JPH07120324A - Color-classifying apparatus - Google Patents

Color-classifying apparatus

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JPH07120324A
JPH07120324A JP26478193A JP26478193A JPH07120324A JP H07120324 A JPH07120324 A JP H07120324A JP 26478193 A JP26478193 A JP 26478193A JP 26478193 A JP26478193 A JP 26478193A JP H07120324 A JPH07120324 A JP H07120324A
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Abstract

PURPOSE:To classify colors well even when a spectrum is changed, with a simple constitution of an apparatus at a low cost while enduring mechanical vibrations or the like without limiting a light source. CONSTITUTION:A rotary color filter 12 is prepared, which has a plurality of band-pass filters 12A-12E of different band regions. A control part 26 suitably inserts each of the band-pass filters 12A-12E between an object O and CCD 14 by means of a driving motor 24. A classifying/operating circuit 28 calculates a classification spectrum based on a statistic technique from a reflectance spectrum of the object O photographed by the CCD 14, and classifies the object O using the classification spectrum.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、色を利用して対象物を
分類する色分類装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color classification device for classifying objects by using colors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、各種工業の生産現場に於ける
塗装色,染色度の管理、または生産物の色測定、あるい
は医療,学術分野に於ける被検体の色測定等に於いて
は、対象物の色を識別する色識別装置が利用されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the management of coating color and dyeing degree at various industrial production sites, or the color measurement of products, or the color measurement of a subject in medical or academic fields, etc. A color identification device for identifying the color of an object is used.

【0003】例えば、特開平3−267726号公報に
開示されている色識別装置では、対象物の反射分光スペ
クトルに統計的処理を施すことによって2クラスの分類
を行なっている。具体的には、クラスが既知の対象物の
反射分光スペクトルをFoleySammon変換(FS変換)を
利用して統計処理している(Q.Tian,M.Barbaro 他、
“Image classification by Foley-Sammon transfor
m”,Optical Engineering,Vol.25,No7,1986参照)。
For example, in the color identification apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-267726, two classes are classified by statistically processing the reflection spectrum of the object. Specifically, the reflection spectrum of an object whose class is known is statistically processed by using Foley Sammon transform (FS transform) (Q.Tian, M.Barbaro et al.,
“Image classification by Foley-Sammon transfor
m ”, Optical Engineering, Vol.25, No7, 1986).

【0004】ここで、FS変換とは、2つのクラスに分
類する手法であり、具体的には、ある対象物が2つ与え
られたときのS1 ,S2 からFisher ratio R(di )=(di t S1 di )/(di t S2 di ) …(1) di :分類スペクトル di t :分類スペクトル(転置) S1 :クラス間共分散行列 S2 :クラス内共分散行列 のR(di )を最大にするときのスペクトルdi を求め
ることである。以後、この分類のためのスペクトルdi
を分類スペクトルと呼ぶ。この分類スペクトルdi は、
対象物のスペクトルと同じ次元数を有するため、正確に
はdi (λ)と表記すべきであるが、本明細書では、簡
単のためにdi と記すものとする。そして、Fisher rat
ioを大きくする分類スペクトルを2種類求める。Fisher
ratioを最大にする分類スペクトルdi をd1 、このd
1 と直交するスペクトルの中でFisher ratioを最大にす
る分類スペクトルdi をd2 とする。この分類スペクト
ルd1 ,d2 で構成される空間に各データを投影するこ
とにより、2つのクラスが分類される。分類スペクトル
d1 ,d2 は次式から求める。
Here, the FS conversion is a method of classifying into two classes, and specifically, from S1 and S2 when two given objects are given, Fisher ratio R (di) = (di t S1 di) / (di t S2 di) ... (1) di: classification spectrum di t : classification spectrum (transpose) S1: interclass covariance matrix S2: intraclass covariance matrix R (di) is maximized Is to find the spectrum di. After that, the spectrum di for this classification
Is called a classification spectrum. This classification spectrum di is
Since it has the same number of dimensions as the spectrum of the object, it should be accurately expressed as di (.lambda.), But in this specification, it is expressed as di for simplicity. And Fisher rat
Two kinds of classification spectra for increasing io are obtained. Fisher
The classification spectrum di that maximizes the ratio is d1, and this d
The classification spectrum di that maximizes the Fisher ratio among the spectra orthogonal to 1 is d2. Two classes are classified by projecting each data on the space formed by the classification spectra d1 and d2. The classification spectra d1 and d2 are obtained from the following equation.

【0005】 d1 =α1 S2 -1Δ d2 =α2 S2 -1[I−(Δt S2 -2Δ)/(Δt S2 -3Δ)S2 -1]Δ …(2) ここで、α1 ,α2 は正規化係数、ΔはX1 −X2 (ク
ラス1とクラス2の差スペクトル)、Iは単位行列であ
る。
D1 = α1 S2 -1 Δ d2 = α2 S2 -1 [I- ( Δt S2 -2 Δ) / ( Δt S2 -3 Δ) S2 -1 ] Δ (2) where α1, α2 is a normalization coefficient, Δ is X1 -X2 (difference spectrum between class 1 and class 2), and I is an identity matrix.

【0006】このようにして得た分類スペクトルd1 ,
d2 で構成される空間に各データを投影するために分類
スペクトルと対象物の反射分光スペクトルとの内積を求
める。対象物の反射分光スペクトルをf(λ)(但し、
λ=波長)とすれば、内積t1 ,t2 は次式で表せられ
る。
The classification spectrum d1 thus obtained,
The inner product of the classification spectrum and the reflection spectrum of the object is obtained in order to project each data onto the space constituted by d2. The reflection spectrum of the object is f (λ) (however,
If λ = wavelength), the inner products t1 and t2 can be expressed by the following equations.

【0007】 t1 =f(λ)・d1 t2 =f(λ)・d2 …(3) ここで、記号「・」は内積演算を表す。T1 = f (λ) d1 t2 = f (λ) d2 (3) Here, the symbol "." Represents an inner product operation.

【0008】上記公報に開示の装置では、この内積t1
,t2 の値から図7のように分類境界を決め、この分
類スペクトルの特性を有するフィルタを図23に示すよ
うに回析格子1と液晶2を用いて実現している。
In the device disclosed in the above publication, this inner product t1
, T2, the classification boundary is determined as shown in FIG. 7, and a filter having the characteristics of this classification spectrum is realized by using the diffraction grating 1 and the liquid crystal 2 as shown in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、分類スペク
トルd1 ,d2 は一般に、図24に示すように形状が複
雑であり、また、正負の値をとるため、回析格子1,液
晶フィルタ2などの取り付け精度も厳しく要求される。
従って、装置の移動等にともなう機械的振動により、そ
の取り付け位置がずれると、分類精度が著しく低下して
しまう。また、回折格子自体はコストが高いという問題
もある。そのため、装置構成が簡単で、低コストで、且
つ機械的振動等にも耐えられるような色分類装置が望ま
れている。
However, the classification spectra d1 and d2 generally have a complicated shape as shown in FIG. 24, and since they take positive and negative values, the diffraction grating 1, the liquid crystal filter 2, etc. Mounting accuracy is also strictly required.
Therefore, if the mounting position of the device shifts due to mechanical vibration accompanying the movement of the device, the classification accuracy will be significantly reduced. There is also a problem that the diffraction grating itself is expensive. Therefore, there is a demand for a color classification device having a simple device configuration, low cost, and capable of withstanding mechanical vibration and the like.

【0010】また、上記公報の装置では、光源をある程
度限定している(ランプ3)ため、異なる光源に対して
の分類には不向きであり、光源のスペクトルが変化する
場合には良好な分類を行なうことが難しい。工場などで
色分類を行なう場合には、光源を限定することができる
が、光源を限定せずに、そのスペクトルが変化する場合
などにも良好に色分類できる装置が望まれている。
Further, in the apparatus of the above publication, the light source is limited to some extent (lamp 3), so that it is not suitable for classification with respect to different light sources, and if the spectrum of the light source changes, good classification is performed. Difficult to do. When performing color classification in a factory or the like, the light source can be limited, but there is a demand for an apparatus that can perform good color classification even when the spectrum changes without limiting the light source.

【0011】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等
にも耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトル
が変化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, has a simple device configuration, is low in cost, and can withstand mechanical vibration and the like, and its spectrum changes without limiting the light source. It is an object of the present invention to provide a color classification device that can perform good color classification even in cases such as cases.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による色分類装置は、対象物の反射分光ス
ペクトルを撮像する撮像手段と、上記対象物と撮像手段
との間に設置したそれぞれ異なる帯域を持つ複数のバン
ドパスフィルタと、上記撮像手段によって撮像された対
象物の反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類
のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトル
を用いて上記対象物の分類を行なう分類手段とを備える
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a color classification device according to the present invention is installed between an image pickup means for picking up an image of a reflection spectrum of an object and the object and the image pickup means. A plurality of band pass filters each having a different band and a reflection spectrum of the object imaged by the image pickup means are used to calculate a classification spectrum for classification using a statistical method, and the classification spectrum is used to It is characterized in that it comprises a classification means for classifying the objects.

【0013】[0013]

【作用】即ち、本発明の色分類装置によれば、それぞれ
異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタを用意して
おき、これら複数のバンドパスフィルタのそれぞれを上
記対象物と撮像手段との間に配置する。そして、分類手
段によって、上記撮像手段によって撮像された対象物の
反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のため
の分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用い
て上記対象物の分類を行なう。
That is, according to the color classification apparatus of the present invention, a plurality of bandpass filters each having a different band are prepared, and each of the plurality of bandpass filters is provided between the object and the image pickup means. Deploy. Then, the classification means calculates a classification spectrum for classification using a statistical method from the reflection spectrum of the object imaged by the imaging means, and the object spectrum is classified using this classification spectrum.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例を説明する前に、本発明の理
解を助けるために、まず本発明の原理から説明する。本
発明では、分類のためのフィルタを、従来の装置のよう
な回析格子及び液晶フィルタで構成するのではなく、図
2の(A)に示すような特定の波長のみを透過させるよ
うなバンドパスフィルタを複数組み合わせた同図の
(B)や(C)に示すようなフィルタを用いることによ
り、簡易で安価な構成の色分類装置を実現するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before explaining the embodiments of the present invention, in order to help understanding of the present invention, the principle of the present invention will be explained first. In the present invention, the filter for classification is not composed of a diffraction grating and a liquid crystal filter as in a conventional device, but a band that allows only a specific wavelength as shown in FIG. By using a filter as shown in (B) or (C) of the same drawing, which is a combination of a plurality of pass filters, a color classifying device having a simple and inexpensive structure is realized.

【0015】また、異なる光源のもとでも色分類を行な
うために、対象物を撮影するときと同じ条件で、適当な
参照板の反射分光スペクトルを計測し、対象物の反射分
光スペクトルを参照板の反射分光スペクトルで補正する
ことによって、光源(照明光)の影響を除去するように
している。即ち、λを波長として、対象物の反射分光ス
ペクトルをf(λ)、参照板の反射分光スペクトルをs
(λ)、照明光の反射分光スペクトルをL(λ)、撮影
系の感度スペクトル(撮影レンズの透過スペクトル、撮
像素子の感度スペクトル等)をM(λ)とすれば、対象
物の撮影スペクトルgi (λ)、及び参照板の撮影スペ
クトルgs (λ)はそれぞれ、 gi (λ)=f(λ)×L(λ)×M(λ) gs (λ)=s(λ)×L(λ)×M(λ) で表せられ、対象物のスペクトルgi'(λ)は、 gi'(λ)=gi (λ)/gs (λ)=f(λ)/s(λ) …(4) と表すことができる。
Further, in order to perform color classification under different light sources, the reflection spectrum of an appropriate reference plate is measured under the same conditions as when photographing an object, and the reflection spectrum of the object is used as the reference plate. The influence of the light source (illumination light) is removed by correcting the reflection spectrum of the above. That is, with λ as the wavelength, the reflection spectrum of the object is f (λ), and the reflection spectrum of the reference plate is s.
(Λ), the reflection spectrum of the illumination light is L (λ), and the sensitivity spectrum of the photographing system (transmission spectrum of the photographing lens, sensitivity spectrum of the image sensor, etc.) is M (λ), the photographing spectrum gi of the object (Λ) and the imaging spectrum gs (λ) of the reference plate are respectively gi (λ) = f (λ) × L (λ) × M (λ) gs (λ) = s (λ) × L (λ) The spectrum gi ′ (λ) of the object is expressed as × M (λ) and gi ′ (λ) = gi (λ) / gs (λ) = f (λ) / s (λ) (4) Can be represented.

【0016】こうして、照明光の反射分光スペクトルL
(λ)の影響を除去でき、gi'(λ)を用いれば、異な
る光源のもとでも分類できることになる。また、さらに
照明光の輝度が異なる場合には、除去後の信号gi'
(λ)のパワーを正規化すれば良い。
Thus, the reflection spectrum L of the illumination light
The influence of (λ) can be removed, and if gi '(λ) is used, classification can be performed under different light sources. Further, when the brightness of the illumination light is further different, the signal gi ′ after removal is
It is sufficient to normalize the power of (λ).

【0017】以下、図面を参照して、本発明の実施例を
説明する。 [第1実施例]まず、本発明の第1実施例として、2ク
ラスの対象物の分類を行なう色分類装置について説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] First, as a first embodiment of the present invention, a color classification apparatus for classifying objects of two classes will be described.

