JPWO2019159565A1 - Information management devices, terminals, information management systems and programs - Google Patents
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Abstract
対象物の情報を管理する情報管理装置であって、1つまたは複数のカテゴリに分類され、対象物のスペクトルに関する基底データを記憶する基底記憶部と、対象物のスペクトル測定データ及びカテゴリに関する情報を取得するデータ取得部と、データ取得部が取得したデータに基づいて、基底記憶部が記憶している基底データを更新する基底更新部とを備える情報管理装置を提供する。An information management device that manages information on an object, which is classified into one or more categories and stores basic data related to the spectrum of the object, and information on the spectrum measurement data and the category of the object. Provided is an information management device including a data acquisition unit to be acquired and a base update unit that updates the base data stored in the base storage unit based on the data acquired by the data acquisition unit.
Description
本発明は、情報管理装置、端末、情報管理システムおよびプログラムに関する。 The present invention relates to information management devices, terminals, information management systems and programs.
従来、被写体の分光スペクトルについて、基底関数を用いてスペクトル推定する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1 特開2010−122080号公報Conventionally, a technique for estimating the spectrum of a subject's spectral spectrum using a basis function has been known (see, for example, Patent Document 1).
スペクトル推定の精度を上げるべく、より適切な基底関数を用いることが好ましい。 It is preferable to use more appropriate basis functions in order to improve the accuracy of spectrum estimation.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、対象物の情報を管理する情報管理装置を提供する。情報管理装置は、1つまたは複数のカテゴリに分類され、対象物のスペクトルに関する基底データを記憶する基底記憶部と、対象物のスペクトル測定データ及びカテゴリに関する情報を取得するデータ取得部と、データ取得部が取得したデータに基づいて、基底記憶部が記憶している基底データを更新する基底更新部とを備える。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, an information management device for managing information on an object is provided. The information management device is classified into one or more categories, and has a basic storage unit that stores basic data related to the spectrum of the object, a data acquisition unit that acquires spectrum measurement data of the object and information related to the category, and data acquisition. It is provided with a base update unit that updates the base data stored in the base storage unit based on the data acquired by the unit.
本発明の第2の態様においては、情報管理装置と接続可能な端末を提供する。端末は、対象物を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、情報管理装置から基底データを取得する端末側データ取得部と、撮像画像と基底データとに基づいて対象物の分光画像を生成する画像生成部を備える。 In the second aspect of the present invention, a terminal that can be connected to an information management device is provided. The terminal generates a spectral image of the object based on the image acquisition unit that acquires the captured image of the object, the terminal side data acquisition unit that acquires the base data from the information management device, and the captured image and the base data. An image generation unit is provided.
本発明の第3の態様においては、情報管理装置と接続可能な端末を提供する。端末は、対象物を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、情報管理装置に対して、撮像画像を送信する端末側データ送信部と、情報管理装置から対象物のスペクトルに関する情報を取得する端末側データ取得部とを備える。 In the third aspect of the present invention, a terminal that can be connected to an information management device is provided. The terminal acquires information about the spectrum of the object from the image acquisition unit that acquires the captured image of the object, the data transmission unit on the terminal side that transmits the captured image to the information management device, and the information management device. It is equipped with a terminal-side data acquisition unit.
本発明の第4の態様においては、いずれかの態様の情報管理装置と、いずれかの態様の端末とを備える情報管理システムを提供する。 A fourth aspect of the present invention provides an information management system including an information management device of any aspect and a terminal of any aspect.
