TW202213274A - 圖像處理裝置、圖像處理方法及記錄媒體 - Google Patents
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Abstract
在圖像處理裝置、圖像處理方法、程式及記錄媒體中，從測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中獲取與光譜靈敏度對應之第1圖像訊號及與光譜靈敏度對應且與第1圖像訊號的至少一個光譜靈敏度不同之第2圖像訊號。將第1圖像訊號設為第3圖像訊號，或者將2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成第3圖像訊號，將第2圖像訊號設為第4圖像訊號，或者將2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成第4圖像訊號。之後，藉由對每個像素計算第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號，基於第5圖像訊號來導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。
Description
本發明係有關一種基於測量用片材的發色濃度來導出被施加到測量用片材之外部能量的量之圖像處理裝置、圖像處理方法、程式及記錄媒體。
利用相機等攝像裝置對藉由施加外部能量而以與外部能量的量對應之預定濃度進行顯色之測量用片材進行拍攝，並且從測量用片材的攝像圖像的圖像訊號（濃度值）中導出被施加到測量用片材之外部能量的量之情況下，需要進行用於消除由照明光的強度的面分布的不均勻而產生之測量用片材的攝像圖像的濃度的面分布的不均勻之陰影校正。
在進行陰影校正之情況下，例如，拍攝陰影校正用圖像例如白色的基準圖像，基於其攝像圖像的圖像訊號而製作用於消除測量用片材的攝像圖像的濃度的面分布的不均勻之陰影校正參數。之後，使用陰影校正參數來進行測量用片材的攝像圖像的圖像訊號的陰影校正。
但是，與如高性能掃描器等那樣，照明狀態（照明條件）保持在恆定之情況不同地，使用者在手持相機等攝像裝置來對測量用片材進行拍攝，或者利用性能低之掃描器來讀取測量用片材之情況下，尤其難以將照明狀態保持為恆定。因此，需要進行限制以使照明狀態從對陰影校正用圖像進行拍攝時起不發生變化，並且對測量用片材的圖像進行拍攝。
作為成為本發明的參照之先前技術文獻，例如具有專利文獻1及2等。
在專利文獻1中記載了壓力測量裝置，其利用相機對依據所施加之壓力而濃淡地顯色之壓力紙進行拍攝，利用最小二乘法以近似式求出灰階圖像的相對濃度值與絕對濃度值的關係，利用近似式而將所拍攝之壓力紙的相對濃度值換算成絕對濃度值，並且求出壓力紙中的表示屬於絕對濃度值之濃淡之面積，並且將用於顯色出壓力紙中的表示絕對濃度值之濃淡之每單位面積的壓力乘以面積，並且針對所有的灰度進行求和而求出施加到壓力紙之壓力。
在專利文獻2中記載了如下：若光在多種強度下，RGB訊號改變大小且強度提高係數k份的量，則RGB訊號為等同於（kR、kG、kB），從而藉由將RGB向量除以例如（R+G+B），並且對於強度進行標準化而消除對強度（k）的依賴性，消除因照明的強度的高低而產生之圖像中的變動。
[專利文獻1]實用新型登錄第2516263號公報
[專利文獻2]日本特表2003-520515號公報
但是，在專利文獻1中僅揭示出為了正確地求出壓力紙的發色濃度而對基於照明光的強度的變化之壓力紙的發色濃度的變動進行校正之技術，而並沒有對有關由照明光的強度的面分布的不均勻而產生之、壓力紙的發色濃度的面分布的不均勻的校正進行特別的揭示。
另一方面，在專利文獻2中揭示出作為不受照明光的強度的變化的影響之訊號處理，採取色訊號的比率而對有關照明光的強度進行標準化之技術，但是並沒有揭示出基於色訊號的比率與壓力值之間的關係，從色訊號的比率導出壓力值之技術。
本發明的目的為提供一種能夠消除上述先前技術的問題點，並且在不使用陰影校正用圖像之狀態下，從測量用片材的發色濃度來正確地導出被施加到測量用片材之外部能量的量之圖像處理裝置、圖像處理方法、程式及記錄媒體。
為了實現上述目的，本發明提供一種圖像處理方法，其係具有如下步驟：
