JP2023163061A - Imaging apparatus, control method for imaging apparatus, and program - Google Patents

Imaging apparatus, control method for imaging apparatus, and program Download PDF

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Abstract

To provide an imaging apparatus capable of obtaining appropriate exposure for the rays of light in a plurality of wavelength ranges with low power consumption.SOLUTION: An imaging apparatus (10) has an imaging unit (11) that images a subject and a control unit (12) that controls exposure during imaging. The imaging unit is capable of first imaging using light in a first wavelength range and second imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range. The control unit determines a second exposure for the second imaging using a first exposure in the first imaging and reflectance of the subject.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an imaging device, a method of controlling the imaging device, and a program.

従来、植物の画像から生育指標を診断し、生育状態の変化を把握するシステムが知られている。例えば、Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)または葉面積指数などの生育指標は、近赤外光と赤色光とのそれぞれの画像の輝度値を用いて算出される。 BACKGROUND ART Conventionally, systems are known that diagnose growth indicators from images of plants and ascertain changes in growth conditions. For example, a growth index such as a Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) or a leaf area index is calculated using the brightness values of near-infrared light and red light images.

特許文献1には、近赤外光と赤色光とのそれぞれについて露出時間を複数種類に変えて所定領域の画像を撮影し、近赤外光と赤色光とのそれぞれについて適切な露出時間の画像を選択する方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses that an image of a predetermined area is photographed by changing the exposure time for each of near-infrared light and red light to multiple types, and images with appropriate exposure times for each of near-infrared light and red light are captured. A method for selecting is disclosed.

特開2007-171033号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-171033

特許文献1に開示された方法では、複数の波長範囲の光のそれぞれについて複数の露出時間で撮影を行う必要があるため、撮影回数が多くなる。その結果、消費電力が大きくなり、太陽電池やバッテリなどの電源装置を大型化する必要がある。 In the method disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to take pictures with a plurality of exposure times for each of light in a plurality of wavelength ranges, the number of shots is increased. As a result, power consumption increases, and it is necessary to increase the size of power supplies such as solar cells and batteries.

そこで本発明は、低消費電力で、複数の波長範囲の光のそれぞれについて適切な露出を得ることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging device that can obtain appropriate exposure for each of light in a plurality of wavelength ranges with low power consumption.

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、撮像の際の露出を制御する制御部とを有し、前記撮像部は、第1波長範囲の光を用いた第1撮像と、該第1波長範囲とは異なる第2波長範囲の光を用いた第2撮像が可能であり、前記制御部は、前記第1撮像の際の第1露出と前記被写体の反射率とを用いて、前記第2撮像の際の第2露出を決定する。 An imaging device according to one aspect of the present invention includes an imaging unit that images a subject, and a control unit that controls exposure during imaging, and the imaging unit includes a first light source using light in a first wavelength range. imaging and a second imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range, and the control unit controls the first exposure and the reflectance of the subject during the first imaging. is used to determine the second exposure during the second imaging.

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the invention are explained in the following embodiments.

本発明によれば、低消費電力で、複数の波長範囲の光のそれぞれについて適切な露出を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device that can obtain appropriate exposure for each of light in a plurality of wavelength ranges with low power consumption.

各実施形態における植物の葉の分光反射率の例である。It is an example of the spectral reflectance of the leaf of the plant in each embodiment. 第1実施形態における撮像装置のハードウエア構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the hardware configuration of an imaging device in a first embodiment. FIG. 第1実施形態における撮像装置のソフトウエア構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the software configuration of the imaging device in the first embodiment. 第1実施形態における制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method in 1st Embodiment. 第2実施形態における制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method in 2nd Embodiment. 第3実施形態における制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method in 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same members, and overlapping explanations will be omitted.

