JP3146646B2

JP3146646B2 - 画像撮像装置

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Publication number: JP3146646B2
Application number: JP17611392A
Authority: JP
Inventors: 啓一山田; 倫明中野; 新山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH05340728A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光沢のある被撮像物体
の表面反射光の影響を除いた画像を得るようにした撮像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被撮像物体を撮像して、その画面
から撮像物体の位置、姿勢を判定したり、ガイドライン
を検出してそのガイドラインに沿って自動車を誘導した
りすることが行われている。このような場合には、被撮
像物体上の所定のマークを精度良く検出することが重要
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被撮像
物体に光沢がある場合、表面反射光の影響のために、被
撮像物体上の所定マークや物体の外形形状の検出が困難
となる場合が多い。このような場合には、表面反射光成
分を除くために、偏光フィルタを撮像装置のレンズの前
面に設置する方法が、従来、採用されている。しかしな
がら、この方法は、特定角度範囲の表面反射光の除去に
しか効果がないという問題点がある。

【０００４】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、表面反射光を除去した被
撮像物体の画像を得ることにより、光沢のある被撮像物
体であっても正確な画像を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、被撮像物体の画像を偏光素子の偏光方
向を変えて、次のように偏光した光の画像を撮像し、そ
れらの画像から表面反射光を除去した画像を得るように
したことである。

【０００６】第１に、偏光素子の偏光方向を、それぞ
れ、制御して、反射光のｐ成分の強度Ｃp の撮像素子の
受光面上の分布、反射光のｓ成分の強度Ｃs の撮像素子
の受光面上の分布、又は、反射光のすべての偏光成分の
強度Ｃの撮像素子の受光面上の分布のうち少なくとも２
つの分布を検出する成分検出手段を設けた。但し、反射
光のｐ成分及びｓ成分は、それぞれ、反射光の電気ベク
トルが、被撮像物体の各反射領域の法線とその各反射領
域から撮像素子の受光面における各反射領域に対応した
各領域へ至る反射光の中心線とを含む面（反射面）に平
行及び垂直な成分と定義される。

【０００７】第２に、各反射領域の法線方向と、撮像素
子の各反射領域に対応する各領域へ入射する反射光の中
心線とがなす反射角θを求める反射角検出手段を設け
た。

【０００８】第３に、反射角θによって定められる係数
Ｋと、ｐ成分の強度Ｃp の分布、ｓ成分の強度Ｃs の分
布、又は、強度Ｃの分布のうちの２つの分布を用いて、Ｃｂ＝Ｃp −Ｋ・（Ｃs −Ｃp ）但し、Ｃ＝Ｃp ＋Ｃs の関係式により補正値Ｃｂの撮像素子の受光面上の分布
を演算する演算手段を設けた。

【０００９】

【作用】被撮像物体からの反射光を最表面で反射された
表面反射光と内部（例えば、塗膜と物体との界面）で反
射された内部反射光とに別けて考える。内部反射光は、
塗膜等の表面層の通過中に媒体により散乱を受けるので
反射光強度はｐ成分、ｓ成分ともに等しくＣb であると
仮定される。よって、反射光のｐ成分の強度Ｃpおよび
ｓ成分の強度Ｃs は、それぞれ、物体表面での電気ベク
トルが入射面に平行な成分のエネルギー反射率Ｒp 、垂
直な成分のエネルギー反射率Ｒs を用いて、

【００１０】

【数１】Ｃp ＝ＩＲp ／２＋Ｃb

【数２】Ｃs ＝ＩＲs ／２＋Ｃb と表すことができる。ただし、入射光はほぼ無偏光とし
て、入射光の強度Ｉは、ｐ成分とｓ成分とが等しく、と
もにＩ／２であると仮定される。両式からＩを消去する
と、

【００１１】

【数３】Ｃb ＝（Ｃp −（Ｒp ／Ｒs ）Ｃs ）／（１−Ｒp ／Ｒs ）＝Ｃp −（（Ｒp ／Ｒs ）／（１−Ｒp ／Ｒs ））（Ｃs −Ｃp ）＝Ｃp −Ｋ・（Ｃs −Ｃp ）但し、

