JP2017215247A - Image processor, image processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物の色特性を取得するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for acquiring color characteristics of an object.
近年、絵画などの美術品の複製や保存を目的として、対象物の色特性を忠実に取得する技術が求められている。色特性を取得する方法としては、対象物から反射する光を撮像装置などにより取得する方法が一般的である。物体から反射する光は、対象物の表面で反射する表面反射光と、対象物の内部に進入した光が散乱、吸収されて再び対象物の表面から出てくる拡散反射光とに分類できる。表面反射光は、反射光の全成分の内の入射光に対して正反射方向に反射する成分であり、光の写り込み(光沢)として認識され、色としては認識されにくい。そこで、拡散反射光のみを取得する方法として、特許文献1には、光源と撮像装置との夫々に対して偏光子を設置し、光源の偏光子および撮像素子の偏光子を互いに直交ニコル状態に設定することで拡散反射光のみを取得する方法が記載されている。
In recent years, there has been a demand for a technique for faithfully acquiring the color characteristics of an object for the purpose of reproducing and preserving artwork such as paintings. As a method of acquiring color characteristics, a method of acquiring light reflected from an object with an imaging device or the like is common. The light reflected from the object can be classified into surface reflected light reflected on the surface of the object and diffuse reflected light that comes out of the surface of the object again after the light that has entered the object is scattered and absorbed. The surface reflected light is a component that reflects in the regular reflection direction with respect to the incident light among all the components of the reflected light, and is recognized as a reflection of light (gloss) and is difficult to recognize as a color. Therefore, as a method for acquiring only diffuse reflection light,
表面に微細な凹凸を有するような対象物の場合、物体表面で反射する表面反射光が微細凹凸により様々な方向に反射するため、正反射方向以外であっても、物体から反射する光に、拡散反射光と表面反射光とが含まれる。このような光は四方に散乱された光であり、正反射方向に反射する光量よりも小さいため、光沢としては感じられないが、拡散反射光に対して無視できないほど大きい場合がある。特に、油彩画などの美術品には、1枚の画像の中に異なる凹凸パターンを有するものがあり、特許文献1のように表面反射光を除去した反射特性を色特性として取得すると、対象物中の位置によっては色が正しく取得できない場合があった。そこで、本発明では、対象物の各位置の情報に基づいて、対象物の色特性を高精度に取得する画像処理装置を提供することを目的とする。
In the case of an object having fine irregularities on the surface, the surface reflected light reflected on the object surface is reflected in various directions by the fine irregularities, so even in a direction other than the regular reflection direction, Diffuse reflected light and surface reflected light are included. Such light is scattered light in all directions and is smaller than the amount of light reflected in the regular reflection direction, so it cannot be felt as gloss, but it may be so large that it cannot be ignored with respect to diffusely reflected light. In particular, there are art objects such as oil paintings that have different uneven patterns in one image, and when the reflection characteristic obtained by removing the surface reflection light as in
本発明は、対象物の色の分布を表す色画像を生成する画像処理装置であって、前記対象物の拡散反射光と表面反射光とを表す第1反射光を撮影することで得られる第1の反射画像と、前記拡散反射光を表す第2反射光を撮影することで得られる第2の反射画像とを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された第1の反射画像と第2の反射画像とに基づき、前記色画像を生成する生成手段を有することを特徴とする画像処理装置である。 The present invention is an image processing apparatus that generates a color image representing a color distribution of an object, and is obtained by photographing first reflected light representing diffuse reflected light and surface reflected light of the object. Acquisition means for acquiring a first reflection image and a second reflection image obtained by photographing the second reflection light representing the diffuse reflection light; a first reflection image acquired by the acquisition means; An image processing apparatus comprising a generating unit configured to generate the color image based on the two reflected images.
本発明により、対象物の色特性を高精度に取得することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to acquire the color characteristics of an object with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、以下で説明する特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段として必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素については、同一の符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments do not limit the present invention, and all combinations of features described below are not necessarily essential as means for solving the present invention. In addition, the same code | symbol is provided about the same component.