まず、各実施形態の具体的な説明を行う前に、本発明の概要について説明する。図1は、本実施形態における撮影対象の植物の葉の可視光の波長範囲(第1波長範囲)および近赤外光の波長範囲(第2波長範囲)における分光反射率の例である。図1において、横軸は波長(nm)、縦軸は反射率(%)をそれぞれ示す。本実施形態の植物の葉においては、可視光においては葉の色素による吸収が大きく反射率が低くなるが、近赤外光においては吸収が少なく反射率が相対的に高い。この場合、例えば可視光に合わせて決定した露出(露出時間)で近赤外光の撮影を行うと、露出オーバーとなり適切な画像が得られない。一方、反射率の高い近赤外光で決定した露出に合わせて可視光での撮像を行うと、露出アンダーとなり適切な画像が得られない。植物の色情報から生育状態を測定する場合など、その色の精度が重要となるため、適切な露出で画像を得ることが必要である。そのため、光の波長範囲に応じて、被写体の反射率を考慮して露出を制御することが必要である。撮像装置を定点に置き、継続的に植物を撮影して生育状態を観察する場合など、撮影対象の被写体が決まっており、その被写体の分光反射率が既知であれば、被写体の反射率を考慮して露出を制御することが可能である。 First, before giving a specific description of each embodiment, an overview of the present invention will be described. FIG. 1 is an example of the spectral reflectance of leaves of a plant to be photographed in the visible light wavelength range (first wavelength range) and the near-infrared light wavelength range (second wavelength range) in this embodiment. In FIG. 1, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents reflectance (%). In the leaves of the plant of this embodiment, the pigments in the leaves absorb visible light and have a low reflectance, but the near-infrared light has little absorption and a relatively high reflectance. In this case, for example, if near-infrared light is photographed with an exposure (exposure time) determined in accordance with visible light, overexposure occurs and an appropriate image cannot be obtained. On the other hand, if an image is taken using visible light in accordance with the exposure determined using near-infrared light, which has a high reflectance, the image will be underexposed and an appropriate image will not be obtained. When measuring the growth status of plants based on color information, color accuracy is important, so it is necessary to obtain images with appropriate exposure. Therefore, it is necessary to control exposure in accordance with the wavelength range of light and taking into account the reflectance of the subject. If the subject to be photographed is determined and the spectral reflectance of the subject is known, such as when placing an imaging device at a fixed point and continuously photographing plants to observe their growth status, the reflectance of the subject should be taken into account. It is possible to control the exposure by

反射率特性は被写体に応じて異なり、例えば撮影対象の被写体(葉、花、果実、または穂など)に応じて露出を変更することが好ましい。また、撮像装置を定点に置き、継続的に植物を撮影する場合、生育段階や生育状態に応じて画面内に、若い葉や成長した葉、葉や穂、または、健康な葉・枯れた葉など異なる被写体が存在する。例えば、図1中の実線は若い葉、破線は成長した葉のそれぞれの分光反射率を示す。このように反射率は、生育段階または生育状態に応じて異なる。この場合も、画像から被写体の生育段階や生育状態を検知し、対象被写体に応じた補正値から露出を決定することが好ましい。また、適切な露出を得るため、撮像装置の分光感度を考慮して、またホワイトバランス(WB)処理を行わない場合には光源の分光特性などを考慮して、露出を決定することが好ましい。以下、各実施形態について詳述する。 The reflectance characteristics differ depending on the subject, and it is preferable to change the exposure depending on the subject to be photographed (leaves, flowers, fruits, panicles, etc.), for example. In addition, when placing an imaging device at a fixed point and continuously photographing plants, depending on the growth stage and growth condition, young leaves, mature leaves, leaves and panicles, or healthy leaves and withered leaves may be displayed on the screen. There are different subjects such as For example, the solid line in FIG. 1 indicates the spectral reflectance of young leaves, and the broken line indicates the spectral reflectance of grown leaves. In this way, the reflectance varies depending on the growth stage or growth condition. In this case as well, it is preferable to detect the growth stage and growth condition of the subject from the image and determine the exposure based on the correction value according to the target subject. Furthermore, in order to obtain appropriate exposure, it is preferable to determine the exposure by taking into account the spectral sensitivity of the imaging device, or, if white balance (WB) processing is not performed, the spectral characteristics of the light source. Each embodiment will be described in detail below.

(第1実施形態)
まず、第1実施形態について説明する。図2は、本実施形態における撮像装置10のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。撮像装置10は、撮像部11、CPU(制御部)12、メモリ(記憶部)13、入力部14、表示部15、および通信部16を有する。撮像部11は、被写体を撮像する。CPU12は、撮像装置10における各部の制御を行う。メモリ13は、プログラム、撮像部11で撮像された画像または設定値などのデータを記憶する。なおメモリ13は、ROMまたは不揮発性メモリなどの記憶媒体と、RAMまたはシステムメモリなどのワークメモリとを含む。
(First embodiment)
First, a first embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the imaging device 10 in this embodiment. The imaging device 10 includes an imaging section 11 , a CPU (control section) 12 , a memory (storage section) 13 , an input section 14 , a display section 15 , and a communication section 16 . The imaging unit 11 images a subject. The CPU 12 controls each section in the imaging device 10. The memory 13 stores data such as programs, images captured by the imaging unit 11, and setting values. Note that the memory 13 includes a storage medium such as ROM or nonvolatile memory, and a work memory such as RAM or system memory.

図3は、撮像装置10のソフトウエア構成の一例を示す図である。撮像装置10(CPU12)は、撮像制御部101、露出制御部102、画像処理部103、検出部104、および露出決定部105としての機能を有する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the software configuration of the imaging device 10. The imaging device 10 (CPU 12) has functions as an imaging control section 101, an exposure control section 102, an image processing section 103, a detection section 104, and an exposure determination section 105.