【0018】図1は、その構成を示す図で、本実施例の
色分類装置は、絞りやレンズを含む光学系10、図2の
(A)に示されるような複数枚のバンドパスフィルタ1
2A,12B,…,12Eで構成される回転色フィルタ
12、対象物O及び参照板Rの画像を取り込むためのC
CD14、A/D変換器16、フレームメモリ18、撮
影している部分を表示するモニタ20、CCD駆動ドラ
イバ22、回転色フィルタ12の駆動モータ24、CC
D駆動ドライバ22及び回転色フィルタ駆動モータ24
等を制御すると共に分類演算回路28に命令を送るコン
トロール部26、分類を行なうための分類演算回路28
から構成される。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration thereof. The color classification apparatus of the present embodiment includes an optical system 10 including a diaphragm and a lens, and a plurality of bandpass filters 1 as shown in FIG.
, C for capturing the images of the object O and the reference plate R. The rotary color filter 12 composed of 2A, 12B, ..., 12E.
CD 14, A / D converter 16, frame memory 18, monitor 20 for displaying the part being photographed, CCD drive driver 22, drive motor 24 for rotary color filter 12, CC
D drive driver 22 and rotary color filter drive motor 24
And the like, and a control unit 26 for sending a command to the classification operation circuit 28 and a classification operation circuit 28 for performing classification.
Composed of.

【0019】上記回転色フィルタ12は、図2の(B)
に示すように、何種類かのバンドパスフィルタ12A〜
12Eから構成されており、各フィルタは同図の(A)
に示すような任意のバンド幅を透過するような特性を持
っている。本実施例では、図面及び説明の簡単化のため
5枚のバンドパスフィルタで回転色フィルタ12を構成
している。なお、光学系10と回転色フィルタ12の配
置は、光学系10の前に回転色フィルタ12を配置する
ような逆の配置でも良い。
The rotary color filter 12 is shown in FIG.
As shown in FIG.
12E, each filter is shown in FIG.
It has the property of transmitting an arbitrary bandwidth as shown in. In this embodiment, the rotary color filter 12 is composed of five band pass filters for simplification of the drawing and description. The arrangement of the optical system 10 and the rotary color filter 12 may be reversed such that the rotary color filter 12 is arranged in front of the optical system 10.

【0020】上記分類演算回路28は、図3に示すよう
に、対象物Oの輝度成分を抽出するための輝度成分抽出
部30、分類のための演算(FS変換等)を行なう分類
演算部32、及び分類判定のための学習及び分類判定を
行なう分類判定部34から成る。
As shown in FIG. 3, the classification operation circuit 28 includes a brightness component extraction unit 30 for extracting the brightness component of the object O, and a classification operation unit 32 for performing an operation for classification (FS conversion etc.). , And a classification determination unit 34 for performing learning and classification determination for classification determination.

【0021】ここで、上記輝度成分抽出部30は、図4
に示すように、撮影した画像の対象物O及び参照板Rの
測定領域を抽出する3個の測定領域抽出部36A,36
B,36W、測定した輝度成分の平均を求める3個の輝
度成分平均化部38A,38B,38W、撮影したクラ
ス1またはクラス未知のデータの輝度成分を書き込む輝
度成分メモリ“A”40A、撮影したクラス2のデータ
の輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“B”40B,撮
影した参照板Rのデータの輝度成分を書き込む輝度成分
メモリ“W”40W、光源の影響を補正するための補正
回路42、補正したクラス1又はクラス未知のデータを
書き込む輝度スペクトルメモリ“dta”44A、及び補
正したクラス2のデータを書き込む輝度スペクトルメモ
リ“dtb”44Bを有している。
Here, the luminance component extracting section 30 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, three measurement area extraction units 36A, 36 for extracting the measurement areas of the object O and the reference plate R of the photographed image.
B, 36W, three luminance component averaging units 38A, 38B, 38W for averaging measured luminance components, a luminance component memory "A" 40A for writing the luminance component of photographed class 1 or unknown data, photographed Luminance component memory "B" 40B for writing the luminance component of class 2 data, luminance component memory "W" 40W for writing the luminance component of the imaged reference plate R data, correction circuit 42 for correcting the influence of the light source, correction It has a brightness spectrum memory "dta" 44A for writing the data of class 1 or unknown class and a brightness spectrum memory "dtb" 44B for writing the data of corrected class 2.

【0022】上記輝度成分メモリ40A,40B,40
Wは、回転色フィルタ12を構成するバンドパスフィル
タの枚数(本実施例では、5枚)分だけの輝度成分を書
き込むことができるようになっている。
Luminance component memories 40A, 40B, 40
As for W, it is possible to write as many luminance components as the number of band-pass filters (five in this embodiment) forming the rotary color filter 12.

【0023】上記補正回路42は、図5の(A)に示す
ように除算器421 、または同図の(B)に示すように
除去器421 とパワー正規化回路422 により構成され
る。以下の本実施例の説明では、同図の(B)に示した
構成として説明を行うものとする。
The correction circuit 42 is composed of a divider 42 1 as shown in FIG. 5A or a remover 42 1 and a power normalization circuit 42 2 as shown in FIG. 5B. . In the following description of the present embodiment, it is assumed that the configuration shown in FIG.

【0024】上記輝度スペクトルメモリ44A,44B
は、撮影するデータのサンプル数Nだけの輝度成分(各
輝度成分はフィルタ枚数個のデータからなる)を書き込
むことができるようになっている。
Luminance spectrum memory 44A, 44B
Is capable of writing as many luminance components as the number N of samples of data to be photographed (each luminance component is composed of data of the number of filters).

【0025】一方、上記分類演算部32は、図5の
(C)に示すように、切り替えスイッチ“A”46、分
類スペクトルを求める分類スペクトル算出部48、分類
スペクトルd1 を書き込む分類スペクトルd1 メモリ5
0、分類スペクトルd2 を書き込む分類スペクトルd2
メモリ52、切り替えスイッチ“B”54、積算器5
6、加算器58Aとラッチ58Bで構成され累積加算を
行なう累積演算部58とによって構成されている。
On the other hand, the classification calculator 32, as shown in FIG. 5C, has a changeover switch "A" 46, a classification spectrum calculator 48 for obtaining a classification spectrum, and a classification spectrum d1 memory 5 for writing the classification spectrum d1.
0, classification spectrum d2 for writing classification spectrum d2
Memory 52, changeover switch "B" 54, integrator 5
6. The accumulator 58 is composed of an adder 58A and a latch 58B and performs cumulative addition.

【0026】また、上記分類判定部34は、同図に示す
ように、切り替えスイッチ“C”60、分類境界を決定
する分類境界決定部62、決定した分類境界を書き込む
分類境界メモリ“cl”64、分類判定を行なう分類決定
部66から構成されている。
Further, as shown in the figure, the classification judging section 34 includes a changeover switch "C" 60, a classification boundary determining section 62 for determining a classification boundary, and a classification boundary memory "cl" 64 for writing the determined classification boundary. , And a classification determination unit 66 that performs classification determination.

【0027】次に、以上のような構成の色分類装置を使
い、2クラスの対象物を分類する処理について説明す
る。この処理では、まず分類境界を求めるための学習モ
ードを実行し、次にクラス未知のデータの色分類を行な
うための分類モードを行なう。
Next, the process of classifying the objects of two classes by using the color classifying apparatus having the above-mentioned configuration will be described. In this process, the learning mode for obtaining the classification boundary is first executed, and then the classification mode for performing the color classification of the data of unknown class is performed.

【0028】まず、学習モードについて説明する。これ
は、図6に示すような2クラスの対象物Oを分類するた
めの分類スペクトルを求めるものである。最初に、コン
トロール部26は、光学系10の方向及び焦点距離を、
2クラスの対象物を同時に撮像できるように調節する。
そして、図示しない合焦調節機構により合焦調節を行う
と共に、図示しない測光器により測光し光学系10の絞
り及びCCD14の露光時間を設定する。
First, the learning mode will be described. This is to obtain a classification spectrum for classifying two classes of objects O as shown in FIG. First, the control unit 26 determines the direction and focal length of the optical system 10 as follows.
Adjust so that two classes of objects can be imaged simultaneously.
Focus adjustment is performed by a focus adjustment mechanism (not shown), and photometry is performed by a photometer (not shown) to set the aperture of the optical system 10 and the exposure time of the CCD 14.

【0029】ここで、回転色フィルタ12の第1のバン
ドパスフィルタ(例えば、12A)で撮影が行なわれる
ように、回転色フィルタ12の位置を制御する。そし
て、CCD駆動ドライバ22に撮影コマンドを送ること
によって第1の画像を撮影する。CCD14で取り込
み、A/D変換器16でA/D変換された画像データ
は、フレームメモリ18に転送され格納される。そし
て、分類演算回路28にフレームメモリ18に格納され
た画像データを読み込ませる。
Here, the position of the rotary color filter 12 is controlled so that the first band-pass filter (for example, 12A) of the rotary color filter 12 is used for photographing. Then, the first image is photographed by sending a photographing command to the CCD drive driver 22. The image data captured by the CCD 14 and A / D converted by the A / D converter 16 is transferred to and stored in the frame memory 18. Then, the classification calculation circuit 28 is caused to read the image data stored in the frame memory 18.

【0030】分類演算回路28に於いては、画像データ
は、まず、輝度成分抽出部30へ転送される。この輝度
成分抽出部30に於いては、各画像について、測定領域
抽出部36A,36Bにて、取り込んだ各画像データの
なかでそれぞれクラス1,クラス2に対応する分類対象
領域を抽出し、その各画素ごとに輝度成分を抽出する。
そして、輝度成分平均化部38A,38Bにて、各領域
での輝度の平均値を検出し、輝度成分メモリ40A,4
0Bに書き込む。これを、データda1 ,db1 とす
る。
In the classification calculation circuit 28, the image data is first transferred to the luminance component extraction section 30. In the luminance component extraction unit 30, the measurement region extraction units 36A and 36B extract the classification target regions corresponding to class 1 and class 2 from the captured image data for each image, respectively. A luminance component is extracted for each pixel.
Then, the luminance component averaging units 38A and 38B detect the average value of the luminance in each region, and the luminance component memories 40A and 4B are detected.
Write to 0B. These are data da1 and db1.

【0031】次に、回転色フィルタ12を回転し、第2
のフィルタ(例えば、12B)で第2の画像を撮影し、
同様にして平均値を輝度成分メモリ40A,40Bに書
き込む。これを、データda2 ,db2 とする。
Next, the rotary color filter 12 is rotated to the second
Take a second image with the filter (for example, 12B),
Similarly, the average value is written in the luminance component memories 40A and 40B. These are data da2 and db2.

【0032】このような操作を、第5のフィルタ(例え
ば、12E)まで行ない、輝度成分メモリ“A”40A
にデータda3 ,da4 ,da5 を、また輝度成分メモ
リ“B”40Bにデータdb3 ,db4 ,db5 を書き
込む。即ち、この一連の操作で、輝度成分メモリ“A”
40Aにはデータdai (但し、i=1〜5)を、輝度
成分メモリ“B”40Bにはデータdbi (i=1〜
5)を書き込む。
Such an operation is performed up to the fifth filter (for example, 12E), and the luminance component memory "A" 40A
The data da3, da4, da5 are written in the same, and the data db3, db4, db5 are written in the luminance component memory "B" 40B. That is, with this series of operations, the luminance component memory "A"
40A includes data dai (where i = 1 to 5), and luminance component memory "B" 40B includes data dbi (i = 1 to 1).
Write 5).

【0033】次に、対象物の近傍に参照板Rを配置し、
同様に5種類のフィルタで撮影し、輝度成分メモリ
“W”40Wにデータdwi (i=1〜5)を書き込
む。その後、補正回路42では、クラス1については輝
度成分メモリ“A”40Aと輝度成分メモリ“W”40
Wから、またクラス2については輝度成分メモリ“B”
40Bと輝度成分メモリ“W”40Wから、データを読
み出して補正を行なう。この補正は、まず各フィルタ成
分ごとに輝度成分メモリ“A”40Aのデータを輝度成
分メモリ“W”40Wのデータで除算器421 にて次式
のように除算する。
Next, a reference plate R is placed in the vicinity of the object,
Similarly, images are taken with five types of filters, and the data dwi (i = 1 to 5) is written in the luminance component memory "W" 40W. After that, in the correction circuit 42, for the class 1, the luminance component memory “A” 40A and the luminance component memory “W” 40
Brightness component memory "B" from W, and for class 2
40B and luminance component memory “W” 40W, data is read out and correction is performed. In this correction, the data of the luminance component memory "A" 40A is first divided by the data of the luminance component memory "W" 40W for each filter component by the divider 42 1 according to the following equation.

【0034】 dam i'=dam i /dwi (但し、i=1〜5,m=1〜N) dbm i'=dbm i /dwi (但し、i=1〜5,m=1〜N) …(5)a この演算により、異なる光源(スペクトル特性)の影響
を除去できる。ここで、iはフィルタ番号、mはサンプ
ル番号を示す。
[0034] da m i '= da m i / dwi ( where, i = 1~5, m = 1~N ) db m i' = db m i / dwi ( where, i = 1~5, m = 1 ~ N) (5) a By this calculation, the influence of different light sources (spectral characteristics) can be removed. Here, i is a filter number and m is a sample number.

【0035】さらに、パワー正規化回路422 にて、上
記除算されたデータのパワー値が一定化されるように、
パワー値Cam 及びCbm により次式の演算が行なわれ
る。 dam i"=dam i'/Cam (但し、i=1〜5,m=1〜N) dbm i"=dbm i'/Cbm (但し、i=1〜5,m=1〜N) …(5)b ここで、パワー値Cam 及びCbm は、
Further, in the power normalization circuit 42 2 , the power value of the divided data is made constant,
The following calculation is carried out by the power value Ca m and Cb m. da m i "= da m i '/ Ca m ( where, i = 1~5, m = 1~N ) db m i" = db m i' / Cb m ( where, i = 1~5, m = 1~N) ... (5) b, where the power value Ca m and Cb m is

【0036】[0036]

【数1】 または、[Equation 1] Or

【0037】[0037]

【数2】 である。このパワー正規化により、光源の輝度が異なる
場合の影響を除去できる。
[Equation 2] Is. By this power normalization, it is possible to remove the influence when the brightness of the light source is different.

