JP6750621B2 - 検査装置、センシング装置、感度制御装置、検査方法、並びにプログラム - Google Patents

検査装置、センシング装置、感度制御装置、検査方法、並びにプログラム Download PDF

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Description

本開示は、検査装置、センシング装置、感度制御装置、検査方法、並びにプログラムに関し、特に、より精度良く検査を行うことができるようにした検査装置、センシング装置、感度制御装置、検査方法、並びにプログラムに関する。
従来、ある場所に生育している植物の状態や活性度などの植生を検査する検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９６６４号公報
しかしながら、上述したような検査装置よりも、より精度良く検査を行うことが求められている。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より精度良く検査を行うことができるようにするものである。
本開示の一側面の検査装置は、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出する検出部と、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出する参照物体反射光検出部と、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部とを備え、前記検出部と前記参照物体反射光検出部とが個別に設けられる。
本開示の一側面のセンシング装置は、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を、平面的に配置された画素ごとに検出するセンシング素子と、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出する参照物体反射光検出部と、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部とを備え、前記センシング素子と前記参照物体反射光検出部とが個別に設けられる。
本開示の一側面の感度制御装置は、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分が検出部により検出され、前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光が、複数の分光成分ごとに検出されて、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部を備える。
本開示の一側面の検査方法は、検出部により、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出し、前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出し、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する。
本開示の一側面のプログラムは、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分が検出部により検出され、前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光が、複数の分光成分ごとに検出されて、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部として、コンピュータを機能させる。
本開示の一側面においては、検出部により、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分が検出され、検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で環境光が反射した反射光が、複数の分光成分ごとに検出され、参照物体の反射光の分光成分を参照して、検査対象物の反射光の複数の異なる波長域の成分ごとの感度が制御される。
本開示の一側面によれば、より精度良く検査を行うことができる。
本技術を適用した植生検査装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 芝生を被検査物とした場合におけるスペクトル特性について説明する図である。 芝生のスペクトルを示す図である。 芝スタジアムの例を示す図である。 反射光の赤外光ＩＲの検出信号について説明する図である。 反射光の赤色光Ｒの検出信号について説明する図である。 反射光の分光特性を説明する図である。 感度調整処理について説明する図である。 感度調整処理について説明する図である。 ゲイン校正処理について説明する図である。 フラットな感度設定における感度調整処理について説明する図である。 フラットな感度設定におけるゲイン校正処理について説明する図である。 NDVI画像を生成する処理を説明するフローチャートである。 センシング素子および制御ブロックの構成例を示すブロック図である。 センシング素子のダイナミックレンジの制御について説明する図である。 検査方法の他の例について説明する図である。 検査方法の他の例について説明する図である。 スペクトルセンサの第１の変形例を示す図である。 スペクトルセンサの第２の変形例を示す図である。 時系列に従って分光成分を切り替える例を説明する図である。 時系列に従って分光成分を切り替える例を説明する図である。 本技術を適用した植生検査装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本技術を適用した植生検査装置の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 定点観測および移動観測する植生検査装置の構成例を示す図である。 植生検査装置を利用したシステム全体の構成例を示す図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜植生検査装置の第１の実施の形態＞
図１は、本技術を適用した植生検査装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、植生検査装置１１には、例えば、太陽光などの環境光が被検査物１２および基準反射板１３において反射された反射光が入射する。そして、植生検査装置１１は、被検査物１２および基準反射板１３をセンシングして得られる、例えば、画像などのセンシング結果を表示部１４に出力して表示させる。
また、植生検査装置１１は、例えば、芝などの植物を被検査物１２としてセンシングを行い、植生の分布状況や活性度などを示す指標である正規化植生指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）を算出することができる。このとき、植生検査装置１１は、既知の反射特性を有する基準反射板１３の反射光を参照して、被検査物１２の反射光から環境光の分光特性を排除する。そして、植生検査装置１１は、正規化植生指数NDVIにより構成される画像であるNDVI画像を生成し、表示部１４に表示することができる。
例えば、植生検査装置１１は、光学系２１、絞り２２、スペクトルセンサ２３、信号処理ブロック２４、および制御ブロック２５を備えて構成され、スペクトルセンサ２３は、分光器３１およびセンシング素子３２を有している。
光学系２１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、植生検査装置１１に入射する被検査物１２および基準反射板１３の反射光を集光し、スペクトルセンサ２３のセンシング素子３２の検出面に結像する。
絞り２２は、光学系２１を介してスペクトルセンサ２３に集光される光の光量を制御することで、植生検査装置１１によりセンシングされる画像の露出を調整する。
スペクトルセンサ２３は、被検査物１２および基準反射板１３で環境光が反射した反射光の複数の異なる波長域の成分を検出する。即ち、スペクトルセンサ２３は、反射光を分光器３１により複数の波長域の光に分光して、それぞれの波長域の光（分光成分）の明るさをセンシング素子３２の画素ごとに検出した検出信号を信号処理ブロック２４に供給する。
分光器３１は、所定の波長域の光を透過する複数の光学フィルタが、センシング素子３２の画素ごとに配置されて構成され、センシング素子３２の検出面に照射される光を、それぞれの光学フィルタによって分光する。