[実施例1]
<画像処理装置の概略構成について>
図1は、本実施例における画像処理装置1の概略構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、入力部101と、表示部102と、データ保存部103と、CPU104と、ROM105と、RAM106と、通信部107とを有する。入力部101は、ユーザからの指示を受け付け可能なデータを入力するための装置であり、マウスなどのポインティングデバイスやキーボードを含む。表示部102は、GUIなどを表示してユーザに情報を提示するための装置であり、例えばCRTや液晶ディスプレイなどである。データ保存部103は、画像データ、プログラムなどのデータを格納するための装置であり、通常は、ハードディスクが用いられる。CPU104は、上述の要素を含む画像処理装置1を構成する全要素を統括的に制御するための装置であり、各要素の処理全てに関わる。ROM105及びRAM106は、その処理に必要なプログラム、データ、作業領域などをCPU104に提供する。処理に必要な制御プログラムがデータ保存部103やROM105に格納されている場合、RAM106に読み込まれてからCPU104によって実行される。通信部107は、機器間の通信を行うためのインタフェースであり、例えば、EthernetやUSB、IEEE、Bluetoothなどの公知の通信方式の装置が用いられる。画像処理装置1が通信部107を経由してプログラムを受信する場合、データ保存部103に記録した後にRAM106に読み込まれて実行されるか、又は、通信部107からRAM106に直接読み込まれて実行される。なお、画像処理装置1は上記の物以外にも様々な要素を有するが、本発明の主眼ではないため、それらの説明は省略する。
[Example 1]
<About schematic configuration of image processing apparatus>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an
<画像処理装置の機能構成について>
図2は、本実施例における画像処理装置1の機能構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、拡散・表面反射画像取得部201と、拡散反射画像取得部202と、画像保持部203と、色画像生成部204と、画像出力部205とを有する。拡散・表面反射画像取得部201は、拡散・表面反射画像を画像保持部203から取得する。拡散・表面反射画像とは、対象物の撮影により、該対象物の拡散反射光と表面反射光とを含む光を取得することで得られる画像である。拡散反射画像取得部202は、拡散反射画像を画像保持部203から取得する。拡散反射画像とは、対象物の撮影により、該対象物の拡散反射光を取得することで得られる画像である。拡散・表面反射画像および拡散反射画像は、後述の光学系(図4参照)を用いて取得され、画像保持部203で保持されている。なお、画像保持部203で拡散・表面反射画像および拡散反射画像を保持するにあたり、これらの画像を予めどのように取得しておくかについては後述する。色画像生成部204は、拡散・表面反射画像取得部201で取得された拡散・表面反射画像、及び、拡散反射画像取得部202で取得された拡散反射画像に基づいて、対象物の色の分布を表す色画像を生成する。なお、観察者と対象物との位置関係に応じて対象物の見え方は異なってくるが、本明細書における色画像が有する色情報によって表される対象物の色とは、対象物を正面(0度方向)から観察した場合の色である。画像出力部205は、色画像生成部204で生成された色画像に基づき画像を出力する。
<Functional configuration of image processing apparatus>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
<画像処理装置が実行する処理について>
以下、本実施例における画像処理装置1が実行する処理について説明する。ただし本実施例では、画像保持部203に保持されている画像は、所定の光学系を用いて予め取得した画像であることから、画像処理装置1の処理を説明する前に、この光学系について図4を用いて説明する。
<About processing executed by image processing apparatus>
Hereinafter, processing executed by the
図4に示すように、測定(測色)対象である対象物401が、試料台402上に固定される。光源403は、対象物401に光を投影する。光源403として、例えば640x480画素、LED光源を用いた単板モノクロのDLP方式プロジェクターを用いることができるが、これに限るものではない。対象物401に光を照射できるものであれば、光源403として任意の物を用いてよい。撮像装置404、405は、対象物401を撮影するための、DSLR(Digital Single Lens Reflex camra)等から成る装置である。撮像装置404、405として、例えば8688x5792画素のCMOS方式のエリアセンサを有するDSLRと、焦点距離が100mmのマクロレンズとを組み合わせたものを用いることができるが、これに限るものではない。対象物401の表面にピントが合うようティルトレンズ等を組み合わせてもよい。なお、本実施例では、撮像装置404、405は対象物401上の輝度に対し線形な信号値を得る光電変換特性を有する。また、撮像装置404、405によって取得される画像データは、各画素でRGB3チャンネルの色情報を有し、各チャンネルが8ビットで量子化されているものとする。撮像装置404及び撮像装置405について、両者は異なる位置であれば任意の位置に設置して良いが、図4に示すように、お互いが光源403を基準として反対となるような位置に設置することが望ましい。
As shown in FIG. 4, an
光源403には偏光子406が設置され、撮像装置404には偏光子407と偏光子408とが設置され、撮像装置405には偏光子409と偏光子410とが設置されている。ここで、偏光子407において直線偏光が透過する方向は、光源403に設置される偏光子406において直線偏光が透過する方向と平行であり、このときの偏光子406および偏光子407の状態は平行ニコル状態である。また、偏光子408において直線偏光が透過する方向は、偏光子406において直線偏光が透過する方向と垂直であり、このときの偏光子406および偏光子408の状態は直行ニコル状態である。撮像装置404と同様に、撮像装置405には偏光子406と平行ニコル状態の偏光子409と、偏光子406と直交ニコル状態の偏光子410とが設置されている。図4に示す光学系では、偏光子407および偏光子408と、偏光子409および偏光子410との夫々について、用いる偏光子を切り替えることが可能である。つまり、撮像装置404、405での撮影時に光源の偏光子406に対して平行ニコル状態の偏光子407、409を用いることにより、対象物401の拡散・表面反射画像を取得する。また、撮像装置404、405での撮影時に光源の偏光子406に対して直交ニコル状態の偏光子408、410を用いて表面反射光をカットすることにより、対象物401の拡散反射画像を取得する。なお、以下では説明の便宜上、撮像装置404を左カメラ、撮像装置405を右カメラとも呼ぶ。左カメラ404、および、右カメラ405で撮影することで取得した拡散・表面反射画像、および、拡散反射画像が、画像保持部203に予め保持されている。
The
