JP2009189013A - 画像データ解析のための画像キャプチャシステム及び方法 - Google Patents

画像データ解析のための画像キャプチャシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】像面(E)内に画像を取得するためのシステム(310)を提供する。
【解決手段】前記システムは、第1センサ手段(311)と、第1イメージング手段(313)と、第2センサ手段(312)と、第2イメージング手段(314)とを具備している。前記システムは、像面(E)内に第1キャプチャ領域(331)と第2キャプチャ領域(332)とを取得するために使用することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像データ解析のための画像キャプチャシステム及び方法に関する。
画像データ解析のための画像キャプチャシステム及び方法は、印刷された紙シート、フォイルシート又は繊維性ウェブなどの材料ウェブ(material web)のための製造システムに使用されている。
図1に示すように、キャプチャ手段110を使用して、印刷された材料ウェブ101上の画像100を検出することができる。画像は、スキャン中の特定の時点で検出される。画像は、スキャン中の種々の時点で連続的に検出することができる(例えば、モータ160によって駆動されたレールシステム161を介して、横断移動で材料ウェブAの方向を横断して)。スキャンは、材料Aの方向に発生することができる(例えば、材料ウェブ方向Aに、材料ウェブ101を移動することによって)。画像データは、線162を介して、制御及び処理ユニット163(画像データが処理される)に転送することができる。結果は、ユーザに対して、出力端末164(モニタなど)上に表示することができる。ディスプレイを使用して、例えば、印刷された材料ウェブ101の印刷品質を評価することができる。入力端末165(例えば、キーボード)を使用して、制御及び処理ユニット163に、コマンドを送信することができ、そうすることで、キャプチャ手段110にもコマンドを送信することができる。また、制御及び処理ユニット163は、モータ160にコマンドを送信することができる。
材料ウェブ101上の画像100が取得されるとき、より広域の取得された領域内の、特定のより狭い領域を見ることが望ましい場合がある。即ち、画像100の拡大図(ズーム)を得ることが望ましい場合がある。これは、印刷された材料ウェブ上の印刷の評価には必要である。システムの1態様では、多様な焦点距離を有するズームレンズを備え、レンズ内の光学コンポーネントを一列に並べることによって、画像の種々のセクションを取得することができる。ズームレンズは、その設計がより複雑で、かつ、より費用がかかり、そして、それらの画像の質は、固定焦点距離を有する固定レンズの画像の質に比べて劣っている。
本明細書は、画像データの解析のための画像キャプチャシステム及び方法を開示している。
1態様によれば、像面内に画像を取得するためのシステムは、1つの第1センサ手段と、1つの第1イメージング手段と、1つの第2センサ手段と、少なくとも1つの第2イメージング手段とを具備している。システムは、像面において、第1キャプチャ領域と、少なくとも1つの第2キャプチャ領域とを取得するように設計されている。
多様な態様では、システム又は方法は、1又は複数の次の特徴を示す。センサ手段及びイメージング手段は、第2キャプチャ領域が第1キャプチャ領域よりも狭いように構成されている。センサ手段及びイメージング手段は、第2キャプチャ領域が第1キャプチャ領域の一部セクションを含むように構成されている。センサ手段及びイメージング手段は、第2キャプチャ領域が第1キャプチャ領域内に配置されているように構成されている。
第1イメージング手段は第1光軸を備え、かつ、第2イメージング手段は第2光軸を備えている。第1センサ手段は、第1センサ手段の中心が第1光軸からオフセットされるように構成されている。第1センサ手段は、第1センサ手段の中心が、第1キャプチャ領域の中心と第1イメージング手段の中心とを通過する線上に、配置されるように構成されている。第2センサ手段は、第2光軸に関して、中心に配置されている。第1センサ手段及び第1イメージング手段は、第1キャプチャ領域が第1イメージング手段によってマッピングされ、かつ、第1センサ手段によって検出される(又は、取得される)ように構成されている。第2センサ及び第2イメージング手段は、第2キャプチャ領域が第2イメージング手段によってマッピングされ、かつ、第2センサ手段によって検出されるように構成されている。第2センサ手段は、第2センサ手段の中心が第2光軸からオフセットされるように構成されている。第2センサ手段は、第2センサ手段の中心が、第2キャプチャ領域の中心と第2イメージング手段の中心とを通過する線上に、配置されるように構成されている。第1センサ手段は、第1光軸に関して、中心に配置されている。第1センサ手段及び第1イメージング手段は、第2キャプチャ領域が第1イメージング手段によってマッピングされ、かつ、第1センサ手段によって検出されるように構成されている。第2センサ手段及び第2イメージング手段は、第1キャプチャ領域が第2イメージング手段によってマッピングされ、かつ、第2センサ手段によって検出されるように構成されている。第1光軸と第2光軸とは、相互に平行である。第1センサ手段は、像面に対して平行な面内に構成することができる。第2センサ手段は、像面に対して平行な面内に構成することができる。第1イメージング手段及び第2イメージング手段は、異なる焦点距離を有することができる。第1イメージング手段は、第2イメージング手段に比べて、より短い焦点距離を有している。システムは、第2センサ手段が、第1センサ手段よりも拡大された画像(より狭い画像セクション)を取得するように設計されている。画像は材料ウェブ上に配置されている。第1及び/又は第2イメージング手段はレンズコンポーネントを含んでいる。第1及び/又は第2イメージング手段は固定レンズである。第1及び/又は第2センサ手段はCMOSチップである。