獲取藉由具有各自不同之複數個光譜靈敏度之感測器拍攝藉由施加外部能量而以與外部能量的量對應之濃度進行顯色之測量用片材之攝像圖像的圖像訊號；
從攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號；
從攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號；
藉由將1個第1圖像訊號設為第3圖像訊號，或者將2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成第3圖像訊號；
藉由將1個第2圖像訊號設為第4圖像訊號，或者將2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成第4圖像訊號；
藉由對每個像素計算第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號；及
基於第5圖像訊號來導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。
其中，複數個光譜靈敏度係R靈敏度、G靈敏度及B靈敏度為較佳。
又，第5圖像訊號與外部能量的量係基於第5圖像訊號而唯一地確定外部能量的量之寫像關係，基於寫像關係來預先製作校準曲線為較佳。
又，使用校準曲線，從第5圖像訊號中導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布為較佳。
又，校準曲線係基於第5圖像訊號與被施加到測量用片材之外部能量的量的關係來製作為較佳，該第5圖像訊號係利用感測器來對藉由在測量用片材上製作且以外部能量的量各不相同之條件下施加到測量用片材來顯色之區塊（patch），或者在與測量用片材不同之片材上使用與測量用片材相同之色材來製作且顯色成與在測量用片材上製作之區塊相同之濃度之區塊進行拍攝之攝像圖像的圖像訊號來生成。
又，外部能量的量各不相同之條件包括不對測量用片材施加外部能量之條件為較佳。
又，校準曲線中的寫像關係的非線性越強，則區塊的數量設得越多為較佳。
又，與校準曲線中的寫像關係的線性強的範圍相比，在校準曲線中的寫像關係的非線性強之範圍中，將區塊的數量設得多為較佳。
又，在獲取測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取第1圖像訊號之前，校正測量用片材的攝像圖像的圖形變形，
從校正圖形變形後的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成第5圖像訊號為較佳。
又，在獲取測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取第1圖像訊號之前，不進行將測量用片材的攝像圖像的圖像訊號從亮度線性圖像訊號轉換成具有伽瑪曲線之圖像訊號之灰度轉換，
從未進行灰度轉換之測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成第5圖像訊號為較佳。
又，本發明提供一種圖像處理裝置，其具備處理器，處理器進行如下處理：
獲取藉由具有各自不同之複數個光譜靈敏度之感測器拍攝藉由施加外部能量而以與外部能量的量對應之濃度進行顯色之測量用片材之攝像圖像的圖像訊號；
從攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號；
從攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號；
藉由將1個第1圖像訊號設為第3圖像訊號，或者將2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成第3圖像訊號；
藉由將1個第2圖像訊號設為第4圖像訊號，或者將2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成第4圖像訊號；
藉由對每個像素計算第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號；及
基於第5圖像訊號來導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。
又，本發明提供一種用於使電腦執行前述圖像處理方法的各個步驟之程式。
