JP2010190741A - Measuring device, measuring method, and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分光感度特性の調整を行うことのできる測定装置、測定方法および撮像装置に関する。 The present invention relates to a measurement apparatus, a measurement method, and an imaging apparatus that can adjust spectral sensitivity characteristics.
電子カメラ等の個々の分光感度特性は、レンズ、光学的なローパスフィルタおよび撮像素子のカラーフィルタやマイクロレンズアレイ等の要因によって変化する。そのため、従来より、電子カメラ等の個々の分光感度特性を測定する様々な方法が、これまでに開発されてきた。例えば、光源の波長を少しずつ変えながら、撮像素子や電子カメラ等に照射し、撮像して取得した複数の画像データに基づき、それらの分光感度特性を求めるのが一般的である。 Individual spectral sensitivity characteristics of an electronic camera or the like vary depending on factors such as a lens, an optical low-pass filter, a color filter of an image sensor, and a microlens array. Therefore, conventionally, various methods for measuring individual spectral sensitivity characteristics such as an electronic camera have been developed. For example, it is common to obtain the spectral sensitivity characteristics based on a plurality of image data acquired by irradiating an image sensor or an electronic camera while changing the wavelength of the light source little by little.
特許文献１では、光源と測定対象の電子カメラとの間に、ＩＲフィルタを挿入した時と抜き取った時との２つの画像データを取得するとともに、撮像素子およびＩＲフィルタに関する、あらかじめ求めて記憶された９種類の分光感度のリファレンスデータを用いることによって、測定対象の電子カメラの分光感度特性を求める技術が開示されている。 In Patent Document 1, two pieces of image data are acquired between when the IR filter is inserted and when it is extracted between the light source and the electronic camera to be measured, and the image sensor and the IR filter are previously obtained and stored. In addition, there is disclosed a technique for obtaining spectral sensitivity characteristics of an electronic camera to be measured by using nine types of spectral sensitivity reference data.
しかしながら、従来技術のように光源の波長を少しずつ変えながら撮像素子や電子カメラ等に照射して分光感度特性を求める方法では、時間がかかるとともに測定装置が大きくなるという問題がある。 However, the method of obtaining spectral sensitivity characteristics by irradiating an image sensor, an electronic camera, or the like while gradually changing the wavelength of the light source as in the prior art has problems that it takes time and the measuring apparatus becomes large.
また、特許文献１の方法では、ＩＲフィルタの挿入した時と抜き取った時とに取得した画像データと９つの分光感度のリファレンスデータとに基づいて、測定対象の電子カメラの分光感度特性を求めるが、各種照明下での感度比のずれを求めるために、各種照明下における９つのリファレンスデータを用意する必要がある。 In the method of Patent Document 1, the spectral sensitivity characteristic of the electronic camera to be measured is obtained based on the image data acquired when the IR filter is inserted and when the IR filter is extracted and the nine spectral sensitivity reference data. In order to obtain the difference in sensitivity ratio under various illuminations, it is necessary to prepare nine reference data under various illuminations.
上記従来技術の有する問題に鑑み、本発明の目的は、電子カメラ等における分光感度特性を、高速に且つ精度高く求めることができる技術を提供することにある。 In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a technique capable of obtaining a spectral sensitivity characteristic in an electronic camera or the like at high speed and with high accuracy.
上記課題を解決するために、本発明の測定装置は、連続スペクトルを有する光源と、光源からの光を分光する分光部と、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力部と、出力された基準撮像装置および測定対象撮像装置の各々の画像データのうち、分光部による分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、各波長成分および各カラーフィルタ成分毎に、基準撮像装置の分光感度特性に対する測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算部とを備える。 In order to solve the above problems, a measuring apparatus of the present invention includes a light source having a continuous spectrum, a spectroscopic unit that splits light from the light source, a reference imaging device having a spectral sensitivity characteristic serving as a reference, and a reference imaging device. Are each an imaging device having a different spectral sensitivity characteristic, an output unit that images a continuous spectrum and outputs image data, and the output image data of each of the reference imaging device and the imaging device to be measured A pixel value having the same color filter component at a position corresponding to each wavelength component along the spectral direction by the spectroscopic unit is used for each wavelength component and each color filter component with respect to the spectral sensitivity characteristic of the reference imaging device. A calculation unit that calculates a ratio of spectral sensitivity characteristics of the imaging device to be measured.
また、本発明において、演算部は、比に基づいて、測定対象撮像装置の分光感度特性が基準撮像装置の分光感度特性と同じになるように調整する調整値を算出する。 In the present invention, the calculation unit calculates an adjustment value for adjusting the spectral sensitivity characteristic of the measurement target imaging device to be the same as the spectral sensitivity characteristic of the reference imaging device based on the ratio.
本発明の撮像装置は、本発明の測定装置によって算出された比または調整値を記録する記憶部を備える。 The imaging apparatus of the present invention includes a storage unit that records a ratio or an adjustment value calculated by the measuring apparatus of the present invention.
本発明の測定方法は、連続スペクトルを有する光源からの光を分光する分光工程と、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力工程と、基準撮像装置および測定対象撮像装置の各々の画像データのうち、分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、各波長成分および各カラーフィルタ成分毎に、基準撮像装置の分光感度特性に対する測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算工程とを備える。 The measurement method of the present invention includes a spectroscopic step of splitting light from a light source having a continuous spectrum, a reference imaging device having a spectral sensitivity characteristic serving as a reference, and a measurement target imaging device having a spectral sensitivity characteristic different from that of the reference imaging device. And a position corresponding to each wavelength component along the spectroscopic direction of the image data of each of the reference imaging device and the measurement target imaging device. And calculating the ratio of the spectral sensitivity characteristic of the imaging device to be measured to the spectral sensitivity characteristic of the reference imaging device for each wavelength component and each color filter component using pixel values having the same color filter component Is provided.
本発明の撮像装置は、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置に対する自身の分光感度特性の比を記録する記憶部を備える。 The image pickup apparatus of the present invention includes a storage unit that records a ratio of its own spectral sensitivity characteristic with respect to a reference image pickup apparatus having a reference spectral sensitivity characteristic.
また、本発明において、比に基づいて、基準撮像装置と同じ分光感度特性となるように調整する調整値を算出する演算部と、調整値に基づいて、撮像した画像に対し分光感度の補正を行う画像処理部とを備える。 Further, in the present invention, based on the ratio, a calculation unit that calculates an adjustment value that is adjusted to have the same spectral sensitivity characteristic as that of the reference imaging device, and correction of spectral sensitivity is performed on the captured image based on the adjustment value. And an image processing unit to perform.
本発明によれば、電子カメラ等における分光感度特性を、高速に且つ精度高く求めることができる。 According to the present invention, spectral sensitivity characteristics in an electronic camera or the like can be obtained at high speed and with high accuracy.
図１は、本発明の一の実施形態に係る測定装置１００の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
測定装置１００は、分光光源装置１０、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂ、それら電子カメラを設置固定する雲台１５およびコンピュータ（ＰＣ）４０から構成される。 The measuring device 100 includes a spectral light source device 10, a reference electronic camera 20a or a measurement target electronic camera 20b, a pan head 15 on which these electronic cameras are installed and fixed, and a computer (PC) 40.
分光光源装置１０は、光源１、分光器２およびスクリーン３から構成される。 The spectral light source device 10 includes a light source 1, a spectroscope 2, and a screen 3.
