JP5672029B2 - Reflectance calculating device, reflectance calculating method and program - Google Patents

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Description

本発明は、自然光で照明された対象物を撮影することにより、この対象物の反射率を算出する反射率算出装置、反射率算出方法および反射率算出方法を実行するプログラムに関する。   The present invention relates to a reflectance calculating apparatus, a reflectance calculating method, and a program for executing a reflectance calculating method for calculating the reflectance of an object by photographing the object illuminated with natural light.

現在、複数の波長帯域(紫外光〜可視光〜遠赤外光)のそれぞれにおいて、波長毎に分光して撮影することができるハイパースペクトルカメラ(以降、HSカメラという)が種々の分野で用いられている。HSカメラで撮影された撮影画像のデータは、画素毎に測定対象物の反射スペクトルを含んでいる。したがって、測定対象物の反射スペクトルから得られる特性指数を用いて、測定対象物の特性を推定することができる。   Currently, hyperspectral cameras (hereinafter referred to as HS cameras) capable of performing spectral imaging for each wavelength in each of a plurality of wavelength bands (ultraviolet light to visible light to far infrared light) are used in various fields. ing. Data of a photographed image photographed by the HS camera includes the reflection spectrum of the measurement object for each pixel. Therefore, the characteristic of the measurement object can be estimated using the characteristic index obtained from the reflection spectrum of the measurement object.

測定対象物の特性を推定するシステムは、例えば、水田地帯の一定の領域を衛星等に搭載されたHSカメラを用いて撮影し、この撮影画像の各画素毎の反射スペクトルから、当該領域の水田地帯の稲の成長度合い等を推定することができる。この場合、測定対象物に入射する照明光の光強度および光強度のスペクトルは撮影時間等によって変化する。したがって、当該システムは、撮影時の照明光の分光特性である光強度のスペクトルを別途入手して、撮影した反射スペクトルと撮影時の照明光の光強度のスペクトルとから、測定対象物の反射率のスペクトルを求め、求めた反射率のスペクトルを用いて上記特性指数を算出する。   For example, a system for estimating the characteristics of a measurement object captures a certain area of a paddy field using an HS camera mounted on a satellite or the like, and uses the reflection spectrum of each pixel of the captured image to capture the paddy field The degree of rice growth in the area can be estimated. In this case, the light intensity of the illumination light incident on the measurement object and the spectrum of the light intensity vary depending on the photographing time or the like. Therefore, the system separately obtains a light intensity spectrum that is a spectral characteristic of illumination light at the time of photographing, and calculates the reflectance of the measurement object from the photographed reflection spectrum and the light intensity spectrum of the illumination light at the time of photographing. And the characteristic index is calculated using the obtained reflectance spectrum.

一般に、測定対象物の反射率を算出するとき、対象物と同じ撮影条件の下、同じ照明光で撮影された反射率が1の白板の撮影データ(白色板の白色基準データ)を照明光の分光特性(光強度のスペクトル)として用いる。
例えば、地上に設置したカメラで圃場を斜め上方から撮影して求めたタンパク含有率の分布割合から、荷受けした生籾を該生籾のタンパク含有率で仕分けるための閾値を設定し、前記閾値により仕分けを行う方法が知られている。
当該方法では、圃場内の稲体及び基準板の自然光による反射光を撮影して、圃場内の稲体及び基準板の反射光量を同時に測定することにより、稲体の反射率が求められる。
In general, when calculating the reflectance of an object to be measured, photographing data of a white board (white reference data of a white board) having a reflectance of 1 photographed with the same illumination light under the same photographing conditions as the object is used for the illumination light. Used as spectral characteristics (light intensity spectrum).
For example, from the distribution ratio of the protein content obtained by photographing the field from obliquely above with a camera installed on the ground, a threshold for sorting the received ginger by the protein content of the ginger is set. A method of sorting is known.
In this method, the reflectance of the rice plant is determined by photographing the reflected light of natural light from the rice plant and the reference plate in the field and simultaneously measuring the amount of reflected light from the rice plant and the reference plate in the field.

特開2006−101768号公報JP 2006-101768 A

上記方法では、圃場内の稲体のように、対象物が比較的平面的であるため、対象物に陰影が生じない。しかし、1個の野菜や10個程度の野菜のように、表面凹凸があり、照明光によって陰影が生じる測定対象物の場合、陰部分の照明光の光強度を得ることができないため、上記基準板を用いて反射率を算出しようとしても、正確な反射率のスペクトルを算出することは難しい。また、陰部分の光強度のスペクトルは、非陰部分における照明光の光強度のスペクトルを波長全域にわたって一律に低下したものではないため、陰部分の反射率を正確に算出することはできない。   In the above method, since the object is relatively flat like a rice plant in a field, no shadow is generated on the object. However, in the case of a measurement object that has surface irregularities such as one vegetable or about ten vegetables and is shaded by illumination light, the light intensity of the illumination light in the shadow portion cannot be obtained. Even if the reflectance is calculated using a plate, it is difficult to calculate an accurate reflectance spectrum. In addition, the light intensity spectrum of the shadow portion is not a uniform reduction of the light intensity spectrum of the illumination light in the non-shadow portion over the entire wavelength range, so the reflectance of the shadow portion cannot be accurately calculated.

そこで、本発明は、上記方法とは異なる方式により、白色板等の基準板を撮影することなく、測定対象物の陰部分について正確に反射率を算出することができる反射率算出装置、反射率算出方法、及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a reflectance calculating apparatus and a reflectance that can accurately calculate the reflectance of a shadow portion of a measurement object without photographing a reference plate such as a white plate by a method different from the above method. It is an object to provide a calculation method and a program.

本発明の一態様は、自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置である。当該反射率算出装置は、
画素毎に対象物の反射スペクトルを含む、自然光で照明された対象物の撮影画像データを取得する画像取得部と、
前記撮影画像データを前記対象物の参照画像データとして取得し、さらに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出する減衰率算出部と、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行うデータ補正部と、
補正された白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する反射率算出部と
を有する。
One aspect of the present invention is a reflectance calculation apparatus that calculates the reflectance of an object by photographing the object illuminated with natural light. The reflectance calculation device is
An image acquisition unit that acquires captured image data of an object illuminated with natural light, including a reflection spectrum of the object for each pixel;
The white reference data of the white reference model that acquires the captured image data as reference image data of the object, and further has a shape that simulates the shape of the object and has the same shadow under the same illumination conditions as the image capturing Of the reference image data, the first partial reference image data corresponding to the shadow part on the white reference model, and the second corresponding to the non-shadow part adjacent to the shadow part on the white reference model. An attenuation rate calculation unit that calculates the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object based on the difference between the partial reference image data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion When,
A data correction unit that corrects the white reference data representing the light intensity spectrum of the illumination light at the time of photographing the object using the attenuation rate of the light intensity;
A reflectance calculating unit that calculates the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data;

本発明の他の一態様は、自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置における反射率算出方法である。
前記反射率算出装置は、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する。
Another aspect of the present invention is a reflectance calculation method in a reflectance calculation apparatus that calculates the reflectance of an object by photographing the object illuminated with natural light.
The reflectance calculation device is
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow portion on the white reference model and a second partial reference image corresponding to a non-shadow portion adjacent to the shadow portion on the white reference model. Based on the difference between the data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the light intensity attenuation rate of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated,
For white reference data representing the spectrum of the light intensity of the illumination light at the time of photographing the object, correction is performed using the attenuation rate of the light intensity,
The reflectance of the object is calculated using the corrected white reference data and the captured image data.

また、本発明のさらに他の一態様は、自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率スペクトル分布を算出する反射率算出方法をコンピュータに実行させるプログラムである。当該プログラムは、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照データの前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照データの前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する、処理をコンピュータに実行させる。
Yet another embodiment of the present invention is a program for causing a computer to execute a reflectance calculation method for calculating a reflectance spectrum distribution of an object by photographing the object illuminated with natural light. The program is
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow part on the white reference model of the white reference data, and a non-shadow near the shadow part on the white reference model of the white reference data Based on the difference from the second partial reference image data corresponding to the portion and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated. Calculate
For white reference data representing the spectrum of the light intensity of the illumination light at the time of photographing the object, correction is performed using the attenuation rate of the light intensity,
A computer is caused to execute a process of calculating the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data.

上述の態様の反射率算出装置、反射率算出方法、及びプログラムは、白色板等の基準板を撮影することなく、対象物の陰部分について正確に反射率を算出することができる。   The reflectance calculation apparatus, the reflectance calculation method, and the program according to the above-described aspect can accurately calculate the reflectance for the shadow portion of the object without photographing a reference plate such as a white plate.

本実施形態の反射率算出装置を用いた反射率算出システムを説明する図である。It is a figure explaining the reflectance calculation system using the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態で作成される、測定対象物を模擬した白色参照モデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the white reference model which simulates the measuring object produced in this embodiment. 本実施形態の反射率算出システムで用いる撮影装置と本実施形態の反射率算出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging device used with the reflectance calculation system of this embodiment, and the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置における反射率算出モジュールを説明する図である。It is a figure explaining the reflectance calculation module in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる参照画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference image obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる参照画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference image data obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる白色参照データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the white reference data obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる参照画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference image data obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において行われる非陰部分の画素の探索の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the search of the pixel of the non-shadow part performed in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において行われる非陰部分の画素の探索の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the search of the pixel of the non-shadow part performed in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において行われる非陰部分の画素の探索の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the search of the pixel of the non-shadow part performed in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる白色参照データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the white reference data obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において得られる2つの部分参照画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the two partial reference image data obtained in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出装置において算出される光強度の減衰率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attenuation factor of the light intensity calculated in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. (a)〜(c)は、本実施形態の反射率算出装置において用いられる撮影条件及び測定条件を説明する図である。(A)-(c) is a figure explaining the imaging | photography condition and measurement condition used in the reflectance calculation apparatus of this embodiment. 本実施形態の反射率算出方法の一例のフローの前半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the first half part of the flow of an example of the reflectance calculation method of this embodiment. 本実施形態の反射率算出方法の一例のフローの後半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the latter half part of the flow of an example of the reflectance calculation method of this embodiment.

以下、本発明の反射率算出装置、反射率算出方法およびプログラムについて説明する。
図1は、本実施形態の反射率算出装置を用いた反射率算出システム(以降、システムという)10を説明する図である。
Hereinafter, the reflectance calculation apparatus, the reflectance calculation method, and the program of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a reflectance calculation system (hereinafter referred to as a system) 10 using the reflectance calculation apparatus of the present embodiment.

(反射率算出システム)
図1に示す反射率算出システム10は、撮影装置12と、反射率算出装置14と、を有する。撮影装置12は、圃場で生育中の1つのキャベツを測定対象物Sとし、自然光を照明光として測定対象物Sを撮影する。撮影装置12は、HSカメラを有する。HSカメラは、測定対象物Sが自然光で照明されたとき、測定対象物Sの表面で反射した反射光を、バンドパスフィルタ等を用いて複数の波長帯域、例えば数10帯域以上に分けて撮像する撮像デバイスを有する。したがって、撮影装置12で撮影された画像の各画素は、波長毎の反射光のスペクトル、すなわち反射スペクトルを有する。撮影装置12の撮影により得られた画像データは、反射率算出装置14に送られる。
(Reflectance calculation system)
The reflectance calculation system 10 illustrated in FIG. 1 includes an imaging device 12 and a reflectance calculation device 14. The imaging device 12 images the measurement object S using one cabbage growing in the field as the measurement object S and natural light as illumination light. The imaging device 12 has an HS camera. When the measurement object S is illuminated with natural light, the HS camera divides the reflected light reflected on the surface of the measurement object S into a plurality of wavelength bands, for example, several tens of bands or more using a bandpass filter or the like. An imaging device. Therefore, each pixel of the image photographed by the photographing device 12 has a spectrum of reflected light for each wavelength, that is, a reflection spectrum. Image data obtained by photographing with the photographing device 12 is sent to the reflectance calculating device 14.

