JP6212874B2 - 照明制御装置、照明制御方法、照明制御装置用のプログラム、および、照明システム - Google Patents

照明制御装置、照明制御方法、照明制御装置用のプログラム、および、照明システム Download PDF

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Description

本発明は、撮像対象を照らすための照明制御装置、照明制御方法、照明制御装置用のプログラム、および、照明システムに関する。
電子書籍等の利用のために既存の紙の書籍を電子化する際、撮像した画像の補正が行われている。例えば、特許文献1には、読み取られたブック原稿のスキャン画像の画素値からブック原稿の平坦部を求め、平坦部の画素値に基づきスキャン画像に地肌補正処理を施し、平坦部の画素値に基づきスキャン画像の綴じ部両端付近の陰影を補正する画像処理装置が開示されている。
特開2007−166429号公報
しかしながら、紙がよれていたり、形状が変わってしまっていたりする場合、画像処理による補正では限界があり、特にカラーが画像の場合、補正の影響が大きかった。
そこで、本発明は上記の問題点等に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、撮像対象を高精度に撮像するように撮像対象を照らす照明制御装置等を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らし、RGB毎に光を制御できる照明手段により照らされた前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得手段と、前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段と、前記照明手段が照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段と、を備え、前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする。請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の照明制御装置において、前記画像データ取得手段が、前記撮像対象を照らす光のRGBが前記調整手段により調整され、前記撮像対象を再度撮像した画像データを取得することを特徴とする。
また、請求項に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の照明制御装置において、前記照明手段が、前記撮像対象の各領域に対応する複数の照明素子を有することを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の照明制御装置において、前記算出手段が、前記撮像対象の領域毎における所定部分の色情報を算出することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の照明制御装置において、前記調整手段が、前記照明手段が照らす光のRGBの強度を調節することを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の照明制御装置において、前記画像データ取得手段が、移動する撮像対象の画像データを取得することを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、撮像対象を照らすための照明制御装置の照明制御方法において、RGB毎に光を制御できる照明手段により、前記撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らす照明ステップと、前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得ステップと、前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出ステップと、前記撮像対象を照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整ステップと、を含み、前記調整ステップにおいて、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、コンピュータを、撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らし、RGB毎に光を制御できる照明手段、前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得手段、前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段、および、前記撮像対象を照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段として機能させ、前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、撮像対象を撮像する撮像装置と、前記撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らす照明装置と、前記照明装置を制御する照明制御装置と、を備えた照明システムにおいて、前記照明制御装置が、RGB毎に光を制御できる前記照明装置により照らされた前記撮像対象を撮像した画像データを、前記撮像装置から取得する画像データ取得手段と、前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段と、前記照明装置が照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段と、を有し、前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする。