1態様によれば、画像データの解析のための方法は、像面内に画像を取得するために、1つの第1キャプチャ手段と、少なくとも1つの第2キャプチャ手段とを具備している。方法は、画像データの第1セットを得るように第1キャプチャ領域を取得するステップと、画像データの第2セットを得るように少なくとも1つの第2キャプチャ領域を取得するステップとをさらに具備している。方法は、最後に、第1及び/又は第2画像データを評価するステップを有する。
多様な態様では、方法又はシステムは、1又は複数の次の特徴を示す。解析/評価ステップは、画像データ(デジタルズーム)の第1及び/又は第2セットの1つのマッピング領域の画像データを計算するステップを有する。解析ステップは、サイズが連続的に増加又は減少する(連続デジタルズーム)第1及び/又は第2画像データから、マッピング領域の画像データを計算するステップを有する。方法は、再生領域が第2キャプチャ領域内に配置されている場合、第2画像データを評価するステップを有する。方法は、マッピング領域が第1キャプチャ領域内で、かつ、第2キャプチャ領域外に配置されている場合、第1画像データを評価するステップを有する。方法は、色見本データを得るために、色見本を検出する(又は取得する)ステップをさらに有する。解析ステップは、色見本データに基づき、色補正データを計算するステップを有する。解析ステップは、色補正データに基づき、画像データを色補正するステップを有する。第1又は第2キャプチャ領域を取得するステップは、色見本を取得するステップを有する。色見本は、第1キャプチャ領域の境界領域内に配置されている。第1画像データは第1解像度を有し、かつ、第2画像データは第2解像度を有する。第1解像度は第2解像度よりも低い。第1キャプチャ手段は、第1センサ手段と第1イメージング手段とを具備している。第2キャプチャ手段は、第2センサ手段と第2イメージング手段とを具備している。第1キャプチャ領域は、第1キャプチャ手段を用いて取得される。第2キャプチャ領域は、第2キャプチャ手段を用いて取得される。第2キャプチャ手段は、第1キャプチャ手段に比べて、より大規模な画像(より狭い画像セクション)を取得する。第1及び/又は第2画像データは、処理ユニットで選択される。第1及び/又は第2画像データの解析は、処理ユニット内部で行われる。マッピングされた領域は、出力端子上に表示される。
本発明の態様は、次の効果のうちのいくつかをもたらす。2つの固定レンズを使用するので、システムは、2つの異なるサイズ(例えば、ズームセクションと広角セクション)でキャプチャ領域を取得することができる。さらに、十分な解像度で、かつ、ズームレンズを使用することなく、広域の画像領域内でデジタルズームを可能にするために、2つの異なる解像度を提供することができる。また、これによって、選択されているマッピングされた領域の画像データの色補正を可能にする。
他の態様によれば、画像キャプチャシステムは、画像を取得するように主軸に沿って配置されたキャプチャ手段と、拡散/散乱光を生成するための照明手段とを具備している。照明手段は、導光手段と、少なくとも1つの光源とを具備し、光が導光手段内に入射され、かつ、導光内を伝播する。導光手段は、導光手段内を伝播する光が、少なくとも1つの導光手段の表面領域上に、拡散状態で抜け出るように設計されている。
異なる態様では、手段は、1又は複数の次の特徴を示す。導光手段は平板を備えている。この場合、導光手段は、平板が対物面(即ち、画像が配置されている面)に対して平行な平面内に配置されるように構成されている。導光手段は、放射光が入射される表面領域と、伝播光が拡散状態で抜け出る表面領域とを除き、導光手段の表面領域が鏡面又は反射コーティングを示すように設計されている。放射光が入射される表面領域は平滑性を有し、特に研磨されている。導光手段は、伝播光が少なくとも1つの表面領域で拡散して抜け出ることができるように、散乱粒子を含む材料により形成されている。また、導光手段は、透明な材料、特にアクリルガラスにより形成されている。又は、導光手段は、キャプチャ手段が画像を取得する領域内に配置されたカットアウト(cut out)を備えて設計されている。導光手段は、キャプチャ手段と画像との間に配置されている。また、導光手段は、キャプチャ手段の反対の側面上に配置されている。また、照明手段は、特に、少なくとも2つの導光手段と、導光手段のうちの1つ内で伝播する光の選択的なブロッキング又は非ブロッキングのための少なくとも1つの切替手段とを具備している。その場合、少なくとも2つの導光手段と、少なくとも1つの切替手段とは、入れ替えることができる。照明手段は、少なくとも2つの導光手段が三角形の形状を有するように設計されている。少なくとも2つの導光手段と、少なくとも1つの切替手段とは、中心点周囲に構成され、閉鎖領域を形成している。照明手段は、少なくとも第1及び第2光源を備えている。第1及び第2光源は、導光手段の反対の側面上に配置されている。第1及び第2光源は異なるタイプの光源である。システムは、第1又は第2光源の選択的なスイッチオン及びオフのために、制御手段を備えている。最後に、画像は材料ウェブ上に配置され、かつ、少なくとも1つの光源はガス放電灯、特にフラッシュランプである。
本発明の態様は、次の効果のうちのいくつかをもたらす。システムは、画像取得中に均一に分布した照明を提供し、それによって、良好な品質の画像を得ることができる。取得方向と照明方向とが同じため、例えば、光沢があって透明性の高いフォイルシートなどの背景板上の画像取得中に、影を確実に防止することができる。加えて、システムはコンパクトな設計を有し、かつ、低い取り付け深さを示す。キャプチャ手段と照明手段とは、容易に取り付け及び開発が可能な単一ユニットを構築することができる。加えて、システムは、各個別のアプリケーションのための個別の経費のかかる照明コンセプトを開発する必要がなく、多くのアプリケーションに使用することができる。また、システムは、種々のサイズで容易に提供することができる。
次に、本発明は、添付図面を参照して、好ましい実施例に基づき説明される。