反射率算出装置14は、撮影装置12で撮影された測定対象物Sの撮影画像の画像データを取得する一方、測定対象物Sの撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、測定対象物Sに生じる陰部分A(図1参照)に応じて補正を行う。反射率算出部14は、さらに、補正された白色基準データと撮影画像の画像データとを用いて測定対象物Sの反射率を撮影画像内の画素毎に算出する。このように算出された測定対象物Sの反射率は、波長毎に値を持つスペクトルであるので、この反射率は、測定対象物Sの特性、例えば、キャベツの成熟度合いや甘みの特性を推定するために用いられる。
反射率算出装置14は、白色基準データに対して、測定対象物Sに生じる陰部分A(図1参照)に応じて補正を行うので、測定対象物Sの陰部分Aを含む表面における照明光の光強度のスペクトルを精度良く求めることができる。このため、測定対象物Sの非陰部分(明部分)はもちろん陰部分Aにおける反射率も精度良く求めることができ、測定対象物Sの特性をより精度よく推定することができる。
The reflectance calculation device 14 obtains image data of a photographed image of the measurement object S photographed by the photographing device 12, while converting the white reference data representing the light intensity spectrum of the illumination light at the time of photographing the measurement object S. On the other hand, correction is performed in accordance with the shadow portion A (see FIG. 1) generated in the measuring object S. The reflectance calculation unit 14 further calculates the reflectance of the measuring object S for each pixel in the captured image using the corrected white reference data and the image data of the captured image. Since the reflectance of the measurement object S calculated in this way is a spectrum having a value for each wavelength, this reflectance estimates characteristics of the measurement object S, for example, cabbage maturity and sweetness characteristics. Used to do.
Since the reflectance calculation device 14 corrects the white reference data according to the shadow portion A (see FIG. 1) generated in the measurement object S, the illumination light on the surface including the shadow portion A of the measurement object S The spectrum of the light intensity can be obtained with high accuracy. For this reason, the reflectance in the shadow part A as well as the non-shadow part (bright part) of the measurement object S can be obtained with high accuracy, and the characteristics of the measurement object S can be estimated with high accuracy.

このようなシステム10では、白色基準データを補正するために、後述するように、照明光の光強度の減衰率Rを画素毎に算出する。光強度の減衰率Rは、波長毎に分布を持つスペクトルとして算出され、白色基準データデータから陰部分Aにおける照明光の光強度のスペクトルを算出する際に用いられる。この光強度の減衰率Rを算出するために、測定対象物Sを撮影装置12で事前に撮影した測定対象物Sの参照画像データと、白色参照モデルの白色参照データとが用いられる。白色参照モデルとは、事前の撮影と同じ照明条件(光源の高度と方位)下において同じ陰影を有するように測定対象物Sの形状を模擬したモデルである。白色参照モデルでは、表面の反射率が1、すなわち、入射した光を表面で完全に反射するモデルである。図2は、測定対象物Sを模擬した白色参照モデルS’を示している。
以下、本実施形態の反射率算出装置14、および白色基準データを補正することにより反射率を算出する方法を詳細に説明する。
In such a system 10, in order to correct the white reference data, the attenuation rate R of the light intensity of the illumination light is calculated for each pixel as will be described later. The light intensity attenuation rate R is calculated as a spectrum having a distribution for each wavelength, and is used when calculating the light intensity spectrum of the illumination light in the shadow portion A from the white reference data data. In order to calculate the attenuation rate R of the light intensity, reference image data of the measurement object S obtained by photographing the measurement object S in advance with the photographing device 12 and white reference data of a white reference model are used. The white reference model is a model that simulates the shape of the measurement object S so as to have the same shadow under the same illumination conditions (light source altitude and direction) as in the previous shooting. The white reference model is a model in which the reflectance of the surface is 1, that is, the incident light is completely reflected on the surface. FIG. 2 shows a white reference model S ′ simulating the measurement object S.
Hereinafter, the reflectance calculation device 14 of the present embodiment and the method for calculating the reflectance by correcting the white reference data will be described in detail.

(反射率算出装置)
図3は、撮影装置12と、反射率算出装置14の構成を示す図である。
撮影装置12は、測定対象物Sを互いに異なる方向から撮影するHSカメラ(以降、単にカメラという)12a,12bを有する。カメラ12a,12bを用いて互いに異なる方向から撮影対象物Sを撮影するのは、測定対象物Sの3次元情報を取得して、図2に示すような白色参照モデルS’を作成するためである。
カメラ12a,12bはそれぞれ、測定対象物Sを撮像する撮像デバイスの他に、カメラ12a,12bの撮影位置の情報を取得するためのGPS位置取得ユニット16a,16bと、撮影日時の情報を取得する日時取得ユニット17a,17bと、を有する。カメラ12a,12bは、撮影された測定対象物Sの撮影画像データおよび取得した撮影位置の情報および撮影日時の情報を、反射率算出装置14に送る。
(Reflectance calculation device)
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the imaging device 12 and the reflectance calculation device 14.
The photographing apparatus 12 includes HS cameras (hereinafter simply referred to as cameras) 12a and 12b that photograph the measurement object S from different directions. The imaging object S is imaged from different directions using the cameras 12a and 12b in order to acquire the three-dimensional information of the measuring object S and create a white reference model S ′ as shown in FIG. is there.
Each of the cameras 12a and 12b acquires GPS position acquisition units 16a and 16b for acquiring information on the shooting positions of the cameras 12a and 12b, and information on the shooting date and time, in addition to the imaging device that images the measurement object S. Date and time acquisition units 17a and 17b. The cameras 12a and 12b send the photographed image data of the photographed measurement object S, the information on the obtained photographing position, and the information on the photographing date and time to the reflectance calculating device 14.

反射率算出装置14は、CPU20と、ROM22と、RAM24と、記憶部26と、入力部28と、を有するコンピュータによって形成される。この他に、反射率算出装置14は、図示されないマウスやキーボードを含む入力操作系と、撮影画像や反射率算出中のデータや情報を画面表示する図示されないディスプレイと接続されている。
ROM22は、起動することによりコンピュータが各処理を実行するOSおよび各種ソフトウェアが記憶されている。
RAM24は、後述する反射率算出の過程で生成される各種処理データを記憶する。記憶部26は、後述するような測定対象物Sの反射率を算出するためのプログラムを記憶するほか、算出された反射率のデータを記憶する。さらに、記憶部26は、種々の測定日時および測定位置において測定された白色基準データ、および種々の日時および位置における太陽高度表および太陽方位の情報を記憶する。
入力部28は、カメラ12a,12bと、後述する天候データベース31と接続されており、画像データ及び各種情報を受信する。CPU20は、反射率算出装置14の各部分の動作の制御と管理を行い、さらに、反射率モジュール30の処理の制御と管理を行う。
The reflectance calculation device 14 is formed by a computer having a CPU 20, a ROM 22, a RAM 24, a storage unit 26, and an input unit 28. In addition, the reflectance calculation device 14 is connected to an input operation system including a mouse and a keyboard (not shown) and a display (not shown) that displays a captured image and data and information during reflectance calculation on a screen.
The ROM 22 stores an OS and various types of software that are executed by the computer when activated.
The RAM 24 stores various processing data generated in the process of calculating reflectance described later. The storage unit 26 stores a program for calculating the reflectance of the measurement object S as will be described later, and stores data of the calculated reflectance. Furthermore, the memory | storage part 26 memorize | stores the white reference data measured in various measurement date and time and a measurement position, and the solar altitude table | surface and solar direction information in various date and time.
The input unit 28 is connected to the cameras 12a and 12b and a weather database 31 described later, and receives image data and various types of information. The CPU 20 controls and manages the operation of each part of the reflectance calculation device 14, and further controls and manages the processing of the reflectance module 30.

CPU20は、記憶部26に記憶されたプログラムを実行することにより、反射率算出モジュール30を生成する。すなわち、反射率算出モジュール30は、CPU26が記憶部26の記憶するプログラムを読み出して実行することにより生成されるソフトウェアモジュールである。反射率算出モジュール30は、後述するように、画像取得部32と、白色モデル作成部34と、減衰率算出部36と、白色基準データ抽出部38と、データ補正部40と、反射率算出部42と、を有する。したがって、CPU20がプログラムを実行するとき、CPU20は、画像取得部32と、白色モデル作成部34と、減衰率算出部36と、白色基準データ抽出部38と、データ補正部40と、反射率算出部42の機能を実質的に担う。   The CPU 20 generates the reflectance calculation module 30 by executing the program stored in the storage unit 26. That is, the reflectance calculation module 30 is a software module that is generated when the CPU 26 reads and executes a program stored in the storage unit 26. As will be described later, the reflectance calculation module 30 includes an image acquisition unit 32, a white model creation unit 34, an attenuation rate calculation unit 36, a white reference data extraction unit 38, a data correction unit 40, and a reflectance calculation unit. 42. Therefore, when the CPU 20 executes the program, the CPU 20 performs the image acquisition unit 32, the white model creation unit 34, the attenuation rate calculation unit 36, the white reference data extraction unit 38, the data correction unit 40, and the reflectance calculation. The function of the unit 42 is substantially assumed.

図4は、反射率算出モジュール30を説明する図である。反射率算出モジュール30は、図4に示すように、画像取得部32と、白色モデル作成部34と、減衰率算出部36と、白色基準データ抽出部38と、データ補正部40と、反射率算出部42と、を有する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the reflectance calculation module 30. As shown in FIG. 4, the reflectance calculation module 30 includes an image acquisition unit 32, a white model creation unit 34, an attenuation rate calculation unit 36, a white reference data extraction unit 38, a data correction unit 40, and a reflectance. And a calculation unit 42.

画像取得部32は、入力部28に入力された撮影画像データを取得する。カメラ12aにより撮影された測定対象物Sの撮影画像データは、参照画像データとして取得されて白色モデル作成部34に振分けられるほか、反射率の算出に用いる撮影画像データとして取得されて反射率算出部42に振分けられる。カメラ12bにより撮影された測定対象物Sの画像データは、別の参照画像データとして白色モデル作成部34に振分けられる。
白色モデル作成部34は、カメラ12a,12bで撮影された測定対象物Sの参照画像データを用いて図2に示す白色参照モデルS’を作成する。具体的には、カメラ12a,12bは、互いに異なる方向から測定対象物Sを撮影するので、カメラ12a,12bで撮影された2つの参照画像の画像データから、測定対象物Sの3次元位置情報を取得することができる。
The image acquisition unit 32 acquires captured image data input to the input unit 28. The photographed image data of the measuring object S photographed by the camera 12a is acquired as reference image data and distributed to the white model creating unit 34, and is also acquired as photographed image data used for calculating the reflectance and the reflectance calculating unit. 42. The image data of the measuring object S photographed by the camera 12b is distributed to the white model creation unit 34 as another reference image data.
The white model creation unit 34 creates a white reference model S ′ shown in FIG. 2 using the reference image data of the measurement object S photographed by the cameras 12a and 12b. Specifically, since the cameras 12a and 12b capture the measurement object S from different directions, the three-dimensional position information of the measurement object S is obtained from the image data of the two reference images captured by the cameras 12a and 12b. Can be obtained.

