JP6818969B2 - 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、カメラ画像を用いた輝度分布測定技術に関する。

従来のカメラ画像を用いた輝度分布測定技術（例えば、特許文献１）では、撮影条件設定手段によって撮影手段の撮影条件が変更され、異なる撮影条件で撮影手段が同一の被測定箇所を複数回撮影する。また、画像生成手段が、撮影手段の画素値の出力範囲内で画素値と輝度との誤差が他の範囲よりも小さくなる範囲の階調値を特定値として予め設定している。そして、撮影手段により撮影された複数枚の画像において、同一の測定点に対応する画素の画素値と特定値とが比較される。更に、特定値に最も近い画素値が選択され、選択された画素値から測定点の輝度が求められる。
また、他の輝度分布測定技術（例えば、特許文献２）では、カメラ制御部が、デジタルスチルカメラよりなるカメラの撮影条件を設定する。また、画像生成部が、異なる撮影条件で撮影された複数の画像をカメラから取り込む。更に、画像生成部が、各画素の画素値を換算式により輝度に変換する。そして、画像生成部が、各画素の輝度を合成することで測定対象の輝度分布を求めている。

特開２００６−１１８９９０号公報 特開２００６−１１８９９１号公報

従来のカメラ画像を用いた輝度分布測定技術では、異なる露出時間で撮影された複数の画像において、それぞれの画像から取得可能な輝度範囲の輝度値を求めて輝度分布を合成している。
屋外または窓から自然光が入光する屋内では、自然光量は太陽にかかっている雲の量などにより刻々と変化する。このため、同じ露出時間でも太陽にかかっている雲の量が多い瞬間に撮影した画像から求めた画素の輝度値と、太陽にかかっている雲の量が少ない瞬間に撮影された画像から求めた画素の輝度値が異なるということが生じる。自然光が少ない瞬間に撮影された画像から求めた輝度値は正確な輝度値より低めの値になる。一方、自然光が多い瞬間に撮影された画像から求めた輝度値は正確な輝度値より高めの値になる。このように、自然光の光量の変化によって測定誤差にバラつきが生じ、異なる瞬間に撮影された画像から求めた輝度値を用いる場合に、正確な輝度分布が生成できないという課題がある。

本発明は、このような課題を解決することを主な目的とする。より具体的には、本発明は、自然光の影響を受けずに、正確な輝度分布を得ることを主な目的するとする。

本発明に係る情報処理装置は、
カメラに設定する撮影のためのパラメータのうち露出時間以外のパラメータを固定し、前記露出時間を変化させて前記カメラに撮影対象領域を撮影させるカメラ制御部と、
前記カメラの撮影により得られた、前記撮影対象領域のＮ（Ｎ≧３）枚の画像を取得する画像取得部と、
前記Ｎ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出し、抽出した同一画素位置の画素値と、前記Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間とに基づき、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表されるモデルを生成するモデル生成部と、
生成された前記モデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとに輝度値を算出する輝度値算出部と、
画素位置ごとの輝度値を用いて、前記撮影対象領域の輝度分布を生成する輝度分布生成部とを有する。

本発明によれば、自然光の影響を受けずに、正確な輝度分布を得ることができる。

実施の形態１に係る輝度分布測定装置の機能構成例を示す図。 実施の形態１に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る輝度分布測定装置のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係る画素位置ごとの露出時間と画素値との関係を示す図。 実施の形態１に係る一次近似式の傾き値と測定輝度値との関係を示す図。 実施の形態２に係る輝度分布測定装置の機能構成例を示す図。 実施の形態２に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態２に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態３に係る輝度分布測定装置の機能構成例を示す図。 実施の形態３に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態３に係る輝度分布測定装置の動作例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。以下の実施の形態の説明及び図面において、同一の符号を付したものは、同一の部分又は相当する部分を示す。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、実施の形態１に係る輝度分布測定装置１０の機能構成例を示す。
輝度分布測定装置１０は、情報処理装置に相当する。また、輝度分布測定装置１０で行われる動作は、情報処理方法及び情報処理プログラムに相当する。

輝度分布測定装置１０は、カメラ１に接続されている。カメラ１は、撮影対象領域を撮影する。輝度分布測定装置１０は、撮影のためのカメラ１のパラメータ（撮影パラメータ）を設定する。また、輝度分布測定装置１０は、カメラ１の撮影画像（以下、単に画像ともいう）を取得する。

