JP7031496B2 - 照明制御装置、照明制御方法、及びプログラム - Google Patents

照明制御装置、照明制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、照明制御装置、照明制御方法、及びプログラムに係り、特に、対象物の彩度を強調するための照明制御装置、照明制御方法、及びプログラムに関する。
従来から、画像全体の彩度の強調、混入した異物の色彩強調、皮膚下の血管や真珠干渉色の弁別性向上等を目的として、対象物に対して最適な照明光の分光スペクトルを設計し、多色ＬＥＤ照明を用いて照明光の生成・制御を実装する技術が知られている（非特許文献１）。
中内茂樹、「分光スペクトル修飾に基づく機能性ＬＥＤ照明に関する研究」、立石科学技術振興財団 助成研究成果集（第２４号）、２０１５、ｐｐ．３０－３３
しかし、非特許文献１の技術では、任意の特定の色のみについて彩度強調しようとしても、他の色もその特定の色の彩度強調の影響を受けてしまう。例えば、赤色について彩度強調を行う照明光を対象物に照射しても、その対象物の白色の部分にも赤みがかってしまうため、任意の特定の色のみの彩度強調、及びその度合いの調整を行うことができない、という問題があった。
また、彩度強調を行うには、事前に多くの計算が必要なことから、インタラクティブな操作が極めて困難である、という問題があった。更に、色の見えの微調整にも多くの計算を要する。
また、ある色の彩度を連続的に変化させる際に、計算した照明光スペクトルが連続的に変化する保証が無く、照明光スペクトルの不連続な変化により、色の見え方も不連続となる場合がある、という問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、対象物に対して特定の色の彩度を、照明光の色に影響を与えることなく強調することができる照明制御装置、照明制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る照明制御装置は、対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御装置であって、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた前記要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、前記対象物に対して照射する照明光を生成する照明光生成部を備えて構成される。
また、本発明に係る照明制御方法は、対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御方法であって、照明光生成部が、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた前記要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、前記対象物に対して照射する照明光を生成する。
本発明に係る照明制御装置及び照明制御方法によれば、照明光生成部が、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた当該要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、対象物に対して照射する照明光を生成する。
このように、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた当該要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、対象物に対して照射する照明光を生成することにより、対象物に対して特定の色の彩度を、照明光の色に影響を与えることなく強調することができる。
また、本発明に係る照明制御装置は、前記対象物又は基準となる色票における複数の分光反射率を取得する分光反射率取得部と、前記基準照明光スペクトルを取得する基準照明光スペクトル取得部と、複数の指定条件を取得する指定条件取得部と、前記複数の指定条件の各々について、前記基準照明光スペクトルと、前記指定条件に対応する前記分光反射率とに基づいて、前記指定条件を満たす前記要素スペクトルを算出する要素スペクトル算出部と、を更に含むことができる。
また、本発明に係る照明制御装置の前記要素スペクトル算出部は、前記複数の指定条件の各々について、前記基準照明光スペクトルと、前記指定条件に対応する前記分光反射率とに基づいて、前記指定条件を満たす照明光スペクトルである算出照明光スペクトルを算出する照明光スペクトル算出部と、前記複数の指定条件の各々について、前記指定条件を満たす前記算出照明光スペクトルと前記基準照明光スペクトルとに基づいて、前記指定条件を満たす前記要素スペクトルを生成する照明光スペクトル分析部と、を更に含むことができる。
また、本発明に係る照明制御装置は、前記要素スペクトル算出部により生成された前記複数の要素スペクトルと、入力された基準照明光スペクトルと、入力された指定条件とに基づいて、前記入力された指定条件を満たす照明光スペクトルである合成照明光スペクトルを計算する合成照明光スペクトル計算部と、前記合成照明光スペクトルと、前記対象物に照射された前記照明光の分光スペクトルの計測結果との誤差が、予め定めた基準値以上である場合に、前記誤差を前記照明光生成部に渡すフィードバック処理部と、を更に含み、前記照明光生成部は、前記誤差に基づいて、生成した照明光を補正することができる。
また、本発明に係る照明制御装置の前記フィードバック処理部は、前記誤差が、予め定めた基準値未満である場合に、前記基準照明光スペクトルを、前記対象物に照射された前記照明光の分光スペクトルの計測結果に更新することができる。
また、本発明に係る照明制御装置は、前記複数の要素スペクトルから、入力された指定条件を満たすための少なくとも１つの要素スペクトルを選択すると共に、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを決定する重み付け処理部を更に含み、前記照明光生成部は、前記基準照明光スペクトルに対して、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々を重み付けして加算又は減算するように、前記対象物に対して照射する照明光を生成することができる。
本発明に係るプログラムは、上記の照明制御装置の各部として機能させるためのプログラムである。
本発明の照明制御装置、照明制御方法、及びプログラムによれば、対象物に対して特定の色の彩度を、照明光の色に影響を与えることなく強調することができる。
本発明の実施の形態に係る照明制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る照明制御装置の要素スペクトル生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る照明制御装置で用いるＬＥＤ装置の各色のＬＥＤ分光放射輝度の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る分光反射率の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基準照明光スペクトルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る青、緑、赤の各々についての彩度を最大にする算出照明光スペクトルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る青、緑、赤の各々について算出された要素スペクトルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る青、緑、赤の各々について彩度強調処理を行った際のＣＩＥ－ｕ’ｖ’色度図上での色の分布の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明制御装置の要素スペクトル生成処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る照明制御装置の照明制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
＜本発明の実施の形態に係る照明制御装置の原理＞
まず、本発明の実施形態に係る照明制御装置の原理について説明する。
本実施形態では、図画等の色彩を強調するための照明制御を行う照明制御装置において、特定の色ｉのみの彩度強調を行うための要素スペクトル
Figure 0007031496000001