本発明の第5の態様においては、コンピュータを、情報管理装置または端末として機能させるためのプログラムを提供する。 In the fifth aspect of the present invention, a program for operating a computer as an information management device or a terminal is provided.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
図1は、本発明の一つ実施形態に係る情報管理システム250の一例を示すブロック図である。情報管理システム250は、端末200と情報管理装置100とを備える。例えば端末200は、ユーザー等により管理されるコンピュータである。例えば情報管理装置100は、ネットワーク252を介して1つまたは複数の端末200に接続されるサーバーである。ネットワーク252はインターネットであってよく、ローカルネットワークであってもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an
情報管理装置100は、対象物の情報を管理する。対象物とは、例えばユーザー等により画像が撮像される物である。対象物の情報とは、対象物の画像、対象物のスペクトル等を含む。対象物はりんご、ミカン等の果物であり、対象物の情報とは対象物を撮像した画像およびスペクトルである。なお、対象物は、果物以外の作物、食肉、加工食品でもよく、生体やその組織でもよい。
The
情報管理装置100は、管理装置側データ送信部102、管理装置側データ取得部104、基底更新部106および基底記憶部108を備える。管理装置側データ送信部102は、ネットワーク252を介してそれぞれの端末200にデータを送信する。管理装置側データ取得部104は、ネットワーク252を介してそれぞれの端末200からデータを取得する。
The
基底記憶部108は、対象物のスペクトルに関する基底データを記憶する。基底データには、後述する複数の基底関数が含まれている。基底記憶部108は、基底データを1つまたは複数のカテゴリに分類して記憶する。基底データに含まれる基底関数は、カテゴリに属する対象物300(図3等参照)毎に複数のスペクトルデータを取得して、これらのデータを主成分分析等によって統計処理することで算出されている。当該カテゴリは、対象物のカテゴリに対応する。対応するカテゴリの基底データを用いて対象物のスペクトルを推定することで、スペクトルをより精度よく推定できる。対象物のカテゴリは、例えばりんご、ミカン等の果物の種類を用いることができる。また、対象物300のカテゴリは、異なる観点からなる複数の項目(収穫時期、栽培方法、成分等)や、階層構造(品種、産地、生産者等)で区分けされてもよい。後述する基底取得部20は、ユーザーが指定したカテゴリに応じた基底データを取得してもよい。
The
管理装置側データ取得部104は、対象物のスペクトル測定データ及び対象物のカテゴリに関する情報を取得する。スペクトル測定データは、例えば対象物の表面を測定して得られる分光反射率等のスペクトルデータである。スペクトル測定データには、算出しようとする基底関数の帯域を含むスペクトルデータが含まれていてよい。管理装置側データ取得部104は、複数の端末200から情報を取得する。
The
基底更新部106は、管理装置側データ取得部104が取得したスペクトル測定データおよびカテゴリ情報に基づいて、基底記憶部108が記憶している基底データを更新する。例えば基底更新部106は、基底記憶部108が現在記憶している基底データを算出するのに用いたスペクトル測定データを保存している。基底更新部106は、保存していたスペクトル測定データに、新たに取得したスペクトル測定データを加えて、新たに基底データを生成してよい。基底更新部106は、基底データに含まれる基底関数の線形和と、それぞれのスペクトル測定データとの誤差が最も小さくできるような基底関数を生成する。基底更新部106は、収集したスペクトル測定データを、主成分分析等の方法で複数の基底関数に分解してよい。基底更新部106は、基底データに含まれる基底関数の数を変化させてもよい。
The
基底更新部106は、スペクトル測定データを取得する毎に基底データを更新してよく、一定期間の間に取得したスペクトル測定データを蓄積しておき、当該期間毎に基底データを更新してもよい。基底更新部106は、新たなスペクトル測定データを追加する場合、既存のスペクトル測定データの一部を破棄してもよい。
The
基底更新部106は、スペクトル測定データを、当該データが測定された時期に応じて分類してもよい。例えば基底更新部106は、月毎にスペクトル測定データを分類する。この場合、基底記憶部108は、スペクトル測定データが測定された時期毎に、基底データを記憶してよい。これにより、例えば農作物等のように時期によって状態や色が変化する対象物に対して、適切な基底データを管理できる。
The
基底更新部106は、スペクトル測定データを、時期以外の他のパラメータで分類してもよい。例えばスペクトル測定データが測定された場所(緯度、経度等)、温度、湿度等のパラメータで分類できる。これらの環境パラメータは、スペクトル測定データに付されていることが好ましい。基底更新部106は、後述する光線空間データに応じてスペクトル測定データを分類してもよい。
The
端末200−1は、端末側データ送信部202、端末側データ取得部204およびスペクトル取得部206を備える。端末側データ取得部204は、ネットワーク252を介して情報管理装置100からデータを取得する。端末側データ送信部202は、ネットワーク252を介して情報管理装置100にデータを送信する。
The terminal 200-1 includes a terminal-side
スペクトル取得部206は、対象物のスペクトル測定データを取得する。スペクトル測定データは、例えば分光測定器等で測定できる。分光測定器は、農作物等の検査ラインに設けられてよい。 The spectrum acquisition unit 206 acquires spectrum measurement data of the object. The spectrum measurement data can be measured by, for example, a spectroscopic measuring instrument or the like. The spectroscopic measuring instrument may be provided on an inspection line for agricultural products and the like.
端末側データ送信部202は、スペクトル取得部206が取得したスペクトル測定データを、対象物のカテゴリ情報を付して情報管理装置100に送信する。端末側データ送信部202は、スペクトル測定データの測定時における対象物への照明の光線空間を示す光線空間データを、スペクトル測定データに付して送信してもよい。
The terminal-side
このように、ネットワーク252を介して複数の端末200から送られるスペクトル測定データおよびカテゴリ情報を情報管理装置100に集約することで、より精度の高い基底関数を生成できる。管理装置側データ送信部102は、基底記憶部108に記憶している基底データに基づく情報を、端末200に送信してよい。これにより、端末200は、精度の高い基底関数を用いて、対象物のスペクトルを精度よく推定できる。
In this way, by aggregating the spectrum measurement data and the category information sent from the plurality of
図1の例では、情報管理装置100は、端末200−2に基底関数に送信する。端末200−2は、画像生成装置207を備える。なお、同一の端末200にスペクトル取得部206と画像生成装置207が設けられていてもよい。
In the example of FIG. 1, the
端末200−2の端末側データ送信部202は、対象物が属するカテゴリを指定して、情報管理装置100に基底データを要求する。端末側データ送信部202は、基底データに対応付けられている時期等のパラメータを更に指定してもよい。管理装置側データ送信部102は、当該要求に応じて、基底記憶部108が記憶している基底データのうち、指定されたカテゴリの基底データを抽出して端末200−2に送信する。画像生成装置207は、端末側データ取得部204が取得した基底データに基づいて、対象物の分光画像を生成する。
The terminal-side
図2は、画像生成装置207の一例を示すブロック図である。なお、画像生成装置207の構造は本例に限定されない。本例の画像生成装置207は、画像生成装置207は、画像取得部10、基底取得部20、関数設定部30、スペクトル係数算出部40および画像生成部50を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the