図１において、画像取得部１１は、カメラ１の撮影により得られた、撮影対象領域の撮影画像を取得する。画像取得部１１が行う処理は、画像取得処理に相当する。

カメラ制御部２１は、カメラ１の撮影制御を行う。また、カメラ制御部２１は、撮影パラメータを設定する。カメラ制御部２１が行う処理は、カメラ制御処理に相当する。

上限／下限画素値記憶部３２は、上限画素値と下限画素値を記憶する。

画素値取得部１２は、画像取得部１１により取得された画像から画素位置ごとの画素値を取得する。

画素値比較部３１は、画素位置ごとの画素値を上限画素値又は下限画素値と比較する。また、画素値比較部３１は、輝度測定範囲外領域（除外領域の例）を指定する。
画素値比較部３１は、後述するモデル生成部１００の一部を構成するとともに、除外領域指定部としても動作する。

画素値記憶部１３は、画素位置ごとの画素値と、撮影時の露出時間とを記憶する。

画素値選択部４１は、画素値記憶部１３に記憶されている画素値のうち、下限画素値より大きく上限画像値より小さいという条件を満たす画素値を選択する。

露出時間−画素値モデル生成部５１は、露出時間と画素値との関係を近似したモデルを生成する。

なお、画素値取得部１２、画素値比較部３１、画素値選択部４１及び露出時間−画素値モデル生成部５１は、まとめてモデル生成部１００という。
つまり、モデル生成部１００は、Ｎ（Ｎ≧３）枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出し、抽出した同一画素位置の画素値と、Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間とに基づき、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表されるモデルを生成する。
なお、モデル生成部１００が行う処理は、モデル生成処理に相当する。

輝度値算出部５２は、露出時間−画素値モデル生成部５１が生成したモデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとに輝度値を算出する。輝度値算出部５２が行う処理は、輝度値算出処理に相当する。

輝度係数記憶部５３は、輝度係数を記憶する。

輝度分布生成部６１は、輝度値算出部５２により算出された画素位置ごとの輝度値を用いて、撮影対象領域の輝度分布を生成する。輝度分布生成部６１が行う処理は、輝度分布生成処理に相当する。

図５は、本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０のハードウェア構成例を示す。

本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０は、コンピュータである。
輝度分布測定装置１０は、ハードウェアとして、プロセッサ９０１、メモリ９０２、画像インタフェース９１１、カメラ制御インタフェース９１２及び記憶装置９１３を備える。
記憶装置９１３には、図１に示す画像取得部１１、画素値取得部１２、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２及び輝度分布生成部６１の機能を実現するプログラムが記憶されている。
これらプログラムは、記憶装置９１３からメモリ９０２にロードされる。そして、プロセッサ９０１がこれらプログラムを実行して、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２及び輝度分布生成部６１の動作を行う。
図５では、プロセッサ９０１が画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２及び輝度分布生成部６１の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
なお、図５では、プロセッサ９０１が画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２及び輝度分布生成部６１の機能を実現することとしているが、これらの機能の少なくとも一部を画像処理プロセッサ（図５に不図示）で実現するようにしてもよい。
また、図１の画素値記憶部１３、上限／下限画素値記憶部３２及び輝度係数記憶部５３は、メモリ９０２又は記憶装置９１３により実現される。
図１のカメラ制御部２１は、カメラ制御インタフェース９１２を介してカメラ１を制御する。また、図１の画像取得部１１は、画像インタフェース９１１を介してカメラ１から撮影画像を取得する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、図２〜図４を参照して、本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０の動作例を説明する。
図２は、カメラ１のゲイン値調整処理の動作例を示すフローチャートである。
図３は、カメラ撮影処理の動作例を示すフローチャートである。
図４は、輝度値算出処理及び輝度分布生成処理の動作例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、露出時間と画素値との関係が表されるモデルとして、一次近似式を生成する例を説明する。なお、露出時間と画素値との関係が表されるモデルは一次近似式に限定されず、二次以上の多項近似式又はマトリクスでもよい。

先ず、図２を参照して、カメラ１のゲイン値調整処理を説明する。

カメラ制御部２１が、カメラ１の解像度、ホワイトバランス、ゲイン、カメラ１に装着されたレンズの絞り値、ピントを固定値に設定する（ステップＳ１１）。
ここで、カメラ制御部２１は、周辺減光の影響を最小にするために、レンズの絞り値を最大値に設定し、ピントを無限遠に設定する。

次に、カメラ制御部２１が、カメラ１の露出時間を設定可能な最小値に設定する（ステップＳ１２）。

次に、カメラ制御部２１は、カメラ１に輝度分布計測対象領域に撮影させる（ステップＳ１３）。つまり、カメラ制御部２１は、ステップＳ１１で設定した露出時間以外の撮影パラメータと、ステップＳ１２で設定した露出時間にてカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させる。
なお、カメラ１により撮影された画像は、画像取得部１１がカメラ１から取得する。