【0038】このようにして求められたdam i"及びd
m i"を、輝度スペクトルとして輝度スペクトルメモリ
“dta”44A及び“dtb”44Bに書き込む。以上の
補正を、対象物のサンプル数Nだけ行ない、輝度スペク
トルメモリ“dta”44A及び“dtb”44Bに輝度ス
ペクトルを書き込む。この際、対象物のサンプルは、対
象物そのものを交換しても良いし、同一対象物の異なる
領域を利用しても良い。このようにして、輝度スペクト
ルメモリ“dta”44A,“dtb”44Bには、対象物
のサンプル数Nだけの輝度スペクトルデータが書き込ま
れることになる。
Da m i "and d thus obtained
b m i "is written as a brightness spectrum in the brightness spectrum memories" dta "44A and" dtb "44B. The above correction is performed by the number N of samples of the object, and the brightness spectrum memories" dta "44A and" dtb "44B. The luminance spectrum is written into the luminance spectrum memory “dta” in this case, as the object sample, the object itself may be exchanged or a different region of the same object may be used. Into 44A and "dtb" 44B, the luminance spectrum data of the sample number N of the object is written.

【0039】また、同時に、2つのクラスの対象物を撮
影できない場合は、1つのクラス毎に対象物、参照板に
ついて上記と同様に撮影及び補正を行い、それぞれ輝度
スペクトルメモリ“dta”44A及び“dtb”44Bに
それぞれの輝度スペクトルを書き込む。この操作をサン
プル数Nだけ行なうようにする。
If the objects of the two classes cannot be imaged at the same time, the object and the reference plate are imaged and corrected for each class in the same manner as described above, and the brightness spectrum memories "dta" 44A and "dta" 44A are respectively obtained. Write each luminance spectrum in dtb "44B. This operation is performed for the number of samples N.

【0040】次に、分類演算部32では、切り替えスイ
ッチ“A”46をb側に切り替える。そして、輝度スペ
クトルメモリ“dta”44A及び“dtb”44Bからそ
れぞれクラス1及びクラス2に係る輝度スペクトルデー
タを読み出し、分類スペクトル算出部48にて、前述し
たFS変換を用いて分類スペクトルd1i(但し、i=1
〜5)、及びこれに直交するd2i(i=1〜5)を求
め、それぞれ分類スペクトルd1 メモリ50及びd2 メ
モリ52にそれぞれ分類スペクトルd1i及びd2iを書き
込む。
Next, in the classification calculation section 32, the changeover switch "A" 46 is changed over to the b side. Then, the brightness spectrum data relating to class 1 and class 2 is read from the brightness spectrum memories “dta” 44A and “dtb” 44B, respectively, and the classification spectrum calculation unit 48 uses the above-mentioned FS conversion to classify the classification spectrum d1i (however, i = 1
˜5) and d2i (i = 1 to 5) orthogonal thereto are obtained, and the classified spectra d1i and d2i are written in the classified spectra d1 memory 50 and d2 memory 52, respectively.

【0041】次に、切り替えスイッチ“A”46をa側
に、また分類判定部34の切り替えスイッチ“C”60
をb側に切り替える。そして、切り替えスイッチ“B”
54をa側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dt
a”44Aから輝度スペクトルデータdam i"を、また
分類スペクトルd1 メモリ50から分類スペクトルデー
タd1iを読み出して、積算器56及び累積演算部58に
より内積演算
Next, the changeover switch "A" 46 is set to the a side, and the changeover switch "C" 60 of the classification judging section 34 is set.
To the b side. And the changeover switch "B"
54 is switched to the side a, and the brightness spectrum memory "dt
The "luminance spectrum data da m i from 44A" a, also reads the classification spectrum data d1i from the classification spectrum d1 memory 50, the inner product calculated by the multiplier 56 and the data calculator 58

【0042】[0042]

【数3】 を行ない、結果を分類判定部34の分類境界決定部62
へ転送する。続いて、輝度スペクトルメモリ“dtb”4
4Bから輝度スペクトルデータdbm i"を、また分類ス
ペクトルd1 メモリ50から分類スペクトルデータd1i
を読み出して、同様に内積演算
[Equation 3] The classification boundary determining unit 62 of the classification determining unit 34
Transfer to. Then, the brightness spectrum memory "dtb" 4
4B to the luminance spectrum data db m i "and the classified spectrum d1 memory 50 to the classified spectrum data d1 i.
Read out and do the inner product

【0043】[0043]

【数4】 を行ない、結果を分類境界決定部62へ転送する。[Equation 4] And transfers the result to the classification boundary determining unit 62.

【0044】次に、切り替えスイッチ“B”54をb側
に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dta”44Aか
ら輝度スペクトルデータdam i"を、また分類スペクト
ルd2 メモリ52から分類スペクトルデータd2iを読み
出して、内積演算
Next, the selector switch "B" 54 is switched to the b side to read out the brightness spectrum data da m i "from the brightness spectrum memory" dta "44A and the classification spectrum data d2 i from the classification spectrum d2 memory 52. , Inner product operation

【0045】[0045]

【数5】 を行ない、結果を分類境界決定部62へ転送する。続い
て、輝度スペクトルメモリ“dtb”44Bから輝度ス
ペクトルデータdbm i"を、また分類スペクトルd2 メ
モリ52から分類スペクトルデータd2iを読み出して、
内積演算
[Equation 5] And transfers the result to the classification boundary determining unit 62. Subsequently, the luminance spectrum data db m i "from the luminance spectrum memory" dtb "44B, also reads the classification spectrum data d2i from the classification spectrum d2 memory 52,
Inner product operation

【0046】[0046]

【数6】 を行ない、結果を分類境界決定部62へ転送する。[Equation 6] And transfers the result to the classification boundary determining unit 62.

【0047】このように、各クラスについてサンプル数
分だけ処理を行ない、こうして得た分積値を分類境界決
定部62で図7のように分類境界を決定し、分類境界メ
モリ“cl”64に書き込む。
In this way, each class is processed by the number of samples, and the product division values thus obtained are used to determine the classification boundaries as shown in FIG. Write.

【0048】以上、ここまでが、学習モードである。次
に、分類モードについて説明する。この分類モードで
は、まず、図8に示すような分類したいクラス未知の対
象物Oを、学習モードのときと同様に撮影し、輝度成分
メモリ“A”40Aに輝度スペクトルdxi (但し、i
=1〜5)を書き込む。続いて、これと同じ撮影条件
で、参照板Rを同様に撮影し、輝度成分メモリ“W”4
0Wに輝度スペクトルdwi (但し、i=1〜5)を書
き込む。そして、これら輝度成分メモリ“A”40A及
び“W”40Wからデータを読み込んで、補正回路42
で補正 dxi'=dxi /dwi (但し、i=1〜5) …(10) を行ない、更にパワー正規化回路422 にて上記除算さ
れたデータのパワー値が正規化されるように
The above is the learning mode. Next, the classification mode will be described. In this classification mode, first, an object O of an unknown class to be classified as shown in FIG. 8 is photographed as in the learning mode, and the brightness spectrum dxi (however, i is stored in the brightness component memory “A” 40A).
= 1 to 5) is written. Subsequently, the reference plate R is similarly photographed under the same photographing condition as this, and the luminance component memory “W” 4
The brightness spectrum dwi (where i = 1 to 5) is written in 0W. Then, the data is read from the luminance component memories “A” 40A and “W” 40W, and the correction circuit 42 is read.
Correction by dxi '= dxi / dwi (where i = 1 to 5) (10), and the power normalization circuit 42 2 further normalizes the power value of the divided data.

【0049】[0049]

【数7】 を行い、輝度スペクトルメモリ“dta”44Aに輝度ス
ペクトルdxi"を書き込む。
[Equation 7] Then, the brightness spectrum dxi "is written in the brightness spectrum memory" dta "44A.

【0050】ここで、分類演算部32では、切り替えス
イッチ“A”46をa側に切り替え、分類判定部34で
は、切り替えスイッチ“C”60をa側に切り替える。
そして、分類演算部32の切り替えスイッチ“B”54
をまずa側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dt
a”44Aから輝度スペクトルdxi"を、また分類スペ
クトルd1 メモリ50から分類スペクトルデータd1iを
読み出して、積算器56及び累積演算部58により内積
演算
Here, in the classification calculation section 32, the changeover switch "A" 46 is changed over to the a side, and in the classification judgment section 34, the changeover switch "C" 60 is changed over to the a side.
Then, the changeover switch “B” 54 of the classification calculation unit 32
Is first switched to the a side, and the brightness spectrum memory "dt
a "44A reads the luminance spectrum dxi" and the classified spectrum d1 memory 50 reads the classified spectrum data d1i, and the integrator 56 and the accumulator 58 calculate the inner product.

【0051】[0051]

【数8】 を行ない、tx1 を分類判定部34の分類決定部66へ
転送する。
[Equation 8] Then, tx1 is transferred to the classification determining unit 66 of the classification determining unit 34.

【0052】次に、切り替えスイッチ“B”54をb側
に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dta”44Aか
ら輝度スペクトルdxi"を、また分類スペクトルd2 メ
モリ52から分類スペクトルデータd2iを読み出して、
内積演算
Next, the changeover switch "B" 54 is switched to the b side to read the luminance spectrum dxi "from the luminance spectrum memory" dta "44A and the classified spectrum data d2i from the classified spectrum d2 memory 52,
Inner product operation

【0053】[0053]

【数9】 を行ない、tx2 を分類決定部66へ転送する。[Equation 9] Then, tx2 is transferred to the classification determining unit 66.

【0054】そして、分類決定部66は、分類境界メモ
リ“cl”64から分類境界を読み出して、このデータよ
り、上記転送されてきた内積値tx1 ,tx2 が分類境
界のどちら側にあるかを判定し、分類結果を出力する。
Then, the classification determining unit 66 reads out the classification boundary from the classification boundary memory "cl" 64, and judges from this data which side of the transferred inner product values tx1 and tx2 is on the classification boundary. Then, the classification result is output.

【0055】ここまでの操作が、分類モードである。以
上のように、本実施例では、光源のスペクトル特性の相
違を除算器421 にて、また輝度の相違をパワー正規化
回路422 にて補正するために、異なる光源についても
良好な分類を行うことができる。この際に、さらに図5
の(B)に示すように、パワー正規化回路422 を用い
ているために、光源の輝度が変化する場合に於いても良
好な分類を行なうことができる。なお、光源のスペクト
ルが変化せずに、輝度のみが変化する場合には、除算回
路421 は不要で、パワー正規化回路422 だけで良
い。
The operation up to this point is the classification mode. As described above, in the present embodiment, since the difference in the spectral characteristics of the light sources is corrected by the divider 42 1 and the difference in the brightness is corrected by the power normalization circuit 42 2 , good classification is performed for different light sources. It can be carried out. In this case, FIG.
Since the power normalizing circuit 42 2 is used as shown in (B) of No. 2 , good classification can be performed even when the luminance of the light source changes. When the spectrum of the light source does not change but only the brightness changes, the division circuit 42 1 is unnecessary and only the power normalization circuit 42 2 is needed.

【0056】また、回転色フィルタ12を用いた簡単な
構成であるため、安価で機械的振動等にも頑健になる。
また、学習モードと分類モードを有することから、異な
る分類目的にも容易に対応することができる。
Since the rotary color filter 12 is used in a simple structure, it is inexpensive and robust against mechanical vibration.
Further, since it has the learning mode and the classification mode, it is possible to easily cope with different classification purposes.

【0057】さらに、図9の(A)に示すように、分類
演算部32を、既に学習済みの分類スペクトルd1i,d
2iを記憶する分類スペクトルd1 ,d2 メモリ50,5
2の対とそれらを選択するための切り替えスイッチ
“B”54との組を複数設け、それぞれの組の分類スペ
クトルd1 ,d2 メモリ50,52に異なる学習済みの
分類スペクトルを記憶しておき、各組を選択するための
切り替えスイッチ“C’”68を利用するようにすれ
ば、異なる分類目的にも瞬時に対応することができる。
また、回転フィルタ12を交換するようにしてもよいの
も勿論である。
Further, as shown in FIG. 9A, the classification operation section 32 is operated by the classification spectra d1i, d which have already been learned.
Classification spectra d1 and d2 memories 50 and 5 for storing 2i
A plurality of pairs of two pairs and a changeover switch "B" 54 for selecting them are provided, and different learned classification spectra are stored in the classification spectra d1 and d2 memories 50 and 52 of each set, respectively. By using the changeover switch “C ′” 68 for selecting a set, different classification purposes can be instantly dealt with.
Of course, the rotary filter 12 may be replaced.

【0058】なお、本実施例では回転色フィルタ12と
して、図2の(B)に示すように、円形のフィルタ12
A〜12Eを同一円上に配置した構成のものを用い、各
フィルタで停止させるため各フィルタ毎にその位置を制
御するようにしているが、図2の(C)に示すように、
フィルタ12A〜12Eを円弧状に構成し、それらを同
一円上に配列してなる回転色フィルタ12を用いれば、
各フィルタ毎に停止させ位置制御する必要がなくなり、
常に動かし続けることができるので、より高速に分類処
理を行なえる。ただし、当然のことながら、この場合
は、CCD14での露光のタイミングと回転色フィルタ
12の回転のスピードとの同期をとる必要がある。
In the present embodiment, the rotary color filter 12 is a circular filter 12 as shown in FIG.
A to 12E are arranged on the same circle, and the position of each filter is controlled so that each filter can be stopped. However, as shown in (C) of FIG.
By using the rotary color filter 12 in which the filters 12A to 12E are formed in an arc shape and arranged on the same circle,
There is no need to stop and control the position of each filter,
Since you can keep moving, you can perform classification processing faster. However, as a matter of course, in this case, it is necessary to synchronize the exposure timing of the CCD 14 and the rotation speed of the rotary color filter 12.

