JP5389380B2 - 信号処理システム及び信号処理プログラム - Google Patents
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Description
分光特性が既知である識別対象となる被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得する基底ベクトル取得部と、
上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含んだ撮像システムの分光特性を取得するシステム分光特性取得部と、
上記カラー撮像系による被写体の撮像により得た映像信号、上記専用基底ベクトル、及び上記撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する算出部と、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
複数の識別対象となる被写体の中から一つの被写体を選択する識別対象選択部と、
を有し、
上記基底ベクトル取得部は、上記識別対象選択部によって選択された一つの被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得する。
分光特性が既知である識別対象となる被写体の上記既知の分光特性、上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性、及び上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光の分光特性に基づき算出された、上記被写体の既知の分光特性と映像信号との間の相関性を示す導出係数を取得する導出係数取得部と、
上記映像信号及び上記導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出する相関係数算出部と、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
を有する。
カラー撮像系による分光特性が既知である識別対象となる被写体を含む被写体の撮像によって得た映像信号を取得するステップと、
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得するステップと、
上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含む撮像システムの分光特性を取得するステップと、
上記取得した映像信号、上記取得した専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
上記算出した専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
複数の識別対象となる被写体の中から一つの被写体を選択するステップと、
を、コンピュータに発揮させる信号処理プログラムであって、
上記専用基底ベクトルを取得するステップは、上記選択された一つの被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得する。
カラー撮像系による分光特性が既知である識別対象となる被写体を含む被写体の撮像によって得た映像信号を取得するステップと、
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性、上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光の分光特性に基づき算出された、上記被写体の既知の分光特性と上記映像信号との間の相関性を示す導出係数を取得するステップと、
上記取得した映像信号及び上記取得した導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出するステップと、
上記算出した上記相関係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
をコンピュータに発揮させる。
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る信号処理システムを適用した内視鏡の構成を示す図である。なお、図中、太い実線の矢印は映像信号の方向を示し、細い実線の矢印は制御信号の方向を示し、破線の矢印はその他の信号の方向を示している(他の図においても同様である)。
図1において、信号の流れを説明する。
なお、上記第1実施形態では、基底ベクトルとして、図4に示すような専用基底ベクトルを使用したが、このような構成に限定される必要はない。
また、上記第1実施形態では、撮像系にR,G,B3つの色フィルタ121R,121G,121BからなるBayer型原色フィルタ120を前面に配置した単板CCDを想定したが、このような構成に限定される必要はない。例えば、4つの原色フィルタからなる撮像系や色差線順次型補色フィルタや二板,三板CCDにも適用可能である。
また、上記第1実施形態では、映像信号の出力として信号処理部111から転送される通常のフレーム信号または正規化部116から転送される識別対象の存在に関するフレーム信号のいずれか一方を、切り換え部113によって選択し出力する構成となっていたが、このような構成に限定される必要はない。
図10は、図1に示す構成において、切り換え部113を合成部125へ置換した形態となっている。基本構成は図1と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみ説明する。
図11は、図1に示す構成から、切り換え部113を省略し、上記出力部117とは別の第2出力部126を追加した形態となっている。基本構成は図1と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみ説明する。
また、上記第1実施形態では、信号処理システムは、撮像レンズ系100,CCD101,照明レンズ系102,照明光源103,光ファイバ104,増幅部105,A/D106,WB部109及び測光評価部110からなる撮像部と一体化した構成になっていたが、このような構成に限定される必要はない。
さらに、上記第1実施形態では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、CCD101からの映像信号を未処理のままのRawデータ形態として、制御部118から、識別対象となる被写体やカラー撮像系,照明光などの撮像条件をヘッダ情報として出力し、それら映像信号とヘッダ情報を図示しないコンピュータに入力して、ソフトウェアにて処理する構成も可能である。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図14は、本発明の第2実施形態に係る信号処理システムを適用した内視鏡の構成を示す図である。本実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成に、撮像系ROM129、照明系ROM130、第2算出部131、第2正規化部132及び疑似カラー部133が追加された構成になっている。基本構成は上記第1実施形態と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみを説明する。
本実施形態に係る信号処理システムの作用も、基本的に上記第1実施形態と同等であり、異なる部分のみ説明する。
また、上記第2実施形態では、映像信号の出力として信号処理部111から転送される通常のフレーム信号または疑似カラー部133から転送される疑似カラー化処理されたフレーム信号のいずれか一方を選択し出力する構成となっていたが、このような構成に限定される必要はない。
さらに、上記第2実施形態では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、CCD101からの映像信号を未処理のままのRawデータ形態として、制御部118から、識別対象となる被写体やカラー撮像系,照明光などの撮像条件をヘッダ情報として出力し、それら映像信号とヘッダ情報を図示しないコンピュータに入力して、ソフトウェアにて処理する構成も可能である。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図19は、本発明の第3実施形態に係る信号処理システムを適用した顕微鏡の構成を示す図である。本実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成から、算出部112、基底ベクトルROM114及びシステム分光特性ROM115を省略し、相関係数算出部137及び導出係数ROM138が追加された構成になっている。基本構成は上記第1実施形態と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみを説明する。
本実施形態に係る信号処理システムの作用も、基本的に上記第1実施形態と同等であり、異なる部分のみ説明する。
また、上記第3実施形態では、映像信号の出力として信号処理部111から転送される通常の映像信号または正規化部116から転送される識別対象の存在に関する映像信号のいずれか一方を、切り換え部113によって選択し出力する構成となっていたが、このような構成に限定される必要はない。
図22は、図19に示す構成において、切り換え部113を合成部125へ置換した形態となっている。基本構成は図19と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみ説明する。
