JPH06253317A - カラー画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外的要因による条件変化が生じても目的とする
画素を正確に抽出できるようにしたカラー画像処理装置
を提供する。 【構成】撮像装置１は、所定の撮像領域からの入射光を
ＲＧＢの基準色の色信号に変換する。比較部２１は、対
象領域指定部２２で指定された対象領域の画素のうち、
閾値設定部２４で設定された濃度範囲の画素を抽出す
る。撮像装置１による撮像領域の一部にはモニタ領域を
設定しておき、補正量演算部３４は、モニタ領域の各画
素の濃度と基準濃度設定部３３で設定した基準濃度との
誤差を各基準色ごとに求める。この誤差が小さくなるよ
うに、光量制御部２を調節して撮像装置１への入射光量
を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像手段より撮像した
画像内で設定した所定の対象領域について各基準色ごと
に既定の濃度範囲内の画素を抽出するようにしたカラー
画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＴＶカメラのような撮像装置
を用いて検査ないし計測の対象を含む所定の撮像領域を
撮像し、撮像領域内で対象を含む対象領域について既定
の濃度範囲内である画素を抽出することによって、対象
の面積や輪郭などを画像から求めることができるように
した装置が提案されている。また、この種の装置では色
情報を用いると情報量が増して検査ないし計測を精度よ
く行うことができるものであるから、撮像装置として複
数の基準色の色信号を出力することができるものを用い
ることが考えられている。

【０００３】すなわち、色情報を用いるカラー画像処理
装置としては、図５に示すように、所定の撮像領域から
の入射光を複数の基準色の色信号（一般には、色信号と
してＲＧＢ信号を用いることが多いから、以下の説明で
は色信号をＲＧＢ信号と想定して説明する）に変換する
撮像装置１を備え、撮像装置１から出力された色信号は
ビデオ信号処理部１１に入力されて増幅などの処理が行
われた後、Ａ／Ｄ変換部１２に入力されてディジタル信
号に変換される。一方、対象Ｓを含む対象領域Ｄ₁ は、
図６のように撮像領域Ｄ₀ の一部に設定されているか
ら、Ａ／Ｄ変換部１２から出力される信号のうち対象領
域Ｄ₁ の画素のみを抽出する必要がある。そこで、Ａ／
Ｄ変換部１２の出力信号を比較部２１に入力し、対象領
域指定部２２により指定される対象領域Ｄ₁ の画素のみ
を抽出する。具体的には、画素の走査に同期する同期信
号をビデオ信号処理部１１から対象領域指定部２２に入
力することによって、対象領域指定部２２ではＡ／Ｄ変
換部１２の出力信号が撮像領域Ｄ₀ のどの画素に対応す
るのかを把握することができるのであって、比較部２１
では既定の対象領域Ｄ₁ の画素のみを抽出することがで
きる。

【０００４】さらに、比較部２１では、抽出濃度設定部
２３で設定された抽出濃度に基づいて閾値設定部２４で
既定されている濃度範囲と、対象領域Ｄ₁ の中の画素の
濃度とを比較することによって、対象領域Ｄ₁ の中で上
記濃度範囲内の濃度を有した画素を抽出する。ここに、
抽出濃度設定部２３および閾値設定部２４はメモリによ
り構成されている。また、濃度の比較は各基準色ごとに
行われる。たとえば、Ａ／Ｄ変換部１２においてＲＧＢ
の各基準色について８ビットのディジタル信号に変換す
るものとすれば、濃度を０〜２５５の２５６階調で得る
ことができるから、ＲＧＢの各基準色について、それぞ
れ濃度範囲を５０〜１００、１００〜１５０、２００〜
２５０などと抽出濃度設定部２３で設定すれば、その値
が閾値設定部２４に登録され比較部２１で各基準色の画
素の濃度と比較される。

