JP2016156777A - Spectroscopy measuring apparatus - Google Patents

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石川　弘樹
Hiroki Ishikawa
弘樹 石川
彰紀 木村
Akinori Kimura
彰紀 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectroscopy measuring apparatus that can acquire a hyperspectral image with an appropriately adjusted aspect ratio.SOLUTION: With a spectroscopy measuring apparatus 100, it becomes possible to make resolutions in a visual field width direction and a conveyance direction conform to each other by controlling at least one of the speed of conveying a measurement target 3, the frame rate of an imaging unit 20 of a hyperspectral camera, and the visual field width of the imaging unit 20, in an analyzing unit 30. This allows acquisition of a hyperspectral image with an appropriately adjusted aspect ratio.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、分光測定装置に関する。   The present invention relates to a spectrometer.

従来から、測定対象物のハイパースペクトル画像を取得し、測定対象物に係る分析を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, it is known to obtain a hyperspectral image of a measurement object and perform an analysis related to the measurement object (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１２−１８９３９０号公報JP 2012-189390 A

しかしながら、ハイパースペクトル画像のアスペクト比が崩れると、本来の測定対象物の形状に応じたハイパースペクトル画像を取得できない場合がある。   However, when the aspect ratio of the hyperspectral image is broken, there is a case where a hyperspectral image corresponding to the original shape of the measurement object cannot be acquired.

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、アスペクト比を適切に調整したハイパースペクトル画像を取得可能な分光測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a spectroscopic measurement apparatus that can acquire a hyperspectral image with an aspect ratio adjusted appropriately.

本願発明は、
（１）測定対象物を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な方向に延びる視野領域ごとに、前記搬送手段上の前記測定対象物のハイパースペクトル画像を取得するライン型のハイパースペクトルカメラと、
前記ハイパースペクトルカメラの視野幅を調整する視野幅調整手段と、
前記ハイパースペクトルカメラで取得された前記ハイパースペクトル画像における視野幅方向分解能と前記測定対象物の搬送方向分解能と、が一致するように、前記搬送手段による前記測定対象物の搬送速度、前記ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅の少なくとも１つを制御する制御手段と、
を備える分光測定装置
である。 The present invention is
(1) Conveying means for conveying the measurement object;
A line-type hyperspectral camera that acquires a hyperspectral image of the measurement object on the transport unit for each visual field region extending in a direction perpendicular to the transport direction by the transport unit;
Viewing width adjusting means for adjusting the viewing width of the hyperspectral camera;
The conveyance speed of the measurement object by the conveyance means, the hyperspectral camera so that the visual field width direction resolution in the hyperspectral image acquired by the hyperspectral camera matches the conveyance direction resolution of the measurement object. Control means for controlling at least one of the following frame rate and the visual field width of the hyperspectral camera;
Is a spectroscopic measurement apparatus.

本発明によれば、アスペクト比を適切に調整したハイパースペクトル画像を取得可能な分光測定装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the spectroscopic measurement apparatus which can acquire the hyperspectral image which adjusted the aspect ratio appropriately is provided.

本実施形態に係る分光測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the spectrometer which concerns on this embodiment. ハイパースペクトル画像について説明する図である。It is a figure explaining a hyperspectral image. アスペクト比の調整について説明する図である。It is a figure explaining adjustment of an aspect ratio. 視野幅の調整について説明する図である。It is a figure explaining adjustment of a visual field width.

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。 [Description of Embodiment of Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.

本願の分光測定装置は、（１）測定対象物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な方向に延びる視野領域ごとに、前記搬送手段上の前記測定対象物のハイパースペクトル画像を取得するライン型のハイパースペクトルカメラと、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅を調整する視野幅調整手段と、前記ハイパースペクトルカメラで取得された前記ハイパースペクトル画像における視野幅方向分解能と搬送方向分解能と、が一致するように、前記搬送手段による前記測定対象物の搬送速度、前記ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅の少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   The spectroscopic measurement apparatus of the present application includes (1) a transport unit that transports a measurement object, and a hypervisor of the measurement object on the transport unit for each visual field region that extends in a direction perpendicular to the transport direction by the transport unit. A line-type hyperspectral camera for acquiring a spectral image, a visual field width adjusting means for adjusting a visual field width of the hyperspectral camera, a visual field width direction resolution and a transport direction resolution in the hyperspectral image acquired by the hyperspectral camera And a control means for controlling at least one of the conveyance speed of the measurement object by the conveyance means, the frame rate of the hyperspectral camera, and the visual field width of the hyperspectral camera so that they coincide with each other. It is characterized by that.

上記の分光測定装置によれば、制御手段により、搬送手段による測定対象物の搬送速度、ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、ハイパースペクトルカメラの視野幅の少なくとも１つを制御することで、視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致させることができる。これにより、アスペクト比を適切に調整したハイパースペクトル画像を取得することができる。なお、搬送方向分解能とは、測定対象物の搬送方向における分解能のことを指す。   According to the above spectroscopic measurement apparatus, the control means controls at least one of the conveyance speed of the measurement object by the conveyance means, the frame rate of the hyperspectral camera, and the visual field width of the hyperspectral camera, thereby providing a visual field width. The direction resolution and the conveyance direction resolution can be matched. Thereby, a hyperspectral image in which the aspect ratio is appropriately adjusted can be acquired. The transport direction resolution refers to the resolution in the transport direction of the measurement object.