を算出して、照明制御を行う。
「照明光スペクトルを変化させても見た目の色が変化しない」というメタメリズム（ｍｅｔａｍｅｒｉｓｍ）は、下記式（１）のように定式化することができる。
Figure 0007031496000002
ここで、上記式中の“３６０”、“７８０”は可視光の波長域内の波長を示しており、
Figure 0007031496000003

及び
Figure 0007031496000004

は、３６０ｎｍ～７８０ｎｍにおける各成分を示す。
また、ｉは、彩度を変化させたいターゲットとなる特定の色を示すインデックス（例えば、赤（ｒｅｄ）、緑（ｇｒｅｅｎ）、青（ｂｌｕｅ）等）であり、ｊはメタメリズムが成立する色を示すインデックス（例えば、照明光色である白（ｗｈｉｔｅ）等。白色の見た目が変化しない状況のことをメタメリック・ホワイト（ｍｅｔａｍｅｒｉｃ ｗｈｉｔｅ）ともいう）である。
また、
Figure 0007031496000005

は、等色関数（波長をパラメータに持つ関数。等色関数により得られる三刺激値が等しいもの同士は、人間の目には同じ色に見える）であり、
Figure 0007031496000006

は、インデックスｊで表わされる色に関する複数の分光反射率ｒｊであり、
Figure 0007031496000007

は、照明光の基準となる照明光スペクトルである基準照明光スペクトル（分光放射輝度分布、分光スペクトル）であり、
Figure 0007031496000008

は、インデックスｉで表わされる特定の色のみの彩度を変化させるための照明光スペクトルである（以下、算出照明光スペクトル）。
ここで、
Figure 0007031496000009

の値を最大にする算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000010

をシミュレーション等により見つけることにより、インデックスｉで表わされる特定の色のみの彩度を強調することができる。ここで、「強調」は、単に特定の色のみの彩度を上げるのみならず、下げることも含む。
また、
Figure 0007031496000011

は、ＣＩＥ－Ｌａ＊ｂ＊値を算出する演算子である。なお、算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000012

の求め方は、この方法に限定されるものではない。
ここで、インデックスｉで表わされる特定の色の要素スペクトル
Figure 0007031496000013

を下記式（２）のように定義する。
Figure 0007031496000014
ここで、要素スペクトル
Figure 0007031496000015

の要素の中には、負の値を取るものがあっても良い。
このような要素スペクトル
Figure 0007031496000016

を用いると、下記式（３）が定義される。
Figure 0007031496000017
ここで、ｋｉは、彩度を制御するための変数である。照明光スペクトルの値が負にならない範囲において、ｋｉは負の値でもよい。すなわち、ｋｉが負の値の場合は、インデックスｉで表わされる特定の色のみの彩度を下げることができる。
なお、照明光スペクトル
Figure 0007031496000018

がインデックスｊで表わされる色についてメタメリズムを満たしていることは、下記式（４）から確認することができる。
Figure 0007031496000019
すなわち、インデックスｊで表わされる色についてのメタメリズムが式（１）により定義されていることから、式（４）において照明光スペクトル
Figure 0007031496000020

がインデックスｊで表わされる色についてメタメリズムを満たしていることがわかる。
このような要素スペクトル
Figure 0007031496000021

を用いることにより、対象物に対して様々な色の彩度を、インデックスｊで表わされる色に影響を与えることなく強調することができる。
すなわち、基準照明光スペクトル
Figure 0007031496000022

