JP2005130268A

JP2005130268A - 画像抽出装置

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Publication number: JP2005130268A
Application number: JP2003364851A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kuniyone; 祐司國米
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】点灯、非点灯時に取得された画像の差分値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する従来の画像抽出装置に於ける、対象物体の反射率が低く、非対象物体の反射率が高いときに非対象物体を対象物体と誤認する問題を解決すること。
【解決手段】異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、前記第２画像と前記第１画像との比を求める除算手段と、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出する抽出手段とを具える画像抽出装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラ等によって取得された画像中から、撮像装置に於ける主要被写体等の、対象物体についての像を抽出する画像抽出装置に関する。

デジタルカメラ等によって取得された画像中から所定距離にある対象物体の像を抽出することは、撮影画像中から主要被写体を抽出して撮像の構図決定をしたり、画像中から人物等の対象物体を抽出して追尾したりする為に有効である。ステレオ視を用いて、又は、音波等を検出する検出器を用いることによって、画像中の各物体像についての距離を計算し、対象物体の像を抽出することができる。

しかしながら、これらの方法は、計算量が多い為にハード的な負荷が重いという問題、又は、撮像素子以外の追加的な検出器が必要になるという問題があった。

そこで、複数の物体についての画像を照明光を消灯時と点灯時に各々取得して、点灯時の画像と消灯時の画像との差分値に基づいて所定距離にある対象物体を抽出する技術が提案されている。（例えば特許文献１、特許文献２等）
特開２００２−３５８５１９号公報特開平１１−１３４５０５号公報

しかしながら、従来、次のような問題があった。

従来の技術は、基本的に、照明光の点灯時に撮像素子で検出して取得される画像は、照明光の消灯時に撮像素子で検出して取得される画像よりも一般に高輝度であり、この高輝度の程度は近距離の物体についての像に於いては大きく、遠距離の物体についての像に於いては小さいという仮定に基づいている。即ち、照明光の消灯状態に於ける画像信号は太陽光や屋内灯等の自然光による成分のみから成るが、照明光の点灯状態に於ける画像信号は自然光による成分に照明光による成分が加わっている。この仮定の基に、点灯時の画像と消灯時の画像との差分値を演算し、差分値が基準値を超える画像領域を近距離にある対象物体として抽出する。

しかしながら、対象物体の反射率は高低まちまちである。対象物体の反射率が低いときには、照明光の照明によって対象物体から反射されて撮像素子に入射する光量は少ないので、差分値の大きさは、対象物体が近距離にあっても対象物体の画像領域に於いて比較的小さくなってしまう。近距離の対象物体が低反射率で、遠距離にある非対象物体が高反射率のときには、照明光の照明によって反射して撮像素子に入射する光量が、非対象物体からの方が対象物体からの方よりも多くなることがある。このとき、非対象物体の画像領域に於ける差分値の方が対象物体の画像領域に於ける差分値よりも高くなってしまう。そして、この非対象物体領域を対象物体領域と誤認して誤って抽出してしまう。

本発明は以上のような問題を解決する為になされたものであり、対象物体をより正確に抽出できる画像抽出装置を提供することにある。

以上の課題を解決する為に、本発明の第１の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、前記第２画像と前記第１画像との比を求める除算手段と、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の第２の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、前記第２画像と前記第１画像との差分画像を取得する減算手段と、前記差分画像と前記第１画像との比を取得する除算手段と、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の第３の態様の画像抽出装置は、第１又は第２の態様の画像抽出装置であって、前記抽出手段は、前記比の大きさが所定範囲に在る前記第１又は第２画像の像領域を前記対象物体についての像として抽出するものである。

本発明の第４の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、前記対象物体の分光反射特性に類似した分光放射強度特性の照明光を発する照明装置と、所定露光条件で、照明光による照明をしないで第１画像を取得する手段と、前記所定露光条件で、前記照明光による照明下で第２画像を取得する手段と、前記第２画像と前記第１画像とに基づいて前記第１又は第２画像から前記対象物体像を抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の第５の態様の画像抽出装置は、第４の態様の画像抽出装置であって、前記抽出手段は、前記第２画像と前記第１画像との比、又は前記第２画像と前記第１画像との差分画像と第１画像との比に基づいて前記対象物体像を抽出するものである。

