームメモリ18から測定領域のデータが測定領域抽出部36にて読み出され、輝度成分平均化部38で測定領域全体にわたって平均値が計算された後、照明データメモリ40Wに記憶される。
The data of the measurement area is read from the
既知の対象物のデータも同様に測定領域のデータが測定領域抽出部36にて読み出され、輝度成分平均化部38で測定領域全体にわたって平均値が計算された後、測定データメモリ40Aに記憶される。
Similarly, the data of the known object is also read out of the measurement area by the measurement
補正回路42では、測定データメモリ40Aのデータを照明データメモリ40Wのデータを用いて補正し、該当する各クラスの補正データメモリ241,242,243に書き込まれる。
The
既知のデータは各クラスごとに所定のサンプル数(Nとする)回測定され、各補正データメモリ241〜243に補正済み学習データとして記憶される。
The known data is measured a predetermined number of samples (N) for each class and stored in each of the
学習モードにおいて分類演算部32は、コントロール回路26により切替器251がbの側に設定される。
In the learning mode, in the
コントロール回路26からの信号で輝度成分抽出部30の補正データメモリ241、242、243から順にデータが読み出され、クラス選択回路252において各クラスの平均スペクトルおよび各クラス間の差スペクトルとそのノルムが算出される。
Data is sequentially read from the
クラス選択回路252では差スペクトルのノルムの最大のクラスの組み合せ(ここではクラス1とクラス3とする)をコントロール回路26に知らせる。
The
コントロール回路26からは補正データメモリ241、243に信号が送られ、順次データが読み出され、切替器251を経て分類スペクトル算出部253へ送られる。
Signals are sent from the
分類スペクトル算出部253ではFS変換を用いて分類スペクトルを算出しd1メモリ254に書き込む。
The classification
すなわち、もっとも平均スペクトルのかけ離れたクラス間でのフイッシャレショ(Fisher ratio)が最大になる分類スペクトルを求めてd1メモリ254に書き込む。
That is, a classification spectrum that maximizes the fisher ratio (Fisher ratio) between the most distant classes of the average spectrum is obtained and written to the
つぎに、クラス選択回路252では差スペクトルのノルムの最小のクラスの組み合せ (ここではクラス2とクラス3とする)をコントロール回路26に知らせる。
Next, the
コントロール回路26からは補正データメモリ242、243に信号が送られ、順次データが読み出され、切替器251を経て分類スペクトル算出部253へ送られる。
Signals are sent from the
分類スペクトル算出部253ではFS変換を用いて分類スペクトルを算出しd1メモリ255に書き込む。
The classification
すなわち、もっとも平均スペクトルの近いクラス間でのフイッシャレショ(Fisher ratio)が最大になる分類スペクトルを求めてd1メモリ255に書き込む。
That is, a classification spectrum in which the fisher ratio (Fisher ratio) between classes having the closest average spectrum is maximized is obtained and written to the
つぎに、切替器251をa側に設定し、内積演算回路257にて各クラスのデータと分類スペクトルd11-3 およびd12-3 との内積値をとり分類判定部34に送る。
Next, the
分類判定部34では各クラスのデータの分布を求め、各クラスの境界を設定する。
The
すなわち、分類スペクトルd11-3 とd12-3 のなす空間に各クラスのデータを投影し図32(B)のように境界を設定する。 That is, the data of each class is projected on the space formed by the classification spectra d1 1-3 and d1 2-3 , and a boundary is set as shown in FIG.
ここまでが学習モードである。 学習 This is the learning mode.
つぎに分類モードでの各部の動作を説明する。 Next, the operation of each unit in the classification mode will be described.
分類モードにおいても参照板の測定が行われ、輝度成分抽出部30においては学習モードと同様に照明データメモリ40Wに記憶される。
参照 The reference plate is also measured in the classification mode, and is stored in the
一方、未知の対物のデータも学習モードと同様測定領域内を平均化されて測定データメモリに記憶され、補正回路42にて照明データメモリ40Wに記憶されている参照板のデータで補正され、補正データメモリ241に記憶される。
On the other hand, the unknown object data is also averaged in the measurement area as in the learning mode and stored in the measurement data memory, and corrected by the reference plate data stored in the
分類演算部32では、切替器251はa側に設定され、輝度成分抽出部30の補正データメモリ241から未知データが内積演算回路257に送られる。
In the 演算
これと同時に切替器256はd1メモリ254側に設定される。
と 同時 に At the same time, the
したがって、内積演算回路257では分類スペクトルd11-3 と未知データの内積値が算出される。
Accordingly, the inner product value of the inner
つぎに、切替器256はd1メモリ255側に設定され、内積演算回路257では分類スペクトルd12-3 と未知データの内積値が算出され、d11-3 との内積値とともに分類判定部34に送られ、学習モードで設定した分類境界に従って未知データを分類する。
Next, the
このような第12実施形態によれば、分類判定に用いる分類境界を、一組のクラスの組み合わせから求める(例えば、クラス1とクラス3から求めたd11-3 とd21-3 )のではなく、複数の組のクラスの組み合わせから求めた分類スペクトル(本実施形態のように、クラス1とクラス3から求めたd11-3 と、クラス2とクラス3から求めたd12-3 )を用いて決定することにより、図32(A)のようにクラス間の分布が境界を越えて重なり合ってしまうということがなく、図32(B)に示すように各クラスの分布が良く分離できる境界を設定することができるため、多クラスの分類において、より精度良く分類を行うことが可能となる。
According to such a twelfth embodiment, the classification boundary used for the classification determination is obtained from a combination of a set of classes (for example, d1 1-3 and d2 1-3 obtained from
なお、本実施形態ではクラス間の差スペクトルが最大のものから求めた分類スペクトルと、差スペクトルが最小のものから求めた分類スペクトルを用いたが、差スペクトル最大のものと次に大きいものから求めた分類スペクトルまたは、差スペクトル最小のものと次に小さいものから求めた分類スペクトルを用いるようにしてもよい。 In this embodiment, the classification spectrum obtained from the largest difference spectrum between classes and the classification spectrum obtained from the smallest difference spectrum are used, but the classification spectrum obtained from the largest difference spectrum and the next largest difference spectrum are used. Alternatively, a classified spectrum obtained from the smallest difference spectrum and the next smallest difference spectrum may be used.
さらには、最初に求めた分類スペクトルd1上に投影した場合のフイッシャレショ(Fisher ratio)の最小のクラスの組み合わせから二つ目の分類スペクトルを求めるようにしてもよい。 Furthermore, a second classification spectrum may be obtained from a combination of the minimum classes of Fisher ratio when projected onto the classification spectrum d1 obtained first.
