JP7491084B2 - 校正装置、校正方法、校正プログラム、分光カメラ、及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、校正装置、校正方法、校正プログラム、分光カメラ、及び情報処理装置に関する。

従来、カメラで測定された測定値を所定の色座標値に変換する変換行列を算出して、カメラの構成を行う校正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置では、光源であるＬＥＤを切り替えて複数種の色光を順次出力し、各色に対して得られる二次元センサーからのＲＧＢ値と、分光装置からのＸＹＺ値とを測定し、ＲＧＢ値とＸＹＺ値に変換する変換行列を算出する。

特開２０１５－１７８９９５号公報

しかしながら、特許文献１の校正装置及び校正方法では、変換行列を算出する時に用いた光源を使用する場合に、カメラで測定された測定値を精度よく三刺激値に変換することができるが、光源を変更すると三刺激値への変換精度が低下する、との課題がある。
上記特許文献１では、測定値を三刺激値に変換する変換行列を算出しているが、測定値をその他の測色系のパラメーターに変換したり、測定値を適正な測定値に補正したりする変換行列を算出する場合でも同様の課題があり、光源が変更されると、測定値の変換誤差が増大して、変換精度が低下する。

第一態様の校正装置は、所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得部と、前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得部と、前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出部と、を備える。

第二態様に係る校正方法は、分光測定器で測定された測定値を変換する変換行列を算出する校正方法であって、所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得ステップと、前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得ステップと、前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出ステップと、を実施する。

第三態様の校正プログラムは、コンピューターにより読み取り実行可能な校正プログラムであって、前記コンピューターに、第二態様の校正方法を実施させる。

本開示の第四態様の分光カメラは、第一態様の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、を備える。

本開示の第五態様の情報処理装置は、第一態様の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、前記分光カメラが撮像した前記分光画像を表すデータを受け取る通信部と、前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、
を備える。

本開示の一実施形態の校正システムのブロック図。 本実施形態の分光フィルターの一例を示す図。 本実施形態の校正装置の校正方法を示すフローチャート。

以下、本開示に係る一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の校正システム１の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、校正システム１は、光源部１０と、校正対象である分光カメラ３０と、校正装置４０とを備えている。

［光源部１０の構成］
光源部１０は、分光光源１１と、積分球１２と、を備える。
分光光源１１は、所定の分光波長の光を出力する光源であり、当該分光波長を複数の波長に切り替えることができる。
例えば、分光光源１１は、図１に示すように、光源部１１１、分光器１１２、制御回路１１３を備えて構成されている。

光源部１１１は、分光カメラ３０で撮像可能な分光画像の波長域に対して、略均一な光強度を有する光を出力する光源であり、例えば、ハロゲンランプ等の白色光源により構成されている。

分光器１１２は、光源部１１１から出力された光から、所定の分光波長の光を透過させる。分光器１１２は、例えば、モノクロメーター等を用いることができ、高い分解能で出射する光の波長を切り替える。例えば、本実施形態では、分光器１１２は、３８０ｎｍから７３０ｎｍまでの５ｎｍ間隔の７１波長の光を順次切り替えて出力する。

制御回路１１３は、光源部１１１及び分光器１１２を制御する回路であり、光源部１１１から出力する光の発光強度を調整したり、分光器１１２から透過させる光の分光波長を変更したりする。

積分球１２は、内面に、球状の反射面を有する光学部材であり、図示略の入射窓、及び出射窓を有する。入射窓には、分光光源１１が接続されており、分光光源１１から出力された光が入射される。出射窓には、分光カメラ３０が接続されている。
積分球１２は、分光光源１１から入射された所定の分光波長の光を反射面で反射させることで混合して、面内で光量が均一な均一光を生成する。この均一光の一部が出射窓から分光カメラ３０に出射される。

［分光カメラ３０の構成］
分光カメラ３０は、校正システム１で校正対象となる分光測定器であり、積分球１２から出力された画像光を受光して、複数の波長に対する分光画像を撮像する。
分光カメラ３０は、図１に示すように、入射光学系３１、分光フィルター３２、撮像部３３、第一通信部３４、第一メモリー３５、及び第一プロセッサー３６を備える。