【００１２】

【数４】Ｋ＝（Ｒp ／Ｒs ）／（１−Ｒp ／Ｒs ）Ｒp ／Ｒs は、図５に示すように、反射角θ（公知のよ
うに表面反射光は入射角と反射角が等しい）が決まると
一意に決めることが可能である。

【００１３】よって、偏光素子の偏光方向を変化させ
て、反射光のｐ成分の強度Ｃｐの受光面上の分布、およ
び、ｓ成分の強度Ｃｓの受光面上の分布を求め、撮像素
子の受光面の各領域に入射する反射光の反射角θとか
ら、内部反射光の強度Ｃｂの受光面上での分布が上式に
より求められる。尚、偏光素子を通過する前の反射光の
強度Ｃは、Ｃ＝Ｃｐ＋Ｃｓの関係があるから、ＣとＣ
ｐ、ＣとＣｓとからでも内部反射光Ｃｂによる画像が求
められる。

【００１４】

【発明の効果】上記のように、偏光素子による偏光方向
を変化させて、反射光による画像を求めることで、表面
反射光を除去した内部反射光のみによる画像が得られ
る。従って、光沢のある被撮像物体であってもハレーシ
ョンの防止された精度の高い画像を得ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例として、建物内の光沢のあ
るプラスチック材料製の平面形状の床面に引かれた白線
を画像処理によって認識しながら自動走行する自律走行
車の画像撮像装置に、本発明の撮像装置を適用した場合
について説明する。図２に示すように、床面１０は、天
井１１に取付けられた複数の照明灯１２によって照明さ
れており、これらの照明灯１２はほぼ無偏光の光を放出
するものとする。この場合に通常の撮像装置を用いる
と、撮像で得られた画像に天井の照明灯１２が床面１０
に正反射した光、すなわち表面反射光によるハレーショ
ンのため、画像処理によって白線を検出することが困難
な場合が多い。通常の撮像装置のレンズの前に偏光フィ
ルタを取付けてその偏光透過軸方向を適切に調節するこ
とにより、このハレーションの一部は取り除くことはで
きるが、全体を取り除くことはできないので、やはり白
線の検出は困難な場合が多い。

【００１６】プラスチック、紙、ペイント、セラミック
など表面近くの層が媒質と色素のような異なった成分材
料から構成されている物質からの反射光は、表面反射光
と内部反射光との和と考えることができるといわれてい
る。このうち表面反射光が光沢によるハレーションの原
因となると考えられる。そこで、表面反射光を取り除い
た画像を撮像することができれば、光沢によるハレーシ
ョンのない画像を得ることができる。

【００１７】図５に、一例として、屈折率が１．５の物
体表面へ入射角ｉ（ｄｅｇ）で入射した光の、物体表面
での、電気ベクトルが入射面に平行な成分のエネルギー
反射率Ｒp 、垂直な成分のエネルギー反射率Ｒs 、およ
び比Ｒp ／Ｒs の入射角依存性を示す。なお、同図は電
磁気学において公知の式から計算したものである。同図
から、入射角が５０から６０度の近辺で、Ｒp はほぼゼ
ロになることが分かる。従って、撮像装置のレンズの前
に電気ベクトルが入射面に平行なＲp 成分のみを透過す
るように偏光フィルタを取り付けて撮像を行うことによ
り、反射角（公知のように表面反射光は入射角と反射角
が等しい）が５０から６０度の近辺ではハレーションを
取り除くことが可能であるが、この角度からはずれるに
したがってハレーションの除去効果が少なくなるという
問題点がある。

【００１８】本発明では、以下の原理により表面反射光
を除去し、内部反射光による画像を得ている。反射光Ｌ
を表面反射光Ｌa と内部反射光Ｌb との和に分解する
と、