光源１は、連続スペクトルを有する光源であり、Ａ光源等の任意の光源を適宜選択して用いることができる。 The light source 1 is a light source having a continuous spectrum, and an arbitrary light source such as an A light source can be appropriately selected and used.
分光器２は、光源１からの光を分光する。分光器２には、一般的なプリズムやグレーティング等を適宜選択して用いることができる。 The spectroscope 2 splits the light from the light source 1. For the spectroscope 2, a general prism, a grating, or the like can be appropriately selected and used.
スクリーン３は、分光された光源１の連続スペクトルのスペクトル像を投影するスクリーンである。スクリーン３には、磨りガラスのような分光された連続スペクトルのスペクトル像を、図２に示すように鮮明に投影できる素材のものであればよい。ここで、図２は、光源１からの光が分光器２によってスクリーン３に分光投影されたスペクトル像４を、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの側から見た場合を示す。また、本実施形態では、分光器２によるスペクトル像４の分光方向と、後述する基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３を構成する撮像素子２５の水平走査線方向とが一致するように、光源１および分光器２が調整されて設けられるものとする。そのために、本実施形態では、例えば、図２に示すように、スクリーン３には、目印５ａ〜５ｂがあらかじめ書き込まれ、スペクトル像４中の左上の目印５ａと右下の目印５ｂとの位置におけるスペクトルの波長が、あらかじめ測定されているものとする。 The screen 3 is a screen that projects a spectral image of the continuous spectrum of the light source 1 that has been spectrally separated. The screen 3 may be made of a material that can project a spectral image of a continuous spectrum such as frosted glass clearly as shown in FIG. Here, FIG. 2 shows a case where the spectral image 4 obtained by spectrally projecting the light from the light source 1 onto the screen 3 by the spectroscope 2 is viewed from the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b side. Further, in the present embodiment, the spectral direction of the spectral image 4 by the spectroscope 2 matches the horizontal scanning line direction of the image sensor 25 that constitutes the image sensor unit 23 of the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b described later. Thus, the light source 1 and the spectroscope 2 are adjusted and provided. Therefore, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2, marks 5 a to 5 b are written in advance on the screen 3, and at the positions of the upper left mark 5 a and the lower right mark 5 b in the spectrum image 4. It is assumed that the wavelength of the spectrum has been measured in advance.
次に、図３に示されるように、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂは、撮像レンズ２１、赤外（ＩＲ）カットフィルタ２２、撮像素子部２３、Ａ／Ｄ変換部２６、バッファメモリ２７、ＣＰＵ２８、操作部材２９、記憶部３０、入出力インターフェス（入出力Ｉ／Ｆ）３１および画像処理部３２から構成される。バッファメモリ２７、ＣＰＵ２８、操作部材２９、記憶部３０、入出力Ｉ／Ｆ３１および画像処理部３２は、バス３３を介して情報伝達可能に接続されている。なお、図３は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの主要部分のみを示す。例えば、図３において、ＣＰＵ２８の指令に従って、撮像素子部２３およびＡ／Ｄ変換部２６に撮像指示のタイミングパルスを発するタイミングジェネレータや、ライブビュー用の画像や撮像した画像を表示する表示部等は省略されている。 Next, as shown in FIG. 3, the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b include an imaging lens 21, an infrared (IR) cut filter 22, an imaging element unit 23, an A / D conversion unit 26, and a buffer memory. 27, a CPU 28, an operation member 29, a storage unit 30, an input / output interface (input / output I / F) 31, and an image processing unit 32. The buffer memory 27, the CPU 28, the operation member 29, the storage unit 30, the input / output I / F 31 and the image processing unit 32 are connected via a bus 33 so that information can be transmitted. FIG. 3 shows only main parts of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b. For example, in FIG. 3, a timing generator that emits timing pulses for imaging instructions to the imaging element unit 23 and the A / D conversion unit 26 in accordance with a command from the CPU 28, a display unit that displays live view images and captured images, and the like. It is omitted.
なお、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの違いは、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性が、あらかじめ従来の方法（例えば、１ｎｍステップで、特定波長の光を順次当てて行う方法等）によって正確に求められており、その分光感度特性のデータが基準電子カメラ２０ａの記憶部３０に記憶されている点にある。これに対して、測定対象電子カメラ２０ｂ自身の分光感度特性は不明である。 Note that the difference between the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b is that the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a is a conventional method in advance (for example, a method of sequentially applying light of a specific wavelength in 1 nm steps). The spectral sensitivity characteristic data is stored in the storage unit 30 of the reference electronic camera 20a. On the other hand, the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b itself is unknown.
撮像レンズ２１は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子部２３の受光面に結像する。 The imaging lens 21 includes a plurality of optical lenses, and forms a subject image on the light receiving surface of the imaging element unit 23.
ＩＲカットフィルタ２２は、光学的なローパスフィルタであり、有害な赤外線成分を除去する。 The IR cut filter 22 is an optical low-pass filter and removes harmful infrared components.
撮像素子部２３は、マイクロレンズアレイ２４および受光面にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色透過フィルタがベイヤ配列型に設けられた撮像素子２５から構成される。撮像素子部２３は、ＣＰＵ２８の指令を受けてタイミングジェネレータ（不図示）が発するタイミングパルスに基づいて動作し、撮像レンズ２１によって、その受光面に結像されるスクリーン３のスペクトル像４を撮像する。撮像素子２５には、ＣＣＤやＣＭＯＳの半導体のイメージセンサ等を適宜選択して用いることができる。 The image sensor section 23 includes a microlens array 24 and an image sensor 25 in which R (red), G (green), and B (blue) primary color transmission filters are provided in a Bayer array type on the light receiving surface. The image sensor unit 23 operates based on a timing pulse generated by a timing generator (not shown) in response to an instruction from the CPU 28, and the imaging lens 21 captures a spectrum image 4 of the screen 3 formed on the light receiving surface. . As the image sensor 25, a CCD or CMOS semiconductor image sensor or the like can be appropriately selected and used.
撮像素子部２３の各画素から出力されるアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６にてデジタル信号に変換される。このＡ／Ｄ変換部２６は、撮像素子部２３とともに、ＣＰＵ２８の指令によりタイミングジェネレータ（不図示）が発するタイミングパルスに基づいて動作する。デジタルの画像信号は、一時的にフレームメモリ（不図示）に記録された後、バッファメモリ２７に記録される。なお、バッファメモリ２７には、半導体メモリのうち、任意の不揮発性メモリを適宜選択して用いることができる。 An analog image signal output from each pixel of the image sensor unit 23 is converted into a digital signal by the A / D converter 26. The A / D conversion unit 26 operates together with the image sensor unit 23 based on timing pulses generated by a timing generator (not shown) in response to a command from the CPU 28. The digital image signal is temporarily recorded in a frame memory (not shown) and then recorded in the buffer memory 27. As the buffer memory 27, any non-volatile memory among semiconductor memories can be appropriately selected and used.