本発明によれば、撮像対象の領域毎に光を調整することにより、照明のむらがなくなり、撮像対象を高精度に撮像するように照明することができる。
本発明の実施形態に係る照明システムの概要構成例を示す模式図である。 図1の照明制御装置の概要構成の一例を示すブロック図である。 図1の照明装置の一例を示す模式図である。 図1の撮像対象の領域の一例を示す模式図である。 図1の照明装置による照明の向きの一例を示す模式図である。 図1の照明システムの動作例を示すフローチャートである。 図1の照明システムの動作の変形例を示すフローチャートである。 照明装置の変形例を示す模式図である。 撮像対象の領域の変形例を示す模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、照明システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
[1.照明システムの構成および機能概要]
(1.1 照明システムの構成および機能)
まず、本発明の一実施形態に係る照明システムの構成および概要機能について、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る照明システム1の概要構成例を示す模式図である。
図1に示すように、照明システム1は、照明システム1を制御する照明制御装置10と、紙等のシート状の撮像対象Pを撮像する撮像装置20と、撮像対象Pを照明する照明装置30(照明手段の一例)と、を備えている。
照明制御装置10と、撮像装置20と、照明装置30とは、データを送受信したり、指令を送信したりするためのケーブルにより接続されていて、撮像装置20、照明装置30等は、照明制御装置10により制御される。
照明制御装置10は、コントローラ(例えば、プログラマブルロジックコントローラ)として、撮像装置20による撮像や、照明装置30による照明や、撮像対象Pの搬送を制御する。また、照明制御装置10は、撮像装置20からの画像データを画像処理する。なお、撮像対象Pは、搬送装置(図示せず)により搬送される。なお、シート状の撮像対象Pは、紙やプラスチック製のシートや、紙が綴じられた書籍が、ページめくりされている撮像対象でもよい。
撮像装置20は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子を有するデジタルカメラである。また、撮像装置20は、デジタルハイスピードカメラである。撮像装置20は、撮像対象Pの上方に設置されている。そして、撮像装置20は、搬送されている撮像対象Pを上方からハイスピードで撮像する。
照明装置30は、複数の照明素子(LED(Light Emitting Diode))を有するLED照明装置である。なお、照明素子は、電球や、有機EL(Electroluminescence)等の発光体でもよい。
(1.2 照明制御装置10の構成および機能)
次に、照明制御装置10の構成および機能について、図2を用いて説明する。
図2は、照明制御装置10の概要構成の一例を示すブロック図である。
図2に示すように、照明制御装置10は、例えば、パーソナルコンピュータやプログラマブルロジックコントローラ等であり、記憶部11と、表示部12と、操作部13と、入出力インターフェース部14と、システム制御部15とを備えている。そして、システム制御部15と入出力インターフェース部14とは、システムバス16を介して接続されている。また、入出力インターフェース部14は、撮像装置20と、照明装置30とに接続されている。
記憶部11は、例えば、ハードディスクドライブ等からなり、オペレーティングシステム、制御用のプログラムや画像処理用のプログラム等を記憶する。記憶部11には、撮像された画像に基づき照明装置30の明るさを調整するためのルックアップテーブルが予め記憶されている。例えば、照明素子に加える電圧および流す電流の強さ(照明素子の制御量)と、照明素子の光度や画像の明るさとの関係等がルックアップテーブルに記憶されている。
表示部12は、例えば、液晶表示素子または有機EL素子等によって構成されている。表示部12には、照明システム1を制御するための入力情報や画像処理の結果等が表示される。
操作部13は、例えば、キーボードおよびマウス等によって構成されている。ユーザは、操作部13を使用して、照明システム1の制御するための入力情報を入力する。
入出力インターフェース部14は、記憶部11等とシステム制御部15とのインターフェースである。
システム制御部15は、例えば、CPU15aと、ROM15bと、RAM15cとを有する。システム制御部15は、CPU15aが、ROM15bや、RAM15cや、記憶部11に記憶された各種プログラムを読み出して実行する。例えば、システム制御部15は、照明制御のプログラムを実行し、照明装置30の照明を制御する。なお、これらのプログラムを記憶した記録媒体等をシステム制御部15が読み出し実行してもよい。
(1.3 照明装置30の構成および機能)
次に、照明装置30の構成および機能について、図3から5を用いて説明する。
図3は、照明装置30の一例を示す模式図である。図4は、撮像対象Pの領域の一例を示す模式図である。図5は、照明装置30による照明の向きの一例を示す模式図である。