撮像制御部101は、撮像部11を制御し、撮像部11から得られた輝度信号および色信号を露出制御部102へ伝える。露出制御部102は、撮像の際の露出を制御する。露出制御部102は、撮像部11を構成する光学系(撮像光学系)の絞りまたは撮像素子により設定される露光時間、および撮像感度など被写体を撮像する際の露出に関する制御を行う。画像処理部103は、露出制御部102で決められた露出で撮像された被写体の画像データに対して、種々の一般的な画像処理を行う。画像処理は、例えば、ガンマ補正、WB処理、カラーバランス処理、シャープネス処理、ノイズ低減処理、収差補正、およびシェーディング補正などを含む。 The imaging control unit 101 controls the imaging unit 11 and transmits the brightness signal and color signal obtained from the imaging unit 11 to the exposure control unit 102. The exposure control unit 102 controls exposure during imaging. The exposure control unit 102 controls exposure when photographing a subject, such as the exposure time set by the aperture of the optical system (imaging optical system) constituting the imaging unit 11 or the imaging element, and the imaging sensitivity. The image processing unit 103 performs various general image processing on image data of a subject imaged at an exposure determined by the exposure control unit 102. Image processing includes, for example, gamma correction, WB processing, color balance processing, sharpness processing, noise reduction processing, aberration correction, shading correction, and the like.

露出決定部105は、予め決められた、または、第1波長範囲の光についての撮像画像を用いて、検出部104で検出された被写体に応じて、第2波長範囲の光についての撮像を行う際の露出を決定する。露出決定部105は、複数の被写体が検出された場合、複数の被写体のそれぞれに応じた露出を決定することができ、または複数の被写体の反射率のうち最大の反射率を採用して露出を決定してもよい。露出の決定には、被写体の分光反射率に関するデータを用いるが、予めメモリ13に記憶されたデータ、または通信部16を介して外部装置から取得したデータを用いてもよい。露出決定部105は、決定した露出を露出制御部102へ伝える。 The exposure determining unit 105 performs imaging for light in a second wavelength range according to the subject detected by the detection unit 104 using a predetermined image or a captured image for light in the first wavelength range. Determine the actual exposure. When a plurality of subjects are detected, the exposure determining unit 105 can determine the exposure according to each of the plurality of subjects, or can determine the exposure by adopting the maximum reflectance among the reflectances of the plurality of subjects. You may decide. Although data regarding the spectral reflectance of the subject is used to determine the exposure, data stored in advance in the memory 13 or data acquired from an external device via the communication unit 16 may also be used. Exposure determining section 105 transmits the determined exposure to exposure controlling section 102.

本実施形態において、図2および図3に示される撮像装置10の構成は、複数の波長範囲の光について一つの装置を用いて撮像を行う場合、または、波長範囲ごとに複数の装置を用いて撮像を行う場合のいずれにも適用可能である。また本実施形態において、撮像装置10を水田に設置し、被写体としての植物の葉の色情報を取得するため、可視光(第1波長範囲の光)および近赤外光(第2波長範囲の光)での撮像を行う撮像装置10について説明する。なお本実施形態において、被写体としての植物は、稲または麦の少なくとも一つを含むが、これに限定されるものではなく、他の植物であってもよい。 In this embodiment, the configuration of the imaging device 10 shown in FIGS. 2 and 3 is used when imaging is performed using one device for light in multiple wavelength ranges, or when multiple devices are used for each wavelength range. It is applicable to any case where imaging is performed. Furthermore, in this embodiment, the imaging device 10 is installed in a rice field, and in order to obtain color information of leaves of plants as subjects, visible light (light in the first wavelength range) and near-infrared light (light in the second wavelength range) are used. An imaging device 10 that performs imaging using light) will be described. Note that in this embodiment, the plants as subjects include at least one of rice and wheat, but are not limited thereto, and may be other plants.

次に、図4を参照して、本実施形態における被写体(対象植物)の葉の色情報を取得する手順(制御方法)について説明する。図4は、本実施形態における制御方法を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 4, a procedure (control method) for acquiring leaf color information of a subject (target plant) in this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the control method in this embodiment.