ＣＰＵ２８は、ユーザによって操作部材２９の電源釦が押されて、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの電源が入れられると、記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み初期化する。ＣＰＵ２８は、操作部材２９を介してユーザからの様々な指示を受け付け、制御プログラムに基づいて、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂを制御動作させる。例えば、ＣＰＵ２８は、タイミングジェネレータ（不図示）に被写体の撮像指令を出力したり、画像処理部３２に撮像した画像の画像処理を行わせたり等の制御を行う。ＣＰＵ２８には、一般的なコンピュータのＣＰＵが使用できる。 When the power button of the operation member 29 is pressed by the user and the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b is turned on, the CPU 28 reads and initializes the control program stored in the storage unit 30. The CPU 28 receives various instructions from the user via the operation member 29, and controls the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b based on the control program. For example, the CPU 28 performs control such as outputting a subject imaging command to a timing generator (not shown) or causing the image processing unit 32 to perform image processing of the captured image. As the CPU 28, a CPU of a general computer can be used.
操作部材２９は、ユーザによる操作指示信号をＣＰＵ２８に出力する。操作部材２９には、例えば、電源釦、撮影モード等のモード設定釦、シャッタレリーズ釦等を有する。なお、操作部材２９は、液晶画面等の表示部（不図示）に表示されるタッチパネル式の釦であっても良い。 The operation member 29 outputs an operation instruction signal from the user to the CPU 28. The operation member 29 includes, for example, a power button, a mode setting button such as a shooting mode, and a shutter release button. The operation member 29 may be a touch panel type button displayed on a display unit (not shown) such as a liquid crystal screen.
記憶部３０は、ＣＰＵ２８が基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂを制御する制御プログラムや撮像した画像等を記憶する。さらに、本実施形態では、上述したように図６（ｂ）の実線で示されるような、基準電子カメラ２０ａにおけるＲＧＢの各カラーフィルタ成分の分光感度特性のデータが、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０に記憶されている。なお、図６（ｂ）に示す実線の基準電子カメラ２０ａの分光感度特性は、Ｇの分光感度特性のピーク時の値で規格化している。記憶部３０に記憶されるプログラムやデータは、バス３３を介して、ＣＰＵ２８から適宜参照することができる。記憶部３０には、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置または半導体メモリである任意の不揮発性メモリを選択して用いることができる。 The storage unit 30 stores a control program for the CPU 28 to control the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b, a captured image, and the like. Further, in the present embodiment, as described above, the spectral sensitivity characteristic data of each RGB color filter component in the reference electronic camera 20a as indicated by the solid line in FIG. 6B is stored in the storage unit of the reference electronic camera 20a. 30. Note that the spectral sensitivity characteristics of the solid-line reference electronic camera 20a shown in FIG. 6B are normalized by the peak value of the G spectral sensitivity characteristics. Programs and data stored in the storage unit 30 can be referred to as appropriate from the CPU 28 via the bus 33. As the storage unit 30, any non-volatile memory that is a general hard disk device, magneto-optical disk device, or semiconductor memory can be selected and used.
入出力Ｉ／Ｆ３１は、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂが撮像したスペクトル像４の画像を、ＰＣ４０へ転送するとともに、ＰＣ４０で算出された結果を受信するためのインターフェスであり、ＵＳＢケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＳＣＳＩケーブル等を用いて、ＰＣ４０との通信を行うための接続端子を有するインターフェスである。 The input / output I / F 31 is an interface for transferring the image of the spectrum image 4 captured by the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b to the PC 40 and receiving the result calculated by the PC 40. The interface has a connection terminal for communicating with the PC 40 using a cable, an IEEE 1394 cable, a SCSI cable, or the like.
画像処理部３２は、補間処理、ホワイトバランス補正およびγ補正等の画像処理とともに、後述するＰＣ４０によって算出される測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に変換する変換行列を用いた分光感度補正の処理も行う。そして、画像処理部３２は、最後にＪＰＥＧ形式やＹＵＶ形式等の撮像した画像のファイルを生成し、記憶部３０に記録させるディジタルフロントエンド回路である。 The image processing unit 32 converts the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b calculated by the PC 40, which will be described later, into the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a, along with image processing such as interpolation processing, white balance correction, and γ correction. Spectral sensitivity correction processing using a conversion matrix is also performed. The image processing unit 32 is a digital front-end circuit that finally generates a captured image file in the JPEG format, the YUV format, or the like and records the file in the storage unit 30.
測定装置１００の最後の構成要素であるＰＣ４０は、図４に示すように、ＣＰＵ４１、記憶部４２、入出力Ｉ／Ｆ４３およびバス４４から構成される一般的なコンピュータである。そして、ＣＰＵ４１、記憶部４２および入出力Ｉ／Ｆ４３は、バス４４を介して情報伝達可能に接続される。また、ＰＣ４０は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介して、ＰＣ４０が行う処理演算の途中経過や結果を表示する出力装置５０、ユーザからの入力を受け付ける入力装置６０がそれぞれ接続されるとともに、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂとの間で画像データや算出した変換行列を送受信するためのＵＳＢケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブルまたはＳＣＳＩケーブル等が接続される接続端子を有する。出力装置５０には、一般的な液晶モニタ等を用いることができ、入力装置６０には、キーボードやマウス等をそれぞれ適宜選択して使用できる。 As shown in FIG. 4, the PC 40 that is the last component of the measuring apparatus 100 is a general computer including a CPU 41, a storage unit 42, an input / output I / F 43, and a bus 44. The CPU 41, the storage unit 42, and the input / output I / F 43 are connected via a bus 44 so as to be able to transmit information. The PC 40 is connected to an output device 50 for displaying the progress and results of processing operations performed by the PC 40 and an input device 60 for receiving input from the user via the input / output I / F 43, and a reference electronic camera. A connection terminal to which a USB cable, an IEEE 1394 cable, a SCSI cable, or the like for transmitting / receiving image data or a calculated conversion matrix to / from the measurement target electronic camera 20b is connected. A general liquid crystal monitor or the like can be used for the output device 50, and a keyboard, a mouse, or the like can be appropriately selected and used for the input device 60.
ＣＰＵ４１は、入力装置６０で受け付けたユーザからの指示に基づいて、記憶部４２に記憶されている分光感度特性算出プログラムを読み込み、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂから受信した、各々の電子カメラで撮像されたスペクトル像４の画像を用いて、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比や変換行列等を求める。ＣＰＵ４１は、得られた計算結果を、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に、ＵＳＢケーブル等を介して書き込む。ＣＰＵ４１には、一般的な中央演算装置を用いることができる。 CPU41 reads the spectral sensitivity characteristic calculation program memorize | stored in the memory | storage part 42 based on the instruction | indication from the user received with the input device 60, and received each electronic device received from the reference | standard electronic camera 20a and the measurement object electronic camera 20b. Using the image of the spectral image 4 captured by the camera, the ratio of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a for each wavelength component and each pixel value of each color filter component, Find the transformation matrix. The CPU 41 writes the obtained calculation result into the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b via a USB cable or the like. A general central processing unit can be used for the CPU 41.