【００１９】

【数５】Ｌ( λ, i, e, g)＝Ｌa(λ, i, e, g)＋Ｌb(λ, i, e, g) ここで、λは光の波長、ｉ, ｅ, ｇはそれぞれ入射角、
反射角、位相角を表す。2 色反射モデルによると、表面
反射光Ｌa および内部反射光Ｌb をそれぞれ幾何学的パ
ラメータによる成分ｍa(i,e,g)およびｍb(i,e,g)と分光
分布ｃa(λ) およびｃb(λ) との積に分解することがで
きる。従って、

【００２０】

【数６】Ｌ( λ, i, e, g)＝ｍa(i,e,g)ｃa(λ) ＋ｍb(i,e,g)ｃb(λ) 表面反射光Ｌa を、ｐ成分Ｌapとｓ成分Ｌasとの和に分
解すると、

【数７】Ｌa(λ, i,e,g)＝Ｌap( λ, i,e,g) +Ｌas( λ,i,e,g) 内部反射光Ｌb は、媒質内の色素でランダムに散乱され
ているので、特定の方向に偏光していないと仮定され
る。よって、

【００２１】

【数８】Ｌbp( λ,i,e,g) ＝Ｌbs( λ,i,e,g) ＝Ｌb(λ,i,e,g) ／２従って、反射光Ｌのｐ成分をＬp 、ｓ成分をＬs とする
と、

【数９】Ｌp(λ,i,e,g) ＝Ｌap( λ,i,e,g) ＋Ｌb(λ,i,e,g) ／２

【数１０】Ｌs(λ,i,e,g) ＝Ｌas( λ,i,e,g) ＋Ｌb(λ,i,e,g) ／２

【００２２】いま、入射光のｐ成分の強度をＩp(λ) 、
ｓ成分の強度をＩs(λ) とするとき、Ｉp(λ) の分光分
布とＩs(λ) の分光分布が等しいと仮定し、Ｉp(λ) と
Ｉs(λ) の比をＩp(λ) ／Ｉs(λ) ＝ηと表すとする。
さらに、正反射方向から角度ｓだけずれた方向への表面
反射光の輝度が、偏光方向にかかわらず正反射方向の表
面反射光の輝度のＡ(s) 倍（Ａ(s) ≦ 1）であると仮定
する。すると、2 色反射モデルによると、表面反射光Ｌ
a の分光分布ｃa(λ) は物体を見る方向や照明の角度に
関係なく入射光Ｉの分光分布と同一であることから、

【数１１】Ｌas( λ,i,e,g) ＝Ｉs(λ) Ｒs(i)Ａ(s) ／２

【数１２】Ｌap( λ,i,e,g) ＝Ｉp(λ) Ｒp(i)Ａ(s) ／２＝ηＩs(λ) ／２・Ｒp(i)Ａ(s) よって、

【００２３】

【数１３】Ｌap( λ,i,e,g) ＝η・Ｒp(i)／Ｒs(i)・Ｌas( λ,i,e,g) 数９、数１０、数１３から、ＬapおよびＬasを消去する
ことにより、

【数１４】Ｌp(λ,i,e,g) ＝μ(e) Ｌs(λ,i,e,g)+Ｌb(λ,i,e,g) (1−μ(e))／２ただし、

【数１５】μ(e) ＝ηＲp(i)／Ｒs(i) が得られる。よって、

【００２４】

【数１６】Ｌb(λ,i,e,g)＝2(Ｌp(λ,i,e,g)−μ(e)Ｌs(λ,i,e,g))/(1−μ(e))) 両辺をλ, i, gで積分すると、

【数１７】 ∫∫∫Ｌb(λ,i,e,g)Ｓ(λ)dλdidg＝ ∫∫∫(2(Ｌp(λ,i,e,g)-μ(e)Ｌs(λ,i,e,g)))/(1-μ(e))・Ｓ(λ)dλdidg ここで、Ｓ( λ) は、撮像装置の光学系と撮像素子の波
長特性を表すものである。

【００２５】

【数１８】 ∫∫∫Ｌb(λ,i,e,g)Ｓ(λ)dλdidg＝２Ｃb(e)

【数１９】∫∫∫Ｌp(λ,i,e,g)Ｓ(λ)dλdidg＝Ｃp(e)