画像取得部10は、対象物の少なくとも一部を撮像した撮像画像データを取得する。撮像画像は2次元画像であってよい。撮像画像データを撮像した撮像装置は、予め定められた波長帯域に感度を有する。撮像装置は、可視帯域の波長の光に感度を有してよく、可視帯域外の波長の光に感度を有してもよい。撮像装置は、対象物の静止画像を取得してよく、動画像を取得してもよい。
The
画像生成装置207は、撮像装置から取得した撮像画像データに基づいて、任意の分光特性を対象物に適用した場合の分光画像を生成する。当該分光特性を調整することで、例えば、対象物に照射する照明光の特性、または、撮像装置の分光フィルタの特性を変化させた場合の分光画像を生成できる。
The
撮像画像データには、複数の波長における各画素の値が含まれている。一例として撮像画像データには、赤、青および緑の3色に対応する波長における、各画素の値が含まれる。他の例として撮像画像データには、赤外帯域の3つの波長における、各画素の値が含まれてもよい。なお、本明細書においてスペクトルは光の波長ごとの強度の分布を示すが、その波長分解能は、予め定められた閾値よりも高いものとする。例えば、異なる波長(または波長帯域)で複数撮像した撮像画像データの波長分解能(画像間の波長間隔)を閾値として設定した場合、スペクトルは、撮像画像データの波長分解能(複数の波長間隔)よりも高い分解能を有するものとする。本例では、撮像画像データは3つの波長における値を含むので、スペクトルは少なくとも4つ以上の波長における値を含む。スペクトルの波長分解能は10nm以下であってよく、例えば1nmである。 The captured image data includes the value of each pixel at a plurality of wavelengths. As an example, the captured image data includes the value of each pixel at the wavelength corresponding to the three colors of red, blue, and green. As another example, the captured image data may include the value of each pixel at three wavelengths in the infrared band. In the present specification, the spectrum shows the distribution of the intensity for each wavelength of light, and the wavelength resolution thereof is assumed to be higher than a predetermined threshold value. For example, when the wavelength resolution (wavelength interval between images) of multiple captured image data captured at different wavelengths (or wavelength bands) is set as a threshold, the spectrum is larger than the wavelength resolution (multiple wavelength intervals) of the captured image data. It shall have high resolution. In this example, the captured image data contains values at three wavelengths, so the spectrum contains values at at least four or more wavelengths. The wavelength resolution of the spectrum may be 10 nm or less, for example 1 nm.
基底取得部20は、対象物のスペクトルに関する基底データを取得する。本例では、情報管理装置100から端末側データ取得部204が受け取った基底データが、基底取得部20に入力される。基底データには、複数の基底関数のデータが含まれる。それぞれの基底関数に所定の重み付け係数を乗じて加算することで、任意のスペクトルが表現される。基底データに含まれる基底関数の数が多いほど、任意のスペクトルに対する誤差を小さくできる。
The
基底取得部20は、対象物のカテゴリに応じた基底データを取得する。撮像画像データに対応する対象物のカテゴリは、撮像装置から取得する撮像画像データに付されたカテゴリ情報から判定してよく、撮像画像データに基づいて基底取得部20が判定してもよい。例えば基底取得部20は、撮像画像データに含まれる対象物の画像と、予め設定されたテンプレート画像とを比較して、対象物のカテゴリを判定できる。
The
関数設定部30は、基底取得部20から取得した基底データを用いて、任意の分光特性を有する仮想分光フィルタを介した分光画像を生成するための分光関数を設定する。分光特性は、画像生成装置207のユーザー等により設定されてよい。関数設定部30は、基底データで示されるそれぞれの基底関数に分光特性を乗算することで分光関数を算出してよい。
The
スペクトル係数算出部40は、撮像画像において対象物を示す各画素について、基底データに含まれるそれぞれの基底関数の重み付け係数を示すスペクトル係数を撮像画像から算出する。上述したように、複数の基底関数の線形和により任意のスペクトルが表現される。スペクトル係数は、撮像画像データに含まれる各波長(または色)の値を最もよく近似できる複数の基底関数の重み付け係数の組み合わせである。本例においてスペクトル係数は、撮像画像の画素毎に定められる。他の例においてスペクトル係数は、複数の画素を含む画素ブロック毎に定められてもよい。
The spectrum
画像生成部50は、関数設定部30が設定した分光関数と、スペクトル係数算出部40が算出したスペクトル係数とに基づいて、対象物300の分光画像を生成する。当該分光画像は、ユーザー等により設定された分光特性に対応する画像である。このような構成により、少ない演算量で任意の分光特性に対応する分光画像を生成できる。
The
図3は、撮像画像12の一例を示す図である。本例の画像取得部10は、3つの波長(または色)に対応する3つの撮像画像12−1、12−2、12−3を取得する。本例では、撮像画像12および波長(または色)が一対一に対応している。それぞれの撮像画像12は、二次元に配列された複数の画素を有する。撮像画像12を示す撮像画像データは、撮像装置が受光した各波長(または色)の光の強度を画素毎に示すデータである。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the captured image 12. The
図4は、基底データに含まれる基底関数22の一例を示す図である。本例では3つの基底関数22−1、22−2、22−3を示しているが、基底データに含まれる基底関数22の数は3つに限定されない。基底データには、より多くの基底関数22が含まれてよい。図3および図4の例では、基底関数22と撮像画像12の数が一致しているが、基底関数22の数と撮像画像12の数は一致していなくてもよい。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a basis function 22 included in the basis data. In this example, three basis functions 22-1, 22-2, and 22-3 are shown, but the number of basis functions 22 included in the basis data is not limited to three. The basis data may include more basis functions 22. In the examples of FIGS. 3 and 4, the numbers of the basis functions 22 and the captured images 12 are the same, but the numbers of the basis functions 22 and the captured images 12 do not have to be the same.