以下、画像処理装置1が実行する処理について、図3を用いて説明する。まず、ステップS301において、拡散・表面反射画像取得部201は、光源403の偏光子406に対して平行ニコル状態の偏光子407および左カメラ404を用いて撮影した画像Ip,Lを、画像保持部203から取得する。本ステップで取得する画像は、対象物401の拡散反射光と表面反射光とが含まれた反射光を左カメラ404が取得することで得た画像である。ステップS302において、拡散・表面反射画像取得部201は、光源403の偏光子406に対して平行ニコル状態の偏光子409および右カメラ405を用いて撮影した画像Ip,Rを、画像保持部203から取得する。ステップS303において、拡散反射画像取得部202は、光源403の偏光子406に対して直行ニコル状態の偏光子408および左カメラ404を用いて撮影した画像Ic,Lを、画像保持部203から取得する。本ステップで取得される画像は、表面反射光がほぼ含まれず、拡散反射光が支配的な反射光を左カメラ404が取得することで得た画像である。ステップS304において、色画像生成部204は、ステップS301で取得された画像Ip,Lと、ステップS302で取得された画像Ip,Rと、ステップS303で取得された画像Ic,Lとに基づき、対象物401の色画像Iを生成する。なお、ステップS304の詳細については後述する。ステップS305において、画像出力部205は、ステップS304で生成された色画像に基づく画像を表示部102に表示する。なお、以下では説明の便宜上、光源の偏光子と撮像装置の偏光子とが平行ニコル状態における撮影により得た画像を平行画像とも呼び、光源の偏光子と撮像装置の偏光子とが直交ニコル状態における撮影により得た画像を直交画像とも呼ぶ。
Hereinafter, processing executed by the
<ステップS304の処理の詳細について>
以下、ステップS304の色画像生成処理に関して、図5を用いて説明する。ステップS501において、色画像生成部204は、画像の座標を表す変数(x,y)を初期値(0,0)に設定する。ステップS502において、色画像生成部204は、平行画像Ip,Lの座標(x,y)における画素値と、平行画像Ip,Rの座標(x,y)における画素値との標準偏差σp(x,y)を以下の式により算出する。なお、以下では、画像Ip,Lの座標(x,y)における画素値をIp,L(x,y)、画像Ip,Rの座標(x,y)における画素値をIp,R(x,y)等と表す。左右のカメラで撮影した平行画像が異なる場合、色相と輝度と彩度とのうちで輝度の変化が最も大きくなる。従って、本実施例では輝度情報を多く含むGチャンネルの画素値Gp,L(x,y)、Gp,R(x,y)に基づいて、式(1)、式(2)を用いて標準偏差σp(x,y)を算出する。なお、標準偏差の算出手法は、Gチャンネルを用いるものに限らない。例えば、公知の手法によりRGB値からCIELab値に変換し、L*の値を用いて標準偏差を算出しても良い。
<Details of Step S304>
Hereinafter, the color image generation processing in step S304 will be described with reference to FIG. In step S501, the color
ステップS503において、色画像生成部204は、ステップS502で算出されたσp(x,y)と予め設定された閾値Th1との大小関係を式(3)により判定する。ここで、ステップS503における判定処理について、図6を用いて説明する。図6は、対象物における表面凹凸と反射特性との関係を示す図であり、図6(a)は、略平滑な表面601で光が反射する場合の反射特性を示し、図6(b)は、微細な凹凸を有する表面604で光が反射する場合の反射特性を示す。図6(a)において、太実線602は対象物の拡散反射光を、破線603は対象物の表面反射光を示す。図6(a)に示すように、対象物の表面が略平滑の場合、対象物に照射された光は入射角度と等しい反射角度の方向を中心に反射する。従って、図中に×印で示すように、異なる2つの観察角度で取得される反射光の量(反射強度)は、観察角度に応じて大きく異なる。また、このような場合、表面反射光の成分は入射角度と略同一の反射角度の方向を中心に偏在し、一般に対象物を観察する方向(0度方向)に表面反射光はほぼ含まれないため、0度方向においては、拡散反射光602のみが取得される。一方、図6(b)において、太実線605は対象物の拡散反射光を、破線606は対象物の表面反射光を示す。図6(b)に示すように、対象物が表面に微細な凹凸を持つ場合、対象物に照射された光は該表面で様々な方向に散乱する。従って、図中に×印で示すように、異なる2つの観察角度で取得される反射強度は、観察角度が変わっても大きく変化しない。また、このような場合、表面反射光の成分が0度方向にも存在するため、0度方向においては、拡散反射光605と表面反射光606とが含まれた反射光が取得される。本実施例では異なる位置(観察角度)に設置された左カメラと右カメラとで取得された平行画像の標準偏差σp(x,y)が式(3)を満たす場合、図6(a)の状態であると判定しステップS504に進む。一方、式(3)を満たさない場合、図6(b)の状態であると判定しステップS505に進む。
In step S503, the color
σp(x,y)>Th1・・・式(3) σ p (x, y)> Th1 Expression (3)
ステップS504において、色画像生成部204は、式(4)に示すように、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、偏光子408および左カメラ404を用いて撮影した直交画像Ic,Lの座標(x,y)における画素値を代入する。
In step S <b> 504, the color
I(x,y)=Ic,L(x,y)・・・式(4) I (x, y) = I c, L (x, y) (4)
ステップS505において、色画像生成部204は、式(5)に示すように、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、偏光子407および左カメラ404を用いて撮影した平行画像Ip,Lの座標(x,y)における画素値を代入する。
In step S505, the color
I(x,y)=Ip,L(x,y)・・・式(5) I (x, y) = I p, L (x, y) (5)
ステップS506において、色画像生成部204は、全ての画素に対して処理を行ったかを判定する。ステップS506の判定結果が真の場合、一連の処理は終了する一方、当該判定結果が偽の場合、ステップS507に進む。ステップS507において、色画像生成部204は、処理対象である着目画素の座標を示す変数(x,y)の値を更新し、ステップS502に戻る。
In step S506, the color
以上の処理で生成する色画像は、直交画像Ic,Lの画素と、平行画像Ip,Lの画素とが、選択的に配置された画像となる。このように色画像を生成することにより、対象物を観察する際の色を高精度に把握することが可能になる。 The color image generated by the above processing is an image in which the pixels of the orthogonal images I c, L and the pixels of the parallel images I p, L are selectively arranged. By generating a color image in this way, it becomes possible to grasp the color when observing the object with high accuracy.