【数２０】∫∫∫Ｌs(λ,i,e,g)Ｓ(λ)dλdidg＝Ｃs(e) とおくと、

【００２６】

【数２１】Ｃb(e)＝（Ｃp(e)−μ(e) Ｃs(e)）／（1 −μ(e) ）＝Ｃp(e)−（μ(e) ／（１−μ(e) ））（Ｃs(e)−Ｃp(e)））

【００２７】Ｃp(e), Ｃs(e)は、反射面の法線方向を知
ることができれば、偏光フィルターを用いて撮像装置で
測定可能な量である。従って、反射面の放線方向、反射
角e、物質の屈折率ｎ、および入射光のｐ成分とｓ成分
の強度比ηを知ることができれば、表面反射光が除去さ
れた内部反射光のみの画像Ｃb(e)を、偏光フィルターを
使って撮像した画像から上式によって計算することがで
きる。なお、太陽光、電球、蛍光灯など一般に用いられ
る照明光の多くは、ほぼ無偏光とみなすことができ、η
＝１とみなすことができる。

【００２８】前述の自律走行車の画像撮像手段に、図１
に示す本発明による撮像装置２０を用いることにより、
表面反射光が除かれた画像を得ることが可能となり、画
像処理によって白線を検出することが可能となる。同図
において、偏光フィルタ１はこれを透過することができ
る光の偏光透過軸方向を電子信号によって制御すること
が可能な偏光フィルタである。レンズ２は被撮像物の床
面１０の像を撮像素子３の画像面上に結像させるように
調節されている。偏光フィルタ１はレンズ２の前面に設
置されており、レンズ２には偏光フィルタ１を透過した
光だけが入射するように構成されている。撮像素子３は
２次元の画像が得られるＣＣＤ撮像素子である。Ａ／Ｄ
変換器４は、撮像素子３から読み出されたアナログ画像
信号を画素単位でデジタル信号に変換して出力するもの
である。画像メモリ５は、Ａ／Ｄ変換器４によってデジ
タル化された画像データを記憶することができるビット
マップ形式のメモリである。演算装置６は、Ａ／Ｄ変換
器４の出力データと、画像メモリ５から読み出されたデ
ータとが入力され、制御装置７の制御によって演算を行
ない、結果を出力する。制御装置７は、本装置２０の各
ユニットを後述のように動作させる。

【００２９】本撮像装置２０は、図２に示すように、レ
ンズ光軸１４が被撮像物である床面１０の法線１３と角
度θo をなすように位置決めされて自律走行車１５に取
付けられている。また、撮像素子３は、その受光面がレ
ンズ光軸１４に垂直で、かつ、撮像素子３の受光セルア
レイの横方向が床面１０と平行するように位置決めされ
ている。

【００３０】本撮像装置２０は、図３のタイミングチャ
ートに示すように、制御装置７の制御によって次のよう
に動作する。まず、床面１０の反射光１６のｐ成分によ
る画像を撮像するために、制御装置７から偏光フィルタ
１に送られる電子信号によって、偏光フィルタ１の偏光
透過軸方向を、光の電気ベクトルが床面１０の法線１３
とレンズ光軸１４とを含む面に平行な成分を透過する方
向に設定し、制御装置７から出力される撮像素子制御信
号によって撮像素子３で撮像を行う。この撮像で得られ
たアナログ画像信号は、制御装置７からの撮像素子制御
信号によって撮像素子３から順次読み出されてＡ／Ｄ変
換器４に転送される。Ａ／Ｄ変換器４は、制御装置７か
ら与えられるサンプリング信号に同期して、入力された
アナログ画像信号を画素毎にデジタルデータＣp （ｘ，
ｙ）にＡ／Ｄ変換し、順に画像メモリ５のデータ入力端
子に転送する。ここで（ｘ，ｙ）は画素位置を示す。同
時に、画像メモリ５のアドレス端子には、画素（ｘ，
ｙ）に該当するメモリアドレスが制御装置７から与えら
れる。画像メモリ５は、制御装置７からの書込信号によ
って、データ入力端子に与えられたデジタルデータＣp
（ｘ，ｙ）を画素位置（ｘ，ｙ）に該当するアドレスに
記憶する。