また、本実施形態では分類スペクトルを二つ用いたが、分類すべきクラス数が多い場合などにおいては分類スペクトルの数を増やすことにより、さらに分類精度を向上することができる。 Also, in the present embodiment, two classification spectra are used, but when the number of classes to be classified is large, the classification accuracy can be further improved by increasing the number of classification spectra.
(第13実施形態) つぎに、以上のような各実施形態において多クラスの分類演算を行うための分類演算回路を用いる第13実施形態について図33を参照して説明する。 << (Thirteenth Embodiment) >> Next, a thirteenth embodiment using a classification operation circuit for performing a multi-class classification operation in each of the above embodiments will be described with reference to FIG.
多クラスの分類を行う際に、たとえばクラス1〜3の3クラスの分類の場合、クラス1とクラス2のデータで算出された分類スペクトルのなす空間にクラス3を投影すると、図33(A)に示すようにクラス2の分布が他の2クラスに比べて広がってしまう場合がある。
When performing multi-class classification, for example, in the case of three-class classification of
この場合、クラス間の境界をクラスの分布の中心を結ぶ直線の垂直2等分線とすると図33(A)に示すように、クラス2のサンプルを測定した場合でもクラス1やクラス2と判定されてしまうことがあり、分類精度が落ちることがある。
In this case, if the boundary between the classes is a perpendicular bisector of a straight line connecting the centers of the distributions of the classes, as shown in FIG. 33A, even if a sample of the
本実施形態はこのような場合にも分類精度を落とさず、有効に分類を行うことができるものである。 In the present embodiment, even in such a case, classification can be performed effectively without lowering the classification accuracy.
本実施形態の分類演算回路を図33(C)に示す。 FIG. 33C shows a classification operation circuit of this embodiment.
本実施形態の分類演算回路28に用いられる分類判定部34は、分類演算部32からのデータをモード(学習モード、分類モード)によって切り替えるための切替器280、各クラスの平均値および分散値を求める統計量算出部281、求められた統計量から境界を算出する境界算出部282、求められた境界を記憶する境界メモリ64、境界メモリ64のデータと測定された未知データを比較して未知データの分類を行う分類決定部66とから構成される。
The
続いて、本実施形態の分類判定部34の動作について学習モード、分類モードに分けて説明する。
Next, the operation of the
学習モードにおいては、既知の対象物のデータを測定するものであるが、対象物のデータは輝度成分抽出回路30において、照明に関して補正されたのち、分類演算部32にて分類スペクトルとの内積値が求められ分類判定部34に送られてくる。
In the learning mode, the data of the known object is measured. The data of the object is corrected for the illumination in the luminance
既知のデータの内積値はd1とd2の二次元で、各クラスごとに所定のサンプル数(Nとする)だけ送られてくる。 The inner product value of the known data is two-dimensional of d1 and d2, and a predetermined number of samples (N) is sent for each class.
分類判定部34では、切替器280がb側に設定され、送られてきた既知のデータの内積値について統計量算出部281にて各クラスごとにN個のサンプルの平均と分散とを求める。
In the
分類モードにおいては、分類判定部34には未知のデータのd1、d2との内積値が送られてくる。
In the classification mode, the inner product value of unknown data d1 and d2 is sent to the
分類判定部34では、切替器280がa側に設定され、境界算出部282では図33 (B)に示すように各クラスごとに等分散線を引き、この等分散線の交点を結んだ線を境界として境界メモリ64に書き込む。
In the
このような第13実施形態によれば、統計量算出部281を用いる構成としたために、分類判定に用いる分類境界を、各クラスの分散値を用いて決定することにより、図33 (A)のようにクラスの分布が境界を越えてしまうということがなく、図33(B)に示すように各クラスの分布が良く分離できる境界を設定することができるため、多クラスの分類において、より精度良く分離を行うことが可能となる。
According to the thirteenth embodiment, since the
(第14実施形態) つぎに、以上のような各実施形態において、光沢のある対象物を測定する際の測定領域を最適に設定する輝度成分抽出部を用いる第14実施形態について図34を参照して説明する。 (Fourteenth Embodiment) Next, in each of the above embodiments, a fourteenth embodiment using a luminance component extraction unit that optimally sets a measurement area when measuring a glossy object is described with reference to FIG. Will be explained.
光沢のある対象物を測定する際に、その光沢の部分(正反射成分)が測定領域に含まれると、対象物の色が正しく測定できず、分類精度が落ちることがあるが、これに対処する。本実施形態の輝度成分抽出部を図34(A)を参照して説明する。 When measuring a glossy object, if the glossy part (specular reflection component) is included in the measurement area, the color of the object cannot be measured correctly, and the classification accuracy may be reduced. I do. The luminance component extraction unit of the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の輝度抽出部は、測定領域抽出部36と、輝度成分平均化部38と、画素計数部293と、対象物の測定データを一時的に記憶する測定データメモリ40A、参照板の測定データを記憶する照明データメモリ40Wと、対象物のデータを参照板のデータで補正する補正回路42と、補正された対象物のデータを複数クラス分記憶する補正データメモリ44とからなる。
The luminance extraction unit of the present embodiment includes a measurement
測定領域抽出部36は、特異領域検出部290と、非測定領域設定部291とから構成されている。
The measurement
図34(B)に光沢のある対象物の例を示す。 FIG. 34B shows an example of a glossy object.
コントロール回路26によりフレームメモリから所定の測定領域300のデータが測定領域抽出部36に読み込まれる。
The data of the
読み込まれたデータは特異領域検出部290に入り周囲に比して異常に明るい領域(正反射部分301)が検出される。
(4) The read data enters the unique
非測定領域設定部291では正反射検出部290で検出された正反射の画素の周囲に所定の画素数の余裕を持たせて測定に用いない範囲(非測定領域302)を設定し、コントロール回路26に送り、測定領域を変更する。
The non-measurement area setting unit 291 sets a range (non-measurement area 302) that is not used for measurement by giving a margin of a predetermined number of pixels around the pixels of the regular reflection detected by the regular
なお、測定領域内に正反射がなくなるまで、コントロール回路26からの信号により、後段の輝度成分平均化部38の出力が有効にならないよう制御される。
(4) The signal from the
コントロール回路26では非測定領域設定部291で指示された画素をとばしてもう一度フレームメモリの所定の領域のデータを読み出す。
(4) The
このとき正反射検出回路290では正反射の画素は見つけられずに、非測定領域設定部291からはコントロール回路26に非測定領域のないことを知らせる。
At this time, the regular
このときの新しい測定領域を図34(C)に示す。 新 し い The new measurement area at this time is shown in FIG.