なお、本実施例では、色画像生成の際、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得するために、標準偏差を算出し、該算出した標準偏差を用いて閾値判定を行っている。しかし、この判定に用いるパラメータは標準偏差に限らず、例えば、画素値の分散でも良いし、画素値の差分であってもよい。 In this embodiment, when generating a color image, a standard deviation is calculated in order to acquire information on changes in reflection intensity over a plurality of observation angles, and a threshold is determined using the calculated standard deviation. Yes. However, the parameter used for this determination is not limited to the standard deviation, and may be a variance of pixel values or a difference between pixel values, for example.
本実施例では、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得するために、異なる位置に設置された2台の撮像装置(即ち左カメラ、右カメラ)で対象物を撮影している。しかし、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報が取得できるのであれば、2台以上の撮像装置が異なる位置に設置された光学系を用いて良く、2台以上の撮像装置で対象物を撮影しても良い。 In the present embodiment, in order to acquire information regarding changes in reflection intensity over a plurality of observation angles, an object is photographed by two imaging devices (that is, a left camera and a right camera) installed at different positions. . However, if it is possible to acquire information on the change in reflection intensity over a plurality of observation angles, an optical system in which two or more imaging devices are installed at different positions may be used. May be taken.
本実施例では、色画像生成処理において、左カメラで取得した画像の画素値に基づき色画像を生成しているが、色画像は右カメラで取得した画像の画素値に基づき生成しても良い。 In this embodiment, in the color image generation process, the color image is generated based on the pixel value of the image acquired by the left camera, but the color image may be generated based on the pixel value of the image acquired by the right camera. .
本実施例では、光源の偏光子に対し平行ニコル状態の偏光子を透過した光を撮像装置が撮影することで取得した画像を、拡散・表面反射画像として用いている。しかし、拡散・表面反射画像はこれに限らず、拡散反射光および表面反射光が含まれる光を撮影することで取得される任意の画像を用いて良い。例えば撮像装置に偏光子を設置しない構成で取得した画像を、拡散・表面反射画像として用いても良い。 In the present embodiment, an image acquired by the imaging device photographing light that has passed through a polarizer in a parallel Nicol state with respect to the polarizer of the light source is used as the diffusion / surface reflection image. However, the diffuse / surface reflection image is not limited to this, and any image acquired by photographing light including diffuse reflection light and surface reflection light may be used. For example, an image acquired with a configuration in which a polarizer is not installed in the imaging apparatus may be used as the diffusion / surface reflection image.
[実施例2]
実施例1では、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得するために、異なる位置に設置した複数の撮像装置により、対象物を撮影することで取得した画像を用いる。しかしながら、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得できるのであれば、1台の撮像装置で取得した画像を用いても良い。本実施例では、撮影領域が重複するように、1台の撮像装置で対象物を分割撮影する。なお、以下では説明の便宜上、図4に示した光学系の左カメラ404を用いて分割撮影を行うものとする。また、本実施例において、実施例1と共通する内容については、説明を簡略化または割愛する。
[Example 2]
In the first embodiment, in order to acquire information related to changes in reflection intensity over a plurality of observation angles, images acquired by shooting a target with a plurality of imaging devices installed at different positions are used. However, an image acquired by one imaging device may be used as long as information on changes in reflection intensity over a plurality of observation angles can be acquired. In this embodiment, the object is divided and photographed by one imaging device so that the photographing areas overlap. In the following, for convenience of explanation, it is assumed that divided shooting is performed using the
図7は、本実施例における分割撮影を説明する図である。図7において、実線701は対象物を、破線702、703、704、705は夫々、分割撮影時の1ショットの撮影領域を示す。本実施例では図7に示すように、1ショットの撮影領域(撮影領域702と撮影領域703等)が部分的に重複するように対象物701を分割撮影する。そして、撮影領域が部分的に重複する重複領域において、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得する。