測定対象物Sの3次元位置情報を取得するために事前に行うキャリブレーションは、周知の方法が用いられる。例えば特開2006−250889号公報に記載される方法を用いてキャリブレーションが行われる。また、キャリブレーションの一例として以下の方法が用いられてもよい。すなわち、カメラ12a,12bを用いて事前にチェッカーボードが撮影され、チェッカーの交点の撮影空間内の3次元の位置座標列と、各撮影画像内の2次元の位置座標列とを用いて、2つの撮影画像における2次元位置座標を撮影空間内の3次元位置座標に変換するための行列および変換パラメータの値が同定される。
キャリブレーションにより得られた行列、変換パラメータの値は、記憶部26に記憶される。
A well-known method is used for the calibration performed in advance in order to acquire the three-dimensional position information of the measuring object S. For example, calibration is performed using a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-250889. Moreover, the following method may be used as an example of calibration. In other words, a checkerboard is photographed in advance using the cameras 12a and 12b, and two-dimensional position coordinate sequences in the photographing space at the intersection of the checkers and two-dimensional position coordinate sequences in each photographed image are used. A matrix and a conversion parameter value for converting the two-dimensional position coordinates in the two photographed images into the three-dimensional position coordinates in the photographing space are identified.
The matrix and the value of the conversion parameter obtained by calibration are stored in the storage unit 26.

白色モデル作成部34は、記憶された行列、変換パラメータの値を読み出して、カメラ12a,12bで撮影された2つの参照画像内の測定対象物Sの各位置の2次元位置座標から3次元位置座標を算出する。
白色モデル作成部34は、算出された3次元位置座標で規定される撮影空間内の点を直線あるいは曲線により結ぶことにより、測定対象物Sの外観形状を得る。この外観形状は、上記各点を結ぶ直線あるいは曲線の途中に補間点を作成することにより、測定対象物Sを模擬した滑らかな外観形状とすることもできる。こうして、測定対象物Sを模擬した仮想モデルが得られる。
The white model creation unit 34 reads the stored matrix and conversion parameter values, and obtains a three-dimensional position from the two-dimensional position coordinates of each position of the measuring object S in the two reference images captured by the cameras 12a and 12b. Calculate the coordinates.
The white model creation unit 34 obtains the external shape of the measuring object S by connecting the points in the imaging space defined by the calculated three-dimensional position coordinates by straight lines or curves. The appearance shape can be a smooth appearance shape simulating the measuring object S by creating an interpolation point in the middle of the straight line or curve connecting the points. Thus, a virtual model simulating the measuring object S is obtained.

図5A、図5Bは、測定対象物Sをカメラ12aにより撮影することにより得られる参照画像Grefと測定対象物Sの参照画像データの一例を示す図である。図5A、図5Bは、判りやすく説明するために、撮影される参照画像を10画素×10画素のサイズとし、各画素は波長λ1〜λ15の反射スペクトルを有する場合を例示している。実際の参照画像の画素数およびスペクトルの波長数は、10画素×10画素及び15波長より大きい。
図5Aに示す撮影された測定対象物Sの参照画像Grefの左上端の画素をP(1,1)とし、右下端の画素をP(10,10)とし、右上端の画素をP(10,1)として、各画素の位置を定めたとき、画素P(1,1)〜画素P(10,10)は、図5Bに示すように、画素毎に、波長λ1〜λ15の値を有する。図5Bに示す例では、各画素は、8ビット階調でサンプリングされて0〜255(値255が最高階調値)の値を有する。
5A and 5B are diagrams illustrating an example of the reference image G ref and the reference image data of the measurement object S obtained by photographing the measurement object S with the camera 12a. 5A and 5B exemplify a case where a reference image to be photographed has a size of 10 pixels × 10 pixels and each pixel has a reflection spectrum of wavelengths λ 1 to λ 15 for easy understanding. The actual number of pixels of the reference image and the number of spectral wavelengths are larger than 10 pixels × 10 pixels and 15 wavelengths.
The upper left pixel of the reference image G ref of the measured measurement object S shown in FIG. 5A is P (1,1), the lower right pixel is P (10,10), and the upper right pixel is P ( 10 and 1), when the positions of the respective pixels are determined, the pixels P (1,1) to P (10,10) have wavelengths λ 1 to λ 15 for each pixel as shown in FIG. 5B. Has a value. In the example shown in FIG. 5B, each pixel is sampled with 8-bit gradation and has a value of 0 to 255 (value 255 is the highest gradation value).

白色モデル作成部34は、さらに、測定対象物Sの外観形状を有する3次元の仮想モデルの表面に反射率1を与える。
一方、参照画像Grefの撮影条件の属性情報(撮影日時、撮影位置)は、カメラ12a,12bから送られて記憶部26に記憶されるので、白色モデル作成部34は、この撮影条件と、記憶部26に記憶されている太陽高度表および太陽方位の情報とを用いて、上記撮影条件に最も近い太陽高度と太陽方位を求める。白色モデル作成部34は、抽出した太陽高度と太陽方位を、参照画像Grefを取得したときの測定対象物Sの照明条件と同じ照明条件として定め、作成された上記3次元の仮想モデルに対して、周知のレイトレーシング法を用いて陰影処理を施す。なお、例えば8ビットの階調(0〜255)で陰影処理を行う場合、仮想モデル上の非陰部分(明部分)の各画素は各波長で255(最高階調値)の一定値を持つ。仮想モデル上の陰部分の各画素は各波長で255(最高階調値)以下の一定値を持つ。陰影処理の施された上記仮想モデルは、測定対象物Sの形状を模擬したモデルであり、かつ、参照画像Grefの撮影時の照明条件を再現することにより同じ陰影を有する白色参照モデルS’となっている。すなわち、陰影処理により、図2に示される白色参照モデルS’が得られる。
The white model creation unit 34 further gives the reflectance 1 to the surface of the three-dimensional virtual model having the appearance shape of the measurement object S.
On the other hand, the attribute information (shooting date and time, shooting position) of the shooting condition of the reference image G ref is sent from the cameras 12a and 12b and stored in the storage unit 26. Using the solar altitude table and the information on the solar orientation stored in the storage unit 26, the solar altitude and the solar orientation that are closest to the imaging conditions are obtained. The white model creation unit 34 determines the extracted solar altitude and solar orientation as the same illumination condition as the illumination condition of the measurement object S when the reference image G ref is acquired, and for the created three-dimensional virtual model Then, shadow processing is performed using a well-known ray tracing method. For example, when shading processing is performed with 8-bit gradation (0 to 255), each pixel in the non-shadow part (bright part) on the virtual model has a constant value of 255 (maximum gradation value) at each wavelength. . Each pixel in the shaded area on the virtual model has a constant value of 255 (maximum gradation value) or less at each wavelength. The virtual model subjected to the shading process is a model simulating the shape of the measurement object S, and the white reference model S ′ having the same shadow by reproducing the illumination condition at the time of photographing the reference image G ref. It has become. That is, the white reference model S ′ shown in FIG. 2 is obtained by the shading process.

白色モデル作成部34は、陰影処理が施された3次元の仮想モデルを、カメラ12a、12bのいずれか一方、例えば、カメラ12aの視野で見た2次元画像になるようにレンダリングする。このように、カメラ12aの視野で見た2次元画像になるようにレンダリングするのは、測定対象物Sの反射率を求めるときに撮影画像の視野としてカメラ12aの視野が基準の視野として用いられるためである。したがって、測定対象物Sの反射率を求めるときに撮影画像の視野としてカメラ12bの視野が用いられる場合、カメラ12bの視野で見た2次元画像になるようにレンダリングが行われる。
これにより、白色モデル作成部34は、カメラ12aから見た白色参照モデルS’の2次元画像の画像データである白色参照データDwを取得する。取得した白色参照データDwは記憶部26に記憶される。
The white model creation unit 34 renders the three-dimensional virtual model on which the shading process has been performed so as to be a two-dimensional image viewed from one of the cameras 12a and 12b, for example, the field of view of the camera 12a. In this way, rendering is performed so that a two-dimensional image viewed in the field of view of the camera 12a is obtained, and the field of view of the camera 12a is used as a reference field of view as the field of view of the captured image when obtaining the reflectance of the measurement object S. Because. Therefore, when the field of view of the camera 12b is used as the field of view of the captured image when determining the reflectance of the measurement object S, rendering is performed so that a two-dimensional image viewed in the field of view of the camera 12b is obtained.
Thus, the white model creation unit 34 obtains the white reference data D w is the image data of the two-dimensional image of the white reference model S 'as seen from the camera 12a. The acquired white reference data Dw is stored in the storage unit 26.

図5Aの右側には、陰影処理が施された3次元の仮想モデルをカメラ12aの視野で見るようにレンダリングされた2次元画像Gwの一例が示されている。さらに、図6には、2次元画像Gwの白色参照データDwの一例が示されている。白色参照モデルS’に照射される照明光の光強度は、非陰部分において波長λ1〜λ15のいずれにおいても階調値が最高(8ビットの階調では255)になるように、設定されている。
したがって、白色参照データDwは、いずれの画素において波長λ1〜λ15における値が同じである。図6に示す白色参照データDwでは、画素P(3,2)〜画素P(5,2)は最高階調値でないため、陰部分である。
On the right side of Figure 5A, an example of the rendered two-dimensional images G w to view a virtual model of a three dimensional shading process has been performed in the field of view of the camera 12a it is shown. Further, FIG. 6 shows an example of a white reference data D w of the two-dimensional image G w is shown. The light intensity of the illumination light applied to the white reference model S ′ is set so that the gradation value is the highest (255 for 8-bit gradation) in any of the wavelengths λ 1 to λ 15 in the non-shadow portion. Has been.
Accordingly, the white reference data D w is the same value at the wavelength lambda 1 to [lambda] 15 in any of the pixel. In white reference data D w shown in FIG. 6, the pixel P (3,2) ~ pixel P (5,2) is not in a highest gray level value, a shadow portion.

減衰率算出部36は、白色参照データDwの中から陰部分(階調値が255でない部分)を抽出し、さらに、参照画像Grefの参照画像データのうち白色参照モデルS’上の陰部分に対応する部分参照画像データDsp1と、上記陰部分に近接する白色参照モデルS’上の非陰部分に対応する部分参照画像データDsp2との差分を算出する。この差分の算出結果に基づいて、減衰率算出部36は、測定対象物Sの陰部分に入射する照明光の光強度の減衰率Rを算出する。具体的な光強度の減衰率Rの算出については、後述する。算出された光強度の減衰率Rは、記憶部26に記憶される。 Attenuation rate calculating section 36, shade portion from the white reference data D w extracts (gradation value portion not 255), further, the shade of the white reference model S 'of the reference image data of the reference image G ref the partial reference image data D sp1 corresponding to the portion, to calculate the difference between the partial reference image data D sp2 corresponding to Hikage portion on the white reference model S 'adjacent to the shadow portion. Based on the calculation result of the difference, the attenuation rate calculation unit 36 calculates the attenuation rate R of the light intensity of the illumination light incident on the shadow portion of the measurement object S. Specific calculation of the light intensity attenuation rate R will be described later. The calculated light intensity attenuation rate R is stored in the storage unit 26.