材料ウェブ上の画像の取得のためのシステムを示す図である。 図2Aは、キャプチャ領域の取得のためのシステムを示す図であり、かつ、図2Bは、像面における図2Aの2つのキャプチャ領域の上面図である。 2つのレンズを備えた画像キャプチャシステムを示す図である。 2つのレンズと1つの照明手段とを備えた画像キャプチャシステムを示す図である。 1つのキャプチャ手段と1つの照明手段とを備えた画像キャプチャシステムを示す図である。 1つのキャプチャ手段と2つの照明手段とを備えた画像キャプチャシステムを示す図である。 4つの導光手段と4つの切替手段とを備えた1つの照明手段を示す図である。 2つの光源を備えた1つの照明手段を示す図である。
図2Aは(縮尺は実物通りではない)は、像面Eにおける画像の取得ためのシステム210を示している。画像は、印刷された材料ウェブ(紙ウェブ又はフォイルシートなど)上に配置することができる。しかし、また、画像は、材料の部分(紙シート又はプリント基板など)上に配置してもよい。システムは、第1センサ手段211と、第1イメージング手段213と、第2センサ手段212と、第2イメージング手段214とを備えている。第1センサ手段211及び第2センサ手段212は、像面Eに平行な面内にそれぞれ構成されている。第1イメージング手段213及び第2イメージング手段214は、像面Eと、第1センサ手段211及び第2センサ手段212との各間にそれぞれ配置されている。システムは、像面E内に第1キャプチャ領域231及び第2キャプチャ領域232を取得することができる。図2Aでは、第2キャプチャ領域232(ズーム領域)は、第1キャプチャ領域231(広角領域)に比べて狭い。
図2Bは、像面E内の図2Aのキャプチャ領域の上面図(図2Aに示されたシステム210から見た)である。図2Bでは、第2キャプチャ領域232は、第1キャプチャ領域231のセクションを含み、かつ、第1キャプチャ領域231内に配置されている。第1キャプチャ領域231の中心と第2キャプチャ領域232の中心とは、共に、中心点230に落ちる。即ち、第2キャプチャ領域232は、第1キャプチャ領域の中心(中心点230周囲)に配置されている。部分的又は完全に第1キャプチャ領域の内側に、他の第2キャプチャ領域を配置することが同様に可能である(例えば、第1キャプチャ領域の境界領域の内側)ことを理解しなければならない。像面における画像は、第1及び/又は第2センサ手段として、CMOSチップ(例えば、CMOSマトリックスチップ)を使用して検出することができる。CCDチップなどの他の適切なタイプのセンサ手段を用いた検出が選択可能であることを理解しなければならない。
図2Aに図示されたシステムでは、第1イメージング手段213は、イメージング手段213の中心を通過する第1光軸215(直交する点線で示された)を有している。同様に、第2イメージング手段214は第2光軸216を有している。図2Aでは、第1光軸215と第2光軸216とは相互に平行である。第1及び/又は第2イメージング手段は、1又は複数のレンズコンポーネントからなるか、又は、1又は複数のレンズコンポーネントを含んでもよい。例えば、イメージング手段は、レンズコンポーネントのシステム又はカメラレンズであることも理解し得る。図2A及び図2Bに図示された第1イメージング手段213及び第2イメージング手段214は、共に固定レンズである。ほんの一例として、20mmレンズを第1イメージング手段に使用することができ、かつ、8mmレンズを第2イメージング手段に使用することができる。しかし、イメージング手段の選択は、各アプリケーションに依存することを理解しなければならない。
図2Aでは、第1センサ手段211は、センサ手段211の中心M1が第1光軸215に関してオフセット219であるように構成されている。図2Aでは、オフセット219は、第1光軸215(第1イメージング手段213の中心を通過する)と、中心点M1を通過する直交する点線との間の距離として示されている。第1センサ手段211の中心点M1は、第1キャプチャ領域231の中心230と、第1イメージング手段213の中心とを通過する線上に配置されている。したがって、2つの固定レンズ(対物)を使用して、2つの異なるサイズのキャプチャ領域(例えば、ズーム領域と広角領域)を取得することができる。位置、したがって、第1センサ手段211のオフセットは、インタセプト定理(intercept theorems)を用いて計算することができる。オフセットの程度は、システムの各設計(例えば、像面Eへの距離)によって決まる。ほんの一例として、オフセットは1mm以下(例えば、0.7mm)である。
図3に示すように、第1イメージング手段213及び第2イメージング手段214は、異なる焦点距離を有している。第1イメージング手段213は焦点距離B1を有し、かつ、第2イメージング手段214は焦点距離B2を有している。第1イメージング手段213の焦点距離は、第2イメージング手段214の焦点距離に比べて短い。即ち、焦点距離B1は焦点距離B2に比べて小さい。第1センサ手段211及び第1イメージング手段213(より短い焦点距離B1を有する)は、第1キャプチャ領域231(図2A及び図2Bに図示された広角領域)を、第1イメージング手段213によってマッピングし、かつ、第1センサ手段211によって検出するように構成されている。類似した方法では、第2センサ手段212及び第2イメージング手段214は、第2キャプチャ領域232(図2A及び図2Bに図示されたズーム領域)を、第2イメージング手段214によってマッピングし、かつ、第2センサ手段212によって検出するように構成されている。図3では、第2センサ手段212は、第1センサ手段211に比べて、より大規模な画像を検出する。即ち、第2センサ手段212は、第1センサ手段211よりも、より狭い画像セクション(ズーム)を検出する。上記したように、第1センサ手段211と第2センサ手段212とは、像面Eに平行な各面内に配置されている。図示したように、これらの面は、2つの異なる面であることが好ましい。焦点距離B1及びB2が異なるため、2つのキャプチャ手段は異なる面内に配置されている。また、各設計によって、2つの面は同じ面を形成してもよい。