図3に示すように、各照明装置30は、撮像対象Pを照らす側に照明素子Lを有する。照明素子Lは一列に、並んでいる。各照明素子Lが、撮像対象Pの各領域に対応する。各照明素子Lは、撮像対象Pの各領域を照らす指向性のある光源が好ましい。なお、反射板により照明装置30が指向性を有するようにしてもよい。このように、照明装置30は、前記撮像対象の各領域に対応する複数の照明素子を有する照明手段の一例として機能する。
照明素子Lは、白色のLEDである。なお、照明素子Lは、赤、緑、青のLEDが組み合わさって、RGB毎に光を制御できるLEDもよい。
図4に示すように、照明素子L1は、撮像対象Pの領域A1を照らし、照明素子L2は、撮像対象Pの領域A2を照らし、・・・、照明素子L10は、撮像対象Pの領域A10を照らすように設定されている。
各照明素子L1、L2、・・・、L10が照らす領域により分割される撮像対象Pの領域A1、A2、・・・、A10に関する位置情報は、予め記憶部11に記憶されている。
図5に示すように、撮像装置20の撮像の視界に入らないように、照明装置30は撮像対象Pを斜めから照らす。なお、各照明装置30、および、各照明素子Lの照射領域は、なるべく重なりが無いようにすることが好ましいが、重なりがあってもなくてもよい。この場合、照明制御装置10、重なり部分の明るさ等を考慮したり、除いたりして、各領域の明るさ等を分析する。
[2.照明システムの動作]
次に、本発明の1実施形態に係る照明システムの動作について図6を用いて説明する。図6は、照明システム1の動作例を示すフローチャートである。
図1に示すように、撮像対象Pは、撮像装置20の撮像領域Cに搬送されてくる。
図5に示すように、照明システム1は、撮像対象Pを照らす(ステップS1)。具体的には、撮像対象Pが撮像領域Cに搬入されたことが検出され、照明制御装置10が、照明装置30の各照明素子Lを一様に発光させ、照明装置30が、撮像対象Pを照らす。
次に、照明システム1は、撮像対象Pを撮像する(ステップS2)。具体的には、照明制御装置10が、ハイスピードカメラの撮像装置20を制御して、撮像装置20が、搬送されていて移動している撮像対象Pの画像を撮像する。照明制御装置10は、撮像装置20から画像データを取得する。なお、照明システム1は、撮像対象Pの移動を止めて、撮像対象Pを撮像してもよい。
このように、照明制御装置10は、撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らす照明手段により照らされた前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得手段の一例として機能する。また、照明制御装置10は、移動する撮像対象の画像データを取得する画像データ取得手段の一例として機能する。
次に、照明システム1は、各領域の明るさを算出する(ステップS3)。具体的には、照明制御装置10が、各領域A1、A2、・・・、A10の位置情報に基づき、撮像された画像を分割し、各領域A1、A2、・・・、A10の画素の画素値から、各領域A1、A2、・・・、A10の輝度、明度等の明るさの情報(各領域の特徴量の一例)を算出する。例えば、各領域A1、A2、・・・、A10の明るさの平均値、最高値、または、メジアンを算出する。なお、照明制御装置10が、各領域の特徴量の一例として、各領域A1、A2、・・・、A10の色合い等の色情報を算出してもよい。
また、撮像対象Pが印刷物で、周りに余白部分がある場合、照明システム1は、印刷領域等の情報に基づき、各領域における余白部分(領域毎における所定部分の一例)を特定し、余白部分の明るさの情報を算出してもよい。また、領域毎における所定部分の一例として、領域における明るさが最高またはメジアンに対応する画素やその周辺でもよい。
また、各領域の特徴量として、各領域の一番明るい画素の輝度値や、RGBが同じまたは類似の画素の位置の輝度値でもよい。また、特徴量は、これらの画素の周辺領域の平均輝度値でもよい。
このように、照明制御装置10は、前記撮像対象の各領域の特徴量を、前記取得した画像データから算出する算出手段の一例として機能する。また、照明制御装置10は、前記撮像対象の領域毎における所定部分の特徴量を算出する算出手段の一例として機能する。
次に、照明システム1は、ルックアップテーブルを参照する(ステップS4)。具体的には、照明制御装置10が、記憶部11のルックアップテーブルから、算出した各領域A1、A2、・・・、A10の明るさに対応した、各照明素子L1、L2、・・・、L10の各制御量を読み出す。例えば、照明制御装置10が、各領域A1、A2、・・・、A10の明るさと、基準値(各領域の最大値、平均値、予め設定された値等)との差分を求める。次に、各領域A1、A2、・・・、A10の明るさが基準値になるように、照明制御装置10が、この差分に基づき、各領域の特徴量に応じた各制御量を読み出す。
次に、照明システム1は、各領域の照明を変える(ステップS5)。具体的には、照明制御装置10が、読み出した各制御量に基づき、各照明素子L1、L2、・・・、L10を発光させ、各領域A1、A2、・・・、A10の照明を変えて調整する。そして、各領域A1、A2、・・・、A10の明るさが均等になるように、撮像対象Pが照らされる。例えば、撮像対象Pのある領域が凹んでいて、暗くなっている場合、この領域に対応する照明素子Lの光度を上げて、所定の明るさになるように照明制御装置10が、各照明素子Lを制御する。
このように、照明制御装置10は、前記照明手段が照らす光を、前記各領域の特徴量に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段の一例として機能する。