【０００５】図５の構成は対象Ｓの面積を求めるもので
あって、比較部２１において抽出された画素の個数がカ
ウンタ４１により計数され、計測処理部４２において撮
像装置１の倍率の補正演算などが行われ、対象Ｓの面積
が求められるのである。また、Ａ／Ｄ変換部１２の出力
はＤ／Ａ変換部４３を通してアナログ信号の映像信号に
変換されＣＲＴなどのモニタ装置４４に入力され、撮像
装置１で撮像している領域の画像を視認できるようにし
てある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した構
成では、対象Ｓを照明する照明装置の明るさが変化する
などして外的条件が変化すると、対象Ｓに変化がなくて
も色信号のレベルが変化するから、目的とする対象Ｓに
対応した画素を正確に抽出することができなくなるとい
う問題が生じる。このような問題を回避するために外部
条件を一定に保つようにしようとすれば、対象Ｓを配置
する周囲の環境を制御することになるから、装置が大掛
かりになってコスト高になり、なおかつ完全に制御する
のは非常に困難である。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、外的要因による条件変化が生じても目的とす
る画素を正確に抽出できるようにしたカラー画像処理装
置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、所定の撮像領域からの入射光を複数の基
準色の色信号に変換する撮像手段と、撮像領域の一部で
ある所定の対象領域について撮像手段から出力される各
色信号ごとに設定された既定の濃度範囲の画素を抽出す
る画素抽出手段とを備えるカラー画像処理装置におい
て、撮像領域の一部に設定した所定のモニタ領域につい
て各基準色ごとの画素の濃度の既定の基準濃度に対する
誤差に基づく濃度制御信号を発生する濃度補正手段と、
濃度制御信号によりモニタ領域の各画素の濃度と基準濃
度との誤差を小さくする方向に撮像領域の画素の濃度を
各基準色ごとに変化させる光量制御手段とを備えること
を特徴とする。

【０００９】また、撮像手段は、入射光を光学的に各基
準色に分解する色分解手段と、色分解手段により分離さ
れた各基準色の入射光ごとに色信号に変換する撮像素子
とを備え、光量制御手段は、色分解手段と各基準色の撮
像素子との間に配設され色分解手段により分離された各
光線について濃度制御信号に応じて透過光量を制限する
ようにするのが望ましい。

【００１０】あるいはまた、撮像手段は、入射光を光学
的に各基準色に分解する色分解手段と、色分解手段によ
り分離された各基準色の光線を光学的に合成して元の入
射光を再生する色合成手段と、色合成手段により合成さ
れた入射光から各基準色の色信号を出力する撮像素子と
を備え、光量制御手段は、色分解手段と色合成手段との
間に配設され色分解手段により分離された各基準色の光
線について濃度制御信号に応じて透過光量を制限するよ
うにしてもよい。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、撮像領域の一部に設定した
所定のモニタ領域について各色信号ごとの画素の濃度を
求めて既定の基準濃度と比較し、モニタ領域の画素の濃
度の基準濃度に対する誤差に基づいて濃度制御信号を発
生する。この濃度制御信号に基づいて光量制御手段で
は、モニタ領域の各画素の濃度と基準濃度との誤差を小
さくする方向に撮像領域の画素の濃度を各基準色ごとに
変化させるのであって、外的条件に変化が生じても光量
制御手段によって条件変化を吸収することができ、画素
抽出手段に対してはほぼ同じ条件の色信号を入力するこ
とができるのである。その結果、測定精度が向上するこ
とになって外的条件に左右されずに目的とする画素を正
確に抽出することができ、しかも、従来構成に比較して
コストの増加は少なく、かつ設備も大型化することはな
いのである。加えて、モニタ領域の画素の濃度と基準濃
度との誤差を小さくする方向に撮像領域の画素の濃度を
調節する際に、各基準色ごとに濃度調節を行うので、対
象に照射される光に色変化が生じたような場合であって
も色補正を行うことになり、目的とする画素を正確に抽
出することが可能になるのである。とくに、外乱光が影
響するような場所では照度変化や色変化が生じやすい
が、上記構成によって外乱光の影響を抑制して画素を正
確に抽出することができる。

【００１２】撮像手段が、入射光を光学的に各色に分解
する色分解手段と、色分解手段により分離された各色の
入射光ごとに色信号に変換する撮像素子とを有し、色分
解手段と各色の撮像素子との間に光量制御手段を配設し
て色分解手段により分離された各光線について濃度制御
信号に応じて透過光量を制限するようにしたものは、各
基準色ごとに個別の撮像素子を有する場合の望ましい構
成である。

【００１３】また、撮像手段が、入射光を光学的に各色
に分解する色分解手段と、色分解手段により分離された
各色の光線を合成して元の入射光を再生する色合成手段
と、色合成手段により合成された入射光から各色の色信
号を出力する撮像素子とを有し、色分解手段と色合成手
段との間に光量制御手段を配設して色分解手段により分
離された各色の光線について濃度制御信号に応じて透過
光量を制限するようにしたものは、各基準色の色信号を
１つの撮像素子から出力する場合の望ましい構成であ
る。