また、（２）上記（１）記載の分光測定装置において、前記ハイパースペクトル画像を補正する補正手段を更に備え、前記補正手段は、前記制御手段によって視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致することができない場合に、前記測定対象物の搬送速度、前記ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅に基づいて算出された視野幅方向分解能及び搬送方向分解能に基づいて、視野幅方向と搬送方向とのアスペクト比が１：１となるように、隣接するフレームに係る画像情報の平均化又は挿入により前記ハイパースペクトル画像を補正する構成とすることもできる。   (2) The spectroscopic measurement apparatus according to (1), further including correction means for correcting the hyperspectral image, wherein the correction means matches the visual field width direction resolution and the conveyance direction resolution by the control means. In the case where it is not possible, the field of view based on the field-of-view width direction resolution and the direction-of-transport resolution calculated based on the transport speed of the measurement object, the frame rate of the hyperspectral camera, and the field width of the hyperspectral camera The hyperspectral image may be corrected by averaging or inserting image information related to adjacent frames so that the aspect ratio between the width direction and the conveyance direction is 1: 1.

上記の構成によれば、測定対象物の搬送速度、ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、ハイパースペクトルカメラの視野幅を調整することだけでは視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致させることができない場合であっても、補正をすることにより、アスペクト比が１：１に調整したハイパースペクトル画像を取得することができる。   According to the above configuration, the field width direction resolution and the conveyance direction resolution cannot be matched only by adjusting the conveyance speed of the measurement object, the frame rate of the hyperspectral camera, and the field width of the hyperspectral camera. Even in such a case, it is possible to obtain a hyperspectral image with an aspect ratio adjusted to 1: 1 by performing correction.

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る分光測定装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 [Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a specific example of a spectroscopic measurement apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

本実施形態に係る分光測定装置１００について図１を用いて説明する。分光測定装置１００は、測定台２上に載置された測定対象物３の特性等を評価する装置とすることができる。分光測定装置１００の測定対象物３は特に限定されない。   A spectrometer 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The spectroscopic measurement apparatus 100 can be an apparatus that evaluates the characteristics and the like of the measurement object 3 placed on the measurement table 2. The measurement object 3 of the spectrometer 100 is not particularly limited.

分光測定装置１００は、近赤外光である測定光を測定対象物３に対して照射することにより得られる拡散反射光のスペクトルを測定し、そのスペクトルに基づいて測定対象物３の分光測定を行う。このため、分光測定装置１００は、光源部１０、撮像部２０（撮像手段）、分析部３０（制御手段）、及び、視野幅調整部４０（視野幅調整手段）を備える。なお、以下の実施形態では近赤外光を分光測定に使用する場合について説明するが、他の波長範囲の光を測定に用いてもよい。また、拡散反射光のスペクトルに替えて透過光のスペクトルを測定してもよい。   The spectrometer 100 measures the spectrum of diffusely reflected light obtained by irradiating the measuring object 3 with measuring light that is near infrared light, and performs spectroscopic measurement of the measuring object 3 based on the spectrum. Do. Therefore, the spectroscopic measurement apparatus 100 includes a light source unit 10, an imaging unit 20 (imaging unit), an analysis unit 30 (control unit), and a visual field width adjustment unit 40 (visual field width adjustment unit). In addition, although the following embodiment demonstrates the case where near-infrared light is used for spectroscopic measurement, you may use the light of another wavelength range for a measurement. Further, the spectrum of transmitted light may be measured instead of the spectrum of diffusely reflected light.

本実施形態で説明する分光測定装置１００では、測定台２が例えばコンベア、シューター、リフト等の搬送手段により構成され、測定台２上の測定対象物３が搬送方向（ｙ軸方向）に移動する場合に、搬送方向に対して垂直な方向（ｘ軸方向）に視野領域２０ｓを有する撮像部２０により、撮像を行う。なお、搬送手段による搬送速度（測定対象物３の移動速度）は、分析部３０からの指示に基づいて変更可能であるとする。   In the spectroscopic measurement apparatus 100 described in the present embodiment, the measurement table 2 is configured by transport means such as a conveyor, a shooter, and a lift, and the measurement object 3 on the measurement table 2 moves in the transport direction (y-axis direction). In this case, imaging is performed by the imaging unit 20 having the visual field region 20s in a direction perpendicular to the transport direction (x-axis direction). It is assumed that the conveyance speed (movement speed of the measuring object 3) by the conveyance means can be changed based on an instruction from the analysis unit 30.

光源部１０は、近赤外光である測定光を、測定台２上における所定の照射領域Ａ１へ向けて照射する。光源部１０が照射する測定光の波長範囲は、測定対象物３によって適宜選択される。測定光としては、具体的には、波長範囲が８００ｎｍ〜２５００ｎｍの光が好適に用いられ、特に１０００ｎｍ〜２３００ｎｍの光が好適に用いられる。なお、本実施形態では、ハロゲンランプからなる光源１１を含む光源部１０について説明する。   The light source unit 10 irradiates measurement light which is near infrared light toward a predetermined irradiation area A1 on the measurement table 2. The wavelength range of the measurement light emitted by the light source unit 10 is appropriately selected depending on the measurement object 3. Specifically, as the measurement light, light having a wavelength range of 800 nm to 2500 nm is preferably used, and particularly, light having a wavelength of 1000 nm to 2300 nm is preferably used. In the present embodiment, the light source unit 10 including the light source 11 composed of a halogen lamp will be described.