次に、照明システム1は、撮像対象を撮像する(ステップS6)。具体的には、照明制御装置10が、撮像装置20を制御して、撮像装置20が撮像対象Pの画像を再度撮像する。照明制御装置10は、撮像装置20から画像データを取得する。なお、撮像対象Pが移動していても、撮像装置20がハイスピードカメラであるので、ステップS2における撮像とステップS6における撮像とにおいて、位置情報の差は無視できる。すなわち、撮像装置20のフレームレイトと比較して、撮像対象Pがゆっくり移動している場合、撮像対象Pの動きは無視できる。
以上、本実施形態によれば、撮像対象Pの領域毎に光を調整することにより、照明のむらがなくなり、撮像対象Pを高精度に撮像するように照明することができる。
特に、撮像対象Pがシート状の場合、撮像対象Pが歪んでいても、照明のむらがなくなり、撮像対象Pを高精度に撮像するように照明することができる。
また、書籍のめくり動作中の書籍ページの照明むらを無くすように撮像することができる。
また、照明手段が撮像対象Pの各領域に対応する複数の照明素子Lを有する場合、各照明素子Lを別々に制御することにより、領域毎に光の調整ができる。
撮像対象の領域毎における所定部分の特徴量を算出する場合、印刷の余白や、文字が印刷してある間等、明るさの基準にしやすい特定部分の特徴量を利用することにより、精度よく調整ができる。
照明装置30が照らす光の強度を調節する場合、明暗のむらがなく撮像することができる。
移動する撮像対象Pの画像データを取得する場合、多くの撮像対象Pに対して、高速に処理できる。特に、高速に、書籍のめくり動作中の書籍ページの照明むらを無くすように撮像することができる。書籍の電子化が高速にできる。
次に、動作の変形例について、図7を用いて説明する。
図7は、照明システム1の動作の変形例を示すフローチャートである。
図7に示すように、照明システム1は、ステップS1のように、撮像対象Pを照らす(ステップS11)。
次に、照明システム1は、ステップS2のように、撮像対象Pを撮像する(ステップS12)。
次に、照明システム1は、ステップS3のように、各領域の明るさを算出する(ステップS13)。
次に、照明システム1は、所定の明るさかを判定する(ステップS14)。具体的には、照明制御装置10が、照明制御装置10が、各領域A1、A2、・・・、A10の明るさと、基準値(各領域の最大値、平均値、予め設定された値等)との差分を求める。全て領域において、この差分が所定範囲内ならば、照明システム1は、所定の明るさであると判定する。
全ての領域において、差分が所定範囲内でない場合(ステップS14;NO)、照明システム1は、各領域の照明を変える(ステップS15)。具体的には、照明制御装置10が、基準値との差分が所定範囲外である領域に対して、この差分に基づき、領域を照らす光の強度を所定値分変える(例えば、1%から5%)。照明制御装置10が、基準値より暗い場合、対応する照明素子Lの光の強度を上げ、基準値より明るい場合、対応する照明素子Lの光の強度を下げる。
次に、照明システム1は、ステップS12に戻り、撮像対象Pを再度撮像する。照明制御装置10が、照明素子Lの明るさを段階的に変え、全ての領域において、基準値になるように制御を繰り返す。
全ての領域において、差分が所定範囲内である場合(ステップS14;YES)、照明システム1は、処理を終了する。
このように、照明制御装置10は、前記各領域の特徴量が基準値に達するまで、照らす光を段階的に変化させて調節する調整手段の一例として機能する。
以上、各領域の特徴量が基準値に達するまで、照らす光を段階的に変化させて調節する場合、ルックアップテーブル無しに光を調整でき、予めルックアップテーブルを用意する必要がなくなる。
次に、照明装置の変形例について、図8および図9を用いて説明する。
図8は、照明装置の変形例を示す模式図である。図9は、撮像対象の領域の変形例を示す模式図である。
図8に示すように、各照明装置31は、2列の照明素子Lを備えてもよい。4個の照明素子Lが列を成す。
図9に示すように、2つの照明装置31は、撮像対象Pを16つの領域に分けて照明する。2つの照明装置31における各照明素子L(16個の照明素子L)が、各領域を照明する。
図9に示すように、撮像対象Pが印刷部分p1の周りの余白部分を有する場合、照明システム1は、ステップS3(ステップS13)において、余白部分がある領域ついては、余白部分の明るさを算出する。
また、図9に示すように、照明システム1は、余白部分が無い領域Aa、Ab、Ac、Adについては、近傍の領域を基準にしてもよい。例えば、照明システム1は、領域Aaの場合、4近傍、または、8近傍の領域の明るさと同じになるように明るさを調整する。または、照明システム1は、領域Aaの場合、近傍の領域のうち、余白部分がある領域の明るさと同じになるように明るさを調節してもよい。
照明システム1は、領域における印刷部分の明るさが同じになるように明るさを調節してもよい。例えば、照明システム1は、余白部分がある各領域ついて、余白部分について明るさが揃うように調節する。次に、照明システム1は、余白部分がある領域に隣接する領域(余白部分がない領域)について、印刷部分の明るさが同じになるように明るさを調節する。次に、照明システム1は、これら調節された領域に隣接する他の領域(余白部分がある領域に隣接していない領域)について、印刷部分の明るさが同じになるように明るさを調節していく。
なお、撮像対象は、シート以外のワークでもよい。また、撮像対象は、搬送装置によりワークや、移動体でもよい。撮像対象の表面を、照明装置の各照明素子が照らす領域により分割して、撮像対象の領域が設定される。例えば、1つの照明素子のみを発光させて、撮像対象の各領域が設定されるようにしてもよい。