図4に示すように、それぞれの基底関数22の形状は異なる。例えば、それぞれの基底関数22は、極大値または極小値となる波長が異なっている。このような基底関数22に、それぞれ適切な重み係数を乗算して加算することで、多様なスペクトルを表現できる。ただし、基底関数22の形状によっては、精度よく表現できる場合と、精度よく表現できない場合がある。例えば図4の例では、長波長の帯域23においては、それぞれの基底関数22の形状は類似しているので、長波長において変化するようなスペクトルについては、再現精度が高くならない場合がある。上述したように基底取得部20は、対象物300のカテゴリに応じた基底データを取得できる。例えば、「青森県産のりんご」というカテゴリに対して複数の基底関数22が用意されており、そこから、少なくとも撮像画像12で撮像した波長数と同じ数の基底関数22を含む基底データを取得する。これにより、対象物300のスペクトル推定の精度を向上できる。
As shown in FIG. 4, the shapes of the basis functions 22 are different. For example, each basis function 22 has a different wavelength at which a maximum value or a minimum value is obtained. Various spectra can be expressed by multiplying such a basis function 22 by an appropriate weighting coefficient and adding them. However, depending on the shape of the basis function 22, it may or may not be accurately expressed. For example, in the example of FIG. 4, since the shapes of the basis functions 22 are similar in the
図5は、スペクトル係数42の一例を示す図である。スペクトル係数算出部40は、基底関数22と一対一に対応するスペクトル係数42を算出する。本例において各スペクトル係数42は、撮像画像12の画素と一対一に対応するビット44を有する。他の例では、各スペクトル係数42は、撮像画像12の複数の画素を含む画素ブロック毎にビット44を有してもよい。図5においては、各ビット44を2次元に配列したスペクトル係数画像を示している。図5における領域48は、スペクトル係数画像における一部の領域46を拡大した領域である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the spectral coefficient 42. The spectrum
それぞれのスペクトル係数42における各ビット44の値は、当該ビット44に対応する画素に対する、当該スペクトル係数42に対応する基底関数22の重み付け係数である。図5においては、各ビット44の値をハッチングの濃淡で示している。
The value of each
スペクトル係数算出部40は、算出したスペクトル係数42の組み合わせを記憶してよい。スペクトル係数算出部40は、スペクトル係数42と、基底データとを対応付けて記憶してもよい。スペクトル係数42と基底データとから、対象物300の各画素におけるスペクトルを推定できる。
The spectral
図6は、仮想分光フィルタ32の特性の一例を示す図である。上述したように仮想分光フィルタ32は、ユーザー等により任意の特性に設定できる。通常の分光フィルタは、分光特性が定められているため、分光特性を変更するには分光フィルタを交換する必要があるが、本例の仮想分光フィルタ32は、演算に用いる仮想的な分光フィルタなので、分光特性を自由に設定可能である。仮想分光フィルタ32は、複数個設定できる。例えば関数設定部30には、分光画像の各画素における各波長(または色)に対応する仮想分光フィルタ32を設定できる。より具体的には、分光画像の各画素が赤、青および緑の画素値で表現される場合、関数設定部30には、赤、青および緑のそれぞれの波長(または色)に対応する仮想分光フィルタ32が設定されてよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the characteristics of the virtual spectroscopic filter 32. As described above, the virtual spectroscopic filter 32 can be set to any characteristic by the user or the like. Since the spectral characteristics of a normal spectroscopic filter are defined, it is necessary to replace the spectroscopic filter in order to change the spectral characteristics. However, since the virtual spectroscopic filter 32 of this example is a virtual spectroscopic filter used for calculation. , The spectral characteristics can be set freely. A plurality of virtual spectroscopic filters 32 can be set. For example, the
関数設定部30は、ユーザー等から仮想分光フィルタ32の特性自体を指定されてよい。関数設定部30は、ユーザー等から仮想的な撮像装置の種類等を指定されてもよい。関数設定部30は、ユーザー等から指定される情報に対応する仮想分光フィルタ32の特性を用いてもよい。関数設定部30には、予め複数種類の仮想分光フィルタ32の特性が登録されていてよい。
The
図7は、分光関数36の一例を示す図である。関数設定部30は、基底データに含まれるそれぞれの基底関数22と、仮想分光フィルタ32の分光特性とを乗算して、分光関数36を設定する。つまり関数設定部30は、それぞれの波長において、基底関数22の値と、仮想分光フィルタ32の分光特性の値とを乗算する。関数設定部30は、基底関数22毎に、それぞれの仮想分光フィルタ32に対する分光関数36を設定する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the spectroscopic function 36. The
図7の例では、基底関数22−1および仮想分光フィルタ32−1に対応する分光関数36−1−1を示している。関数設定部30は、基底関数22−1と、他の仮想分光フィルタ32−2、32−3とに対応する分光関数36−1−2、36−1−3も算出する。また、関数設定部30は、他の基底関数22についても同様に、それぞれの仮想分光フィルタ32と乗算した分光関数36を設定する。
In the example of FIG. 7, the spectroscopic function 36-1-1 corresponding to the basis function 22-1 and the virtual spectroscopic filter 32-1 is shown. The
関数設定部30は、分光関数36を記憶してよい。関数設定部30は、分光関数36と、対象物300を識別する情報と、仮想分光フィルタ32を識別する情報とを対応付けて記憶してよい。
The