に対して要素スペクトル
Figure 0007031496000023

を加減算することのみで、強調する色と、その度合いを調整可能とする。強調する度合いとしては、要素スペクトルに任意の係数を与えればよい。
なお、彩度を調整するターゲット色やメタメリズムの対象となる色は、白、青、緑、赤等に限定されず、「青緑」、「黄色」、「肌色」、「オレンジ」等でも良い。絵画等が対象の場合や、被写体が壁等の手前にある場合には、見た目に大きく影響を与える背景色（例えば、絵画中の多くの面積を占める部分の色、紙・キャンバスの色、壁の色等）をメタメリズムの対象にしてもよい。
＜本発明の実施の形態に係る照明制御装置の構成＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る照明制御装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明制御装置１０の構成を示すブロック図である。
照明制御装置１０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する要素スペクトル生成処理ルーチン及び照明制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備えたコンピュータで構成され、機能的には次に示すように構成されている。
図１に示すように、本実施形態に係る照明制御装置１０は、対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御装置であって、要素スペクトル生成部１００と、指定条件入力部２００と、基準照明光スペクトル入力部４００と、重み付け処理部３００と、合成照明光スペクトル計算部５００と、照明光生成部６００と、出力部７００と、フィードバック処理部８００とを備えて構成される。
要素スペクトル生成部１００は、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである要素スペクトルを生成する。
具体的には、要素スペクトル生成部１００は、図２に示すように、分光反射率取得部１１０と、要素スペクトル算出部１２０と、特性情報取得部１３０と、基準照明光スペクトル取得部１４０と、指定条件取得部１５０とを含む。
特性情報取得部１３０は、対象領域、カメラ等の撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、及び対象物の分光反射率に関する統計情報を取得する。
具体的には、特性情報取得部１３０は、色毎の対象領域、撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、及び対象物又は色票の分光反射率に関する統計情報（以下、まとめて特性情報という）を予め保持し、又は人手により入力される特性情報を受け付ける。
そして、特性情報取得部１３０は、分光反射率算出部１１２に、特性情報を渡す。
基準照明光スペクトル取得部１４０は、照明制御装置１０が用いる基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルを取得する。基準照明スペクトルは、予め求められた、対象物を観察する環境の照明光の分光スペクトルであり、例えば、太陽光や蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明、又はそれらを足し合わされたものである。
そして、基準照明光スペクトル取得部１４０は、基準照明光スペクトルを、照明光スペクトル算出部１２１に渡す。
指定条件取得部１５０は、彩度の調整に関する指定条件を複数取得する。
具体的には、指定条件取得部１５０は、「対象物の色の見えを、どのように変化させるか」等の彩度の調整に関する指定条件について、想定されるＭ個の指定条件を取得する。例えば、「カラーチャートにおいて、白の色の見えと明るさは変えずに、青の彩度を最大にする」を指定条件とする。
Ｍ個の指定条件は、人手で用意したものでもよいし、照明制御装置１０が受け付けることができる全ての指定条件としてもよい。
そして、指定条件取得部１５０は、取得したＭ個の指定条件を、照明光スペクトル算出部１２１に渡す。
分光反射率取得部１１０は、対象物又は基準となる色票における複数の分光反射率を取得する。
具体的には、分光反射率取得部１１０は、画像撮影部１１１と、分光反射率算出部１１２と、分光反射率記憶部１１３とを含む。
画像撮影部１１１は、観察対象の被写体となる対象物、又は基準とするカラーチャート等の色票の画像を、撮影装置（図示しない）を用いて、所定の数（Ｘ）のカラーチャンネル（バンド）で撮影する。ここで、一般的な撮影装置であるＲＧＢカメラのカラーチャンネル数が３であるため、当該所定の数は３以上（Ｘ≧３）とする。
また、画像撮影部１１１は、撮影装置の替わりに、分光放射輝度計（スペクトルメータや、分光計等）を使用して、対象物又は色票に対するスポット計測（点での計測）で、分光放射輝度（分光スペクトル）を取得しても良い。
そして、画像撮影部１１１は、カラーチャンネル数Ｘの画像データ又は分光スペクトルを、分光反射率算出部１１２に渡す。
分光反射率算出部１１２は、画像撮影部１１１により得られたカラーチャンネル数Ｘの画像データ又は分光スペクトルと、特性情報取得部１３０により得られた色毎の対象領域、撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、及び対象物又は色票の分光反射率に関する統計情報とに基づいて、複数の分光反射率を算出する。
算出方法は、例えば、色毎に、撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、対象物又は色票の分光反射率に関する統計情報からウィナー推定行列を求め、それに対して、当該色の対象領域におけるカラーチャンネル数Ｘの画素値を掛け合わせることにより、Ｌ色の各々の分光反射率を算出する方法（ウィナー推定法）を用いればよい。
なお、分光反射率の算出方法はウィナー推定法に限定されず、他の既存技術を用いても良い。
そして、分光反射率算出部１１２は、算出したＬ色の各々の分光反射率を、Ｌ個の分光反射率として分光反射率記憶部１１３に渡す。
分光反射率記憶部１１３は、分光反射率算出部１１２が算出したＬ個の分光反射率を格納する。
分光反射率記憶部１１３は、外部の記憶メディアにＬ個の分光反射率を記録しても良い。
また、分光反射率記憶部１１３は、既存の分光反射率データベース内のＬ個の分光反射率を格納しても良い。また、予め用意したＬ個の分光反射率を格納している構成としてもよい。
要素スペクトル算出部１２０は、複数の指定条件の各々について、基準照明光スペクトルと、当該指定条件に対応する分光反射率とに基づいて、当該指定条件を満たす要素スペクトルを算出する。
具体的には、要素スペクトル算出部１２０は、照明光スペクトル算出部１２１と、照明光スペクトル分析部１２２と、要素スペクトル記憶部１２３とを含む。
照明光スペクトル算出部１２１は、複数の指定条件の各々について、基準照明光スペクトルと、当該指定条件に対応する当該分光反射率とに基づいて、当該指定条件を満たす照明光スペクトルである算出照明光スペクトルを算出する。
具体的には、照明光スペクトル算出部１２１は、まず、分光反射率記憶部１１３に格納されたＬ個の分光反射率と、基準照明光スペクトル取得部１４０により得られた基準照明光スペクトルと、指定条件取得部１５０により得られたＭ個の指定条件とを取得する。
次に、照明光スペクトル算出部１２１は、Ｍ個の指定条件の各々について、基準照明光スペクトルと、Ｌ個の分光反射率のうちの、当該指定条件に対応する分光反射率とに基づいて、当該指定条件を満たす照明光スペクトルである算出照明光スペクトルを算出する。
例えば、指定条件が「赤（ｒｅｄ）のみ強調し、照明光色については変わらないようにする」であり、照明光色が白（ｗｈｉｔｅ）、青（ｂｌｕｅ）、緑（ｇｒｅｅｎ）である場合、インデックスｉは｛赤｝、インデックスｊは｛白、青、緑｝となる。このため、赤についての算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000024