入射光学系３１は、画像光が入射される複数のレンズを備えて構成され、入射した画像光を分光フィルター３２及び撮像部３３に導く。
図２は、分光フィルター３２の一例を示す概略断面図である。
分光フィルター３２は、入射した画像光から所定波長の光を透過させる波長可変型のファブリーペロー素子である。この分光フィルター３２は、図２に示すように、第一基板２１と、第二基板２２と、第一基板２１に設けられる第一反射膜２３と、第二基板２２に設けられる第二反射膜２４と、ギャップ変更部２５とを備える。
この分光器１１２では、第一反射膜２３と第二反射膜２４とがギャップを介して対向している。第二基板２２は、第二反射膜２４が設けられる可動部２２Ａと、可動部２２Ａを保持して、第一基板２１に対して進退させる保持部２２Ｂとを備える。ギャップ変更部２５は、例えば静電アクチュエーター等により構成されており、可動部２２Ａを第一基板２１側に変位させることで、第一反射膜２３と第二反射膜２４との間のギャップの寸法を変更する。これにより、分光器１１２を透過する光の波長が、ギャップの寸法に応じて変化する。

撮像部３３は、複数の撮像画素を有し、分光フィルター３２を透過した光を受光して、分光画像を撮像する。
第一通信部３４は、校正装置４０等の外部機器と通信する通信装置であり、ネットワークアダプターを包含する。第一通信部３４の通信方式は特に限定されず、有線接続されていてもよく、無線通信接続であってもよい。

第一メモリー３５は、分光カメラ３０を制御する各種情報を記憶する記録部であり、ハードディスク、半導体メモリー等の一般的な記憶装置により構成されている。この第一メモリー３５は、校正装置４０により生成された変換行列、分光フィルター３２を駆動させる駆動テーブル等を記録する。また、第一メモリー３５には、分光カメラ３０を制御する各種プログラムが記録されている。なお、変換行列の詳細な説明は後述する。

第一プロセッサー３６は、第一メモリー３５に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、撮像制御部３６１、色補正部３６２として機能する。
撮像制御部３６１は、駆動テーブルに基づいて分光フィルター３２を制御し、分光フィルター３２を透過する光の波長を切り替える。また、撮像部３３の露光制御を行って、分光画像を撮像させる。
色補正部３６２は、変換行列を用いて、分光画像の所定位置の色を補正する。

［校正装置４０の構成］
校正装置４０は、図１に示すように、第二通信部４１、第二メモリー４２、第二プロセッサー４３等を含んで構成されている。
第二通信部４１は、上記と同様な通信装置であり、分光光源１１、及び分光カメラ３０に接続されており、これらの分光光源１１、及び分光カメラ３０と通信する。
第二メモリー４２は、校正装置４０を制御する各種プログラムを記憶する。
第二プロセッサー４３は、第二メモリー４２に記録されたプログラムを読み込み実行することで、光出力指令部４３１、測定値取得部４３２、目標取得部４３３、露光補正部４３４、正規化処理部４３５、及び行列算出部４３６として機能する。

光出力指令部４３１は、分光光源１１に、予め設定された所定の分光波長の光の出力を指令する。例えば、光出力指令部４３１は、３８０ｎｍから７３０ｎｍまでの５ｎｍ間隔の７１波長の光を順次出力するように分光光源１１に指令を出力する。