照射領域Ａ１とは、測定対象物３を載置する測定台２の表面の一部の領域である。この照射領域Ａ１は、測定台２の一の方向（図１のｘ軸方向）に広がるライン状に延びる領域である。   The irradiation area A1 is a partial area on the surface of the measurement table 2 on which the measurement object 3 is placed. This irradiation area A1 is an area extending in a line extending in one direction of the measuring table 2 (x-axis direction in FIG. 1).

光源部１０は、光源１１と、照射部１２と、光源１１と照射部１２とを接続する光ファイバ１３と、を備える。光源１１は、近赤外光を発生させる。   The light source unit 10 includes a light source 11, an irradiation unit 12, and an optical fiber 13 that connects the light source 11 and the irradiation unit 12. The light source 11 generates near infrared light.

光源１１により発生された近赤外光は、光ファイバ１３の一方の端面へ入射される。この近赤外光は、光ファイバ１３のコア領域を導波し、もう一方の端面から照射部１２に対して出射される。   Near-infrared light generated by the light source 11 is incident on one end face of the optical fiber 13. This near-infrared light is guided through the core region of the optical fiber 13 and is emitted from the other end face to the irradiation unit 12.

照射部１２は、光ファイバ１３の端面から出射される近赤外光を測定対象物３が載置される照射領域Ａ１に対して照射する。照射部１２は、光ファイバ１３から出射される近赤外光を入射して、照射領域Ａ１に対応した１次元のライン状に出射するため、照射部１２としてシリンドリカルレンズが好適に用いられる。このように照射部１２においてライン状に整形された近赤外光Ｌ１が、照射部１２から照射領域Ａ１に対して照射される。   The irradiation unit 12 irradiates near-infrared light emitted from the end face of the optical fiber 13 to the irradiation region A1 on which the measurement object 3 is placed. Since the irradiation unit 12 receives near infrared light emitted from the optical fiber 13 and emits it in a one-dimensional line corresponding to the irradiation region A1, a cylindrical lens is preferably used as the irradiation unit 12. The near-infrared light L1 shaped in a line shape in the irradiation unit 12 in this way is irradiated from the irradiation unit 12 to the irradiation region A1.

光源部１０から出力された近赤外光Ｌ１は、照射領域Ａ１上に載置された測定対象物３により拡散反射される。そして、その一部が、拡散反射光Ｌ２として撮像部２０に入射する。   The near-infrared light L1 output from the light source unit 10 is diffusely reflected by the measurement object 3 placed on the irradiation area A1. A part of the light enters the imaging unit 20 as diffusely reflected light L2.

撮像部２０は、２次元に配置されたセンサによってハイパースペクトル画像を取得する所謂ハイパースペクトルセンサとしての機能を有する。ここで、本実施形態におけるハイパースペクトル画像について図２を用いて説明する。図２は、ハイパースペクトル画像についてその概略を説明する図である。図２に示すように、ハイパースペクトル画像とは、Ｎ個の画素Ｐ１〜ＰＮにより構成されている画像である。図２ではそのうちの一例として２個の画素Ｐｎ及びＰｍについて具体的に示している。画素Ｐｎ及びＰｍには、それぞれ複数の強度データからなるスペクトル情報Ｓｎ及びＳｍが含まれている。この強度データとは、特定の波長（又は波長帯域）におけるスペクトル強度を示すデータであり、図２では、１５個の強度データがスペクトル情報Ｓｎ及びＳｍとして保持されていて、これらを重ね合わせた状態で示している。このように、ハイパースペクトル画像Ｈは、画像を構成する画素毎に、それぞれ複数の強度データを持つという特徴から、画像としての二次元的要素と、スペクトルデータとしての要素をあわせ持った三次元的構成のデータである。なお、本実施形態では、ハイパースペクトル画像Ｈとは、１画素あたり少なくとも５つの波長帯域における強度データを保有している画像のことをいう。 The imaging unit 20 has a function as a so-called hyperspectral sensor that acquires a hyperspectral image by a two-dimensionally arranged sensor. Here, the hyperspectral image in this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the hyperspectral image. As shown in FIG. 2, the hyperspectral image is an image configured by N pixels P 1 to P N. Specifically it shows the two pixel P n and P m as them example in FIG. Each of the pixels P n and P m includes spectral information S n and S m including a plurality of intensity data. And the intensity data is data indicating a spectral intensity at a particular wavelength (or wavelength band), 2, 15 intensity data has been held as the spectral information S n and S m, superposition of these It is shown in the state. As described above, the hyperspectral image H is characterized by having a plurality of intensity data for each pixel constituting the image, so that a three-dimensional image having both a two-dimensional element as an image and an element as spectral data. Configuration data. In the present embodiment, the hyperspectral image H refers to an image having intensity data in at least five wavelength bands per pixel.

図２では測定対象物３もあわせて示している。すなわち、図２においてＰｎは測定対象物３を撮像した測定対象物上の画素であり、Ｐｍは背景（例えば、測定台２）上の画素である。このように、撮像部２０では、測定対象物３だけでなく背景を撮像した画像も取得される。 FIG. 2 also shows the measurement object 3. In other words, a pixel on the measurement object P n of the captured measurement object 3 in FIG. 2, the P m is the pixel on the background (e.g., measuring table 2). As described above, the imaging unit 20 acquires not only the measurement object 3 but also an image obtained by imaging the background.