は、下記式（５）で表すことができる。
Figure 0007031496000025
算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000026

は、上記式（５）に従って赤のみを強調する照明光スペクトルとなるように、シミュレーションを行うことにより求めることができる。例えば、ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ （ＧＲＧ：日本語では、一般化簡約勾配法などと呼ぶ）を用いることができるが、これに限定されるものではなく、他の手法を用いても良い。また、式（５）で示した白、青、緑に関する条件式は、右項と左項とが厳密に等しい場合だけでなく、それぞれの差が、ある閾値以下の場合に成り立つとしてもよい。
また、照明光スペクトルがＮ個の関数（ｎｋ）の線形和で表現できる場合（例えば、複数の色のＬＥＤから構成され、それぞれのＬＥＤの明るさを制御できる光源装置を用いる場合）、
Figure 0007031496000027

は、下記式（６）のように表現できる。
Figure 0007031496000028
これにより、算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000029

を求める際の未知の変数がＮ個のαｋとなり、計算量を減らすことができる。
そして、照明光スペクトル算出部１２１は、指定条件と、求めた算出照明光スペクトルとの組からなるＭ組のデータセット、及び基準照明光スペクトルを照明光スペクトル分析部１２２に渡す。
照明光スペクトル分析部１２２は、複数の指定条件の各々について、当該指定条件を満たす算出照明光スペクトルと基準照明光スペクトルとに基づいて、当該指定条件を満たす要素スペクトルを生成する。
具体的には、照明光スペクトル分析部１２２は、算出照明光スペクトルを分析し、「青色のみを強調」する要素スペクトル、「緑色のみを強調」する要素スペクトル、「赤色のみを強調」する要素スペクトル、といった要素スペクトルをＰ個算出する。
例えば、上記式（５）で求めた算出照明光スペクトル
Figure 0007031496000030