まずステップS110において、CPU12(撮像制御部101)は、撮像部11を用いて、第1露出で可視光(R、G、B)を用いた撮像を行う。続いてステップS111において、CPU12(露出制御部102)は、既知の植物(例えば稲)の近赤外光の反射率および可視光のそれぞれの反射率(波長範囲Wiについての被写体の反射率Ri)をメモリ13から取得する(データ読み込み)。続いてステップS112において、CPU12(露出決定部105)は、可視光を用いた撮像の際の露出(第1露出)と、メモリ13から取得した反射率とを用いて、近赤外光を用いた撮像の際の露出(露出時間、第2露出)を決定する。ここで、可視光での露出時間(第1露出)をTg、可視光のうちG(緑色)についての対象植物(稲)の葉の反射率(第1反射率)をRg、近赤外光についての対象植物(稲)の葉の反射率(第2反射率)をRiとする。このとき、近赤外光での撮像の際の露出時間Ti(第2露出)は、以下の式(1)のように表される。 First, in step S110, the CPU 12 (imaging control unit 101) uses the imaging unit 11 to perform imaging using visible light (R, G, B) in a first exposure. Subsequently, in step S111, the CPU 12 (exposure control unit 102) calculates the near-infrared light reflectance and the visible light reflectance (reflectance Ri of the subject in the wavelength range Wi) of a known plant (for example, rice). is obtained from the memory 13 (data reading). Subsequently, in step S112, the CPU 12 (exposure determining unit 105) uses the exposure (first exposure) during imaging using visible light and the reflectance acquired from the memory 13 to determine whether near-infrared light is used. The exposure (exposure time, second exposure) during image capture is determined. Here, the exposure time (first exposure) to visible light is Tg, the reflectance (first reflectance) of the leaves of the target plant (rice) for G (green) of visible light is Rg, and near-infrared light Let Ri be the reflectance (second reflectance) of the leaves of the target plant (rice). At this time, the exposure time Ti (second exposure) during imaging with near-infrared light is expressed as in the following equation (1).

Ti=Tg×Ri/Rg …(1)
なお本実施形態において、対象植物の葉の反射率(第1反射率と第2反射率との比)に加えて、事前に取得された撮像装置10の分光感度または光源分光特性を用いて露出時間Tiを決定してもよい。
Ti=Tg×Ri/Rg…(1)
Note that in this embodiment, in addition to the reflectance of the leaves of the target plant (ratio of the first reflectance to the second reflectance), exposure is performed using the spectral sensitivity or light source spectral characteristics of the imaging device 10 acquired in advance. A time Ti may also be determined.

続いてステップS113において、CPU12(露出制御部102、撮像制御部101)は、ステップS112にて決定された露出(露出時間Ti)で、近赤外光での撮像を行う。続いてステップS114において、CPU12(画像処理部103)は、ステップS113にて取得された近赤外光で撮像された画像から、対象植物(稲)と水田の水との近赤外光における分光反射率の違いを利用し、画像中の対象植物の葉の領域を抽出する。そしてCPU12(画像処理部103)は、可視光で撮像された画像から、葉の領域における色情報を取得する。 Subsequently, in step S113, the CPU 12 (exposure control unit 102, imaging control unit 101) performs imaging using near-infrared light with the exposure (exposure time Ti) determined in step S112. Subsequently, in step S114, the CPU 12 (image processing unit 103) calculates the near-infrared light spectra of the target plant (rice) and the water in the paddy field from the image captured in the near-infrared light acquired in step S113. The leaf area of the target plant in the image is extracted using differences in reflectance. The CPU 12 (image processing unit 103) then acquires color information in the leaf area from the image captured using visible light.

以上のように、撮像部11は、第1波長範囲の光を用いた撮像と第1波長範囲と異なる第2波長範囲の光を用いた撮像が可能である。制御部(CPU12)は、第1波長範囲の光を用いた撮像の際の第1露出と被写体の反射率とを用いて、第2波長範囲の光を用いた撮像の際の第2露出を決定する。なお本実施形態において、第1波長範囲の光は可視光であり、第2波長範囲の光は近赤外光であるが、これに限定されるものではなく、第1波長範囲の光を近赤外光、第2波長範囲の光を可視光としてもよい。 As described above, the imaging unit 11 is capable of imaging using light in the first wavelength range and imaging using light in the second wavelength range different from the first wavelength range. The control unit (CPU 12) uses the first exposure during imaging using light within a first wavelength range and the reflectance of the subject to determine the second exposure during imaging using light within a second wavelength range. decide. In this embodiment, the light in the first wavelength range is visible light, and the light in the second wavelength range is near-infrared light, but the present invention is not limited to this. Infrared light or light in the second wavelength range may be used as visible light.