1実施例では、図2A、図2B及び図3に示すように、第2センサ手段212は、第2光軸216に関して中心に配置してもよい。第2キャプチャ手段212の中心M2は、第2キャプチャ手段の光軸216上に配置されている。
他の実施例では、第2センサ手段は、第1キャプチャ手段を参照して上記したのと同じ方法で、光軸に関してオフセットであってもよい。その場合には、第2センサ手段は、第2センサ手段の中心が第2光軸に関してオフセットであるように構成されている。したがって、第2センサ手段は、第2センサ手段の中心が第2キャプチャ領域の中心と第2イメージング手段の中心とを通過する線上に配置されるような方法で構成されている。
1以上の第2センサ手段及び1以上の第2イメージング手段を使用して、1以上の第2キャプチャ領域を取得してもよいことが分かる。ほんの一例として、合計で3つのセンサ手段と3つのイメージング手段とを使用して、各3つのキャプチャ領域のうちの1つを取得してもよい。次いで、第3キャプチャ領域は第2キャプチャ領域内に配置してもよく、かつ、第2キャプチャ領域は第1キャプチャ領域内に配置してもよい。これによって、いくつかのズーム領域を得ることができる。
上記した構成では、第1キャプチャ手段と第2キャプチャ手段とは、置き換え可能であることを理解しなければならない。第1センサ手段は、第1光軸に関して中心に配置してもよく、かつ、第2センサ手段は、第2光軸に関してオフセットしてもよい。また、上記したように、両方のキャプチャ手段は各光軸からオフセットしてもよい。また、第2キャプチャ領域は、第1イメージング手段によってマッピングしてもよく、かつ、第1センサ手段によって検出してもよい。したがって、第1キャプチャ領域は、第2イメージング手段によってマッピングしてもよく、かつ、第2センサ手段によって検出してもよい。
画像キャプチャシステムに関連して、取得された画像のさらなる処理(画像処理)も興味深い。以下は、図2A及び図2Bを参照した画像データの解析のための方法の説明である。本方法は、上記したシステムに関連して適用してもよい。方法は、
(1)像面E内に画像を取得するための第1キャプチャ手段と、少なくとも1つの第2キャプチャ手段とを備えるステップと、
(2)第1画像データを取得するために、第1キャプチャ領域231を取得するステップと、
(3)第2画像データを取得するために、第2キャプチャ領域232を取得するステップと、
(4)第1及び/又は第2セットの画像データを解析するステップと、
を具備してもよい。
図2Aに示すように、第1キャプチャ手段は、第1センサ手段211と第1イメージング手段213とを具備している。したがって、第2キャプチャ手段は、第2センサ手段212と第2イメージング手段214とを具備している。第1キャプチャ領域231の取得ステップは、第1キャプチャ手段を用いて実行され、かつ、第2キャプチャ領域232の取得ステップは、第2キャプチャ手段を用いて実行される。図2A及び図2Bでは、第2キャプチャ領域232は、第1キャプチャ領域231内に配置されている。第2キャプチャ手段212は、第1キャプチャ手段211に比べて、拡大された画像(より狭い画像セクション)を取得する。第1画像データが第1解像度を有し、かつ、第2画像データが第2解像度を有する場合、第1解像度は第2解像度よりも低い。したがって、2つの異なる解像度が提供され、画像の処理に使用してもよい。例えば、画像データの解像度は、長さの物理的な単位(dpi(ドット/インチ)又はppi(ピクセル/インチ)など)に関連して、ピクチャエレメント数として示すことができる。第1及び第2画像データは、メモリユニットに共に格納してもよい。
実施においては、第1及び/又は第2画像データ(デジタルズーム)から、マッピング領域233(図2Bに示された)の画像データを評価/解析及び計算するステップを含んでもよい。第1及び/又は第2画像データは、処理ユニットで選択してもよい(例えば、メモリユニットから画像データを読み込んでもよい)。データは、自動的に又はユーザによって選択してもよい。画像データが自動的に選択される場合、選択は次のように行ってもよい。マッピング領域233が第2キャプチャ領域232内に配置されている場合(図2Bに図示せず)、次いで、画像データの第2セットは、マッピング領域233の画像データを計算するために、解析される。しかし、マッピング領域233が第1キャプチャ領域231の内側で、かつ、第2キャプチャ領域232の外側に配置されている場合(一点鎖線によって図2Bに示されたように)、画像データの第1セットは、マッピング領域233の画像データを計算するために、解析される。したがって、ズームは、ズームレンズを用いるような光学ズームではないが、デジタルズームである。2つの異なる解像度が存在することによって、ズームレンズを使用することなく、広域の画像領域において十分な高解像度で、デジタルズーム能力を提供する。
第1及び/又は第2画像データから、マッピング領域233の画像データを解析及び計算するステップは、処理ユニットにおいて実行してもよい。関心領域233の画像データは、画像処理の一般的な方法を用いて決定してもよい。例えば、それらは、第1及び/又は第2画像データの個別のピクセル値間の内挿によって計算することができる。次いで、関心領域を出力端子(例えば、モニタなど)に送信することができる。また、画像イン画像(image-in-image)機能を実行することができる(出力端子が、大きいウインドウで第1画像データから計算されたマッピング領域を表示し、かつ、より小さいウインドウで第2画像データから計算されたマッピング領域を表示するか、又は、逆も同様である)。
マッピング領域233は、あらかじめ設定するか、又は、ユーザによって自由に選択してもよい。また、連続的な増加(ズームアウト)又は減少(ズームイン)マッピング領域233を使用してもよく、かつ、それらの画像データを、第1及び/又は第2画像データ(連続デジタルズーム)から、連続的に計算してもよい。マッピング領域が連続的に減少する場合、マッピング領域233が第2キャプチャ領域の一部になるとすぐに、低解像度の第1画像データの解析を、より高解像度の第2データの解析に切り替えてもよい。これによって、時間的な遅延がなく、かつ、十分な高解像で、広域の画像領域内において連続的なデジタルズームを行うことができる。