FIG. 7 is a diagram for explaining divided shooting in the present embodiment. In FIG. 7, a
<画像処理装置が実行する処理について>
以下、本実施例における画像処理装置1が実行する処理について、図8を用いて説明する。ステップS801において、拡散・表面反射画像取得部201は、光源403の偏光子406に対して平行ニコル状態の偏光子407および左カメラ404を用いて撮影した、全撮影領域に対する拡散・表面反射画像群(平行画像群)を取得する。なお、本実施例では対象物を4分割して撮影しており(図7参照)、本ステップでは4つの画像が取得される。ステップS802において、拡散反射画像取得部202は、光源403の偏光子406に対して直交ニコル状態の偏光子408および左カメラ404を用いて撮影した、全撮影領域に対する拡散反射画像群を取得する。ステップS803において、色画像生成部204は、ステップS801及びステップS802で取得した画像群に基づいて色画像Iを生成する。なお、ステップS803の詳細については後述する。ステップS804において、画像出力部205は、ステップS803で生成された色画像に基づき画像を出力する。
<About processing executed by image processing apparatus>
Hereinafter, processing executed by the
<ステップS803の処理の詳細について>
以下、ステップS803の色画像生成処理に関して、図9を用いて説明する。ステップS901において、色画像生成部204は、対象物の表面上の位置を表す変数(x,y)を初期値に設定する。なお、本実施例では、ステップS801で取得した画像群と、ステップS802で取得した画像群とについて、予め位置合わせがなされているものとする。位置合わせが行なわれていない場合は、各撮影領域の画像で対応点を探索し、変数(x,y)を初期値に設定する。なお、対応点探索の方法として、例えば公知のブロックマッチング法などを用いることができる。対応点探索の方法については、本発明の主眼ではないため説明を省略する。
<Details of Processing in Step S803>
Hereinafter, the color image generation processing in step S803 will be described with reference to FIG. In step S901, the color
ステップS902において、色画像生成部204は、ステップS801で取得した全撮影領域に対する拡散・表面反射画像群から、座標(x,y)におけるGチャンネルの画素値を抽出し、式(6)及び式(7)により標準偏差σ(x,y)を算出する。なお、これらの式において、Nは領域の分割数(本実施例では4)を表し、Gp,k(x,y)はk番目の領域に対する拡散・表面反射画像(平行画像)の座標(x,y)におけるGチャンネルの画素値を表す。
In step S902, the color
ステップS903において、色画像生成部204は、式(8)を満たすかを判定する。式(8)において、Th2は予め設定された閾値である。ステップS903の判定結果が真の場合、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が大きい状態(図6(a)参照)であると判定され、ステップS904に進む。一方、ステップS903の判定結果が偽の場合、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が小さい状態(図6(b)参照)であると判定され、ステップS905に進む。
In step S903, the color
σ(x,y)>Th2・・・式(8) σ (x, y)> Th2 (8)
ステップS904において、色画像生成部204は、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、ステップS802で取得した直交画像群のうち、Gチャンネルの平均値に最も近いGチャンネルの値を有する画像の(x,y)における画素値を代入する。
In step S904, the color
ステップS905において、色画像生成部204は、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、ステップS801で取得した平行画像群のうち、Gチャンネルの平均値に最も近いGチャンネルの値を有する画像の(x,y)における画素値を代入する。
In step S905, the color
ステップS906及びステップS907は、実施例1のステップS506及びステップS507と同様である。 Steps S906 and S907 are the same as steps S506 and S507 in the first embodiment.
本実施例により、1台の撮像装置で取得した画像群に基づき、対象物を観察する際の色情報を実施例1と同様に高精度に取得することが可能になる。 According to the present embodiment, color information for observing an object can be acquired with high accuracy as in the first embodiment, based on an image group acquired by one imaging apparatus.
なお、本実施例では、図7に示すように対象物を4分割して撮影を行っているが、撮影領域が部分的に重複するのであれば分割数は4に限らず任意の数で良い。 In this embodiment, as shown in FIG. 7, the object is imaged by dividing it into four parts. However, the number of divisions is not limited to four and may be any number as long as the imaging regions partially overlap. .
本実施例では、左カメラ404を用いて分割撮影を行っているが、右カメラ405を用いて分割撮影を行っても良い。
In this embodiment, divided shooting is performed using the
[実施例3]
実施例1及び実施例2では、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得するために、光源の偏光子に対して平行ニコル状態の偏光子が設置された撮像装置を用いて撮影した拡散・表面反射画像(平行画像)を用いる。本実施例では、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得するために、対象物の凹凸情報を用いる。なお、本実施例において、上述の実施例と共通する内容については、説明を簡略化または割愛する。
[Example 3]
In Example 1 and Example 2, in order to acquire information regarding the change in reflection intensity over a plurality of observation angles, photographing is performed using an imaging device in which a polarizer in a parallel Nicol state is installed with respect to a polarizer of a light source. The diffuse / surface reflection image (parallel image) is used. In the present embodiment, the unevenness information of the object is used in order to acquire information regarding the change in reflection intensity over a plurality of observation angles. In the present embodiment, the description common to the above embodiment is simplified or omitted.