(第2実施形態)
次に、図5を参照して、第2実施形態における被写体(対象植物)の葉の色情報を取得する手順(制御方法)について説明する。図5は、本実施形態における制御方法を示すフローチャートである。本実施形態では、植物の生育状態を判定するために可視光の画像および近赤外光の画像を撮像する撮像装置10について説明する。本実施形態の撮像装置10は、検出部104を有し、画像内における被写体(検出対象物)を検出する。検出部104は、画像処理部103で種々の画像処理を行った画像に対して、植物、動物、または人物などの種々の被写体を検出する(被写体の種類や部位を判定する)。なお検出部104は、被写体の検出結果を露出決定部105に通知する。
(Second embodiment)
Next, with reference to FIG. 5, a procedure (control method) for acquiring leaf color information of a subject (target plant) in the second embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the control method in this embodiment. In this embodiment, an imaging device 10 that captures visible light images and near-infrared light images in order to determine the growth state of plants will be described. The imaging device 10 of this embodiment includes a detection unit 104 and detects a subject (detection target) in an image. The detection unit 104 detects various subjects such as plants, animals, or people in the image that has been subjected to various image processing by the image processing unit 103 (determines the type and part of the subject). Note that the detection unit 104 notifies the exposure determination unit 105 of the detection result of the subject.

まずステップS120において、CPU12(撮像制御部101)は、撮像部11を用いて近赤外光での撮像を行う。続いてステップS121において、CPU12(検出部104)は、検出された植物の葉が健康な葉であるか否かを判定する。すなわちCPU12は、近赤外光での撮像により取得された画像(近赤外光画像)に基づいて、水分量などによって異なる葉の反射率を利用し、健康な葉と枯れた葉を検出する。検出された葉が健康な葉であると判定された場合、ステップS122に進む。一方、検出された葉が健康な葉でないと判定された場合、ステップS126に進む。 First, in step S120, the CPU 12 (imaging control section 101) uses the imaging section 11 to perform imaging using near-infrared light. Subsequently, in step S121, the CPU 12 (detection unit 104) determines whether the detected leaf of the plant is a healthy leaf. That is, the CPU 12 detects healthy leaves and withered leaves based on the image obtained by imaging with near-infrared light (near-infrared light image), using the reflectance of leaves that differ depending on the moisture content, etc. . If it is determined that the detected leaf is a healthy leaf, the process advances to step S122. On the other hand, if it is determined that the detected leaf is not a healthy leaf, the process advances to step S126.

ステップS122、S126において、CPU12は、葉の生育状態に応じた近赤外光の反射率および可視光(R、G、B)のそれぞれの反射率(被写体種類iおよび波長範囲Wiについての反射率Ri)を、メモリ13から取得する(データ読み込み)。続いてステップS123、ステップS127において、CPU12(露出決定部105)は、近赤外光での露出と、葉の反射率とを用いて、可視光(R、G、B)での撮像を行う際の露出(露出時間)を決定する。第1実施形態と同様に、反射率に加えて、事前に取得した撮像装置10の分光感度または光源分光特性を用いてもよい。続いてステップS124、S128において、CPU12(撮像制御部101)は、ステップS123、S127にて決定された露出で、可視光(R、G、B)での撮像を行う。続いてステップS125、S129において、CPU12は、それぞれの被写体に関し、可視光画像から葉の領域における色情報を取得する。 In steps S122 and S126, the CPU 12 determines the reflectance of near-infrared light and the reflectance of visible light (R, G, B) according to the growth state of the leaves (the reflectance for the subject type i and the wavelength range Wi). Ri) from the memory 13 (data reading). Subsequently, in steps S123 and S127, the CPU 12 (exposure determining unit 105) performs imaging in visible light (R, G, B) using near-infrared light exposure and leaf reflectance. Determine the actual exposure (exposure time). As in the first embodiment, in addition to the reflectance, the spectral sensitivity or light source spectral characteristics of the imaging device 10 acquired in advance may be used. Subsequently, in steps S124 and S128, the CPU 12 (imaging control unit 101) performs imaging using visible light (R, G, B) with the exposure determined in steps S123 and S127. Subsequently, in steps S125 and S129, the CPU 12 acquires color information in the leaf area from the visible light image for each subject.

なお本実施形態において、被写体の種類として、被写体である植物の葉が健康な葉であるか否かを判定するが、これに限定されるものではなく、稲または麦などの植物の種類、または、植物の葉、穂、花、実などの植物の部位の判定に基づく処理であってもよい。 In this embodiment, it is determined whether the leaves of the subject plant are healthy leaves or not as the type of subject; however, it is not limited to this, and the type of plant such as rice or wheat, or , processing may be based on determination of plant parts such as leaves, ears, flowers, and fruits.

以上のように、本実施形態では、制御部(CPU12)は、第1波長範囲の光を用いた撮像画像に基づいて、被写体の種類または部位を判定する。そして制御部は、被写体の種類または部位に応じた反射率を用いて、第2波長範囲の光を用いた撮像の際の露出を決定する。また本実施形態において、撮像部11は、被写体の種類または部位ごとに、第2波長範囲の光を用いた撮像を行う。なお本実施形態において、第1波長範囲の光は近赤外光であり、第2波長範囲の光は可視光であるが、これに限定されるものではなく、第1波長範囲の光を可視光、第2波長範囲の光を近赤外光としてもよい。 As described above, in this embodiment, the control unit (CPU 12) determines the type or region of the subject based on the captured image using light in the first wavelength range. Then, the control unit determines exposure during imaging using light in the second wavelength range, using reflectance depending on the type or region of the subject. Further, in this embodiment, the imaging unit 11 performs imaging using light in the second wavelength range for each type or part of the subject. Note that in this embodiment, the light in the first wavelength range is near-infrared light, and the light in the second wavelength range is visible light; however, the light in the first wavelength range is visible light. The light in the second wavelength range may be near-infrared light.