記憶部４２は、分光感度特性算出プログラムを記録するだけでなく、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａにおける各カラーフィルタ成分に対する分光感度特性のデータを、基準電子カメラ２０ａがＰＣ４０とＵＳＢケーブル等によって接続されると同時に、ＣＰＵ４１に指示に基づいて、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０から読み込み記録する。なお、本実施形態では、記憶部４２には、あらかじめ３種類の光源下で測定した既値の分光強度データ（例えば、マクベスチャート等を用いて測定された分光強度データ）が記憶されているものとする。また、図４の記憶部４２は、ＰＣ４０に組み込まれているが、外付けの記憶装置でもよい。この場合、記憶部４２は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介してＰＣ４０に接続される。 The storage unit 42 not only records the spectral sensitivity characteristic calculation program, but in this embodiment, the reference electronic camera 20a transmits the spectral sensitivity characteristic data for each color filter component in the reference electronic camera 20a via the PC 40, USB cable, or the like. Simultaneously with connection, the CPU 41 reads and records from the storage unit 30 of the reference electronic camera 20a based on an instruction. In the present embodiment, the storage unit 42 stores pre-measured spectral intensity data (for example, spectral intensity data measured using a Macbeth chart) measured in advance under three types of light sources. And 4 is incorporated in the PC 40, it may be an external storage device. In this case, the storage unit 42 is connected to the PC 40 via the input / output I / F 43.
次に、本実施形態に係る測定装置１００の動作手順について、図５（ａ）のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation procedure of the measuring apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
ユーザは、光源１およびＰＣ４０の電源を入れるとともに、最初に基準電子カメラ２０ａの操作部材２９の電源釦を押して電源を入れ、スクリーン３のスペクトル像４が、撮像素子部２３の受光面内に入るように、基準電子カメラ２０ａの表示部（不図示）に表示される、撮像素子部２３から間引き読み出しされるライブビュー用のスルー画を見ながら調整し、基準電子カメラ２０ａを雲台１５に固定する。そして、ユーザは、基準電子カメラ２０ａの入出力Ｉ／Ｆ３１とＰＣ４０の入出力Ｉ／Ｆ４３とを、ＵＳＢケーブル等で接続する。そして、ユーザは、入力装置６０を用いて、分光感度特性算出プログラムのコマンドを入力、または、そのプログラムのアイコンをダブルクリックすることにより、プログラムの起動命令を出す。ＣＰＵ４１は、その命令を入出力Ｉ／Ｆ４３を通じて受け付け、記憶部４２に記憶されている分光感度特性算出プログラムを実行すると同時に、ＣＰＵ４１は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介して、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０にある図６（ｂ）の実線で示される、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性データを読み込み、記憶部４２に記録する。その結果、図５（ａ）のステップＳ１０からの処理が行われる。なお、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂは、ユーザによる操作部材２９のモード設定釦の操作によって、分光感度特性の測定モードにあらかじめ設定されているものとする。また、記憶部４２には、スクリーン３上の目印５ａ〜５ｂの位置におけるスペクトルの波長のデータも記憶されているものとする。 The user turns on the light source 1 and the PC 40 and first presses the power button of the operation member 29 of the reference electronic camera 20a to turn on the power. The spectrum image 4 on the screen 3 enters the light receiving surface of the image sensor section 23. In this way, adjustment is made while viewing a live view through image read out from the image sensor 23 displayed on the display unit (not shown) of the reference electronic camera 20a, and the reference electronic camera 20a is fixed to the camera platform 15. To do. Then, the user connects the input / output I / F 31 of the reference electronic camera 20a and the input / output I / F 43 of the PC 40 with a USB cable or the like. Then, the user uses the input device 60 to input a command for a spectral sensitivity characteristic calculation program, or to issue a program start command by double-clicking the program icon. The CPU 41 receives the command through the input / output I / F 43 and executes the spectral sensitivity characteristic calculation program stored in the storage unit 42. At the same time, the CPU 41 stores the reference electronic camera 20a through the input / output I / F 43. The spectral sensitivity characteristic data of the reference electronic camera 20 a indicated by the solid line in FIG. 6B in the unit 30 is read and recorded in the storage unit 42. As a result, the processing from step S10 in FIG. It is assumed that the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b are set in advance to the spectral sensitivity characteristic measurement mode by the operation of the mode setting button of the operation member 29 by the user. The storage unit 42 also stores spectral wavelength data at the positions of the marks 5 a to 5 b on the screen 3.
ステップＳ１０：ユーザによって基準電子カメラ２０ａのシャッタレリーズ釦が押されると、基準電子カメラ２０ａのＣＰＵ２８は、撮像の指示が出されたと判断し、タイミングジェネレータ（不図示）を介して、撮像素子部２３にスクリーン３に投影されているスペクトル像４を撮像させる。撮像素子部２３から出力されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６によってデジタル信号に変換されて、バッファメモリ２７に記録される。基準電子カメラ２０ａのＣＰＵ２８は、撮像したスペクトル像４の画像データを入出力Ｉ／Ｆ３１を介してＰＣ４０へ転送する。ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、転送されてきたスペクトル像４の画像データを記憶部４２に記録する。 Step S10: When the shutter release button of the reference electronic camera 20a is pressed by the user, the CPU 28 of the reference electronic camera 20a determines that an instruction for imaging has been issued, and the image sensor section 23 via a timing generator (not shown). The spectral image 4 projected on the screen 3 is taken. The analog image signal output from the image sensor unit 23 is converted into a digital signal by the A / D converter 26 and recorded in the buffer memory 27. The CPU 28 of the reference electronic camera 20a transfers the captured image data of the spectrum image 4 to the PC 40 via the input / output I / F 31. The CPU 41 of the PC 40 records the transferred image data of the spectrum image 4 in the storage unit 42.
ステップＳ１１：ユーザは、基準電子カメラ２０ａである操作部材２９の電源釦を押して電源を切り雲台１５から外す。そして、ユーザは、測定対象電子カメラ２０ｂの操作部材２９の電源釦を押して電源を入れ、スクリーン３のスペクトル像４が、撮像素子部２３の受光面内に入るように、測定対象電子カメラ２０ｂの表示部（不図示）に表示される、撮像素子部２３から間引き読み出しされるライブビュー用のスルー画を見ながら調整し測定対象電子カメラ２０ｂを雲台１５に固定する。そして、ユーザは、測定対象電子カメラ２０ｂの入出力Ｉ／Ｆ３１とＰＣ４０の入出力Ｉ／Ｆ４３とを、ＵＳＢケーブル等で接続する。ステップＳ１０の場合と同様に、ユーザによって測定対象電子カメラ２０ｂのシャッタレリーズ釦が押されると、測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８は、スクリーン３に投影されているスペクトル像４を撮像する。撮像素子部２３から出力されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６によってデジタル信号に変換されて、バッファメモリ２７に記録される。測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８は、撮像したスペクトル像４の画像データを入出力Ｉ／Ｆ３１を介してＰＣ４０へ転送する。ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、転送されてきたスペクトル像４の画像データを記憶部４２に記録する。 Step S11: The user presses the power button of the operation member 29 which is the reference electronic camera 20a to turn off the power and remove it from the pan head 15. Then, the user presses the power button of the operation member 29 of the measurement target electronic camera 20b to turn on the power, and the spectral image 4 of the screen 3 enters the light receiving surface of the image sensor unit 23. The electronic camera 20b to be measured is fixed to the camera platform 15 by adjusting while viewing a live view live view image that is displayed on the display unit (not shown) and read out from the image sensor unit 23. Then, the user connects the input / output I / F 31 of the measurement target electronic camera 20b and the input / output I / F 43 of the PC 40 with a USB cable or the like. Similarly to the case of step S10, when the shutter release button of the measurement target electronic camera 20b is pressed by the user, the CPU 28 of the measurement target electronic camera 20b captures the spectrum image 4 projected on the screen 3. The analog image signal output from the image sensor unit 23 is converted into a digital signal by the A / D converter 26 and recorded in the buffer memory 27. The CPU 28 of the measurement target electronic camera 20b transfers the captured image data of the spectrum image 4 to the PC 40 via the input / output I / F 31. The CPU 41 of the PC 40 records the transferred image data of the spectrum image 4 in the storage unit 42.