の場合、下記式（７）を用いることで、「赤色のみを強調」する要素スペクトル
Figure 0007031496000031

を算出する。
Figure 0007031496000032
なお、要素スペクトルの各波長の値は、負の値をとる場合もある。
また、要素スペクトルを算出する方法としては、（１）赤の彩度を一定間隔で変化させる（例：１０％上げる、２０％上げる）場合のそれぞれの算出照明スペクトルの差分の平均を要素スペクトルとする、（２）赤を強調する要素スペクトルは、照明光スペクトル（白色の分光スペクトル）、カラーチャートの青色及び緑色の分光スペクトルと直交するという条件に基づき、赤を強調する要素スペクトルを算出する（緑、青に関しても同様）、等の方法を採用することができるが、これらに限定されるものではない。
そして、照明光スペクトル分析部１２２は、算出したＰ個の要素スペクトルを、要素スペクトル記憶部１２３に渡す。
要素スペクトル記憶部１２３は、照明光スペクトル分析部１２２により得られた複数の要素スペクトルを格納する。
具体的には、要素スペクトル記憶部１２３は、Ｐ個の要素スペクトルを格納する。外部の記憶媒体に格納してもよい。
そして、要素スペクトル記憶部１２３は、格納してあるＰ個の要素スペクトルを、重み付け処理部３００に渡す。
指定条件入力部２００は、指定条件の入力を受け付け、受け付けた指定条件を重み付け処理部３００に渡す。
重み付け処理部３００は、複数の要素スペクトルから、入力された指定条件を満たすための少なくとも１つの要素スペクトルを選択すると共に、選択された少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを決定する。
具体的には、重み付け処理部３００は、入力された指定条件を実現するための少なくとも１つの要素スペクトルを、Ｐ個の要素スペクトルから選択する。例えば、特定の１色のみを強調したい場合には、その色に対応する要素スペクトルのみを選択する方法、２色以上からなる色を強調したい場合には、それらを構成する色に対応する複数の要素スペクトルを選択する方法等により、選択を行う。なお、指定条件毎に、当該指定条件を実現するための要素スペクトルが、予め定められているものとする。
また、重み付け処理部３００は、選択した少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを、指定条件に応じて決定する。例えば、赤色と青色とを強調したい場合において、より赤色を強調したい場合には、赤色に対する要素スペクトルの重みと青色に対する要素スペクトルの重みを大きくする、赤色のみを強調したい場合において、赤色の強調度合いに応じた要素スペクトルの重みを決定する、等の方法を用いて決定する。なお、指定条件毎に、当該指定条件を実現するための要素スペクトルの重みが、予め定められているものとする。
そして、重み付け処理部３００は、選択した少なくとも１つの要素スペクトルと、選択された少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを、合成照明光スペクトル計算部５００に渡す。
基準照明光スペクトル入力部４００は、照明制御装置１０が基準とする基準照明光スペクトルの入力を受け付け、又は、予め当該基準照明光スペクトルを保持しておく。
そして、基準照明光スペクトル入力部４００は、基準照明光スペクトルを合成照明光スペクトル計算部５００に渡す。
合成照明光スペクトル計算部５００は、要素スペクトル算出部１２０により生成された複数の要素スペクトルと、入力された基準照明光スペクトルと、入力された指定条件とに基づいて、入力された指定条件を満たす照明光スペクトルである合成照明光スペクトルを計算する。
具体的には、合成照明光スペクトル計算部５００は、基準照明光スペクトルに対して、選択された複数の要素スペクトルの各々を重み付け加算した合成照明光スペクトルを計算する。
そして、合成照明光スペクトル計算部５００は、照明光生成部６００に、計算した合成照明光スペクトルを渡す。
照明光生成部６００は、基準照明光スペクトルに対して、選択された少なくとも１つの要素スペクトルの各々を重み付けして加算又は減算するように計算した合成照明光スペクトルに基づいて照明光を生成し、出力部７００により、対象物に対して照明光を照射する。
具体的には、照明光生成部６００は、合成照明光スペクトルを有する照明光を生成する。例えば、出力部７００が、複数の色のＬＥＤ光源から構成される照明装置である場合、合成照明光スペクトルに応じて、各色のＬＥＤ光源の発光強度を決定する。なお、各ＬＥＤ光源の入出力特性データに基づいて、各ＬＥＤ光源の発光を制御する機能を有してもよい。
また、照明光生成部６００は、精度判定部８２０から誤差を受け取ると、その誤差と、合成照明光スペクトルとに基づいて出力する照明光を補正し、出力部７００により、補正した照明光が照射される。
出力部７００は、複数の色のＬＥＤ光源から構成され、生成された照明光に含まれる各色のＬＥＤ光源の発光強度により、各色のＬＥＤ光源を点灯させる。
フィードバック処理部８００は、合成照明光スペクトルと、対象物に照射された照明光の分光スペクトルの計測結果との誤差が、予め定めた基準値以上である場合に、当該誤差を照明光生成部６００に渡す。
具体的には、フィードバック処理部８００は、照明光スペクトル計測部８１０と、精度判定部８２０とを含む。
照明光スペクトル計測部８１０は、分光放射輝度計等を用いて、出力部７００により照射された照明光の分光スペクトルを計測する。なお、カラーチャンネル数３以上のカメラにより、出力部７００により照射された照明光を受けている対象物を撮影し、その画像から当該照明光の分光スペクトルを推定して計測しても良い。