非測定領域を読みとばされた対象物のデータは所定の測定領域よりも画素数が少なくなっているので、画素計数部293によりその全画素数が求められ、輝度成分平均化部38では対象物のデータと画素数からその平均値を求められ、測定データメモリ40Aに一時的に記憶される。
Since the data of the object from which the non-measurement area has been skipped has a smaller number of pixels than the predetermined measurement area, the
補正回路42で測定データメモリ40Aからの対象物のデータを、照明データメモリ40Wからの参照板のデータで補正し補正データメモリに記憶させる。
(4) The
このような第14実施形態によれば、測定領域抽出部に特異領域検出部290と非測定領域設定部291を設けた構成としたため、対象物に光沢があり正反射している部分が存在する場合にはその正反射の部分を測定領域からはずすことができるので、分類精度を下げることなく良好な測定が可能となる。
According to the fourteenth embodiment, since the specific
なお、本実施形態では測定の前に測定領域が設定され、その測定領域の中に正反射部分がある場合にそれを取り除くように動作させているが、測定領域の設定から自動的に行う変形例を以下に説明する。 In the present embodiment, a measurement area is set before measurement, and if there is a specular reflection portion in the measurement area, the operation is performed to remove it. An example is described below.
対象物もしくは対象物の測定したい部分が球形またはそれに近い形状である場合でかつ表面に光沢があることがわかっている場合には、画面全体から特異領域検出部290にて正反射領域を検出し、非測定領域設定部291にて特異領域検出部290で検出された正反射の画素の周囲に所定の画素数の余裕を持たせて測定に用いない範囲(非測定領域302)およびその周囲に所定の幅を持たせた測定領域304を設定し、コントロール回路26に送る。
If the object or the portion to be measured of the object has a spherical shape or a shape close to it, and it is known that the surface is glossy, the specific
なお、測定領域が決定するまで、後段の輝度成分平均化部38は出力が有効にならないように制御される。
Until the measurement area is determined, the luminance
コントロール回路26では非測定領域設定部291で決定された測定領域のデータを読み出す。
(4) The
このときの新しい測定領域を図34(D)に示す。 新 し い The new measurement area at this time is shown in FIG.
正反射領域の大きさや形状によって画素数が異なってくるので、画素計数部293によりその全画素数が求められ、輝度成分平均化部38では対象物のデータと画素数からその平均値を求められ、測定データメモリ40Aに一時的に記憶される。
Since the number of pixels differs depending on the size and shape of the regular reflection area, the total number of pixels is obtained by the
補正回路42で測定データメモリ40Aからの対象物のデータを、照明データメモリ40Wからの参照板のデータで補正し補正データメモリに記憶させる。
(4) The
本変形例によれば、測定領域抽出部に特異領域検出部290と非測定領域設定部291を設け、対象物の正反射している部分の周辺部分を自動的に抽出し測定するため、対象物の測定領域が球またはそれに近い形状の場合にも反射光の強度が安定し、良好な測定が可能となると共に、測定領域を自動設定できるので測定が容易になるとともに測定に要する時間を短縮することができる。
According to this modification, the specific
(第15実施形態) つぎに、以上のような各実施形態において、分類演算を高速化する第15実施形態について図35、図36および図37を参照して説明する。 (Fifteenth Embodiment) Next, in each of the above embodiments, a fifteenth embodiment for speeding up the classification operation will be described with reference to FIGS. 35, 36, and 37.
複数のバンドパスフィルタを用いた色分類装置において、測定対象物によってはバンドパスフィルタのうちに分類に影響の少ないものが出てくる可能性があるが、このようなバンドパスフィルタのデータを省くことで、演算速度を高めることができる。 In a color classification device using a plurality of bandpass filters, there is a possibility that some of the bandpass filters having little influence on the classification may appear depending on an object to be measured, but such bandpass filter data is omitted. Thus, the calculation speed can be increased.
図35(A)は本実施形態の分類演算回路の構成を示す図である。 FIG. 35A is a diagram showing a configuration of the classification operation circuit of the present embodiment.
本実施形態の分類演算回路28は輝度成分抽出部30と、分類演算部32と、分類判定部34とからなり、分類演算部32は、切替器310と、分類スペクトル算出部311と、フイッシャレショ(Fisher ratio)算出部312と、分類スペクトル検査部313と、分類スペクトルを書き込むd1メモリ314およびd2メモリ315と、切替器316と、内積演算回路317とから構成される。
The
図35(B)には、複数のバンドパスフィルタのうち分類に影響の少ない不要なバンドパスフィルタからのデータを取り除いて、できるだけ次元数の少ない分類スペクトルを算出するための処理の流れを示す。 FIG. 35 (B) shows a flow of processing for calculating a classification spectrum having as few dimensions as possible by removing data from unnecessary band-pass filters having little influence on classification among a plurality of band-pass filters.
ここでは5枚のバンドパスフィルタを持つ色分類装置として図35(A)に示した本実施形態の分類演算回路の動作を図35(B)を参照して説明する。 Here, the operation of the classification operation circuit of this embodiment shown in FIG. 35A as a color classification device having five bandpass filters will be described with reference to FIG.
5枚のバンドパスフィルタを用いてデータを入力した場合、そのデータは5次元のデータとして扱われる。 When data is input using five bandpass filters, the data is treated as five-dimensional data.
ここで、各クラス5次元NサンプルのデータからFS変換で分類スペクトルを作成したとすると、それはやはり5次元データであり、各次元の成分は5枚のバンドパスフィルタに対応している。 Here, assuming that a classification spectrum is created by FS conversion from the data of five-dimensional N samples in each class, it is also five-dimensional data, and the components of each dimension correspond to five bandpass filters.
図35(B)は学習モードにおける分類スペクトルの算出方法について示したものである。 FIG. 35B shows a method of calculating a classification spectrum in the learning mode.