部分参照画像データDsp1および部分参照画像データDsp2は、カメラ12aで撮影された参照画像Grefの画像データであるので、図5Bに示すように、画素毎に反射スペクトルを含んでいる。したがって、部分参照画像データDsp1および部分参照画像データDsp2を用いて算出される光強度の減衰率Rも、画素毎に波長毎の値を有する。 Partial reference image data D sp1 and partial reference image data D sp2 is because it is the image data of the captured reference image G ref by the camera 12a, as shown in Figure 5B, includes a reflection spectrum for each pixel. Accordingly, the light intensity attenuation rate R calculated using the partial reference image data Dsp1 and the partial reference image data Dsp2 also has a value for each wavelength for each pixel.

図7は、光強度の減衰率Rの算出のために用いる参照画像Grefの参照画像データDrefの一例を示す。図6に示す白色参照データDwから、画素P(3,2)〜画素P(5,2)が陰部分である。したがって、図7に示す参照画像データDrefのうち、白色参照モデルS’上の陰部分に対応する画素P(3,2)〜画素P(5,2)のデータが部分参照画像データDsp1となる。図7では、画素P(3,2)のデータが部分参照画像データDsp1として取り出されている状態を示している。
一方、陰部分に近接する非陰部分に対応する画素は、以下のように選択される。陰部分として画素P(3,2)〜画素P(5,2)のように複数の画素が存在する場合、各画素に対して近接する非陰部分の画素が選択される。以下、陰部分である画素P(3,2)に近接する白色参照モデルS’上の非陰部分の画素、すなわち、白色参照モデルS’上の最高階調値を持つ画素を選択する例を説明する。画素P(4,2)及び画素P(5,2)についても同様の方法で、近接する非陰部分の画素が選択される。
FIG. 7 shows an example of the reference image data D ref of the reference image G ref used for calculating the light intensity attenuation rate R. White reference data D w shown in FIG. 6, the pixel P (3,2) ~ pixel P (5,2) is an anion moiety. Therefore, in the reference image data D ref shown in FIG. 7, the data of the pixels P (3, 2) to P (5, 2) corresponding to the shadow portion on the white reference model S ′ is the partial reference image data D sp1. It becomes. FIG. 7 shows a state in which the data of the pixel P (3, 2) is extracted as the partial reference image data Dsp1 .
On the other hand, the pixel corresponding to the non-shadow part adjacent to the shadow part is selected as follows. When there are a plurality of pixels such as the pixel P (3, 2) to the pixel P (5, 2) as the shadow portion, a non-shadow portion pixel adjacent to each pixel is selected. Hereinafter, an example of selecting a pixel in the non-shadow part on the white reference model S ′ adjacent to the pixel P (3, 2) that is a shadow part, that is, a pixel having the highest gradation value on the white reference model S ′. explain. The pixel P (4,2) and the pixel P (5,2) are also selected in the same manner in the non-shadow area.

図9(a),(b)に示すように、減衰率算出部36は、画素P(3,2)を中心とする周辺画素であって、白色参照データDwにおいて最高階調値を持つ画素を探索する。この場合、まず、隣り合う非陰部分の画素として画素P(3,1)および画素P(2,2)が抽出される。このとき、減衰率算出部36は、画素P(3,1)および画素P(2,2)の反射スペクトルが、画素P(3,2)における反射スペクトルに類似するか否かを判定する。すなわち、白色参照モデルS’上に位置する画素P(3,2)と近似する非陰部分であって、画素P(3,2)に最も近い画素を探索する。反射スペクトルの類似の判定は、以下の類似度の計算によって行われる。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the attenuation rate calculation unit 36 is a peripheral pixel centered on the pixel P (3, 2) and has the highest gradation value in the white reference data Dw . Search for a pixel. In this case, first, the pixel P (3, 1) and the pixel P (2, 2) are extracted as adjacent non-shadowed pixels. At this time, the attenuation rate calculation unit 36 determines whether or not the reflection spectra of the pixel P (3, 1) and the pixel P (2, 2) are similar to the reflection spectrum of the pixel P (3, 2). That is, a pixel that is a non-shadow part approximate to the pixel P (3, 2) located on the white reference model S ′ and closest to the pixel P (3, 2) is searched. The similarity determination of the reflection spectrum is performed by calculating the following similarity.

画素P(3,2)の反射スペクトルの各波長における値をSP1P(3,2)λi(i=1〜15の整数)とし、類似度を調べる画素P(j,k)の反射スペクトルの各波長における値をSP1P(j,k)λi(i=1〜15の整数)とするとき、減衰率算出部36は、類似度を下記式(1)に従って計算する。下記式(1)において、Nは波長数であり、波長λ1〜λ15が゛用いられる場合、N=15である。すなわち、類似度は、部分参照画像データSP1の反射スペクトルと部分参照画像データSP2の反射スペクトルとの間の、同じ波長同士の値の差分の絶対値を合計することにより得られる。 The value at each wavelength of the reflection spectrum of the pixel P (3,2) is SP1 P (3,2) λi (i = 1 to an integer of 1 to 15), and the reflection spectrum of the pixel P (j, k) whose similarity is to be examined. When the value at each wavelength is SP1 P (j, k) λi (i = 1 to an integer of 1 to 15), the attenuation rate calculation unit 36 calculates the similarity according to the following equation (1). In the following formula (1), N is the number of wavelengths, and when wavelengths λ 1 to λ 15 are used, N = 15. That is, the similarity is obtained by summing the absolute values of the difference between the values of the same wavelengths between the reflection spectrum of the partial reference image data SP1 and the reflection spectrum of the partial reference image data SP2.

減衰率算出部36は、算出した類似度が予め設定した閾値以上であるか否かによって類似の有無の判定を行う。類似度が上記閾値以上である場合、画素同士は類似すると判定される。閾値は例えば0.01に設定される。例えば、図8A、図8Bに示す画素P(3,2)と画素P(3,1)との間の類似度の値は0.0055となり、閾値として0.01が設定される場合、類似度は0.01未満であるため、類似しないと判定される。図8A、図8Bに示す画素P(3,2)と画素P(2,2)との間の類似度の値も0.0055となり、閾値として設定される0.01未満であるため、類似しないと判定される。
このようにして、減衰率算出部36は、画素P(3,2)に近い画素から順番に画素P(3,2)に類似する非陰部分の画素を探索する。図9では、探索の結果、画素P(6,2)が画素(3,2)に類似する非陰部分の画素であって、最も近い画素として選択されている。画素P(3,2)と画素P(6,2)との間の類似度は、0.020であり、閾値として設定される0.01以上であるため、上記閾値を超えている。このようにして、陰部分の画素P(3,2)に最も近い非陰部分の画素P(6,2)が選択されることにより、部分参照画像データDsp2が選択される。
The attenuation rate calculation unit 36 determines whether there is similarity based on whether the calculated similarity is equal to or greater than a preset threshold value. When the similarity is equal to or greater than the threshold value, the pixels are determined to be similar. The threshold is set to 0.01, for example. For example, the similarity value between the pixel P (3,2) and the pixel P (3,1) shown in FIGS. 8A and 8B is 0.0055, and the similarity is set when 0.01 is set as the threshold value. Since the degree is less than 0.01, it is determined that they are not similar. The similarity value between the pixel P (3, 2) and the pixel P (2, 2) shown in FIGS. 8A and 8B is also 0.0055, which is less than 0.01 set as the threshold value. It is determined not to.
In this way, the attenuation rate calculation unit 36 searches for pixels in the non-shadow part similar to the pixel P (3, 2) in order from the pixel close to the pixel P (3, 2). In FIG. 9, as a result of the search, the pixel P (6, 2) is a non-shadowed pixel similar to the pixel (3, 2) and is selected as the closest pixel. The similarity between the pixel P (3, 2) and the pixel P (6, 2) is 0.020, which is equal to or greater than 0.01 set as the threshold, and thus exceeds the threshold. In this way, by pixel closest Hikage portion to the pixel of the shade portion P (3,2) P (6,2) is selected, partial reference image data D sp2 is selected.

なお、探索する画素の順番は、画素P(3,2)に近い順番に行われるが、探索する複数の画素が画素P(3,2)から同じ距離離れる場合、複数の画素に対する探索の順番は特に限定されない。例えば、画素位置の列番号が小さいものから優先的に探索が行われてもよいし、画素位置の行番号が小さいものから優先的に探索が行われてもよく、これ以外の方法で決定された順番で探索が行われてもよい。画素位置の列番号とは、例えば画素P(3,1)の場合、3であり、画素位置の行番号とは、例えば画素P(3,1)の場合、1である。
このようにして、減衰率算出部36は、陰部分に近接する測定対象物S上の非陰部分の部分参照画像データDsp2を選択することができる。
なお、本実施形態は、画素間の類似の判定を、式(1)を用いて行うが、この類似の判定を、相関係数を用いて行ってもよい。また、これ以外の周知の類似度の算出方法を用いて類似の判定を行うこともできる。
In addition, although the order of the pixel to search is performed in the order close | similar to pixel P (3, 2), when the some pixel to search leaves the same distance from pixel P (3, 2), the order of the search with respect to several pixels Is not particularly limited. For example, the search may be performed preferentially from the pixel number having the smallest column number, or the search may be performed preferentially from the pixel position having the smallest row number, and may be determined by other methods. Searches may be performed in the order in which they were found. The column number of the pixel position is 3 in the case of the pixel P (3, 1), for example, and the row number of the pixel position is 1 in the case of the pixel P (3, 1), for example.
In this manner, the attenuation rate calculating unit 36 may select the partial reference image data D sp2 of Hikage part on the measuring object S near the shadow portion.
In the present embodiment, the similarity determination between the pixels is performed using Expression (1), but the similarity determination may be performed using a correlation coefficient. Similar determinations can also be made using other known methods for calculating similarity.