【００３１】次に、床面１０の反射光１６のｓ成分によ
る画像を撮像するために、制御装置７から偏光フィルタ
１へ出力される電子信号によって、偏光フィルタ１の偏
光透過軸方向を、電気ベクトルが床面の法線とレンズ光
軸とを含む面に垂直な成分を透過する方向に設定し、制
御装置７から出力される撮像素子制御信号によって撮像
素子３で撮像を行う。この撮像で得られたアナログ画像
信号は、制御装置７からの撮像素子制御信号によって撮
像素子３から順次読み出されてＡ／Ｄ変換器４に転送さ
れる。Ａ／Ｄ変換器４は、制御装置７から与えられるサ
ンプリング信号に同期して、入力されたアナログ画像信
号を画素毎にデジタルデータＣs （ｘ，ｙ）にＡ／Ｄ変
換し、順に演算装置６に転送する。これに同期して、画
像メモリ５のアドレス端子には、画素（ｘ，ｙ）に該当
するメモリアドレスが制御装置７から与えられ、制御装
置７からの読出信号によって、データＣp （ｘ，ｙ）が
画像メモリ５から読み出されて演算装置６に転送され
る。同時に、演算装置６に転送されたデータが画素位置
（ｘ，ｙ）のものであることを示す信号が制御装置７か
ら演算装置６に入力される。演算装置６は、入力された
これらデータおよび信号から後述する方法で演算した結
果をその画素の撮像データとして出力する。

【００３２】撮像素子３の画素位置（ｘ，ｙ）に結像さ
れている床面１０上の点をＱ（ｘ，ｙ）とするとき、点
Ｑ（ｘ，ｙ）とレンズ２の物体側主点Ｈとを結ぶ線が点
Ｑ（ｘ，ｙ）における床面１０の法線１３となす角度を
θe （ｘ，ｙ）とすると、角度θe （ｘ，ｙ）は次に示
す式によってｘ、ｙの値から計算することが可能であ
る。すなわち、レンズの焦点距離をｆ、撮像素子３の受
光面での横方向および縦方向の画素間隔をそれぞれＤx
，Ｄy 、レンズ光軸１４に対応する画素位置を（ｘo
，ｙo ）とすると、画素（ｘ，ｙ）に対応する点の角
度θe （ｘ，ｙ）は、光学において公知であるレンズ近
軸領域の結像関係に基づいて、

【００３３】

【数２２】 θe(x,y)＝cos^-1｛cos[tan^-1[(x-xo)Dx/f]]cos[θo-tan^-1[(y−yo)Dy/f]]｝と計算することが可能である。さらに、（ｘ−ｘo ）Ｄ
x ≪ｆ，（ｙ−ｙo ）Ｄy ≪ｆのとき、

【００３４】

【数２３】θe(x,y)≒θo −（ｙ−ｙo ）Ｄy ／ｆと近似的に計算することが可能である。なお、焦点距離
ｆ、画素間隔Ｄx ，Ｄy、および画素位置（ｘo ，ｙo
）は、あらかじめ公知の手段によって測定しておくも
のとする。

【００３５】演算装置は、画素（ｘ，ｙ）に対して数２
１式に相当する以下に示す計算式によってＣb （ｘ，
ｙ）の値を計算し、これを画素（ｘ，ｙ）の撮像データ
として出力する。すなわち、

【数２４】Ｃb (ｘ, ｙ)＝Ｃp(ｘ,ｙ)−Ｋ(θe )・(Ｃs(ｘ,ｙ)−Ｃp(ｘ,ｙ)) ただし

【数２５】Ｋ（θe ）＝μ(e) ／（１−μ(e) ）で、照明光をほぼ無偏光とみなしη＝１とすると、数１
５式より、

【数２６】Ｋ（θe ）＝（Ｒp (θe)／Ｒs(θe)) ／(１−Ｒp(θe)／Ｒs(θe))

【数２７】Ｒp(θe)＝tan²(θe−sin^-1(sinθe／n))/tan²(θe＋sin^-1(sinθe／n))