画像生成部50は、分光関数36とスペクトル係数42とに基づいて、対象物300の分光画像を生成する。画像生成部50は、同一の基底関数22に対応する分光関数36およびスペクトル係数42の組み合わせをそれぞれ乗算した後に、乗算結果を加算する。
The
本例の画像生成部50は、スペクトル係数42−1と複数の分光関数36、スペクトル係数42−2と複数の分光関数36、スペクトル係数42−3と複数の分光関数36をそれぞれ乗算する。画像生成部50は、スペクトル係数42のビット44毎に、分光関数36と、スペクトル係数42とを乗算する。画像生成部50は、同一のビット44に対する、同一の分光関数36と各スペクトル係数42との乗算結果を加算する。これにより各ビット44の各波長(または色)の画素値を算出できる。画像生成部50は、加算して得られた各ビット44の画素値を、分光画像の各画素の画素値とする。
The
図8は、画像生成装置207の動作例を示すフローチャートである。基底取得部20は、u個の基底関数22を含む基底データを取得する(S702)。uは2以上の整数である。uは撮像画像12を撮像する際の波長数以上の整数であることが好ましい。関数設定部30は、それぞれの基底関数22−nおよび仮想分光フィルタ32−sに対する分光関数36−n−sを設定する(S704)。nは1以上、u以下の整数であり、sは1以上の整数である。
FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the
画像取得部10は、撮像画像12を取得する(S706)。スペクトル係数算出部40は、スペクトル係数42を算出する(S708)。S702からS708の処理は、図8に示した順番に限定されない。例えば、S702の前にS706の処理があってもよい。
The
一例としてスペクトル係数42は、以下のように算出できる。撮像画像12における各画素の画素値Imは、下式でモデル化できる。
また、対象物300のスペクトルs(λ)は、下式で示される。
数1に数2を代入すると、下式が得られる。
次に、数3における既知成分bn(λ)cm(λ)p(λ)を所定の係数に置き換える。より具体的には、mおよびnの各組み合わせについて、既知成分bn(λ)cm(λ)p(λ)を所定の係数に置き換える。一例として基底関数の数が3、撮像画像12の数が3の場合を考える。つまり、u=3、m=1、2、3である。Next, the known component b n (λ) c m (λ) p (λ) in Equation 3 is replaced with a predetermined coefficient. More specifically, for each combination of m and n, the known components b n (λ) cm (λ) p (λ) are replaced with predetermined coefficients. As an example, consider the case where the number of basis functions is 3 and the number of captured images 12 is 3. That is, u = 3, m = 1, 2, and 3.
m=1の場合について、既知成分を係数Anを用いて下式のように置き換える。
数3、4、5から、下式が得られる。
画像生成部50は、分光画像を生成する(S710)。画像生成部50が算出する各画素における波長成分毎の画素値Rtは、以下で示される。tは1以上、s以下の整数であり、各波長成分に対応する。
つまり、σ(n)とrt(n)をu回乗算した結果を加算することで、各画素の画素値Rtを算出できる。このため、少ない演算量で画素値Rtを算出できる。That, sigma a (n) and r t (n) by adding the result of multiplying u times, it calculates the pixel values R t for each pixel. Therefore, the pixel value R t can be calculated with a small amount of calculation.
図9は、画像生成装置207の他の例を示す図である。本例の画像生成装置207は、分光関数36を算出しない。本例の画像生成装置207は、画像取得部10、スペクトル係数算出部40、スペクトル画像生成部802および画像生成部804を備える。画像取得部10およびスペクトル係数算出部40は、図2に示した画像取得部10およびスペクトル係数算出部40と同様である。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the
スペクトル画像生成部802は、スペクトル係数42に対して、対応する基底関数22を乗算する。これにより、所定の波長分解能を有するスペクトル画像を生成する。画像生成部804は、スペクトル画像に対して、仮想分光フィルタ32の分光特性を乗算することで、分光画像を生成する。
The spectrum
図10は、スペクトル画像806の一例を示す図である。スペクトル画像生成部802は、それぞれの波長に対応するスペクトル画像806を生成する。例えば注目帯域が600nmから1000nmであり波長分解能が1nmの場合、スペクトル画像生成部802は、400個程度のスペクトル画像806を生成する。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the
それぞれのスペクトル画像806の各画素は、当該波長における各画素値を示している。それぞれのスペクトル画像806は、対応するスペクトル係数42と基底関数22とを乗算して、それぞれの乗算結果を波長毎に加算することで算出できる。
Each pixel of each
画像生成部804は、設定される仮想分光フィルタ32の分光特性と、スペクトル画像806に基づいて分光画像を生成する。具体的には、画像生成部804は下式に基づいて、分光画像の各画素値Rtを算出する。
上述したように、図2に示した画像生成装置207によれば、各画素値Rtを算出するのに、u回(基底関数22の数)の乗算と1回の加算だけでよい。このため、非常に少ない演算量で、任意の仮想分光フィルタ32に対する分光画像を生成できる。また、スペクトル係数42を記憶しておき、情報管理装置100から基底データを取得することで、任意の仮想分光特性の分光画像を容易に作成できる。As described above, according to the
また、u回(基底関数の数)またはそれ以下の撮像画像12から対象物300の分光画像を生成するので、短い撮像時間ですむ。このため、対象物300に照明を当てる時間を短くでき、対象物300へのダメージを低減できる。また、動画の撮像画像12から、動画の分光画像を容易に生成できる。
Further, since the spectroscopic image of the
また、基底データの波長分解能で、分光画像が生成できる。このため、高い波長分解能の分光画像を容易に生成できる。更に、波長分解能を高くしても、演算に用いるデータ量はそれほど増加しない。 In addition, a spectroscopic image can be generated with the wavelength resolution of the basis data. Therefore, a spectroscopic image having a high wavelength resolution can be easily generated. Further, even if the wavelength resolution is increased, the amount of data used for the calculation does not increase so much.