【0059】また、本実施例では撮像素子としてCCD
14を1つだけ用いたが、図10に示すように、複数個
の撮像素子14と光路分割手段70を用いて構成しても
良いのは当然である。
In this embodiment, a CCD is used as the image pickup device.
Although only one 14 is used, it goes without saying that a plurality of image pickup devices 14 and the optical path dividing means 70 may be used as shown in FIG.

【0060】また、分類した結果は、分類されたクラス
に応じて異なる色の画像として表示しても良いし、音声
等で撮影者に知らせるようにしても良い。 [第2実施例]次に、本発明の第2実施例として、多ク
ラス(nクラス)のものの分類を行なう色分類装置につ
いて説明する。本実施例の色分類装置は、前述した第1
実施例と同様の構成を有しており、輝度成分抽出部30
の内部構成のみが異なっている。
Further, the classified result may be displayed as an image of a different color according to the classified class, or may be notified to the photographer by voice or the like. [Second Embodiment] Next, as a second embodiment of the present invention, a color classifying device for classifying multi-class (n-class) objects will be described. The color classification device of this embodiment is the same as the first embodiment described above.
The luminance component extraction unit 30 has the same configuration as that of the embodiment.
Only the internal structure of is different.

【0061】即ち、輝度成分抽出部30は、図11に示
すように、撮影した画像の対象物Oの測定領域を抽出す
る対象物の測定領域抽出部361 〜36n ,36Wと、
測定した輝度成分の平均を求める輝度成分平均化部38
1 〜38n ,38Wと、撮影したクラス1またはクラス
未知のデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“1
”401 ,撮影したクラス2のデータの輝度成分を書
き込む輝度成分メモリ“2 ”402 ,…,撮影したクラ
スnのデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“n
”40n ,撮影した参照板Rのデータの輝度成分を書
き込む輝度成分メモリ“W”40Wとを有している。こ
れらの輝度成分メモリ“1 ”401 〜“n ”40n 及び
輝度成分メモリ“W”40Wは、回転色フィルタ12を
構成するフィルタの枚数(5枚)分だけの輝度成分を書
き込むことができる容量を有している。
That is, as shown in FIG. 11, the luminance component extraction section 30 includes object measurement area extraction sections 36 1 to 36 n and 36 W for extracting the measurement area of the object O of the photographed image.
Luminance component averaging unit 38 for obtaining the average of the measured luminance components
1 to 38 n , 38 W and a brightness component memory "1" for writing the brightness component of the photographed class 1 or unknown class data
“40 1 , luminance component memory“ 2 ”for writing the luminance component of the captured class 2 data,” 40 2 , ..., Luminance component memory “n” for writing the luminance component of the captured class n data
"40 n ", a brightness component memory "W" 40 W for writing the brightness component of the data of the photographed reference plate R. These brightness component memories "1" 40 1 to "n" 40 n and brightness component memory The “W” 40W has a capacity capable of writing as many luminance components as the number (5) of filters forming the rotary color filter 12.

【0062】また、この輝度成分抽出部30は、さら
に、光源の影響を補正するための補正回路42と、補正
したクラス1のデータを書き込む輝度スペクトルメモリ
“dt1”441 ,補正したクラス2のデータを書き込む
輝度スペクトルメモリ“dt2 ”442 ,…,補正したク
ラスnのデータを書き込む輝度スペクトルメモリ“dt
n”44n とを有している。これらの輝度スペクトルメ
モリ“dt1 ”441 〜“dtn ”44n はそれぞれ、撮影
するデータのサンプル数Nだけの輝度成分(各輝度成分
はフィルタ枚数個のデータからなる)を書き込むことが
できる容量を有している。
The brightness component extraction unit 30 further includes a correction circuit 42 for correcting the influence of the light source, a brightness spectrum memory "dt1" 44 1 for writing the corrected class 1 data, and a corrected class 2 data. Luminance spectrum memory “dt2” 44 2 for writing data, ..., Luminance spectrum memory “dt for writing corrected class n data
n "it has a 44 n. These luminance spectrum memory" respectively dt1 "44 1 ~" dtn " 44 n is the number of samples the luminance component (the luminance component only N of data to be captured filter number number of (Comprising data).

【0063】このような構成の色分類装置では、前述の
第1実施例と同様に、まず分類境界を求めるための学習
モードを実行し、次にクラス未知のデータの色分類を行
なうための分類モードを行なう。
In the color classifying apparatus having such a configuration, similarly to the first embodiment described above, first, the learning mode for obtaining the classification boundary is executed, and then the classification for performing the color classification of the data of unknown class. Mode.

【0064】まず、学習モードについて説明する。多ク
ラスの対象物の内の任意の2クラスの対象物について、
上記第1実施例と同様に撮影、補正し、輝度スペクトル
メモリ“dt1 ”441 ,“dt2 ”442 に輝度スペクト
ルdam i",dbm i"を書き込む。そして、上記第1実
施例と同様にFS変換を利用して分類スペクトルd1i
(但し、i=1〜5),d2i(i=1〜5)を求め、図
5の(C)の分類スペクトルd1 ,d2 メモリ50,5
2に書き込む。続いて、残りのn−2クラスの対象物に
ついても、上記第1実施例と同様に撮影、補正し、輝度
スペクトルメモリ“dts ”44s に輝度スペクトルds
m i"(但し、s=3〜n,i=1〜5)を書き込む。こ
こで、sはクラス番号、mはサンプル番号、iはフィル
タ番号とする。このようにしてクラス1からクラスnま
での対象物について、各輝度スペクトルメモリ“dts ”
44s に書きこまれた輝度スペクトルdsm i"と分類ス
ペクトルd1i,d2iを用いて、分類境界を求める。分類
境界を求めるために、上記第1実施例と同様の操作をし
て、各クラスの対象物の輝度スペクトルdsm i"につい
て分類スペクトルd1iとの内積値ts1(但し、s=1〜
n)及びd2iとの内積値ts2(s=1〜n)を求め、分
類境界決定部62へ転送する。そして、この転送された
内積値を分類境界決定部62で図9の(B)に示すよう
に分類境界を決定し、分類境界メモリ“cl”64に書き
込む。
First, the learning mode will be described. For any two classes of objects in a multi-class object,
Imaging and correction are performed in the same manner as in the first embodiment, and the brightness spectra da m i ", db m i" are written in the brightness spectrum memories "dt1" 44 1 and "dt2" 44 2 . Then, as in the first embodiment, the classification spectrum d1i is obtained by using the FS conversion.
(However, i = 1 to 5) and d2i (i = 1 to 5) are obtained, and the classified spectra d1 and d2 memories 50 and 5 of FIG.
Write to 2. Subsequently, the remaining n-2 class objects are also photographed and corrected in the same manner as in the first embodiment, and the brightness spectrum ds is stored in the brightness spectrum memory “dts” 44 s.
m i "(where s = 3 to n, i = 1 to 5) is written. Here, s is a class number, m is a sample number, and i is a filter number. Luminance spectrum memory "dts" for objects up to
The classification boundary is found using the luminance spectrum ds m i "written in 44 s and the classification spectra d1i and d2i. To find the classification boundary, the same operation as in the first embodiment is performed, and each class is classified. inner product of the classification spectra d1i the luminance spectrum ds m i "of the object ts1 (where, s =. 1 to
The inner product value ts2 (s = 1 to n) of n) and d2i is obtained and transferred to the classification boundary determining unit 62. Then, the transferred inner product value is determined by the classification boundary determining unit 62 as shown in FIG. 9B, and the classification boundary is determined and written in the classification boundary memory “cl” 64.

【0065】以上ここまでが、学習モードである。次
に、分類モードについて説明する。即ち、前述の第1実
施例と同様に、分類したい対象物Oを撮影、補正し、輝
度スペクトルメモリ“dt1 ”441 に輝度スペクトルd
xiを書き込む。続いて、上記第1実施例と同様にして、
分類演算部32及び分類判定部34で分類判定を行な
う。
The above is the learning mode. Next, the classification mode will be described. That is, as in the first embodiment described above, the object O to be classified is photographed and corrected, and the brightness spectrum d is stored in the brightness spectrum memory “dt1” 44 1.
Write xi. Then, similarly to the first embodiment,
The classification calculation unit 32 and the classification determination unit 34 perform classification determination.

【0066】ここまでの操作を、分類モードとする。以
上の多クラスの場合にも、異なる光源で良好な分類を行
なうことができる。なお、本第2実施例に於いては、多
クラスの中の任意の2クラスのデータからFS変換にて
分類スペクトルを求めるようにしたが、クラス全ての情
報を用いて分類スペクトルを求めても良い(これは、次
の第3実施例としてさらに詳細に後述する)。
The operation up to this point is called the classification mode. Even in the case of the above multiple classes, good classification can be performed using different light sources. In the second embodiment, the classification spectrum is obtained by FS conversion from the data of any two classes in the multi-class, but the classification spectrum may be obtained by using the information of all the classes. Good (this is described in more detail below as a third embodiment below).

【0067】また、分類を何ステップかに段階的に行な
っても良い。例えば、10クラスの分類を行なう場合に
は、まず5クラスずつの2クラスに分ける分類スペクト
ルにより分類を行ない、その分類された結果に応じてさ
らに細かく分類するための分類スペクトルを選択し、分
類するようにしても良い。このように多段的に行なうこ
とにより、さらに分類精度を向上させることができる。
The classification may be performed stepwise in several steps. For example, when classifying into 10 classes, first, classification is performed according to a classification spectrum that is divided into 2 classes of 5 classes, and a classification spectrum for further fine classification is selected and classified according to the classified result. You may do it. By carrying out in multiple stages in this way, the classification accuracy can be further improved.

【0068】[第3実施例]次に、本発明の第3実施例
として、多クラス(nクラス)のものの分類を行なう別
の色分類装置について説明する。本実施例の色分類装置
は、分類演算部32の構成が前述した第2実施例と異な
っている。
[Third Embodiment] Next, as a third embodiment of the present invention, another color classifying apparatus for classifying multi-class (n-class) objects will be described. The color classification apparatus of this embodiment is different from the second embodiment in the configuration of the classification calculation unit 32.

【0069】即ち、この分類演算部32は、図12に示
すように、切り替えスイッチ“D”72と、分類空間へ
投影するための変換行列を求める変換行列算出部74
と、この変換行列算出部74で求めた変換行列を書き込
む変換行列メモリ76と、この変換行列を用いて分類空
間へ投影するための変換部78とで構成されている。
That is, as shown in FIG. 12, the classification calculation section 32 includes a changeover switch "D" 72 and a conversion matrix calculation section 74 for obtaining a conversion matrix for projection onto the classification space.
And a conversion matrix memory 76 for writing the conversion matrix obtained by the conversion matrix calculation unit 74, and a conversion unit 78 for projecting into the classification space using this conversion matrix.

【0070】まず、本第3実施例で用いる分類手法(H
TC)について説明する。HTC(Hotelling trace cr
iterion )は、多クラスのものを分離する手法で、具体
的には、対象物の反射分光スペクトルを変換行列Aで変
換したときのS1 をクラス間共分散行列、S2 をクラス
内共分散行列として、HTC J=tr(S2 -1S1 ) …(13) (但し、tr(X)は、行列Xのトレース(対角成分の
和)) を最大にするような変換行列Aを求めることである。
First, the classification method (H
TC) will be described. HTC (Hotelling trace cr
iterion) is a method for separating multi-class ones. Specifically, S1 when the reflection spectrum of an object is converted by the conversion matrix A is an interclass covariance matrix, and S2 is an intraclass covariance matrix. , HTC J = tr (S2 -1 S1) (13) (where tr (X) is the trace of the matrix X (sum of diagonal elements)) is to find a transformation matrix A that maximizes .

【0071】このAは、次のように求められる。ここ
で、dimをi番目のクラスのm個目のデータ(ベクト
ル)、di をi番目のクラスの平均データ(ベクト
ル)、を全クラスの平均データ(ベクトル)とする。
また、Iを単位行列、Wi をi番目のクラスのデータで
構成される残差行列(Wi =(di1−di di2−di
…dim−di ))、Wt を全データで構成される残差
行列(Wt =(d1 d2 dn
))、Eを(Wt t Wt )の固有ベクトル行列、Λを
(Wt t Wt )の固有値行列、UをS2 を白色化する行
列、VをS2 の固有ベクトル行列、ΓをS2 の固有値行
列とする。
This A is obtained as follows. Here, dim is the m-th data (vector) of the i-th class, di is the average data (vector) of the i-th class, and d is the average data (vector) of all classes.
Further, I is a unit matrix, and Wi is a residual matrix (Wi = (di1− di di2− di) composed of data of the i-th class.
... dim- di)), Wt residual matrix consisting of all data (Wt = (d1 - d d2 - d ... dn -
d)), the eigenvalues matrix of eigenvector matrix of E (Wt t Wt), the Λ (Wt t Wt), matrix whitening S2 is U, eigenvector matrix of the V S2, and the eigenvalue matrix Γ to S2 .