図23は、図19に示す構成から、切り換え部113を省略し、第2出力部126を追加した形態となっている。基本構成は図19と同等であり、同一の構成には同一の名称と参照符号を割り当てている。以下、異なる部分のみ説明する。
さらに、上記第3実施形態では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、CCD101からの映像信号を未処理のままのRawデータ形態として、制御部118から、識別対象となる被写体などの撮像条件をヘッダ情報として出力し、それら映像信号とヘッダ情報を図示しないコンピュータに入力して、ソフトウェアにて処理する構成も可能である。
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含んだ撮像システムの分光特性を取得するシステム分光特性取得部と、
上記カラー撮像系による被写体の撮像により得た映像信号、上記専用基底ベクトル、及び上記撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する算出部と、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
を有することを特徴とする信号処理システム。
この(1)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例及び第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、基底ベクトルROM114、データ選択部200、データ選択部210が上記基底ベクトル取得部に、システム分光特性ROM115、撮像系ROM129、照明系ROM130、データ選択部200、データ選択部210が上記システム分光特性取得部に、算出部112、第2算出部131が上記算出部に、切り換え部113、正規化部116、出力部117、強調部124、合成部125、第2出力部126、第2正規化部132、疑似カラー部133、分光特性推定部134、補正部135、変換部136が上記出力信号算出部に、それぞれ対応する。
この(1)に記載の信号処理システムは、例えば識別対象となる被写体を含む被写体を撮像して得た映像信号から上記識別対象の被写体を識別する際に、その識別対象の被写体の既知である分光特性に基づいて算出されている専用基底ベクトルと、上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含んだ撮像システムの分光特性とを取得し、それら取得した専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性から、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出し、その重み係数に基づき上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する。なお、取得とは、記録媒体から読み出すことやネットワークを介して読み込むことなどを意味する。
従って、この(1)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知である分光特性に基づく専用基底ベクトルを用いることで、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる重み係数を算出することができるので、従来の最小自乗法に基づく近似のように誤差を含む信号処理を行うことなく、よって、信号処理に起因する誤差の発生が少なく、信頼性の高い識別対象被写体の識別が可能となる。また、広帯域の通常の照明光を使用するため、ノイズによる影響を抑制でき、安定性のある識別が可能となる。さらに、専用基底ベクトルに関する重み係数から直接出力信号を算出するため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
この(2)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例2乃至7及び第2実施形態とその変形例が対応する。
この(2)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルと分光特性が既知であるが識別対象外である識別対象外被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルとを用いる。
従って、この(2)に記載の信号処理システムによれば、識別対象以外の領域に対して専用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
この(3)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例及び第2実施形態とその変形例が対応する。
この(3)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルと任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルとを用いる。
従って、この(3)に記載の信号処理システムによれば、識別対象以外の領域に対して汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記基底ベクトル取得部は、上記識別対象選択部によって選択された一つの被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(4)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例及び第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、外部I/F部119が上記識別対象選択部に対応する。
この(4)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の選択を受け付け、その選択に応じて、複数の専用基底ベクトルから識別対象となる被写体の専用基底ベクトルを選択する。
従って、この(4)に記載の信号処理システムによれば、識別対象の被写体を選択できるため、システムとしての適用性が向上し、多様な用途での利用が可能となる。
上記システム分光特性取得部は、上記カラー撮像系選択部によって選択された一つのカラー撮像系に関する分光特性と一つの照明光に関する分光特性とを上記撮像システムの分光特性として取得することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(5)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例及び第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、外部I/F部119が上記カラー撮像系選択部に対応する。
この(5)に記載の信号処理システムは、カラー撮像系及び照明光の選択を受け付け、その選択に応じて、複数のカラー撮像系に関する分光特性及び複数の照明光に関する分光特性から使用する分光特性をそれぞれ選択する。
従って、この(5)に記載の信号処理システムによれば、カラー撮像系及び照明光を選択できるため、システムとしての適用性が向上し、多様な用途での利用が可能となる。
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする(2)に記載の信号処理システム。
この(6)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例2乃至7及び第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、データ選択部200、積算部201が上記行列算出部に、逆行列算出部203が上記逆行列算出部に、係数選択部205が上記係数選択部に、乗加算部206が上記乗加算部に、それぞれ対応する。
この(6)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性に基づくシステム行列の逆行列を算出し、この逆行列から識別対象被写体の専用基底ベクトルに関係する係数を選択し、選択された係数及び映像信号に基づき識別対象被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する。
従って、この(6)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性及び撮像システムの分光特性に基づく信号処理にて専用基底ベクトル、即ち識別対象に関する重み係数を算出するため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、システム行列に識別対象外被写体の専用基底ベクトルを含む構成のため、必要に応じて識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象以外の被写体の存在領域に関しても、識別対象外被写体の専用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記汎用基底ベクトル及び上記専用基底ベクトル、及び上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする(3)に記載の信号処理システム。
この(7)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例及び第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、データ選択部200、積算部201が上記行列算出部に、逆行列算出部203が上記逆行列算出部に、係数選択部205が上記係数選択部に、乗加算部206が上記乗加算部に、それぞれ対応する。