学習モードにおいて初めは、切替器310はb側に設定される。
In the learning mode, first, the
コントロール回路26では参照板のデータで補正された測定データをクラス1、クラス2とも5次元全部のデータを読み込む設定とし(ステップ320)、クラス1、クラス2のデータを輝度抽出部30より読み込む(ステップ321)。
In the
分類スペクトル算出部311では、読み込んだデータで分類スペクトルを算出し(ステップ322)、フイッシャレショ(Fisher ratio)算出部312では、その分類スペクトルと輝度成分抽出部30からの測定データとからフイッシャレショ(Fisher ratio)を算出する(ステップ323)。
The classification
分類スペクトル検査部313では、フイッシャレショ(Fisher ratio)が所定の値よりも大きいか否かを調べ(ステップ324)、フイッシャレショ(Fisher ratio)が所定の値よりも大きければd1メモリ314およびd2メモリ315に書き込むと同時にコントロール回路に5枚のうち使用したバンドパスフィルタの番号を知らせ(ステップ325)、引き続き分類スペクトルの各バンドパスフィルタに対応した成分の絶対値を調べ、絶対値が最小であるフィルタ番号を求めて(ステップ326)、コントロール回路26に送る。
The classification spectrum inspecting unit 313 checks whether or not the Fisher ratio (Fisher ratio) is larger than a predetermined value (Step 324). At the same time as writing, the control circuit is informed of the number of the band-pass filter used among the five filters (step 325). Then, the absolute value of the component corresponding to each band-pass filter of the classified spectrum is checked. Is obtained (step 326) and sent to the
なお、フイッシャレショ(Fisher ratio)が所定の値よりも小さい場合には、分類スペクトル検査部313で、そのときの分類スペクトルをd1メモリ314およびd2メモリ315には書き込まずに、コントロール回路26に分類スペクトル算出終了の信号を送る(ステップ328)。
If the fisher ratio (Fisher ratio) is smaller than a predetermined value, the classification spectrum inspecting unit 313 does not write the classification spectrum at that time to the
コントロール回路26では分類スペクトル検査部313から送られてきたフィルタ番号以外のフィルタのデータを読み込むように設定し(ステップ327)、設定されたフィルタについて再度、データを読み出し、分類スペクトルを作成し、フイッシャレショ(Fisher ratio)を求め、所定の値と比較する(ステップ321〜324)。
The
すなわち、フイッシャレショ(Fisher ratio)が所定の値以上であるうちはさらに分類スペクトルの絶対値最小のフィルタのデータを省略し、フイッシャレショ (Fisher ratio)が所定の値以下になった時点ではその分類スペクトルを保存せずに終了する。 That is, while the fisher ratio (Fisher @ ratio) is equal to or more than a predetermined value, the data of the filter having the smallest absolute value of the classification spectrum is further omitted. Exit without saving.
一方、分類モードにおいては、必要なバンドパスフィルタからのデータだけを入力するようコントロール回路から制御することで、入力、分類演算ともに扱うデータ量が削減されるので高速な分類判定ができる。 On the other hand, in the classification mode, by controlling the control circuit to input only the necessary data from the band-pass filter, the amount of data handled for both input and classification operations is reduced, so that high-speed classification can be determined.
バンドパスフィルタのデータを削徐する際に、分類スペクトルの成分の小さいものから削除していくということは、二つのクラスの違いが少ない成分を削除することである。したがって、これを削除しても分類結果には大きな影響がない。 (4) When reducing the data of the band-pass filter, deleting components having smaller classification spectrum components means deleting components having less difference between the two classes. Therefore, even if this is deleted, the classification result is not significantly affected.
このような第15実施形態では分類スペクトル検査部およびフイッシャレショ(Fisher ratio)算出部を設け、求められた分類スペクトルにおけるフイッシャレショ(Fisher ratio)が所定の値を下回らない範囲で必要な最小限のバンドパスフィルタからのデータを求める構成としたために、分類精度を落とさずに分類演算に用いる分類スペクトルの次元数を最小限に減らすことができるので、分類モードにおいてより高速な分類判定が可能となる。 In the fifteenth embodiment, a classification spectrum inspecting unit and a fisher ratio (Fisher ratio) calculating unit are provided, and a minimum band pass required in a range where the fisher ratio (Fisher ratio) in the obtained classification spectrum does not fall below a predetermined value. Since the configuration is such that data from the filter is obtained, the number of dimensions of the classification spectrum used for the classification operation can be reduced to the minimum without lowering the classification accuracy, so that higher-speed classification judgment can be performed in the classification mode.
なお、本実施形態では分類スペクトルの各成分の絶対値が小さいものに対応するバンドパスフィルタのデータから削除したが、これを差スペクトルの成分の絶対値の小さいものを削除するようにしてもよい。 In the present embodiment, the components of the classified spectrum are deleted from the data of the band-pass filter corresponding to the component having the small absolute value. However, the data having the small absolute value of the component of the difference spectrum may be deleted. .
図36は本実施形態の変形例の一つであり、図36(A)に示す分類演算回路28は、図35(A)の分類演算部32に差スペクトル算出部331を加え、分類スペクトル検査部313の代りに差スペクトル検査部332を設けたものであり、図36(B)に示すフローチャートは図35(B)のステップ326の代りに2クラスの差スペクトルを求めるステップ341と、差スペクトルの成分を調べ絶対値が最小のバンドパスフィルタの番号を求めるステップ342を適用したものである。
FIG. 36 shows a modification of the present embodiment. The
このように二つのクラスの差スペクトルにおいても値が0に近いものはクラス間の違いの少ない成分であるので省略することができる。 Thus, in the difference spectrum between the two classes, the one having a value close to 0 is a component having a small difference between the classes, and can be omitted.
同様に、補正前のスペクトルの成分が0に近いものを削除するようにしてもよい。 Similarly, a spectrum component whose correction is not close to 0 may be deleted.
図37も本実施形態の変形例であり図37(A)に示す分類演算回路28は、図35 (A)の分類演算部32の分類スペクトル検査部313の代りにスペクトル検査部351を設け、その入力に輝度成分抽出部30の図示しない測定データメモリ(参照板のデータで補正する前のデータが記憶されているメモリ)の出力を接続したものであり、図37 (B)に示すフローチャートは図35(B)のステップ326の代りに補正前のスペクトルの成分が最小となるバンドパスフィルタの番号を求めるステップ361を適用したものである。
FIG. 37 is also a modification of the present embodiment, and the
補正前のスペクトルの成分が0に近いものはそのほとんどが撮像素子の雑音であるのでこれを削除しても分類結果に影響が少ないので、フイッシャレショ(Fisher ratio)が所定値以上に保たれる範囲で省略して分類スペクトルの次元数(すなわちバンドパスフィルタの数)を減らすことができる。 Since most of the components of the spectrum before the correction are close to 0 are noises of the image sensor, even if they are deleted, the classification result is hardly affected. Therefore, the range in which the fisher ratio (Fisher ratio) is maintained at a predetermined value or more. And the number of dimensions of the classification spectrum (ie, the number of bandpass filters) can be reduced.