図１に戻り、本実施形態に係る撮像部２０は、カメラレンズ２４と、スリット２１と、分光器２２と、受光部２３と、を備える。この撮像部２０は、その視野領域２０ｓ（撮像領域）は、測定台２上で照射領域Ａ１と同じ方向（ｘ軸方向）が長手方向となるように延びている。視野領域２０ｓは、測定台２上の照射領域Ａ１に含まれるライン状の領域であって、ここからの拡散反射光Ｌ２は、スリット２１を通過して受光部２３上に像を結ぶ。視野領域２０ｓの長さは、視野幅である。   Returning to FIG. 1, the imaging unit 20 according to the present embodiment includes a camera lens 24, a slit 21, a spectroscope 22, and a light receiving unit 23. The imaging unit 20 has a visual field region 20s (imaging region) extending on the measurement table 2 such that the same direction (x-axis direction) as the irradiation region A1 is the longitudinal direction. The visual field area 20s is a line-shaped area included in the irradiation area A1 on the measurement table 2, and the diffuse reflected light L2 from there passes through the slit 21 and forms an image on the light receiving unit 23. The length of the visual field region 20s is the visual field width.

スリット２１は、照射領域Ａ１の延在方向（ｘ軸方向）と平行な方向に開口が設けられる。撮像部２０のスリット２１に入射した拡散反射光Ｌ２は、分光器２２へ入射する。   The slit 21 is provided with an opening in a direction parallel to the extending direction (x-axis direction) of the irradiation region A1. The diffuse reflected light L <b> 2 that has entered the slit 21 of the imaging unit 20 enters the spectroscope 22.

分光器２２は、スリット２１の長手方向、すなわち照射領域Ａ１の延在方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に拡散反射光Ｌ２を分光する。分光器２２により分光された光は、受光部２３によって受光される。   The spectroscope 22 splits the diffusely reflected light L2 in the longitudinal direction of the slit 21, that is, the direction perpendicular to the extending direction of the irradiation area A1 (y-axis direction). The light split by the spectroscope 22 is received by the light receiving unit 23.

受光部２３は、複数の受光素子が２次元に配列された受光面を備え、各受光素子が光を受光する。これにより、受光部２３が測定台２上の照射領域Ａ１の延在方向（ｘ軸方向）に沿った各画素で反射した拡散反射光Ｌ２の各波長の光をそれぞれ受光することとなる。このように、撮像部２０は所謂ライン型のハイパースペクトルカメラにおける撮像手段として機能する。   The light receiving unit 23 includes a light receiving surface in which a plurality of light receiving elements are two-dimensionally arranged, and each light receiving element receives light. As a result, the light receiving unit 23 receives light of each wavelength of the diffusely reflected light L2 reflected by each pixel along the extending direction (x-axis direction) of the irradiation area A1 on the measurement table 2. Thus, the imaging unit 20 functions as an imaging unit in a so-called line-type hyperspectral camera.

各受光素子は、受光した光の強度に応じた信号を位置と波長とからなる二次元平面状の一点に関する情報として出力する。この受光部２３の受光素子から出力される信号が、ハイパースペクトル画像に係る画素毎のスペクトルデータとして、撮像部２０から分析部３０に送られる。   Each light receiving element outputs a signal corresponding to the intensity of received light as information on a two-dimensional planar point composed of a position and a wavelength. A signal output from the light receiving element of the light receiving unit 23 is transmitted from the imaging unit 20 to the analyzing unit 30 as spectral data for each pixel related to the hyperspectral image.

なお、撮像部２０における撮像間隔（フレームレート）は、可変であることが好ましい。すなわち、ハイパースペクトルセンサとして、複数種類のフレームレートから選択して設定するものを用いることが好ましい。   Note that the imaging interval (frame rate) in the imaging unit 20 is preferably variable. That is, it is preferable to use a hyperspectral sensor that is selected from a plurality of types of frame rates and set.

分析部３０は、画素毎のスペクトルデータを取得して、ハイパースペクトル画像Ｈを形成して出力する機能を有する。すなわち、ハイパースペクトルカメラにおける画像形成手段として機能する。また、拡散反射光Ｌ２のスペクトルを得て、この得られた画素毎のスペクトルデータを用いて、測定対象物３の測定を行う機能を有していてもよい。   The analysis unit 30 has a function of acquiring spectral data for each pixel, forming a hyperspectral image H, and outputting it. That is, it functions as image forming means in the hyperspectral camera. Moreover, the spectrum of the diffuse reflected light L2 may be obtained, and the measurement target 3 may be measured using the obtained spectrum data for each pixel.

さらに、分析部３０は、撮像部２０で取得された信号に基づいて、出力される画像のアスペクト比を調整する機能を有する。すなわち、分析部３０は、制御手段として機能する。また、アスペクト比の調整を行うために、撮像部２０における視野幅（視野領域２０ｓ）の調整が必要な場合は、視野幅調整部４０を制御して、撮像部２０の視野幅の調整を行う機能も有する。   Further, the analysis unit 30 has a function of adjusting the aspect ratio of the output image based on the signal acquired by the imaging unit 20. That is, the analysis unit 30 functions as a control unit. In addition, in order to adjust the aspect ratio, when it is necessary to adjust the visual field width (visual field region 20s) in the imaging unit 20, the visual field width adjustment unit 40 is controlled to adjust the visual field width of the imaging unit 20. It also has a function.