図10は、実施例3における画像処理装置1の機能構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、拡散・表面反射画像取得部1001と、拡散反射画像取得部1002と、画像保持部1003と、凹凸画像取得部1004と、色画像生成部1005と、画像出力部1006とを有する。拡散・表面反射画像取得部1001、拡散反射画像取得部1002、及び画像保持部1003は、実施例1の拡散・表面反射画像取得部201、拡散反射画像取得部202、及び画像保持部203と同様である。凹凸画像取得部1004は、対象物の位置毎の凹凸情報を表す凹凸画像を画像保持部1003から取得する。なお、本実施例における凹凸画像とは、各画素が基準面に対する高さを画素値として持つ8ビットグレースケールのビットマップ画像である。色画像生成部1005は、拡散・表面反射画像取得部1001で取得された拡散・表面反射画像、拡散反射画像取得部1002で取得された拡散反射画像、及び凹凸画像取得部1004で取得された凹凸画像に基づいて色画像を生成する。画像出力部1006は、実施例1の画像出力部205と同様である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
<画像処理装置が実行する処理について>
以下、本実施例における画像処理装置1が実行する処理について、図11を用いて説明する。
<About processing executed by image processing apparatus>
Hereinafter, processing executed by the
ステップS1101において、拡散・表面反射画像取得部1001は、光源の偏光子に対して平行ニコル状態の偏光子が設置された撮像装置を用いて撮影した拡散・表面反射画像(平行画像)Ipを画像保持部1003から取得する。ステップS1102において、拡散反射画像取得部1102は、光源の偏光子に対して直交ニコル状態の偏光子が設置された撮像装置を用いて撮影した拡散反射画像(直交画像)Icを画像保持部1003から取得する。ステップS1103において、凹凸画像取得部1004は、対象物の凹凸画像Hを画像保持部1003から取得する。ステップS1104において、色画像生成部1005は、ステップS1101で取得した平行画像Ipと、ステップS1102で取得した直交画像Icと、ステップS1103で取得した凹凸画像Hとに基づいて色画像を生成する。なお、ステップS1104の詳細については後述する。ステップS1105において、画像出力部1006は、ステップS1104で生成された色画像に基づき画像を出力する。
In step S <b> 1101, the diffusion / surface reflection
<ステップS1104の処理の詳細について>
以下、ステップS1104の色画像生成処理に関して、図12のフローチャートを用いて説明する。
<Details of Processing in Step S1104>
Hereinafter, the color image generation processing in step S1104 will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1201において、色画像生成部1005は画像の座標を表す変数(x,y)を初期値(0,0)に設定する。ステップS1202において、色画像生成部1005は、ステップS1103で取得された凹凸画像Hの座標(x,y)の近傍画素としてa×bの範囲を参照し、凹凸画像の標準偏差σh(x,y)を式(9)及び式(10)により算出する。
In step S1201, the color
ステップS1203において、色画像生成部1005は、式(11)を満たすかを判定する。式(11)において、Th3は予め設定された閾値である。ステップS1203の判定結果が真の場合、対象物の表面が平滑(図6(a)参照)と判定され、ステップS1204に進む。一方、ステップS1203の判定結果が偽の場合、対象物が表面に微細な凹凸を持つ(図6(b)参照)と判定され、ステップS1205に進む。
In step S1203, the color
σh(x,y)<Th3・・・式(11) σ h (x, y) <Th3 Expression (11)
ステップS1204において、色画像生成部1005は、式(12)に示すように、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、直交画像Icの座標(x,y)における画素値を代入する。
In step S1204, the color
I(x,y)=Ic(x,y)・・・式(12) I (x, y) = Ic (x, y) (12)
ステップS1205において、色画像生成部1005は、式(13)に示すように、色画像Iの座標(x,y)における画素値に、平行画像Ipの座標(x,y)における画素値を代入する。
In step S1205, the color
I(x,y)=Ip(x,y)・・・式(13) I (x, y) = Ip (x, y) (13)
ステップS1206及びステップS1207は、実施例1のステップS506及びステップS507と同様である。 Steps S1206 and S1207 are the same as steps S506 and S507 in the first embodiment.
本実施例により、凹凸画像の標準偏差に基づいて色画像を生成することで、対象物の色情報を実施例1と同様に高精度に取得することが可能になる。 According to the present embodiment, by generating a color image based on the standard deviation of the concavo-convex image, it becomes possible to acquire the color information of the object with high accuracy as in the first embodiment.
[実施例4]
実施例1では、拡散・表面反射画像Ip,Lの画素と、拡散反射画像Ic,Lの画素とを座標に応じて選択的に配置することで、色画像を生成する。本実施例では、拡散・表面反射画像Ip,Lの画素と、拡散・表面反射画像Ip,Lの画素と拡散反射画像Ic,Lの画素との合成画素と、拡散反射画像Ic,Lの画素とを座標に応じて選択的に配置することで、色画像を生成する。なお、本実施例において、実施例1と異なる内容について詳細に説明し、実施例1と共通する内容については、説明を簡略化または割愛する。
[Example 4]
In the first embodiment, the color image is generated by selectively arranging the pixels of the diffuse / surface reflection image I p, L and the pixels of the diffuse reflection image I c, L according to the coordinates. In the present embodiment, the diffusion / surface reflection image I p, L , the composite pixel of the diffusion / surface reflection image I p, L and the diffuse reflection image I c, L , and the diffuse reflection image I c , L pixels are selectively arranged according to the coordinates to generate a color image. In the present embodiment, the contents different from the first embodiment will be described in detail, and the description common to the first embodiment will be simplified or omitted.