【００１４】

【実施例】（実施例１）本実施例のブロック図を図１に
示す。図１において図５に示した従来構成と同様の機能
を有する部分は同じ符号を付してある。本実施例におけ
る従来構成との主な相違点は、撮像領域Ｄ₀ の中で対象
領域Ｄ₁ とは別に設けた１画素以上のモニタ領域Ｄ
₂ （図３参照）の画素の濃度に基づいて濃度制御信号を
発生する濃度補正手段を付加するとともに、撮像装置１
の中に光量制御手段である光量制御部２を内蔵した点に
ある。

【００１５】すなわち、従来構成と同様に、撮像手段で
ある撮像装置１から出力されるＲＧＢの３つの基準色の
色信号はビデオ信号処理部１１に入力され、増幅や同期
信号の抽出などの処理が施された後にＡ／Ｄ変換部１２
に入力される。Ａ／Ｄ変換部１２の出力は比較部２１に
入力され、比較部２１では対象領域指定部２２で指定さ
れた対象領域Ｄ₁ の画素について、抽出濃度設定部２３
および閾値設定部２４により設定された既定の濃度範囲
との濃度の比較を行い、対象領域Ｄ₁ 内の画素であり、
かつ濃度が濃度範囲内という条件を満たす画素を抽出す
る。すなわち、比較部２１、対象領域指定部２２、抽出
濃度設定部２３、閾値設定部２４により画素抽出手段が
構成される。カウンタ４１は上記条件の画素の個数を計
数し、計測処理部４２では撮像装置１の倍率に対する補
正などを行って検査や計測の結果とする。また、検査や
計測の結果は、マイクロコンピュータ４５によって管理
される。さらに、Ａ／Ｄ変換部１２の出力はＤ／Ａ変換
部４３によりアナログ信号に変換され、ＣＲＴのような
モニタ装置４４によって撮像装置１で得た画像が表示さ
れるようになっている。

【００１６】光量制御部２は、図２に示すように、撮像
装置１のハウジング１０に内蔵されている。撮像装置１
は、撮像レンズ１４を通る入射光を色分解する色分解手
段として、２枚のダイクロイックミラー１５ａ，１５ｂ
と、２枚の全反射ミラー１６ａ，１６ｂとを備える。２
枚のダイクロイックミラー１５ａ，１５ｂは撮像レンズ
１４の光軸上に光軸に対して４５度傾斜した形で配列さ
れている。一方のダイクロイックミラー１５ａは赤色光
を反射し、他領域の光を透過させるものであって、全反
射ミラー１６ａで赤色光を再反射することによって赤色
光を撮像レンズ１４の光軸に略平行な方向に導く。ま
た、他方のダイクロイックミラー１５ｂは、ダイクロイ
ックミラー１５ａを透過した光のうち青色光のみを反射
するのであって、青色光は全反射ミラー１６ｂにより再
反射されて撮像レンズ１４の光軸に略平行な方向に導か
れる。したがって、ダイクロイックミラー１５ｂを透過
した緑色光と、全反射ミラー１５ａで反射された赤色光
と、全反射ミラー１５ｂで反射された青色光とは互いに
略平行となり、それぞれ個別の撮像素子１７ａ，１７
ｂ，１７ｃ（ＣＣＤ、ビジコンなど）に導入され、各別
の基準色の色信号に変換されるのである。光量制御部２
を構成する各光量制御素子２ａ，２ｂ，２ｃは、各撮像
素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの前方に配設される。光量
制御素子２ａ，２ｂ，２ｃとしては、機械的な絞りの開
閉量を電気信号によって制御するものや、液晶パネルの
透過光量を印加電圧に応じて変化させるものが用いられ
る。ここに、全反射ミラー１６ａ，１６ｂはプリズムに
置き換えてもよい。