この分析部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、撮像部２０等の他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。そして、これらの構成要素が動作することにより、分析部３０としての機能が発揮される。   The analysis unit 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) that is a main storage device, a ROM (Read Only Memory), a communication module that performs communication with other devices such as the imaging unit 20, In addition, it is configured as a computer including hardware such as an auxiliary storage device such as a hard disk. And the function as the analysis part 30 is exhibited because these components operate | move.

視野幅調整部４０は、分析部３０からの指示に基づいて、撮像部２０の視野幅を調整する機能を有する。具体的には、撮像部２０自体を上下方向に移動させて、測定台２上の視野領域２０ｓ（視野幅）を変化させる機能を有する。   The visual field width adjustment unit 40 has a function of adjusting the visual field width of the imaging unit 20 based on an instruction from the analysis unit 30. Specifically, it has a function of moving the imaging unit 20 itself in the vertical direction to change the visual field region 20s (visual field width) on the measurement table 2.

上記の分光測定装置１００は、一度の撮像によって（１フレームごとに）、視野領域２０ｓの延在方向（ｘ軸方向）に沿って所謂１次元のスペクトル画像を取得することができる。撮像した画像１フレームには、視野幅方向の位置情報に加えて、分光器２２により各位置の分光スペクトルが格納される。そして、測定対象物３を搬送方向（ｙ軸方向）に移動させつつ繰り返し撮像することで、縦横の位置情報とスペクトル情報が格納されたハイパースペクトル画像Ｈが取得される。   The spectroscopic measurement apparatus 100 can acquire a so-called one-dimensional spectral image along the extending direction (x-axis direction) of the visual field region 20s by one imaging (every frame). In addition to the position information in the visual field width direction, the spectroscope 22 stores the spectral spectrum at each position in the captured image 1 frame. Then, the hyperspectral image H in which the vertical and horizontal position information and the spectral information are stored is acquired by repeatedly imaging the measurement object 3 while moving it in the transport direction (y-axis direction).

ここで、分析部３０によるアスペクト比の調整について、具体的に説明する。撮像部２０において取得されるハイパースペクトル画像Ｈは、そのアスペクト比が１：１ではない場合がある。アスペクト比は、撮像部２０における撮像の繰り返し速度（フレームレート）、撮像部２０の視野幅（視野領域２０ｓの長さ）、及び、搬送手段による測定対象物３の搬送速度によって定まる。したがって、ハイパースペクトル画像Ｈは、縦横の位置情報が含まれるので、測定対象物３に対応したハイパースペクトル画像Ｈを得るためには、視野幅方向（ｘ軸方向）と測定対象物３の搬送方向（ｙ軸方向）とのアスペクト比が１：１である必要がある。しかし、上記の３つの要件により、アスペクト比が崩れる場合がある。   Here, the adjustment of the aspect ratio by the analysis unit 30 will be specifically described. The aspect ratio of the hyperspectral image H acquired by the imaging unit 20 may not be 1: 1. The aspect ratio is determined by the repetition rate (frame rate) of imaging in the imaging unit 20, the visual field width (the length of the visual field region 20s) of the imaging unit 20, and the conveyance speed of the measurement object 3 by the conveyance unit. Accordingly, since the hyperspectral image H includes vertical and horizontal position information, in order to obtain the hyperspectral image H corresponding to the measurement object 3, the viewing width direction (x-axis direction) and the conveyance direction of the measurement object 3 are obtained. The aspect ratio with respect to (y-axis direction) needs to be 1: 1. However, the aspect ratio may collapse due to the above three requirements.

例えば、図３（Ａ）では、ｘ軸方向に対してｙ軸方向の長さが大きくなった画像Ｈ１を示している。このような事象は、例えば、フレームレートが一定である場合に、測定対象物３の搬送速度が低速である場合に生じる。搬送速度が低速である場合には、測定対象物３が１画素分移動していない状態で次の撮像が行われるため、隣接する画素間で重複して撮像が行われる領域が発生する。その結果、ｙ軸方向に延びた画像Ｈ１が得られる。   For example, FIG. 3A shows an image H1 in which the length in the y-axis direction is larger than the x-axis direction. Such an event occurs, for example, when the frame rate is constant and the conveyance speed of the measurement object 3 is low. When the conveyance speed is low, the next imaging is performed in a state where the measurement object 3 has not moved by one pixel, and thus an area in which imaging is performed between adjacent pixels is generated. As a result, an image H1 extending in the y-axis direction is obtained.

また、図３（Ｂ）では、ｘ軸方向に対してｙ軸方向の長さが小さくなった画像Ｈ２を示している。このような事象は、例えば、フレームレートが一定である場合に、測定対象物３の搬送速度が高速である場合に生じる。搬送速度が高速である場合には、測定対象物３が１画素分以上移動した状態で次の撮像が行われるため、隣接する画素のどちらにも撮像されていない領域が発生する。その結果、ｙ軸方向に縮んだ画像Ｈ２が得られる。   FIG. 3B shows an image H2 in which the length in the y-axis direction is smaller than the x-axis direction. Such an event occurs, for example, when the frame rate is constant and the conveyance speed of the measurement object 3 is high. When the conveyance speed is high, the next imaging is performed in a state in which the measurement object 3 has moved by one pixel or more, so that an area that is not imaged in any of the adjacent pixels is generated. As a result, an image H2 shrunk in the y-axis direction is obtained.