<ステップS304の処理の詳細について>
本実施例における画像処理装置1が実行する処理は、実施例1と同様である(図3参照)。従って以下では、本実施例におけるステップS304の色画像生成処理に関して、図13を用いて説明する。
<Details of Step S304>
The processing executed by the
ステップS1301、ステップS1302は、実施例1のステップS501、ステップS502と同様である。ステップS1303において、色画像生成部204は、式(14)を満たすかを判定する。式(14)において、Th4は予め設定された閾値である。ステップS1303の判定結果が真の場合、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が大きいと判定され、ステップS1305に進む。一方、ステップS1303の判定結果が偽の場合、ステップS1304に進む。
Steps S1301 and S1302 are the same as steps S501 and S502 of the first embodiment. In step S1303, the color
σp(x,y)>Th4・・・式(14) σ p (x, y)> Th4 Expression (14)
ステップS1304において、色画像生成部204は、式(15)を満たすかを判定する。式(15)において、Th5は予め設定された閾値である。ステップS1304の判定結果が真の場合、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が中程度と判定され、ステップS1306に進む。一方、ステップS1304の判定結果が偽の場合、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が小さいと判定され、ステップS1307に進む。
In step S1304, the color
σp(x,y)>Th5・・・式(15) σ p (x, y)> Th5 Expression (15)
ステップS1306において、色画像生成部204は、式(16)により色画像Iの座標(x,y)における画素値を求める。式(16)に示すように、色画像Iの座標(x,y)における画素として、表面・拡散反射画像Ip,Lの座標(x,y)における画素と、拡散反射画像Ic,Lの座標(x,y)における画素とを合成した画素を用いる。
In step S1306, the color
I(x,y)=Th4/(Th4−Th5)×Ip,L(x,y)+Th5/(Th4−Th5)×Ic,L(x,y) ・・・式(16) I (x, y) = Th4 / (Th4-Th5) × I p, L (x, y) + Th5 / (Th4-Th5) × I c, L (x, y) (16)
ステップS1305、ステップS1307、ステップS1308、及びステップS1309は夫々、実施例1のステップS504、ステップS505、ステップS506、及びステップS507と同様である。 Step S1305, step S1307, step S1308, and step S1309 are the same as step S504, step S505, step S506, and step S507 of the first embodiment, respectively.
本実施例により、対象物の色情報を実施例1よりも高精度に取得することが可能になる。 According to the present embodiment, the color information of the object can be acquired with higher accuracy than in the first embodiment.
なお、本実施例では、異なる位置に設置した複数の撮像装置により、対象物を撮影することで取得した画像を用いて複数の観察角度にわたっての反射強度の変化に関する情報を取得する場合(実施例1)について説明している。しかしながら、本実施例は、撮影領域が重複するように、1台の撮像装置で対象物を分割撮影する場合(実施例2)や、対象物の凹凸画像を用いる場合(実施例3)にも適用できる。 In this embodiment, a case where information relating to changes in reflection intensity over a plurality of observation angles is acquired using images acquired by shooting an object with a plurality of imaging devices installed at different positions (example). 1) is described. However, the present embodiment is also applicable to a case where an object is divided and photographed with a single imaging device (Example 2) or an uneven image of the object is used (Example 3) so that the imaging regions overlap. Applicable.
[実施例5]
上述の実施例では、対象物の標準偏差を導出し、該導出した標準偏差を用いて複数の観察角度にわたっての反射強度の変化を推定することで、色画像を生成している。本実施例では、対象物の素材の種類を指定する情報に基づいて、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化を推定することで、色画像を生成する。例えば、対象物の素材が金属などの場合、表面の平滑性が高いため複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が大きいと推定できる(図6(a)参照)。一方、対象物が油彩画などの場合、表面に微細な凹凸を有しており、複数の観察角度にわたっての反射強度の変化が小さいと推定できる(図6(b)参照)。なお、本実施例において、上述の実施例と共通する内容については、説明を簡略化または割愛する。
[Example 5]
In the above-described embodiment, the standard deviation of the object is derived, and the color image is generated by estimating the change in the reflection intensity over a plurality of observation angles using the derived standard deviation. In this embodiment, a color image is generated by estimating a change in reflection intensity over a plurality of observation angles based on information specifying the type of material of the object. For example, when the material of the object is metal or the like, it can be estimated that the change in reflection intensity over a plurality of observation angles is large because the surface has high smoothness (see FIG. 6A). On the other hand, when the object is an oil painting or the like, the surface has fine irregularities, and it can be estimated that the change in the reflection intensity over a plurality of observation angles is small (see FIG. 6B). In the present embodiment, the description common to the above embodiment is simplified or omitted.
図14は、本実施例における画像処理装置1の機能構成を示すブロック図である。画像処理装置1は、拡散・表面反射画像取得部1401と、拡散反射画像取得部1402と、画像保持部1403と、素材情報取得部1404と、色画像生成部1405と、画像出力部1406とを有する。拡散・表面反射画像取得部1401、拡散反射画像取得部1402、及び画像保持部1403は、実施例1の拡散・表面反射画像取得部201、拡散反射画像取得部202、及び画像保持部203と同様である。素材情報取得部1404は、対象物を構成する素材の種類に関する情報(素材情報)を取得する。本実施例における素材情報は、素材を指定する画素値から成るビットマップ形式のデータであり、表示部102に表示されたユーザーインターフェースを介してユーザが入力する。なお、本実施例では、素材情報を素材マップともいう。色画像生成部1405は、拡散・表面反射画像取得部1401で取得された拡散・表面反射画像と、拡散反射画像取得部1402で取得された拡散反射画像と、素材情報取得部1404で取得された素材情報とに基づいて、色画像を生成する。画像出力部1406は、実施例1の画像出力部205と同様である。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
<画像処理装置が実行する処理について>
以下、本実施例における画像処理装置1が実行する処理について、図15を用いて説明する。ステップS1501、ステップS1502は、実施例3におけるステップS1101、ステップS1102と同様である。
<About processing executed by image processing apparatus>
Hereinafter, processing executed by the