図11は、スペクトル測定データを測定した際の、対象物300への照明の光線空間を示す光線空間データを説明する図である。図11の例においては、対象物300に照明光を照射する照明部410を示している。光線空間データは、対象物300に照明光を照射する光源412の位置、種類および数、ならびに、照射光の強度、スペクトル、照射角度および偏光の少なくともいずれかを示すデータである。
FIG. 11 is a diagram for explaining the ray space data indicating the ray space of illumination to the
光線空間データに示される照明条件が変化すると、スペクトル測定データが変化する場合がある。例えば分光測定装置は、対象物300の測定領域における、表面反射光、表面散乱光および内部散乱光を測定する。内部散乱光は、対象物300の内部において入射光が散乱して出射した成分である。光の入射角度等の照明条件が変化すると、分光測定装置に入射される表面反射光、表面散乱光および内部散乱光が変化する場合がある。このため、照明条件を考慮せずにスペクトル測定データから基底関数を更新すると、スペクトル推定の精度が高くならない場合がある。
When the illumination conditions shown in the ray space data change, the spectrum measurement data may change. For example, a spectroscopic measuring device measures surface reflected light, surface scattered light, and internally scattered light in the measurement region of the
基底更新部106は、スペクトル測定データおよび光線空間データに基づいて、基底関数を算出してよい。例えば基底更新部106は、スペクトル測定データに付された光線空間データと、予め定められた基準条件との差異に基づいて、スペクトル測定データを補正してから基底関数を算出する。光線空間データの各パラメータの基準値との差異が、スペクトル測定データに与える影響は、予め測定されてよい。基底更新部106には、光線空間データの各パラメータに対して、基準値との差異に応じたスペクトル測定データの補正量を算出するための補正テーブルまたは補正関数が予め設定されてよい。他の例では、基底更新部106は、光線空間データに応じて分類された基底関数を、対応するスペクトル測定データを用いて更新してもよい。
The
光源412の位置とは、対象物300に対する3次元の相対位置(x、y、z)である。光源412の位置は、対象物300の測定領域に対する相対位置であってよい。光源412が複数存在する場合、光線空間データには、それぞれの光源412の位置を示すデータが含まれてよい。
The position of the
光源412の種類とは、光を生成する手段に関する情報であってよい。一例として光源412の種類とは、光源412がハロゲンランプ、キセノンランプ、LED等のいずれの光源であるかを示す情報である。照明部410は、複数の種類の光源を有してよい。
The type of
光源412の数とは、スペクトルデータの測定時において対象物300に光を照射している光源412の数を指す。光源412が照射する光の波長は、当該光において最も強度が大きい主成分の波長であってよく、所定の波長範囲に渡るスペクトルであってもよい。
The number of
光源412が照射する光の照射角度は、当該光の光軸440の角度θaが含まれてよい。光軸440とは、光源412が照射する光の中心軸である。当該角度θaは、対象物300の表面302に対する角度であってよく、所定の基準面に対する角度であってもよい。対象物300の表面302が傾斜を有する場合、分光測定装置は測定領域における傾斜の角度を測定してもよい。光線空間データには、対象物300の表面302の測定領域における傾斜角が含まれてよい。
The irradiation angle of the light emitted by the
照明部410が集光系照明である場合、光源412が照射する光の照射角度には、表面302において光が集光する集光角度Φが含まれてもよい。照明部410が集光レンズ438を有する場合、集光角度Φは、集光レンズ438の特性から定められる。光源412が照射する光の照射角度には、光源412から光が発散する発散角度φが含まれてもよい。
When the
光源412が照射する光の偏光状態とは、光の偏光の有無、偏光の方向等が含まれる。光線空間データには、光の照射角度が少なくとも含まれてよく、光源412の位置、種類、数、光源412が照射する光のスペクトル、強度、照射角度、偏光状態の一部または全部が含まれてもよい。
The polarization state of the light emitted by the
このような光線空間データに基づいて基底関数を更新することで、照明条件によるスペクトル測定データへの影響を考慮して、基底関数を更新できる。このため、基底関数を精度よく更新できる。 By updating the basis function based on such ray space data, the basis function can be updated in consideration of the influence of the illumination condition on the spectrum measurement data. Therefore, the basis function can be updated accurately.