例えば、照明が変化すると、RGB(赤−緑−青)成分がシフトする可能性があるので、取得された画像データは、トゥルーカラーを反映していない可能性がある。したがって、他の実施例では、方法は、色見本データ(色校正)を得るために、色見本ストリップのような色見本を検出する能力を有している。色見本を取得するステップは、第1又は第2キャプチャ領域を取得するステップの一部であり得る。このため、色見本は、図2Bに示された第1キャプチャ領域231の境界領域内に配置してもよい。例えば、色見本を、第1キャプチャ手段に配置することができ(図2A参照)、かつ、第1キャプチャ領域231の境界領域上にマッピングすることができる。解析過程では、色補正データは、例えば、色見本データと画像データとを比較することによって、色見本データに基づき決定してもよい。したがって、色見本データから画像データの偏差が検出された場合、選択されたマッピング領域に対して画像の色を補正してもよい。色見本が境界領域内に配置されている場合、この色見本が全ての選択されたマッピング領域に対しては検出されないので、これはズームレンズを用いて行うことができない。上記したように、2つのキャプチャ手段(固定レンズを含む)を使用することによって、色補正を各選択されたマッピング領域に設けることができる。
当然、上記した方法は上記したシステムに適用可能であると同時に、上記したシステムは上記した方法を用いて動作可能であることが理解されなければならない。
図4は、2つのイメージング手段又はレンズ213及び214と、照明手段220とを備えた像面(図示せず)における画像の取得のためのシステム210を示している。取得のとき、第1キャプチャ領域(広角領域)は、第1イメージング手段213によってマッピングされ、かつ、第1センサ手段211によって検出され、及び/又は、第2キャプチャ領域(ズーム領域)は、第2イメージング手段214によってマッピングされ、かつ、第2センサ手段212によって検出される。第1及び/又は第2キャプチャ領域は、自動的に選択してもよく、及び/又は、制御ユニットを介してユーザによって選択してもよい。また、上記した取得のとき、画像は、照明手段220を介して光を当ててもよい。図4に示された照明手段220は、領域内にエンドツーエンドの開口部241を含む導光手段221を備え、第1レンズ213及び第2レンズ214が配置されている。照明手段は、以下に、より詳細に説明される。
図5(縮尺は実物通りではない)は、画像200の取得のためのシステム(キャプチャ手段210と照明手段220とを備えた)を示している。画像は、対物面E内の対象物201(材料ウェブなど)上に配置されている。さらに、画像は、写真、ビデオ写真又は他の適切なタイプの写真であってもよい。キャプチャ手段は主軸Hに沿って配置されている。例えば、キャプチャ手段は、CCD又はCMOSカメラ、又は、他のタイプのキャプチャ手段であってもよい。
図5では、拡散光の生成のための照明手段220は、導光手段221と光源222とを備えている。光源222は、その放射光が導光手段221内に入射し、かつ、導光手段221内を伝播するように構成されている。次いで、導光手段221内の光伝播は、表面領域223上、又は、画像200に向けた導光手段221の側面223上に拡散して抜け出る。これによって、画像200の取得のための均一な照明を提供して、品質の良好な画像も提供する。追加的な手段を使用して、最適な照明を達成してもよい(照明手段220と画像200との間にチャネルを設けた拡散白色表面を備えた図5の壁面290など)。この方法では、拡散光は領域(照明される必要のある)上に理想的に入射してもよく、かつ、この領域における光度は増加してもよい。特に、これによって、ホログラム又は鏡面の非常に良好な再生を確実にする。
図5では、導光手段221は、平板(中心にキャプチャ手段210の主軸Hを取り囲んでいる)である。平板は、対物面Eに対して平行に面内に配置されて、均一な照明を可能にする。板を使用することによって、照明手段は軽量であり、かつ、種々のサイズに構成することができる。これは、システムを異なるサイズで供給してもよいことを意味している。また、導光手段は、キャプチャ手段の主軸周囲に偏心して構成してもよい。また、導光手段は、この構成が各アプリケーションに対して最適な照明を供給する場合、キャプチャ手段から離れて又は隣接して配置してもよい。
光は、光源222(板221の表面領域224、側面224に近い)によって供給される。リフレクタ227は、より良好な光結合を達成するために、光源222周囲に配置されている。リフレクタ227は、光源222によって放射された光(空間の他方向にも放射され、かつ、リフレクタが存在しないと、導光手段内に入射することができない)を反射する。例えば、リフレクタ227は、側面224に向かって最適な光の反射を達成するように、円形であってもよい。次いで、リフレクタ227が放物形である場合、光源222は、放物線の焦点の近くに配置してもよい。また、より良好な光結合のための他の適切な手段を使用してもよい。表面領域224(放射光が入射される)は、特に研磨されたか、又は、他の方法で仕上げ加工されて平滑性を有してもよい。入射光(injected light)は、導光手段221内に伝播する(図5に矢印で示された)。画像200の向こう側の導光手段の側面では、伝播光は(完全に)反射される。このため、導光手段は、鏡面コーティング又は反射層228を示してもよい。反射の生成のための他の適切な手段を同様に使用してもよい。板の反対側224の側面では、全反射が同様に達成され、この場合、鏡面コーティング又は反射層229によって達成される。鏡面及び反射コーティングは、拡散光の量(側面223上に抜け出る)が異なってもよい。反射層が導光手段221内に拡散して光を反射する場合、拡散光は、鏡面よりも側面223上により多く抜け出る。他方では、鏡面を使用して、導光手段221内の複数の反射を通じて、より均一な分布の光を達成してもよい。この関連では、導光手段の表面領域は、導光手段の全体の側面と同様に、側面のセクションであってよいことが理解されなければならない。