ステップＳ１２：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの各々で撮像されたスペクトル像４の画像データを用いて、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を算出する。具体的には、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂで撮像したスペクトル像４の画像データを記憶部４２から読み込む。そして、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、各々の電子カメラで撮像された画像データにおけるスペクトル像４のうち、目印５ａ〜５ｂの位置に対応する画素の座標を求める。 Step S12: The CPU 41 of the PC 40 uses the image data of the spectral image 4 captured by each of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b, for each wavelength component and for each pixel value of each color filter component. The ratio of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the electronic camera 20a is calculated. Specifically, the CPU 41 of the PC 40 reads image data of the spectrum image 4 captured by the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b from the storage unit 42. And CPU41 of PC40 calculates | requires the coordinate of the pixel corresponding to the position of the marks 5a-5b among the spectrum images 4 in the image data imaged with each electronic camera.
ここで、上述したように、目印５ａ〜５ｂの位置における垂直走査線上のスペクトルの波長は既値であり、且つ撮像素子２５の各画素のピッチ幅も既値であることから、目印５ａと目印５ｂとに基づいて、水平走査線上の各位置におけるスペクトルの波長が求められる。即ち、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂで撮像されたスペクトル像４の画像データの各画素値は、それらの水平走査線の各位置に基づいて決まる波長の光を、その各位置における垂直走査線方向に配置されたＲ、ＧまたはＢのカラーフィルタ成分を有した画素による受光感度を表す。 Here, as described above, the wavelength of the spectrum on the vertical scanning line at the positions of the marks 5a to 5b is an existing value, and the pitch width of each pixel of the image sensor 25 is also an existing value. 5b, the wavelength of the spectrum at each position on the horizontal scanning line is obtained. That is, each pixel value of the image data of the spectrum image 4 captured by the reference electronic camera 20a or the measurement target electronic camera 20b is obtained by using light having a wavelength determined based on each position of the horizontal scanning line, and vertical light at each position. It represents the light receiving sensitivity of pixels having R, G, or B color filter components arranged in the scanning line direction.
そこで、本実施形態では、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、図２に示すように、撮像されたスペクトル像４の画像データのうち、その画像の真ん中を中心とした垂直走査線方向に１００画素幅分の画素値を抽出して、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）を、次式（１）を用いて算出する。なお、本実施形態における比の計算は、同じ垂直走査線上で同じカラーフィルタ成分の画素値は、足し合わせて平均した平均値を用いて行う。 Therefore, in the present embodiment, the CPU 41 of the PC 40, as shown in FIG. 2, out of the image data of the captured spectral image 4, the pixels corresponding to the width of 100 pixels in the vertical scanning line direction centering on the middle of the image. The value is extracted, and the ratio (dR, dG, dB) of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a is calculated for each pixel component of each wavelength component and each color filter component, It calculates using following Formula (1). Note that the ratio calculation in the present embodiment is performed using an average value obtained by adding and averaging the pixel values of the same color filter component on the same vertical scanning line.
ここで、λは波長を表す。また、Ｒｏ、ＧｏおよびＢｏは、基準電子カメラ２０ａで撮像されたスペクトル像４の画像データで、カラーフィルタ成分毎に同じ垂直走査線上にある画素値の平均値を表し、Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍは測定対象電子カメラ２０ｂで撮像されたスペクトル像４の画像データで、カラーフィルタ成分毎に同じ垂直走査線上にある画素値の平均値を表す。 Here, λ represents a wavelength. Ro, Go, and Bo are image data of the spectrum image 4 captured by the reference electronic camera 20a, and represent the average value of pixel values on the same vertical scanning line for each color filter component, and Rm, Gm, and Bm are The image data of the spectrum image 4 captured by the measurement target electronic camera 20b represents the average value of pixel values on the same vertical scanning line for each color filter component.
図６（ａ）は、各カラーフィルタ成分における、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）の波長に対する変化の様子を示す。 FIG. 6A shows the change of the ratio (dR, dG, dB) of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a with respect to the wavelength in each color filter component.
ステップＳ１３：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ステップＳ１２で求めた各カラーフィルタ成分における分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）を、図６（ｂ）の実線で示す基準電子カメラ２０ａの分光感度特性にかけ合わせることによって、測定対象電子カメラ２０ｂ自身の分光感度特性を求める。図６（ｂ）の点線で示す曲線が、測定対象電子カメラ２０ｂの本来の分光感度特性である。 Step S13: The CPU 41 of the PC 40 applies the spectral sensitivity characteristic ratio (dR, dG, dB) of each color filter component obtained in Step S12 to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a indicated by the solid line in FIG. By combining them, the spectral sensitivity characteristic of the electronic camera 20b itself is obtained. A curve indicated by a dotted line in FIG. 6B is the original spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b.
ステップＳ１４：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ステップＳ１３で求めた測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性のデータ（図６（ｂ）の点線）とともに、記憶部４２に記憶されている３種類の光源下における各分光強度データを用いて、各光源下におけるカラーフィルタ成分毎に、波長に対して積算した積算値（Ｒ′ｉ，Ｇ′ｉ，Ｂ′ｉ）を次式（２）を用いて算出する。同様に、基準電子カメラ２０ｂの積算値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）も次式（３）を用いて算出する。なお、本実施形態における積算する波長λの範囲は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍである。 Step S14: The CPU 41 of the PC 40 uses each of the three types of light sources stored in the storage unit 42 together with the spectral sensitivity characteristic data (dotted line in FIG. 6B) of the measurement target electronic camera 20b obtained in Step S13. Using the spectral intensity data, for each color filter component under each light source, an integrated value (R ′ i , G ′ i , B ′ i ) integrated with respect to the wavelength is calculated using the following equation (2). Similarly, the integrated values (R i , G i , B i ) of the reference electronic camera 20b are also calculated using the following equation (3). Note that the range of the wavelength λ to be integrated in the present embodiment is 380 nm to 780 nm.
ここで、ＩＲｉ（λ）、ＩＧｉ（λ）およびＩＢｉ（λ）は、３種類の各光源下で波長λでの各カラーフィルタ成分における分光強度の値を示す。ｉは３種類の各光源を表し、ｉ＝１，２，３である。 Here, I Ri (λ), I Gi (λ), and I Bi (λ) indicate spectral intensity values in the respective color filter components at the wavelength λ under the three types of light sources. i represents each of the three types of light sources, i = 1,2,3.
こうして求めた各光源下における、これらの積算値を次式（４）の行列式に代入して、測定対象電子カメラ２０ｂの本来の積算値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）から、基準電子カメラ２０ａが出力する積算値と同じ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換する、３×３の変換行列Ｍを求める。 By substituting these integrated values under the respective light sources thus obtained into the determinant of the following equation (4), from the original integrated values (R ′, G ′, B ′) of the measurement target electronic camera 20b, the reference electrons A 3 × 3 conversion matrix M to be converted into the same (R, G, B) as the integrated value output by the camera 20a is obtained.
ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、求めた変換行列Ｍを記憶部４２に記録する。 The CPU 41 of the PC 40 records the obtained conversion matrix M in the storage unit 42.