測定値取得部４３２は、分光カメラ３０に対して、分光画像の撮像を指令する分光測定指令を送信し、分光カメラ３０から分光画像を受信する。
分光カメラ３０は、分光測定指令を受信すると、分光フィルター３２の透過波長を順次切り替えて、各波長に対する撮像画像である分光画像を撮像する。この際、光源部１０から出力される１波長の均一光に対して複数の波長に対応する分光画像を取得する。つまり、分光光源１１から出射される光の波長が切り替えられる毎に、複数の波長の分光画像が撮像される。例えば、本実施形態では、上述のように、分光光源１１に７１波長の光を順次出力するように指令が出され、各波長の光について１６波長の分光画像を取得する場合、７１×１６個の分光画像が得られる。
本実施形態では、１つの均一光に対して、複数の波長の分光画像を撮像するので、各分光画像の各画素の階調値から、各画素の分光スペクトルを求めることができる。ここで、分光画像の各画素の階調値、及び当該階調値により求められる分光スペクトルは、本開示の測定値に相当する。

目標取得部４３３は、分光カメラ３０で均一光を撮像した時の各波長の分光画像における各画素の目標値を取得する。この目標値は、所定波長の均一光を、分光カメラ３０で撮像した時の各波長の分光画像の各画素の階調値の理想値、つまり、分光スペクトルの理想値である。
目標値は、例えば、第二メモリー４２に予め記憶しておいてもよく、分光カメラ３０の第一メモリー３５に記憶されており、分光カメラ３０から取得されてもよい。

露光補正部４３４は、分光画像の各画素の階調値を、分光カメラ３０の撮像部３３で画像光を撮像した際の露光時間で除算して補正する。
なお、本実施形態では、分光カメラ３０は、撮像部３３で画像光を撮像した際の露光時間を計測し、分光画像に関連付けて校正装置４０に出力する。露光補正部４３４は、測定値取得部４３２により分光画像とともに受信した露光時間に基づいて、分光画像の各画素の階調値を補正する。

正規化処理部４３５は、補正点に対する測定値、及び分光基準値を、分光光源１１から出力される画像光の輝度値を用いて正規化する。
行列算出部４３６は、正規化された測定値、及び分光基準値を用いて、測定値を変換する変換行列を算出する。なお、本実施形態では、測定値及び目標値は、いずれも所定波長の均一光を撮像した時の各画素の階調値及び分光スペクトルを示すものであり、行列算出部４３６は、測定値を、理想とする分光特性に応じた値に補正する変換行列を算出する。

［校正方法］
本実施形態の校正システム１は、校正対象である分光カメラ３０の色補正を行う。
図３は、本実施形態の校正方法を示すフローチャートである。
分光カメラ３０の校正処理、つまり、変換行列の生成処理では、まず、分光光源１１及び分光カメラ３０を積分球１２に接続し、校正装置４０に校正処理の開始を指令する。
これにより、校正装置４０は、まず、分光光源１１から出力する光の波長を示す波長変数ｗを初期化してｗ＝１とする（ステップＳ１）。なお、波長変数ｗに対応する波長λは予め設定されており、例えば、分光光源１１から３８０ｎｍから７３０ｎｍの可視光域において５ｎｍ間隔の波長の分光画像を撮像する場合、ｗ＝１に対応する波長λ_１を３８０ｎｍ、ｗ＝２に対応する波長λ_２を３８５ｎｍとして、波長変数ｗが１増加する毎に波長λ_ｗが５ｎｍずつ増加させる。この場合、波長変数ｗの最大値ｗ_Ｍは、ｗ_Ｍ＝７１であり、λ_ｗ＝７３０である。
そして、光出力指令部４３１は、分光光源１１に対して波長変数ｗに対応する光を出射させる旨の出力指令を送信する（ステップＳ２）。ステップＳ２により分光光源１１は、波長変数ｗに対応した波長λ_ｗの光を出力し、積分球１２から分光カメラ３０に波長λ_ｗの均一光が入力される。

また、校正装置４０の目標取得部４３３は、第二メモリー４２から波長λ_ｗに対する目標値を取得する（ステップＳ３）。つまり、波長λ_ｗの光を分光カメラ３０で撮像した場合の各波長の分光画像の各画素での理想とする測定値を読み込む。なお、ここでは、ステップＳ２の後、ステップＳ３を実施する例を示しているが、当該ステップＳ３の実施タイミングは、ステップＳ１からステップＳ６の間の任意のタイミングで実施することができる。