次に、画素値取得部１２が、画像取得部１１が取得した画像から画素位置ごとに画素値を取得し、取得した画素値を画素値比較部３１に出力する。
画素値比較部３１は、画像中の最大の画素値が上限／下限画素値記憶部３２に予め記憶されている上限画素値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、上限画素値はｐバイトデータで画素値を表現する画像フォーマットの場合、ｐバイトで表現できる上限値（２５６のｐ乗−１）である。ただし、使用するカメラの特性（画像フォーマット）により上限画素値未満であっても画素値が飽和する場合は、画素値比較部３１は、飽和する画素値を上限画素値として取り扱う。

画像中の最大の画素値が上限画素値以上であった場合（ステップＳ１４でＮＯ）は、画素値比較部３１は、カメラ１のゲインが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。カメラのゲインが最小値でなければ（ステップＳ１５でＮＯ）、画素値比較部３１は、カメラ制御部２１にカメラ１のゲインを下げるよう指示する。カメラ制御部２１は、画素値比較部３１からの指示に従って、カメラ１のゲインを下げる（ステップＳ１６）。
以上のステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を、画像中の画素値の最大値が上限画素値未満になるまで繰り返す。

ここで、例えば輝度分布計測対象領域に太陽が写っている場合などはカメラ１のゲインを設定可能な最小値にしても最大の画素値が上限画素値未満にならない。このため、このような場合は、画素値比較部３１は、ゲインが最小値でも（ステップＳ１５でＹＥＳ）最大の画素値が上限画素値以上である画像内の領域を輝度測定範囲外領域に指定し、輝度測定範囲外領域が示される情報を上限／下限画素値記憶部３２に格納する（ステップＳ１７）。

また、ステップＳ１４でＹＥＳの場合、または、ステップＳ１７が行われた後に、画素値取得部１２が、画像の画素位置ごとの画素値を露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ２１）。

また、画素値取得部１２は、設定可能な最短の露出時間で撮影した場合の最小の画素値を下限画素値として上限／下限画素値記憶部３２に格納する（Ｓ２２）。

以上によりカメラ１のゲイン値調整処理が完了する。

次に、図３を参照して、カメラ撮影処理を説明する。

先ず、カメラ制御部２１が、カメラの露出時間を前回の撮影時の露出時間の規定値倍に設定する（ステップＳ３１）。

次に、カメラ制御部２１は、カメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２）。
より具体的には、前述と同様に、画像取得部１１がカメラ１により撮影された画像を取得する。また、画素値取得部１２が、画像取得部１１が取得した画像から画素位置ごとに画素値を取得する。更に、画素値取得部１２は、取得した画素値を露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する。
また、画素値取得部１２は、取得した画素値を画素値比較部３１に出力する。

画素値比較部３１は、画像中の最小の画素値が下限画素値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３３）。

画像中の最小の画素値が下限画素値よりも大きい場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）は、画素値比較部３１は、撮影画像の枚数が必要枚数に達しているか否かを判定する（ステップＳ３４）。
必要枚数は、モデル（一次近似式）の生成に必要な画像の枚数である。
必要枚数は、例えば３枚である。最小の画素値が下限画素値より大きいという条件を満たす撮影画像の枚数が増えるほど、輝度値算出部５２の輝度値の算出精度が向上する。

ステップＳ３３及びステップＳ３４でいずれもＮＯである場合は、画素値比較部３１は、露出時間が最大値に達しているか否かを判定する（ステップＳ３５）。

露出時間が最大値に達していない場合（ステップＳ３５でＮＯ）は、処理がステップＳ３１に戻り、カメラ制御部２１が、新たな露出時間を、前回の撮影時の露出時間の規定値倍に設定する。その後、ステップＳ３２以降の動作が行われる。
つまり、カメラ制御部２１は、カメラ１の撮影パラメータのうち、露出時間以外の撮影パラメータを固定する一方で、規定値倍ごと露出時間を変化させてカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させる。

一方、露出時間が最大値に達している場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）は、画素値比較部３１が、輝度測定範囲外領域を指定し、指定した輝度測定範囲外領域を示す情報を上限／下限画素値記憶部３２に格納する（ステップＳ３６）。
ステップＳ３６では、画素値比較部３１は、露出時間を増加させてカメラ１が複数回にわたって輝度分布計測対象領域を撮影した結果、最大の露出時間に達した際に下限画素値より大きい画素値が得られている画像の枚数が必要枚数に達していない画素領域を、輝度測定範囲外領域に指定する。例えば、必要枚数が３枚であると仮定する。また、最大の露出時間に達した際に５枚の画像が得られていたと仮定する。５枚の画像のうち、３枚の画像では左上から２０画素×２０画素の領域の画素値が下限画素値以下であり、２枚の画像では同じ領域の画素値が下限画素値よりも大きかったとする。この場合は、左上から２０画素×２０画素の領域で下限画素値よりも大きい画素値が得られた画像は２枚であり、必要枚数に達していない。このため、画素値比較部３１は、左上から２０画素×２０画素の領域を輝度測定範囲外領域に指定する。