図示するように、分光器３１では、例えば、縦×横が２×４となる８画素を１セットとし、その１セットを構成する各画素に対応して、それぞれ異なる波長域の光を透過する８種類の光学フィルタが配置される。即ち、１セットの８画素に対応して、波長の短い方から順に、第１の青色光Ｂ１を透過する光学フィルタ、第２の青色光Ｂ２を透過する光学フィルタ、第１の緑色光Ｇ１を透過する光学フィルタ、第２の緑色光Ｇ２を透過する光学フィルタ、第１の赤色光Ｒ１を透過する光学フィルタ、第２の赤色光Ｒ２を透過する光学フィルタ、第１の赤外光ＩＲ１を透過する光学フィルタ、および第２の赤外光ＩＲ２を透過する光学フィルタが配置される。
そして、分光器３１は、このような８画素の光学フィルタを１セットとして、ｎセット（ｎ＝１以上の自然数）分の光学フィルタが、センシング素子３２の検出面の全面に連続的に配置されて構成される。なお、光学フィルタのセットは、８画素を１セットとした構成に限定されることなく、例えば、４画素を１セットとした構成など他の形態を採用することができる。
センシング素子３２は、例えば、複数の画素が行列状に検出面に配置されて構成される撮像素子を用いることができる。そして、センシング素子３２は、分光器３１の各光学フィルタにより分光された分光成分の明るさを画素ごとに検出し、それぞれの分光成分の明るさに応じた検出信号を出力する。
なお、センシング素子３２としては、対象物を面で捉えるエリアセンサのほか、対象物を線で捉えるラインセンサを用いることができる。また、センシング素子３２に、Ｒ成分の画素とＩＲ成分の画素が１画素ずつしか配置されていない場合でも、センサ又は測定対象物を移動させるための機構を設けることで、対象物をスキャンすることができる。
信号処理ブロック２４は、スペクトルセンサ２３から出力される検出信号に対して信号処理を施して画像を構築し、センシング結果としての画像を表示部１４に出力する。また、信号処理ブロック２４は、適切な正規化植生指数NDVIを算出するために、図７乃至９を参照して後述するように、分光器３１により分光される分光成分ごとにセンシング素子３２の画素の感度設定を行い、感度設定に従った露光時間を制御ブロック２５に指示する。また、信号処理ブロック２４は、図１０を参照して後述するように、正規化植生指数NDVIを算出する際にゲイン校正処理を行う。
制御ブロック２５は、信号処理ブロック２４から指示される露光時間で画素の露光が行われるように、同一の分光成分を受光する画素ごとに、露光時間を制御する。
このように構成される植生検査装置１１では、信号処理ブロック２４において感度設定処理およびゲイン校正処理を行うことにより、被検査物１２の反射光に基づいて、適切な正規化植生指数NDVIを算出することができる。
ここで、図２を参照して、被検査物１２が芝生である場合におけるスペクトル特性について説明する。
図２は、センシング素子３２のセンサ感度とクロロフィルの吸収スペクトルとの関係を表しており、横軸は波長を示し、縦軸は相対感度を示している。
図２に示すように、赤外光ＩＲ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、および青色光Ｂに対するセンシング素子３２の相対感度は、ぞれぞれの光の波長域において高感度となるように設定されている。即ち、センシング素子３２では、赤色光Ｒを検出する画素の相対感度は、約600〜700ｎｍの波長域において高感度に設定され、赤外光ＩＲを検出する画素の相対感度は、約720〜940ｎｍの波長域において高感度に設定される。
また、図２に示すように、芝生に含まれているクロロフィル（葉緑素）は、660ｎｍ近辺の光を最も吸収する吸収特性を有している。即ち、クロロフィルは、赤色光Ｒの波長域において光の吸収がピークとなり、赤外光ＩＲの波長域においては、ほとんど光を吸収しない吸収特性を示している。
このようなクロロフィルの吸収特性に基づいて、植生を検査するための検査値として用いる植生指数を算出することができる。例えば、正規化植生指数NDVIは、赤色光Ｒの画素値、および、赤外光ＩＲ（近赤外域の成分）の画素値を用いて、次の式（１）を演算することによって求められる。
Figure 0006750621
なお、本実施の形態では、正規化植生指数NDVIを用いた説明を行うが、植生検査装置１１では、正規化植生指数NDVI以外の植生指数（例えば、ＲＶＩ（Ratio Vegetation Index）やGNDVI（Green NDVI）など）を用いてもよい。
図３を参照して、芝生の植生状態と正規化植生指数NDVIとの関係について説明する。
図３は、被検査物１２として用いられる芝生のスペクトルを表しており、横軸は波長を示し、縦軸は正規化植生指数NDVIを示している。
例えば、芝生の植生状態が良い場合には、芝生により赤色光Ｒが多く吸収されるため、反射光に含まれる赤色光Ｒは少なく、かつ、反射光に含まれる赤外光ＩＲは多いことより、正規化植生指数NDVIは高い値を示すことになる。一方、芝生の植生状態が悪くなるのに伴って、芝生による赤色光Ｒの吸収が少なくなるため、反射光に含まれる赤色光Ｒが増加し、かつ、反射光に含まれる赤外光ＩＲが減少することより、正規化植生指数NDVIは低い値を示すことになる。
このように、植生検査装置１１において、正規化植生指数NDVIを求めることにより、芝生の植生状態を検査することができる。例えば、植生検査装置１１は、サッカーなどの競技が行われる芝スタジアムの植生状態の検査に利用することができる。
＜芝スタジアムを検査する例＞
図４乃至図６を参照して、植生検査装置１１により芝スタジアムを検査する例について説明する。
図４のＡには、芝スタジアムの全体が示されており、競技が行われるフィールド全体に芝生が植えられており、フィールドの外側にも所定幅で芝生が植えられている。そして、芝生が植えられている領域の外側は、例えば、水はけの良好なレンガ色のアンツーカにより舗装されている。ここで、芝生は植生状態によって反射特性が変化するのに対し、アンツーカは反射特性が一定であることより、アンツーカの反射特性を予め測定しておくことで、図１に示した基準反射板１３としてアンツーカを利用することができる。
また、植生検査装置１１は、例えば、芝スタジアムの全体を見渡せる場所（例えば、観客席の最上段）に設置され、図４のＢに示すように、全体を広角でセンシングすることができ、図４のＣに示すように、一部分を望遠でセンシングすることができる。このとき、画像に日向および日陰が含まれている場合には、赤色光Ｒを検出する画素と赤外光ＩＲを検出する画素とで、適切に露光を制御する必要がある。
図５および図６を参照して、芝生における反射光の赤色光Ｒおよび赤外光ＩＲ並びに日向および日陰の検出信号と、アンツーカにおける反射光の赤色光Ｒおよび赤外光ＩＲ並びに日向および日陰の検出信号とについて説明する。
例えば、赤外光ＩＲを検出する画素には、図５のＡに示すような特性を有するビジュアルカットフィルタが配置されている。
図５のＢには、図４のＣに示したように芝スタジアムの一部分をセンシングしたときのセンシング結果（例えば、１枚分の画像、即ち、図１の８画素の光学フィルタの１セット×ｎの配列）における赤外光ＩＲのヒストグラムが示されている。例えば、図５のＢの横軸は、全ての画素の検出信号の強度（例えば、検出信号が12bitであるとき、左端を０として右端を２11とした強度）を示し、図５のＢの縦軸は、全ての画素の検出信号中における赤外光ＩＲを検出する画素の検出信号の頻度を示している。図５のＢに示すように、芝スタジアムの一部分を望遠でセンシングしたときには、芝生の日向の領域における強度が高くなり過ぎてしまい、画像がオーバー露出となり易くなる。
図５のＣには、図４のＢに示したような芝スタジアムの全体をセンシングしたときのヒストグラムが示されており、横軸は強度を示し、縦軸は頻度を示している。図５のＣに示すように、芝スタジアムの全体を広角でセンシングしたときには、例えば、大面積でセンシングされる芝の日向におけるダイナミックレンジは確保し易いのに対し、小面積でセンシングされるアンツーカの日陰におけるダイナミックレンジが確保し難くなる。
また、赤色光Ｒを検出する画素には、図６のＡに示すような特性を有する赤色フィルタが配置されている。
図６のＢには、図４のＣに示したように芝スタジアムの一部分をセンシングしたときのセンシング結果における赤色光Ｒのヒストグラムが示されている。即ち、図６のＢの横軸は、全ての画素の検出信号の強度を示し、図６のＢの縦軸は、全ての画素の検出信号中における赤色光Ｒを検出する画素の検出信号の頻度を示している。図６のＢに示すように、芝スタジアムの一部分を望遠でセンシングしたときには、芝生の日陰の領域における強度が低くなり過ぎてしまい、画像がアンダー露出し易くなる。
図６のＣには、図４のＢに示したような芝スタジアムの全体をセンシングしたときのヒストグラムが示されており、横軸は強度を示し、縦軸は頻度を示している。図６のＣに示すように、芝スタジアムの全体を広角でセンシングしたときには、例えば、大面積でセンシングされる芝の日陰におけるダイナミックレンジは確保し易いのに対し、小面積でセンシングされるアンツーカの日向におけるダイナミックレンジが確保し難くなる。