そして、照明光スペクトル計測部８１０は、計測した照明光の分光スペクトルを精度判定部８２０に渡す。
精度判定部８２０は、合成照明光スペクトル計算部５００により取得した合成照明光スペクトルと、照明光スペクトル計測部８１０により計測された照明光の分光スペクトルとを比較し、両者の誤差が予め定めた基準値以上か否かを判定する。
当該誤差が基準値以上である場合、出力されている照明光の精度が十分なものでないと判定し、当該誤差を照明光生成部６００に渡す。
一方、当該誤差が、予め定めた基準値未満である場合に、基準照明光スペクトル入力部４００が保持している基準照明光スペクトルを、対象物に照射された当該照明光の分光スペクトルの計測結果に更新する。
＜本発明の実施の形態に係る照明制御装置の実施例＞
次に、本実施形態に係る照明制御装置１０の実施例について説明する。
本実施例では、照明制御装置１０は、図３で表される６種類のＬＥＤから構成される光源装置を出力部７００として用いることとする。
まず、本実施例では、分光反射率取得部１１０は既存の色票を使用して予め各色の分光反射率を取得することとした。図４は、色票から得られた青、緑、赤の各々について分光反射率である。
また、基準照明光スペクトル取得部１４０は、図５に示すような照明制御装置１０を用いて合成した基準照明光スペクトル（図５のＬＥＤで合成した太陽光）を取得することとした。
照明光スペクトル算出部１２１では、ＧＲＧを用いて、算出照明光スペクトル（具体的には式（６）のパラメータαｋ）を求めた。図６に青、緑、赤の各々についての彩度を最大にする算出照明光スペクトルの一例を示す。
そして、得られた青、緑、赤の各々についての算出照明光スペクトルに基づいて、要素スペクトル生成部１００において、図７に示される青、緑、赤の各々について要素スペクトルを生成した。図７は、青、緑、赤の各々について算出された要素スペクトルである。
次に、指定条件入力部２００の入力を、青、緑、赤の彩度をそれぞれ強調する３つの指定条件とした。
また、基準照明光スペクトル入力部４００は、基準照明光スペクトル取得部１４０と同一の基準照明光スペクトルを入力とした。
上記３つの指定条件に基づいて、得られた要素スペクトルを用いて、式（３）のパラメータｋｉを変化させた際の合成照明光スペクトルの色の分布を色度図ＣＩＥ－ｕ’ｖ’上にプロットした結果を、図８に示す。
いずれの場合も、白色の色の見えは維持しつつ（ｍｅｔａｍｅｒｉｃ ｗｈｉｔｅ）、青、緑、赤の彩度がそれぞれ変化する様子が確認できる。
すなわち、図８の結果では、青、緑、赤を示す３つの点を頂点とする三角形を広げるよう色相も変化しており、本実施形態に係る照明制御装置１０により、ホワイトバランス及び全体のカラーバランスを維持しつつ、彩度・色相を強調することができることが示された。
＜本発明の実施の形態に係る照明制御装置の作用＞
図９は、本発明の実施の形態に係る要素スペクトル生成処理ルーチンを示すフローチャートである。
照明制御装置１０に要素スペクトル生成処理命令が入力されると、要素スペクトル生成部１００において、図９に示す要素スペクトル生成処理ルーチンが実行される。
まず、ステップＳ１００において、特性情報取得部１３０が、対象領域、カメラ等の撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、及び対象物の分光反射率に関する統計情報を取得する。
ステップＳ１１０において、画像撮影部１１１は、観察対象の被写体となる対象物、又は基準とするカラーチャート等の色票の画像を、撮影装置（図示しない）を用いて、所定の数（Ｘ）のカラーチャンネル（バンド）で撮影する。
ステップＳ１２０において、分光反射率算出部１１２は、上記ステップＳ１１０により得られたカラーチャンネル数Ｘの画像データ又は分光スペクトルと、上記ステップＳ１００により得られた対象領域、撮影装置の感度特性、画像撮影時の照明光スペクトル、及び対象物の分光反射率に関する統計情報とに基づいて、複数の分光反射率を算出する。
ステップＳ１３０において、分光反射率記憶部１１３は、上記ステップＳ１２０により算出したＬ個の分光反射率を格納する。
ステップＳ１４０において、照明光スペクトル算出部１２１は、分光反射率記憶部１１３に格納されたＬ個の分光反射率を取得する。
ステップＳ１５０において、照明光スペクトル算出部１２１は、基準照明光スペクトル取得部１４０により得られた基準照明光スペクトルを取得する。
ステップＳ１６０において、照明光スペクトル算出部１２１は、指定条件取得部１５０により得られたＭ個の指定条件を取得する。
ステップＳ１７０において、照明光スペクトル算出部１２１は、複数の指定条件の各々について、基準照明光スペクトルと、当該指定条件に対応する当該分光反射率とに基づいて、当該指定条件を満たす照明光スペクトルである算出照明光スペクトルを算出する。
ステップＳ１８０において、照明光スペクトル分析部１２２は、複数の指定条件の各々について、当該指定条件を満たす算出照明光スペクトルと基準照明光スペクトルとに基づいて、当該指定条件を満たす要素スペクトルを生成する。
ステップＳ１９０において、要素スペクトル記憶部１２３は、上記ステップＳ１８０により得られた複数の要素スペクトルを格納する。
図１０は、本発明の実施の形態に係る照明制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
指定条件入力部２００に指定条件が入力されると、照明制御装置１０において、図１０に示す照明制御処理ルーチンが実行される。
まず、ステップＳ２００において、重み付け処理部３００は、要素スペクトル記憶部１２３に格納されている複数の要素スペクトルを取得する。