(第3実施形態)
次に、図6を参照して、第3実施形態における被写体(対象植物)の葉の色情報を取得する手順(制御方法)について説明する。図6は、本実施形態における制御方法を示すフローチャートである。本実施形態では、対象植物の真上に撮像装置10を設置し、植物の葉の高さを算出するために可視光画像および近赤外光画像を撮像して取得する撮像装置10について説明する。なお本実施形態において、撮像装置10は、複数の波長範囲での撮像を行うため、波長範囲ごとに複数の撮像部11を有する。具体的には、撮像部11は、可視光撮像用の撮像部と、ステレオカメラにおける近赤外光用の撮像部とを含む。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 6, a procedure (control method) for acquiring leaf color information of a subject (target plant) in the third embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the control method in this embodiment. In this embodiment, an imaging device 10 will be described in which the imaging device 10 is installed directly above a target plant and captures and acquires a visible light image and a near-infrared light image in order to calculate the height of the plant's leaves. . Note that in this embodiment, the imaging device 10 has a plurality of imaging units 11 for each wavelength range in order to perform imaging in a plurality of wavelength ranges. Specifically, the imaging unit 11 includes an imaging unit for visible light imaging and an imaging unit for near-infrared light in a stereo camera.

まずステップS130において、CPU12(撮像制御部101)は、撮像部11を用いて、第1露出で可視光(R、G、B)を用いた撮像(第1波長範囲の光を用いた撮像)を行う。ステップS131において、CPU12は、既知の植物(例えば稲)の近赤外光での反射率および可視光(R、G、B)での反射率(波長範囲Wiについての被写体の反射率Ri)をそれぞれ、メモリ13から取得する(データ読み込み)。続いてステップS132において、CPU12(露出決定部105)は、近赤外光(第2波長範囲の光)を用いた撮像の際の露出(第2露出)を決定する。第1実施形態と同様に、反射率に加えて、事前に取得した撮像装置10の分光感度または光源分光特性を用いてもよい。 First, in step S130, the CPU 12 (imaging control unit 101) uses the imaging unit 11 to capture an image using visible light (R, G, B) in a first exposure (imaging using light in a first wavelength range). I do. In step S131, the CPU 12 calculates the reflectance of a known plant (for example, rice) with near-infrared light and the reflectance with visible light (R, G, B) (reflectance Ri of the subject in the wavelength range Wi). Each is acquired from the memory 13 (data reading). Subsequently, in step S132, the CPU 12 (exposure determining unit 105) determines exposure (second exposure) during imaging using near-infrared light (light in the second wavelength range). As in the first embodiment, in addition to the reflectance, the spectral sensitivity or light source spectral characteristics of the imaging device 10 acquired in advance may be used.

続いてステップS133において、CPU12(撮像制御部101)は、撮像部11を用いて、ステップS132にて決定された露出(第2露出)で近赤外光での撮像を行う。続いてステップS134において、CPU12は、まずステップS130にて取得された可視光画像から、対象植物の葉とそれ以外(実果、穂、水、土など)の被写体との反射率の違いを利用して、画像中の対象植物の葉の領域を抽出する。そして近赤外光のステレオ画像から、画像内の被写体の高さ情報を取得し、そのうち葉の領域における高さ情報を取得する。 Subsequently, in step S133, the CPU 12 (imaging control unit 101) uses the imaging unit 11 to perform near-infrared light imaging at the exposure determined in step S132 (second exposure). Next, in step S134, the CPU 12 first uses the difference in reflectance between the leaves of the target plant and other subjects (fruit, ears, water, soil, etc.) from the visible light image acquired in step S130. Then, the leaf area of the target plant in the image is extracted. Then, from the near-infrared stereo image, height information of the subject in the image is acquired, and among them, height information in the leaf area is acquired.

なお本実施形態において、第1波長範囲の光は可視光であり、第2波長範囲の光は近赤外光であるが、これに限定されるものではなく、第1波長範囲の光を近赤外光、第2波長範囲の光を可視光としてもよい。 In this embodiment, the light in the first wavelength range is visible light, and the light in the second wavelength range is near-infrared light, but the present invention is not limited to this. Infrared light or light in the second wavelength range may be used as visible light.