ステップS1503において、素材情報取得部1404は、対象物の素材情報(素材マップ)を取得する。図16は、ユーザが素材マップを入力するために用いるユーザーインターフェースの一例である。図示するように、ユーザーインターフェースは、画像表示部1601と、素材指定部1603と、OKボタン1605とを有する。画像表示部1601には、対象物の画像1602が表示され、本実施例では、ステップS1501で取得された拡散・表面反射画像(平行画像)が表示される。ユーザは拡散・表面反射画像1602の各画素をポインタ1604で指定し、素材指定部1603に表示されているラジオボタンの何れかを選択することで、対象物の各画素における素材を指定する。なお、画素ごとではなく複数画素から成る所定サイズのブロックごとに素材を指定してもよい。また、本実施例では、素材指定部1603は、複数の角度にわたっての反射強度の変化が大きい素材であることを指定するラジオボタンと、該変化が小さい素材であることを指定するラジオボタンと、該変化が中程度であることを指定するラジオボタンとを有する。しかしながら、ラジオボタンの数は3つに限定されず、2つであっても良いし、4つ以上であっても良い。ユーザが前述の操作を全ての画素に対して実行し、OKボタン1605を押下すると、素材マップの入力が完了する。以上の処理によって対象物を構成する素材の種類が画素ごとに記述された素材マップ(Mとする)が得られる。図17に、素材マップMの一例を示す。図示するように、素材マップは、素材を指定する画素毎の画素値から成るビットマップ形式のデータである。なお、本実施例では、光沢強に対応する値を0、光沢弱に対応する値を1、光沢中に対応する値を2としているが、素材の種類と取り得る画素値との対応関係が明確であれば、使用する画素値はこれらに限られず、任意の値を使用して良い。
In step S1503, the material
ステップS1504において、色画像生成部1405は、ステップS1501で取得された拡散・表面反射画像(平行画像)、ステップS1502で取得された拡散反射画像(直交画像)、及びステップS1503で取得された素材情報に基づき、色画像を生成する。なお、ステップS1504の詳細については後述する。
In step S1504, the color
ステップS1505は、実施例3のステップS1105と同様である。 Step S1505 is the same as step S1105 of the third embodiment.
<ステップS1504の詳細について>
以下、ステップS1504の色画像生成処理に関して、図18を用いて説明する。
<Details of Step S1504>
Hereinafter, the color image generation processing in step S1504 will be described with reference to FIG.
ステップS1801は実施例1のステップS501と同様である。 Step S1801 is the same as step S501 in the first embodiment.
ステップS1802において、色画像生成部1405は、ステップS1503で取得された素材マップMの座標(x,y)における値M(x,y)を取得する。
In step S1802, the color
ステップS1803において、色画像生成部1405は、ステップS1802で取得した値M(x,y)について判定する。ステップS1803の判定の結果、M(x,y)=0の場合、ステップS1804に進み、M(x,y)=1の場合、ステップS1805に進み、M(x,y)=2の場合、ステップS1806に進む。
In step S1803, the color
ステップS1804、ステップS1805、ステップS1806は、実施例4のステップS1305、ステップS1307、ステップS1306と同様である。ステップS1807、ステップS1808は、実施例1のステップS506、ステップS507と同様である。 Step S1804, step S1805, and step S1806 are the same as step S1305, step S1307, and step S1306 of the fourth embodiment. Steps S1807 and S1808 are the same as steps S506 and S507 in the first embodiment.
本実施例により、標準偏差を導出することなく、対象物の色情報を高精度に取得することが可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to obtain the color information of the object with high accuracy without deriving the standard deviation.
なお、本実施例では、色画像の画素値に、拡散・表面反射画像の画素値と、拡散反射画像の画素値と、拡散・表面反射画像の画素と拡散反射画像の画素とを合成した画素の画素値と、の何れかを画素毎に代入する場合(実施例4)について説明している。しかしながら、本実施例は、実施例1〜3にも適用できる。 In this embodiment, the pixel value of the color image is combined with the pixel value of the diffuse / surface reflection image, the pixel value of the diffuse reflection image, and the pixel of the diffusion / surface reflection image and the pixel of the diffuse reflection image. A case where any one of the pixel values is substituted for each pixel (Example 4) is described. However, this embodiment can also be applied to the first to third embodiments.
[その他の実施例]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Examples]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
1・・・画像処理装置
204・・・色画像生成部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記対象物の拡散反射光と表面反射光とを表す第1反射光を撮影することで得られる第1の反射画像と、前記拡散反射光を表す第2反射光を撮影することで得られる第2の反射画像とを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された第1の反射画像と第2の反射画像とに基づき、前記色画像を生成する生成手段を有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing device that generates a color image representing a color distribution of an object,
A first reflection image obtained by photographing the first reflected light representing the diffuse reflected light and the surface reflected light of the object and a second reflected light obtained by photographing the second reflected light representing the diffuse reflected light. Acquisition means for acquiring two reflection images;
An image processing apparatus comprising: a generation unit configured to generate the color image based on the first reflection image and the second reflection image acquired by the acquisition unit.
前記対象物の拡散反射光と表面反射光とを表す第1反射光を撮影することで得られる第1の反射画像と、前記拡散反射光を表す第2反射光を撮影することで得られる第2の反射画像とを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された第1の反射画像と第2の反射画像とに基づき、前記色画像を生成する生成ステップとを有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing method for generating a color image representing a color distribution of an object,
A first reflection image obtained by photographing the first reflected light representing the diffuse reflected light and the surface reflected light of the object and a second reflected light obtained by photographing the second reflected light representing the diffuse reflected light. An acquisition step of acquiring two reflection images;
An image processing apparatus comprising: a generation step of generating the color image based on the first reflection image and the second reflection image acquired in the acquisition step.
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