さらに、校正装置４０の測定値取得部４３２は、分光カメラ３０に対して分光測定指令を出力する（ステップＳ４）。
これにより、分光カメラ３０は、積分球１２から出射される均一光を撮像し、分光画像を得る。具体的には、撮像制御部３６１は、分光フィルター３２を透過させる光の波長を、複数の波長に切り替え、各波長に対する分光画像をそれぞれ取得する。
ここで、波長変数ｗの画像光に対する波長λ_ａの分光画像をＤ_０（ｘ，ｙ，ｗ，λ_ａ）とする。なお、（ｘ，ｙ）は、分光画像の画素位置を示す。また、ａは、分光画像の波長に対応する画像波長変数であり、最大値はａ_ｍａｘである。例えば、４００ｎｍ～７００ｎｍを２０ｎｍ間隔で１６バンドの分光画像を撮像する場合、ａ_ｍａｘ＝１６、λ_１＝４００ｎｍ、λ_１６＝７００ｎｍであり、Ｄ_０（ｘ，ｙ，１，λ_１）からＤ_０（ｘ，ｙ，７１，λ_１６）の７１×１６個の分光画像が得られる。
この際、分光カメラ３０は、各波長の分光画像を撮像した際の、撮像部３３への均一光の露光時間ｔ（ｗ，λ_ａ）をそれぞれ計測し、撮像された分光画像と関連付けて校正装置４０に送信する。
校正装置４０の測定値取得部４３２は、分光カメラ３０から分光画像Ｄ_０（ｘ，ｙ，ｗ，λ_ａ）を受信すると（ステップＳ５：測定値取得ステップ）、第二メモリー４２に記憶する。分光画像Ｄ_０（ｘ，ｙ，ｗ，λ_ａ）の各画素の階調値は、本開示における測定値である。

次に、光出力指令部４３１は、波長変数ｗが、最大値ｗ_Ｍであるか否かを判定する（ステップＳ６）、ステップＳ６でＮｏである場合、波長変数ｗに１を加算して、ステップＳ２に戻る。つまり、分光光源１１から出力する光の波長を変更して、ステップＳ３からステップＳ５の処理を繰り返す。

ステップＳ６でＹｅｓと判定されると、ステップＳ７からステップＳ１０による行列算出ステップを実施する。具体的には、露光補正部４３４は、下記式（１）に示すように、分光画像Ｄ_０（ｘ，ｙ，ｗ，λ_ａ）を、露光時間ｔ（ｗ，λ_ａ）で除算して露光補正し、補正分光画像Ｄ（ｘ，ｙ，ｗ，λ_ａ）を得る（ステップＳ７）。これにより、各均一光を各波長で撮像する際の露光時間の違いによる光量の変動が補正される。

ここで、以降の説明にあたり、以下のように、測定値ｓ_ｗと、目標値ｘ_ｗと、を定義する。つまり、測定値ｓ_ｗは、波長変数ｗの均一光に対して撮像される波長λ_１から波長λ_ａｍａｘの分光画像の各画素における階調値であり、目標値ｘ_ｗは、その理想値である。本実施形態では、１つの分光波長の均一光に対して、分光カメラ３０で複数の波長の分光画像を撮像するので、各画素での波長λ_ｗと測定値ｓ_ｗとの関係を示した分光スペクトルが得られる。

次に、正規化処理部４３５は、測定値ｓ_ｗ及び目標値ｘ_ｗを、光源部１０から波長変数ｗに対応する均一光を出力した際の、均一光の輝度値Ｌ_ｗで除算して正規化する（ステップＳ８）。具体的には、正規化処理部４３５は、下記式（２）（３）に示すように、正規化処理を実施する。