このように、従来、オーバー露出やアンダー露出となり易い条件（広角または望遠、日陰または日向）のとき、赤色光Ｒを検出する画素と赤外光ＩＲを検出する画素とで、適切な露光とすることが困難であった。また、芝スタジアムの全体を広角でセンシングする場合には、アンツーカが小面積でセンシングされるため、アンツーカの反射光においてダイナミックレンジを確保することが困難であった。
そこで、植生検査装置１１は、赤色光Ｒおよび赤外光ＩＲを検出する画素に適切な露光設定を行うとともに、赤色光Ｒおよび赤外光ＩＲの検出信号に対して適切なゲイン校正を行うことができる検査方法を採用する。これにより、植生検査装置１１は、適切な正規化植生指数NDVIを算出し、より正確に植生を検査することができる。
＜植生検査装置による検査方法＞
次に、図７乃至図１０を参照して、図１の植生検査装置１１による検査方法の一例について説明する。
図７は、光学系２１を介して植生検査装置１１に入射する反射光の分光特性を説明する図である。
例えば、環境光は、波長が長くなる（即ち、第１の青色光Ｂ１側から第２の赤外光ＩＲ２側に向かう）のに伴って明るさが増加するような分光特性を有している。そして、被検査物１２および基準反射板１３において環境光が反射した反射光の分光特性は、環境光の分光特性に、被検査物１２および基準反射板１３それぞれの反射特性が掛け合わされたものとなる。
例えば、図７のＡに示すように、全ての波長において均一な反射特性を有している基準反射板１３を例に説明する。このような基準反射板１３で反射した反射光は、環境光の分光特性と基準反射板１３の反射特性とが掛け合わされた分光特性となり、植生検査装置１１における反射光の検出レベルは、波長が長くなるのに伴って増加する。
一方、図７のＢに示すように、被検査物１２は、図２を参照して上述したような吸収特性に従った反射特性を有している。従って、被検査物１２で反射した反射光は、環境光の分光特性と被検査物１２の反射特性とが掛け合わされた分光特性となり、植生検査装置１１における反射光の検出レベルは、例えば、赤色光Ｒにおいて低くなり、赤外光ＩＲにおいて高くなる。
このように、被検査物１２の反射光と基準反射板１３の反射光とがそれぞれ植生検査装置１１に入射し、図１の表示部１４に示したように、被検査物１２と基準反射板１３とが画像として観測される。
図８および図９を参照して、感度調整処理について説明する。
図８のＡには、植生検査装置１１におけるセンシング素子３２の感度設定の一例が示されており、例えば、初期状態として、全ての波長域で一様の感度で光を検出するように、フラットな感度設定が行われる。
従って、図８のＢに示すように、基準反射板１３で反射した反射光の検出レベルは、植生検査装置１１の感度設定がフラットである場合、図７のＡに示した反射光の検出レベルに一致する。同様に、図８のＣに示すように、被検査物１２で反射した反射光の検出レベルは、植生検査装置１１の感度設定がフラットである場合、図７のＢに示した反射光の検出レベルに一致する。
なお、図８のＢおよび図８のＣに示したスペクトル特性は、基準反射板１３および被検査物１２の反射光の有する波長ごとの強度をイメージ的に示したものであり、例えば、図１の表示部１４で直接的に観測されるものではない。実際には、それぞれのスペクトルごとに積分された値が、センシング素子３２から検出信号として出力され、信号処理ブロック２４において信号処理を施すことにより、それぞれの波長ごとに画像として観測される。
そして、信号処理ブロック２４は、基準反射板１３および被検査物１２の反射光の全ての波長域（第１の青色光Ｂ１、第２の青色光Ｂ２、第１の緑色光Ｇ１、第２の緑色光Ｇ２、第１の赤色光Ｒ１、第２の赤色光Ｒ２、第１の赤外光ＩＲ１、および第２の赤外光ＩＲ２）の検出レベルに対するヒストグラムを算出する。
図８のＤには、反射光の全ての波長域について算出されたヒストグラムのうちの、基準反射板１３の反射光の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２のヒストグラムと、被検査物１２の反射光の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２のヒストグラムとが示されている。
図８のＤにおいて、横軸は検出レベルを示し、縦軸はヒストグラム（頻度）を示している。被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２が非常に高い検出レベルである（図８のＣ）ことより、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２のヒストグラムは、検出レベルの大部分においてセンシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最大値Max以上となってしまう。このため、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２は、オーバー露出となり易くなる。
また、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２が低い検出レベルである（図８のＣ）ことより、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２のヒストグラムは、検出レベルの一部においてセンシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最小値Min以下となってしまう。このため、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２は、アンダー露出となり易くなる。なお、基準反射板１３は、図８のＡに示したように、全帯域でフラットの特性を有していることから、環境光のスペクトル強度がそのまま得られている。
従って、適切な正規化植生指数NDVIを算出するためには、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルがオーバー露出となること、および、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルがアンダー露出となることを回避することが望ましい。
そこで、植生検査装置１１は、センシング素子３２の感度を分光成分ごとに制御することによって、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベル、および、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが、どちらもダイナミックレンジの範囲内に収まるようにする。
図９のＡには、制御ブロック２５により制御されたセンシング素子３２の感度設定の一例が示されている。即ち、制御ブロック２５は、図８のＡに示したようなフラットな感度設定と比較して、第２の赤色光Ｒ２の感度を高く設定し、第２の赤外光ＩＲ２の感度を低く設定する。また、正規化植生指数NDVIを算出するのに、第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２以外の分光成分は必要とされないため、制御ブロック２５は、それらの光の感度はほぼゼロ（検出レベルの最低値Min以下）となるように制御する。
従って、図９のＢに示すように、基準反射板１３で反射した反射光の検出レベルは、図８のＢに示した検出レベルに、図９のＡに示したセンシング素子３２の感度設定が掛け合わされたものとなる。同様に、図９のＣに示すように、被検査物１２で反射した反射光の検出レベルは、図８のＣに示した検出レベルに、図９のＡに示したセンシング素子３２の感度設定が掛け合わされたものとなる。
これにより、図９のＤに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベル、および、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルは、どちらもダイナミックレンジの範囲内に収まるよう制御される。即ち、図８のＤを参照して説明したようなオーバー露出およびアンダー露出が回避される。