図12は、情報管理装置100の他の例を示す図である。本例の情報管理装置100は、図1に示した構成に加えてスペクトル推定部208を更に備える。図12においては、画像生成装置207を合わせて示しており、端末200の画像生成装置207以外の構造を省略している。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the
本例の画像生成装置207は、画像取得部10が取得した撮像画像12のデータを付して、情報管理装置100に基底データを要求する。管理装置側データ取得部104は、撮像画像12のデータを取得する。スペクトル推定部208は、撮像画像データと、基底記憶部108から取得した基底データとに基づいて、撮像画像12に含まれる対象物300のスペクトルを推定する。具体的には、スペクトル推定部208は、対象物のスペクトル係数42を算出する。スペクトル推定部208は、図2に示したスペクトル係数算出部40と同一または同様の処理を行ってよい。管理装置側データ送信部102は、基底データに加えて、スペクトル推定部208が生成したスペクトルに関する情報(すなわち、スペクトル係数42)を端末200に送信する。
The
画像生成装置207の画像生成部50は、関数設定部30が設定した分光関数36と、情報管理装置100から取得したスペクトル係数42とに基づいて、分光画像を生成する。この場合、端末200におけるデータ処理の負荷を更に低減できる。
The
図13は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されうるコンピュータ1200の例を示す。コンピュータ1200にインストールされたプログラムは、コンピュータ1200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該装置の1又は複数の「部」として機能させ、又は当該オペレーション又は当該1又は複数の「部」を実行させることができ、及び/又はコンピュータ1200に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。このようなプログラムは、コンピュータ1200に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、CPU1212によって実行されてよい。当該機能は、FPGAで実装してもよい。一例としてプログラムは、コンピュータ1200を、情報管理装置100、端末200および画像生成装置207のうちのいずれかとして機能させる。
FIG. 13 shows an example of a
本実施形態によるコンピュータ1200は、CPU1212、RAM1214、グラフィックコントローラ1216、及びディスプレイデバイス1218を含み、これらはホストコントローラ1210によって相互に接続される。コンピュータ1200はまた、通信インターフェース1222、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROMドライブ1226、及びICカードドライブのような入出力ユニットを含み、これらは入出力コントローラ1220を介してホストコントローラ1210に接続される。コンピュータはまた、ROM1230及びキーボード1242のようなレガシの入出力ユニットを含み、これらは入出力チップ1240を介して入出力コントローラ1220に接続される。
The
CPU1212は、ROM1230及びRAM1214内に格納されたプログラムに従い動作し、これにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ1216は、RAM1214内に提供されるフレームバッファ等又は当該グラフィックコントローラ1216自体の中に、CPU1212によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス1218上に表示させる。
The
通信インターフェース1222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ1224は、コンピュータ1200内のCPU1212によって使用されるプログラム及びデータを格納する。DVD−ROMドライブ1226は、プログラム又はデータをDVD−ROM1201から読み取り、ハードディスクドライブ1224にRAM1214を介してプログラム又はデータを提供する。ICカードドライブは、プログラム及びデータをICカードから読み取り、及び/又はプログラム及びデータをICカードに書き込む。
The
ROM1230は、内部に、アクティブ化時にコンピュータ1200によって実行されるブートプログラム等、及び/又はコンピュータ1200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ1240はまた、様々な入出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ1220に接続してよい。
The
プログラムが、DVD−ROM1201又はICカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもあるハードディスクドライブ1224、RAM1214、又はROM1230にインストールされ、CPU1212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ1200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ1200の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
The program is provided by a computer-readable storage medium such as a DVD-
例えば、通信がコンピュータ1200及び外部デバイス間で実行される場合、CPU1212は、RAM1214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェース1222に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェース1222は、CPU1212の制御の下、RAM1214、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROM1201、又はICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
For example, when communication is executed between the
また、CPU1212は、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROMドライブ1226(DVD−ROM1201)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がRAM1214に読み取られるようにし、RAM1214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU1212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
Further, the
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような、様々なタイプの情報が、情報処理されるべく、記録媒体に格納されてよい。CPU1212は、RAM1214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM1214に対しライトバックする。また、CPU1212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU1212は、当該複数のエントリの中から、第1の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、これにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。
Various types of information, such as various types of programs, data, tables, and databases, may be stored on recording media for information processing. The
以上の説明によるプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ1200上又はコンピュータ1200近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、これにより、プログラムをコンピュータ1200にネットワークを介して提供する。
The program or software module described above may be stored on a
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the claims that the form with such modifications or improvements may also be included in the technical scope of the invention.
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of operations, procedures, steps, steps, etc. in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. is not.