以上の処理によりカメラ撮影処理が完了する。
なお、本実施の形態では、図３の処理によりＮ（Ｎ≧３）枚の画像が画素値記憶部１３に格納されたものとする。

次に、図４を参照して輝度値算出処理及び輝度分布生成処理を説明する。

先ず、画素値選択部４１が、画素値記憶部１３に格納されているＮ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに取得する（ステップＳ４１）。なお、画素値選択部４１は、上限／下限画素値記憶部３２に格納されている輝度測定範囲外領域の画素位置の画素値は取得しない。
また、ステップＳ４１において、画素値選択部４１は、Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間の情報も画素値記憶部１３から取得する。

次に、画素値選択部４１は、ステップＳ４１で取得された画素値のうち、下限画素より大きく上限画像値より小さいという条件を満たす画素値を選択する（ステップＳ４２）。

撮影時の露出時間と画素値とは図６に例示するように、露出時間をＸ軸、画素値をＹ軸とした場合に、Ｙ切片を下限画素値とする線形の関係にある。
本実施の形態では、露出時間以外の撮影パラメータを固定し、露出時間を変化させながら同一の輝度分布計測対象領域（撮影対象領域）を複数回撮影している。このため、同一画素位置では、露出時間とカメラ１のイメージセンサに入射する光量とが比例する。この結果、同一画素位置では、露出時間と画素値が線形の関係になる。図６では、各線が画素位置を表す。なお、図６に示した例において、線から若干外れる値があるのは撮影時刻によって外光が変化していたためである。

図４のフローにおいて、露出時間−画素値モデル生成部５１は、ステップＳ４２で選択された画素値と、ステップＳ４１で取得された露出時間とを用いて、露出時間−画素値の一次近似式であるｙ＝ａｘ＋ｂを求める（ステップＳ４３）。
ここで、ｘは、撮影時の露出時間である。ｙは、画素値である。定数ｂは、下限画素値である。傾き値ａは、画素に対応するイメージセンサに入射する光量に比例する。前述したように、イメージセンサに入射する光量は露出時間に比例する。

輝度（単位： ｃｄ／ｍ２）は、特定方向の光の強さを光源の単位面積当たりの光度（単位： ｃｄ）として表した値である。このため、画素位置ごとの輝度は、一次近似式：ｙ＝ａｘ＋ｂの傾き値ａに比例する。
従って、一次近似式：ｙ＝ａｘ＋ｂから画素位置ごとの輝度を求めることができる。また、一次近似式：ｙ＝ａｘ＋ｂを用いることにより、外光が変化した際の画像ごとの画素値のバラつきを平坦化することができる。

図４のフローにおいて、次に、輝度値算出部５２が、画素位置ごとに輝度を求める（ステップＳ４５）。
より具体的には、輝度値算出部５２は、露出時間−画素値モデル生成部５１が求めた露出時間―画素値の一次近似式の傾き値：ａに、輝度係数記憶部５３に格納されている輝度係数を乗じて、画素位置ごとの輝度値を求める。輝度係数は、図２の手順により求められたホワイトバランス及びゲインで任意の領域を撮影して得られた画像群から算出された露出時間―画素値一次近似式の傾き値：ａと、リファレンスとなる輝度計で当該任意の領域を測定して得られた輝度値との関係を表す係数である。図７は、一次近似式の傾き値ａと、輝度計（コニカミノルタ社製ＬＳ−１１０）で測定した輝度値との関係を表している。一次近似式の傾き値をｘ、測定された輝度値をｙとした場合、図７の例では、ｙ＝０．０２４９ｘが得られる。つまり、図７の例では、輝度係数は０．０２４９である。

輝度値算出部５２は、輝度測定範囲外領域を除く全画素位置の輝度値を求めたか否かを判定する（ステップＳ４６）。
輝度値を求めていない画素位置があれば（ステップＳ４６でＮＯ）、画素位置ごとに、ステップＳ４１以降の処理が繰り返される。
一方、輝度測定範囲外領域を除く全画素位置の輝度値が求められている場合（ステップＳ４６でＹＥＳ）は、輝度分布生成部６１が、輝度測定範囲外領域を除く全画素位置での輝度値を用いて、輝度分布計測対象領域の輝度分布を生成する（ステップＳ５１）。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態では、モデル生成部１００が、異なる露出時間で撮影された複数の画像における同一画素位置の画素値と、露出時間とを用いて、画素値と露出時間との関係を近似したモデルを生成する。そして、輝度値算出部５２が、モデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとの輝度値を算出する。そして、輝度分布生成部６１が、輝度値算出部５２が算出した画素位置ごとの輝度値を用いて輝度分布を生成する。
このような手順により、本実施の形態では、自然光量が変化した際の画像ごとの画素値のバラつきが平坦化され、この結果、輝度分布での測定誤差のバラつきを抑えることができる。つまり、本実施の形態によれば、自然光の影響を受けずに、正確な輝度分布を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、主に実施の形態１との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態１と同様である。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図８は、実施の形態２に係る輝度分布測定装置１０の機能構成例を示す。