減衰率算出部36は、部分参照画像データDsp1と、部分参照画像データDsp2との差分に基づいて、測定対象物Sの陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率Rを算出する。
上述した画素P(3,2)の例では、減衰率算出部36は、図10Aに示される値白色参照データDwの画素P(3,2)の値SP0λi(i=1〜15の整数)と、図10Bに示される部分参照画像データDsp1の画素P(3,2)の値SP1λi(i=1〜15の整数)及び部分参照画像データDsp2の画素P(6,2)の値SP2P(6,2)λi(i=1〜15の整数)と、に基づいて下記式(2)に従って光強度の減衰率Rを算出する。
λi= SP0λi −(SP1λi−SP2P(6,2)λi) (2)
The attenuation rate calculation unit 36 calculates the attenuation rate R of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the measurement object S based on the difference between the partial reference image data Dsp1 and the partial reference image data Dsp2. .
In the example above the pixel P (3,2), the attenuation factor calculating section 36, values SP0 λi (i = 1~15 pixel P (3,2) value white reference data D w shown in FIG. 10A Integer), the value SP1 λi (integer of i = 1 to 15) of the pixel P (3, 2) of the partial reference image data D sp1 shown in FIG. 10B and the pixel P (6, 2) of the partial reference image data D sp2 ) Value SP2 P (6,2) λi (i = 1 to 15), the light intensity attenuation rate R is calculated according to the following equation (2).
R λi = SP0 λi - (SP1 λi -SP2 P (6,2) λi) (2)

画素P(3,2)は、白色参照モデルS’の陰部分であり、したがって、測定対象物S上の陰部分である。画素P(3,2)の測定対象物S上の位置がもし非陰部分であれば、画素P(3,2)は、画素P(3,2)に最も近い画素P(6,2)と同じ反射スペクトルを持つと考えられる。このため、画素P(3,2)の反射スペクトルと画素P(6,2)の反射スペクトルとの差分は、測定対象物S上の画素P(3,2)の位置において、陰に影響されて光強度が減衰する情報を含んでいる。
したがって、減衰率算出部36は、上記式(2)に示すような演算をすることにより、光強度の減衰率Rを算出することができる。
The pixel P (3, 2) is a shadow part of the white reference model S ′, and is therefore a shadow part on the measurement object S. If the position of the pixel P (3, 2) on the measuring object S is a non-shadow part, the pixel P (3, 2) is the pixel P (6, 2) closest to the pixel P (3, 2). Is considered to have the same reflection spectrum. For this reason, the difference between the reflection spectrum of the pixel P (3, 2) and the reflection spectrum of the pixel P (6, 2) is influenced by the shadow at the position of the pixel P (3, 2) on the measurement object S. Information that attenuates the light intensity.
Therefore, the attenuation rate calculation unit 36 can calculate the attenuation rate R of the light intensity by performing the calculation shown in the above equation (2).

図11には、図10A、図10Bに示すSP0λi,SP1λi,SP2P(6,2)λi(i=1〜15の整数)を用いて算出された画素P(3,2)における光強度の減衰率Rの算出結果の一例が示されている。このような光強度の減衰率Rは、陰部分の画素毎に算出される。したがって、画素P(4,2)及び画素P(5,2)についても光強度の減衰率Rが算出される。 FIG. 11 shows the light at the pixel P (3,2) calculated using SP0 λi , SP1 λi , SP2 P (6,2) λi (i = 1 to 15 ) shown in FIGS. 10A and 10B. An example of the calculation result of the intensity attenuation rate R is shown. Such a light intensity attenuation rate R is calculated for each pixel in the shadow portion. Therefore, the attenuation rate R of the light intensity is also calculated for the pixel P (4, 2) and the pixel P (5, 2).

白色基準データ抽出部38は、測定対象物Sの反射率を求めるために測定対象物Sを撮影したときの照明光の白色基準データを抽出する。具体的には、白色基準データ抽出部38は、記憶部26に記憶されている種々の日時および位置において測定された白色基準データの中から、白色基準データの測定条件の属性情報(測定日時、測定位置、天候情報)が、測定対象物Sの撮影時の撮影条件の属性情報(撮影日時、撮影位置、天候情報)に最も近い白色基準データを抽出する。白色基準データは、白色基準データを測定した測定日時および測定位置と対応付けられているので、測定位置と測定日時が取得されると、白色基準データ抽出部38は、天候データベース31から測定時の晴れ、曇り、雨等の天候情報を取得することができる。同様に、撮影日時と撮影位置が取得されると、白色基準データ抽出部38は、天候データベース31から撮影時の晴れ、曇り、雨等の天候情報を取得することができる。図12(a)には、撮影条件の一例が示されている。天候(曇)の情報は、撮影位置と撮影日時から、天候データベース31から取得される。図12(b)には、天候データベース31に記憶されている測定条件の例が示されている。
したがって、白色基準データ抽出部38は、撮影条件の属性情報(撮影日時、撮影位置、天候情報)に最も近い測定条件(測定日時、測定位置、天候情報)を持つ白色基準データを抽出することができる。白色基準データの抽出において、白色基準データ抽出部38は、例えば日時の情報を、ある基準日からの経過時間(秒)として数値化して規格化し、撮影位置の緯度と経度のそれぞれを数値化して規格化し、さらに、天候情報についても、例えば、図12(c)に示されるように、晴れは遮蔽度0、曇は遮蔽度0.5、雨は遮蔽度0.3のように遮蔽度として数値化して規格化する。白色基準データ抽出部38は、撮影条件の撮影日時、撮影位置および天候情報も同様に数値化して規格化する。ここで、規格化とは、測定条件における数値の平均値が0、標準偏差が1になるように変換することをいう。
The white reference data extraction unit 38 extracts white reference data of illumination light when the measurement target S is photographed in order to obtain the reflectance of the measurement target S. Specifically, the white reference data extraction unit 38 selects attribute information (measurement date and time, measurement date and time, white reference data) from the white reference data measured at various dates and times stored in the storage unit 26. White reference data whose measurement position and weather information are closest to the attribute information (shooting date and time, shooting position, and weather information) of the shooting conditions at the time of shooting of the measurement object S is extracted. Since the white reference data is associated with the measurement date and time and the measurement position at which the white reference data is measured, when the measurement position and the measurement date and time are acquired, the white reference data extraction unit 38 obtains the measurement time and date from the weather database 31. Weather information such as sunny, cloudy and rainy can be acquired. Similarly, when the shooting date and time and the shooting position are acquired, the white reference data extraction unit 38 can acquire weather information such as sunny, cloudy, rainy, etc. at the time of shooting from the weather database 31. FIG. 12A shows an example of shooting conditions. Weather (cloudy) information is acquired from the weather database 31 from the shooting position and shooting date and time. FIG. 12B shows an example of measurement conditions stored in the weather database 31.
Therefore, the white reference data extraction unit 38 can extract white reference data having a measurement condition (measurement date / time, measurement position, weather information) that is closest to the attribute information (shooting date / time, shooting position, weather information) of the shooting condition. it can. In the extraction of the white reference data, the white reference data extraction unit 38 quantifies and standardizes the date and time information, for example, as the elapsed time (seconds) from a certain reference date, and converts the latitude and longitude of the shooting position into numerical values. Furthermore, for weather information, as shown in FIG. 12C, for example, as shown in FIG. 12 (c), the degree of shielding is such that the clearness is 0, the cloudiness is 0.5, and the rain is 0.3. Digitize and standardize. The white reference data extraction unit 38 also digitizes and standardizes the shooting date / time, shooting position, and weather information of the shooting conditions. Here, normalization refers to conversion so that the average value of measurement values is 0 and the standard deviation is 1.

さらに、白色基準データ抽出部38は、多数の測定条件の規格化した数値のうち、撮影条件の規格化した数値に最も近似する数値を持つ白色基準データを抽出する。最も近似する数値とは、例えば、撮影条件及び測定条件の上記規格化した数値が空間内の点の位置座標に対応するように空間座標系を想定したとき、この空間座標系において、複数の測定条件に対応する複数の点の中から、撮影条件に対応する点の位置に最も近い点の座標値をいう。   Further, the white reference data extraction unit 38 extracts white reference data having a numerical value that most closely approximates the numerical value that is standardized for the imaging conditions among the numerical values that are standardized for many measurement conditions. The most approximate numerical value is, for example, when a spatial coordinate system is assumed so that the above-mentioned standardized numerical values of the shooting conditions and measurement conditions correspond to the position coordinates of the points in the space, a plurality of measurements are performed in this spatial coordinate system. The coordinate value of the point closest to the position of the point corresponding to the imaging condition among a plurality of points corresponding to the condition.

本実施形態は、白色基準データを抽出するために、測定日時、測定位置及び天候情報の3つの属性情報を用いるが、測定日時、測定位置および天候情報のうちいずれかの属性情報が固定されている場合、残りの属性情報を用いて白色基準データを抽出してもよい。また、本実施形態は、上記の類似度の変わりに、属性情報が、撮影条件の属性情報との間で最も相関係数が高い測定条件を持つ白色基準データを抽出してもよく、白色基準データの抽出方法は、特に限定されない。   In this embodiment, three attribute information of measurement date / time, measurement position, and weather information is used to extract the white reference data. However, any attribute information of the measurement date / time, measurement position, and weather information is fixed. If there is, white reference data may be extracted using the remaining attribute information. Further, in the present embodiment, instead of the above similarity, white reference data having a measurement condition having the highest correlation coefficient between the attribute information and the attribute information of the shooting condition may be extracted. The data extraction method is not particularly limited.

データ補正部40は、白色基準データ抽出部38で抽出された白色基準データを、減衰率算出部36で算出された光強度の減衰率Rを用いて補正する。光強度の減衰率Rは、測定対象物Sに生じる陰部分に関するので、撮影された測定対象物Sの陰部分に応じて照明光の光強度は補正される。
データ補正部40は、抽出された白色基準データSP3の各波長λi(i=1〜15の整数)における値をSP3λiとし、光強度の減衰率Rの各波長λi(i=1〜15の整数)における値をRλiとし、補正された白色基準データSP4の各波長λi(i=1〜15の整数)における値をSP4λiとした時、下記式(3)に従って、白色基準データを補正する。
SP4λi = SP3λi− Rλi (3)
The data correction unit 40 corrects the white reference data extracted by the white reference data extraction unit 38 using the light intensity attenuation rate R calculated by the attenuation rate calculation unit 36. Since the light intensity attenuation rate R relates to the shadow portion generated in the measurement object S, the light intensity of the illumination light is corrected according to the shadow portion of the photographed measurement object S.
Data correction unit 40, the wavelengths lambda i of the white reference data SP3 extracted the value in (i = 1 to 15 integer) and SP3 .lambda.i, each wavelength of the attenuation factor R of the light intensity λ i (i = 1~ the value in integer) of 15 and R .lambda.i time, which was the wavelength λ i (i = 1~15 SP4 λi values at integer) of the white reference data SP4 corrected, according to the following equation (3), the white reference Correct the data.
SP4 λi = SP3 λi -R λi (3)

反射率算出部42は、補正された白色基準データと、カメラ12aで撮影された撮影画像データとを用いて測定対象物Sの反射率スペクトルを算出する。具体的には、撮影画像データは画素毎に反射スペクトルの値を有し、照明光の光強度は測定対象物Sの陰部分の画素に応じて波長λi毎の値を有するので、反射率算出部42は、反射スペクトルの各波長λiにおける値を、補正された白色基準データの対応する波長λiにおける値で除算することを画素毎に行うことにより、反射率を算出する。算出された反射率は、例えば、測定対象物Sの特性の推定に用いられる。 The reflectance calculation unit 42 calculates the reflectance spectrum of the measuring object S using the corrected white reference data and the captured image data captured by the camera 12a. Specifically, the captured image data has a value of the reflection spectrum for each pixel, and the light intensity of the illumination light has a value for each wavelength λ i according to the pixel in the shadow portion of the measurement object S. The calculation unit 42 calculates the reflectance by performing, for each pixel, dividing the value at each wavelength λ i of the reflection spectrum by the value at the corresponding wavelength λ i of the corrected white reference data. The calculated reflectance is used, for example, for estimating the characteristics of the measurement object S.