本発明の第６の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を色成分毎に取得する手段と、色成分毎に取得された前記第１画像を全色成分について加算して第１加算画像を取得する手段と、前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を色成分毎に取得する手段と、前記第２画像を、前記照明光が前記対象物体の分光反射特性と類似形状の分光特性を有していたと仮定した場合に取得される補正第２画像に補正する手段と、前記補正第２画像を全色成分について加算して補正第２加算画像を取得する手段と、前記補正第２加算画像と前記第１加算画像とに基づいて前記第１又は第２画像から前記対象物体像を抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の第７の態様の画像抽出装置は、第６の態様の画像抽出装置であって、前記抽出手段は、前記補正第２加算画像と前記第１加算画像との比、又は前記補正第２加算画像と前記第１加算画像との差分画像と前記第１加算画像との比に基づいて前記対象物体像を抽出するものである。

本発明の第８の態様の画像抽出装置は、第１〜第３の態様の画像抽出装置の何れかであって、前記照明光は、紫外線を含み、前記第２画像が紫外線照射により生じる蛍光による蛍光画像を含むものである。

本発明の第９の態様の画像抽出装置は、第１の態様の画像抽出装置であって、複数の画像を平均化して平均画像を取得する画像平均化手段を具え、前記第１画像取得手段は前記第１画像を複数回取得し、前記第２画像取得手段は前記第２画像を複数回取得し、前記画像平均化手段は、複数回取得された前記第１画像を平均化して平均第１画像を、複数回取得された前記第２画像を平均化して平均第２画像を取得し、前記除算手段は、前記平均第２画像と前記平均第１画像との比を取得し、前記抽出手段は、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出するものである。

本発明の第１０の態様の画像抽出装置は、第２の態様の画像抽出装置であって、複数の画像を平均化して平均画像を取得する画像平均化手段を具え、前記第１画像取得手段は前記第１画像を複数回取得し、前記第２画像取得手段は前記第２画像を複数回取得し、前記画像平均化手段は、複数回取得された前記第１画像を平均化して平均第１画像を、複数回取得された前記第２画像を平均化して平均第２画像を取得し、前記減算手段は、前記平均第２画像と前記平均第１画像との差分画像を取得し、前記除算手段は、前記差分画像と前記平均第１画像との比を取得し、前記抽出手段は、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出するものである。

本発明の第１１の態様の画像抽出装置は、第１〜第８の態様の画像抽出装置の何れかであって、前記第１画像取得手段と前記第２画像取得手段とは、照明条件と前記所定露光条件を変えないで、複数組の前記第１画像と前記第２画像とを取得し、前記抽出手段は、前記複数組の前記第１画像と前記第２画像とに対して、各組毎に対象物体についての像として像領域を抽出し、前記各組毎に抽出された像領域に基づいて前記対象物体についての像として像領域を取得するものである。

本発明の第１２の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、Ｎ−１個の第２〜Ｎ画像取得手段（Ｎは３以上の整数）であって、前記第２〜Ｎ画像取得手段のうちの第ｍ画像取得手段（ｍは、２≦ｍ≦Ｎである整数）は、前記所定露光条件で、第ｍ−１の光量よりも多い第ｍの光量の照明光による照明下で第ｍ画像を取得する前記第２〜Ｎ画像取得手段と、Ｎ個の前記第１〜Ｎ画像に基づいて２個以上の画像領域を抽出し、前記２個以上の画像領域に基づいて所望の距離にある対象物体についての像を抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の第１３の態様の画像抽出装置は、異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、前記所定露光条件で、前記第２の光量よりも多い第３の光量の照明光による照明下で第３画像を取得する第３画像取得手段と、前記第２画像と前記第１画像とに基づいて第１画像領域を、前記第３画像と第１画像とに基づいて第２画像領域を抽出し、前記第１画像領域と前記第２画像領域とに基づいて所望の距離にある対象物体についての像を抽出する抽出手段とを具えるものである。