この(7)に記載の信号処理システムは、汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性に基づくシステム行列の逆行列を算出し、この逆行列から専用基底ベクトルに関係する係数を選択し、選択された係数及び映像信号に基づき専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する。
従って、この(7)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性及び撮像システムの分光特性に基づく信号処理にて専用基底ベクトル、即ち識別対象に関する重み係数を算出するため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、システム行列に汎用基底ベクトルを含む構成のため、必要に応じて識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象以外の被写体の存在領域に関しても、汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(8)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態とその変形例1、2、4乃至7及び第2実施形態とその変形例2が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、切り換え部113、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(8)に記載の信号処理システムは、専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化し、出力信号として出力する。
従って、この(8)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで出力信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、正規化処理のみで出力信号を求めるため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記映像信号の強調処理を行う強調部と、
上記強調部によって強調処理された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(9)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例3が対応する。その変形例において、一例として、強調部124が上記強調部に、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(9)に記載の信号処理システムは、専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき通常の処理がなされた映像信号を強調処理し、出力信号として出力する。
従って、この(9)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数から強調処理を行うため、識別対象の存在領域のみが強調され認識能を向上することが可能となる。また、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関しても通常の処理がなされた映像信号が出力されるため、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数を、上記映像信号に合成する合成部と、
上記合成部によって上記正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数が合成された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(10)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例4が対応する。その変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、合成部125が上記合成部に、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(10)に記載の信号処理システムは、専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化し、通常の処理がなされた映像信号間とで合成処理し、出力信号として出力する。なお、合成処理としては、例えば、公知のスーパーインポーズやピクチャ・イン・ピクチャなどの処理を含む。
従って、この(10)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、通常の処理がなされた映像信号間で合成処理を行うため、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関しても通常の処理がなされた映像信号が出力されることになり、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記映像信号の両者を、それぞれ、上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(1)に記載の信号処理システム。
この(11)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例5が対応する。その変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、出力部117、第2出力部126が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(11)に記載の信号処理システムは、専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化して出力信号とすると共に、通常の処理がなされた映像信号もまた出力信号として独立に出力する。
従って、この(11)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、通常の処理がなされた映像信号も独立に出力されるため、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記出力信号算出部は、上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする(3)に記載の信号処理システム。
この(12)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態とその変形例が対応する。
この(12)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトル及び任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルと被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性及び被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とから、専用基底ベクトルに関する重み係数及び汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出し、両者の重み係数に基づき出力信号を算出する。
従って、この(12)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを用いるため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、識別対象以外の領域に対しても汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によってそれぞれ正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数から、上記出力信号としての擬似カラー信号を算出する疑似カラー信号算出部と、
を有することを特徴とする(12)に記載の信号処理システム。
この(13)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態が対応する。その実施形態において、一例として、正規化部116、第2正規化部132が上記正規化部に、切り換え部113、出力部117、疑似カラー部133が上記疑似カラー信号算出部に、それぞれ対応する。
この(13)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数と、任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルに関する重み係数とを算出し、両者の重み係数から疑似カラー信号を算出して出力信号とする。
従って、この(13)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、識別対象以外の領域に対しても汎用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで得られた信号と合わせて疑似カラー表示を行うため、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記算出部で算出した上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、被写体の分光特性を推定する分光特性推定部と、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性推定部によって推定された上記分光特性を補正する補正部と、