つまり、正規化処理部４３５は、波長変数ｗの均一光に関する、複数の波長（λ_１～λ_ａｍａｘ）の分光画像における各画素の測定値ｓ_ｗを、当該均一光の輝度値Ｌ_ｗで除算することで正規化測定値Ａを求め、取得した目標値ｘ_ｗを、当該均一光の輝度値Ｌ_ｗで除算することで正規化目標値Ｂを求める。
よって、正規化測定値Ａ及び正規化目標値Ｂは、ａ_ｍａｘ×ｗ_Ｍの行列となり、例えば、上述したように、ｗ_Ｍ＝７１、ａ_ｍａｘ＝１６である場合では、１６×７１の行列となる。また、これらの正規化測定値Ａ及び正規化目標値Ｂは、補正点の数だけ算出される。
以上の後、行列算出部４３６は、以下の式（４）に基づいて、測定値を補正する（変換する）変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ９）。

式（４）において、βは、オーバーフィッティング防止のための正則化係数であり、Ｉは、ａ_ｍａｘ×ａ_ｍａｘの単位行列である。また、上付きの「´」は転置行列を示しており、上付きの「－１」は逆行列を示している。
この後、行列算出部４３６は、算出された変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を分光カメラ３０に送信する（ステップＳ１０）。これにより、分光カメラ３０は、受信した変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を第一メモリー３５に記憶する。

［画像補正処理］
次に、上記のような変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）が設定された分光カメラ３０での分光画像の画像補正について説明する。
本実施形態の分光カメラ３０は、上述のように、変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を取得した後、第一メモリー３５に格納する。そして、分光カメラ３０は、撮像対象物の分光画像を撮像するときに、変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を用いて分光画像を補正する。
具体的には、分光カメラ３０の撮像制御部３６１は、ユーザーにより対象物の所定波長の分光画像の撮像が指示されると、分光フィルター３２を透過させる光の波長を、指示された波長に切り替えて、分光画像の撮像を実施する。なお、指示された波長が複数である場合は、これらの波長に対する分光画像を順次撮像する。
また、撮像制御部３６１は、各波長の分光画像の各画素の階調値を、その波長の分光画像を撮像した際の露光時間で除算して、階調値を補正する。

この後、分光カメラ３０の色補正部３６２は、下記式（５）に示すように、分光画像の各画素の階調値Ｓ（ｘ，ｙ）を、変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）で補正、すなわち、適正な階調値に変換する。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の校正装置４０は、測定値取得部４３２、目標取得部４３３、及び行列算出部４３６として機能する第二プロセッサー４３を有する。測定値取得部４３２は、光源部１０からの均一光を校正対象となる分光カメラ３０で分光測定した時の測定値を含む分光画像を取得する。目標取得部４３３は、分光カメラ３０で均一光を測定した時の各々の分光波長に対する理想とする測定値である目標値ｘ_ｗを取得する。行列算出部４３６は、測定値ｓ_ｗ及び目標値ｘ_ｗに基づいて、測定値ｓ_ｗを所定のパラメーターに変換するための変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出する。

このため、本実施形態では、分光カメラ３０で、所定の分光波長の均一光を測定した際の分光画像の各画素の分光スペクトルが、当該均一光に対する理想とする分光スペクトルとなるような変換行列が算出されることになり、分光カメラ３０の分光特性を理想値に設定することができる。これにより、分光画像の撮像時に用いる光源によらず、適正な分光画像を撮像可能となる。

本実施形態では、分光測定器として、複数の波長に対する分光画像を撮像する分光カメラ３０を用い、測定値取得部４３２は、分光画像における各画素の階調値を測定値として取得する。
これにより、分光画像の画素毎に、測定値を目標値に変換する変換行列を算出することができる。すなわち、分光画像の各画素で光電変換特性のバラつきがある場合でも、理想とする分光特性となるように画素毎に変換行列を算出することができ、分光カメラ３０で精度の高い分光画像を撮像することが可能となる。

本実施形態では、第二プロセッサー４３は、分光画像の階調値を分光カメラ３０で均一光を測定した際の露光時間ｔ（ｗ，λ）で除算する露光補正部４３４として機能する。このため、露光時間の差による階調値のノイズ成分を除去することができる。