本発明の画像抽出装置によれば、画像中から対象物体についての像をより正確に抽出することができる。

本発明を以下第１〜第８実施形態により説明する。

図１は第１〜第８実施形態の画像抽出装置を共通して示すブロック図であり、図１０は第１〜第８実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図１に於いて、本実施形態の画像抽出装置は、照明装置１と結像レンズ２と撮像素子３と画像記憶部４と画像演算部５と画像抽出部６と主制御部７とから構成される。

照明装置１は、複数の物体を照明する。照明装置１としてはフラッシュ光源装置やスポットライト光源装置等を用いることができる。結像レンズ２は物体光を受光して物体像を撮像素子３面上に結像させる。撮像素子３は、物体像を光電変換する。撮像素子３としてはＣＣＤタイプやＣＭＯＳタイプのものを用いることができる。画像記憶部４は、撮像素子３で光電変換された物体像を不図示のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換した画像信号や、画像演算部５で演算された演算画像信号を記憶する。画像演算部５は、画像記憶部４から呼び出された複数の画像信号の相互間の除算、減算、平均値計算や積分計算、それに論理演算などの演算をする。画像抽出部６は、演算された比の値を基準値と比較する等して対象物体についての像を抽出する。主制御部７はＣＰＵ（中央処理装置）から構成され、上記構成要素をバスで接続して、全体の動作を制御している。

尚、請求項に於ける第１画像取得手段は、第１〜第８実施形態に於ける、照明装置１を消灯した状態で結像レンズ２が複数の物体の物体像を撮像素子３面上に結像し、撮像素子３が物体像を光電変換し、Ａ／Ｄ変換器が光電変換した物体像をＡ／Ｄ変換して第１画像信号を生成して、第１画像信号を画像記憶部４に記憶するまでの機能に対応する。

尚、請求項に於ける第２画像取得手段は、本実施形態の画像抽出装置に於ける、照明装置１を点灯した状態で結像レンズ２が複数の物体の物体像を撮像素子３面上に結像し、撮像素子３が物体像を光電変換し、Ａ／Ｄ変換器が光電変換した物体像をＡ／Ｄ変換して第２画像信号を生成して、第２画像信号を画像記憶部４に記憶するまでの機能に対応する。

［第１実施形態]
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図２は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図２、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

先ずステップＳ１で照明装置１を消灯し、動作をステップＳ２に移行する。

ステップＳ２で結像レンズ２を対象物体を含む複数の物体に向け、この複数の物体についての第１画像信号を取得して動作をステップＳ３に移行する（図１０の（２））。

ステップＳ３で照明装置１を所定の光量で点灯し、動作をステップＳ４に移行する。

ステップＳ４で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についての第２画像信号を取得して動作をステップＳ５に移行する（図１０の（３））。

ステップＳ５で第１画像信号を第２画像信号で除算して比の値信号を算出し、動作をステップＳ６に移行する（図１０の（４））。

ステップＳ６で比の値が基準値以上の画像領域を抽出する（図１０の（４））。この画像領域が対象物体についての画像領域である。一般に第２画像信号は画面全体で第１画像信号よりも輝度値が高いので除算画像信号は一般に１よりも大きく、基準値も１より大きい値に決められる。

以上のようにして、対象物体が最も近い距離に位置するときに、対象物体についての画像領域を抽出することができる。

なお、本実施形態で、ステップＳ１において、照明装置１を消灯せずに、ステップＳ３の所定光量と異なる光量で照明装置１を点灯しても良い。

本実施形態の画像抽出装置によれば、比の値を基準値と比較することによって画像領域を抽出するので、対象物体の反射率とは関係なく最も近い距離にある対象物体についての画像領域を抽出することが出来る。

［第２実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図３は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図３、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

ステップＳ４で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についての第２画像信号を取得して動作をステップＳ５に移行する（図１０の（３））。
ステップＳ５で第１画像信号から第２画像信号を減算して差分値を算出し、動作をステップＳ６に移行する。