上記補正部によって補正された上記分光特性に基づき、上記出力信号を算出する変換部と、
を有することを特徴とする(12)に記載の信号処理システム。
この(14)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態の変形例1が対応する。その変形例において、一例として、分光特性推定部134が上記分光特性推定部に、切り換え部113、出力部117、変換部136が上記補正部に、それぞれ対応する。
この(14)に記載の信号処理システムは、任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルから画面全体の被写体の分光特性を推定し、識別対象となる被写体に関してのみ専用基底ベクトルに関する重み係数にて補正を行い、補正された分光特性から出力信号を算出する。
従って、この(14)に記載の信号処理システムによれば、汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトルから画面全体の被写体の分光特性を求め出力信号を算出するため、識別対象とそれ以外の領域での連続性が保たれ、視認性の良い出力信号が得られる。また、識別対象は専用基底ベクトルにて補正を行うため、分光特性の推定誤差を抑制でき高精度な識別が可能となる。
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記汎用基底ベクトル及び上記専用基底ベクトル、及び上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記汎用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数、及び上記映像信号に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする(12)に記載の信号処理システム。
この(15)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、データ選択部210、積算部211が上記行列算出部に、逆行列算出部213が上記逆行列算出部に、係数選択部215が上記係数選択部に、乗加算部216が上記乗加算部に、それぞれ対応する。
この(15)に記載の信号処理システムは、汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトルと撮像システムの分光特性とに基づくシステム行列の逆行列を算出し、この逆行列から汎用基底ベクトルに関係する係数を選択し、選択された係数及び映像信号に基づき汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出する。
従って、この(15)に記載の信号処理システムによれば、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関して汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するため、画面全体に関する信号処理が行われ、識別対象との統一性、連続性の確保が容易となる。
上記出力信号算出部は、上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数と、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数とに基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする(2)に記載の信号処理システム。
この(16)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態とその変形例が対応する。
この(16)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトル及び識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルと被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性及び被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とから、識別対象被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数及び識別対象外被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を算出し、両者の重み係数に基づき出力信号を算出する。
従って、この(16)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを用いるため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、識別対象以外の領域に対しても識別対象外被写体の専用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数、及び、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によってそれぞれ正規化された、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数から、上記出力信号としての擬似カラー信号を算出する疑似カラー信号算出部と、
を有することを特徴とする(16)に記載の信号処理システム。
この(17)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態が対応する。その実施形態において、一例として、正規化部116、第2正規化部132が上記正規化部に、切り換え部113、出力部117、疑似カラー部133が上記疑似カラー信号算出部に、それぞれ対応する。
この(17)に記載の信号処理システムは、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数と、識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数とを算出し、両者の重み係数から疑似カラー信号を算出して出力信号とする。
従って、この(17)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、識別対象以外の領域に対しても、識別対象外被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化することで得られた信号と合わせて疑似カラー表示を行うため、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記算出部で算出した上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、被写体の分光特性を推定する分光特性推定部と、
上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性推定部によって推定された上記分光特性を補正する補正部と、
上記補正部によって補正された上記分光特性に基づき、上記出力信号を算出する変換部と、
を有することを特徴とする(16)に記載の信号処理システム。
この(18)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態の変形例1が対応する。その変形例において、一例として、分光特性推定部134が上記分光特性推定部に、切り換え部113、出力部117、変換部136が上記補正部に、それぞれ対応する。
この(18)に記載の信号処理システムは、識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルから画面全体の被写体の分光特性を推定し、識別対象となる被写体に関してのみ識別対象被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数にて補正を行い、補正された分光特性から出力信号を算出する。
従って、この(18)に記載の信号処理システムによれば、識別対象被写体及び識別対象外被写体の専用基底ベクトルから画面全体の被写体の分光特性を求め出力信号を算出するため、識別対象とそれ以外の領域での連続性が保たれ、視認性の良い出力信号が得られる。また、識別対象は識別対象被写体の専用基底ベクトルにて補正を行うため、分光特性の推定誤差を抑制でき高精度な識別が可能となる。
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする(16)に記載の信号処理システム。
この(19)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第2実施形態とその変形例が対応する。それらの実施形態及び変形例において、一例として、データ選択部210、積算部211が上記行列算出部に、逆行列算出部213が上記逆行列算出部に、係数選択部215が上記係数選択部に、乗加算部216が上記乗加算部に、それぞれ対応する。