したがって、図5の導光手段は、伝播光が、導光手段221の全ての表面領域及び側面によって(例えば、放射光が入射される表面領域224及び伝播光が拡散状態で抜け出る表面領域223を除き、鏡面又は反射コーティング228,229によって)、完全に反射されるように設計されている。伝播光が拡散状態で表面領域223を確実に抜け出るように、導光手段221を、散乱粒子を含む材料により形成してもよい。導光手段自体の材料はPMMAなどの透明高分子であってもよい。また、材料はガラス又は類似の材料であってもよい。材料中の散乱粒子は有機物及び/又は無機物であってもよい。散乱粒子は、導光材料の反射指数とは異なる反射指数を有している。光拡散の強度は、特に、散乱粒子のサイズと、導光材料及び散乱粒子の反射指数間の差異とによって決まっている。また、導光手段は、拡散照明の生成が可能であれば、例えば、特別な光学フィルムなどの他の適切なタイプであってもよい。
図5では、導光手段221は、キャプチャ手段210と画像200との間に配置されている。導光手段221は、透明な材料(特に、ガラス又はアクリルガラス)により形成してもよい。その場合、図5に示したように、キャプチャ手段210は、導光手段221を通じて、画像200を取得してもよい。照明手段220は、キャプチャ手段210上に直接か、又は、キャプチャ手段210を支持している部分の上に設けられている。これによって、システムのコンパクトな設計を可能にして、システムは、小さい取り付け深さを示してもよい。したがって、キャプチャ手段210と照明手段220とは、ユニットを形成してもよく、容易に使用することができる。加えて、システムは、個別の費用のかかる照明コンセプトを開発する必要がなく、多様な方法で使用してもよい。
また、導光手段は、キャプチャ手段210が画像200を取得する領域内にカットアウトを用いて設計してもよい(図5では、この領域は2つの斜線の点線によって示されている)。図5では、そのようなカットアウトは反射層228内に配置されている。図示するように、カットアウトは、キャプチャ手段が画像を取得することができる限りは、エンドツーエンド又は単に空洞の形態であってもよい。これは、キャプチャ手段が画像を取得する領域が、薄い反射層(キャプチャ手段が画像を取得可能である)を備えてもよいことを意味している。また、カットアウトは導光手段内に直接配置してもよい。このカットアウトは、中心点周囲に構成された導光手段の中心に配置してもよいが、導光手段内の他の適切な位置に配置してもよい。キャプチャ手段が画像を取得する領域では、導光材料は完全に透明又は半透明である。
導光手段221は、キャプチャ手段210と画像200との間(図5に示すように)に直接配置することができないが、上記したように、各アプリケーションに対して適切な位置に配置することができる。また、図5Aに示すように、照明手段220’は、キャプチャ手段210の反対の画像200の側面上に配置してもよい。また、図5Aに関して説明されたように、照明手段220’は、導光手段221’及び光源222’(放射光が導光手段221’内に入射し、かつ、導光手段221’内を伝播するように構成されている)を示す。また、図5Aに関して説明されたように、光源222’は、リフレクタ227’によって取り囲んでもよい。例えば、このキャプチャ手段210から反対に配置された画像200の側面の構成は、透明な材料ウェブ上の画像の取得に使用してもよい。この場合、照明手段220’は、材料ウェブ201を片側から照明するが、キャプチャ手段210は他の側から画像を取得する(リバースサイド照明)。したがって、明るい色の背景金属板の使用及び潜在的な影は回避される。この構成もまた均一な照明をもたらす。
図6は、4つの導光手段321a〜dと、4つの切替手段325a〜dとを備えた照明手段320を示している。図6では、導光手段321a〜bと切替手段325a〜bとは、交互に構成されている。切替手段325a〜dは、導光手段321a〜d内の光伝播の選択的なブロッキング及び非ブロッキングに使用される。切替手段は、LCD又は他の適切なタイプの光切替手段であってもよい。光は導光手段321aの片側に光源322から入射される。
入射光は、導光手段325a内を伝播し、かつ、切替手段325dが光をブロックしつつ、切替手段325aが光を通過させる場合、導光手段321b内に伝播する。切替手段325bが光を再び通過させるとき、光は導光手段321cなどに伝播してもよい。これによって、特定の領域だけ(例えば、テキスタイルの取得/検出に必要とされる)を選択的に照明する選択肢を提供する。照明は、個別の開発及び経費のかかる照明コンセプトを必要とすることなく、各アプリケーションに対して容易に調整することができる。
図6は、三角形の形状で、4つの導光手段321a〜dを示している。4つの三角形の導光手段321a〜dと、4つの切替手段325a〜dとは、中心点340周囲に構成され、かつ、閉鎖領域を形成している。中心点340は、キャプチャ手段が画像を取得することができる開口部であってもよい。照明手段は導光手段をいくつでも備えてもよい(例えば、2つだけ、8つ、又はそれ以上の導光手段)ことに注目しなければならない。例えば、2つの矩形の照明手段を、その間に切替手段を備えて隣接して構成してもよく、又は、8つの三角形の導光手段を、図6の構成に類似して八角形の形状で構成してもよい。切替手段は1つの面内に構成してもよいが、相互にある角度でいくつかの面内に構成してもよい。例えば、図6に示された4つの導光手段は、ピラミッドを形成するように構成することができる。導光手段及び切替手段の適切な構成及び設計が可能である。
光を導光手段内に入射する複数の光源が存在してもよい。
これは、照明の程度が選択及び調整することができることを意味する。キャプチャ手段に対する照明の程度は、フラッシュの瞬間に、十分な品質で、画像をちょうど取得することができるように選択してもよい。これは、キャプチャ手段の絞り機能に置き換えてもよい。