［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。

（変形例１）
上記実施形態では、分光画像の各画素に対する変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出したが、分光画像における所定の補正点（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）に対する変換行列Ｍ（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）のみを算出してもよい。
この場合、分光カメラ３０において、分光画像の補正処理を実施する場合、各画素に対する変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を、補正点（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）に対する変換行列Ｍ（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）に基づいて、内挿補間により求めればよい。

(変形例２)
上記実施形態では、所定波長の均一光に対する分光画像の各画素での階調値を測定値として、これらの測定値を、式（２）のような行列式として分光スペクトルとして扱うことで、式（４）に基づく変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出した。つまり、上記実施形態では、測定値の分光スペクトルが、理想とする分光スペクトルとなるように、言い換えると、分光カメラ３０の分光特性が、理想とする分光特性となるように測定値を補正する変換行列を算出した。
これに対して、行列算出部４３６は、所定波長の均一光に対する分光画像の各画素での分光スペクトルを測定値とし、当該分光スペクトルを、他の色座標系の色度に変換する変換行列を算出してもよい。この場合、目標値として、当該色座標系における目標の色度を用いればよい。例えば、目標値として、三刺激値を用いてもよく、ＲＧＢ値を用いてもよく、その他、分光スペクトルとは異なるいかなるパラメーターに変換してもよい。

（変形例３）
上記実施形態では、式（４）により、最小二乗法に基づいて変換行列を算出したが、これに限定されない。行列算出部４３６は、例えば、主成分回帰法や、部分的最小二乗回帰法を用いて変換行列を算出してもよい。

（変形例４）
光源部１０として、分光光源１１から積分球１２に画像光を入射させて均一光を生成する例を示したが、これに限定されない。例えば、光源からの光を拡散反射させる拡散反射板に照射し、拡散反射板で反射された光を分光カメラ３０で測定してもよい。

（変形例５）
上記実施形態では、分光フィルター３２として、図２に示すようなファブリーペロー素子を例示したが、これに限定されない。分光フィルター３２としては、その他、ＡＯＴＦやＬＣＴＦ等の各種分光素子を用いることができる。

（変形例６）
上記実施形態では、分光光源１１が、光源部１１１からの光を分光器１１２により分光させることで、光源部１０から、所定波長の均一光を出力する構成としたが、これに限定されない。例えば、分光光源１１が、それぞれ出射光の波長が異なる複数種の光源部を備える構成とし、点灯させる光源部を切り替えることで、所定波長の光を出力する構成としてもよい。

（変形例７）
校正装置４０が露光補正部４３４を備える構成としたが、分光カメラ３０の撮像制御部３６１が、撮像された分光画像の階調値を露光補正して校正装置４０に出力するように構成されていてもよい。この場合、校正装置４０の露光補正部４３４は不要にできる。
また、分光カメラ３０の撮像部３３が、受光する光の光量に応じて露光時間を変更しない場合では、露光補正を実施しなくてもよい。

（変形例８）
上記実施形態では、分光測定器として、分光カメラ３０を例示したが、所定の測定点に対する分光測定処理を実施する分光測定器であってもよい。

（変形例９）
上記実施形態では、分光カメラ３０と、校正装置４０と、が別々の装置として構成される。このような構成に代えて、分光カメラ３０と、校正装置４０とが、１つの情報処理装置に含まれていてもよい。このような情報処理装置の例として、スマートフォン、またはタブレットコンピューターが挙げられる。当該情報処理装置は、分光カメラ３０、校正装置４０と、表示装置（不図示）と、を備える。この場合、例えば、校正装置４０内の第二プロセッサー４３は、第二メモリー４２に記憶された所定のコンピューター読み取り可能なプログラムを実行することにより、分光カメラ３０の出力に基づいて対象物の判別処理を実施し、当該処理結果を表示装置に表示するように構成される。