この(19)に記載の信号処理システムは、識別対象被写体及び識別対象外被写体の専用基底ベクトルと撮像システムの分光特性とに基づくシステム行列の逆行列を算出し、この逆行列から識別対象外被写体の専用基底ベクトルに関係する係数を選択し、選択された係数及び映像信号に基づき識別対象外被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する。
従って、この(19)に記載の信号処理システムによれば、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関して識別対象外被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するため、画面全体に関する信号処理が行われ、識別対象との統一性、連続性の確保が容易となる。
上記映像信号及び上記導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出する相関係数算出部と、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
を有することを特徴とする信号処理システム。
この(20)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第3実施形態とその変形例が対応する。その実施形態及び変形例において、一例として、導出係数ROM138が上記導出係数取得部に、相関係数算出部137が上記相関係数算出部に、切り換え部113、正規化部116、出力部117、強調部124、合成部125、第2出力部126が上記出力信号算出部に、それぞれ対応する。
この(20)に記載の信号処理システムは、例えば識別対象となる被写体を含む被写体を撮像して得た映像信号から上記識別対象の被写体を識別する際に、その識別対象の被写体の既知である分光特性と映像信号間の相関性を導出する導出係数から、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる相関係数を算出し、その相関係数に基づき上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する。
従って、この(20)に記載の信号処理システムによれば、識別対象となる被写体の既知である分光特性に基づく導出係数を用いることで、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる相関係数を算出することができるので、従来の最小自乗法に基づく近似のように誤差を含む信号処理を行うことなく、よって、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、広帯域の通常の照明光を使用するため、ノイズによる影響を抑制でき、安定性のある識別が可能となる。さらに、導出係数からの相関係数の算出は容易であり、且つ相関係数から直接出力信号を算出するため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(20)に記載の信号処理システム。
この(21)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第3実施形態とその変形例1、3、4が対応する。その実施形態及び変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、切り換え部113、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(21)に記載の信号処理システムは、導出係数に関する相関係数を正規化し、出力信号として出力する。
従って、この(21)に記載の信号処理システムによれば、導出係数に関する相関係数を正規化することで出力信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、正規化処理のみで出力信号を求めるため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数に基づき、上記映像信号の強調処理を行う強調部と、
上記強調部によって強調処理された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(20)に記載の信号処理システム。
この(22)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第3実施形態の変形例1が対応する。その変形例において、一例として、強調部124が上記強調部に、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(22)に記載の信号処理システムは、導出係数に関する相関係数に基づき通常の処理がなされた映像信号を強調処理し、出力信号として出力する。
従って、この(22)に記載の信号処理システムによれば、導出係数に関する相関係数から強調処理を行うため、識別対象の存在領域のみが強調され認識能を向上することが可能となる。また、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関しても通常の処理がなされた映像信号が出力されるため、映像信号全体の認識がしやすくなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数を、上記映像信号に合成する合成部と、
上記合成部によって上記正規化された上記相関係数が合成された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(20)に記載の信号処理システム。
この(23)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第3実施形態の変形例2が対応する。その変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、合成部125が上記合成部に、出力部117が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(23)に記載の信号処理システムは、導出係数に関する相関係数を正規化し、通常の処理がなされた映像信号間とで合成処理し、出力信号として出力する。なお、合成処理としては、例えば、公知のスーパーインポーズやピクチャ・イン・ピクチャなどの処理を含む。
従って、この(23)に記載の信号処理システムによれば、導出係数に関する相関係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、通常の処理がなされた映像信号間で合成処理を行うため、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関しても通常の処理がなされた映像信号が出力されることになり、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数、及び上記映像信号の両者を、それぞれ、上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする(20)に記載の信号処理システム。
この(24)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第3実施形態の変形例3が対応する。その変形例において、一例として、正規化部116が上記正規化部に、出力部117、第2出力部126が上記出力部に、それぞれ対応する。
この(24)に記載の信号処理システムは、導出係数に関する相関係数を正規化して出力信号とすると共に、通常の処理がなされた映像信号もまた出力信号として独立に出力する。
従って、この(24)に記載の信号処理システムによれば、導出係数に関する相関係数を正規化することで識別対象に関する映像信号を求めるため、識別対象の存在に関して高精度な出力信号が得られる。また、通常の処理がなされた映像信号も独立に出力されるため、映像信号全体の認識がし易くなり、使用者に対する操作性が向上する。
この(25)に記載の信号処理システムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例2乃至7、第2実施形態とその変形例、第3実施形態とその変形例が対応する。
この(25)に記載の信号処理システムは、Bayer型原色フィルタまたは色差線順次型補色フィルタを前面に配置した単板撮像素子によって撮像されたカラー映像信号に基づき識別対象の被写体を識別する。
従って、この(25)に記載の信号処理システムによれば、多くの撮像システムへの適用が可能となる。
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得するステップと、
上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含む撮像システムの分光特性を取得するステップと、
上記取得した映像信号、上記取得した専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
上記算出した専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
をコンピュータに発揮させることを特徴とする信号処理プログラム。
この(26)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例7及び第2実施形態の変形例2が対応する。