ステップＳ６で差分値を第１画像信号で除算して比の値を算出し、動作をステップＳ７に移行する（図１０の（４））。

ステップＳ７で比の値が基準値を超える画像領域を抽出する（図１０の（４））。この画像領域が対象物体についての画像領域である。基準値の大きさは対象物体の想定される距離に反比例して設定される。

本実施形態の画像抽出装置は、第１実施形態の画像抽出装置と同様に対象物体が最も近い距離に位置するときに、取得画像中から対象物体についての画像領域を好ましく抽出する。

［第３実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図４は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図４、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

先ずステップＳ１で対象物体の分光反射率（Ｒ_T（λ）と置く、ここでλは波長）を測定し、動作をステップＳ２に移行する。分光反射特性が既知の場合はそのまま動作をステップＳ２に移行する。

ステップＳ２で照明装置１を消灯し、動作をステップＳ３に移行する。

ステップＳ３で結像レンズ２を対象物体を含む複数の物体に向け、この複数の物体についての第１画像信号を取得して動作をステップＳ４に移行する（図１０の（２））。

ステップＳ４で分光放射光強度（Ｉ（λ）と置く）が対象物体の分光反射率に類似している照明装置１を準備し、動作をステップＳ５に移行する。ここで、Ｉ（λ）≒ｋＲ_T（λ）であり、ｋは比例定数で元の変換係数を含む。

ステップＳ５で照明装置１を所定の光量で点灯し、動作をステップＳ６に移行する。

ステップＳ６で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についての第２画像信号を取得して動作をステップＳ７に移行する（図１０の（３））。

ステップＳ７で第１画像信号と第２画像信号とに基づいて画像領域を、所望の距離にある対象物体像として抽出する。

本実施形態の画像抽出装置によれば、照明装置１の放射光のスペクトルが対象物体の分光反射率と類似した形状を持っているので、対象物体への照明効率を他の形状を持つ場合よりも高め、照明光による対象物体からの反射光量を高めることができる。その結果、第２画像信号に於ける画像領域の信号値の照明光成分を、対象物体とは異なる分光反射率を有する非対象物体に於けるよりも対象物体に於いて一層高めることが出来るので、Ｓ／Ｎ比が向上し、対象物体についての画像領域と非対象物体の画像領域の区別が容易となり、対象物体についての画像領域の抽出を容易に効果的に行うことができる。

例えば、対象物体が人物の顔であるときに肌色スペクトルに類似したスペクトルの光を放射する照明装置を用いれば、取得画像中から顔の抽出を容易に効果的に行うことができる。

尚、第１画像信号と第２画像信号とに基づく対象物体像の抽出に当たっては以下の何れかの方法を用いる。
1)第２画像信号を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。
2)第２画像信号から第１画像信号を減算し、差分値を算出し、更にこの差分値を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。

以上のようにして算出した比の値を基準値と比較することによって画像領域を抽出すれば、対象物体の反射率とは関係なく最も近い距離にある対象物体についての画像領域を抽出することが出来る。

なお、本実施形態で、ステップＳ２において、照明装置１を消灯せずに、ステップＳ５の所定光量と異なる光量で照明装置１を点灯しても良い。

［第４実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図５は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図５、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

先ずステップＳ１で対象物体の分光反射率、Ｒ_T（λ）（ここでλは波長）を測定し、動作をステップＳ２に移行する。分光反射特性が既知の場合はそのまま動作をステップＳ２に移行する。

ステップＳ３で結像レンズ２を対象物体を含む複数の物体に向け、この複数の物体についてＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎に取得した画像信号Ｓ₁（Ｒ）、Ｓ₁（Ｇ）、Ｓ₁（Ｂ）を加算した第１画像信号Ｓ₁（ここで、Ｓ₁＝Ｓ₁（Ｒ）＋Ｓ₁（Ｇ）＋Ｓ₁（Ｂ））を取得して動作をステップＳ４に移行する（図１０の（２））。