【数２８】Ｒs(θe)＝sin²(θe−sin^-1(sinθe／n))/sin²(θe＋sin^-1(sinθe／n))

【００３６】である。なお、Ｒp （θe ）およびＲs
（θe ）はそれぞれ、屈折率ｎの物体表面に入射角θe
で光が入射した場合における、電気ベクトルが入射面に
平行な成分および垂直な成分のエネルギー反射率であ
り、電磁気学によって公知の式である。本実施例の場
合、ｎは理想的には被撮像物である床材の屈折率を用い
ることが好ましいが、これを知ることが難しい場合には
本装置の撮像結果を見ながら試行錯誤的にｎの値を定め
ることも可能である。プラスチック材料の場合にはｎ＝
１．５とすることにより、多くの場合良い結果が得られ
た。

【００３７】上記の実施例では、係数Ｋ（θe ）を計算
によって求める方法を示したが、実験的にこれを求める
ようにしても良い。上記の実施例では、被撮像物が平面
である場合について述べたが、被撮像物が平面ではない
場合にも本発明を実施することは可能である。すなわ
ち、被撮像物の形状が既知の場合には、撮像装置と被撮
像物との幾何学的位置関係が既知であれば、公知の幾何
学的計算方法によって、撮像素子の受光面上の各画素に
対応する被撮像物の反射面領域の法線（ただし、この反
射面領域が平面ではない場合には、この面を近似する平
面の法線）の向き、およびこの法線とレンズの物体側主
点とを結ぶ線とがなす角度θe を求めることが可能であ
るからである。また、形状が既知ではない場合、公知の
形状測定手段によってこれらを求めてこれを利用するこ
とも可能である。

【００３８】また、簡便な方法として、互いに異なる３
通りの偏光透過軸φ１、φ２、φ３について各偏光成分
の画像を撮像し、各画素について、３成分の強度をそれ
ぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とするとき、図４に示すように方
向がφ１、φ２、φ３で長さがＣ１、Ｃ２、Ｃ３である
ベクトルの各頂点を通り重心が原点にある楕円の長軸方
向の半径をｒa 、短軸方向の半径をｒb とするとき、各
画素についてｐ成分の強度Ｃp をｒb 、ｓ成分の強度Ｃ
s をｒa とすることも可能である。

【００３９】次に、他の実施例について説明する。全成
分の強度Ｃは、Ｃ＝Ｃp ＋Ｃs であるのでＣs ＝Ｃ−Ｃ
p 、これをＣp −Ｋ・（Ｃs −Ｃp ）のＣs に代入する
ことにより、Ｃp −Ｋ・（Ｃ−２Ｃp ）が得られる。そ
こで、前記実施例の偏光フィルタ１を、ｐ成分のみを透
過したり全偏光成分を透過したりするように電子信号に
よって制御することが可能な偏光フィルタに置き換え、
ｓ成分の画像Ｃs の代わりに全成分の画像Ｃを撮像する
ようにし、演算装置で行う計算を、次式で行うようにし
ても良い。

【００４０】

【数２９】Ｃb(ｘ,ｙ)＝Ｃp(ｘ,ｙ)−Ｋ(θe)・(Ｃ(ｘ,ｙ)−２Ｃp(ｘ,ｙ))

【００４１】また、前記Ｃp ＝Ｃ−Ｃs をＣp −Ｋ・
（Ｃs −Ｃp ）のＣp に代入することにより、Ｃ−Ｃs
−Ｋ・（２Ｃs −Ｃ）が得られる。そこで、前記実施例
の偏光フィルタ１を、ｓ成分のみを透過したり全偏光成
分を透過したりするように電子信号によって制御するこ
とが可能な偏光フィルタに置き換え、ｐ成分の画像Ｃp
の代わりに全成分の画像Ｃを撮像するようにし、演算装
置で行う計算を、次式で行うようにしても良い。