又，本發明提供一種記錄有用於使電腦執行前述圖像處理方法的各個步驟之程式之電腦可讀取之記錄媒體。
[發明效果]
依本發明，藉由計算圖像訊號的比率而不均勻分量被消除，因此未基於陰影校正用圖像進行陰影校正，亦與進行了陰影校正之情況同樣地，能夠消除由照明光的強度的面分布的不均勻而產生之測量用片材的攝像圖像的濃度的面分布的不均勻。又，使用者能夠在不考慮照明光的強度的面分布的不均勻之狀態下，從測量用片材的發色濃度中正確地導出被施加到測量用片材之外部能量的量。
以下，基於附圖中示出之較佳實施形態，對本發明的圖像處理裝置、圖像處理方法、程式及記錄媒體進行詳細說明。
圖1係表示本發明的圖像處理裝置的結構之一實施形態的框圖。圖1中示出之圖像處理裝置10基於測量用片材的發色濃度來導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。本實施形態的圖像處理裝置10係具有相機功能之智慧型手機，如圖1所示，具備攝像部12、顯示部14、操作部16、存儲部18及處理器20。顯示部14、操作部16、攝像部12、存儲部18及處理器20藉由內部總線34而被雙向連接，並且能夠相互收發資料。
攝像部12具備具有各自不同之複數個光譜靈敏度之感測器，藉由處理器20的控制而在任意的照明光下，利用感測器對被攝體進行拍攝而輸出其攝像圖像的圖像訊號。在本實施形態的情況下，感測器具有由R（紅）靈敏度、G（綠）靈敏度及B（藍）靈敏度組成之3個光譜靈敏度。攝像部12對應於智慧型手機的相機功能，利用感測器來對測量用片材及圖表進行拍攝以輸出這些攝像圖像的由R靈敏度的圖像訊號（R訊號）、G靈敏度的圖像訊號（G訊號）及B靈敏度的圖像訊號（B訊號）組成之彩色圖像訊號。
攝像部12可以藉由使用色彩感測器來對被攝體進行拍攝以輸出由其攝像圖像的R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號。或者，攝像部12可以藉由使用單色感測器及R，G，B的濾光器來對被攝體依次進行拍攝以依次輸出其R圖像的R訊號、G圖像的G訊號及B圖像的B訊號。又，不限於R靈敏度、G靈敏度及B靈敏度，亦可以使用具有其他顏色的光譜靈敏度之感測器。
測量用片材係如紙、片及薄膜等片狀的材料，在其至少一側之表面形成有藉由施加外部能量而顯色成與外部能量的量對應之預定形狀及預定濃度（色調）之顯色部。測量用片材並沒有特別限定，例如，能夠例示出壓敏片材、熱敏片材及紫外線（或者近紅外線、中紅外線）片材等。
壓敏片材、熱敏片材及紫外線片材等藉由分別施加壓力、溫度及紫外線（或者近紅外線、中紅外線）等外部能量而顯色成與所施加之外部能量的量對應之預定形狀及預定濃度。測量用片材能夠基於在其表面形成之顯色部的形狀及濃度來計量被施加到其測量用片材之外部能量的量的面分布。
另外，被施加到壓敏片材之壓力具有瞬時壓力及持續壓力這2種。瞬時壓力係瞬時施加到測量用片材之外部能量的大小。另一方面，持續壓力係持續施加到測量用片材之外部能量的大小的時間積分。外部能量的量包括基於瞬時壓力的外部能量的大小及基於持續壓力的外部能量的大小的時間積分這兩者。關於熱敏片材及紫外線片材等亦相同。熱敏片材之情況下，在與熱源接觸時之發色濃度藉由熱源的溫度及接觸時間而改變（溫度的時間積分能量的量）。紫外線片材之情況下，接受紫外線時之發色濃度與所接受之紫外線的光量及受光時間對應（光量的時間積分能量的量）。
圖表包括顯色成各自不同之濃度之2個以上的區塊。將在後面詳細地進行敘述，圖表中所包含之區塊係為了製作校準曲線而使用的，該校準曲線係將測量用片材的攝像圖像的圖像訊號（色訊號）的比率與施加到測量用片材之外部能量的量建立對應關係並從圖像訊號的比率導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。
用於製作校準曲線之圖表能夠使用測量用片材來製作。在該情況下，圖表中包括在測量用片材上製作且藉由在外部能量的量各不相同之條件下施加到測量用片材來進行顯色之2個以上的區塊。在該情況下，如圖4所示，為了不干擾在測量用片材上形成之顯色部，例如能夠在沿測量用片材上的周邊部配置區塊。
另外，外部能量的量各不相同之條件可以包括未施加外部能量之條件。在未施加外部能量之條件下製作之區塊例如係白色區塊。該白色區塊可以係與圖表中所包含之其他區塊相同者，但是亦可以利用除了其他區塊的區域以外的背景的白色區域。在該情況下，圖表實質上僅包含規定濃度的1個區塊。