本実施形態では、分類スペクトルの成分の絶対値の小さいものに対応するバンドパスフィルタのデータを削除する、またその変形例として差スペクトルの成分の絶対値の小さいもの、または補正前のスペクトルの成分の小さいものに対応するバンドパスフィルタのデータを削除する方法について説明してきたが、これらのそれぞれを別々に行うだけでなく、全てを考慮して分類スペクトルの次元(すなわちバンドパスフィルタの数)を減らすようにしても分類精度を落とさずに分類演算を高速化することが可能となる。 In the present embodiment, the data of the band-pass filter corresponding to the one having the small absolute value of the component of the classified spectrum is deleted, and as a modified example, the one having the small absolute value of the component of the difference spectrum or the component of the spectrum before correction is used. Although the method of deleting the data of the band-pass filter corresponding to the small one has been described, not only each of these is performed separately, but also the dimension of the classification spectrum (that is, the number of band-pass filters) is considered in consideration of all of them. Even if the number is reduced, it is possible to speed up the classification operation without lowering the classification accuracy.
(第16実施形態) つぎに、様々な対象物に対してより正確に分類することが可能な第16実施形態について図38を参照して説明する。 << (Sixteenth Embodiment) >> Next, a sixteenth embodiment capable of more accurately classifying various objects will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置を図38(A)を参照して説明する。 {The color classification device of this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は筐体1と、光学系10と、光学系により対象物からの反射光が結像する撮像素子14と、光学系10と撮像素子14との間にあり5枚のバンドパスフィルタを円周上に配した回転色フィルタ12(図2参照)と、回転色フィルタ12を駆動するモーター24と、モーター駆動回路124と、回転色フィルタ12の回転位置を検出するフィルタ位置センサ123と、撮像素子駆動回路22と、撮像素子14からの映像信号を増幅器15を介してディジタルに変換するA/D変換器16と、ディジタル化された映像信号を記憶するフレームメモリ18と、フレームメモリ18に記憶されている画像データに各種処理を施して画像の特徴量を出力する画像処理回路371と、フレームメモリ18からのデータと画像処理回路371からのデータとから対象物を分類する分類演算回路28と、これらを制御するコントロール回路26とから構成されている。
The color classification apparatus according to the present embodiment includes a
本実施形態の分類演算回路28は図38(B)に示すような輝度成分抽出部30と、スペクトル拡張部372と、分類演算部32と、分類判定部34とから構成される。
The
コントロール回路26では、フィルタ位置センサ123の出力を監視しながら回転色フィルタ12が撮像素子14の露光に同期するように、モーター駆動回路124に信号を送る。
The
撮像素子14に結像した対象物の像は光電変換され映像信号として出力された後、増幅器15を介してA/D変換器16にてディジタルに変換されてフレームメモリ18に一時的に記憶される。
The image of the object formed on the
フレームメモリ18に記憶された画像信号は画像処理回路371にて測定領域内の画像を各種処理し、画像の特徴量を抽出し、分類演算回路28に送る。
(4) The image signal stored in the
画像の特徴量としては、微分値、空間周波数成分、直交変換の係数、同時生起行列を用いて得られる各特徴量、濃度ヒストグラム、線や輪郭、特定のパターンとの相関値などを用いることができる。 As the feature value of the image, it is possible to use a differential value, a spatial frequency component, a coefficient of orthogonal transformation, each feature value obtained using a co-occurrence matrix, a density histogram, a line or an outline, a correlation value with a specific pattern, and the like. it can.
分類演算回路28ではフレームメモリ18からの画像信号が入力され、輝度成分抽出部30にて測定領域内での平均値を各バンドパスフィルタ(5枚)ごとに求め、5次元のスペクトルデータとする。
An image signal from the
この際、必要に応じて照明光の補正および正規化を行う。 At this time, the illumination light is corrected and normalized as necessary.
次段のスペクトル拡張部372では5枚のバンドパスフィルタから得られた5次元のスペクトルデータと画像処理回路371より得られた画像の特徴量であるP次元のデータを合成し、5+P次元の拡張されたスペクトルとして分類演算部32へ転送する。
The next-stage
学習モードでは分類演算部32では、上記のように転送されてくる2クラスの各クラスごとにサンプル数Nのデータから5+P次元の分類スペクトルを作成し、データと共に分類判定部34に送る。
In the learning mode, the
この際に、必要に応じてバンドパスフィルタから得られたスペクトル画像処理回路から得られた画像の特徴量との間でデータの重みが所定の値になるように、データの正規化を行う。 At this time, if necessary, the data is normalized so that the weight of the data becomes a predetermined value between the feature amount of the image obtained from the spectrum image processing circuit obtained from the band-pass filter.
分類判定部34では、分類境界を決定し記憶する。
The
分類モードにおいては分類演算部32では、上記のように転送されてくる対象物の5+P次元のデータと学習モードで求められた分類スペクトルとの内積演算が行われ、結果を分類判定回路34に送る。
In the classification mode, the
分類判定回路34では学習モードで記憶した分類境界に基づき、対象物の分類判定結果を出力する。
The
このような第16実施形態によれば、フレームメモリ18の後段に画像処理回路371を、分類演算回路28の中にスペクトル拡張部372を設けた構成としたため、対象物の色だけでなく表面の形状やテクスチャを分類スペクトルに反映させているので、より精度の高い良好な測定が可能となる。
According to the sixteenth embodiment, since the
(第17実施形態) つぎに、モニタ表示にて分類結果が視覚的に確認可能な第17実施形態について図39を参照して説明する。 << (Seventeenth Embodiment) >> Next, a seventeenth embodiment in which the classification result can be visually confirmed on the monitor display will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置を図39(A)を参照して説明する。 {The color classification device of this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の色分類装置は筐体1と、光学系10と、光学系により対象物からの反射光が結像する撮像素子14と、光学系10と撮像素子14との間にあり5枚のバンドパスフィルタを円周上に配した回転色フィルタ12(図2参照)と、回転色フィルタ12を駆動するモーター24と、モーター駆動回路124と、回転色フィルタ12の回転位置を検出するフィルタ位置センサ123と、撮像素子駆動回路22と、撮像素子14からの映像信号を増幅器15を介してディジタルに変換するA/D変換器16と、ディジタル化された映像信号を一時的に記憶するフレームメモリ18と、フレームメモリ18に記憶されている画像データからモニタへ出力するための画像データを合成する色合成回路381と、モニタ出力用のフレームメモリ382と、フレームメモリ18からのデータから対象物を分類する分類演算回路28と、これらを制御するコントロール回路26とから構成されている。
The color classification apparatus according to the present embodiment includes a
本実施形態のフレームメモリ18、色合成回路381と、フレームメモリ382の構成を図39(B)に示す。
FIG. 39B shows the configurations of the
フレームメモリ18は各バンドパスフィルタに対応したBPF1プレーン401、BPF2プレーン402、BPF3プレーン403、BPF4プレーン404、BPF5プレーン405とから構成される。
The
色合成回路381はフレームメモリ18の各BPF1プレーン401〜405の出力に乗じるための係数(BPF係数421〜425)が記憶されている係数メモリ420と、各BPFプレーン401〜405の出力と係数メモリ420に記憶されているBPF係数421〜425のそれぞれ対応する一組を入力とする乗算器411〜415と、乗算器411〜415の出力を足し合わせる加算器410とから構成される。
The
フレームメモリ382はTVモニタに出力するためのフレームメモリでRGBの各プレーン431〜433と、メモリからのデータを読み出してTVモニタが入力可能な映像信号に変換する映像信号生成回路434とからなる。
The
つぎに、本実施形態の色分類装置の動作について説明する。 Next, the operation of the color classification device of the present embodiment will be described.