ステップＳ１５：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ＵＳＢケーブル等を介して、ステップＳ１４で求めた変換行列Ｍを測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に記憶し、一連の作業を終了する。 Step S15: The CPU 41 of the PC 40 stores the conversion matrix M obtained in Step S14 via the USB cable or the like in the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b, and ends a series of operations.
以上、本実施形態に係る測定装置１００による、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準となる基準電子カメラ２０ａの分光感度特性と同じになるようにする分光感度補正のための変換行列Ｍを求める動作手順である。 As described above, the conversion matrix M for correcting the spectral sensitivity by the measurement apparatus 100 according to the present embodiment so that the spectral sensitivity characteristic of the electronic camera 20b to be measured is the same as the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a serving as a reference. This is an operation procedure for obtaining.
次に、上記図５（ａ）の手順によって、変換行列Ｍを記憶部３０に有した測定対象電子カメラ２０ｂの撮像動作について、図５（ｂ）のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the imaging operation of the measurement target electronic camera 20b having the conversion matrix M in the storage unit 30 according to the procedure of FIG. 5A will be described with reference to the flowchart of FIG.
ユーザにより操作部材２９の電源釦が押されると、ＣＰＵ２８は、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み、測定対象電子カメラ２０ｂを初期化する。同時に、ＣＰＵ２８は、上記測定装置１００による図５（ａ）の動作手順で求めた変換行列Ｍを記憶部３０から読み込む。そして、ステップＳ２０〜ステップＳ２４の処理が行われる。なお、本実施形態における、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０には、ホワイトバランス補正用に、各種照明（例えば、自然光、白熱電球、蛍光灯または水銀灯等）における分光放射輝度データとして、３×３の行列または補正係数を感度比調整値として保持しているものとする。そして、ユーザによる操作部材２９のモード設定釦に操作によって、どの照明下での撮影であるかの設定があらかじめなされているものとする。 When the power button of the operation member 29 is pressed by the user, the CPU 28 reads the control program stored in the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b and initializes the measurement target electronic camera 20b. At the same time, the CPU 28 reads from the storage unit 30 the conversion matrix M obtained by the operation procedure of FIG. And the process of step S20-step S24 is performed. In the present embodiment, the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b stores 3 × as spectral radiance data in various types of illumination (for example, natural light, incandescent bulb, fluorescent lamp, mercury lamp, etc.) for white balance correction. 3 matrix or correction coefficient is held as a sensitivity ratio adjustment value. Then, it is assumed that the setting under which illumination is performed is made in advance by operating the mode setting button of the operation member 29 by the user.
ステップＳ２０：ＣＰＵ２８は、ユーザからの被写体の撮像指示を受け付けるまで、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で、撮像素子部２３から間引き読み出しされる、被写体像のスルー画を表示部（不図示）に表示して待機する（ＮＯ側）。ユーザによって操作部材２９のシャッタレリーズ釦が押されると、ＣＰＵ２８は、撮像指示が出されたと判断し、タイミングジェネレータ（不図示）を介して、撮像素子部２３に全画素による静止画像の撮像を行う。 Step S20: The CPU 28 displays a through image of the subject image read out from the image sensor unit 23 at a predetermined frame rate (for example, 30 fps) until receiving a subject imaging instruction from the user (not shown). Is displayed and waits (NO side). When the shutter release button of the operation member 29 is pressed by the user, the CPU 28 determines that an imaging instruction has been issued, and captures a still image with all pixels on the imaging element unit 23 via a timing generator (not shown). .
ステップＳ２１：ＣＰＵ２８は、ステップＳ２０で撮像した画像を、バス３３を介して、画像処理部３２に転送する。画像処理部３２は、受信した画像に対して、ホワイトバランス補正以外の補間処理等の線形の画像処理を行う。 Step S21: The CPU 28 transfers the image captured in step S20 to the image processing unit 32 via the bus 33. The image processing unit 32 performs linear image processing such as interpolation processing other than white balance correction on the received image.
ステップＳ２２：画像処理部３２は、ステップＳ２１において補間処理等の線形の画像処理が行われた画像に対して、ユーザが撮像前に設定した照明の分光放射輝度データに対応する、３×３の行列または補正係数の感度比調整値と変換行列Ｍとを用いて、ホワイトバランス補正および画像の分光感度補正を行う。具体的には、画像処理部３２は、例えば、撮像前にユーザによって蛍光灯下におけるホワイトバランス補正モードが選択されていた場合、蛍光灯の３×３行列または補正係数と変換行列Ｍとをかけ合わさせて、蛍光灯下における新たな変換行列Ｍ′を算出する。画像処理部３２は、撮像された画像における各カラーフィルタ成分（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）の積算値に対して、新たな変換行列Ｍ′を適用することにより、ホワイトバランス補正および分光感度補正を行う。 Step S22: The image processing unit 32 corresponds to the spectral radiance data of the illumination set by the user before imaging with respect to the image on which linear image processing such as interpolation processing has been performed in Step S21. Using the sensitivity ratio adjustment value of the matrix or correction coefficient and the conversion matrix M, white balance correction and image spectral sensitivity correction are performed. Specifically, for example, when the white balance correction mode under the fluorescent lamp is selected by the user before imaging, the image processing unit 32 multiplies the 3 × 3 matrix or the correction coefficient of the fluorescent lamp and the conversion matrix M. In addition, a new conversion matrix M ′ under the fluorescent lamp is calculated. The image processing unit 32 applies white balance correction and spectral sensitivity by applying a new transformation matrix M ′ to the integrated value of each color filter component (R ′, G ′, B ′) in the captured image. Make corrections.
ステップＳ２３：画像処理部３２は、ステップＳ２２において画像処理された画像に対して、さらにγ補正等の非線形の画像処理を行う。そして、画像処理部３２は、画像処理された画像をＪＰＥＧ形式やＹＵＶ等の画像ファイルを生成し、バス３３を介して、記憶部３０に記憶し、一連の処理を終了する。 Step S23: The image processing unit 32 further performs nonlinear image processing such as γ correction on the image processed in step S22. Then, the image processing unit 32 generates an image file such as JPEG format or YUV for the image processed image, stores the image file in the storage unit 30 via the bus 33, and ends a series of processing.
このように本実施形態では、分光感度特性が既値の基準電子カメラ２０ａと不明の測定対象電子カメラ２０ｂとで、任意の光源１による連続スペクトルのスペクトル像４をそれぞれ１回のみ撮像して、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を求めることから、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性と同じに補正する変換行列Ｍを、高速に且つ精度高く求めることができる。 As described above, in the present embodiment, the spectral image 4 of the continuous spectrum by the arbitrary light source 1 is captured only once each by the reference electronic camera 20a having the existing spectral sensitivity characteristic and the unknown measurement target electronic camera 20b. Since the ratio of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a is obtained, conversion for correcting the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to be the same as the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a. The matrix M can be obtained at high speed and with high accuracy.
また、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、変換行列Ｍのみで基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に分光感度補正することができることから、記憶容量の大きな記憶部３０は必要なく、回路規模を小さくすることができる。
≪本実施形態の補足事項≫
本実施形態では、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０には、変換行列Ｍが記録されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、あらかじめ既値の３種類の光源下における分光強度データとともに、図６（ａ）の基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ，ｄＧ，ｄＢ）と基準電子カメラ２０ａの分光感度特性のデータ（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）とを記録して、測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８が、式（２）〜式（４）に基づいて変換行列Ｍを求めるようにしてもよい。
Further, since the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b can be spectrally corrected to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a only by the conversion matrix M, the storage unit 30 having a large storage capacity is not necessary, and the circuit scale is increased. Can be small.