ところで、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２には、環境光の分光特性が含まれている。従って、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２から環境光の分光特性を排除して、被検査物１２の反射特性（環境光がフラット時の反射光のスペクトル特性）に相当する第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２を求める必要がある。そこで、植生検査装置１１では、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２を参照して、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出信号に対するゲイン校正処理が行われる。
図１０は、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出信号に対するゲイン校正処理について説明する図である。
まず、図１０のＡに示すように、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルがフラット（同一のレベル）になるような校正ゲインが求められる。つまり、信号処理ブロック２４は、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２をフラットとする検出レベルまで減衰させるＲ用の校正ゲインと、基準反射板１３の第２の赤外光ＩＲ２をフラットとする検出レベルまで増幅させるＩＲ用の校正ゲインを算出する。
なお、正規化植生指数NDVIは、上述した式（１）に示したように、スペクトルの変化の比率に従った値であることより、第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の比率に従った値となる。即ち、第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の絶対値が正規化植生指数NDVIに影響を与えることはない。従って、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２をフラットにする検出レベルは、任意の値に設定することができる。
図１０のＢには、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルから求められた校正ゲインに従って構成された、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが示されている。即ち、信号処理ブロック２４は、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２をフラットとする検出レベルまで減衰させるＲ用の校正ゲインに従って、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルを補正する。同様に、信号処理ブロック２４は、基準反射板１３の第２の赤外光ＩＲ２をフラットとする検出レベルまで増幅させるＩＲ用の校正ゲインに従って、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルを補正する。
このようなゲイン校正処理が行われることによって、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルから、環境光の分光特性を排除することができる。そして、信号処理ブロック２４は、環境光の分光特性を排除した被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出信号に基づいて、上述した式（１）に従って、正規化植生指数NDVIを算出する。植生検査装置１１は、このように算出した正規化植生指数NDVIをそのまま出力することができる。
さらに、図１０のＣに示すように、植生検査装置１１は、算出した正規化植生指数NDVIに基づいて被検査物１２を可視化したNDVI画像を生成して、図１の表示部１４に出力してもよい。例えば、植生検査装置１１は、正規化植生指数NDVIの値に応じたグレースケールのNDVI画像を生成したり、NDVIの値を赤色、青色や緑色などの所定の可視光の色成分によってマッピングすることでNDVI画像を生成したりすることができる。
図７乃至図１０を参照して説明したように、植生検査装置１１では、被検査物１２の反射特性および環境光の状態（基準反射板１３の反射光）に応じて、正規化植生指数NDVIを算出するのに必要となる分光成分の感度が制御され、ゲインが校正される。これにより、植生検査装置１１は、検出レベルがオーバー露出およびアンダー露出することを回避し、かつ、環境光の分光特性を排除したNDVI画像を生成することができる。
ここで、図１１および図１２を参照して、上述したような感度調整処理およびゲイン校正処理を行うことによる効果について、センシング素子３２の感度設定をフラットとしたときの結果と比較して説明する。
図１１のＡには、フラットな感度設定を維持したまま、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルがオーバー露出を回避するようにセンシング素子３２の感度を低下させた例が示されている。
従って、図１１のＢに示すように、基準反射板１３で反射した反射光の検出レベルは、図８のＢに示した検出レベルに、図１１のＡに示したセンシング素子３２の感度設定が掛け合わされたものとなる。同様に、図１１のＣに示すように、被検査物１２で反射した反射光の検出レベルは、図８のＣに示した検出レベルに、図１１のＡに示したセンシング素子３２の感度設定が掛け合わされたものとなる。
このような感度設定を行う場合、最も大きな信号に合わせて露出が制御されるため、図１１のＤに示すように、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが、センシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最大値Max以下に収まるように制御される。しかしながら、その結果、最も小さい信号である被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルは、大部分においてセンシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最小値Min以下となる。即ち、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２は、アンダー露出となり易くなる。
この状態のまま、上述したようなゲイン校正処理を行うと、図１２のＡに示すように、基準反射板１３の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルに一致するように、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２を増幅させるようなＲ用の校正ゲインが求められる。このようなＲ用の校正ゲインを用いて被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルを補正しても、図１２のＢに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルは低い状態のままとなる。つまり、Ｒ用の校正ゲインを用いた補正を行っても、元々の被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルが低すぎるために、十分な検出レベルまで増幅させることができず、また、ＳＮ（signal to noise）比も悪化することになる。従って、このような結果から求められたNDVI画像（図１２のＣ）では、正しい結果を得ることができない。
このように、分光成分ごとの感度設定を行わない場合には、適切なNDVI画像を生成することができなかった。これに対し、植生検査装置１１は、図７乃至図１０を参照して説明したように、分光成分ごとに感度設定を行うことで、より適切なNDVI画像を生成することができる。
＜NDVI画像を生成する処理＞
次に、図１３は、植生検査装置１１がNDVI画像を生成する処理を説明するフローチャートである。
例えば、被検査物１２および基準反射板１３がセンシング範囲に入るように植生検査装置１１が設置され、植生検査を開始する指示が入力されると処理が開始される。
ステップＳ１１において、植生検査装置１１では、初期状態として、図８のＡに示したようにフラットな感度設定が行われたセンシング素子３２により、被検査物１２および基準反射板１３の反射光をセンシングする。これにより、センシング素子３２は、図８のＢおよび図８のＣに示したような分光成分ごとの検出レベルの検出信号を信号処理ブロック２４に供給する。
ステップＳ１２において、信号処理ブロック２４は、センシング素子３２から供給される検出信号に基づいて、被検査物１２の反射光の全ての波長域の検出レベルに対するヒストグラムを算出する。