ステップＳ４で分光放射光強度が既知のＩ（λ）である照明装置１を準備し、動作をステップＳ５に移行する。

ステップＳ６で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についてＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎に各々取得した画像信号Ｓ₂（Ｒ）、Ｓ₂（Ｇ）、Ｓ₂（Ｂ）を加算した第２画像信号Ｓ２（ここで、Ｓ₂＝Ｓ₂（Ｒ）＋Ｓ₂（Ｇ）＋Ｓ₂（Ｂ））を取得して動作をステップＳ７に移行する（図１０の（３））。

ステップＳ７で、対象物体の分光反射率Ｒ_T（λ）と同じ形状、即ち分光放射光強度がＩ_T（λ）＝ｋＲ_T（λ）の照明装置１で対象物体を含む複数の物体を照明したと仮定した場合に得られる補正第２画像信号Ｓ₂’を算出し、動作をステップＳ８に移行する。ここで、補正第２画像信号Ｓ₂’は次式
Ｓ₂’＝Ｓ₁＋（∫Ｉ_T（λ）Ｒ（λ）ｄλ／∫Ｉ（λ）Ｒ（λ）ｄλ）＊（Ｓ₂（Ｒ）−Ｓ₁（Ｒ））＋（∫Ｉ_T（λ）Ｇ（λ）ｄλ／∫Ｉ（λ）Ｇ（λ）ｄλ）＊（Ｓ₂（Ｇ）−Ｓ₁（Ｇ））＋（∫Ｉ_T（λ）Ｂ（λ）ｄλ／∫Ｉ（λ）Ｂ（λ）ｄλ）＊（Ｓ₂（Ｂ）−Ｓ₁（Ｂ））
から求められる。

ここで、Ｒ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）は各々色成分Ｒ、Ｇ、Ｂのスペクトルである。
尚、ｋは比例定数であり、元の変換係数を含む。

ステップＳ８で第１画像信号Ｓ₁又は補正第２画像信号Ｓ₂’に基づいて所望の距離にある対象物体についての像を抽出する（図１０の（４））。

本実施形態の画像抽出装置によれば、第２画像信号の信号値を照明光の放射光のスペクトルが対象物体の分光反射率と同じ形をしていると仮定したときに得られる信号値に補正した補正第２画像信号Ｓ₂’を求めているので、第３実施形態の画像抽出装置と同様に、実質的に対象物体への照明効率を高め、照明光による対象物体からの反射光量を実質的に高めることができる。その結果、対象物体についての画像の信号値の照明光成分を他の物体についてと対比して高めることが出来るので、対象物体についての画像領域と非対象物体についての画像領域との区別が容易となり、対象物体についての画像領域の抽出が容易となる。又、第３実施形態の画像抽出装置とは異なり、対象物体の分光反射率の形状に応じて照明に用いる照明装置１の分光放射光強度を変化させる必要がないので、照明装置１が構造的に単純で安価になる。

尚、抽出に当たっては、第３実施形態の画像抽出装置と同様に、以下の何れかの方法を用いる。
1)補正第２画像信号を補正第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。
2)第２画像信号から第１画像信号を減算し、差分値を算出し、更にこの差分値を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。

［第５実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図６は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

本実施形態の画像抽出装置は、第１〜第４実施形態の画像抽出装置の場合には図１に示される照明装置１は主として可視光線を放射するが、本実施形態の画像抽出装置の場合には主として紫外線を放射する点である。

図６、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

この照明装置１は主として紫外線を放射する光源装置である。

この第２画像信号には、照明装置１が放射する紫外線を複数の物体に照射することによって生じる蛍光を撮像素子３が受光した成分を含む。

ステップＳ５で、第１画像信号と第２画像信号とに基づき、所望の距離にある対象物体像としての画像領域を抽出する（図１０の（４））。

本実施形態の画像抽出装置によれば照明光が紫外線を放射するので、対象物体が表面に蛍光体を含む場合に、対象物体が蛍光を発するので、この蛍光を受光することによって対象物体についての画像の信号値の照明光による成分を他の物体についての画像の信号値の照明光成分と対比して高めることが出来るので、対象物体についての画像領域と非対象物体についての画像領域の区別が容易となり、対象物体についての画像領域の抽出が容易となる。