≪Additional items of this embodiment≫
In the present embodiment, the transformation matrix M is recorded in the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b, but the present invention is not limited to this. For example, the ratio (dR, dG, dB) of the spectral sensitivity characteristics of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristics of the reference electronic camera 20a in FIG. And spectral sensitivity characteristic data (Ro, Go, Bo) of the reference electronic camera 20a are recorded, and the CPU 28 of the measurement target electronic camera 20b obtains the conversion matrix M based on the equations (2) to (4). You may do it.
なお、本実施形態では、ＰＣ４０の記憶部４２に記憶されている分光強度データが既値の光源として３種類としたが、本発明はこれに限定されない。３種類より多くの光源の分光強度データを用いて式（４）の計算を行ってもよい。なお、この場合、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの出力の２乗誤差が最小になるように求めるのが好ましい。 In the present embodiment, three types of spectral intensity data stored in the storage unit 42 of the PC 40 are used as the existing light sources, but the present invention is not limited to this. The calculation of Expression (4) may be performed using spectral intensity data of more than three types of light sources. In this case, it is preferable that the square error of the outputs of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b is determined to be minimum.
また、ＰＣ４０の記憶部４２に、既値の分光強度データとして１種類の光源しかない場合には、変換行列Ｍの代わりに、Ｒ／Ｇ＝αＲ×Ｒ′／Ｇ′およびＢ／Ｇ＝αＢ×Ｂ′／Ｇ′となる係数αＲおよびαＢを、分光感度の調整値として求めてもよい。ただし、２種類以上の光源の各分光強度データを用いる場合には、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの出力の２乗誤差が最小になるように求めるのが好ましい。 Also, the storage unit 42 of the PC 40, when there is only one type of light source as spectral intensity data already values, instead of the transformation matrix M, R / G = α R × R '/ G' and B / G = The coefficients α R and α B that are α B × B ′ / G ′ may be obtained as spectral sensitivity adjustment values. However, when using spectral intensity data of two or more types of light sources, it is preferable to obtain a square error in the outputs of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b.
なお、本実施形態では、図５（ａ）のステップＳ１０の基準電子カメラ２０ａによるスペクトル像４の撮像を毎回行うようにしたが、本発明はこれに限定されず、最初の一回だけ行うだけでもよいし、数回に一度行うようにしてもよい。 In the present embodiment, the spectral image 4 is captured every time by the reference electronic camera 20a in step S10 of FIG. 5A. However, the present invention is not limited to this, and is performed only once at the beginning. However, it may be performed once every several times.
また、経年変化に伴う各基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の分光感度特性の変化を補正するために、所定の期間（例えば、１年等）毎に、測定装置１００による処理を行うようにして、常に適切な分光感度補正する変換行列Ｍを求め、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０の変換行列Ｍを更新することが好ましい。 In addition, in order to correct the change in spectral sensitivity characteristics of the image sensor unit 23 of each reference electronic camera 20a and measurement target electronic camera 20b due to secular change, the measuring apparatus 100 every predetermined period (for example, one year). It is preferable to always obtain the conversion matrix M for correcting the spectral sensitivity appropriately by performing the above process, and update the conversion matrix M in the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b.
なお、本実施形態では、分光光源装置１０における分光器２の分光方向を、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の水平走査線方向に一致するように調整したが、本発明はこれに限定されず、分光器２の分光方向を、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の垂直走査線方向に一致するように調整してもよい。 In the present embodiment, the spectral direction of the spectroscope 2 in the spectral light source device 10 is adjusted so as to coincide with the horizontal scanning line direction of the image sensor unit 23 of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b. The invention is not limited to this, and the spectroscopic direction of the spectroscope 2 may be adjusted so as to coincide with the vertical scanning line direction of the image sensor section 23 of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b.
なお、本実施形態では、図５（ａ）のステップＳ１２において、比の計算にあたり、同じ垂直走査線上にあり且つ同じカラーフィルタ成分の画素値については、最初に平均してその平均値を用いて式（１）の計算を行ったが、本発明はこれに限定されない。最初に、同じスペクトルの波長で、且つ目印５ａまたは５ｂとの相対位置が同じカラーフィルタの画素毎に、基準電子カメラ２０ａの画素値に対する測定対象電子カメラ２０ｂの画素値の比を計算してから、各垂直走査線上にある同じカラーフィルタ成分の比の値を平均してもよい。 In the present embodiment, in the calculation of the ratio in step S12 of FIG. 5A, pixel values of the same color filter component that are on the same vertical scanning line and are averaged are averaged first and used. Although calculation of Formula (1) was performed, this invention is not limited to this. First, the ratio of the pixel value of the measurement target electronic camera 20b to the pixel value of the reference electronic camera 20a is calculated for each pixel of the color filter having the same spectral wavelength and the same relative position to the mark 5a or 5b. The ratio values of the same color filter component on each vertical scanning line may be averaged.
なお、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの各々の撮像したスペクトル像４の画像データにおいて、互いの位置合わせを行うための基準となる２つの目印５ａ〜５ｂが、あらかじめスクリーン３に印刷されているものとしたが、本発明はこれに限定されない。スクリーン３に２以上の目印を設けてもよいし、あらかじめスペクトル像４の四隅の位置および波長が分かるのであればなくてもよい。 In the present embodiment, in the image data of the spectrum image 4 captured by each of the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b, two marks 5a to 5b serving as a reference for performing mutual alignment are provided in advance. Although printed on the screen 3, the present invention is not limited to this. Two or more marks may be provided on the screen 3, or may be omitted if the positions and wavelengths of the four corners of the spectrum image 4 are known in advance.
なお、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を求めるにあたり、撮像されたスペクトル像４の画像データのうち、その画像の真ん中を中心とした垂直走査線方向に１００画素幅分の画素値を抽出したが、本発明はこれに限定されず、任意の位置を中心として、任意の画素幅の画素値を抽出することができる。ただし、ＲＧＢの３つのカラーフィルタ成分の画素値を抽出する必要があることから、画素幅は最低２以上にすることが好ましい。 In the present embodiment, in determining the ratio of the spectral sensitivity characteristic of the measurement target electronic camera 20b to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a, the center of the image of the captured spectral image 4 is centered. Although pixel values for 100 pixel widths are extracted in the vertical scanning line direction, the present invention is not limited to this, and pixel values having an arbitrary pixel width can be extracted centering on an arbitrary position. However, since it is necessary to extract the pixel values of the three color filter components of RGB, the pixel width is preferably at least 2 or more.
なお、本実施形態では、図５（ｂ）のステップＳ２１において、撮像された画像に対してホワイトバランス補正以外の補間処理等の線形の画像処理を行い、ステップＳ２２において、ホワイトバランス補正と分光感度補正を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳ２３のγ補正等の非線形の画像処理を行う前であれば、先にホワイトバランス補正と分光感度補正を行い、その後に補間処理等の線形の画像処理を行ってもよい。 In the present embodiment, linear image processing such as interpolation processing other than white balance correction is performed on the captured image in step S21 in FIG. 5B, and white balance correction and spectral sensitivity are performed in step S22. Although correction | amendment was performed, this invention is not limited to this. For example, before performing nonlinear image processing such as γ correction in step S23, white balance correction and spectral sensitivity correction may be performed first, followed by linear image processing such as interpolation processing.