ステップＳ１３において、信号処理ブロック２４は、ステップＳ１２で算出したヒストグラムに基づいて、図８のＤを参照して説明したように、センシング素子３２の感度設定は適切であるか否かを判定する。例えば、制御ブロック２５は、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２のヒストグラムが、センシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最小値Min以下である場合、センシング素子３２の感度設定は適切でないと判定する。同様に、制御ブロック２５は、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２のヒストグラムが、センシング素子３２で検出可能なダイナミックレンジの範囲の最大値Max以上である場合、センシング素子３２の感度設定は適切でないと判定する。
ステップＳ１３において、信号処理ブロック２４が、センシング素子３２の感度設定は適切でないと判定した場合、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、信号処理ブロック２４は、図９のＤに示したように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが、どちらもダイナミックレンジの範囲内に収まるようなセンシング素子３２の感度設定を求める。そして、信号処理ブロック２４は、感度設定に基づいたセンシング素子３２の画素の露光時間を算出して、制御ブロック２５に露光時間を指示する。
これにより、制御ブロック２５は、センシング素子３２の画素の露光時間を制御し、センシング素子３２の感度設定が調整される。例えば、被検査物１２がセンシングされる領域における第２の赤色光Ｒ２を受光する画素の露光時間を長くすることで感度を上げ、被検査物１２がセンシングされる領域における第２の赤外光ＩＲ２を受光する画素の露光時間を短くすることで感度を下げるように、センシング素子３２の感度設定が調整される。
ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１１に戻り、ステップＳ１４で調整された感度設定に従ってセンシング素子３２により反射光がセンシングされる。そして、以下、ステップＳ１３において、信号処理ブロック２４が、センシング素子３２の感度設定が適切であると判定するまで処理が繰り返される。
一方、ステップＳ１３において、信号処理ブロック２４が、センシング素子３２の感度設定が適切であると判定した場合、処理はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、信号処理ブロック２４は、図１０のＡを参照して上述したように、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルがフラットになるような校正ゲインを算出する。
ステップＳ１６において、信号処理ブロック２４は、ステップＳ１５で算出した校正ゲインに従って、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルを補正し、環境光の分光特性を排除する校正を行う。
ステップＳ１７において、信号処理ブロック２４は、ステップＳ１６で校正された被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出信号に基づいて正規化植生指数NDVIを算出する。
ステップＳ１８において、信号処理ブロック２４は、ステップＳ１７で算出した正規化植生指数NDVI により被検査物１２が表されるNDVI画像を生成して表示部１４に出力し、処理は終了される。
以上のように、植生検査装置１１では、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２それぞれの感度設定を行い、それぞれの検出レベルを校正することにより、適切なNDVI画像を生成することができる。
＜センシング素子および制御ブロックの構成例＞
次に、図１４は、センシング素子３２および制御ブロック２５の構成例を示すブロック図である。
制御ブロック２５は、センシング素子３２の垂直方向の走査を制御する垂直走査制御回路４１、および、センシング素子３２の水平方向の走査を制御する水平走査制御回路４２を有して構成されている。
センシング素子３２は、複数の画素５１が行列状に配置されており、水平方向に並ぶ画素５１は、それぞれの行の水平信号線５２を介して垂直走査制御回路４１に接続される。また、垂直方向に並ぶ画素５１は、それぞれの列の垂直信号線５３に接続される。そして、垂直信号線５３は、水平走査制御回路４２により開閉が制御されるスイッチ５４を介して、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）５５の入力端に接続され、ＡＤＣ５５の出力端が出力信号線５６に接続されている。
画素５１は、光電変換部６１、増幅部６２、およびスイッチ６３を備えて構成される。光電変換部６１において受光された光は電荷に変換され、増幅部６２により増幅されて、電荷量に応じた信号に変換される。スイッチ６３は、増幅部６２と垂直信号線５３とを接続し、水平信号線５２を介して垂直走査制御回路４１から供給される制御信号に従って駆動する。
このように、センシング素子３２は、垂直信号線５３ごとに光電変換部６１で発生した電荷に応じた信号を画素５１から取り出すことができ、それぞれの画素５１が受光する分光成分ごとに、露光時間を制御する制御信号を供給する水平信号線５２が分離されている。これにより、１つの画素５１単位で、または、所定数の画素５１単位で、分光成分ごとに露光時間を制御することができる。
ここで、図１に示したように、分光器３１は、８種類の光学フィルタを１セットとして、その光学フィルタのｎセットが、センシング素子３２の検出面の全面に敷き詰められて配置されて構成されている。
従って、図１４に示す８つの画素５１−１乃至５１−８が１セットとされ、画素５１−１が第１の青色光Ｂ１を受光し、画素５１−２が第１の緑色光Ｇ１を受光し、画素５１−３が第１の赤色光Ｒ１を受光し、画素５１−４が第１の赤外光ＩＲ１を受光する。また、画素５１−５が第２の青色光Ｂ２を受光し、画素５１−６が第２の緑色光Ｇ２を受光し、画素５１−７が第２の赤色光Ｒ２を受光し、画素５１−８が第２の赤外光ＩＲ２を受光する。
そして、画素５１−１には水平信号線５２−１が接続され、画素５１−２には水平信号線５２−２が接続され、画素５１−３には水平信号線５２−３が接続され、以下、同様に、画素５１−４乃至５１−８には、それぞれ水平信号線５２−４乃至５２−８が接続される。また、図示しないが、それぞれ同一の波長域の光を受光する画素５１は、共通する水平信号線５２に接続されている。
このように、画素５１−１乃至５１−８は、それぞれ独立した水平信号線５２−１乃至５２−８を介して垂直走査制御回路４１に接続されており、分光成分ごとに露光時間を制御することができる。
ここで、図１５を参照して、センシング素子３２のダイナミックレンジの制御について説明する。
図１５のＡには、センシング素子３２が受光する光強度とセンサ出力との一般的な関係が示されており、図１５のＢには、基準反射板１３の反射光の分光特性が示されており、図１５のＣには、被検査物１２の反射光の分光特性が示されている。
図１５のＡに示すように、センシング素子３２は、センサ出力が感度の上限の８０％を超えると、線形性が劣化する。一方、センシング素子３２は、センサ出力が低くなると、暗電流などの影響によってＳＮ比が劣化する。
従って、植生検査装置１１では、図１５のＢおよび図１５のＣに示すように、センシング素子３２のダイナミックレンジは、検出レベルの上限に対する８０％以下、かつ、１０％以上の範囲となるように、第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の露光時間を制御する。このようにダイナミックレンジを制御することによって、センシング素子３２は、精度およびＳＮ比が良好なセンシング結果を得ることができる。
＜植生検査装置による検査方法の他の例＞
次に、図１６および図１７を参照して、図１の植生検査装置１１による検査方法の他の例について説明する。
図７乃至図１０を参照して上述した検査方法では、被検査物１２および基準反射板１３を同時にセンシングしていたのに対し、被検査物１２および基準反射板１３のセンシングを分離することで、よりセンシング精度を向上させることができる。