【００１７】ところで、濃度補正手段は、ビデオ信号処
理部１１から出力される色信号のうち、モニタ領域Ｄ₂
に対応する部分の画素を抽出してディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換部３１と、Ａ／Ｄ変換部３１の出力値に
基づいて撮像領域Ｄ₀ の画素の濃度（すなわち対象Ｓの
照度に対応する）を検出する濃度検出部３２と、濃度検
出部３２により求めた濃度の基準濃度設定部３３に設定
されている基準濃度に対する誤差を求める補正量演算部
３４と、補正量演算部３４により求めた濃度の誤差に基
づいて光量制御部２を調節する制御回路部３５とからな
る。ここに、基準濃度設定部３３では各基準色ごとの基
準濃度が設定され、補正量演算部３４では各基準色ごと
に補正量が求められる。また、濃度検出部３２は１フレ
ームの画像を取り込むたびに過去に入力されたフレーム
（画面）でのモニタ領域Ｄ₂ の濃度を用いて移動平均を
求める。たとえば、１６フレーム単位の移動平均を求め
るようにすればよい。移動平均を求めるサンプルの個数
は限定されるものではなく、また、移動平均に代えて１
フレーム毎の値を用いるなど他の値を用いてもよい。基
準濃度設定部３３はメモリであって基準濃度は外部から
与えることができる。さらに、モニタ領域Ｄ₂ には基準
となる物体が撮像されるようにし、この物体は無彩色で
あるほうが望ましいから灰色などの物体を選択する。こ
こにおいて、光量制御部２をフィードバック制御するタ
イミングは、外部からのタイミング信号によって与えら
れる、したがって、光量制御部２の調節が必要なときに
のみ制御を行ったり、光量制御部２を上記制御したりす
ることができる。

【００１８】上述のようにして、濃度補正手段では、モ
ニタ領域Ｄ₂ の画素の濃度と基準濃度との誤差に基づい
て制御回路部３５を介して光量制御部２を制御するので
あって、このとき、上記誤差が小さくなるように光量制
御部２をフィードバック制御するから、結果的に、対象
Ｓの照度の変化にかかわらず、比較部２１に入力される
色信号の検出条件をほぼ一定に保つことができるのであ
る。ここに、フィードバック制御の際には、１〜数回程
度の繰り返し周期の間に濃度検出部３２の出力値が基準
濃度に対して許容範囲内に収束するように濃度補正手段
の伝達関数を設定するのが望ましい。また、動作中に光
量制御部２の調節量が許容範囲を逸脱することがないよ
うに（すなわち、調節不能にならないように）、動作開
始時には光量制御部２の調節量を許容範囲の中間に設定
するようにし、撮像素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃへの光
量の増加、減少をともに制御できるようにしておく。

【００１９】（実施例２）本実施例は、撮像装置１の構
成が実施例１とは異なる。すなわち、図４に示すよう
に、撮像素子１７として１個で３つの基準色の色信号を
出力することができるものを用いている。したがって、
実施例１と同じ構成の色分解手段によって各基準色の色
信号に分解して光量制御素子２ａ，２ｂ，２ｃにより透
過光量を各基準色ごとに制御した後、色合成手段を用い
て色の合成を行った後に撮像素子１７に入力するように
なっている。色合成手段は、２枚のダイクロイックミラ
ー１８ａ，１８ｂと、２枚の全反射ミラー１９ａ，１９
ｂとにより構成される。すなわち、ダイクロイックミラ
ー１８ａ，１８ｂは、緑色光の透過光量を制御する光量
制御素子２ｂと撮像素子１７とを結ぶ直線上に４５度の
角度をなすように配列されており、光量制御素子２ｂに
近いダイクロイックミラー１８ａは赤色光を反射し、撮
像素子１７に近いダイクロイックミラー１８ｂは青色光
を反射する。したがって、緑色光は光量制御素子２ｂを
透過した後に撮像素子１７に入射する。また、赤色光は
全反射ミラー１９ａで反射された後に、ダイクロイック
ミラー１８ａで反射され、ダイクロイックミラー１８ｂ
を通して撮像素子１７に入射する。青色光は全反射ミラ
ー１９ｂによって反射された後に、ダイクロイックミラ
ー１８ｂで反射され撮像素子１７に入射する。このよう
にして撮像素子１７には赤色光、緑色光、青色光が合成
されて入射することになる。他の構成は実施例１と同様
であるから説明を省略する。