コントロール回路26では、フィルタ位置センサ123の出力を監視しながら回転色フィルタ12が撮像素子14の露光に同期するように、モーター駆動回路124に信号を送る。
The
撮像素子14に結像した対象物の像は光電変換され映像信号として出力された後、増幅器15を介してA/D変換器16にてディジタルに変換された画像データとしてフレームメモリ18に一時的に記憶される。
The image of the object formed on the
フレームメモリ18からの画像データは、色合成回路381でTVモニタへ出力するためのデータ変換が行われ、TVモニタ表示用のフレームメモリ382に書き込まれ、映像信号生成回路434にてTVモニタが入力可能な映像信号に変換されTVモニタに出力される。
The image data from the
一方、分類演算回路28ではフレームメモリ18からの画像信号が入力され、輝度成分抽出部30にて測定領域内での平均値を各バンドパスフィルタ(5枚)ごとに求め、5次元のスペクトルデータとする。
On the other hand, the image signal from the
この際、必要に応じて照明光の補正および正規化を行う。 At this time, the illumination light is corrected and normalized as necessary.
学習モードにおいて、分類演算部32では、上記のように転送されてくる2クラスの各クラスごとにはサンプル数Nのデータから5次元の分類スペクトルを作成し、データと共に分類判定部34に送る。
In the learning mode, the
分類判定部34では、分類境界を定め記憶する。
(4) The
分類モードにおいて、分類演算部32では、上記のように転送されてくる対象物の5次元のデータと学習モードで求められた分類スペクトルとの内積演算が行われ、結果を分類判定回路34に送る。
In the classification mode, the
分類判定回路34では学習モードで記憶した分類境界に基づき、対象物の分類判定結果を出力する。
The
つぎに、本実施形態の特徴部である色合成回路381の動作についてさらに詳しく説明する。
Next, the operation of the
5枚のバンドパスフィルタのデータはフレームメモリ18のBPFプレーン401〜405に順番に記憶されている。
The data of the five bandpass filters are sequentially stored in the BPF planes 401 to 405 of the
係数メモリ420には、各BPFプレーンのデータに乗じるための係数(BPF係数421〜425)が格納されている。
The
BPF係数421〜425は乗算器411〜415にて対応するBPFプレーンのデータに乗じられる。 BPF coefficients 421 to 425 are multiplied by data of the corresponding BPF plane by multipliers 411 to 415.
乗算器411〜415で係数を乗じられた各プレーンのデータは、加算器410にて足し合わされ、フレームメモリ382のRプレーン431、Gプレーン432、Bプレーン433のうちコントロール回路26の指示するプレーンに書き込まれる。
The data of each plane multiplied by the coefficients in the multipliers 411 to 415 are added in the
各プレーンのデータは映像信号生成回路434にてTVモニタの入力可能な信号に変換されてTVモニタに出力される。 (4) The data of each plane is converted by the video signal generation circuit 434 into a signal that can be input to the TV monitor and output to the TV monitor.
学習モードにおいては、各バンドパスフィルタの分光透過特性からモニタのR成分の分光特性を近似した係数を係数メモリ420に書き込み、乗算器411〜415で各プレーンのデータに乗じた後に加算器410で足し合わされたデータをフレームメモリ382のRプレーンに書き込む。
In the learning mode, a coefficient obtained by approximating the spectral characteristic of the R component of the monitor from the spectral transmission characteristic of each bandpass filter is written in the
つぎに、モニタのG成分の分光特性を近似した係数を係数メモリ420に書き込み、加算器410の出力をGプレーン432に書き込む。
Next, the coefficient approximating the spectral characteristic of the G component of the monitor is written to the
つぎに、モニタのB成分の分光特性を近似した係数を係数メモリ420に書き込み、加算器410の出力をBプレーン433に書き込む。
Next, the coefficient approximating the spectral characteristic of the B component of the monitor is written to the
各プレーンのデータは映像信号生成回路434にてTVモニタの入力可能な信号に変換されてTVモニタに出力される。 (4) The data of each plane is converted by the video signal generation circuit 434 into a signal that can be input to the TV monitor and output to the TV monitor.
この結果モニタには色再現性良く測定中の対象物が映し出される。 As a result, the object being measured is displayed on the monitor with good color reproducibility.
分類モードにおいては、分類演算回路28からコントロール回路26に分類スペクトルのデータを送り、コントロール回路26では分類スペクトルの各バンドパスフィルタに対応する成分を0〜1に正規化して係数メモリ420に書き込み、加算器410の出力をRプレーン431に書き込む。
In the classification mode, the data of the classification spectrum is transmitted from the
つぎに、今、係数メモリに書き込んだ係数を1から減じた係数を係数メモリ420に書き込む。
Next, the coefficient obtained by subtracting the coefficient written in the coefficient memory from 1 from 1 is written in the
加算器410の出力はGプレーン432に書き込まれる。
The output of the
各プレーンのデータは映像信号生成回路434にてTVモニタの入力可能な信号に変換されてTVモニタの出力される。 The data of each plane is converted into a signal that can be input to the TV monitor by the video signal generation circuit 434 and output from the TV monitor.