この(26)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、例えば識別対象となる被写体を含む被写体を撮像して得た映像信号から上記識別対象の被写体を識別する際に、その識別対象の被写体の既知である分光特性に基づいて算出されている専用基底ベクトルと、上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含む撮像システムの分光特性とを取得させ、それら取得した専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性から、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出させ、その重み係数に基づき上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出させる。なお、取得とは、記録媒体から読み出すことやネットワークを介して読み込むことなどを意味する。
従って、この(26)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象となる被写体の既知である分光特性に基づく専用基底ベクトルを用いることで、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる重み係数を算出することができるので、従来の最小自乗法に基づく近似のように誤差を含む信号処理を行うことなく、よって、信号処理に起因する誤差の発生が少なく、信頼性の高い識別対象被写体の識別が可能となる。また、広帯域の通常の照明光を使用するため、ノイズによる影響を抑制でき、安定性のある識別が可能となる。さらに、専用基底ベクトルに関する重み係数から直接出力信号を算出するため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
この(27)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例7及び第2実施形態の変形例2が対応する。
この(27)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルと分光特性が既知であるが識別対象外である識別対象外被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルとを用いさせる。
従って、この(27)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象以外の領域に対して専用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
この(28)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例7及び第2実施形態の変形例2が対応する。
この(28)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、識別対象となる被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルと任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルとを用いさせる。
従って、この(28)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象以外の領域に対して汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記取得した撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出したシステム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した上記逆行列の係数から、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする(27)に記載の信号処理プログラム。
この(29)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例7及び第2実施形態の変形例2が対応する。
この(29)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、識別対象となる被写体の専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性に基づくシステム行列の逆行列を算出させ、この逆行列から識別対象被写体の専用基底ベクトルに関係する係数を選択させ、選択された係数及び映像信号に基づき識別対象被写体の専用基底ベクトルに関する重み係数を算出させる。
従って、この(29)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性及び撮像システムの分光特性に基づく信号処理にて専用基底ベクトル、即ち識別対象に関する重み係数を算出するため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、システム行列に識別対象外被写体の専用基底ベクトルを含む構成のため、必要に応じて識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象以外の被写体の存在領域に関しても、識別対象外被写体の専用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記取得した上記専用基底ベクトル、上記取得した上記汎用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出した上記システム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した上記逆行列の係数から上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする(28)に記載の信号処理プログラム。
この(30)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第1実施形態の変形例7及び第2実施形態の変形例2が対応する。
この(30)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトル及び撮像システムの分光特性に基づくシステム行列の逆行列を算出させ、この逆行列から専用基底ベクトルに関係する係数を選択させ、選択された係数及び映像信号に基づき専用基底ベクトルに関する重み係数を算出させる。
従って、この(30)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性及び撮像システムの分光特性に基づく信号処理にて専用基底ベクトル、即ち識別対象に関する重み係数を算出するため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、システム行列に汎用基底ベクトルを含む構成のため、必要に応じて識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象以外の被写体の存在領域に関しても、汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、後段の出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記出力信号を算出するステップは、上記算出した専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする(28)に記載の信号処理プログラム。
この(31)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第2実施形態の変形例2が対応する。
この(31)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトル及び任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルと被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性及び被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とから、専用基底ベクトルに関する重み係数及び汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出させ、両者の重み係数に基づき出力信号を算出させる。
従って、この(31)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを用いるため、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、識別対象以外の領域に対しても汎用基底ベクトルを用いた信号処理を適用することが可能となり、出力信号を算出する処理における自由度が向上する。
上記取得した汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出したシステム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した逆行列の係数から上記汎用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする(31)に記載の信号処理プログラム。
この(32)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第2実施形態の変形例2が対応する。