（変形例１０）
上記実施形態では、分光カメラ３０内の第一プロセッサー３６が色補正部３６２の機能を有している。このような構成に代えて、他の実施形態では、色補正部３６２が、分光カメラ３０以外の情報処理装置（不図示）の内部に存在してもよい。この場合、当該情報処理装置は、メモリー、プロセッサー、および通信装置を有し、当該情報処理装置のプロセッサーは、例えば、以下を実行するように、構成またはプログラムされていればよい。まず、当該プロセッサーは、通信装置を介して、校正装置４０から変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を表すデータを受け取り、メモリーに格納する。また、プロセッサーは、分光カメラ３０から分光画像の各画素の階調値Ｓ（ｘ，ｙ）を表すデータを受け取り、メモリーに格納する。そして、プロセッサーは、記憶された変換行列Ｍ（ｘ、ｙ）と階調値Ｓ（ｘ、ｙ）とに基づいて階調値Ｘ（ｘ、ｙ）を導出する。さらに、プロセッサーは、導出された階調値Ｘ（ｘ、ｙ）を表すデータを、メモリーに格納し、および／または、分光カメラ３０や他の情報処理装置によって使用されるように通信装置を介して出力する。

［本開示のまとめ］
本開示の第一態様の校正装置は、所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得部と、前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得部と、前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出部と、を備える。

これにより、校正装置は、分光測定器で所定の分光波長の均一光を測定した際の測定値が、当該均一光に対する理想とする目標値となるような変換行列を算出すことができる。よって、分光測定時に用いる光源によらず、高精度な分光測定を実施することができる。

第一態様の校正装置において、前記分光測定器は、複数の波長に対する分光画像を撮像する分光カメラであり、前記測定値取得部は、前記分光画像における所定の画素の階調値を前記測定値として取得する。
これにより、分光画像の画素毎に、測定値を目標値に変換する変換行列を算出することができる。すなわち、分光画像の各画素で光電変換特性のバラつきがある場合でも、理想とする分光特性となるように画素毎に変換行列を算出することができ、分光カメラで精度の高い分光画像を撮像することが可能となる。

第一態様の校正装置は、前記分光画像の前記階調値を前記分光カメラで前記均一光を測定した際の露光時間で除算して露光補正する露光補正部を備える。
これにより、露光時間の差による分光画像の階調値のノイズ成分を除去することができる。

本開示の第二態様に係る校正方法は、分光測定器で測定された測定値を変換する変換行列を算出する校正方法であって、所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得ステップと、前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得ステップと、前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出ステップと、を実施する。
これにより、上記第一態様と同様、分光測定時に用いる光源によらず、分光測定器で高精度な分光測定を実施可能な変換行列を算出することができる。

本開示の第三態様の校正プログラムは、コンピューターにより読み取り実行可能な校正プログラムであって、前記コンピューターに、第二態様の校正方法を実施させる。
これにより、コンピューターにより、第二態様に記載の校正方法を実施させることができ、上記第一態様と同様、分光測定時に用いる光源によらず、分光測定器で高精度な分光測定を実施可能な変換行列を算出することができる。

本開示の第四態様の分光カメラは、第一態様の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、を備える。
これにより、分光カメラは、分光画像の撮像時の外光（光源）によらず、高精度な分光画像の撮像が可能となる。

本開示の第五態様の情報処理装置は、第一態様の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、前記分光カメラが撮像した前記分光画像を表すデータを受け取る通信部と、前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、
を備える。
これにより、情報処理装置は、分光カメラで分光画像の撮像を行う時の外光（光源）によらず、分光カメラで撮像された分光画像の色補正を高精度に実施することができる。

１…校正システム、１０…光源部、１１…分光光源、１２…積分球、３０…分光カメラ、３１…入射光学系、３２…分光フィルター、３３…撮像部、３４…第一通信部、３５…第一メモリー、３６…第一プロセッサー、４０…校正装置、４１…第二通信部、４２…第二メモリー、４３…第二プロセッサー、１１１…光源部、１１２…第一分光フィルター、１１３…制御回路、３６１…撮像制御部、３６２…色補正部、４３１…光出力指令部、４３２…測定値取得部、４３３…目標取得部、４３４…露光補正部、４３５…正規化処理部、４３６…行列算出部。