特に画像Ｈ２のように、測定対象物３がｙ軸方向に短く見える場合には、上述したように、測定対象物３に係る情報を十分に取得できていない状態となる。スペクトル情報は、画素毎に取得される。したがって、例えば、スペクトル強度を抽出して計算した値などを用いた定性検査、定量検査にハイパースペクトル画像Ｈを使用する場合において、測定対象物３がｙ軸方向に短く見えるＨ２では、測定対象物３の適切な部位からのスペクトル抽出が困難となる。そのため、分析結果が当初想定していたものと異なってくる可能性がある。   In particular, when the measurement object 3 appears short in the y-axis direction as in the image H2, as described above, information related to the measurement object 3 cannot be sufficiently acquired. Spectral information is acquired for each pixel. Therefore, for example, in the case where the hyperspectral image H is used for a qualitative inspection or a quantitative inspection using a value calculated by extracting the spectrum intensity, the measurement object 3 is H2 in which the measurement object 3 appears short in the y-axis direction. It becomes difficult to extract a spectrum from the appropriate part of 3. Therefore, there is a possibility that the analysis result will be different from what was initially assumed.

これに対して、本実施形態に係る分光測定装置１００では、ハイパースペクトル画像Ｈのアスペクト比を１：１とし、測定対象物３の形状に対応したハイパースペクトル画像Ｈ０を取得することを実現する。この点について、以下具体的に、説明する。   On the other hand, in the spectroscopic measurement apparatus 100 according to the present embodiment, the aspect ratio of the hyperspectral image H is set to 1: 1, and the hyperspectral image H0 corresponding to the shape of the measurement target 3 is obtained. This point will be specifically described below.

撮像部２０の視野幅方向（ｘ軸方向）と測定対象物３の搬送方向（ｙ軸方向）とのアスペクト比を１：１とするためには、空間分解能を１：１とすればよい。ここで、視野幅方向（ｘ軸方向）の分解能は、視野幅の長さ（視野領域２０ｓの長さ）及び撮像部２０における視野幅方向（ｘ軸方向）の画素数によって、以下の数式（１）のように求められる。
視野幅方向分解能＝視野幅／視野幅方向の画素数 …（１） In order to set the aspect ratio between the field-of-view width direction (x-axis direction) of the imaging unit 20 and the conveyance direction (y-axis direction) of the measurement object 3 to 1: 1, the spatial resolution may be set to 1: 1. Here, the resolution in the visual field width direction (x-axis direction) depends on the length of the visual field width (the length of the visual field region 20s) and the number of pixels in the visual field width direction (x-axis direction) in the imaging unit 20 as follows: It is required as in 1).
Field width direction resolution = field width / number of pixels in the field width direction (1)

一方、測定対象物３の搬送方向（ｙ軸方向）の分解能は、以下の数式（２）のように求められる。
搬送方向分解能＝測定対象物３の搬送速度／撮像部２０のフレームレート …（２） On the other hand, the resolution in the conveyance direction (y-axis direction) of the measurement object 3 is obtained as in the following formula (2).
Transport direction resolution = transport speed of measurement object 3 / frame rate of imaging unit 20 (2)

したがって、視野幅方向と搬送方向の分解能が等しくなるには、以下の数式（３）を満たさなければならない。
視野幅／視野幅方向の画素数＝測定対象物３の搬送速度／撮像部２０のフレームレート …（３） Therefore, in order to make the resolution in the visual field width direction and the conveyance direction equal, the following formula (3) must be satisfied.
Field width / number of pixels in the field width direction = conveying speed of the measuring object 3 / frame rate of the imaging unit 20 (3)

ここで、撮像部２０における視野幅方向（ｘ軸方向）の画素数は、一般的に容易に変更することは困難であるので、画素数を定数と考えると、上記の数式（３）は、３変数の方程式ということもできる。   Here, since the number of pixels in the field-of-view width direction (x-axis direction) in the imaging unit 20 is generally difficult to easily change, considering the number of pixels as a constant, the above equation (3) is It can also be called a three-variable equation.

そこで、本実施形態に係る分光測定装置１００では、上記の数式（３）に含まれる視野幅、測定対象物３の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートを分析部３０によって制御することで、視野幅方向分解能と搬送方向分解能との比を１：１とする。これにより、アスペクト比が１：１のハイパースペクトル画像Ｈを得ることが可能とする。   Therefore, in the spectroscopic measurement device 100 according to the present embodiment, the analysis unit 30 controls the visual field width, the conveyance speed of the measurement object 3, and the frame rate of the imaging unit 20 included in the mathematical formula (3). The ratio between the field-of-view width direction resolution and the conveyance direction resolution is 1: 1. This makes it possible to obtain a hyperspectral image H with an aspect ratio of 1: 1.