ステップＳ２１０において、基準照明光スペクトル入力部４００は、照明制御装置１０が基準とする基準照明光スペクトルの入力を受け付ける。
ステップＳ２２０において、指定条件入力部２００は、指定条件の入力を受け付ける。
ステップＳ２３０において、重み付け処理部３００は、複数の要素スペクトルから、入力された指定条件を満たすための少なくとも１つの要素スペクトルを選択すると共に、選択された少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを決定する。
ステップＳ２４０において、合成照明光スペクトル計算部５００は、上記ステップＳ２００により得られた複数の要素スペクトルと、上記ステップＳ２１０により受け付けた基準照明光スペクトルと、上記ステップＳ２２０により受け付けた指定条件とに基づいて、当該指定条件を満たす照明光スペクトルである合成照明光スペクトルを計算する。
ステップＳ２５０において、照明光生成部６００は、基準照明光スペクトルに対して、選択された少なくとも１つの要素スペクトルの各々を重み付けして加算又は減算するように計算した合成照明光スペクトルに基づいて、出力部７００により、対象物に対して照明光を照射する。
ステップＳ２６０において、照明光スペクトル計測部８１０は、分光放射輝度計等を用いて、上記ステップＳ２５０により照射された照明光の分光スペクトルを計測する。
ステップＳ２７０において、精度判定部８２０は、上記ステップＳ２４０により取得した合成照明光スペクトルと、上記ステップＳ２６０により計測された照明光の分光スペクトルとを比較して、両者の誤差を算出する。
ステップＳ２８０において、精度判定部８２０は、誤差が予め定めた基準値以上か否かを判定する。
ステップＳ２９０において、誤差が予め定めた基準値以上である場合（上記ステップＳ２８０のＹＥＳ）、精度判定部８２０は、出力されている照明光の精度が十分なものでないと判定し、当該誤差を照明光生成部６００に渡し、ステップＳ３００において、照明光生成部６００は、精度判定部８２０から誤差を受け取ると、その誤差と、合成照明光スペクトルとに基づいて、照明光を補正し、出力部７００により、照明光を照射して、ステップＳ２６０に戻り、ステップＳ２６０～Ｓ２８０の処理を繰り返す。
一方、誤差が予め定めた基準値未満である場合（上記ステップＳ２９０のＮＯ）、ステップＳ３１０において、精度判定部８２０は、基準照明光スペクトル入力部４００が保持している基準照明光スペクトルを、対象物に照射された当該照明光の分光スペクトルの計測結果に更新し、ステップＳ３２０に進む。
ステップＳ３２０において、照明制御装置１０は、当該処理を終了するか否かを判定する。
終了しない場合（上記ステップＳ３２０のＮＯ）、ステップＳ２２０に戻り、上記ステップＳ２２０～Ｓ３１０を繰り返し、一方、終了する場合（上記ステップＳ３２０のＹＥＳ）、当該処理を終了する。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る照明制御装置によれば、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた当該要素スペクトルを加算又は減算するように対象物に対して照射する照明光を生成することにより、対象物に対して特定の色の彩度を、照明光の色に影響を与えることなく強調することができる。
また、指定条件に基づいて、複数の要素スペクトルの各々について重み付けを行うため、単純な計算により合成照明光スペクトルを求めることができる。また、重みにより色の彩度の微調整や連続的な変化を再現することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
上記実施形態では、複数を識別するために分光反射率と、指定条件と、要素スペクトルとの個数をそれぞれＬ、Ｍ、Ｐで表わしたが、これらはすべて同一であってもよい。
また、精度判定部８２０が、基準照明光スペクトルを更新する場合に、要素スペクトル生成部１００は、当該更新する基準照明光スペクトルに基づいて、要素スペクトルを再度生成するように構成してもよい。
また、指定条件は、前述のような色彩に関する条件に加え、照明光生成部６００で使用する照明の特性（多色のＬＥＤ光源から構成される場合は、各色のＬＥＤ光源の分光スペクトルや測色値、明るさ、入出力特性等）が含まれていても良い。この場合、ＬＥＤ光源の組み合わせが有限である為、計算量が削減でき、計算時間を短縮できる。
また、基準照明光スペクトル下における「白色の見た目」は変化しないという条件を満たす要素スペクトルを算出する例を示したが、背景部分（例えば絵画での無着色部分（＝下地の紙）や、背景色を塗布した領域）、見た目の色を変えたくない部分（例えば被写体の主となる色の領域、正常異常判断時の正常領域）を基準に、要素スペクトルを算出しても良い。
また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して提供することも可能である。
１０ 照明制御装置
１００ 要素スペクトル生成部
１１０ 分光反射率取得部
１１１ 画像撮影部
１１２ 分光反射率算出部
１１３ 分光反射率記憶部
１２０ 要素スペクトル算出部
１２１ 照明光スペクトル算出部
１２２ 照明光スペクトル分析部
１２３ 要素スペクトル記憶部
１３０ 特性情報取得部
１４０ 基準照明光スペクトル取得部
１５０ 指定条件取得部
２００ 指定条件入力部
３００ 重み付け処理部３００
４００ 基準照明光スペクトル入力部
５００ 合成照明光スペクトル計算部
６００ 照明光生成部
７００ 出力部
８００ フィードバック処理部
８１０ 照明光スペクトル計測部
８２０ 精度判定部