(反射率算出方法)
このような反射率算出装置14では、図13A、図13Bに示すような反射率算出方法が実施される。
まず、カメラ12a,12bで測定対象物Sの撮影画像を得るために、カメラ12a,12bで異なる2方向から撮影が行われたか否かを、反射率算出装置14は判定する(ステップS10)。カメラ12a,12bによる撮影が行われるまで、反射率算出部14は待機する。撮影により取得された撮影画像は、カメラ12a,12bから画像取得部32に送られる。画像取得部32は、送られた撮影画像を、反射率を算出するための撮影画像として、あるいは光強度の減衰率Rを算出するための参照画像Grefとして取得する。
(Reflectance calculation method)
In such a reflectance calculation device 14, a reflectance calculation method as shown in FIGS. 13A and 13B is performed.
First, in order to obtain a captured image of the measuring object S with the cameras 12a and 12b, the reflectance calculation device 14 determines whether or not the cameras 12a and 12b have captured images from two different directions (step S10). The reflectance calculation unit 14 waits until shooting by the cameras 12a and 12b is performed. The captured images acquired by shooting are sent from the cameras 12a and 12b to the image acquisition unit 32. The image acquisition unit 32 acquires the sent captured image as a captured image for calculating the reflectance or as a reference image Gref for calculating the light intensity attenuation rate R.

カメラ12a,12bによる撮影が行われると、白色モデル作成部34は、カメラ12a,12bから送られる撮影条件、具体的には、撮影日時および撮影位置の情報を取得する(ステップS20)。
さらに、白色モデル作成部34は、撮影日時および撮影位置から撮影時の太陽高度と方位を、記憶部26に記憶されている太陽高度表および太陽方位の情報から求める(ステップS30)。記憶部26には、種々の日時と種々の位置における太陽高度表と太陽方位の情報が記されたテーブルを備えるが、撮影日時と撮影位置から自動的に太陽高度と方位を算出する周知の式を用いて撮影時の太陽高度と方位を求めてもよい。
When shooting with the cameras 12a and 12b is performed, the white model creation unit 34 acquires shooting conditions sent from the cameras 12a and 12b, specifically, shooting date and position information (step S20).
Further, the white model creation unit 34 obtains the solar altitude and azimuth at the time of shooting from the shooting date and time and the shooting position from the solar altitude table and the information on the sun azimuth stored in the storage unit 26 (step S30). The storage unit 26 includes a table in which information on the solar altitude table and solar orientation at various dates and times and various positions is recorded. A well-known expression for automatically calculating the solar altitude and orientation from the imaging date and time and the location. May be used to determine the solar altitude and orientation during shooting.

次に、白色モデル作成部34は、3次元計測モデリングを行う(ステップS40)。具体的には、白色モデル作成部34は、カメラ12a,12bで撮影した異なる2方向からの参照画像Grefを用いて、測定対象物Sを模擬した滑らかな外観形状を有する3次元の仮想モデルを作成する。仮想モデルの作成は、上述した方法で行われる。
白色モデル作成部34は、さらに、測定対象物Sと同じ陰影を有するように、ステップS30で求めた太陽高度と方位を用いて、3次元の仮想モデルに陰影処理を施すことにより、白色参照モデルS’を作成する。白色モデル作成部34は、この白色参照モデルS’から白色参照データDwを作成する(ステップS50)。白色参照データDwは、カメラ12aの位置から測定対象物Sを撮影したときの視野を有する、白色参照モデルS’に関する2次元の画像のデータである。
Next, the white model creation unit 34 performs three-dimensional measurement modeling (step S40). Specifically, the white model creation unit 34 uses a reference image G ref taken from two different directions photographed by the cameras 12a and 12b, and has a three-dimensional virtual model having a smooth external shape simulating the measurement object S. Create Creation of the virtual model is performed by the method described above.
The white model creation unit 34 further applies a shading process to the three-dimensional virtual model using the solar altitude and orientation obtained in step S30 so as to have the same shadow as the measurement object S, thereby obtaining a white reference model. Create S '. White model creation unit 34 creates the white reference data D w from the white reference model S '(step S50). The white reference data Dw is data of a two-dimensional image related to the white reference model S ′ having a field of view when the measurement object S is photographed from the position of the camera 12a.

次に、減衰率算出部36は、カメラ12aで撮影された測定対象物Sの参照画像Grefの陰部分の画素すべてについて光強度の減衰率Rを算出したか否かを判定する(ステップS60)。減衰率算出部36は、上記判定の結果が否定である(ステップS60においてNO)場合、減衰率算出部36は、光強度の減衰率Rが算出されていない、陰部分の画素の部分参照画像データDsp1を抽出する(ステップS70)。図7に示す例では、画素P(3,2)〜画素P(5,2)のデータが参照画像データDsp1の対象となる。
さらに、減衰率算出部36は、光強度の減衰率Rが算出されていない陰部分の現在注目する画素に対して隣接する非陰部分の画素を選択し(ステップS80)、選択した画素の部分参照画像データDsp2を抽出する(ステップS90)。さらに、減衰率算出部36は、部分参照画像データDsp1と部分参照画像データDsp2の類似度の計算を行う(ステップS100)。類似度の計算は、上述した方法により行われる。
Next, the attenuation rate calculation unit 36 determines whether or not the attenuation rate R of the light intensity has been calculated for all the pixels in the shadow portion of the reference image G ref of the measurement object S photographed by the camera 12a (step S60). ). When the result of the determination is negative (NO in step S60), the attenuation rate calculation unit 36 determines that the attenuation rate calculation unit 36 does not calculate the attenuation rate R of the light intensity, and is a partial reference image of a shadow pixel. Data Dsp1 is extracted (step S70). In the example shown in FIG. 7, the data of the pixels P (3, 2) to P (5, 2) is the target of the reference image data Dsp1 .
Further, the attenuation rate calculation unit 36 selects a non-shadow portion pixel adjacent to the currently focused pixel of the shadow portion for which the light intensity attenuation rate R has not been calculated (step S80), and the selected pixel portion. Reference image data Dsp2 is extracted (step S90). Further, the attenuation rate calculation unit 36 calculates the similarity between the partial reference image data Dsp1 and the partial reference image data Dsp2 (step S100). The calculation of the similarity is performed by the method described above.

次に減衰率算出部36は、算出した類似度の値が予め設定された閾値以上であるか、否かを判定する(ステップS110)。これにより、選択した画素が、測定対象物S上の非陰部分の画素であるか否かが判定される。類似度の値が予め設定された閾値以上である(ステップS110においてYES)場合、減衰率算出部36は、選択された画素の部分参照画像データDsp2が部分参照画像データDsp1とともに用いられて、上記式(2)に従って、陰によって生じる波長毎の光強度の減衰率Rを算出する(ステップS120)。類似度の値が予め設定された閾値未満である(ステップS110においてNO)場合、減衰率算出部36は、選択した画素を変更して(ステップS130)、ステップS80に戻る。
このようなステップS60〜ステップS130の処理は、陰部分の全画素に関して光強度の減衰率Rが算出されるまで、陰部分の各画素に対して繰り返し行われる。
陰部分の全画素に関して光強度の減衰率Rが算出された(ステップS60でYES)場合、画像取得部32は、測定対象物Sの撮影画像データを取得して反射率の算出の処理に移る。まず、白色基準データ抽出部38は、カメラ12aで測定対象物Sを撮影したときの撮影条件(撮影日時、撮影位置)を取得する(ステップS140)。撮影条件は、撮影時にカメラ12aから反射率算出装置14に送られたものである。
白色基準データ抽出部38は、天候データベース31から取得した撮影日時、撮影位置に基いて、撮影時の天候の情報を取り出して、撮影日時、撮影位置および撮影時の天候に最も近い測定条件(測定日時、測定位置、測定時の天候)を持つ白色基準データを抽出する(ステップS150)。白色基準データの抽出は、上述した方法により行われる。
Next, the attenuation rate calculation unit 36 determines whether or not the calculated similarity value is greater than or equal to a preset threshold value (step S110). Thereby, it is determined whether or not the selected pixel is a non-shadow portion pixel on the measurement object S. When the similarity value is equal to or greater than a preset threshold value (YES in step S110), the attenuation rate calculation unit 36 uses the partial reference image data Dsp2 of the selected pixel together with the partial reference image data Dsp1. Then, the attenuation rate R of the light intensity for each wavelength caused by the shadow is calculated according to the above equation (2) (step S120). If the similarity value is less than the preset threshold value (NO in step S110), attenuation factor calculation unit 36 changes the selected pixel (step S130) and returns to step S80.
Such processing of step S60 to step S130 is repeated for each pixel in the shadow portion until the light intensity attenuation rate R is calculated for all the pixels in the shadow portion.
When the light intensity attenuation rate R is calculated for all the pixels in the shadow portion (YES in step S60), the image acquisition unit 32 acquires the captured image data of the measurement object S, and proceeds to the reflectance calculation process. . First, the white reference data extraction unit 38 acquires shooting conditions (shooting date and time, shooting position) when the measuring object S is shot with the camera 12a (step S140). The shooting conditions are those sent from the camera 12a to the reflectance calculation device 14 during shooting.
The white reference data extraction unit 38 extracts the weather information at the time of shooting based on the shooting date and time and the shooting position acquired from the weather database 31 and measures the measurement conditions (measurement) closest to the shooting date and time, the shooting position, and the weather at the time of shooting. White reference data having date and time, measurement position, and weather at the time of measurement) is extracted (step S150). The extraction of the white reference data is performed by the method described above.

次に、データ補正部40は、抽出した白色基準データと、ステップS120で求めた光強度の減衰率Rとを用いて、上記式(3)に従って白色基準データの補正を行う(ステップS160)。補正は、測定対象物Sの陰部分の画素について行われる。   Next, the data correction unit 40 corrects the white reference data according to the above equation (3) using the extracted white reference data and the light intensity attenuation rate R obtained in step S120 (step S160). The correction is performed on the pixels in the shadow portion of the measuring object S.

最後に、反射率算出部42は、補正した白色基準データと、カメラ12aで撮影された撮影画像の反射スペクトルを用いて、反射率を算出する(ステップS170)。反射率は、各波長毎に値を持つ。したがって、測定対象物Sの反射率から、測定対象物Sの特性指数を用いて撮影時における測定対象物Sの特性を推定することができる。   Finally, the reflectance calculation unit 42 calculates the reflectance using the corrected white reference data and the reflection spectrum of the captured image captured by the camera 12a (step S170). The reflectance has a value for each wavelength. Therefore, the characteristic of the measuring object S at the time of photographing can be estimated from the reflectance of the measuring object S using the characteristic index of the measuring object S.

本実施形態では、測定対象物Sとして、1つの物体を対象としたが、測定対象物Sは1つの物体に限られない。例えば、同じような物体が複数分布したものを測定対象物としてもよい。図1では、測定対象物Sとして1つのキャベツを挙げたが、圃場に植えられている複数の生育中のキャベツを1つの測定対象物Sとして定点カメラを用いて撮影してもよい。このような場合、白色参照モデルS’は、複数の楕円体がキャベツの分布に対応するように水平面に配置された簡易なモデルを用いることができる。このような測定対象物Sを用いることで、複数の物体の反射率を同時に、かつ比較的正確に算出することができ、複数の物体の特性を一度に推定することができる点で有効である。
また、本実施形態では、天候情報を天候データベース31から取得するが、測定対象物Sの撮影時に直接照度計で照明光の照度を計測して、白色基準データの抽出の際に用いてもよい。この場合、照度の情報は、撮影日時および撮影位置の情報とともに用いられて、測定日時、測定位置および測定時の照度の情報を測定条件として関連付けた多数の白色基準データの中から1つの白色基準データが抽出される。
In the present embodiment, the measurement object S is one object, but the measurement object S is not limited to one object. For example, a measurement object may be obtained by distributing a plurality of similar objects. In FIG. 1, one cabbage is cited as the measurement object S, but a plurality of growing cabbages planted in the field may be photographed as one measurement object S using a fixed point camera. In such a case, the white reference model S ′ can be a simple model in which a plurality of ellipsoids are arranged on a horizontal plane so as to correspond to the cabbage distribution. Using such a measuring object S is effective in that the reflectance of a plurality of objects can be calculated simultaneously and relatively accurately, and the characteristics of the plurality of objects can be estimated at once. .
In the present embodiment, the weather information is acquired from the weather database 31. However, the illuminance of the illumination light may be directly measured with the illuminometer when the measurement object S is photographed, and used when extracting the white reference data. . In this case, the illuminance information is used together with the shooting date / time and shooting position information, and one white reference data from among a large number of white reference data in which the measurement date / time, measurement position, and illuminance information at the time of measurement are associated as measurement conditions. Data is extracted.