図7は、2つの光源(1つの第1光源422a及び1つの第2光源422b)を備えた照明手段420を示している。第1及び第2光源422a及び422bは、導光手段421の反対の側面424a及び424b上に配置されている。側面424a及び424bでは、各放射光は導光手段421内に入射してもよい。光は導光手段421内を伝播し、かつ、導光手段421の側面423上に拡散して抜け出る(図7に矢印によって図示)。第1及び第2光源422a及び422bは、同じタイプ又は異なるタイプの光源であってもよい。次いで、それらが異なるタイプである場合、それらのうちの1つはUV光源であってもよく、かつ、他方は白色光であってもよい。これらの異なる光源を異なるアプリケーションに使用してもよい。その場合、システムは、第1又は第2光源422a又は422bのオン及びオフ切り替えを選択するための制御手段450を備えてもよい。
例えば、光源はガス放電灯(特に、キセノンフラッシュランプのようなフラッシュランプ)であり得る。光フラッシュを生成可能な光源の適切なタイプを使用することができる。フラッシュの継続時間は、1〜100マイクロ秒(例えば、10マイクロ秒)などの数マイクロ秒の範囲である。
100,200 画像
101 材料ウェブ
110,210 キャプチャ手段
160 モータ
161 レールシステム
162 線
163 制御及び処理ユニット
164 出力端末
165 入力端末
201 対象物
211 第1センサ手段
212 第2センサ手段
213 第1イメージング手段
214 第2イメージング手段
215 第1光軸
216 第2光軸
219 オフセット
220,220’,320,420 照明手段
221,221’,421 導光手段
222,222’,322 光源
223,224 表面領域
227,227’ リフレクタ
228,229 反射層
230,340 中心点
231 第1キャプチャ領域
232 第2キャプチャ領域
233 マッピング領域
241 開口部
290 壁面
321a〜d 導光手段
325a〜d 切替手段
422a 第1光源
422b 第2光源
423,424a,424b 側面
450 制御手段
M1,M2 中心
B1,B2 焦点距離
H 主軸
E 像面、対物面

Claims (37)

  1. 像面(E)内に画像を取得するためのシステム(210)であって、
    第1センサ手段(211)及び第1イメージング手段(213)と、
    少なくとも1つの第2センサ手段(212)及び少なくとも1つの第2イメージング手段(214)と
    を具備し、
    システムは、前記像面(E)において、第1キャプチャ領域(231)と、少なくとも1つの第2キャプチャ領域(232)とを取得するように設計されることを特徴とするシステム。
  2. 前記センサ手段(211,212)及び前記イメージング手段(213,214)は、前記第2キャプチャ領域(232)が前記第1キャプチャ領域(231)よりも狭いように構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記センサ手段(211,212)及び前記イメージング手段(213,214)は、前記第2キャプチャ領域(232)が前記第1キャプチャ領域(231)の一部セクションを含むように構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のシステム。
  4. 前記センサ手段(211,212)及び前記イメージング手段(213,214)は、前記第2キャプチャ領域(232)が前記第1キャプチャ領域(231)内に配置されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシステム。
  5. 前記第1イメージング手段(213)は第1光軸(215)を備え、かつ、
    前記第2イメージング手段は第2光軸(216)を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシステム。
  6. 前記第1センサ手段(211)は、前記第1センサ手段(211)の中心(M1)が前記第1光軸(215)に対してオフセット(219)を有するように構成されることを特徴とする請求項5に記載のシステム。
  7. 前記第1センサ手段(211)は、前記第1センサ手段(211)の中心(M1)が、前記第1キャプチャ領域(231)の中心と、前記第1イメージング手段(213)の中心とを通過する線上に、配置されるように構成されることを特徴とする請求項5又は6に記載のシステム。
  8. 前記第2センサ手段(212)は、前記第2光軸(216)に関して、中心に配置されることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載のシステム。
  9. 前記第1センサ手段(211)及び前記第1イメージング手段(213)は、前記第1キャプチャ領域(231)が前記第1イメージング手段(213)によってマッピングされ、かつ、前記第1センサ手段(211)によって取得されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシステム。
  10. 前記第2センサ手段(212)及び前記第2イメージング手段(214)は、前記第2キャプチャ領域(232)が前記第2イメージング手段(214)によってマッピングされ、かつ、前記第2センサ手段(212)によって取得されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシステム。
  11. 前記第2センサ手段(212)は、前記第2センサ手段(212)の中心(M2)が、前記第2光軸(216)に対してオフセットを有するように構成されることを特徴とする請求項5乃至10のいずれか1項に記載のシステム。
  12. 前記第2センサ手段(212)は、前記第2センサ手段(212)の中心(M2)が、前記第2キャプチャ領域(232)の中心と、前記第2イメージング手段(214)の中心とを通過する線上に、配置されるように構成されることを特徴とする請求項5乃至11のいずれか1項に記載のシステム。