10・・・画像取得部、12・・・撮像画像、22・・・基底関数、23・・・帯域、20・・・基底取得部、30・・・関数設定部、32・・・仮想分光フィルタ、36・・・分光関数、40・・・スペクトル係数算出部、42・・・スペクトル係数、44・・・ビット、46・・・領域、48・・・領域、50・・・画像生成部、100・・・情報管理装置、102・・・管理装置側データ送信部、104・・・管理装置側データ取得部、106・・・基底更新部、108・・・基底記憶部、200・・・端末、202・・・端末側データ送信部、204・・・端末側データ取得部、206・・・スペクトル取得部、207・・・画像生成装置、208・・・スペクトル推定部、250・・・情報管理システム、252・・・ネットワーク、300・・・対象物、302・・・表面、410・・・照明部、412・・・光源、438・・・レンズ、440・・・光軸、802・・・スペクトル画像生成部、804・・・画像生成部、806・・・スペクトル画像、1200・・・コンピュータ、1201・・・DVD−ROM、1210・・・ホストコントローラ、1212・・・CPU、1214・・・RAM、1216・・・グラフィックコントローラ、1218・・・ディスプレイデバイス、1220・・・入出力コントローラ、1222・・・通信インターフェース、1224・・・ハードディスクドライブ、1226・・・DVD−ROMドライブ、1230・・・ROM、1240・・・入出力チップ、1242・・・キーボード 10 ... Image acquisition unit, 12 ... Captured image, 22 ... Base function, 23 ... Band, 20 ... Base acquisition unit, 30 ... Function setting unit, 32 ... Virtual spectroscopy Filter, 36 ... Spectral function, 40 ... Spectral coefficient calculation unit, 42 ... Spectral coefficient, 44 ... Bit, 46 ... Region, 48 ... Region, 50 ... Image generation unit , 100 ... Information management device, 102 ... Management device side data transmission unit, 104 ... Management device side data acquisition unit, 106 ... Base update unit, 108 ... Base storage unit, 200 ...・ Terminal, 202 ・ ・ ・ terminal side data transmission unit, 204 ・ ・ ・ terminal side data acquisition unit, 206 ・ ・ ・ spectrum acquisition unit, 207 ・ ・ ・ image generator, 208 ・ ・ ・ spectrum estimation unit, 250 ・ ・Information management system, 252 ... network, 300 ... object, 302 ... surface, 410 ... lighting unit, 412 ... light source, 438 ... lens, 440 ... optical axis, 802 ... Spectral image generation unit, 804 ... Image generation unit, 806 ... Spectral image, 1200 ... Computer, 1201 ... DVD-ROM, 1210 ... Host controller, 1212 ... CPU , 1214 ... RAM, 1216 ... graphic controller, 1218 ... display device, 1220 ... input / output controller, 1222 ... communication interface, 1224 ... hard disk drive, 1226 ... DVD-ROM Drive, 1230 ... ROM, 1240 ... I / O chip, 1242 ... Keyboard
Claims (12)
1つまたは複数のカテゴリに分類され、前記対象物のスペクトルに関する基底データを記憶する基底記憶部と、
前記対象物のスペクトル測定データ及び前記カテゴリに関する情報を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部が取得したデータに基づいて、前記基底記憶部が記憶している前記基底データを更新する基底更新部と
を備える情報管理装置。An information management device that manages information about objects.
A basal storage unit that is classified into one or more categories and stores basal data regarding the spectrum of the object.
A data acquisition unit that acquires spectrum measurement data of the object and information related to the category, and
An information management device including a base update unit that updates the base data stored in the base storage unit based on the data acquired by the data acquisition unit.
前記基底更新部は、前記光線空間データを用いて前記基底データを更新する
請求項1に記載の情報管理装置。The data acquisition unit acquires ray space data indicating the ray space of illumination when the spectrum measurement data is generated, and obtains the ray space data.
The information management device according to claim 1, wherein the base updating unit updates the base data using the ray space data.
請求項1または2に記載の情報管理装置。The information management device according to claim 1 or 2, wherein the data acquisition unit acquires the spectrum measurement data and information related to the category from a plurality of terminals via a network.
請求項3に記載の情報管理装置。The information management device according to claim 3, further comprising a data transmission unit that transmits the basal data stored by the basal storage unit to the terminal in response to a request from any of the plurality of terminals. ..
請求項4に記載の情報管理装置。The information management device according to claim 4, wherein the data transmission unit transmits the basic data corresponding to the category to which the object specified by the terminal belongs to the terminal.
前記撮像画像と前記基底データとに基づいて前記対象物のスペクトルを推定するスペクトル推定部を備え、
前記データ送信部は、推定したスペクトルに関する情報を前記端末に送信する
請求項4または5に記載の情報管理装置。The data acquisition unit acquires an image captured by capturing the object from the terminal.
A spectrum estimation unit that estimates the spectrum of the object based on the captured image and the basal data is provided.
The information management device according to claim 4 or 5, wherein the data transmission unit transmits information on the estimated spectrum to the terminal.
前記対象物を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
前記情報管理装置から前記基底データを取得する端末側データ取得部と、
前記撮像画像と前記基底データとに基づいて前記対象物の分光画像を生成する画像生成部と
を備える端末。A terminal that can be connected to the information management device according to claim 4 or 5.
An image acquisition unit that acquires an image of the object,
A terminal-side data acquisition unit that acquires the base data from the information management device,
A terminal including an image generation unit that generates a spectroscopic image of the object based on the captured image and the basal data.
前記対象物を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
前記情報管理装置に対して、前記撮像画像を送信する端末側データ送信部と、
前記情報管理装置から前記対象物のスペクトルに関する情報を取得する端末側データ取得部と、
を備える端末。A terminal that can be connected to the information management device according to claim 6.
An image acquisition unit that acquires an image of the object,
A terminal-side data transmission unit that transmits the captured image to the information management device,
A terminal-side data acquisition unit that acquires information about the spectrum of the object from the information management device, and
A terminal equipped with.
請求項7に記載の端末と
を備える情報管理システム。The information management device according to claim 4 or 5,
An information management system including the terminal according to claim 7.
請求項8に記載の端末と
を備える情報管理システム。The information management device according to claim 6 and
An information management system including the terminal according to claim 8.
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