即ち、図１６のＡに示すように、例えば、１回目のセンシングでは、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の強度が最も良い状態で検出されるように感度設定を行う。同様に、２回目のセンシングでは、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の強度が最も良い状態で検出されるように感度設定を行う。
これにより、図１６のＢに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルは、どちらもダイナミックレンジの上限側で範囲内に収まっている。同様に、図１６のＣに示すように、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルは、どちらもダイナミックレンジの上限側で範囲内に収まっている。
このため、図１６のＤに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２、並びに、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルのヒストグラムは、ダイナミックレンジの上限近くで、それぞれ重なるように観測される。
このとき、図１６のＢおよび図１６のＣに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２、並びに、基準反射板１３の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２が同じレベルで検出されていると仮定する。この場合、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の校正は、基準反射板１３の感度調整レベルＧ１と被検査物１２の感度調整レベルＧ２との比率に基づいて行うことができる。
即ち、図１７のＡに示すように、基準反射板１３の第２の赤外光ＩＲ２を第２の赤色光Ｒ２と同レベルまで増幅させるゲインを感度調整レベルＧ１とする。また、図１７のＢに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２を同レベルまで、第２の赤色光Ｒ２を減少させ、第２の赤外光ＩＲ２を増幅させるゲインを感度調整レベルＧ２とする。
従って、このとき、上述したようなゲイン校正処理を行う際、感度調整レベル比Ｇ１／Ｇ２を用いて、図１７のＣに示すように、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２を減少させ、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２を増幅させることができる。これにより、環境光の分光特性をフラットとしたときの被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルを高精度に求めることができ、より正確なNDVI画像（図１７のＤ）を算出することができる。
＜スペクトルセンサの変形例＞
次に、図１８は、スペクトルセンサ２３の第１の変形例を示す図である。
図１８に示すように、スペクトルセンサ２３Ａは、２つの特定波長分光器３１ａおよび３１ｂ、２つのセンシング素子３２ａおよび３２ｂ、並びに、ビームスプリッタ７１を備えて構成される。
ビームスプリッタ７１は、スペクトルセンサ２３Ａに入射する光を、特定波長分光器３１ａおよびセンシング素子３２ａの方向と、特定波長分光器３１ｂおよびセンシング素子３２ｂの方向との２つの方向に均等に分割する。そして、ビームスプリッタ７１により分割される２方向に、特定波長分光器３１ａおよびセンシング素子３２ａと、特定波長分光器３１ｂおよびセンシング素子３２ｂとが配置されている。
特定波長分光器３１ａは、例えば、第２の赤色光Ｒ２のみを透過する光学フィルタであり、センシング素子３２ａの前段に設置される。また、特定波長分光器３１ｂは、例えば、第２の赤外光ＩＲ２のみを透過する光学フィルタであり、センシング素子３２ｂの前段に設置される。
従って、センシング素子３２ａは、特定波長分光器３１ａにより分光された第２の赤色光Ｒ２のみを検出し、センシング素子３２ｂは、特定波長分光器３１ｂにより分光された第２の赤外光ＩＲ２のみを検出する。
そして、図１の制御ブロック２５は、図８および図９を参照して上述した感度設定処理と同様に、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルに従ってセンシング素子３２ａの感度設定を行い、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルに従ってセンシング素子３２ｂの感度設定を行う。これにより、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが、どちらもダイナミックレンジの範囲内に収まるようにすることができる。
次に、図１９は、スペクトルセンサ２３の第２の変形例を示す図である。
図１９に示すように、スペクトルセンサ２３ｂは、２つの特定波長分光器３１ａおよび３１ｂ、並びに、２つのセンシング装置７２ａおよび７２ｂを備えて構成され、センシング装置７２ａおよび７２ｂの光軸が平行となるように配置される。
特定波長分光器３１ａは、例えば、第２の赤色光Ｒ２のみを透過する光学フィルタであり、センシング装置７２ａの前段に設置される。また、特定波長分光器３１ｂは、例えば、第２の赤外光ＩＲ２のみを透過する光学フィルタであり、センシング装置７２ｂの前段に設置される。
センシング装置７２ａおよび７２ｂは、例えば、光学系、絞り、およびセンシング素子をそれぞれ備えて構成されており、スペクトルセンサ２３ｂが用いられる場合、植生検査装置１１は、図１の光学系２１および絞り２２を備えない構成とされる。そして、センシング装置７２ａは、特定波長分光器３１ａにより分光された第２の赤色光Ｒ２のみを検出し、センシング装置７２ｂは、特定波長分光器３１ｂにより分光された第２の赤外光ＩＲ２のみを検出する。
そして、図１の制御ブロック２５は、図８および図９を参照して上述した感度設定処理と同様に、被検査物１２の第２の赤色光Ｒ２の検出レベルに従ってセンシング装置７２ａのセンシング素子の感度設定を行い、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルに従ってセンシング装置７２ｂのセンシング素子の感度設定を行う。これにより、被検査物１２の第２の赤外光ＩＲ２の検出レベルが、どちらもダイナミックレンジの範囲内に収まるようにすることができる。
図１８および図１９を参照して説明したように、植生検査装置１１は、検出する分光成分ごとにセンシング素子３２またはセンシング装置７２を設けて、それぞれに感度設定を行うことで、高精度の検査結果を得ることができる。
＜複数の分光成分を検出する他の方法＞
次に、図２０および図２１を参照して、複数の分光成分を検出する他の方法について説明する。
上述した植生検査装置１１は、分光器３１により分光された複数の分光成分は同時に検出される構成となっているが、例えば、時系列に沿って分光器３１が分光する波長を切り替えることで、それぞれの分光成分に最適な検出を行うことができる。例えば、分光器３１は、複数の光学フィルタを入れ替えるような構造を採用することができる。
例えば、図２０に示すように、センシング素子３２の前段に分光器３１を設け、時刻ｔ１、時刻ｔ２、および時刻ｔ３において、分光器３１により複数の分光成分を切り替えて分光を行うことができる。これにより、センシング素子３２は、それぞれの時刻の分光成分に最適な露光時間となるような感度設定を行って、分光器３１により分光成分が切り替えられるごとに複数回の検出を行うことで、それぞれの分光成分の検出レベルがダイナミックレンジの範囲内に収まるようにすることができる。
同様に、図２１に示すように、センシング装置７２の前段に分光器３１を設け、時刻ｔ１、時刻ｔ２、および時刻ｔ３において、分光器３１により複数の分光成分を切り替えて分光を行うことができる。これにより、センシング装置７２は、それぞれの時刻の分光成分に最適な露光時間となるような感度設定を行って、分光器３１により分光成分が切り替えられるごとに複数回の検出を行うことで、それぞれの分光成分の検出レベルがダイナミックレンジの範囲内に収まるようにすることができる。
＜植生検査装置の第２の実施の形態＞
次に、図２２は、本技術を適用した植生検査装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図２２に示すように、植生検査装置１１Ａは、２つの光学系２１ａおよび２１ｂ、２つの絞り２２ａおよび２２ｂ、２つのスペクトルセンサ２３ａおよび２３ｂ、信号処理ブロック２４、並びに制御ブロック２５を備えて構成される。なお、図２２に示す植生検査装置１１Ａにおいて、図１の植生検査装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、植生検査装置１１Ａは、光学系２１、絞り２２、およびスペクトルセンサ２３を２つずつ個別に備える点で、図１の植生検査装置１１と異なる構成とされている。