また、照明手段が照らす光を、前記各領域の特徴量に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段の一例として、光の強度の他に、照らす色を調整してもよい。例えば、各領域の色合い、色相等が同じなるように、照明制御装置10が、各領域の色情報に応じて光を調整してもよい。
1:照明システム
10:照明制御装置(調整手段、画像データ取得手段、算出手段)
11:記憶部
12:表示部
13:操作部
14:入出力インターフェース部
15:システム制御部
15a:CPU
15b:ROM
15c:RAM
16:システムバス
20:撮像装置(画像データ取得手段)
30:照明装置(照明手段)
P:撮像対象
L:照明素子

Claims (9)

  1. 撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らし、RGB毎に光を制御できる照明手段により照らされた前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得手段と、
    前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段と、
    前記照明手段が照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段と、
    を備え、
    前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする照明制御装置。
  2. 請求項1に記載の照明制御装置において、
    前記画像データ取得手段が、前記撮像対象を照らす光のRGBが前記調整手段により調整され、前記撮像対象を再度撮像した画像データを取得することを特徴とする照明制御装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の照明制御装置において、
    前記照明手段が、前記撮像対象の各領域に対応する複数の照明素子を有することを特徴とする照明制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の照明制御装置において、
    前記算出手段が、前記撮像対象の領域毎における所定部分の色情報を算出することを特徴とする照明制御装置。
  5. 請求項1からのいずれか1項に記載の照明制御装置において、
    前記調整手段が、前記照明手段が照らす光のRGBの強度を調節することを特徴とする照明制御装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の照明制御装置において、
    前記画像データ取得手段が、移動する撮像対象の画像データを取得することを特徴とする照明制御装置。
  7. 撮像対象を照らすための照明制御装置の照明制御方法において、
    RGB毎に光を制御できる照明手段により、前記撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らす照明ステップと、
    前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得ステップと、
    前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出ステップと、
    前記撮像対象を照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整ステップと、
    を含み、
    前記調整ステップにおいて、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする照明制御方法。
  8. コンピュータを、
    撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らし、RGB毎に光を制御できる照明手段、
    前記撮像対象を撮像した画像データを取得する画像データ取得手段、
    前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段、および、
    前記撮像対象を照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段として機能させ、
    前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする照明制御装置用のプログラム。
  9. 撮像対象を撮像する撮像装置と、前記撮像対象の領域毎に前記撮像対象を照らす照明装置と、前記照明装置を制御する照明制御装置と、を備えた照明システムにおいて、
    前記照明制御装置が、
    RGB毎に光を制御できる前記照明装置により照らされた前記撮像対象を撮像した画像データを、前記撮像装置から取得する画像データ取得手段と、
    前記撮像対象の各領域の色情報を、前記取得した画像データから算出する算出手段と、
    前記照明装置が照らす光のRGBを、前記各領域の色情報に応じて前記撮像対象の領域毎に調節する調整手段と、
    を有し、
    前記調整手段が、前記各領域の色情報の各RGB値が基準値に達するまで、照らす光のRGBを段階的に変化させて調節することを特徴とする照明システム。
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