なお、本実施形態では、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に、ホワイトバランス補正のための各照明の分光放射輝度分布データとして、３×３行列または補正係数を感度比調整値として記録したが、本発明はこれに限定されない。例えば、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性、およびステップＳ１３で求めた測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性と既値の各種光源の分光放射輝度を畳み込むことによって、各種照明下での基準電子カメラ２０ａの分光感度特性との感度比（Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ比）のずれを算出する。各種光源下での感度比ずれを、ΔＲおよびΔＢとすると、それらの絶対値｜ΔＲ｜および｜ΔＢ｜を最小にする感度比調整値を算出し、記憶部３０に記録してもよい。 In the present embodiment, the 3 × 3 matrix or the correction coefficient is recorded as the sensitivity ratio adjustment value as the spectral radiance distribution data of each illumination for white balance correction in the storage unit 30 of the measurement target electronic camera 20b. However, the present invention is not limited to this. For example, by convolving the spectral sensitivity characteristics of the measurement target electronic camera 20b and the spectral sensitivity characteristics of the measurement target electronic camera 20b obtained in step S13 with the spectral radiances of various existing light sources, the reference electronic camera under various illuminations is used. The deviation of the sensitivity ratio (R / G, B / G ratio) from the spectral sensitivity characteristic of 20a is calculated. If the sensitivity ratio deviation under various light sources is ΔR and ΔB, sensitivity ratio adjustment values that minimize their absolute values | ΔR | and | ΔB | may be calculated and recorded in the storage unit 30.
また、測定装置１００は、各種照明の分光放射輝度分布データを保持し、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性のデータと基準電子カメラ２０ａの分光感度特性のデータを用いて、各種照明下での基準電子カメラ２０ａの分光感度特性との感度比ずれを算出して、全ての照明に対してずれ量を最小にする感度比調整値を記憶部３０に記録してもよい。 In addition, the measuring apparatus 100 holds spectral radiance distribution data of various types of illumination, and uses the spectral sensitivity characteristic data of the measurement target electronic camera 20b and the spectral sensitivity characteristic data of the reference electronic camera 20a. A sensitivity ratio shift with respect to the spectral sensitivity characteristic of the reference electronic camera 20a may be calculated, and a sensitivity ratio adjustment value that minimizes the shift amount for all illuminations may be recorded in the storage unit 30.
なお、本実施形態では、ＩＲカットフィルタ２２を備えた基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂを用いたが、本発明はそれに限定されず、紫外・赤外カットフィルタであってもよい。 In the present embodiment, the reference electronic camera 20a and the measurement target electronic camera 20b including the IR cut filter 22 are used. However, the present invention is not limited to this, and an ultraviolet / infrared cut filter may be used.
なお、本発明は、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈されてはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or the main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be construed in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
１ 光源、２ 分光器、３ スクリーン、５ａ〜５ｂ 目印、１０ 分光光源装置、２０ａ 基準電子カメラ、２０ｂ 測定対象電子カメラ、２１ 撮像レンズ、２２ ＩＲカットフィルタ、２３ 撮像素子部、２４ マイクロレンズアレイ、２５ 撮像素子、２６ Ａ／Ｄ変換部、２７ バッファメモリ、２８、４１ ＣＰＵ、２９ 操作部材、３０、４２ 記憶部、３１、４３ 入出力Ｉ／Ｆ、３２ 画像処理部、３３、４４ バス、４０ ＰＣ、５０ 出力装置、６０ 入力装置、１００ 測定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source, 2 Spectrometer, 3 Screen, 5a-5b Mark, 10 Spectral light source device, 20a Reference electronic camera, 20b Measurement target electronic camera, 21 Imaging lens, 22 IR cut filter, 23 Imaging element part, 24 Micro lens array, 25 Image sensor, 26 A / D conversion unit, 27 Buffer memory, 28, 41 CPU, 29 Operation member, 30, 42 Storage unit, 31, 43 Input / output I / F, 32 Image processing unit, 33, 44 Bus, 40 PC, 50 output device, 60 input device, 100 measuring device
Claims (6)
前記光源からの光を分光する分光部と、
基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、前記基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、前記連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力部と、
出力された前記基準撮像装置および前記測定対象撮像装置の各々の前記画像データのうち、前記分光部による分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、前記各波長成分および前記各カラーフィルタ成分毎に、前記基準撮像装置の分光感度特性に対する前記測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算部と
を備えることを特徴とする測定装置。 A light source having a continuous spectrum;
A spectroscopic unit for splitting light from the light source;
An output unit that images the continuous spectrum and outputs image data in each of a reference imaging device having a spectral sensitivity characteristic serving as a reference and a measurement target imaging device having a spectral sensitivity characteristic different from the reference imaging device; ,
Among the image data of each of the output of the reference imaging device and the measurement target imaging device, pixel values having the same color filter component at positions corresponding to each wavelength component along a spectral direction by the spectral unit. And a calculation unit that calculates a ratio of spectral sensitivity characteristics of the measurement target imaging device to spectral sensitivity characteristics of the reference imaging device for each of the wavelength components and the color filter components, respectively. measuring device.
前記演算部は、前記比に基づいて、前記測定対象撮像装置の分光感度特性が前記基準撮像装置の分光感度特性と同じになるように調整する調整値を算出することを特徴とする測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1,
The measurement unit calculates an adjustment value for adjusting the spectral sensitivity characteristic of the measurement target imaging device to be the same as the spectral sensitivity characteristic of the reference imaging device based on the ratio.
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus comprising: a storage unit that records the ratio or the adjustment value calculated by the measurement apparatus according to claim 1.
基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、前記基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、前記連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力工程と、
前記基準撮像装置および前記測定対象撮像装置の各々の前記画像データのうち、分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、前記各波長成分および前記各カラーフィルタ成分毎に、前記基準撮像装置の分光感度特性に対する前記測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算工程と
を備えることを特徴とする測定方法。 A spectroscopic step of splitting light from a light source having a continuous spectrum;
An output step of imaging the continuous spectrum and outputting image data in each of a reference imaging device having a spectral sensitivity characteristic serving as a reference and a measurement target imaging device having a spectral sensitivity characteristic different from the reference imaging device; ,
Among the image data of each of the reference imaging device and the measurement target imaging device, each wavelength component using pixel values having the same color filter component at a position corresponding to each wavelength component along the spectral direction And a calculation step of calculating, for each color filter component, a ratio of a spectral sensitivity characteristic of the measurement target imaging device to a spectral sensitivity characteristic of the reference imaging device.
ことを特徴とする撮像装置。 An image pickup apparatus comprising: a storage unit that records a ratio of its own spectral sensitivity characteristic with respect to a reference image pickup apparatus having a reference spectral sensitivity characteristic.
前記比に基づいて、前記基準撮像装置と同じ前記分光感度特性となるように調整する調整値を算出する演算部と、
前記調整値に基づいて、撮像した画像に対し分光感度の補正を行う画像処理部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 5,
Based on the ratio, an arithmetic unit that calculates an adjustment value to be adjusted to have the same spectral sensitivity characteristic as the reference imaging device;
An image processing apparatus comprising: an image processing unit that corrects spectral sensitivity of a captured image based on the adjustment value.
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