【数３０】Ｃb(ｘ,ｙ)＝Ｃ(ｘ,ｙ)-Ｃs(ｘ,ｙ)-Ｋ(θe)・(2Ｃs(ｘ,ｙ)−Ｃ(ｘ,ｙ））

【００４２】また、本発明から、例えば、表面反射光の
みによる画像を撮像する装置を構成することも可能であ
る。すなわち、前述のように本発明によって内部反射光
Ｃbを、

【数３１】Ｃb ＝Ｃp −Ｋ・（Ｃs −Ｃp ）と計算することが可能である。Ｃb は内部反射光の一偏
光成分についての強度であるので、表面反射光の一偏光
成分についての強度Ｃa は両成分の和（Ｃs ＋Ｃp ）の
一偏光成分についての強度（Ｃs ＋Ｃp ）／２から非表
面反射成分Ｃb を引くことに求めることができる。即
ち、

【数３２】Ｃa ＝（Ｃs ＋Ｃp ）／２−Ｃb ＝（Ｋ＋１／２）（Ｃs −Ｃp ）よって、前記の実施例において、演算装置で行う演算
を、次式で行う。

【数３３】Ｃa(ｘ,ｙ)＝(Ｋ(θe)＋１／２)・(Ｃs(ｘ,ｙ)−Ｃp(ｘ,ｙ)) ただし、

【数３４】Ｋ(θe)＝(Ｒp(θe)／Ｒs(θe))／(１−Ｒp(θe)／Ｒs(θe)) 以上のようにして、表面反射光による画像を得ることが
可能である。この撮像装置により表面反射光の画像を使
って、例えば、表面反射光の量に基づいて被撮像物の材
質の分類を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る撮像装置の構
成を示したブロック図。

【図２】同装置で被撮像物体を撮像する場合の位置関係
を示した説明図。

【図３】同装置の動作を説明するタイミングチャート。

【図４】他の実施例に係る内部反射光による画像を求め
る方法を示した説明図。

【図５】表面反射光のｐ成分、ｓ成分、ｐ成分のｓ成分
に対する比の反射角依存性を示した特性図。

【符号の説明】

１…偏光フィルタ（偏光素子）２…レンズ３…撮像素子４…Ａ／Ｄ変換器５…画像メモリ６…演算装置（演算手段）７…制御装置（成分検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−71849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 1/00 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ無偏光の照明光によって照明されて
いる対象物からの反射光を撮像素子で検出して対象物の
画像を出力する撮像装置において、被撮像物体の各反射領域からの反射光を受光して受光面
上に像を形成する撮像素子と、前記撮像素子の前に設置され、前記反射光のうち特定方
向に偏光した光のみを透過させることのできる偏光素子
と、前記偏光素子の偏光方向を、それぞれ、制御して、前記
反射光のｐ成分（反射光の電気ベクトルが、被撮像物体
の各反射領域の法線とその各反射領域から前記撮像素子
の受光面における前記各反射領域に対応した各領域へ至
る前記反射光の中心線とを含む面に平行な成分）の強度
Ｃp の前記撮像素子の受光面上の分布、前記反射光のｓ
成分（反射光の電気ベクトルが、被撮像物体の各反射領
域の法線とその各反射領域から前記撮像素子の受光面に
おける前記各反射領域に対応した各領域へ至る前記反射
光の中心線とを含む面に垂直な成分）の強度Ｃs の前記
撮像素子の受光面上の分布、又は、前記反射光のすべて
の偏光成分の強度Ｃの前記撮像素子の受光面上の分布の
うち少なくとも２つの分布を検出する成分検出手段と、前記各反射領域の法線方向と、前記撮像素子の各反射領
域に対応する各領域へ入射する反射光の中心線とがなす
反射角θを求める反射角検出手段と、前記反射角θによって定められる係数Ｋと、前記ｐ成分
の強度Ｃp の分布、前記ｓ成分の強度Ｃs の分布、又
は、強度Ｃの分布のうちの２つの分布を用いて、Ｃｂ＝Ｃp −Ｋ・（Ｃs −Ｃp ）但し、Ｃ＝Ｃp ＋Ｃs の関係式により補正値Ｃｂの前記撮像素子の受光面上の
分布を演算する演算手段とを有する画像撮像装置。