図８において図１と同一の符号の要素は同一または相当部分を示す。図１と同一の符号の要素の説明は省略する。
図８では、図１に示す構成に、外れ画像検出部８１が追加される。
外れ画像検出部８１は、露出時間−画素値モデル生成部５１によるモデルの生成後に、画素位置ごとの露出時間と画素値との関係がモデルから乖離している画像を検出する。つまり、外れ画像検出部８１は、モデルからの乖離幅が他の画像に比べて有意に大きい画像を検出する。
外れ画像検出部８１もプログラムにより実現される。外れ画像検出部８１の機能を実現するプログラムは、図５に示すプロセッサ９０１により実行される。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図９は、本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０のカメラ撮影処理を示す。
図１０は、本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０の輝度値計算処理及び輝度分布生成処理を示す。

先ず、図１０を参照して、本実施の形態に係る輝度値計算処理及び輝度分布生成処理を説明する。
なお、本実施の形態でも、露出時間と画素値との関係を近似したモデルとして、一次近似式が用いられる例を説明する。

図１０において、ステップＳ４１〜ステップＳ４３は実施の形態１に示したものと同じであるので、説明を省略する。

外れ画像検出部８１は、画素値と露出時間の関係を示す点（図６にプロットされた点）が他の画像に比べて有意に大きく一次近似式（図６の各線）から乖離している画像（以下、外れ画像という）があるか否かを調べる（ステップＳ８１）。

外れ画像がない場合（ステップＳ８１でＮＯ）は、ステップＳ４５以降の処理が行われる。ステップＳ４５以降の処理は、実施の形態１に示したものと同じであるので、説明を省略する。

一方、外れ画像がある場合（ステップＳ８１でＹＥＳ）は、外れ画像の撮影時の自然光の強さが他の画像の撮影時の自然光の強さとは異なっていると考えられる。
この場合に、外れ画像検出部８１は、外れ画像を除いた後の撮影画像の枚数が必要枚数に達しているか否かを判定する（ステップＳ８２）。

外れ画像を除いた後の撮影画像の枚数が必要枚数に達している場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）は、露出時間−画素値モデル生成部５１が、外れ画像以外の残りの画像を用いて、新たに一次近似式（モデル）を生成する（ステップＳ４３）。
ステップＳ４３により生成された新たな一次近似式に対してはステップＳ８１以降の処理が行われる。

一方、外れ画像を除いた後の撮影画像の枚数が必要枚数に達していない場合（ステップＳ８２でＮＯ）は、外れ画像検出部８１はカメラ制御部２１に外れ画像と同じ露出時間で輝度分布計測対象領域を撮影するよう指示する（図９のステップＳ８５）。カメラ制御部２１は、外れ画像検出部８１からの指示に基づき、カメラ１に外れ画像と同じ露出時間で輝度分布計測対象領域を撮影させる。
図９のステップＳ３２から図１０のステップＳ４２までは実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ４３では、露出時間−画素値モデル生成部５１は、ステップＳ８５において新たな撮影により得られた画像と、外れ画像以外の残りの画像とを用いて新たに一次近似式（モデル）を生成する。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態では、外れ画像の有無を調べ、外れ画像がある場合に、外れ画像を除外して新たにモデルを生成する。このため、自然光の光量が大きく変化した際に撮影された画像を用いずに輝度値を求めることができる。従って、本実施の形態によれば、輝度分布での測定誤差のバラつきを抑えることができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、主に実施の形態１との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態１と同様である。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１１は、実施の形態３に係る輝度分布測定装置１０の機能構成例を示す。

図１１において図１と同一の符号の要素は同一または相当部分を示す。図１と同一の符号の要素の説明は省略する。
図１１では、図１に示す構成に、露出時間決定部９１が追加される。
露出時間決定部９１は、必要枚数の画像が得られていない場合に、最小の露出時間及び最大の露出時間のうちのいずれかと直近の撮影に用いられた露出時間との差分時間に基づき、次の撮影に用いる露出時間を決定する。
露出時間決定部９１もプログラムにより実現される。露出時間決定部９１の機能を実現するプログラムは、図５に示すプロセッサ９０１により実行される。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１２及び図１３は、本実施の形態に係る輝度分布測定装置１０のカメラ撮影処理を示す。
本実施の形態でも、カメラのゲイン値調整処理は図２に示す通りである。また、輝度値計算処理及び輝度分布生成処理は図４に示す通りである。