植生検査装置１１Ａは、光学系２１ａ、絞り２２ａ、および、スペクトルセンサ２３ａにより、基準反射板１３の反射光を検出し、光学系２１ｂ、絞り２２ｂ、および、スペクトルセンサ２３ｂにより、被検査物１２の反射光を検出する。このように、植生検査装置１１Ａは、基準反射板１３の反射光の検出と、被検査物１２の反射光の検出とが分離される構成となっている。
例えば、被検査物１２と基準反射板１３との大きさが異なる場合、それぞれをセンシングする際のズーム倍率を変更する必要がある。従って、植生検査装置１１Ａは、被検査物１２および基準反射板１３を、それぞれの大きさに適したズーム倍率でセンシングすることができるように構成される。
そして、植生検査装置１１Ａでは、被検査物１２の反射光の検出信号をスペクトルセンサ２３ａが出力し、基準反射板１３の検出信号をスペクトルセンサ２３ｂが出力する。これにより、植生検査装置１１Ａは、スペクトルセンサ２３ａとスペクトルセンサ２３ｂとで、分光成分ごとの感度設定を適切に制御することができ、それぞれの第２の赤色光Ｒ２および第２の赤外光ＩＲ２を、ダイナミックレンジの範囲内に収まるようにし易くなる。その結果、植生検査装置１１Ａは、被検査物１２を検査する精度を、さらに向上させることができる。
＜植生検査装置の第３の実施の形態＞
次に、図２３は、本技術を適用した植生検査装置の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図２３に示すように、植生検査装置１１Ｂは、光学系２１、絞り２２、スペクトルセンサ２３、信号処理ブロック２４、制御ブロック２５、および、スペクトルセンサ８１を備えて構成される。なお、図２３に示す植生検査装置１１Ｂにおいて、図１の植生検査装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、植生検査装置１１Ｂは、スペクトルセンサ８１を備える点で、図１の植生検査装置１１と異なる構成とされている。
例えば、植生検査装置１１Ｂは、被検査物１２と同様に環境光が照射され、図１の基準反射板１３を用いることなく、スペクトルセンサ８１により環境光の分光特性を検出することができる。即ち、植生検査装置１１Ｂでは、スペクトルセンサ８１が環境光を受光してスペクトルを検出して、その検出信号を信号処理ブロック２４に供給し、信号処理ブロック２４が、スペクトルセンサ２３のセンシング素子３２（図１）の分光成分ごとの感度設定を行う。つまり、スペクトルセンサ８１は、図１の基準反射板１３で反射した反射光から間接的に環境光の分光特性を検出するのではなく、スペクトルセンサ８１に直接的に届く環境光から分光特性を検出する。なお、スペクトルセンサ８１のセンサ素子は、例えば、カバーや拡散フィルタなどにより覆われており、スペクトルセンサ８１は、カバーや拡散フィルタなどを介してセンサ素子に照射される環境光の分光特性を検出することになる。
このような構成の植生検査装置１１Ｂにおいても、図８および図９を参照して上述した感度設定処理と同様に、スペクトルセンサ２３の感度設定を行うことができ、上述したような検査結果を得ることができる。
また、植生検査装置１１Ｂは、例えば、図２４のＡに示すように、固定脚８２を装着して定点観測を行う植生検査装置１１Ｂ−１として利用することができる。また、植生検査装置１１Ｂは、図２４のＢに示すように、回転翼８３を装着してUAV（Unmanned Aerial Vehicle：無人航空機)のような移動観測を行う植生検査装置１１Ｂ−２として利用することができる。
次に、図２５は、植生検査装置１１を利用したシステム全体の構成例を示す図である。
図２５に示すように、検査システム９１は、固定的に設置された植生検査装置１１−１による定点観測や、回転翼８３を装着した植生検査装置１１−２による移動観測などを行うことができる。
また、検査システム９１においては、植生検査装置１１−１による検査データは、メモリ９２−１を利用してオフラインでデータ管理サーバ９４に収集し、ルータ９３−１を介した有線ネットワークによりデータ管理サーバ９４に収集することができる。同様に、植生検査装置１１−２による検査データは、メモリ９２−２を利用してオフラインでデータ管理サーバ９４に収集し、ルータ９３−２を介した無線ネットワークによりデータ管理サーバ９４に収集することができる。
そして、データ管理サーバ９４は、植生検査装置１１−１および植生検査装置１１−２から収集した検査データを記録部９５に蓄積することができ、検査システム９１では、長期的な観測を行うことができる。なお、検査システム９１では、上述したような植物を被検査物とした植生をセンシングする他、例えば、土壌や建造物を被検査物としてセンシングを行うことができる。
さらに、このように構成される検査システム９１において、植生検査装置１１−１および植生検査装置１１−２から分光成分をデータ管理サーバ９４に送信し、データ管理サーバ９４が、感度設定を行うような構成とすることができる。即ち、上述した信号処理ブロック２４が実行する処理について、植生検査装置１１−１および植生検査装置１１−２の内部で行うのではなく、検査システム９１内のいずれかのブロックで行われるようにしてもよい。
なお、例えば、図１の植生検査装置１１では、スペクトルセンサ２３の内部でセンシング素子３２の前段に分光器３１が配置された構成例が示されているが、分光器３１の配置位置は、センシング素子３２の直前に限られることはない。例えば、植生検査装置１１は、絞り２２の前段に分光器３１を配置したり、光学系２１の前段に分光器３１を配置することができる。また、植生検査装置１１は、食品を被検査物１２としてもよく、例えば、食品に含まれる栄養成分（例えば、カロチン）の検査に利用することができる。また、植生検査装置１１は、赤色光Ｒおよび赤外光ＩＲの感度を制御する他、青色光Ｂまたは緑色光Ｇの感度を制御するような構成としてもよい。さらに、例えば、センシング素子３２が反射光を検出する際の感度を制御するだけでなく、センシング素子３２以外で感度制御を行ってもよい。
また、分光器３１は、上述したように、分光成分を透過する光学フィルタがセンシング素子３２の１画素ごとに配置される構成の他、例えば、隣接する複数の画素ごとに、所定の分光成分が照射されるような構成とすることができる。
なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。
また、上述した一連の処理（情報処理方法）は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラムが記録されたプログラム記録媒体からインストールされる。
図２６は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブル記録媒体１１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
そして、プログラムは、リムーバブル記録媒体１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１０２や記憶部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出する検出部と、
前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
を備える検査装置。
（２）
前記制御部は、前記検出部により検出された複数の分光成分のうちの特定の分光成分を用いて、前記検査対象物の検査に用いる指数を算出する
上記（１）に記載の検査装置。
（３）
前記制御部は、前記検査対象物の検査に用いる指数の算出に用いる前記特定の分光成分に対する前記検出部による検出レベルが所定範囲内に収まるように感度を制御する
上記（２）に記載の検査装置。
（４）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記検査対象物の反射光の全ての波長域の検出レベルに対するヒストグラムを算出し、前記特定の分光成分についてのヒストグラムに基づいて、前記検出部の感度設定が適切であるか否かを判定することにより感度を制御する
上記（２）または（３）までのいずれかに記載の検査装置。
（５）
前記検出部は、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を前記分光成分ごとにさらに検出し、
前記制御部は、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照し、前記検査対象物の検査に用いる指数の算出に用いる前記特定の分光成分を校正する