この(32)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトルと撮像システムの分光特性とに基づくシステム行列の逆行列を算出させ、この逆行列から汎用基底ベクトルに関係する係数を選択させ、選択された係数及び映像信号に基づき汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出させる。
従って、この(32)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象である被写体の存在しない領域、つまり識別対象外被写体の存在領域に関して汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するため、画面全体に関する信号処理が行われ、識別対象との統一性、連続性の確保が容易となる。
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性、上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性に基づき算出された、上記被写体の既知の分光特性と上記映像信号との間の相関性を示す導出係数を取得するステップと、
上記取得した映像信号及び上記取得した導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出するステップと、
上記算出した上記相関係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
をコンピュータに発揮させることを特徴とする信号処理プログラム。
この(33)に記載の信号処理プログラムに関する実施形態は、第3実施形態の変形例4が対応する。
この(33)に記載の信号処理プログラムは、コンピュータに、例えば識別対象となる被写体を含む被写体を撮像して得た映像信号から上記識別対象の被写体を識別する際に、その識別対象の被写体の既知である分光特性と映像信号間の相関性を導出する導出係数から、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる相関係数を算出させ、その相関係数に基づき上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出させる。
従って、この(33)に記載の信号処理プログラムによれば、識別対象となる被写体の既知である分光特性に基づく導出係数を用いることで、上記識別対象の被写体の存在に比例した値をとる相関係数を算出することができるので、従来の最小自乗法に基づく近似のように誤差を含む信号処理を行うことなく、よって、信号処理に起因する誤差の発生が少なく信頼性の高い識別が可能となる。また、広帯域の通常の照明光を使用するため、ノイズによる影響を抑制でき、安定性のある識別が可能となる。さらに、導出係数からの相関係数の算出は容易であり、且つ相関係数から直接出力信号を算出するため、処理の高速化と低コスト化が可能となる。
Claims (32)
- 分光特性が既知である識別対象となる被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得する基底ベクトル取得部と、
上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含んだ撮像システムの分光特性を取得するシステム分光特性取得部と、
上記カラー撮像系による被写体の撮像により得た映像信号、上記専用基底ベクトル、及び上記撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する算出部と、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
複数の識別対象となる被写体の中から一つの被写体を選択する識別対象選択部と、
を有し、
上記基底ベクトル取得部は、上記識別対象選択部によって選択された一つの被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得することを特徴とする信号処理システム。 - 上記基底ベクトル取得部は、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに加えて、分光特性が既知であるが識別対象外である識別対象外被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルをさらに取得することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。
- 上記基底ベクトル取得部は、上記専用基底ベクトルと共に、任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルをさらに取得することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。
- 複数のカラー撮像系及び複数の照明光の中から一つのカラー撮像系及び一つの照明光を選択するカラー撮像系選択部をさらに有し、
上記システム分光特性取得部は、上記カラー撮像系選択部によって選択された一つのカラー撮像系に関する分光特性と一つの照明光の分光特性とを上記撮像システムの分光特性として取得することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする請求項2に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記汎用基底ベクトル及び上記専用基底ベクトル、及び上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記映像信号の強調処理を行う強調部と、
上記強調部によって強調処理された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数を、上記映像信号に合成する合成部と、
上記合成部によって上記正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数が合成された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記映像信号の両者を、それぞれ、上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、上記カラー撮像系からの上記映像信号、上記基底ベクトル取得部によって取得した上記汎用基底ベクトル及び上記専用基底ベクトル、及び上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数をさらに算出し、
上記出力信号算出部は、上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする請求項3に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によってそれぞれ正規化された上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数から、上記出力信号としての擬似カラー信号を算出する疑似カラー信号算出部と、
を有することを特徴とする請求項11に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、被写体の分光特性を推定する分光特性推定部と、
上記算出部で算出した上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性推定部によって推定された上記分光特性を補正する補正部と、
上記補正部によって補正された上記分光特性に基づき、上記出力信号を算出する変換部と、
を有することを特徴とする請求項11に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記汎用基底ベクトル及び上記専用基底ベクトル、及び上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記汎用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数、及び上記映像信号に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする請求項11に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、上記映像信号、上記基底ベクトル取得部によって取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性とに基づき、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数をさらに算出し、
上記出力信号算出部は、上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数と、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数とに基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする請求項2に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数、及び、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によってそれぞれ正規化された、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数から、上記出力信号としての擬似カラー信号を算出する疑似カラー信号算出部と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記算出部で算出した上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、被写体の分光特性を推定する分光特性推定部と、