Claims (7)

1. 所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得部と、
   前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得部と、
   前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出部と、を備え、
   前記測定値取得部は、前記均一光の前記分光波長をｗ _Ｍ 個の波長に順次切り替えて、ｗ _Ｍ 個のそれぞれの前記均一光に対して、前記分光測定器でｗ _Ｍ より少ないａ _ｍａｘ 個の測定波長で前記分光測定を実施して前記測定値を取得し、
   前記目標取得部は、ｗ _Ｍ 個のそれぞれの前記均一光に対する、ａ _ｍａｘ 個の前記測定波長に対する前記目標値を取得し、
   前記測定値及び前記目標値は、それぞれ、ａ _ｍａｘ ×ｗ _Ｍ の行列であり、前記測定値の行列をＡ、前記目標値の行列をＢとし、転置行列を「´」の添え字で示し、逆行列を「－１」の添え字で示し、オーバーフィッティング防止のための正規化係数をβとし、ａ _ｍａｘ ×ａ _ｍａｘ の単位行列をＩとした場合に、
   前記行列算出部は、下記式により変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出する
   

   

   ことを特徴とする校正装置。
2. 請求項１に記載の校正装置において、
   前記分光測定器は、複数の波長に対する分光画像を撮像する分光カメラであり、
   前記測定値取得部は、前記分光画像における所定の画素の階調値を前記測定値として取得する
   ことを特徴とする校正装置。
3. 請求項２に記載の校正装置において、
   前記分光画像の前記階調値を、前記分光カメラで前記均一光を測定した際の露光時間で除算して露光補正する露光補正部を備える
   ことを特徴とする校正装置。
4. 分光測定器で測定された測定値を変換する変換行列を算出する校正方法であって、
   所定の分光波長の均一光を出力し、かつ前記分光波長を変更可能な分光光源から、前記均一光の前記分光波長を切り替えて出力し、出力された各前記均一光を校正対象の分光測定器で分光測定した時の測定値を取得する測定値取得ステップと、
   前記分光測定器で前記均一光を測定した時の各々の前記分光波長に対する目標値を取得する目標取得ステップと、
   前記測定値及び前記目標値に基づいて、前記測定値を変換する変換行列を算出する行列算出ステップと、を実施し、
   前記測定値取得ステップにおいて、前記均一光の前記分光波長をｗ _Ｍ 個の波長に順次切り替えて、ｗ _Ｍ 個のそれぞれの前記均一光に対して、前記分光測定器でｗ _Ｍ より少ないａ _ｍａｘ 個の測定波長で前記分光測定を実施して前記測定値を取得し、
   前記目標取得ステップにおいて、ｗ _Ｍ 個のそれぞれの前記均一光に対する、ａ _ｍａｘ 個の前記測定波長に対する前記目標値を取得し、
   前記測定値及び前記目標値は、それぞれ、ａ _ｍａｘ ×ｗ _Ｍ の行列であり、前記測定値の行列をＡ、前記目標値の行列をＢとし、転置行列を「´」の添え字で示し、逆行列を「－１」の添え字で示し、オーバーフィッティング防止のための正規化係数をβとし、ａ _ｍａｘ ×ａ _ｍａｘ の単位行列をＩとした場合に、
   前記行列算出ステップにおいて、下記式により変換行列Ｍ（ｘ，ｙ）を算出する
   

   

   ことを特徴とする校正方法。
5. コンピューターにより読み取り実行可能な校正プログラムであって、
   前記コンピューターに、請求項４に記載の校正方法を実施させる
   ことを特徴とする校正プログラム。
6. 請求項２または請求項３に記載の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、
   前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、
   を備えることを特徴とする分光カメラ。
7. 請求項２または請求項３に記載の校正装置により算出された前記変換行列が記録される記録部と、
   前記分光カメラが撮像した前記分光画像を表すデータを受け取る通信部と、
   前記変換行列を用いて前記分光画像の所定位置の色を補正する色補正部と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
   

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