これによりモニタには、たとえばクラス1に分類される対象物の映像は赤っぽく、クラス2に分類される対象物は緑っぽく表示され、その中間の対象物については黄色っぽく表示される。
(5) Thus, on the monitor, for example, an image of an object classified into
このような第17実施形態によれば、TVモニタ表示用のフレームメモリ382を、フレームメモリ18の内部に各バンドパスフィルタに対応するプレーンを設け、色合成回路381にて各プレーンのデータに係数を乗じて足し合わせた物をフレームメモリの各プレーンに書き込む構成としたために、モニタ上にて分類結果を色を変えて表示することができ、結果が視覚的に確認しやすくすることができる。
According to the seventeenth embodiment, the
さらに、本実施形態では、学習モードにおいては通常のTV画像のようなカラー表示も可能となり対象物の確認なども自然に行うことができる。 Further, in the present embodiment, in the learning mode, color display like a normal TV image is also possible, and the confirmation of the object can be performed naturally.
なお、本実施形態では、分類モードの際にフレームメモリ382のRプレーン431とGプレーン432を用いたがこれに限らずいずれのプレーンを使用しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
In the present embodiment, the
1…筐体,
10…光学系,
101…絞り,
126…絞り制御回路,
12A〜12E…バンドパスフィルタ,
12…回転色フィルタ,
123…フィルタ位置センサ,
24…モーター,
124…モーター駆動回路,
14…撮像素子,
15…増幅器,
16…A/D変換器,
18…フレームメモリ,
28…分類演算回路,
29…露光値メモリ,
26…コントロール回路,
22…撮像素子駆動回路。
1 ... housing,
10 optical system,
101 ... Aperture,
126 ... diaphragm control circuit,
12A to 12E: bandpass filters,
12 ... rotating color filter,
123 ... Filter position sensor,
24 ... motor,
124 ... motor drive circuit,
14 ... image sensor,
15 ... amplifier,
16 ... A / D converter,
18 ... frame memory,
28 Classification arithmetic circuit,
29: Exposure value memory,
26 ... Control circuit,
22 ... Imaging element drive circuit.
Claims (32)
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を制御する露光条件制御手段と、
を具備し、
前記露光条件制御手段は、前記複数のバンドパスフィルタに対応して露光量を制限する露光量制限手段を含むことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Exposure condition control means for controlling exposure conditions at the time of imaging of each of the plurality of band-pass filters,
With
The color classification apparatus according to claim 1, wherein the exposure condition control unit includes an exposure amount limiting unit that limits an exposure amount corresponding to the plurality of bandpass filters.
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を制御する露光条件制御手段と、
を具備し、
前記露光条件制御手段は、前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時の露光条件を記憶する露光条件記憶手段を含むことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Exposure condition control means for controlling exposure conditions at the time of imaging of each of the plurality of band-pass filters,
With
The color classification apparatus according to claim 1, wherein the exposure condition control unit includes an exposure condition storage unit that stores an exposure condition at the time of imaging of each of the plurality of bandpass filters.
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置した、通過させる光の波長帯域を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
を具備し、
前記帯域可変バンドパスフィルタに設定された異なる波長の通過帯域特性のそれぞれの撮像時の露光条件を別々に制御する露光条件制御手段を含むことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A band-variable bandpass filter that is arranged between the object and the imaging unit and that can change a wavelength band of light to be passed,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
With
A color classification apparatus comprising: exposure condition control means for separately controlling exposure conditions at the time of imaging of passband characteristics of different wavelengths set in the band variable bandpass filter.
前記対象物と前記撮像手段の間に配置され、透過率を変化させることが可能な透過率可変フィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時に、前記露光条件記憶手段のデータを基に前記透過率可変フィルタの透過率を制御する透過率制御手段と、
を有することを特徴とする請求項8、9、11または12のいずれか一に記載の色分類装置。 The exposure condition control means,
A transmittance variable filter that is arranged between the object and the imaging unit and that can change transmittance;
At the time of each imaging of the plurality of band-pass filters, transmittance control means for controlling the transmittance of the transmittance variable filter based on the data of the exposure condition storage means,
The color classification device according to any one of claims 8, 9, 11, and 12, wherein:
前記露光条件制御手段は、前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれの撮像時に、前記露光条件記憶手段のデータを基に前記撮像手段の露光時間を制御する手段を有することを特徴とする請求項8、9、11または12のいずれか一に記載の色分類装置。 The imaging unit is capable of controlling an exposure time by a driving pulse,
9. The image forming apparatus according to claim 8, wherein the exposure condition control unit includes a unit that controls an exposure time of the imaging unit based on data of the exposure condition storage unit when each of the plurality of bandpass filters is imaged. 13. The color classification device according to any one of 9, 11, and 12.
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置したそれぞれ異なる光の波長の帯域を通過させる複数のバンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記対象物を照明する光源のスペクトル特性および輝度の少なくとも一方を正規化する正規化手段と、
を具備し、
前記正規化手段は前記光源のデータを得るための光源観測手段を含むことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A plurality of bandpass filters that pass bands of different light wavelengths disposed between the object and the imaging unit,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Normalizing means for normalizing at least one of the spectral characteristic and the luminance of the light source illuminating the object,
With
The color classification device, wherein the normalizing means includes a light source observing means for obtaining data of the light source.
前記対象物からの光を前記撮像手段に結像させる光学手段と、
前記対象物と撮像手段の間に配置した、通過させる光の波長の帯域を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記撮像手段によって撮像された対象物の分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物の分類を行う分類手段と、
前記対象物を照明する光源のスペクトル特性および輝度少なくとも一方を正規化する正規化手段と、
を具備し、
前記正規化手段は前記光源のデータを得るための光源観測手段を含むことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for imaging light from the object;
Optical means for forming an image of light from the object on the imaging means,
A band-variable band-pass filter arranged between the object and the imaging means, which can change a band of a wavelength of light to be passed,
Classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the spectral spectrum of the object imaged by the imaging means, and classifying the object using this classification spectrum,
Normalizing means for normalizing at least one of the spectral characteristic and the luminance of the light source illuminating the object,
With
The color classification device, wherein the normalizing means includes a light source observing means for obtaining data of the light source.