上記算出部で算出した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記分光特性推定部によって推定された上記分光特性を補正する補正部と、
上記補正部によって補正された上記分光特性に基づき、上記出力信号を算出する変換部と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の信号処理システム。 - 上記算出部は、
上記基底ベクトル取得部によって取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記システム分光特性取得部によって取得した上記撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出する行列算出部と、
上記行列算出部で算出した上記システム行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
上記逆行列算出部で算出した上記逆行列の係数から上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択する係数選択部と、
上記係数選択部で選択された上記係数及び上記カラー撮像系からの上記映像信号に基づき、上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出する乗加算部と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の信号処理システム。 - 分光特性が既知である識別対象となる被写体の上記既知の分光特性、上記識別対象となる被写体を含む被写体の撮像に供するカラー撮像系に関する分光特性、及び上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光の分光特性に基づき算出された、上記被写体の既知の分光特性と映像信号との間の相関性を示す導出係数を取得する導出係数取得部と、
上記映像信号及び上記導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出する相関係数算出部と、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数に基づき、上記分光特性が既知である識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出する出力信号算出部と、
を有することを特徴とする信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項19に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数に基づき、上記映像信号の強調処理を行う強調部と、
上記強調部によって強調処理された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項19に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数を、上記映像信号に合成する合成部と、
上記合成部によって上記正規化された上記相関係数が合成された上記映像信号を上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項19に記載の信号処理システム。 - 上記出力信号算出部は、
上記相関係数算出部によって算出した上記相関係数を正規化する正規化部と、
上記正規化部によって正規化された上記相関係数、及び上記映像信号の両者を、それぞれ、上記出力信号として出力する出力部と、
を有することを特徴とする請求項19に記載の信号処理システム。 - 上記映像信号は、赤,緑,青の3バンドの映像信号、またはシアン,マゼンタ,イエロー,緑の4バンドの映像信号であることを特徴とする請求項1または19に記載の信号処理システム。
- カラー撮像系による分光特性が既知である識別対象となる被写体を含む被写体の撮像によって得た映像信号を取得するステップと、
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得するステップと、
上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光に関する分光特性とを含む撮像システムの分光特性を取得するステップと、
上記取得した映像信号、上記取得した専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
上記算出した専用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
複数の識別対象となる被写体の中から一つの被写体を選択するステップと、
を、コンピュータに発揮させる信号処理プログラムであって、
上記専用基底ベクトルを取得するステップは、上記選択された一つの被写体の分光特性に基づく専用基底ベクトルを取得することを特徴とする信号処理プログラム。 - 上記専用基底ベクトルを取得するステップは、さらに、分光特性が既知であるが識別対象外である識別対象外被写体の上記既知の分光特性に基づく専用基底ベクトルも取得することを特徴とする請求項25に記載の信号処理プログラム。
- 任意の被写体の分光特性の推定に用いる汎用基底ベクトルを取得するステップをさらにコンピュータに発揮させることを特徴とする請求項25に記載の信号処理プログラム。
- 上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップは、
上記取得した上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトル及び上記識別対象外の被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルと、上記取得した撮像システムの分光特性とに基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出したシステム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した上記逆行列の係数から、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記識別対象となる被写体の既知の分光特性に基づく上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項26に記載の信号処理プログラム。 - 上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップは、
上記取得した上記専用基底ベクトル、上記取得した上記汎用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出した上記システム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した上記逆行列の係数から上記専用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記専用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項27に記載の信号処理プログラム。 - 上記取得した映像信号、上記取得した汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップをさらにコンピュータに発揮させ、
上記出力信号を算出するステップは、上記算出した専用基底ベクトルに関する重み係数及び上記汎用基底ベクトルに関する重み係数に基づき、上記出力信号を算出することを特徴とする請求項27に記載の信号処理プログラム。 - 上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップは、
上記取得した汎用基底ベクトル及び専用基底ベクトル、及び上記取得した撮像システムの分光特性に基づき、上記撮像システムに関するシステム行列を算出するステップと、
上記算出したシステム行列の逆行列を算出するステップと、
上記算出した逆行列の係数から上記汎用基底ベクトルに関係する係数を選択するステップと、
上記選択された係数及び上記取得した映像信号に基づき、上記汎用基底ベクトルに関する重み係数を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項30に記載の信号処理プログラム。 - カラー撮像系による分光特性が既知である識別対象となる被写体を含む被写体の撮像によって得た映像信号を取得するステップと、
上記識別対象となる被写体の既知の分光特性、上記カラー撮像系に関する分光特性と上記カラー撮像系による被写体の撮像時に使用する照明光の分光特性に基づき算出された、上記被写体の既知の分光特性と上記映像信号との間の相関性を示す導出係数を取得するステップと、
上記取得した映像信号及び上記取得した導出係数に基づき、上記識別対象となる被写体の分光特性と上記映像信号との間の相関係数を算出するステップと、
上記算出した上記相関係数に基づき、上記既知の分光特性を有する識別対象となる被写体の識別結果としての出力信号を算出するステップと、
をコンピュータに発揮させることを特徴とする信号処理プログラム。
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