本実施形態に係る分光測定装置１００では、視野幅調整手段４により、測定台２に対する撮像部２０の高さ位置を変更可能とする。視野幅調整手段４により、撮像部２０の高さ位置を移動することで、図４に示すように、測定台２と撮像部２０との距離を変更することができる。したがって、視野領域２０ｓを変えることができる。また、分光測定装置１００では、測定台２における測定対象物３の搬送速度、すなわち、測定対象物３の搬送速度を変更可能とする。また、撮像部２０におけるフレームレート設定値をいくつかの選択肢から変更・設定可能とする。これにより、上記の数式（３）に含まれる視野幅、測定対象物３の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートが変更可能となる。   In the spectroscopic measurement apparatus 100 according to the present embodiment, the height position of the imaging unit 20 with respect to the measurement table 2 can be changed by the visual field width adjusting unit 4. By moving the height position of the imaging unit 20 by the field-of-view width adjusting unit 4, the distance between the measurement table 2 and the imaging unit 20 can be changed as shown in FIG. Therefore, the visual field area 20s can be changed. In the spectroscopic measurement apparatus 100, the conveyance speed of the measurement object 3 on the measurement table 2, that is, the conveyance speed of the measurement object 3 can be changed. In addition, the frame rate setting value in the imaging unit 20 can be changed / set from several options. As a result, the visual field width, the conveyance speed of the measurement object 3 and the frame rate of the imaging unit 20 included in the mathematical formula (3) can be changed.

分析部３０において、これらの数値を制御する方法の例を以下に説明する。具体的には、例えば、分光測定装置１００の測定対象物３に合わせて、装置のユーザが視野幅（又はこれに対応する視野幅方向分解能）を入力すると、分析部３０からの指示に基づいて、視野幅調整手段４により撮像部２０の高さ位置が調整される。同時に、撮像部２０で設定可能なフレームレートを選択して、視野幅及びフレームレートに基づいて、測定対象物３の移動速度（搬送手段による搬送速度）を決定する。これにより、出力されるハイパースペクトル画像Ｈのアスペクト比が１：１となるように制御することが可能となる。なお、フレームレートの選択肢が複数存在する場合は、露光時間及び信号強度を考慮して、ユーザがフレームレートを選択する構成としてもよい。   An example of a method for controlling these numerical values in the analysis unit 30 will be described below. Specifically, for example, when the user of the apparatus inputs a visual field width (or a corresponding visual field width direction resolution) in accordance with the measurement object 3 of the spectroscopic measurement apparatus 100, based on an instruction from the analysis unit 30. The height position of the imaging unit 20 is adjusted by the visual field width adjusting unit 4. At the same time, a frame rate that can be set by the imaging unit 20 is selected, and the moving speed of the measuring object 3 (the conveying speed by the conveying means) is determined based on the field of view width and the frame rate. As a result, the aspect ratio of the output hyperspectral image H can be controlled to be 1: 1. When there are a plurality of frame rate options, the user may select the frame rate in consideration of the exposure time and the signal intensity.

また、上記の方法を用いてアスペクト比を１：１に補正することができない場合、１画素分の視野幅方向分解能及び搬送方向分解能を算出して、出力するハイパースペクトル画像Ｈのアスペクト比を計算し、アスペクト比を１：１に補正するための処理を行う機能を補正手段として備えていてもよい。アスペクト比が１：１ではない場合には、一方向側の画素情報を補うことによりアスペクト比を調整することができる。そこで、例えば、隣接するフレーム間の画像情報を平均化することで画像情報を減らす、又は、隣接するフレームと同一の画像情報を挿入することで画像情報を増やす、等の方法で、ハイパースペクトル画像Ｈのアスペクト比の過不足を調整する構成としてもよい。この構成を備えている場合、視野幅、測定対象物３の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートを調整することで、視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致させることができない場合であっても、アスペクト比を１：１に調整したハイパースペクトル画像Ｈを取得することができる。   If the aspect ratio cannot be corrected to 1: 1 using the above method, the field width direction resolution and the conveyance direction resolution for one pixel are calculated, and the aspect ratio of the output hyperspectral image H is calculated. In addition, a function for performing processing for correcting the aspect ratio to 1: 1 may be provided as a correction unit. When the aspect ratio is not 1: 1, the aspect ratio can be adjusted by supplementing the pixel information on one side. Therefore, for example, by reducing the image information by averaging the image information between adjacent frames, or increasing the image information by inserting the same image information as the adjacent frames, the hyperspectral image It may be configured to adjust the excess or deficiency of the aspect ratio of H. When this configuration is provided, the field width direction resolution and the transport direction resolution cannot be matched by adjusting the field width, the conveyance speed of the measurement object 3, and the frame rate of the imaging unit 20. However, the hyperspectral image H with the aspect ratio adjusted to 1: 1 can be acquired.

ただし、フレームレートが低い場合に、過剰に速い搬送速度を適用すると、補正材料として用いる各フレーム画像情報が欠損し、補正後のハイパースペクトル画像Ｈを構成するスペクトルデータの品質が劣化する。これは、本来得られるはずであった数画素分のスペクトルデータが１画素分のデータに圧縮されてしまい、分離不可能となることを意味する。したがって、出力画像から本来の位置情報に基づくスペクトルを抽出することが出来なくなるため、分析の結果が悪化することが考えらえる。したがって、補正が必要となる場合であっても、補正前のハイパースペクトル画像は、視野幅方向分解能と搬送方向分解能とが大きく異なるものではなく、できるだけ近付けた（調整した）画像であるものが好ましい。   However, if an excessively high conveyance speed is applied when the frame rate is low, each piece of frame image information used as the correction material is lost, and the quality of the spectrum data constituting the corrected hyperspectral image H deteriorates. This means that the spectral data for several pixels, which should have been originally obtained, is compressed into data for one pixel and cannot be separated. Therefore, it becomes impossible to extract a spectrum based on the original position information from the output image, so that it is conceivable that the result of analysis deteriorates. Accordingly, even when correction is necessary, the hyperspectral image before correction is preferably not close to the visual field width direction resolution and the conveyance direction resolution, but an image that is as close as possible (adjusted). .