光源の光を反射または透過し、かつ散乱させる参照板と、
この参照板の反射光を前記撮像手段に導く第2の光学手段と、
を含むことを特徴とする請求項16または17に記載の色分類装置。 The light source observation means,
A reference plate that reflects or transmits the light of the light source and scatters the light,
Second optical means for guiding the reflected light of the reference plate to the imaging means,
The color classification device according to claim 16, further comprising:
前記第2の光学手段は、
前記参照板を前記撮像手段に結像させるための光学系と、
この光学系の光軸を前記撮像手段に導くための鏡と、
を備え、
この鏡の位置が変位可能であることを特徴とする請求項18に記載の色分類装置。 The reference plate is provided on an upper part of the housing,
The second optical means includes:
An optical system for imaging the reference plate on the imaging unit,
A mirror for guiding the optical axis of the optical system to the imaging means,
With
19. The color classification device according to claim 18, wherein the position of the mirror is displaceable.
前記第2の光学手段は、前記参照板の光像を前記撮像手段の視野に導くための鏡を有することを特徴とする請求項18に記載の色分類装置。 The reference plate is provided on an upper part of the housing,
19. The color classification apparatus according to claim 18, wherein the second optical unit has a mirror for guiding a light image of the reference plate to a field of view of the imaging unit.
筺体の前部に配置され、光源の光を乱反射する参照板と、
この参照板の反射光の強度を検出する光センサと、
前記参照板と前記光センサの間に配置された複数のバンドパスフィルタと、
前記参照板からの反射光を前記光センサに結像させるための光学手段と、
を具備することを特徴とする請求項16に記載の色分類装置。 The light source observation means,
A reference plate arranged at the front of the housing and irregularly reflecting light from the light source;
An optical sensor for detecting the intensity of the reflected light from the reference plate,
A plurality of bandpass filters disposed between the reference plate and the optical sensor,
Optical means for imaging the reflected light from the reference plate on the optical sensor,
17. The color classification device according to claim 16, comprising:
前記参照板上に設けられた、光源の方向の変化に応じて、その影の形または位置が変化するように棒状または板状の部材と、
前記撮像手段で得られる前記参照板の画像データを処理し、光源の方向、強度および分光スペクトルを求める照明条件検出手段と、
を含むことを特徴とする請求項24に記載の色分類装置。 The light source direction detection means,
Provided on the reference plate, according to a change in the direction of the light source, a rod-shaped or plate-shaped member so that the shape or position of the shadow changes,
Processing the image data of the reference plate obtained by the imaging means, the direction of the light source, the illumination condition detection means for obtaining the intensity and the spectral spectrum,
The color classification device according to claim 24, comprising:
透過率を変化させることのできる透過率可変フィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタと同じ特性を持つ複数のバンドパスフィルタと、
各バンドパスフィルタを透過した光の強度を検出するバンドパスフィルタと同数の光センサと、
これらの光センサの出力を監視し、透過率可変フィルタの透過率を制御する透過率制御回路と、
前記複数の光センサおよび前記透過率制御回路からの信号を入力し、光源の明るさと分光スペクトルを出力する照明条件検出回路と、
から構成されることを特徴とする請求項28に記載の色分類装置。 The light source spectral sensor means,
A transmittance variable filter capable of changing the transmittance,
A plurality of bandpass filters having the same characteristics as the plurality of bandpass filters;
As many optical sensors as the number of bandpass filters for detecting the intensity of light transmitted through each bandpass filter,
A transmittance control circuit that monitors the outputs of these optical sensors and controls the transmittance of the transmittance variable filter;
An illumination condition detection circuit that receives signals from the plurality of optical sensors and the transmittance control circuit, and outputs brightness and a spectrum of a light source,
The color classification device according to claim 28, comprising:
前記対象物と前記撮像手段との間に配置した、波長の通過帯域特性を変化させることが可能な帯域可変バンドパスフィルタと、
前記対象物の分類のために定義した複数のクラスにおいて、該当する前記各クラスがそれぞれ既知の前記対象物である複数種類の第1対象物の分光スペクトルを用いて、前記分類のための分類スペクトルを算出する分類スペクトル算出手段と、
前記分類スペクトルを用いて、前記対象物の前記分類を前記各クラスにおいて行うための空間を定義する手段と、
前記帯域可変バンドパスフィルタの特性を複数回変化させて、該当する前記クラスが未知の前記対象物である第2対象物を複数のバンドで前記撮像して得られた複数の画像より求められた、前記対象物の分光スペクトルのデータを、前記空間に投影する手段と、
前記投影の結果から、前記第2対象物を前記各クラスにおいて分類を行う分類手段と、 を備えたことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for capturing an image composed of light from an object,
A band-variable band-pass filter arranged between the object and the imaging unit, capable of changing a pass band characteristic of a wavelength,
In a plurality of classes defined for the classification of the object, using the spectral spectra of a plurality of types of first objects, each of which is a known object, each of the classes is a classification spectrum for the classification. Classification spectrum calculating means for calculating
Means for defining a space for performing the classification of the object in each of the classes using the classification spectrum,
The characteristic of the band variable bandpass filter is changed a plurality of times, and the corresponding class is obtained from a plurality of images obtained by imaging the second object, which is the unknown object, in a plurality of bands. Means for projecting the spectral data of the object into the space;
A classification unit configured to classify the second object in each of the classes based on the result of the projection.
前記対象物と前記撮像手段との間に配置した、波長の通過帯域特性がそれそれ異なる複数のバンドパスフィルタと、
前記対象物の分類のために定義した少なくとも3つのクラスにおいて、前記各クラスの内の任意の2クラスにそれぞれ該当することが既知の前記対象物である2つの第1対象物の各分光スペクトルを用いて、前記分類のための分類スペクトルを算出する分類スペクトル算出手段と、
前記分類スペクトルを用いて、前記対象物の前記分類を前記各クラスにおいて行うための空間を定義する手段と、
前記各バンドパスフィルタを用いて、該当する前記クラスが未知の前記対象物である第2の対象物を撮像して得られた複数の前記画像より求められた、前記第2対象物の分光スペクトルのデータを、前記空間に投影する手段と、
前記投影の結果から、前記第2対象物を前記各クラスにおいて分類を行う分類手段と、 を備えたことを特徴とする色分類装置。 Imaging means for capturing an image composed of light from an object,
A plurality of bandpass filters, each having a different passband characteristic of wavelength, disposed between the object and the imaging unit,
In at least three classes defined for the classification of the object, each spectral spectrum of two first objects, which are the objects that are known to correspond to any two classes of the classes, respectively. Using, a classification spectrum calculation means for calculating a classification spectrum for the classification,
Means for defining a space for performing the classification of the object in each of the classes using the classification spectrum,
Using each of the bandpass filters, the spectral spectrum of the second object obtained from a plurality of images obtained by imaging the second object whose class is the unknown object. Means for projecting the data of
A classification unit configured to classify the second object in each of the classes based on the result of the projection.
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