なお、本実施の形態でも、露出時間と画素値との関係を近似したモデルとして、一次近似式が用いられる例を説明する。

図１２及び図１３を参照して、本実施の形態に係るカメラ撮影処理を説明する。

露出時間決定部９１は、カメラ制御部２１に対し、カメラ１の露出時間を最大値に設定するよう指示する。カメラ制御部２１は、カメラの露出時間を最大値に設定する（ステップＳ１０１）。
また、カメラ制御部２１は、カメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させる（ステップＳ１３）。
画素値比較部３１は、画像中の最小の画素値が下限画素値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３３）。

画像中の最小の画素値が下限画素値以下である場合（ステップＳ３３でＮＯ）は、画素値比較部３１は、下限画素値以下である最小の画素値の領域を輝度測定範囲外領域に指定し、輝度測定範囲外領域を示す情報を上限／下限画素値記憶部３２に格納する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ３３でＹＥＳであった場合、また、ステップＳ３３でＮＯであった場合にステップＳ１０２の処理が行われた後に、画素値比較部３１は、撮影画像中の輝度測定範囲外領域を除く領域内での最小の画素値が上限画素値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

撮影画像中の輝度測定範囲外領域を除く領域内での最小の画素値が上限画素値以上である場合（ステップＳ１０５でＮＯ）は、露出時間決定部９１が、次の撮影に用いる露出時間を決定する。ここでは、一次近似式を生成するために必要な撮影画像の枚数である必要枚数をｑ枚とする。露出時間の最小値と直近の撮影時の露出時間との差分時間をｑで除算して得られた時間をΔｔとする。露出時間決定部９１は、（直近の撮影時の露出時間−Δｔ）を次の撮影に用いる露出時間に決定する（ステップＳ１１０）。

次に、カメラ制御部２１が、ステップＳ１１０で決定された露出時間でカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させる（ステップＳ１３）。その後、処理はステップＳ１０５に戻る。

一方、ステップＳ１０５の判定において撮影画像中の輝度測定範囲外領域を除く領域内での最小の画素値が上限画素値よりも小さい場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）は、カメラ制御部２１が、カメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２）。

次に、露出時間決定部９１が次の撮影に用いる露出時間を決定する。ここでも、一次近似式を生成するために必要な撮影画像の枚数である必要枚数をｑ枚とする。また、露出時間の最小値と直近の撮影時の露出時間との差分時間を（ｑ−１）で除算して得られた時間をΔｔとする。露出時間決定部９１は、（直近の撮影時の露出時間−Δｔ）を次の撮影に用いる露出時間に決定する（ステップＳ１２０）。

次に、カメラ制御部２１が、ステップＳ１２０で決定された露出時間でカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２０）。

次に、画素値比較部３１が、前回撮影時（ステップＳ３２０の撮影の１つ前の撮影時）に最大の画素値であった領域が、今回の撮影（ステップＳ３２０の撮影）でも最大の画素値の領域であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

前回撮影時に最大の画素値であった領域が今回の撮影では最大の画素値の領域ではなくなった場合（ステップＳ１３０でＮＯ）は、ステップＳ１２０以降の処理が繰り返される。

前回撮影時に最大の画素値であった領域が今回の撮影でも最大の画素値の領域である場合（ステップＳ１３０でＹＥＳ）は、露出時間決定部９１は、次の撮影に用いる露出時間を決定する。具体的には、露出時間決定部９１は、（直近の撮影時の露出時間−Δｔ）を次の撮影に用いる露出時間に決定する（ステップＳ１４０）。なお、Δｔは、ステップＳ１２０の場合と同様に、露出時間の最小値と直近の撮影時の露出時間との差分時間を（ｑ−１）で除算して得られた時間である。また、直近の撮影とは、今回の撮影、つまり、ステップＳ３２０の撮影である。

次に、露出時間決定部９１は、次の撮影に用いる露出時間が露出時間の最小値であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。

次の撮影に用いる露出時間が露出時間の最小値でない場合（ステップＳ１４５でＮＯ）は、カメラ制御部２１が、この露出時間（ステップＳ１４０で決定した露出時間）でカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２０）。

次の撮影に用いる露出時間が露出時間の最小値の場合（ステップＳ１４５でＹＥＳ）は、画素値比較部３１が、輝度測定範囲外領域以外の全ての画素位置で、画素値が下限画素値を超え、かつ、上限画素値未満である画像が一次近似式を計算するのに必要な枚数以上撮影されているかどうかを調べる（ステップＳ１５０）。