なお、本発明に係る分光測定装置は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のように分光測定装置が光源部１０、撮像部２０及び分析部３０を備えている構成には限定されず、少なくとも撮像部２０と分析部３０とを備えていればよい。また、撮像部２０と分析部３０とは、一体型であってもよい。   The spectroscopic measurement apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the spectroscopic measurement device is not limited to the configuration including the light source unit 10, the imaging unit 20, and the analysis unit 30 as in the above-described embodiment, and may include at least the imaging unit 20 and the analysis unit 30. Further, the imaging unit 20 and the analysis unit 30 may be integrated.

また、上記実施形態では、近赤外光を用いた測定について説明したが、例えば可視光領域等他の波長帯域の光を用いた測定にも適用することができる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the measurement using near-infrared light, it is applicable also to the measurement using light of other wavelength bands, such as a visible light region, for example.

また、上記実施形態では、分光測定装置１００において、視野幅、測定対象物の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートが調整可能な場合について説明したが、この構成には限定されない。例えば、視野幅が固定されている場合であっても、測定対象物の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートを調整することにより、視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致させることは可能である。したがって、視野幅、測定対象物の搬送速度、及び撮像部２０のフレームレートの一部のみが調整可能な装置であってもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the visual field width, the conveyance speed of a measuring object, and the frame rate of the imaging part 20 were adjustable in the spectrometer 100, it is not limited to this structure. For example, even if the viewing width is fixed, it is possible to match the viewing width direction resolution and the transport direction resolution by adjusting the transport speed of the measurement object and the frame rate of the imaging unit 20. It is. Therefore, the apparatus which can adjust only a part of the visual field width, the conveyance speed of the measurement object, and the frame rate of the imaging unit 20 may be used.

また、上記実施形態では、視野幅調整部４０として、撮像部２０の高さ位置を変更する構成について説明したが、撮像部２０の高さ位置を変更する方法とは別の方法で視野幅を変更する構成とすることもできる。   Moreover, although the structure which changes the height position of the imaging part 20 was demonstrated as the visual field width adjustment part 40 in the said embodiment, the visual field width was changed by the method different from the method of changing the height position of the imaging part 20. It can also be set as the structure changed.

１００…分光測定装置、３…測定対象物、１０…光源部、２０…撮像部、２１…スリット、２２…分光器、２３…受光部、３０…分析部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Spectrometer, 3 ... Measurement object, 10 ... Light source part, 20 ... Imaging part, 21 ... Slit, 22 ... Spectroscope, 23 ... Light-receiving part, 30 ... Analysis part.

Claims (2)

測定対象物を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な方向に延びる視野領域ごとに、前記搬送手段上の前記測定対象物のハイパースペクトル画像を取得するライン型のハイパースペクトルカメラと、
前記ハイパースペクトルカメラの視野幅を調整する視野幅調整手段と、
前記ハイパースペクトルカメラで取得された前記ハイパースペクトル画像における視野幅方向分解能と搬送方向分解能とが一致するように、前記搬送手段による前記測定対象物の搬送速度、前記ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅の少なくとも１つを制御する制御手段と、
を備える分光測定装置。 Transport means for transporting the measurement object;
A line-type hyperspectral camera that acquires a hyperspectral image of the measurement object on the transport unit for each visual field region extending in a direction perpendicular to the transport direction by the transport unit;
Viewing width adjusting means for adjusting the viewing width of the hyperspectral camera;
The conveyance speed of the measurement object by the conveyance means, the frame rate of the hyperspectral camera, and the resolution in the visual field width direction and the conveyance direction resolution in the hyperspectral image acquired by the hyperspectral camera, and Control means for controlling at least one of the field widths of the hyperspectral camera;
A spectroscopic measurement apparatus. 前記ハイパースペクトル画像を補正する補正手段を更に備え、
前記補正手段は、前記制御手段によって視野幅方向分解能と搬送方向分解能とを一致することができない場合に、
前記測定対象物の搬送速度、前記ハイパースペクトルカメラのフレームレート、及び、前記ハイパースペクトルカメラの視野幅に基づいて算出された視野幅方向分解能及び搬送方向分解能に基づいて、視野幅方向と搬送方向とのアスペクト比が１：１となるように、隣接するフレームに係る画像情報の平均化又は挿入により前記ハイパースペクトル画像を補正する請求項１記載の分光測定装置。
A correction means for correcting the hyperspectral image;
When the correction means cannot match the visual field width direction resolution and the conveyance direction resolution by the control means,
Based on the transport speed of the measurement object, the frame rate of the hyperspectral camera, and the visual field width direction resolution and the transport direction resolution calculated based on the visual field width of the hyperspectral camera, The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the hyperspectral image is corrected by averaging or inserting image information relating to adjacent frames so that an aspect ratio of the image becomes 1: 1.
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