(その他の実施形態)
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 embodiments)
The present invention provides a system or device with a program that implements one or more functions of the embodiments described above via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device reads and executes the program. This can also be achieved by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

各実施形態によれば、低消費電力で、複数の波長範囲の光のそれぞれについて適切な露出を得ることが可能な撮像装置、撮像装置の制御方法、およびプログラムを提供することができる。 According to each embodiment, it is possible to provide an imaging device, a control method for the imaging device, and a program that can obtain appropriate exposure for each of light in a plurality of wavelength ranges with low power consumption.

各実施形態の開示は、以下の構成および方法を含む。
(構成1)
被写体を撮像する撮像部と、
撮像の際の露出を制御する制御部と、を有し、
前記撮像部は、第1波長範囲の光を用いた第1撮像と、該第1波長範囲とは異なる第2波長範囲の光を用いた第2撮像が可能であり、
前記制御部は、前記第1撮像の際の第1露出と前記被写体の反射率とを用いて、前記第2撮像の際の第2露出を決定することを特徴とする撮像装置。
(構成2)
前記反射率に関するデータを記憶する記憶部を更に有することを特徴とする構成1に記載の撮像装置。
(構成3)
前記反射率に関する前記データは、前記第1波長範囲の光についての前記被写体の第1反射率および前記第2波長範囲の光についての前記被写体の第2反射率を含み、
前記制御部は、前記第1反射率と前記第2反射率との比に基づいて、前記第2露出を決定することを特徴とする構成2に記載の撮像装置。
(構成4)
前記第1波長範囲の光は、可視光または近赤外光のうち一方であり、
前記第2波長範囲の光は、前記可視光または前記近赤外光のうち他方であることを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。
(構成5)
前記制御部は、
前記第1撮像により得られた画像に基づいて前記被写体の種類または部位を検出し、
前記被写体の前記種類または前記部位に応じた前記反射率を用いて前記第2露出を決定することを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載の撮像装置。
(構成6)
前記撮像部は、前記被写体の前記種類または前記部位ごとに前記第2撮像を行うことを特徴とする構成5に記載の撮像装置。
(構成7)
前記被写体は、植物であることを特徴とする構成1乃至6のいずれか一項に記載の撮像装置。
(構成8)
前記制御部は、
前記第1撮像により得られた画像に基づいて前記植物の生育状態を検出し、
前記生育状態に応じた前記反射率を用いて前記第2露出を決定することを特徴とする構成7に記載の撮像装置。
(構成9)
前記生育状態は、前記植物が健康な葉であるか否かに関する状態であることを特徴とする構成8に記載の撮像装置。
(構成10)
前記植物は、稲または麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする構成71乃至9のいずれかに記載の撮像装置。
(構成11)
前記制御部は、前記撮像装置の分光感度を更に用いて前記第2露出を決定することを特徴とする構成1乃至10のいずれかに記載の撮像装置。
(方法1)
第1波長範囲の光を用いて第1露出で被写体を撮像するステップと、
前記第1露出と前記被写体の反射率とを用いて、前記第1波長範囲と異なる第2波長範囲の光を用いた撮像の際の第2露出を決定するステップと、
前記第2波長範囲の光を用いて前記第2露出で前記被写体を撮像するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
(構成12)
方法1に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
The disclosure of each embodiment includes the following configurations and methods.
(Configuration 1)
an imaging unit that captures an image of a subject;
A control unit that controls exposure during imaging;
The imaging unit is capable of first imaging using light in a first wavelength range and second imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range,
The imaging device is characterized in that the control unit determines the second exposure during the second imaging using the first exposure during the first imaging and the reflectance of the subject.
(Configuration 2)
The imaging device according to configuration 1, further comprising a storage unit that stores data regarding the reflectance.
(Configuration 3)
The data regarding the reflectance includes a first reflectance of the object for light in the first wavelength range and a second reflectance of the object for light in the second wavelength range,
The imaging device according to configuration 2, wherein the control unit determines the second exposure based on a ratio between the first reflectance and the second reflectance.
(Configuration 4)
The light in the first wavelength range is one of visible light or near-infrared light,
4. The imaging device according to any one of configurations 1 to 3, wherein the light in the second wavelength range is the other of the visible light and the near-infrared light.
(Configuration 5)
The control unit includes:
Detecting the type or part of the subject based on the image obtained by the first imaging,
5. The imaging device according to any one of configurations 1 to 4, wherein the second exposure is determined using the reflectance according to the type or the part of the subject.
(Configuration 6)
The imaging device according to configuration 5, wherein the imaging unit performs the second imaging for each type or part of the subject.
(Configuration 7)
7. The imaging device according to any one of configurations 1 to 6, wherein the subject is a plant.
(Configuration 8)
The control unit includes:
Detecting the growth state of the plant based on the image obtained by the first imaging,
8. The imaging device according to configuration 7, wherein the second exposure is determined using the reflectance depending on the growth state.
(Configuration 9)
9. The imaging device according to configuration 8, wherein the growth state is a state regarding whether or not the plant has healthy leaves.
(Configuration 10)
10. The imaging device according to any one of configurations 71 to 9, wherein the plant includes at least one of rice and wheat.
(Configuration 11)
11. The imaging device according to any one of configurations 1 to 10, wherein the control unit determines the second exposure by further using spectral sensitivity of the imaging device.
(Method 1)
imaging a subject with a first exposure using light in a first wavelength range;
determining a second exposure for imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range, using the first exposure and the reflectance of the subject;
A method for controlling an imaging device, comprising the step of imaging the subject at the second exposure using light in the second wavelength range.
(Configuration 12)
A program that causes a computer to execute the control method described in Method 1.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.