また、本実施形態は、白色参照モデルS’をカメラ12a,12bで撮影して測定対象物Sの形状を模擬した3次元の仮想モデルを作成するが、3次元の仮想モデルの代わりに、実際に3次元の白色参照モデルを作製して陰影のついた白色参照モデルの画像を撮影することにより、白色参照データDwを取得してもよい。 In the present embodiment, the white reference model S ′ is photographed by the cameras 12a and 12b to create a three-dimensional virtual model that simulates the shape of the measurement object S. to prepare a three-dimensional white reference model by taking an image of the white reference model shaded may obtain white reference data D w.

なお、本実施形態の反射率算出装置14の記憶部26は、上記反射率算出方法の処理を実行する下記のプログラムを記憶する。すなわち、プログラムは、
測定対象物Sの撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む撮影画像データを参照画像データDrefとして取得するとともに、測定対象物Sの形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件下において同じ陰影を有する白色参照モデルS’の白色参照データDwを取得し、
参照画像データDrefのうち白色参照データDwの白色参照モデルS’上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データDsp1と、白色参照データDwの白色参照モデルS’上の陰部分に近接する非陰部分に対応する部分参照画像データDsp2との差分と、前記陰部分に対応する白色参照データDwとに基づいて、測定対象物Sの陰部分における照明光の光強度の減衰率Rを算出し、
測定対象物Sの撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、光強度の減衰率Rを用いて、測定対象物Sに生じる陰部分に応じて補正を行い、
補正された白色基準データと撮影画像データとを用いて測定対象物の反射率スペクトルを算出する、処理を含む。
In addition, the memory | storage part 26 of the reflectance calculation apparatus 14 of this embodiment memorize | stores the following program which performs the process of the said reflectance calculation method. That is, the program
Captured image data including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data D ref by capturing the measurement object S, and has the shape simulating the shape of the measurement object S, and the same illumination condition as that of the capture Obtain white reference data D w of a white reference model S ′ having the same shadow below;
'And the first partial reference image data D sp1 corresponding to shadow portions of the white reference model S white reference data D w' white reference model S white reference data D w of the reference image data D ref on the shade and the difference between the partial reference image data D sp2 corresponding to Hikage portion adjacent to the portion, on the basis of the white reference data D w corresponding to the negative part, the light intensity of the illumination light in the shadow portion of the measuring object S The attenuation rate R of
The white reference data representing the spectrum of the light intensity of the illumination light at the time of photographing the measuring object S is corrected according to the shadow portion generated in the measuring object S using the light intensity attenuation rate R,
The processing includes calculating the reflectance spectrum of the measurement object using the corrected white reference data and captured image data.

以上のように、本実施形態の反射率算出装置14は、測定対象物Sの撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む参照画像データDrefを取得し、さらに、白色参照モデルS’の白色参照データDwを取得する。このとき、反射率算出装置14は、陰部分に対応する部分参照画像データDsp1と、陰部分に近接する非陰部分に対応する部分参照画像データDsp2との差分と、陰部分に対応する白色参照データDwの値とに基づいて、照明光の光強度の減衰率Rを算出する。したがって、従来のように、白色板等の基準板を撮影することなく、測定対象物Sの陰部分について正確に反射率を算出することができる。 As described above, the reflectance calculation apparatus 14 of the present embodiment acquires the reference image data D ref including the reflection spectrum for each pixel by photographing the measurement object S, and further, the white reference of the white reference model S ′. Data Dw is acquired. At this time, the reflectance calculating unit 14, the partial reference image data D sp1 corresponding to shadow portions, and the difference between the partial reference image data D sp2 corresponding to Hikage portion close to the shadow portion, corresponding to the negative portion Based on the value of the white reference data Dw , the attenuation rate R of the light intensity of the illumination light is calculated. Therefore, the reflectance can be accurately calculated for the shadow portion of the measuring object S without photographing a reference plate such as a white plate as in the prior art.

また、減衰率算出部36は、非陰部分の選択を、部分参照画像データDsp1の反射スペクトルと部分参照画像データDsp2の反射スペクトルとの間の類似度に基づいて行うので、正確な光強度の減衰率Rを算出することができる。 Further, the attenuation rate calculating unit 36, the selection of Hikage portion, is performed based on the similarity between the reflection spectrum of the reflection spectrum and the partial reference image data D sp2 partial reference image data D sp1, the exact light The intensity attenuation rate R can be calculated.

減衰率算出部36は、部分参照画像データDsp1の反射スペクトルと部分参照画像データDsp2の反射スペクトルの同じ波長帯域毎のスペクトル値の差分の絶対値を合計することにより得られる類似度に基づいて非陰部分の選択を行うので、正確な非陰部分の選択を行うことができる。 The attenuation factor calculation unit 36 is based on the similarity obtained by summing the absolute values of the differences between the spectrum values of the same wavelength bands of the reflection spectrum of the partial reference image data Dsp1 and the reflection spectrum of the partial reference image data Dsp2. Thus, the selection of the non-shadow portion can be performed, so that the exact non-shadow portion can be selected.

減衰率算出部36は、測定対象物Sを少なくとも2方向から撮影した撮影画像に基づいて作成された測定対象物の3次元の仮想モデルを白色参照モデルとして用いるので、実際にモデルを作製することなく、容易に白色参照モデルを得ることができる。   The attenuation factor calculation unit 36 uses the three-dimensional virtual model of the measurement object created based on the captured image obtained by photographing the measurement object S from at least two directions as the white reference model, and thus actually creates the model. Therefore, a white reference model can be easily obtained.

また、白色基準データ抽出部38は、撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候を用いて、記憶部26から、白色基準データを抽出するので、撮影時の照明光に極めて近い白色基準データを抽出することができる。   The white reference data extraction unit 38 extracts the white reference data from the storage unit 26 using the shooting date and time, the shooting position, and the weather at the time of shooting. Can be extracted.

上記実施形態は、以下に示す内容を開示する。   The said embodiment discloses the content shown below.

(付記1)
自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置であって、
画素毎に対象物の反射スペクトルを含む、自然光で照明された対象物の撮影画像データを取得する画像取得部と、
前記撮影画像データを前記対象物の参照画像データとして取得し、さらに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出する減衰率算出部と、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行うデータ補正部と、
補正された白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する反射率算出部と
を有することを特徴とする反射率算出装置。
(Appendix 1)
A reflectance calculation device that calculates the reflectance of the object by photographing the object illuminated with natural light,
An image acquisition unit that acquires captured image data of an object illuminated with natural light, including a reflection spectrum of the object for each pixel;
The white reference data of the white reference model that acquires the captured image data as reference image data of the object, and further has a shape that simulates the shape of the object and has the same shadow under the same illumination conditions as the image capturing Of the reference image data, the first partial reference image data corresponding to the shadow part on the white reference model, and the second corresponding to the non-shadow part adjacent to the shadow part on the white reference model. An attenuation rate calculation unit that calculates the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object based on the difference between the partial reference image data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion When,
A data correction unit that corrects the white reference data representing the light intensity spectrum of the illumination light at the time of photographing the object using the attenuation rate of the light intensity;
A reflectance calculation apparatus comprising: a reflectance calculation unit that calculates the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data.

(付記2)
前記減衰率算出部は、前記非陰部分の選択を、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の類似度に基づいて行う、付記1に記載の反射率算出装置。
(Appendix 2)
The attenuation factor calculation unit performs the selection of the non-shadow part based on the similarity between the reflection spectrum of the first partial reference image data and the reflection spectrum of the second partial reference image data. The reflectance calculation apparatus according to 1.

(付記3)
前記減衰率算出部は、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の、同じ波長同士の値の差分の絶対値を合計することにより得られる類似度に基づいて前記非陰部分の選択を行う、付記2に記載の反射率算出装置。
(Appendix 3)
The attenuation factor calculation unit adds the absolute values of the difference between the values of the same wavelengths between the reflection spectrum of the first partial reference image data and the reflection spectrum of the second partial reference image data. The reflectance calculation apparatus according to attachment 2, wherein the non-shadow portion is selected based on the obtained similarity.

(付記4)
前記減衰率算出部は、前記対象物を少なくとも2方向から撮影した撮影画像に基づいて作成された前記対象物の3次元の仮想モデルを前記白色参照モデルとして用いる、付記1〜3のいずれか1項に記載の反射率算出装置。
(Appendix 4)
Any one of appendices 1 to 3, wherein the attenuation factor calculation unit uses, as the white reference model, a three-dimensional virtual model of the object created based on a captured image obtained by photographing the object from at least two directions. The reflectance calculation apparatus according to item.

(付記5)
さらに、複数の白色基準データを、各白色基準データを測定したときの日時、位置、および天候の少なくとも1つの属性情報を含む測定条件と関係付けて記録したデータベース部と、
反射率スペクトル分布を算出するために前記対象物を撮影した時の撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候の少なくとも1つの属性情報を含む撮影条件を用いて、前記データベース部から、前記複数の白色基準データの1つを抽出する白色基準データ抽出部を、有する付記1〜4のいずれか1項に記載の反射率算出装置。
(Appendix 5)
Furthermore, a database unit that records a plurality of white reference data in association with measurement conditions including at least one attribute information of date and time, position, and weather when each white reference data is measured,
Using the imaging condition including at least one attribute information of the imaging date and time, the imaging position, and the weather at the time of imaging when the object is imaged to calculate the reflectance spectrum distribution, from the database unit, the plurality of The reflectance calculation apparatus according to any one of appendices 1 to 4, further including a white reference data extraction unit that extracts one of the white reference data.

(付記6)
自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置における反射率算出方法であって、
前記反射率算出装置は、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する、ことを特徴とする反射率算出方法。
(Appendix 6)
A reflectance calculation method in a reflectance calculation apparatus for calculating the reflectance of the object by photographing the object illuminated with natural light,
The reflectance calculation device is
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow portion on the white reference model and a second partial reference image corresponding to a non-shadow portion adjacent to the shadow portion on the white reference model. Based on the difference between the data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the light intensity attenuation rate of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated,
For white reference data representing the spectrum of the light intensity of the illumination light at the time of photographing the object, correction is performed using the attenuation rate of the light intensity,
A reflectance calculation method, wherein the reflectance of the object is calculated using the corrected white reference data and the captured image data.