輝度測定範囲外領域以外の全ての画素位置で、画素値が下限画素値を超え、かつ、上限画素値未満である画像が一次近似式を計算するのに必要な枚数以上撮影されている場合（ステップＳ１５０でＹＥＳ）は、カメラ制御部２１が、この露出時間（ステップＳ１４０で決定した露出時間）でカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２１）。

一方、輝度測定範囲外領域以外の全ての画素位置で、画素値が下限画素値を超え、かつ、上限画素値未満である画像が一次近似式を計算するのに必要な枚数以上撮影されていない場合（ステップＳ１５０でＮＯ）は、露出時間決定部９１が、次の撮影に用いる露出時間を決定する。ここでは、一次近似式を計算するのに不足している画像の枚数（現在までに得られている画像の枚数と必要枚数との差分枚数）をｒとする。また、露出時間の最小値と直近の撮影時の露出時間との差分時間を（ｒ−１）で除算して得られた時間をΔｔとする。露出時間決定部９１は、（直近の撮影時の露出時間−Δｔ）を次の撮影に用いる露出時間と決定する（ステップＳ１６０）。

次に、カメラ制御部２１が、この露出時間（ステップＳ１６０で決定した露出時間）でカメラ１に輝度分布計測対象領域を撮影させ、画素値取得部１２が画像の画素位置ごとの画素値を撮影時の露出時間の情報とともに画素値記憶部１３に格納する（ステップＳ３２２）。
その後、ステップＳ１４５以降の処理が繰り返される。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態では、輝度測定範囲外領域の全画素で画素値が下限画素値を超えて上限画素値未満である画像の枚数が必要枚数を満たすよう撮影時の露出時間を設定する。このため、本実施の形態によれば、必要最低限の撮影回数により輝度分布測定結果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、図１２のステップＳ１０１で露出時間を最大値に設定する例を説明した。これに代えて、ステップＳ１０１で露出時間を最小値に設定してもよい。この場合は、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０、ステップＳ１６０において「露出時間の最小値」の代わりに「露出時間の最大値」を用いることになる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

＊＊＊ハードウェア構成の説明＊＊＊
最後に、輝度分布測定装置１０のハードウェア構成の補足説明を行う。
図５に示すプロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
プロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。
図５に示すメモリ９０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
図５に示す記憶装置９１３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等である。

また、記憶装置９１３には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。
そして、ＯＳの少なくとも一部がプロセッサ９０１により実行される。
プロセッサ９０１はＯＳの少なくとも一部を実行しながら、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２、輝度分布生成部６１、外れ画像検出部８１及び露出時間決定部９１の機能を実現するプログラムを実行する。
プロセッサ９０１がＯＳを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
また、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２、輝度分布生成部６１、外れ画像検出部８１及び露出時間決定部９１の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、メモリ９０２、記憶装置９１３、プロセッサ９０１内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
また、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２、輝度分布生成部６１、外れ画像検出部８１及び露出時間決定部９１の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ等の可搬記録媒体に格納されていてもよい。そして、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２、輝度分布生成部６１、外れ画像検出部８１及び露出時間決定部９１の機能を実現するプログラムが格納された可搬記録媒体を商業的に流通させてもよい。

また、画像取得部１１、カメラ制御部２１、モデル生成部１００、輝度値算出部５２、輝度分布生成部６１、外れ画像検出部８１及び露出時間決定部９１の「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
また、輝度分布測定装置１０は、処理回路により実現されてもよい。処理回路は、例えば、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。
なお、本明細書では、プロセッサと処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
つまり、プロセッサと処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。

１ カメラ、１０ 輝度分布測定装置、１１ 画像取得部、１２ 画素値取得部、１３ 画素値記憶部、２１ カメラ制御部、３１ 画素値比較部、３２ 上限／下限画素値記憶部、４１ 画素値選択部、５１ 露出時間−画素値モデル生成部、５２ 輝度値算出部、５３ 輝度係数記憶部、６１ 輝度分布生成部、８１ 外れ画像検出部、９１ 露出時間決定部、１００ モデル生成部、９０１ プロセッサ、９０２ メモリ、９１１ 画像インタフェース、９１２ カメラ制御インタフェース、９１３ 記憶装置。

Claims (12)