［第６実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図７は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図７、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

ステップＳ５でＳ１からＳ４までのステップが所定回数のｎ回繰り返されたかどうかを判定し、Ｎｏならば動作をステップＳ１に移行し、Ｙｅｓならば動作をステップＳ６に移行する。

ステップＳ６でｎ回取得された第１画像信号を平均し、平均第１画像信号を取得する。

ステップＳ７でｎ回取得された第２画像信号を平均し、平均第２画像信号を算出する。

ステップＳ８で、平均第１画像信号と平均第２画像信号とに基づき、所望の距離にある対象物体像としての画像領域を抽出する（図１０の（４））。

本実施形態の画像抽出装置によれば第１画像信号及び第２画像信号を繰り返し取得し、平均化された平均第１画像信号及び平均第２画像信号に基づいて、所望の距離にある対象物体像としての画像領域を抽出するので、自然光のゆらぎの為に対象物体についての画像領域を誤抽出する危険率、例えば第１画像信号と第２画像信号の取得時に画面内に点滅する光源が存在する場合に、第１画像信号の取得時と第２画像信号の取得時とでは点滅状態が異なる為に、非対象物体についての画像領域を対象物体についての画像領域として誤って抽出する危険率を低減することができる。

尚、第１画像信号と第２画像信号とに基づく対象物体像の抽出に当たっては以下の何れかの方法を用いる。
1)平均第２画像信号を平均第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。
2)平均第２画像信号から平均第１画像信号を減算し、平均差分値を算出し、更にこの平均差分値を平均第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する（図１０の（４））。

［第７実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図８は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図８、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

対象物体像としての画像領域の抽出に当たっては以下の何れかの方法を用いる。
1)第２画像信号を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する。
2)第２画像信号から第１画像信号を減算し、差分値を算出し、更にこの差分値を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を対象物体についての画像領域として抽出する。

ステップＳ６でＳ１からＳ５までのステップが所定回数のｎ回繰り返されたかどうかを判定し、Ｎｏならば動作をステップＳ１に移行し、Ｙｅｓならば動作をステップＳ７に移行する。

ステップＳ７でｎ回抽出された画像領域の論理積演算により取得された画像領域を対象
物体についての画像領域として抽出する。

本実施形態の画像抽出装置によれば、ステップＳ５にて画像領域を繰り返し抽出し、複数回抽出された画像領域を論理積演算して取得した画像領域を最終的に対象物体についての画像領域とするので、偶然に誤って抽出される画像領域、例えば第１画像信号と第２画像信号の取得時に画面内に点滅する光源が存在する場合に、第１画像信号の取得時と第２画像信号の取得時とでは点滅状態が異なる為に、非対象物体についての画像領域を対象物体についての画像領域として誤って抽出する危険率を低減することができる。

又、本実施形態の画像抽出装置によれば、ステップＳ５にて比の値を基準値と比較することによって画像領域を抽出するので、対象物体の反射率とは関係なく最も近い距離にある対象物体についての画像領域を抽出することが出来る。

以上、第１〜第８実施形態の画像抽出装置は、対象物体が画像抽出装置から最も近い距離に位置するときに、取得画像中から対象物体についての画像領域を好ましく抽出する。

しかしながら、対象物体は最も近い距離に位置するとは限らない。所望の距離に位置することが予め知られていることがある。このときは、除算画像信号の値、即ち比の値が下限基準値以上且つ上限基準値以下の画像領域を、その所定距離にある対象物体についての画像領域として抽出することができる。

［第８実施形態］
図１は本実施形態の画像抽出装置を示すブロック図、図９は本実施形態の画像抽出装置の動作を示すフローチャート、図１０は本実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

図９、図１０を参照して本実施形態の画像抽出装置の動作を以下に説明する。

ステップＳ２で結像レンズ２を対象物体を含む複数の物体に向け、この複数の物体についての第１画像信号を取得して動作をステップＳ３に移行する。

ステップＳ４で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についての第２画像信号を取得して動作をステップＳ５に移行する。