上記（２）から（４）までのいずれかに記載の検査装置。
（６）
前記制御部は、前記参照物体の前記反射光における前記特定の分光成分どうしが同一のレベルとなるように補正する校正ゲインを求め、前記校正ゲインに従って、前記検査対象物の前記反射光における前記特定の分光成分を補正する
上記（５）に記載の検査装置。
（７）
前記検出部は、
複数の画素が平面的に配置されたセンシング素子と、
前記センシング素子の画素ごとに、前記分光成分を透過する光学フィルタが配置された分光器と
を有する
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の検査装置。
（８）
前記検出部は、
光を複数の方向に分割するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにより分割される方向ごとに配置される複数の前記分光器および前記センシング素子と
を有する
上記（７）に記載の検査装置。
（９）
前記分光器は、時系列に沿って、複数の前記分光成分を切り替えて分光を行い、
前記センシング素子は、前記分光器により前記分光成分が切り替えられるごとに複数回の検出を行う
上記（７）または（８）に記載の検査装置。
（１０）
前記検査対象物からの反射光を検出する前記検出部と、前記参照物体からの反射光を検出する前記検出部とが個別に設けられる
上記（５）から（９）までのいずれかに記載の検査装置。
（１１）
前記環境光を検出する環境光検出部
をさらに備える上記（１）から（１０）までのいずれかに記載の検査装置。
（１２）
検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を、平面的に配置された画素ごとに検出するセンシング素子と、
前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
を備えるセンシング装置。
（１３）
検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部
を備える感度制御装置。
（１４）
検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出し、
前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する
検査方法。
（１５）
検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
して、コンピュータを機能させるためのプログラム。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 植生検査装置， １２ 被検査物， １３ 基準反射板， １４ 表示部， ２１ 光学系， ２２ 絞り， ２３ スペクトルセンサ， ２４ 信号処理ブロック， ２５ 制御ブロック， ３１ 分光器， ３２ センシング素子， ４１ 垂直走査制御回路， ４２ 水平走査制御回路， ５１ 画素， ５２ 水平信号線， ５３ 垂直信号線， ５４ スイッチ， ５５ ＡＤＣ， ５６ 出力信号線， ６１ 光電変換部， ６２ 増幅部， ６３ スイッチ， ７１ ビームスプリッタ， ７２ センシング装置， ８１ スペクトルセンサ， ８２ 固定脚， ８３ 回転翼， ９１ 検査システム， ９２ メモリ， ９３ ルータ， ９４ データ管理サーバ， ９５ 記録部

Claims (14)

  1. 検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出する検出部と、
    既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出する参照物体反射光検出部と、
    前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
    を備え、
    前記検出部と前記参照物体反射光検出部とが個別に設けられる
    検査装置。
  2. 前記制御部は、前記検出部により検出された複数の分光成分のうちの特定の分光成分を用いて、前記検査対象物の検査に用いる指数を算出する
    請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記制御部は、前記検査対象物の検査に用いる指数の算出に用いる前記特定の分光成分に対する前記検出部による検出レベルが所定範囲内に収まるように感度を制御する
    請求項２に記載の検査装置。
  4. 前記制御部は、前記検出部により検出された前記検査対象物の反射光の全ての波長域の検出レベルに対するヒストグラムを算出し、前記特定の分光成分についてのヒストグラムに基づいて、前記検出部の感度設定が適切であるか否かを判定することにより感度を制御する
    請求項２または３に記載の検査装置。
  5. 前記制御部は、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照し、前記検査対象物の検査に用いる指数の算出に用いる前記特定の分光成分を校正する
    請求項２乃至４のいずれかに記載の検査装置。
  6. 前記制御部は、前記参照物体の前記反射光における前記特定の分光成分どうしが同一のレベルとなるように補正する校正ゲインを求め、前記校正ゲインに従って、前記検査対象物の前記反射光における前記特定の分光成分を補正する
    請求項５に記載の検査装置。
  7. 前記検出部は、
    複数の画素が平面的に配置されたセンシング素子と、
    前記センシング素子の画素ごとに、前記分光成分を透過する光学フィルタが配置された分光器と
    を有する
    請求項２乃至６のいずれかに記載の検査装置。
  8. 前記検出部は、
    光を所定数の方向に分割するビームスプリッタと、
    前記ビームスプリッタにより分割される方向ごとに配置される所定数の前記分光器および前記センシング素子と
    を有する
    請求項７に記載の検査装置。
  9. 前記分光器は、時系列に沿って、複数の前記分光成分を切り替えて分光を行い、
    前記センシング素子は、前記分光器により前記分光成分が切り替えられるごとに複数回の検出を行う
    請求項７または８に記載の検査装置。
  10. 前記環境光を直接的に検出する環境光検出部
    をさらに備える請求項１乃至９のいずれかに記載の検査装置。
  11. 検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を、平面的に配置された画素ごとに検出するセンシング素子と、
    既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出する参照物体反射光検出部と、
    前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
    を備え、
    前記センシング素子と前記参照物体反射光検出部とが個別に設けられる
    センシング装置。
  12. 検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分が検出部により検出され、前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光が、複数の分光成分ごとに検出されて、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部
    を備える感度制御装置。
  13. 検出部により、検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分を検出し、
    前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光を、複数の分光成分ごとに検出し、
    前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する
    検査方法。
  14. 検査の対象となる検査対象物で環境光が反射された反射光の複数の異なる波長域の成分が検出部により検出され、前記検出部とは個別に設けられた参照物体反射光検出部により、既知の反射特性を有する参照物体で前記環境光が反射した反射光が、複数の分光成分ごとに検出されて、前記参照物体の前記反射光の前記分光成分を参照して、前記検査対象物の反射光の前記複数の異なる波長域の成分ごとの感度を制御する制御部と
    して、コンピュータを機能させるためのプログラム。
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