【００２０】なお、上記各実施例では、撮像装置１に設
けた光量制御部２を用いて透過光量を光学的に制御して
いるが、撮像装置１の出力である色信号のレベルを濃度
制御信号によって制御するようにしても同様の結果が得
られる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述のように、撮像領域の一部
に設定した所定のモニタ領域について各色信号ごとの画
素の濃度を求めて既定の基準濃度と比較し、モニタ領域
の画素の濃度の基準濃度に対する誤差に基づいて濃度制
御信号を発生し、この濃度制御信号に基づいて光量制御
手段では、モニタ領域の各画素の濃度と基準濃度との誤
差を小さくする方向に撮像領域の画素の濃度を各基準色
ごとに変化させるので、外的条件に変化が生じても光量
制御手段によって条件変化を吸収することができ、画素
抽出手段に対してはほぼ同じ条件の色信号を入力するこ
とができるという利点を有する。その結果、測定精度が
向上することになって外的条件に左右されずに目的とす
る画素を正確に抽出することができ、しかも、照明装置
によって照度の制御を行う場合などに比較すればコスト
の増加は少なく、かつ設備も大型化することはないとい
う利点がある。加えて、モニタ領域の画素の濃度と基準
濃度との誤差を小さくする方向に撮像領域の画素の濃度
を調節する際に、各基準色ごとに濃度調節を行うので、
対象に照射される光に色変化が生じたような場合であっ
ても色補正を行うことになり、目的とする画素を正確に
抽出することが可能になるのである。とくに、外乱光が
影響するような場所では照度変化や色変化が生じやすい
が、上記構成によって外乱光の影響を抑制して画素を正
確に抽出することができるという効果を奏するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示すブロック図である。

【図２】実施例１に用いる撮像装置の概略構成図であ
る。

【図３】実施例における撮像領域と対象領域とモニタ領
域とを示す説明図である。

【図４】実施例２に用いる撮像装置の概略構成図であ
る。

【図５】従来例を示すブロック図である。

【図６】従来例における撮像領域と対象領域とを示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ 光量制御部 ２ａ 光量制御素子 ２ｂ 光量制御素子 ２ｃ 光量制御素子 １５ａ ダイクロイックミラー １５ｂ ダイクロイックミラー １６ａ 全反射ミラー １６ｂ 全反射ミラー １７ 撮像素子 １７ａ 撮像素子 １７ｂ 撮像素子 １７ｃ 撮像素子 １８ａ ダイクロイックミラー １８ｂ ダイクロイックミラー １９ａ 全反射ミラー １９ｂ 全反射ミラー ２１ 比較部 ２２ 対象領域指定部 ２３ 抽出濃度設定部 ２４ 閾値設定部 ３２ 濃度検出部 ３３ 基準濃度設定部 ３４ 補正量演算部 ３５ 制御回路部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の撮像領域からの入射光を複数の基
   準色の色信号に変換する撮像手段と、撮像領域の一部で
   ある所定の対象領域について撮像手段から出力される各
   色信号ごとに設定された既定の濃度範囲の画素を抽出す
   る画素抽出手段とを備えるカラー画像処理装置におい
   て、撮像領域の一部に設定した所定のモニタ領域につい
   て各基準色ごとの画素の濃度の既定の基準濃度に対する
   誤差に基づく濃度制御信号を発生する濃度補正手段と、
   濃度制御信号によりモニタ領域の各画素の濃度と基準濃
   度との誤差を小さくする方向に撮像領域の画素の濃度を
   各基準色ごとに変化させる光量制御手段とを備えること
   を特徴とするカラー画像処理装置。
2. 【請求項２】 撮像手段は、入射光を光学的に各基準色
   に分解する色分解手段と、色分解手段により分離された
   各基準色の入射光ごとに色信号に変換する撮像素子とを
   備え、光量制御手段は、色分解手段と各基準色の撮像素
   子との間に配設され色分解手段により分離された各光線
   について濃度制御信号に応じて透過光量を制限すること
   を特徴とする請求項１記載のカラー画像処理装置。
3. 【請求項３】 撮像手段は、入射光を光学的に各基準色
   に分解する色分解手段と、色分解手段により分離された
   各基準色の光線を光学的に合成して元の入射光を再生す
   る色合成手段と、色合成手段により合成された入射光か
   ら各基準色の色信号を出力する撮像素子とを備え、光量
   制御手段は、色分解手段と色合成手段との間に配設され
   色分解手段により分離された各基準色の光線について濃
   度制御信号に応じて透過光量を制限することを特徴とす
   る請求項１記載のカラー画像処理装置。