【0072】まず、次の固有値問題を解く。なお、S2
=Wt Wt t である。 S2 V=VΓ、Vt V=I …(14) Vt S2 V=Γ …(15) ここで、 (Wt t Wt )E=EΛ …(16) この両辺にWt を左から掛けると (Wt Wt t )Wt E=(Wt E)Λ …(17) これと上記(14)式を比較してV=Wt E、Γ=Λ次
に、S2 を白色化する。
First, the following eigenvalue problem is solved. In addition, S2
= Is a Wt Wt t. S2 V = VΓ, V t V = I ... (14) V t S2 V = Γ ... (15) Here, when multiplied by Wt from the left to the sides (Wt t Wt) E = EΛ ... (16) (Wt Wt t ) Wt E = (Wt E) Λ (17) By comparing this with the above equation (14), V = Wt E, Γ = Λ Next, S2 is whitened.

【0073】 Ut S2 U=I …(18) ただし U=Wt EΛ-1 …(19) 同様に、S1 についても Ut S1 U=D …(20) そして、Dの固有値問題を解く。U t S2 U = I (18) However, U = Wt EΛ -1 (19) Similarly, for S1, U t S1 U = D (20) Then, the eigenvalue problem of D is solved.

【0074】 DΨ=ΨΘ Ψt Ψ=I …(21) Ψt DΨ=Θ …(22) (Ψtt )S1 (ΨU)=Θ …(23) これは、 Z=(Ψtt )X …(24) と変換したときのZのS1 に相等する。この変換により
S2 は白色化される。
[0074] DΨ = ΨΘ Ψ t Ψ = I ... (21) Ψ t DΨ = Θ ... (22) (Ψ t U t) S1 (ΨU) = Θ ... (23) which is, Z = (Ψ t U t ) X ... (24) is equivalent to S1 of Z when converted. By this conversion, S2 is whitened.

【0075】 (Ut Ψt )S2 (UΨ)=Ψt IΨ=Ψt Ψ=I …(25) A=Ψtt =Ψt Λ-1t Wt t …(26) 各クラスの対象物の反射分光スペクトルに(26)式で
表せられる変換行列Aを掛けることで、多クラスの分類
が可能となる。
(U t Ψ t ) S 2 (U Ψ) = Ψ t I Ψ = Ψ t Ψ = I (25) A = Ψ t U t = Ψ t Λ −1 E t Wt t (26) For each class By multiplying the reflection spectrum of the target object by the conversion matrix A represented by the equation (26), it is possible to perform multi-class classification.

【0076】次に、本第3実施例の色分類装置を使った
色分類について説明する。本実施例も、上記第1及び第
2実施例と同様に、まず学習モードを行ない、次に分類
モードを行なう。
Next, color classification using the color classification device of the third embodiment will be described. Also in this embodiment, similarly to the first and second embodiments, the learning mode is first performed, and then the classification mode is performed.

【0077】まず、学習モードについて説明する。即
ち、多クラスの対象物を前述の第1実施例と同様に撮
像、補正し、輝度スペクトルメモリ“dts ”44s に輝
度スペクトルdsm i"(但し、s=1〜n,i=1〜
5)を書き込む。ここで、sはクラス番号、mはサンプ
ル番号、iはフィルタ番号とする。
First, the learning mode will be described. That is, multi-class objects are imaged and corrected in the same manner as in the first embodiment described above, and the brightness spectrum ds m i "(where s = 1 to n, i = 1 to 1) is stored in the brightness spectrum memory" dts "44 s .
Write 5). Here, s is a class number, m is a sample number, and i is a filter number.

【0078】次に、分類演算部32の切り替えスイッチ
“D”72をb側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ
“dts ”44s から輝度スペクトルdsm i"を読み込ん
で変換行列算出部74で上記で説明したHTCを用いて
変換行列を求め、変換行列メモリ76に書き込む。この
変換行列をAとする。
Next, the changeover switch "D" 72 of the classification operation unit 32 is changed over to the side b, the brightness spectrum ds m i "is read from the brightness spectrum memory" dts "44 s , and the conversion matrix calculation unit 74 performs the above-mentioned operation. A conversion matrix is obtained using the HTC described above and written in the conversion matrix memory 76. This conversion matrix is referred to as A.

【0079】次に、切り替えスイッチ“D”72をa側
に、また切り替えスイッチ“C”60をb側に切り替え
て、輝度スペクトルメモリ“dts ”44s から輝度スペ
クトルdsm i"を読み出し、さらに変換行列メモリ76
から変換行列Aを読み出し、変換部78でそれぞれの輝
度スペクトルdsm i"に変換行列Aを掛ける。つまり、
Next, the changeover switch "D" 72 is changed over to the a side and the changeover switch "C" 60 is changed over to the b side to read out the brightness spectrum ds m i "from the brightness spectrum memory" dts "44 s. Conversion matrix memory 76
The conversion matrix A is read from the conversion matrix A, and the conversion unit 78 multiplies the respective luminance spectra ds m i ″ by the conversion matrix A.

【0080】[0080]

【数10】 この掛け算では、輝度スペクトルの次元数は変化せず、
この場合は5次元のままであり、この5次元のデータ
[Equation 10] In this multiplication, the number of dimensions of the luminance spectrum does not change,
In this case, it remains 5 dimensions, and this 5 dimensions data

【0081】[0081]

【数11】 が分類のための評価値として分類境界決定部62へ転送
される。なお、この(27)式に於いては、Tは転置を
表す。分類境界決定部62で、図9の(B)に示すよう
に分類境界を決定し、分類境界メモリ“cl”64に書き
込む。
[Equation 11] Is transferred to the classification boundary determining unit 62 as an evaluation value for classification. In this equation (27), T represents transposition. The classification boundary determination unit 62 determines a classification boundary as shown in FIG. 9B and writes it in the classification boundary memory “cl” 64.

【0082】以上ここまでが、学習モードである。次
に、分類モードについて説明する。前述した第1実施例
と同様に、分類したい対象物Oを撮像、補正し、輝度ス
ペクトルメモリ“dt1 ”441 に輝度スペクトルdxiを
書き込む。続いて、上記第1実施例と同様にして、分類
演算部32の切り替えスイッチ“D”72をa側に、ま
た分類判定部34の切り替えスイッチ“C”60をa側
に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dt1 ”441
ら輝度スペクトルdxi" を読み出し、さらに変換行列メ
モリ76から変換行列Aを読み出し、変換部78で輝度
スペクトルdxi" に変換行列Aを掛け、その結果(値)
を分類決定部66へ転送する。つまり
The above is the learning mode. Next, the classification mode will be described. Similar to the first embodiment described above, the object O to be classified is imaged and corrected, and the brightness spectrum dxi is written in the brightness spectrum memory “dt1” 44 1 . Then, similarly to the first embodiment, the changeover switch “D” 72 of the classification calculation section 32 is changed over to the a side, and the changeover switch “C” 60 of the classification determination section 34 is changed over to the a side to obtain the luminance spectrum. The brightness spectrum dxi "is read from the memory" dt1 "44 1, the conversion matrix A is further read from the conversion matrix memory 76, and the brightness spectrum dxi" is multiplied by the conversion matrix A in the conversion unit 78, and the result (value) is obtained.
To the classification determining unit 66. That is

【0083】[0083]

【数12】 なる[Equation 12] Become

【0084】[0084]

【数13】 が分類決定部66へ送られる。そして、分類境界メモリ
“cl”64から分類境界を読み出し、分類決定部66へ
転送された値が、図9の(B)の分類境界中のどこにあ
るかを分類判定する。
[Equation 13] Is sent to the classification determining unit 66. Then, the classification boundary is read out from the classification boundary memory “cl” 64, and the classification determination is made as to where the value transferred to the classification determination unit 66 is in the classification boundary of FIG. 9B.

【0085】ここまでの操作を、分類モードとする。以
上のように、HTCを用いることにより、多クラスの場
合に於いて最適な分類のための変換行列を求めることが
できる。
The operation up to this point is referred to as a classification mode. As described above, by using HTC, it is possible to obtain a conversion matrix for optimal classification in the case of multiple classes.

【0086】また、本第3実施例では、分類を5次元で
行うようにしたが、適当に次元を落とし(例えば2次
元)、分類境界を求めるようにしても良い。なお、ここ
まで説明した第1乃至第3実施例では、バンドパスフィ
ルタの通過帯域は任意に定められていた。つまり、既に
市販されている任意のフィルタを利用することができ、
回転色フィルタ12を安価に製作することが可能であ
る。
Further, in the third embodiment, the classification is performed in five dimensions, but the dimensions may be appropriately reduced (for example, two dimensions) to determine the classification boundary. In the first to third embodiments described so far, the pass band of the band pass filter is set arbitrarily. In other words, you can use any filter that is already on the market,
The rotary color filter 12 can be manufactured at low cost.

【0087】[第4実施例]次に、前述の第1乃至第3
実施例とは異なり、回転色フィルタ12の帯域を分類し
たい対象物に応じて最適に求めるようにした色分類装置
を、本発明の第4実施例として説明する。
[Fourth Embodiment] Next, the above-mentioned first to third
A fourth embodiment of the present invention will be described, which is different from the embodiment, in which a color classifying apparatus is configured to optimally obtain the band of the rotary color filter 12 according to an object to be classified.

【0088】本第4実施例の色分類装置の構成は前述し
た第1実施例と同様であり、ここでは、最適な分類フィ
ルタを計算する処理法について説明する。図13の
(A)は、最適化フィルタを求めるための装置の構成を
示す図で、対象物の反射分光スペクトルを測定するため
の分光計80と、最適なフィルタを見つけるためのフィ
ルタ最適化演算回路82と、参照板データメモリ84
W,クラス1データメモリ84A,クラス2データメモ
リ84Bと、フィルタパラメータメモリ86A,分類ス
ペクトルd1 メモリ86B,分類スペクトルd2 メモリ
86Cとから構成されている。本第4実施例では、分光
計80を利用して、対象物Oのスペクトルを細かい間隔
で撮影し(例えば5nm)、このデータから複数枚(5
〜10枚)の最適なバンドパスフィルタを決定する。
The configuration of the color classification device of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment described above, and a processing method for calculating the optimum classification filter will be described here. FIG. 13A is a diagram showing a configuration of an apparatus for obtaining an optimization filter, which includes a spectrometer 80 for measuring a reflection spectrum of an object and a filter optimization calculation for finding an optimum filter. Circuit 82 and reference plate data memory 84
W, class 1 data memory 84A, class 2 data memory 84B, filter parameter memory 86A, classification spectrum d1 memory 86B, classification spectrum d2 memory 86C. In the fourth embodiment, the spectrum of the object O is photographed at fine intervals (for example, 5 nm) using the spectrometer 80, and a plurality of images (5
The optimum bandpass filter is determined.

【0089】まず、図13の(A)に示すように、クラ
ス既知の2クラスの対象物Oの反射分光スペクトル及び
参照板Rの反射分光スペクトルを分光計80に撮影し、
データdsm (λ)としてデータメモリ84A,84B
に書き込む。但しここで、sはクラス番号(s=0が参
照板,s=1がクラス1,s=2がクラス2)、mはサ
ンプル番号である。
First, as shown in FIG. 13A, the spectroscopic spectra of the reflection spectra of the object O of two classes and the reflection plate of the reference plate R of which the classes are known are photographed by the spectrometer 80,
Data memories 84A and 84B as data ds m (λ)
Write in. Here, s is a class number (s = 0 is a reference plate, s = 1 is class 1, s = 2 is class 2), and m is a sample number.

【0090】以降の処理はすべてフィルタ最適化演算回
路82のなかで行なわれるもので、これを図14に示す
フローチャートに沿って説明する。まず、回転色フィル
タ12を構成するバンドパスフィルタのパラメータの初
期値を設定する(ステップS1)。このパラメータは、
図13の(B)に示すように、フィルタの枚数(k
枚)、各フィルタの中心波長(λi )、各フィルタの帯
域幅(wi )、各フィルタの透過率(ti )であり、全
部でフィルタの枚数×3個である。なおここで、iはフ
ィルタ番号(i=1〜k)である。
All the subsequent processing is performed in the filter optimizing operation circuit 82, which will be described with reference to the flow chart shown in FIG. First, the initial values of the parameters of the bandpass filter forming the rotary color filter 12 are set (step S1). This parameter is
As shown in FIG. 13B, the number of filters (k
Number of filters, the center wavelength (.lambda.i) of each filter, the bandwidth (wi) of each filter, and the transmittance (ti) of each filter. The total number of filters.times.3. Here, i is a filter number (i = 1 to k).

【0091】その後、まず、クラス1の1つの対象物O
の反射分光スペクトルd1 1 (λ)について、バンドパ
スフィルタを通したデータに変換する。具体的には、1
枚目のフィルタについて
Then, first, one object O of class 1
The reflection spectrum d1 1 (λ) of is converted into data that has passed through a bandpass filter. Specifically, 1
About the first filter

【0092】[0092]

【数14】 を行なう。続いて、2枚目,3枚目,…,k枚目と行な
い、他のサンプルの反射分光スペクトルについても上記
の操作を行なって、df1m を求める。そして、この操作
を、クラス2の対象物Oの反射分光スペクトル及び参照
板Rの反射分光スペクトルについても行ない、df2m
(i)とdfs(i)とを求める。以上の操作を、本第4
実施例では、スペクトル変換と呼ぶ(ステップS2)。
[Equation 14] Do. Then, the second sheet, the third sheet, ..., And the k-th sheet are carried out, and the above-mentioned operation is performed for the reflection spectrums of the other samples to obtain df1 m . Then, this operation is also performed for the reflection spectrum of the object O of class 2 and the reflection spectrum of the reference plate R, and df2 m
Find (i) and dfs (i). The above operation is the fourth
In the embodiment, this is called spectrum conversion (step S2).