10 撮像装置
11 撮像部
12 CPU(制御部)
10 Imaging device 11 Imaging unit 12 CPU (control unit)

Claims (13)

被写体を撮像する撮像部と、
撮像の際の露出を制御する制御部と、を有し、
前記撮像部は、第1波長範囲の光を用いた第1撮像と、該第1波長範囲とは異なる第2波長範囲の光を用いた第2撮像が可能であり、
前記制御部は、前記第1撮像の際の第1露出と前記被写体の反射率とを用いて、前記第2撮像の際の第2露出を決定することを特徴とする撮像装置。
an imaging unit that captures an image of a subject;
A control unit that controls exposure during imaging,
The imaging unit is capable of first imaging using light in a first wavelength range and second imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range,
The imaging device is characterized in that the control unit determines the second exposure during the second imaging using the first exposure during the first imaging and the reflectance of the subject.
前記反射率に関するデータを記憶する記憶部を更に有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, further comprising a storage unit that stores data regarding the reflectance. 前記反射率に関する前記データは、前記第1波長範囲の光についての前記被写体の第1反射率および前記第2波長範囲の光についての前記被写体の第2反射率を含み、
前記制御部は、前記第1反射率と前記第2反射率との比に基づいて、前記第2露出を決定することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The data regarding the reflectance includes a first reflectance of the object for light in the first wavelength range and a second reflectance of the object for light in the second wavelength range,
The imaging device according to claim 2, wherein the control unit determines the second exposure based on a ratio between the first reflectance and the second reflectance.
前記第1波長範囲の光は、可視光または近赤外光のうち一方であり、
前記第2波長範囲の光は、前記可視光または前記近赤外光のうち他方であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。
The light in the first wavelength range is one of visible light or near-infrared light,
The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light in the second wavelength range is the other of the visible light and the near-infrared light.
前記制御部は、
前記第1撮像により得られた画像に基づいて前記被写体の種類または部位を検出し、
前記被写体の前記種類または前記部位に応じた前記反射率を用いて前記第2露出を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。
The control unit includes:
Detecting the type or part of the subject based on the image obtained by the first imaging,
The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second exposure is determined using the reflectance according to the type or the part of the subject.
前記撮像部は、前記被写体の前記種類または前記部位ごとに前記第2撮像を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 5, wherein the imaging unit performs the second imaging for each type or part of the subject. 前記被写体は、植物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the subject is a plant. 前記制御部は、
前記第1撮像により得られた画像に基づいて前記植物の生育状態を検出し、
前記生育状態に応じた前記反射率を用いて前記第2露出を決定することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
The control unit includes:
Detecting the growth state of the plant based on the image obtained by the first imaging,
The imaging device according to claim 7, wherein the second exposure is determined using the reflectance according to the growth state.
前記生育状態は、前記植物が健康な葉であるか否かに関する状態であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 8, wherein the growth condition is a condition related to whether the plant has healthy leaves. 前記植物は、稲または麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 7, wherein the plant includes at least one of rice and wheat. 前記制御部は、前記撮像装置の分光感度を更に用いて前記第2露出を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit determines the second exposure further using spectral sensitivity of the imaging device. 第1波長範囲の光を用いて第1露出で被写体を撮像するステップと、
前記第1露出と前記被写体の反射率とを用いて、前記第1波長範囲と異なる第2波長範囲の光を用いた撮像の際の第2露出を決定するステップと、
前記第2波長範囲の光を用いて前記第2露出で前記被写体を撮像するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
imaging a subject with a first exposure using light in a first wavelength range;
using the first exposure and the reflectance of the subject to determine a second exposure for imaging using light in a second wavelength range different from the first wavelength range;
A method for controlling an imaging device, comprising the step of imaging the subject in the second exposure using light in the second wavelength range.
請求項12に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to execute the control method according to claim 12.
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