ステップＳ５でステップＳ３に於けるよりも多い光量で照明装置１を点灯し、動作をステップＳ６に移行する。

ステップＳ６で第１画像信号の取得時と同一視野で、対象物体を含む複数の物体についての第３画像信号を取得して動作をステップＳ５に移行する。

ステップＳ７で第１画像信号と第２画像信号とに基づいて第１画像領域を、第１の距離範囲にある物体像として抽出する。

ステップＳ８で第１画像信号と第３画像信号とに基づいて第２画像領域を、第２の距離範囲にある物体像として抽出する。

ステップＳ７及びステップＳ８に於ける第１画像領域（第２画像領域）の抽出に当たっては以下の何れかの方法を用いる。
1)第２画像信号（第３画像信号）を第１画像信号で除算して比の値を算出し、比の値が基準値を超える画像領域を第１画像領域（第２画像領域）として抽出する。
2)第２画像信号（第３画像信号）から第１画像信号を減算し、差分値を算出し、更に差分値を第１画像信号で除算して比の値を算出し、この比の値が基準値を超える画像領域を第１画像領域（第２画像領域）として抽出する。

ステップＳ９で第２画像領域と第１画像領域との差分画像領域を抽出する。この差分画像領域は第２画像領域から、第１画像領域にも共通する画像領域を除去することにより抽出される。

所定の光量の照明光の照射で抽出される第１画像領域は比較的近い距離に位置する物体についての画像領域であると推定される。

上記よりも多い光量の照明光の照射で抽出される第２画像領域は、多い光量の照明光は比較的遠い距離にある物体までもを照射するので、比較的近い距離に位置する物体から比較的遠い距離に位置する物体までについての画像領域であると推定される。

従って、差分画像領域は比較的近い距離に位置する物体についての画像領域を除いた比較的遠い距離にある物体についての画像領域と推定される。そこで、ステップＳ３とステップＳ５に於ける発光光量と、ステップＳ７とステップＳ８に於ける基準値を適当に選べば、前記差分画像領域を所望の距離にある物体についての画像領域として対応付けることができる。

以上のようにして本実施形態の画像抽出装置によれば、所望距離にある物体についての画像領域を抽出することができる。

なお、本実施形態で、ステップＳ１において、照明装置１を消灯せずに、ステップＳ３の所定光量よりも少ない光量で照明装置１を点灯しても良い。

また、本実施形態では３つの画像信号を用いているが、４つ以上の画像信号を用いて、これらの画像信号から抽出される３つ以上の画像領域から所望距離にある物体についての画像領域を抽出しても良い。

第１〜第８実施形態の画像抽出装置のブロック図を示す。第１実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第２実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第３実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第４実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第５実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第６実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第７実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第８実施形態の画像抽出装置の動作のフローチャートを示す。第１〜第８実施形態の画像抽出装置が行う画像抽出の概念図である。