【0093】このようにして得たデータdf1m (i)及
びdf2m (i)(但し、i=1〜k,m=1〜N)を参
照板Rのデータdfs(i)で補正し(ステップS3)、
FS変換を行なって分類スペクトルを求める(ステップ
S4)。
The data df1 m (i) and df2 m (i) (where i = 1 to k, m = 1 to N) thus obtained are corrected with the data dfs (i) of the reference plate R ( Step S3),
FS conversion is performed to obtain a classification spectrum (step S4).

【0094】そして、この求めた分類スペクトルからFi
sher ratioを計算し、分類評価値Cを求める。分類評価
値Cは、このFisher ratioの他、センサのS/N比snr
や対象物Oの輝度等を考慮した値で、例えば次式であ
る。
Then, from the obtained classification spectrum, Fi
The sher ratio is calculated to obtain the classification evaluation value C. Classification evaluation value C is S / N ratio of sensor other than this Fisher ratio
Or a value in consideration of the brightness of the object O, for example, the following formula.

【0095】[0095]

【数15】 ここで、Ca ,Cb ,Cc は、適当な重み係数である。
そして、この分類評価値Cとそのときのフィルタのパラ
メータを、フィルタパラメータメモリ86Aに書き込む
(ステップS5)。
[Equation 15] Here, Ca, Cb and Cc are appropriate weighting factors.
Then, the classification evaluation value C and the filter parameter at that time are written in the filter parameter memory 86A (step S5).

【0096】次に、フィルタのパラメータの1つを変更
し(ステップS6)、再び対象物Oの反射分光スペクト
ルを用いて上記のようにスペクトル変換を行ない(ステ
ップS7)、参照板Rのデータで補正する(ステップS
8)。そして、この新たに求められたデータを用いてF
S変換を行ない、分類スペクトルd1 ,d2 を求め(ス
テップS9)、分類評価値Cnew を求める(ステップS
10)。
Next, one of the parameters of the filter is changed (step S6), the spectrum conversion is performed again using the reflection spectrum of the object O (step S7), and the data of the reference plate R is used. Correct (Step S
8). Then, using this newly obtained data, F
S-transformation is performed to obtain the classification spectra d1 and d2 (step S9) and the classification evaluation value Cnew (step S9).
10).

【0097】このとき、フィルタパラメータメモリ86
Aに書き込まれている分類評価値Cを読み込み、Cnew
とCの大きさを比較する(ステップS11)。その結
果、Cnew がCよりも大きければ、フィルタパラメータ
メモリ86Aの分類評価値Cnew をCに更新すると共に
このときのフィルタのパラメータを更新し、また分類ス
ペクトルd1 ,d2 の値をそれぞれ分類スペクトルd1
メモリ86B,分類スペクトルd2 メモリ86Cに書き
込む(ステップS12)。反対に、Cnew がCより小さ
ければ、フィルタのパラメータを変更前の状態に戻す
(ステップS13)。
At this time, the filter parameter memory 86
The classification evaluation value C written in A is read, and Cnew
And C are compared in size (step S11). As a result, if Cnew is larger than C, the classification evaluation value Cnew in the filter parameter memory 86A is updated to C, the filter parameters at this time are updated, and the values of the classification spectra d1 and d2 are respectively classified spectrum d1.
The data is written in the memory 86B and the classified spectrum d2 memory 86C (step S12). On the contrary, if Cnew is smaller than C, the parameter of the filter is returned to the state before the change (step S13).

【0098】そして、フィルタのパラメータをすべて変
更したか否かを判断し(ステップS14)、変更し終え
た場合には処理を終了し、変更し終えていない場合には
上記ステップS6に戻って、再びパラメータを変更す
る。
Then, it is judged whether or not all the parameters of the filter have been changed (step S14). If the change has been completed, the processing is terminated, and if the change has not been completed, the procedure returns to the step S6. Change the parameter again.

【0099】なお、分類評価値が所定の値を越えたら処
理を中止するようにしても良い。以上のようにして、回
転色フィルタ12のバンドパスフィルタのパラメータ及
び分類スペクトルd1 ,d2 が求まる。そして、この特
性を有するバンドパスフィルタを製作し、以後は前述の
第1実施例等と同様に、学習モードにて分類境界を求
め、分類処理を行うことができる。ただし、上記第1実
施例と異なり、分類スペクトル算出部48は不用とな
る。
The processing may be stopped when the classification evaluation value exceeds a predetermined value. As described above, the parameters of the bandpass filter of the rotary color filter 12 and the classification spectra d1 and d2 are obtained. Then, a bandpass filter having this characteristic is manufactured, and thereafter, the classification boundary can be obtained and the classification processing can be performed in the learning mode as in the first embodiment and the like. However, unlike the above-described first embodiment, the classification spectrum calculation unit 48 is unnecessary.

【0100】また、上記フローチャートに於いては、ス
テップS11では単純にCnew がCより大きい時にのみ
ステップS12に進むようにしているが、Cnew がCよ
り小さい時にもある確率でステップS12に進むような
Simulated Anealing法を用いることにより、グローバル
な最適値を求めることができる。
Further, in the above-mentioned flowchart, in step S11, the procedure simply proceeds to step S12 only when Cnew is larger than C. However, when Cnew is smaller than C, the procedure also proceeds to step S12 with a certain probability.
A global optimum value can be obtained by using the Simulated Anealing method.

【0101】また、多クラス(nクラス)の分類に対し
て同様の処理を行うこともできる。この場合は、任意の
2クラスを選択し、上述したFS変換を利用する。そし
て、分類評価値Cは2クラスの分類の分離具合を調べる
Fisher ratio、多クラスの分類の分離具合を表すHTC
値、センサのS/N比snr 、対象物の輝度df等を考慮し
た値で、例えば次式である。
Further, similar processing can be performed for classification of multiple classes (n classes). In this case, two arbitrary classes are selected and the FS conversion described above is used. Then, the classification evaluation value C is used to check the degree of separation between the two classes.
Fisher ratio, HTC indicating the separation degree of multi-class classification
The value, the S / N ratio snr of the sensor, the brightness df of the object, etc. are taken into consideration.

【0102】[0102]

【数16】 但しここで、Ca ,Cb ,Cc ,Cd は、適当な重み係
数である。
[Equation 16] However, here, Ca, Cb, Cc, and Cd are appropriate weighting factors.

【0103】また、任意の2クラスを選択したFS変換
ではなく、前述した第3実施例で説明したような変換行
列を求めた上で、上述の分類評価値を利用しても良い。 [第5実施例]次に、本発明の第5実施例を説明する。
前述の第4実施例に於いては、各フィルタの透過率(t
i )もパラメータとして最適化した。しかし、撮影時の
ダイナミックレンジを考慮した場合には、この透過率は
対象物の輝度にあわせて決めた方が好ましい。例えば、
被写体の輝度が高い帯域では透過率を下げ、また、被写
体の輝度が低い帯域では透過率を上げた方がダイナミッ
クレンジが大きくなり、撮像時のS/Nが向上する。そ
こで、次式で示すような値に設定する。
Further, instead of the FS conversion in which two arbitrary classes are selected, the conversion matrix as described in the third embodiment may be obtained and then the above classification evaluation value may be used. [Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the above-described fourth embodiment, the transmittance (t
i) was also optimized as a parameter. However, in consideration of the dynamic range at the time of shooting, it is preferable to determine the transmittance according to the brightness of the object. For example,
The dynamic range becomes larger and the S / N at the time of image pickup is improved by decreasing the transmittance in the band where the brightness of the object is high and increasing the transmittance in the band where the brightness of the object is low. Therefore, the value is set as shown in the following equation.

【0104】[0104]

【数17】 但しここで、Cは定数、Wi はフィルタの帯域幅、Lia
veはその帯域における対象物の平均輝度である。これを
模式的に図示すると、図15に示すようになる。
[Equation 17] Where C is a constant, Wi is the bandwidth of the filter, and Lia
ve is the average brightness of the object in that band. This is schematically shown in FIG.

【0105】また、ダイナミックレンジを向上させる別
の手段として、露光時間を変化させても良い。この場合
には、各フィルタの画像を撮像する度にCCDのシャッ
タ速度を変化させたり、光学系10の絞りを変化させ
る。
The exposure time may be changed as another means for improving the dynamic range. In this case, the shutter speed of the CCD is changed or the aperture of the optical system 10 is changed every time an image of each filter is captured.

【0106】また、図2の(C)に示したような回転色
フィルタ12を用いる場合には、図16のように光の遮
光部分(即ち、各フィルタ)の大きさを、露光量に応じ
て変化させるようにしても良い。
When the rotary color filter 12 as shown in FIG. 2C is used, the size of the light-shielding portion (that is, each filter) is changed according to the exposure amount as shown in FIG. It may be changed by changing.

【0107】[第6実施例]次に、本発明の第6実施例
を説明する。上述した実施例は光源が変化するのに対応
したものであったが、限定されている光源の場合には、
より簡単に最適化を行なうことができる。そこで、光源
が限定されている場合の2クラスのものの分類を行なう
色分類装置を、本発明の第6実施例として説明する。
[Sixth Embodiment] The sixth embodiment of the present invention will be described below. Although the above-described embodiments deal with changing the light source, in the case of a limited light source,
Optimization can be performed more easily. Therefore, a color classifying device for classifying two types of light sources when the light source is limited will be described as a sixth embodiment of the present invention.

【0108】即ち、光源が限定されている場合には、参
照板Rによる補正が不要なため、分光計で撮影された次
元でFS変換を行ない、理想的な分類スペクトルを算出
でき、このフィルタから実用的な次元数の少ないフィル
タを算出できる。図17の(A)には、全体のフィルタ
算出までの構成図を示す。
That is, when the light source is limited, since the correction by the reference plate R is unnecessary, the FS conversion can be performed in the dimension photographed by the spectrometer to calculate the ideal classification spectrum. A practical filter with a small number of dimensions can be calculated. FIG. 17A shows a configuration diagram up to the calculation of the entire filter.

【0109】分類スペクトル算出部48は、前述した第
1実施例と同様なものであり、FS変換により分類スペ
クトルd1 ,d2 を算出する。ただし、次元数は、分光
計80で撮影されるスペクトルの次元数だけであり、フ
ィルタ演算回路88では、この分類スペクトルd1 ,d
2 を近似するべき複数のバンドパスフィルタが算出され
る。この算出には、前述した第4実施例で述べたような
逐次的な処理を用いることができる。例えば、実現した
い分類スペクトルd1 ,d2 を適当なバンドパスフィル
タの線型結合として近似する。分類スペクトルd1 ,d
2 を近似するスペクトルd1 ’,d2 ’を d1 ’=U1 (λ)+U2 (λ)+U3 (λ)+…+Um(λ) d2 ’=V1 (λ)+V2 (λ)+V3 (λ)+…+Vn(λ) …(33) のように、バンドパスフィルタUi (λ)(但し、i=
1〜m)、Vj (λ)(但し、j=1〜n)にて表し、
次の評価値C1 ,C2 を最小とするUi (λ),Vj
(λ)を逐次的に求める。
The classification spectrum calculation unit 48 is similar to that of the first embodiment described above, and calculates the classification spectra d1 and d2 by FS conversion. However, the number of dimensions is only the number of dimensions of the spectrum photographed by the spectrometer 80, and in the filter calculation circuit 88, the classified spectra d1, d
Multiple bandpass filters to approximate 2 are calculated. For this calculation, the sequential processing as described in the fourth embodiment can be used. For example, the classification spectra d1 and d2 to be realized are approximated as a linear combination of appropriate bandpass filters. Classification spectrum d1, d
The spectra d1 'and d2' approximating 2 are d1 '= U1 (λ) + U2 (λ) + U3 (λ) + ... + Um (λ) d2' = V1 (λ) + V2 (λ) + V3 (λ) + ... + Vn (Λ) (33) As shown in the bandpass filter Ui (λ) (where i =
1 to m), Vj (λ) (where j = 1 to n),
Ui (λ), Vj that minimizes the next evaluation values C1 and C2
(Λ) is sequentially obtained.

【0110】 C1 =|d1 −d1 ’|2 C2 =|d2 −d2 ’|2 …(34) なお、上記第4実施例で示したように、評価値にさらに
Fisher RatioやS/Nを考慮するようにしても良い。
C1 = | d1-d1 '| 2 C2 = | d2-d2' | 2 (34) As shown in the fourth embodiment, the evaluation value is further
The Fisher Ratio and S / N may be taken into consideration.

【0111】このようにして、分類スペクトルd1 ,d
2 を近似するべき複数のバンドパスフィルタが算出さ
れ、図17の(B)に示すように、回転色フィルタ12
として構成される。
In this way, the classification spectra d1 and d
A plurality of bandpass filters that should approximate 2 are calculated, and as shown in FIG.
Configured as.

【0112】また、分類演算回路28は、図18のよう
に構成される。まず、輝度成分抽出部30は、光源の補
正が不要のためメモリ40A,40B及び補正回路42
が無くなり、輝度スペクトルはダイレクトに輝度スペク
トルメモリ“dta”44A及び“dtb”44Bに記憶さ
れる。また、分類演算部32は、単純な累積加算回路と
なり、累積加算値t1,t2が分類判定部34へ送られ
る。分類判定部34は、上記第1実施例と同構成であ
る。
The classification operation circuit 28 is constructed as shown in FIG. First, since the luminance component extraction unit 30 does not need to correct the light source, the memories 40A and 40B and the correction circuit 42 are used.
, And the luminance spectrum is directly stored in the luminance spectrum memories “dta” 44A and “dtb” 44B. The classification calculation unit 32 is a simple cumulative addition circuit, and the cumulative addition values t1 and t2 are sent to the classification determination unit 34. The classification determination unit 34 has the same configuration as that of the first embodiment.