Claims (8)

  1. 対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御装置であって、
    基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた前記要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、前記対象物に対して照射し、特定の色のみの彩度を強調させる照明光を生成する照明光生成部と、
    前記対象物又は基準となる色票における複数の分光反射率を取得する分光反射率取得部と、
    前記基準照明光スペクトルを取得する基準照明光スペクトル取得部と、
    複数の指定条件を取得する指定条件取得部と、
    前記複数の指定条件の各々について、前記基準照明光スペクトルと、前記指定条件に対応する前記分光反射率とに基づいて、前記指定条件を満たす前記要素スペクトルを算出する要素スペクトル算出部と、
    を含む照明制御装置。
  2. 前記要素スペクトル算出部は、
    前記複数の指定条件の各々について、前記基準照明光スペクトルと、前記指定条件に対応する前記分光反射率とに基づいて、前記指定条件を満たす照明光スペクトルである算出照明光スペクトルを算出する照明光スペクトル算出部と、
    前記複数の指定条件の各々について、前記指定条件を満たす前記算出照明光スペクトルと前記基準照明光スペクトルとに基づいて、前記指定条件を満たす前記要素スペクトルを生成する照明光スペクトル分析部と、
    を更に含む
    請求項１記載の照明制御装置。
  3. 前記要素スペクトル算出部により生成された前記複数の要素スペクトルと、入力された基準照明光スペクトルと、入力された指定条件とに基づいて、前記入力された指定条件を満たす照明光スペクトルである合成照明光スペクトルを計算する合成照明光スペクトル計算部と、
    前記合成照明光スペクトルと、前記対象物に照射された前記照明光の分光スペクトルの計測結果との誤差が、予め定めた基準値以上である場合に、前記誤差を前記照明光生成部に渡すフィードバック処理部と、
    を更に含み、
    前記照明光生成部は、前記誤差に基づいて、生成した照明光を補正する
    請求項２記載の照明制御装置。
  4. 前記フィードバック処理部は、前記誤差が、予め定めた基準値未満である場合に、前記基準照明光スペクトルを、前記対象物に照射された前記照明光の分光スペクトルの計測結果に更新する
    請求項３記載の照明制御装置。
  5. 前記複数の要素スペクトルから、入力された指定条件を満たすための少なくとも１つの要素スペクトルを選択すると共に、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを決定する重み付け処理部
    を更に含み、
    前記照明光生成部は、前記基準照明光スペクトルに対して、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々を重み付けして加算又は減算することで、前記対象物に対して照射する照明光を生成する
    請求項１乃至４の何れか１項記載の照明制御装置。
  6. 対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御装置であって、
    基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた前記要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、前記対象物に対して照射し、特定の色のみの彩度を強調させる照明光を生成する照明光生成部と、
    前記複数の要素スペクトルから、入力された指定条件を満たすための少なくとも１つの要素スペクトルを選択すると共に、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々に対する重みを決定する重み付け処理部と、
    を含み、
    前記照明光生成部は、前記基準照明光スペクトルに対して、前記選択された前記少なくとも１つの要素スペクトルの各々を重み付けして加算又は減算することで、前記対象物に対して照射する照明光を生成する
    照明制御装置。
  7. 対象物に対して照射する照明光を生成する照明制御方法であって、
    照明光生成部が、基準となる照明スペクトルである基準照明光スペクトルに対して加算又は減算するための、照明光色に影響を与えることなく特定の色の彩度強調を行うためのスペクトルである複数の要素スペクトルのうち、彩度の調整に関する指定条件に応じた前記要素スペクトルを前記基準照明光スペクトルに対して加算又は減算することで、前記対象物に対して照射し、特定の色のみの彩度を強調させる照明光を生成し、
    前記対象物又は基準となる色票における複数の分光反射率を取得し、
    前記基準照明光スペクトルを取得し、
    複数の指定条件を取得し、
    前記複数の指定条件の各々について、前記基準照明光スペクトルと、前記指定条件に対応する前記分光反射率とに基づいて、前記指定条件を満たす前記要素スペクトルを算出する
    照明制御方法。
  8. コンピュータを、請求項１乃至６の何れか１項記載の照明制御装置の各部として機能させるためのプログラム。
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