(付記7)
前記非陰部分は、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の類似度に基づいて選択される、付記6に記載の反射率算出方法。
(Appendix 7)
The reflectance calculation according to claim 6, wherein the non-shadow part is selected based on a similarity between a reflection spectrum of the first partial reference image data and a reflection spectrum of the second partial reference image data. Method.

(付記8)
前記非陰部分の選択は、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の、同じ波長同士の値の差分の絶対値を合計することにより得られる類似度に基づいて行われる、請求項6に記載の反射率算出方法。
(Appendix 8)
The selection of the non-shadow part is to sum the absolute value of the difference between the values of the same wavelengths between the reflection spectrum of the first partial reference image data and the reflection spectrum of the second partial reference image data. The reflectance calculation method according to claim 6, wherein the reflectance calculation method is performed based on the similarity obtained by the following.

(付記9)
前記白色参照モデルとして、前記対象物を少なくとも2方向から撮影した撮影画像に基づいて作成された前記対象物の3次元の仮想モデルが用いられる、付記6〜8のいずれか1項に記載の反射率算出方法。
(Appendix 9)
The reflection according to any one of appendices 6 to 8, wherein a three-dimensional virtual model of the object created based on a photographed image obtained by photographing the object from at least two directions is used as the white reference model. Rate calculation method.

(付記10)
さらに、複数の白色基準データが、各白色基準データを測定したときの日時、位置、および天候の少なくとも1つの属性情報を含む測定条件と関係付けて記録されたデータベース部の前記複数の白色基準データの中から、前記対象物を撮影した時の撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候の少なくとも1つの属性情報を含む撮影条件を用いて、前記白色基準データが抽出される付記7〜10のいずれか1項に記載の反射率算出方法。
(Appendix 10)
Further, the plurality of white reference data in the database unit, wherein the plurality of white reference data are recorded in association with measurement conditions including at least one attribute information of date, time, position, and weather when each white reference data is measured. Appendices 7 to 10 in which the white reference data is extracted using a shooting condition including at least one attribute information of a shooting date and time, a shooting position, and a weather at the time of shooting the object. The reflectance calculation method according to any one of the above items.

(付記11)
自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率スペクトル分布を算出する反射率算出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照データの前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照データの前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する、処理をコンピュータに実行させるプログラム。
(Appendix 11)
A program for causing a computer to execute a reflectance calculation method for calculating a reflectance spectrum distribution of the object by photographing the object illuminated with natural light,
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow part on the white reference model of the white reference data, and a non-shadow near the shadow part on the white reference model of the white reference data Based on the difference from the second partial reference image data corresponding to the portion and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated. Calculate
For white reference data representing the spectrum of the light intensity of the illumination light at the time of photographing the object, correction is performed using the attenuation rate of the light intensity,
A program that causes a computer to execute a process of calculating the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data.

以上、本発明の反射率算出装置、反射率算出方法およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   As described above, the reflectance calculation device, the reflectance calculation method, and the program according to the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

10 反射率算出システム
12 撮影装置
12a,12b ハイパースペクトルカメラ
14 反射率算出装置
16a,16b GPS位置取得ユニット
17a,17b 日時取得ユニット
20 CPU
22 ROM
24 RAM
26 記憶部
28 入力部
30 反射率算出モジュール
31 天候データベース
32 画像取得部
34 白色モデル作成部
36 減衰率算出部
38 白色基準データ抽出部
40 データ補正部
42 反射率算出部


DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reflectance calculation system 12 Imaging device 12a, 12b Hyperspectral camera 14 Reflectance calculation device 16a, 16b GPS position acquisition unit 17a, 17b Date and time acquisition unit 20 CPU
22 ROM
24 RAM
26 storage unit 28 input unit 30 reflectance calculation module 31 weather database 32 image acquisition unit 34 white model creation unit 36 attenuation rate calculation unit 38 white reference data extraction unit 40 data correction unit 42 reflectance calculation unit


Claims (6)

自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置であって、
画素毎に対象物の反射スペクトルを含む、自然光で照明された対象物の撮影画像データを取得する画像取得部と、
前記撮影画像データを前記対象物の参照画像データとして取得し、さらに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出する減衰率算出部と、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す複数の白色基準データを、各白色基準データを測定したときの日時、位置、および天候の少なくとも1つの属性情報を含む測定条件と関係付けて記録したデータベース部と、
反射率スペクトル分布を算出するために前記対象物を撮影した時の撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候の少なくとも1つの属性情報を含む撮影条件を用いて、前記データベース部から、前記複数の白色基準データの1つを抽出する白色基準データ抽出部と、
前記白色基準データ抽出部が抽出した白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行うデータ補正部と、
補正された白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する反射率算出部と
を有することを特徴とする反射率算出装置。
A reflectance calculation device that calculates the reflectance of the object by photographing the object illuminated with natural light,
An image acquisition unit that acquires captured image data of an object illuminated with natural light, including a reflection spectrum of the object for each pixel;
The white reference data of the white reference model that acquires the captured image data as reference image data of the object, and further has a shape that simulates the shape of the object and has the same shadow under the same illumination conditions as the image capturing Of the reference image data, the first partial reference image data corresponding to the shadow part on the white reference model, and the second corresponding to the non-shadow part adjacent to the shadow part on the white reference model. An attenuation rate calculation unit that calculates the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object based on the difference between the partial reference image data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion When,
A plurality of white reference data representing a spectrum of light intensity of illumination light at the time of photographing the object is related to a measurement condition including at least one attribute information of date and time, position, and weather when each white reference data is measured The database part recorded with
Using the imaging condition including at least one attribute information of the imaging date and time, the imaging position, and the weather at the time of imaging when the object is imaged to calculate the reflectance spectrum distribution, from the database unit, the plurality of A white reference data extraction unit for extracting one of the white reference data;
A data correction unit that corrects the white reference data extracted by the white reference data extraction unit using the attenuation rate of the light intensity;
A reflectance calculation apparatus comprising: a reflectance calculation unit that calculates the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data.
前記減衰率算出部は、前記非陰部分の選択を、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の類似度に基づいて行う、請求項1に記載の反射率算出装置。   The attenuation rate calculation unit selects the non-shadow part based on a similarity between a reflection spectrum of the first partial reference image data and a reflection spectrum of the second partial reference image data. Item 2. The reflectance calculation apparatus according to Item 1. 前記減衰率算出部は、前記第1の部分参照画像データの反射スペクトルと前記第2の部分参照画像データの反射スペクトルとの間の、同じ波長同士の値の差分の絶対値を合計することにより得られる類似度に基づいて前記非陰部分の選択を行う、請求項2に記載の反射率算出装置。   The attenuation factor calculation unit adds the absolute values of the difference between the values of the same wavelengths between the reflection spectrum of the first partial reference image data and the reflection spectrum of the second partial reference image data. The reflectance calculation apparatus according to claim 2, wherein the non-shadow portion is selected based on the obtained similarity. 前記減衰率算出部は、前記対象物を少なくとも2方向から撮影した撮影画像に基づいて作成された前記対象物の3次元の仮想モデルを前記白色参照モデルとして用いる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の反射率算出装置。   The said attenuation factor calculation part uses any one of the three-dimensional virtual model of the said object created based on the picked-up image which image | photographed the said object from at least 2 directions as said white reference model. The reflectance calculation apparatus according to item 1. 自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率を算出する反射率算出装置における反射率算出方法であって、
前記反射率算出装置は、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す複数の白色基準データを、各白色基準データを測定したときの日時、位置、および天候の少なくとも1つの属性情報を含む測定条件と関係付けて記録したデータベース部から、反射率スペクトル分布を算出するために前記対象物を撮影した時の撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候の少なくとも1つの属性情報を含む撮影条件を用いて、前記複数の白色基準データの1つを抽出し、
抽出し白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する、ことを特徴とする反射率算出方法。
A reflectance calculation method in a reflectance calculation apparatus for calculating the reflectance of the object by photographing the object illuminated with natural light,
The reflectance calculation device is
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow portion on the white reference model and a second partial reference image corresponding to a non-shadow portion adjacent to the shadow portion on the white reference model. Based on the difference between the data and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the light intensity attenuation rate of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated,
A plurality of white reference data representing a spectrum of light intensity of illumination light at the time of photographing the object is related to a measurement condition including at least one attribute information of date and time, position, and weather when each white reference data is measured From the recorded database part, using the shooting conditions including at least one attribute information of the shooting date and time, shooting position, and weather at the time of shooting the object to calculate the reflectance spectrum distribution, Extracting one of the plurality of white reference data;
The extracted white reference data is corrected using the attenuation rate of the light intensity,
A reflectance calculation method, wherein the reflectance of the object is calculated using the corrected white reference data and the captured image data.
自然光で照明された対象物を撮影することにより、前記対象物の反射率スペクトル分布を算出する反射率算出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記対象物の撮影により、画素毎に反射スペクトルを含む前記対象物の撮影画像データを参照画像データとして取得するとともに、前記対象物の形状を模擬した形状を有し、かつ前記撮影と同じ照明条件により同じ陰影を有する白色参照モデルの白色参照データを取得し、
前記参照画像データのうち前記白色参照データの前記白色参照モデル上の陰部分に対応する第1の部分参照画像データと、前記白色参照データの前記白色参照モデル上の前記陰部分に近接する非陰部分に対応する第2の部分参照画像データとの差分と、前記陰部分に対応する白色参照データの値とに基づいて、前記対象物の陰部分に応じた照明光の光強度の減衰率を算出し、
前記対象物の撮影時の照明光の光強度のスペクトルを表す複数の白色基準データを、各白色基準データを測定したときの日時、位置、および天候の少なくとも1つの属性情報を含む測定条件と関係付けて記録したデータベース部から、反射率スペクトル分布を算出するために前記対象物を撮影した時の撮影日時、撮影位置、および撮影時の天候の少なくとも1つの属性情報を含む撮影条件を用いて、前記複数の白色基準データの1つを抽出し、
抽出した白色基準データに対して、前記光強度の減衰率を用いて補正を行い、
補正された前記白色基準データと前記撮影画像データとを用いて前記対象物の反射率を算出する、処理をコンピュータに実行させるプログラム。
A program for causing a computer to execute a reflectance calculation method for calculating a reflectance spectrum distribution of the object by photographing the object illuminated with natural light,
The captured image data of the target object including a reflection spectrum for each pixel is acquired as reference image data by capturing the target object, and has the shape simulating the shape of the target object, and the same illumination conditions as the capturing To obtain the white reference data of the white reference model with the same shadow,
Of the reference image data, first partial reference image data corresponding to a shadow part on the white reference model of the white reference data, and a non-shadow near the shadow part on the white reference model of the white reference data Based on the difference from the second partial reference image data corresponding to the portion and the value of the white reference data corresponding to the shadow portion, the attenuation rate of the light intensity of the illumination light corresponding to the shadow portion of the object is calculated. Calculate
A plurality of white reference data representing a spectrum of light intensity of illumination light at the time of photographing the object is related to a measurement condition including at least one attribute information of date and time, position, and weather when each white reference data is measured From the recorded database part, using the shooting conditions including at least one attribute information of the shooting date and time, shooting position, and weather at the time of shooting the object to calculate the reflectance spectrum distribution, Extracting one of the plurality of white reference data;
The extracted white reference data is corrected using the attenuation rate of the light intensity,
A program that causes a computer to execute a process of calculating the reflectance of the object using the corrected white reference data and the captured image data.
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