【0113】本第6実施例のように、光源が限定された
場合には、光源を補正する場合に比較して回路構成が大
変にシンプルとなる。また、光源が数種類に限定されて
いる場合には、図19に示すように、光源90を検出す
るための光源検出装置92を設け、その光源90の種類
に応じて、専用の回転色フィルタ12を交換するような
フィルタ交換部94を設けても良い。
When the light source is limited as in the sixth embodiment, the circuit configuration becomes very simple as compared with the case where the light source is corrected. When the number of types of light sources is limited to several, a light source detection device 92 for detecting the light source 90 is provided as shown in FIG. 19, and the dedicated rotary color filter 12 is provided according to the type of the light source 90. A filter exchanging section 94 for exchanging the filter may be provided.

【0114】[第7実施例]次に、図13の分類判定部
34にニューラルネットワークを用い、複雑な分類判定
を良好に行なうようにした本発明の第7実施例を説明す
る。この分類判定部34は、内積値t1,t2から対象
物のクラス番号を出力するものであり、図20の(A)
に示すように、2入力,1出力のニューラルネットワー
ク96と、その学習のための学習器98とにより構成す
ることができる。
[Seventh Embodiment] Next, a seventh embodiment of the present invention will be described in which a neural network is used in the classification judging section 34 of FIG. 13 so as to favorably perform complicated classification judgment. The classification determination unit 34 outputs the class number of the object from the inner product values t1 and t2, and is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, it can be configured by a two-input, one-output neural network 96 and a learning device 98 for learning the neural network 96.

【0115】このニューラルネットワーク96は、内積
値t1,t2の値が、入力層のユニット100A,10
0Bに入力する。これら入力層のユニット100A,1
00Bは、入力した信号をそのまま中間のユニット10
2A〜102Nに分配する。中間のユニット102A〜
102N及び出力層のユニット104は、複数の入力端
子と1個の出力端子を有している。
In this neural network 96, the values of the inner product values t1 and t2 are the units 100A and 10 of the input layer.
Enter in 0B. These input layer units 100A, 1
00B, the input signal as it is, the intermediate unit 10
Distribute to 2A-102N. Intermediate unit 102A-
The unit 102N and the output layer unit 104 have a plurality of input terminals and one output terminal.

【0116】各ユニットは次式の処理を実行する。 y=f(Σwii +θ) …(35) 但しここで、xi は端子iへの入力、wi は端子iの重
み係数、θはバイアス値である。また、fは、次式のよ
うなシグモイド関数である。
Each unit executes the processing of the following equation. y = f (Σw i x i + θ) (35) where x i is the input to the terminal i, w i is the weighting coefficient of the terminal i, and θ is the bias value. Further, f is a sigmoid function represented by the following equation.

【0117】 f(x)=1/(1+e-x) …(36) このニューラルネットワーク96には、重みメモリ10
6からそれぞれのクラス決定に必要な重み係数とバイア
ス値が、中間層及び出力層の各ユニット102A〜10
2N及び104に与えられるように構成されている。
F (x) = 1 / (1 + e −x ) ... (36) This neural network 96 has a weight memory 10
6, the weighting factors and bias values necessary for each class determination are the units 102A to 10A of the intermediate layer and the output layer.
2N and 104.

【0118】そして、学習モード時には、学習器98に
よりクラス番号がニューラルネットワーク96から出力
されるように、ラメルハート等が考案した一般化デルタ
ルール学習法(「PDPモデル・認知科学とニューロン
回路網の探索」第8章、D.E.ラメルハート、J.
L.マクレランド、PDPリサーチグループ著、甘利俊
一監訳、産業図書、1989)により学習が行なわれ
る。
Then, in the learning mode, the generalized delta rule learning method devised by Lamelhardt et al. (“PDP model / cognitive science and search for neuron network” so that the class number is output from the neural network 96 by the learner 98). ”Chapter 8, DE Ramelhart, J. Am.
L. Learning is conducted by McClellan, PDP Research Group, translated by Shunichi Amari, Sangyo Tosho, 1989).

【0119】このニューラルネットワークを用いること
により、その分類境界が複雑な場合や、多クラスの場合
にも容易に分類判定を行なうことができる。また、現在
人間が経験的に行なっている分類も、ニューラルネット
ワークを利用することにより、容易に実現することがで
きる。
By using this neural network, classification judgment can be easily performed even when the classification boundary is complicated or when there are multiple classes. Further, the classification currently performed by humans can be easily realized by using a neural network.

【0120】なお、ニューラルネットワークで学習を行
なう際には、学習に適さないデータを取り除くための前
処理回路を設けても良い。また、ニューラルネットワー
クは、その実行時に於いて時間がかかることから、図2
0の(B)に示すように、学習により得られたニューラ
ルネットワーク96を利用して、2入力1出力の分類テ
ーブル108を作成し、実行時にこの分類テーブル10
8を用いることもできる。この場合には、分類テーブル
108の作成のためのテーブル作成回路110を利用す
る。
When learning is carried out by the neural network, a preprocessing circuit for removing data not suitable for learning may be provided. In addition, because the neural network takes time to execute,
As shown in (B) of 0, a 2-input 1-output classification table 108 is created by using the neural network 96 obtained by learning, and the classification table 10 is executed at the time of execution.
8 can also be used. In this case, the table creation circuit 110 for creating the classification table 108 is used.

【0121】また、異なる分類目的には改めて学習を行
なうことになるが、この場合は、重みメモリ106の値
だけが異なる。そこで、分類目的毎に学習をして、異な
る重みメモリに記憶しておき、実行時に、分類目的に応
じて重みメモリを選択する又は分類テーブルを選択する
構成としても良い。
Further, although learning is performed again for different classification purposes, in this case, only the value of the weight memory 106 is different. Therefore, the learning may be performed for each classification purpose and stored in different weight memories, and at the time of execution, the weight memory or the classification table may be selected according to the classification purpose.

【0122】[第8実施例]前述の実施例では、主に回
転色フィルタ12により分類を行なう色分類装置であっ
たが、この場合、対象物Oが動いたときに、各フィルタ
で撮像された画像にずれが生じる。上記第1実施例で
は、輝度成分抽出部30にて、ある範囲の平均を求める
ようにしたため、このずれが平均する大きさに対して小
さい場合は実用上問題はない。しかし、高速に動く対象
物を撮像する場合や、対物物が小さく十分平均する範囲
を確保できない場合は、このずれが問題となってくる。
そこで、このずれの影響を除去する方法を、本発明の第
8実施例として説明する。
[Eighth Embodiment] In the above-described embodiments, the color classification device mainly performs the classification by the rotary color filter 12. In this case, when the object O moves, the image is picked up by each filter. The image is misaligned. In the first embodiment, the luminance component extraction unit 30 is configured to obtain the average of a certain range. Therefore, if this deviation is smaller than the average size, there is no practical problem. However, this deviation becomes a problem when an image of an object that moves at high speed is taken or when the object is small and a sufficient average range cannot be secured.
Therefore, a method of eliminating the influence of this deviation will be described as an eighth embodiment of the present invention.

【0123】即ち、図21の(A)に示すように、輝度
成分抽出部30に、マスク回路112A,112B,1
12Wを設ける。このマスク回路112A,112B,
112Wは、図21の(B)に示すように、2次元画像
の周辺に近いほど振幅が小さくなるような1種のフィル
タである。画像にずれが生じる場合画像の周辺部ほど異
なるパターンが周りから入りこむため、このようなマス
ク処理することによりずれの影響を軽減することができ
る。このマスクとしては、例えばガウシアン関数を近似
したものを用いる。この方法は、簡単な処理で大きな効
果を得ることができる。
That is, as shown in FIG. 21A, the luminance component extraction unit 30 has mask circuits 112A, 112B, 1
12W is provided. This mask circuit 112A, 112B,
As shown in FIG. 21 (B), 112W is one type of filter whose amplitude becomes smaller as it gets closer to the periphery of the two-dimensional image. When a shift occurs in the image, a different pattern enters from the surroundings in the peripheral portion of the image, and thus such a masking process can reduce the influence of the shift. As this mask, for example, an approximation of a Gaussian function is used. This method can obtain a great effect with simple processing.

【0124】また、図22の(A)示すように、画像ず
れ補正回路114を用いる。この画像ずれ補正回路11
4は、各フィルタ12A〜12Eで撮像された画像のず
れを補正するもので、具体的には、図22の(B)に示
すように構成される。即ち、この画像ずれ補正回路11
4は、フレームメモリ116と、相関演算に用いる参照
画像を記憶する参照エリアメモリ118、相関演算を行
なう相関回路120と読み出し制御回路122にて構成
される。このような構成に於いて、フィルタを通して撮
像された画像は、まずフレームメモリ116に記憶され
ると共に、その1部が参照エリアメモリ118に記憶さ
れる。そして、続いて撮像される別のフィルタを通して
得られた画像がフレームメモリ116に記憶され、相関
回路120にて、参照エリアメモリ118に記憶されて
いる参照画像との間で相関演算が行なわれる。この相関
演算は、差の絶対値和を比較する方法等により行なわ
れ、2画像連続したフィルタ画像間でのずれ量が得られ
る。そして、このずれ量に基づいて、読み出し制御回路
122にて、最初に撮像した画像に合わせるようにフレ
ームメモリからの読み出し位置を制御することにより、
画像間のずれを補正することができる。この方法は、対
象物が小さい場合でも有効である。
Further, as shown in FIG. 22A, the image shift correction circuit 114 is used. This image shift correction circuit 11
Reference numeral 4 is for correcting the deviation of the images picked up by the filters 12A to 12E, and is specifically configured as shown in FIG. That is, the image shift correction circuit 11
4 is composed of a frame memory 116, a reference area memory 118 for storing a reference image used for correlation calculation, a correlation circuit 120 for performing correlation calculation, and a read control circuit 122. In such a configuration, the image captured through the filter is first stored in the frame memory 116, and a part thereof is stored in the reference area memory 118. Then, an image obtained through another subsequently captured image is stored in the frame memory 116, and the correlation circuit 120 performs a correlation calculation with the reference image stored in the reference area memory 118. This correlation calculation is performed by a method of comparing the sums of the absolute values of the differences or the like, and the amount of deviation between two consecutive filtered images is obtained. Then, based on this shift amount, the read control circuit 122 controls the read position from the frame memory so as to match the first captured image,
Misalignment between images can be corrected. This method is effective even when the object is small.

【0125】また、画像を細かいブロックに分割し、ブ
ロック毎にずれ量を求め、これを補正することにより、
画像中の1部分が動く場合でも、ずれを補正することが
できる。
Further, by dividing the image into fine blocks, obtaining the shift amount for each block, and correcting this,
Even if one part in the image moves, the deviation can be corrected.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等にも
耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトルが変
化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置を提
供することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
(EN) Provided is a color classification device which has a simple device configuration, is low in cost, can withstand mechanical vibration, etc., and can perform good color classification even when the spectrum changes without limiting the light source. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の色分類装置の構成を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a color classification device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(A)は第1実施例の色分類装置に使用される
回転色フィルタに使用される複数のバンドパスフィルタ
の特性を示す図であり、(B)及び(C)はそれぞれ回
転色フィルタの構成を示す図である。
FIG. 2A is a diagram showing characteristics of a plurality of bandpass filters used in a rotating color filter used in the color classification apparatus of the first embodiment, and FIGS. 2B and 2C are rotation diagrams. It is a figure which shows the structure of a color filter.

【図3】図1中の分類演算回路のブロック構成図であ
る。
FIG. 3 is a block configuration diagram of a classification calculation circuit in FIG.

【図4】図3中の輝度成分抽出部の構成を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a luminance component extraction unit in FIG.

【図5】(A)及び(B)はそれぞれ図4中の補正回路
の構成を示す図であり、(C)は図3中の分類演算部及
び分類判定部の構成を示す図である。
5A and 5B are diagrams showing the configuration of the correction circuit in FIG. 4, respectively, and FIG. 5C is a diagram showing the configuration of a classification calculation unit and a classification determination unit in FIG.

【図6】2クラスの対象物を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing objects of two classes.

【図7】第1実施例の色分類装置が学習モードで決定す
る分類境界を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing classification boundaries determined in a learning mode by the color classification device of the first embodiment.

【図8】分類したいクラス未知の対象物を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing objects of unknown class to be classified.

【図9】(A)は第1実施例に於ける分類演算部の別の
構成例を示す図であり、(B)は本発明の第2実施例の
色分類装置に於いて決定される分類境界を示す図であ
る。
FIG. 9A is a diagram showing another configuration example of the classification calculation section in the first embodiment, and FIG. 9B is determined in the color classification device of the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows a classification boundary.

【図10】第1実施例の色分類装置の変形例を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the color classification device according to the first embodiment.

【図11】本発明の第2実施例の色分類装置に於ける輝
度成分抽出部の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a luminance component extraction unit in the color classification device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3実施例の色分類装置に於ける輝
度成分抽出部及び分類判定部の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing configurations of a luminance component extraction unit and a classification determination unit in a color classification device according to a third embodiment of the present invention.

【図13】(A)は本発明の第4実施例に於いて最適化
フィルタを求めるための装置の構成を示す図であり、
(B)は回転色フィルタを構成するフィルタのパラメー
タに関する図である。
FIG. 13A is a diagram showing a configuration of an apparatus for obtaining an optimization filter in the fourth embodiment of the present invention,
FIG. 7B is a diagram relating to parameters of filters that form a rotary color filter.

【図14】図13の(A)中のフィルタ最適化演算回路
の動作フローチャートである。
14 is an operation flowchart of the filter optimization arithmetic circuit in FIG. 13 (A).