1. カメラに設定する撮影のためのパラメータのうち露出時間以外のパラメータを固定し、前記露出時間を変化させて前記カメラに撮影対象領域を撮影させるカメラ制御部と、
   前記カメラの撮影により得られた、前記撮影対象領域のＮ（Ｎ≧３）枚の画像を取得する画像取得部と、
   前記Ｎ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出し、抽出した同一画素位置の画素値と、前記Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間とに基づき、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表されるモデルを生成するモデル生成部と、
   生成された前記モデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとに輝度値を算出する輝度値算出部と、
   画素位置ごとの輝度値を用いて、前記撮影対象領域の輝度分布を生成する輝度分布生成部とを有する情報処理装置。
2. 前記カメラ制御部は、
   前記露出時間を規定値倍ごと変化させて前記カメラに前記撮影対象領域を撮影させる請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記モデル生成部は、
   前記モデルとして、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表される一次近似式を生成する請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記モデル生成部は、
   前記Ｎ枚の画像から抽出した同一画素位置の画素値から規定の条件を満たす画素値を選択し、選択した画素値と、前記Ｎ枚の画像の各々の露出時間とに基づき、前記モデルを生成する請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記情報処理装置は、更に、
   露出時間を増加させて前記カメラが複数回にわたって前記撮影対象領域を撮影した結果、最大の露出時間に達した際に規定の条件を満たす画素値が得られている画像の枚数が前記モデル生成に必要な画像の枚数である必要枚数に達していない画素領域を、除外領域に指定する除外領域指定部を有し、
   前記モデル生成部は、
   前記除外領域以外の領域について、前記Ｎ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出する請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記情報処理装置は、更に、
   前記モデルの生成後に、画素位置ごとの露出時間と画素値との関係が前記モデルから乖離している画像を検出する外れ画像検出部を有し、
   前記モデル生成部は、
   前記Ｎ枚の画像のうち前記外れ画像検出部により検出された画像以外の画像を用いて新たに前記モデルを生成する請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記情報処理装置は、更に、
   前記モデルの生成後に、画素位置ごとの露出時間と画素値との関係が前記モデルから乖離している画像を検出する外れ画像検出部を有し、
   前記カメラ制御部は、
   前記外れ画像検出部により検出された画像と同じ露出時間で前記カメラに新たに前記撮影対象領域を撮影させ、
   前記モデル生成部は、
   前記Ｎ枚の画像のうち前記外れ画像検出部により検出された画像以外の画像と、前記カメラの新たな撮影により得られた画像とを用いて新たに前記モデルを生成する請求項１に記載の情報処理装置。
8. 前記情報処理装置は、更に、
   前記モデル生成に必要な画像の枚数である必要枚数の画像が得られていない場合に、最小の露出時間及び最大の露出時間のうちのいずれかと直近の撮影に用いられた露出時間との差分時間に基づき、次の撮影に用いられる露出時間を決定する露出時間決定部を有し、
   前記カメラ制御部は、
   前記露出時間決定部により決定された露出時間で前記カメラに撮影対象領域を撮影させる請求項１に記載の情報処理装置。
9. 前記露出時間決定部は、
   前記差分時間を前記必要枚数及び（必要枚数−１）のいずれかで除算して得られた時間を直近の撮影に用いられた露出時間から減算して得られる時間を、次の撮影に用いられる露出時間に決定する請求項８に記載の情報処理装置。
10. 前記露出時間決定部は、
    現在までに得られている画像の枚数と前記必要枚数との差分枚数を算出し、
    前記差分時間を（差分枚数−１）で除算して得られた時間を直近の撮影に用いられた露出時間から減算して得られる時間を、次の撮影に用いられる露出時間に決定する請求項８に記載の情報処理装置。
11. コンピュータが、カメラに設定する撮影のためのパラメータのうち露出時間以外のパラメータを固定し、前記露出時間を変化させて前記カメラに撮影対象領域を撮影させ、
    前記コンピュータが、前記カメラの撮影により得られた、前記撮影対象領域のＮ（Ｎ≧３）枚の画像を取得し、
    前記コンピュータが、前記Ｎ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出し、抽出した同一画素位置の画素値と、前記Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間とに基づき、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表されるモデルを生成し、
    前記コンピュータが、生成された前記モデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとに輝度値を算出し、
    画前記コンピュータが、素位置ごとの輝度値を用いて、前記撮影対象領域の輝度分布を生成する情報処理方法。
12. カメラに設定する撮影のためのパラメータのうち露出時間以外のパラメータを固定し、前記露出時間を変化させて前記カメラに撮影対象領域を撮影させるカメラ制御処理と、
    前記カメラの撮影により得られた、前記撮影対象領域のＮ（Ｎ≧３）枚の画像を取得する画像取得処理と、
    前記Ｎ枚の画像から同一画素位置の画素値を画素位置ごとに抽出し、抽出した同一画素位置の画素値と、前記Ｎ枚の画像の各々の撮影時の露出時間とに基づき、露出時間と画素値との関係が画素位置ごとに表されるモデルを生成するモデル生成処理と、
    生成された前記モデルと輝度係数とを用いて、画素位置ごとに輝度値を算出する輝度値算出処理と、
    画素位置ごとの輝度値を用いて、前記撮影対象領域の輝度分布を生成する輝度分布生成処理とをコンピュータに実行させる情報処理プログラム。

Images