  13. 前記第1センサ手段(211)は、前記第1光軸(215)に関して、中心に配置されることを特徴とする請求項5乃至12のいずれか1項に記載のシステム。
  14. 前記第1センサ手段(211)及び前記第1イメージング手段(213)は、前記第2キャプチャ領域(232)が前記第1イメージング手段(213)によってマッピングされ、かつ、前記第1センサ手段(211)によって取得されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のシステム。
  15. 前記第2センサ手段(212)及び前記第2イメージング手段(214)は、前記第1キャプチャ領域(231)が前記第2イメージング手段(214)によってマッピングされ、かつ、前記第2センサ手段(212)によって取得されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のシステム。
  16. 前記第1光軸(215)と、前記第2光軸(216)とは、相互に平行であることを特徴とする請求項5乃至15のいずれか1項に記載のシステム。
  17. 前記第1センサ手段(211)は、前記像面(E)に対して平行な面内に配置されることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のシステム。
  18. 前記第2センサ手段(212)は、前記像面(E)に対して平行な面内に配置されることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載のシステム。
  19. 前記第1イメージング手段(213)及び前記第2イメージング手段(214)は、異なる焦点距離を有することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載のシステム。
  20. 前記第1イメージング手段(213)は、前記第2イメージング手段(214)に比べて、より短い焦点距離を有することを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  21. 前記システムは、前記第2センサ手段(212)が、前記第1センサ手段(211)に比べて、拡大された画像を取得するように構成されることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1項に記載のシステム。
  22. 前記画像は材料ウェブ上に配置されることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載のシステム。
  23. 前記第1及び/又は第2イメージング手段(213,214)はレンズであることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1項に記載のシステム。
  24. 前記第1及び/又は第2イメージング手段(213,214)は固定レンズであることを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1項に記載のシステム。
  25. 前記第1及び/又は第2センサ手段(211,212)はCMOSチップであることを特徴とする請求項1乃至24のいずれか1項に記載のシステム。
  26. 画像データの解析のための方法であって、
    像面(E)内に画像を取得するための第1キャプチャ手段と、少なくとも1つの第2キャプチャ手段とを設けるステップと、
    第1画像データを得るように第1キャプチャ領域(231)を取得するステップと、
    第2画像データを得るように少なくとも1つの第2キャプチャ領域(232)を取得するステップと、
    前記第1及び/又は第2画像データを評価するステップと
    を具備する方法。
  27. 前記評価するステップは、前記第1及び/又は第2画像データのマッピング領域(233)の画像データを計算するステップを有することを特徴とする請求項26に記載の方法。
  28. 前記評価するステップは、前記第1及び/又は第2画像データから、サイズが連続的に増加又は減少するマッピング領域(233)の画像データを計算するステップを有することを特徴とする請求項26又は27に記載の方法。
  29. 前記マッピング領域(233)が前記第2キャプチャ領域(232)内に配置される場合、前記第2画像データを評価するステップを有することを特徴とする請求項26乃至28のいずれか1項に記載の方法。
  30. 前記マッピング領域(233)が前記第1キャプチャ領域(231)内で、かつ、前記第2キャプチャ領域(232)外に配置される場合、前記第1画像データを評価するステップを有することを特徴とする請求項26乃至29のいずれか1項に記載の方法。
  31. 色見本データを得るために、色見本を取得するステップをさらに有することを特徴とする請求項26乃至30のいずれか1項に記載の方法。
  32. 前記評価するステップは、前記色見本データに基づき、色補正データを決定するステップを有することを特徴とする請求項26乃至31のいずれか1項に記載の方法。
  33. 前記評価するステップは、前記色補正データに基づき、画像データの色を補正するステップを有することを特徴とする請求項26乃至32のいずれか1項に記載の方法。
  34. 前記第1又は第2キャプチャ領域を前記取得するステップは、前記色見本を取得するステップを有することを特徴とする請求項26乃至33のいずれか1項に記載の方法。
  35. 前記色見本は、前記第1キャプチャ領域の境界領域内に配置されることを特徴とする請求項26乃至34のいずれか1項に記載の方法。
  36. 前記第1画像データは第1解像度を有し、かつ、前記第2画像データは第2解像度を有することを特徴とする請求項26乃至35のいずれか1項に記載の方法。
  37. 前記第1解像度は、前記第2解像度よりも低いことを特徴とする請求項36に記載の方法。
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