【図15】本発明の第5実施例に於ける各フィルタの透
過率の決め方を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining how to determine the transmittance of each filter in the fifth embodiment of the present invention.

【図16】第5実施例に使用される回転色フィルタの構
成を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a rotary color filter used in a fifth embodiment.

【図17】(A)は本発明の第6実施例に於いて最適化
フィルタを求めるための装置の構成を示す図であり、
(B)は第6実施例に使用される回転色フィルタの構成
を示す図である。
FIG. 17A is a diagram showing a configuration of an apparatus for obtaining an optimization filter in the sixth embodiment of the present invention,
(B) is a diagram showing a configuration of a rotary color filter used in the sixth embodiment.

【図18】第6実施例の色分類装置に於ける輝度成分抽
出部、分類演算部、及び分類判定部の構成を示す図であ
る。
FIG. 18 is a diagram showing the configurations of a luminance component extraction unit, a classification calculation unit, and a classification determination unit in the color classification device of the sixth embodiment.

【図19】第6実施例の色分類装置の変形例を示す図で
ある。
FIG. 19 is a diagram showing a modification of the color classification device of the sixth embodiment.

【図20】(A)及び(B)はそれぞれ本発明の第7実
施例の色分類装置に於ける分類判定部の構成例を示す図
である。
20A and 20B are diagrams showing a configuration example of a classification determination unit in the color classification device of the seventh embodiment of the present invention.

【図21】(A)は本発明の第8実施例の色分類装置に
於ける輝度成分抽出部の構成を示す図であり、(B)は
(A)中の各マスク回路の特性を示す図である。
FIG. 21A is a diagram showing the configuration of a luminance component extraction unit in the color classification device of the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 21B shows the characteristics of each mask circuit in FIG. It is a figure.

【図22】(A)は第8実施例の色分類装置の構成を示
す図であり、(B)は(A)中の画像ずれ補正回路の構
成を示す図である。
22A is a diagram showing a configuration of a color classification device of an eighth embodiment, and FIG. 22B is a diagram showing a configuration of an image shift correction circuit in FIG.

【図23】従来の色判別装置に於ける分類スペクトルの
特性を有するフィルタの構成を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a filter having a characteristic of a classification spectrum in a conventional color discrimination device.

【図24】分類スペクトルを説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a classification spectrum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光学系、12…回転色フィルタ、12A〜12E
…バンドパスフィルタ、14…CCD、16…A/D変
換器、18,116…フレームメモリ、20…モニタ、
22…CCD駆動ドライバ、24…回転色フィルタ駆動
モータ、26…コントロール部、28…分類演算回路、
30…輝度成分抽出部、32…分類演算部、34…分類
判定部34、36A,36B,36W,361 〜36n
…測定領域抽出部、38A,38B,38W,381
38n …輝度成分平均化部、40A,40B,40W,
401 〜40n …輝度成分メモリ、42…補正回路、4
1 …除算器、422 …パワー正規化回路、44A,4
4B,441 〜44n …輝度スペクトルメモリ、46,
54,60,68,72…切り替えスイッチ、48…分
類スペクトル算出部、50,52,86B,86C…分
類スペクトルメモリ、56…積算器、58…累積演算
部、58A…加算器、58B…ラッチ、62…分類境界
決定部、64…分類境界メモリ、66…分類決定部、7
0…光路分割手段、74…変換行列算出部、76…変換
行列メモリ、78…変換部、80…分光計、82…フィ
ルタ最適化演算回路、84A,84B,84W…データ
メモリ、86A…フィルタパラメータメモリ、88…フ
ィルタ演算回路、90…光源、92…光源検出装置、9
4…フィルタ交換部、96…ニューラルネットワーク、
98…学習器、100A,100B,102A〜102
N,104…ユニット、106…重みメモリ、108…
分類テーブル、110…テーブル作成回路、112A,
112B,112W…マスク回路、114…画像ずれ補
正回路、118…参照エリアメモリ、120…相関回
路、122…読み出し制御回路、O…対象物、R…参照
板。
10 ... Optical system, 12 ... Rotation color filter, 12A to 12E
... band pass filter, 14 ... CCD, 16 ... A / D converter, 18, 116 ... frame memory, 20 ... monitor,
22 ... CCD drive driver, 24 ... Rotation color filter drive motor, 26 ... Control section, 28 ... Sorting arithmetic circuit,
30 ... Luminance component extraction unit, 32 ... Classification operation unit, 34 ... Classification determination unit 34, 36A, 36B, 36W, 36 1 to 36 n
... measurement area extraction unit, 38A, 38B, 38W, 38 1 ~
38 n ... Luminance component averaging unit, 40A, 40B, 40W,
40 1 to 40 n ... Luminance component memory, 42 ... Correction circuit, 4
2 1 ... Divider, 42 2 ... Power normalization circuit, 44A, 4
4B, 44 1 to 44 n ... Luminance spectrum memory, 46,
54, 60, 68, 72 ... Changeover switch, 48 ... Classification spectrum calculation unit, 50, 52, 86B, 86C ... Classification spectrum memory, 56 ... Accumulator, 58 ... Cumulative calculation unit, 58A ... Adder, 58B ... Latch, 62 ... Classification boundary determining unit, 64 ... Classification boundary memory, 66 ... Classification determining unit, 7
0 ... Optical path splitting means, 74 ... Transform matrix calculating section, 76 ... Transform matrix memory, 78 ... Transform section, 80 ... Spectrometer, 82 ... Filter optimization arithmetic circuit, 84A, 84B, 84W ... Data memory, 86A ... Filter parameters Memory, 88 ... Filter arithmetic circuit, 90 ... Light source, 92 ... Light source detection device, 9
4 ... Filter exchange unit, 96 ... Neural network,
98 ... Learner, 100A, 100B, 102A-102
N, 104 ... Unit, 106 ... Weight memory, 108 ...
Classification table, 110 ... Table creation circuit, 112A,
112B, 112W ... Mask circuit, 114 ... Image shift correction circuit, 118 ... Reference area memory, 120 ... Correlation circuit, 122 ... Read control circuit, O ... Object, R ... Reference plate.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象物の反射分光スペクトルを撮像する
撮像手段と、 前記対象物と撮像手段との間に配置したそれぞれ異なる
帯域を持つ複数のバンドパスフィルタと、 前記撮像手段によって撮像された対象物の反射分光スペ
クトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペク
トルを算出し、この分類スペクトルを用いて前記対象物
の分類を行なう分類手段と、 を具備することを特徴とする色分類装置。
1. An image pickup means for picking up a reflection spectrum of an object, a plurality of bandpass filters having different bands arranged between the object and the image pickup means, and an object picked up by the image pickup means. A color classification device, comprising: a classification means for calculating a classification spectrum for classification using a statistical method from the reflection spectrum of the object, and classifying the object using the classification spectrum. .
【請求項2】 前記分類手段は、前記対象物を照明する
光源のスペクトル特性及び輝度を正規化する正規化手段
を含むことを特徴とする請求項1に記載の色分類装置。
2. The color classification device according to claim 1, wherein the classification unit includes a normalization unit that normalizes spectral characteristics and luminance of a light source that illuminates the object.
【請求項3】 前記分類手段は、前記撮像手段によって
撮像されたクラスが既知の対象物の反射分光スペクトル
を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたクラ
スが既知の対象物の反射分光スペクトルから前記分類ス
ペクトルを算出する算出手段と、前記算出手段で算出さ
れた分類スペクトルを用いて、前記撮像手段で撮像され
たクラスが未知の対象物を分類する手段とを具備するこ
とを特徴とする請求項1に記載の色分類装置。
3. The storage unit stores the reflection spectrum of an object of a known class imaged by the imaging unit, and the reflection spectrum of an object of a known class stored in the storage unit. It is provided with a calculating means for calculating the classification spectrum from the spectrum, and means for classifying an object whose class imaged by the imaging means is unknown by using the classification spectrum calculated by the calculating means. The color classification device according to claim 1.
【請求項4】 前記分類手段は、それぞれ異なるクラス
が既知の反射分光スペクトルを予め記憶している複数の
記憶手段と、前記記憶手段を適宜選択して記憶されてい
る反射分光スペクトルを出力する選択出力手段と、前記
選択出力手段によって出力された反射分光スペクトルか
ら前記分類スペクトルを算出する算出手段と、前記算出
手段で算出された分類スペクトルを用いて、前記撮像手
段で撮像されたクラスが未知の対象物を分類する手段と
を具備することを特徴とする請求項1に記載の色分類装
置。
4. The classifying means comprises a plurality of storage means for storing in advance reflection spectrums of different known classes, and a selection for appropriately selecting the storage means to output the stored reflection spectrums. An output unit, a calculation unit that calculates the classification spectrum from the reflection spectral spectrum output by the selection output unit, and a classification spectrum calculated by the calculation unit are used, and the class imaged by the imaging unit is unknown. The color classification device according to claim 1, further comprising: a means for classifying the objects.
【請求項5】 前記複数のバンドパスフィルタは、予め
クラスが既知の対象物の反射分光スペクトルを所定の波
長間隔で撮像して得たデータから求められた帯域及び振
幅を有するように構成されていることを特徴とする請求
項1に記載の色分類装置。
5. The plurality of band pass filters are configured to have a band and an amplitude obtained from data obtained by imaging a reflection spectrum of an object of a known class in advance at predetermined wavelength intervals. The color classification device according to claim 1, wherein the color classification device is provided.
【請求項6】 前記対象物の輝度に応じて、前記複数の
バンドパスフィルタのそれぞれの透過率もしくは露光時
間を制御する手段を含むことを特徴とする請求項1に記
載の色分類装置。
6. The color classification device according to claim 1, further comprising means for controlling the transmittance or the exposure time of each of the plurality of bandpass filters according to the brightness of the object.
【請求項7】 前記対象物を照明する光源が限定されて
いる場合、予めクラスが既知の対象物の反射分光スペク
トルを撮像し、Foley Sammon変換を利用して統計処理し
て分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを近似
するよう前記複数のバンドパスフィルタが構成されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の色分類装置。
7. When a light source for illuminating the object is limited, a reflection spectrum of the object whose class is known is imaged in advance, and a classification spectrum is calculated by statistically processing using Foley Sammon transformation. The color classification device according to claim 1, wherein the plurality of bandpass filters are configured to approximate the classification spectrum.
【請求項8】 前記複数のバンドパスフィルタは、それ
ぞれ所定数のバンドパスフィルタを有する複数組のフィ
ルタ手段から成り、 前記色分類装置は、 前記対象物を照明する光源と、 前記光源の種類を検出する光源検出手段と、 前記光源検出手段で検出された前記光源の種類に応じ
て、前記複数組のフィルタ手段の一つを選択的に前記対
象物と撮像手段との間に配置する第1の切替手段と、 前記第1の切替手段によって選択的に配置された前記フ
ィルタ手段の所定数のバンドパスフィルタのそれぞれを
前記対象物と撮像手段との間に適宜挿入配置する第2の
切替手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項
1に記載の色分類装置。
8. The plurality of bandpass filters comprises a plurality of sets of filter means each having a predetermined number of bandpass filters, and the color classification device selects a light source for illuminating the object and a type of the light source. A first light source detecting means for detecting, and one of the plurality of sets of filter means selectively arranged between the object and the image pickup means according to the type of the light source detected by the light source detecting means. Switching means and second switching means for appropriately inserting and arranging a predetermined number of bandpass filters of the filter means selectively arranged by the first switching means between the object and the image pickup means. The color classification device according to claim 1, further comprising:
【請求項9】 前記分類手段は、前記撮像手段によって
撮像された対象物の反射分光スペクトルから統計的手法
を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、該分類
スペクトルと前記反射分光スペクトルとの内積値を演算
する分類演算手段と、前記分類演算手段からの前記内積
値を用いて前記対象物の分類を行なうニューラルネット
ワークを含む分類判定手段とを有することを特徴とする
請求項1に記載の色分類装置。
9. The classification means calculates a classification spectrum for classification using a statistical method from the reflection spectrum of the object imaged by the imaging means, and calculates the classification spectrum and the reflection spectrum. The classification calculation means for calculating an inner product value, and the classification determination means including a neural network for classifying the object using the inner product value from the classification calculation means. Color classification device.
【請求項10】 前記分類判定手段は、前記撮像手段に
よってクラス既知の対象物を撮像して学習したニューラ
ルネットワークを利用して分類テーブルを作成するテー
ブル作成手段と、前記撮像手段によって撮像されたクラ
ス未知の対象物を前記テーブル作成手段によって作成さ
れた分類テーブルを用いて分類する手段と含むことを特
徴とする請求項9に記載の色分類装置。
10. The classification determination means includes table creating means for creating a classification table by using a neural network learned by imaging an object whose class is known by the imaging means, and a class imaged by the imaging means. 10. The color classification device according to claim 9, further comprising: a unit that classifies an unknown object using a classification table created by the table creating unit.
【請求項11】前記複数のバンドパスフィルタで撮像さ
れる画像間のずれを補正するためのマスクフィルタもし
くは画像ずれ補正回路をさらに具備することを特徴とす
る請求項1に記載の色分類装置。
11. The color classification device according to claim 1, further comprising a mask filter or an image shift correction circuit for correcting a shift between images picked up by the plurality of band pass filters.
【請求項12】前記分類手段は、複数クラスの分類に於
いて、前記複数クラスの内の任意の2クラスを用いたFo
ley Sammon変換もしくはHotelling trace criterion を
利用して分類スペクトルを求める手段を含むことを特徴
とする請求項1に記載の色分類装置。
12. The classification means, in classifying a plurality of classes, uses any two classes of the plurality of classes.
The color classification device according to claim 1, further comprising means for obtaining a classification spectrum by using the ley Sammon transform or the Hotelling trace criterion.
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