符号の説明

１照明装置
２結像レンズ
３撮像素子
４画像記憶部
５画像演算部
６画像抽出部
７主制御部

Claims

異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、
前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、
前記第２画像と前記第１画像との比を求める除算手段と、
前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。
異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、
前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、
前記第２画像と前記第１画像との差分画像を取得する減算手段と、
前記差分画像と前記第１画像との比を取得する除算手段と、
前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。
前記抽出手段は、前記比の大きさが所定範囲に在る前記第１又は第２画像の像領域を前記対象物体についての像として抽出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像抽出装置。
異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
前記対象物体の分光反射特性に類似した分光放射強度特性の照明光を発する照明装置と、
所定露光条件で、照明光による照明をしないで第１画像を取得する手段と、
前記所定露光条件で、前記照明光による照明下で第２画像を取得する手段と、
前記第２画像と前記第１画像とに基づいて前記第１又は第２画像から前記対象物体像を抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。
前記抽出手段は、前記第２画像と前記第１画像との比、又は前記第２画像と前記第１画像との差分画像と第１画像との比に基づいて前記対象物体像を抽出することを特徴とする請求項４に記載の画像抽出装置。
異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を色成分毎に取得する手段と、
色成分毎に取得された前記第１画像を全色成分について加算して第１加算画像を取得する手段と、
前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を色成分毎に取得する手段と、
前記第２画像を、前記照明光が前記対象物体の分光反射特性と類似形状の分光特性を有していたと仮定した場合に取得される補正第２画像に補正する手段と、
前記補正第２画像を全色成分について加算して補正第２加算画像を取得する手段と、
前記補正第２加算画像と前記第１加算画像とに基づいて前記第１又は第２画像から前記対象物体像を抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。
前記抽出手段は、前記補正第２加算画像と前記第１加算画像との比、又は前記補正第２加算画像と前記第１加算画像との差分画像と前記第１加算画像との比に基づいて前記対象物体像を抽出することを特徴とする請求項６に記載の画像抽出装置。
前記照明光は、紫外線を含み、前記第２画像が紫外線照射により生じる蛍光による蛍光画像を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像抽出装置。
複数の画像を平均化して平均画像を取得する画像平均化手段を具え、
前記第１画像取得手段は前記第１画像を複数回取得し、前記第２画像取得手段は前記第２画像を複数回取得し、
前記画像平均化手段は、複数回取得された前記第１画像を平均化して平均第１画像を、複数回取得された前記第２画像を平均化して平均第２画像を取得し、
前記除算手段は、前記平均第２画像と前記平均第１画像との比を取得し、
前記抽出手段は、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像抽出装置。
複数の画像を平均化して平均画像を取得する画像平均化手段を具え、
前記第１画像取得手段は前記第１画像を複数回取得し、前記第２画像取得手段は前記第２画像を複数回取得し、
前記画像平均化手段は、複数回取得された前記第１画像を平均化して平均第１画像を、複数回取得された前記第２画像を平均化して平均第２画像を取得し、
前記減算手段は、前記平均第２画像と前記平均第１画像との差分画像を取得し、
前記除算手段は、前記差分画像と前記平均第１画像との比を取得し、
前記抽出手段は、前記比に基づいて前記第１画像又は前記第２画像から抽出された像領域を前記対象物体についての像として抽出することを特徴とする請求項２に記載の画像抽出装置。
前記第１画像取得手段と前記第２画像取得手段とは、照明条件と前記所定露光条件を変えないで、複数組の前記第１画像と前記第２画像とを取得し、
前記抽出手段は、前記複数組の前記第１画像と前記第２画像とに対して、各組毎に対象物体についての像として像領域を抽出し、前記各組毎に抽出された像領域に基づいて前記対象物体についての像として像領域を取得することを特徴とする請求項１〜８何れか１項に記載の画像抽出装置。
異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、
Ｎ−１個の第２〜Ｎ画像取得手段（Ｎは３以上の整数）であって、前記第２〜Ｎ画像取得手段のうちの第ｍ画像取得手段（ｍは、２≦ｍ≦Ｎである整数）は、前記所定露光条件で、第ｍ−１の光量よりも多い第ｍの光量の照明光による照明下で第ｍ画像を取得する前記第２〜Ｎ画像取得手段と、
Ｎ個の前記第１〜Ｎ画像に基づいて２個以上の画像領域を抽出し、前記２個以上の画像領域に基づいて所望の距離にある対象物体についての像を抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。
異なる距離にある複数の物体についての画像から所望の距離にある対象物体についての像を抽出する画像抽出装置であって、
所定露光条件で、非照明時の零光量を含む第１の光量の照明光による照明下で第１画像を取得する第１画像取得手段と、
前記所定露光条件で、前記第１の光量よりも多い第２の光量の照明光による照明下で第２画像を取得する第２画像取得手段と、
前記所定露光条件で、前記第２の光量よりも多い第３の光量の照明光による照明下で第３画像を取得する第３画像取得手段と、
前記第２画像と前記第１画像とに基づいて第１画像領域を、前記第３画像と第１画像とに基づいて第２画像領域を抽出し、前記第１画像領域と前記第２画像領域とに基づいて所望の距離にある対象物体についての像を抽出する抽出手段とを具えることを特徴とする画像抽出装置。