又，能夠在與測量用片材不同之片材上，使用與測量用片材相同之色材來製作圖表。在該情況下，圖表包括在與測量用片材不同之片材上使用與測量用片材相同之色材製作，並且顯色成與在前述測量用片材上製作之區塊相同之濃度之2個以上的區塊。在該情況下，如圖5所示，區塊能夠配置於與測量用片材不同之片材上的任意位置。
另外，圖表中所包含之區塊的個數、配置、大小及形狀等並沒有特別限定。又，圖4、5中示出之矩形的區塊還能夠利用於測量用片材的攝像圖像中的圖形變形的校正中。
顯示部14藉由處理器20的控制而顯示各種圖像及資訊等。顯示部14例如由LCD（Liquid Crystal Display：液晶顯示器）、有機EL（Organic Electroluminescence：有機電激發光）顯示器、LED（Light Emitting Diode：發光二極體）顯示器或電子紙等顯示器等來構成。在本實施形態的顯示部14中，設置有接收基於圖像處理裝置10的使用者的觸摸操作之觸控面板。
操作部16藉由處理器20的控制而接收使用者的操作。操作部16包括在圖像處理裝置10的框體的外表面設置之複數個按鈕、以及在顯示部14設置之觸控面板的圖形使用者介面等。使用者在對被攝體進行拍攝，或者設定各種設定項目之情況下，藉由操作部16而進行對應之操作。
存儲部18記錄藉由處理器20的控制而利用攝像部12拍攝之被攝體的攝像圖像，亦即其圖像訊號等。在本實施形態之情況下，存儲部18係用於記錄利用攝像部12拍攝之測量用片材的攝像圖像及圖表的攝像圖像之存儲體裝置等。又，在存儲部18中容納藉由處理器20而執行之程式及各種資料等。
處理器20控制圖像處理裝置10的各部分的，執行包括被攝體的拍攝、圖像的存儲、圖像的顯示等之各種處理。如圖2所示，處理器20具備圖像訊號獲取部22、比率計算部24、校準曲線製作部28、面分布導出部30及顯示處理部32。藉由處理器20來執行存儲部18中存儲之程式，處理器20作為各個處理部發揮功能。圖像訊號獲取部22、比率計算部24、校準曲線製作部28及面分布導出部30經由內部總線34而雙向連接，並且能夠相互收發資料。
圖像訊號獲取部22與使用者藉由操作部16的操作（攝像的指示）對應地控制攝像部12的動作，並且獲取利用感測器攝像之被攝體的攝像圖像，亦即其圖像訊號。在本實施形態之情況下，圖像訊號獲取部22獲取由測量用片材的攝像圖像的R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號。又，圖像訊號獲取部22從圖表的攝像圖像中抽取與2個以上的區塊的區域對應之2個以上的區塊的攝像圖像，並且獲取由2個以上的區塊的攝像圖像的各個R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號。
又，圖像訊號獲取部22從測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號。此外，圖像訊號獲取部22從測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號。在本實施形態之情況下，圖像訊號獲取部22作為測量用片材的攝像圖像的第1圖像訊號而獲取R訊號，作為第2圖像訊號而獲取R訊號、G訊號及B訊號。
同樣地，圖像訊號獲取部22從2個以上的區塊的攝像圖像的各個圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號。此外，圖像訊號獲取部22從2個以上的區塊的攝像圖像的各個圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號。在本實施形態之情況下，圖像訊號獲取部22作為區塊的攝像圖像的第1圖像訊號而獲取R訊號，作為第2圖像訊號而獲取R訊號、G訊號及B訊號。
比率計算部24計算測量用片材的攝像圖像的圖像訊號（色訊號）的比率。同樣地，比率計算部24計算區塊的攝像圖像的圖像訊號（色訊號）的比率。
更詳細而言，比率計算部24藉由圖像訊號獲取部22而獲取1個第1圖像訊號之情況下，將1個第1圖像訊號設為第3圖像訊號。另一方面，比率計算部24獲取2個以上的第1圖像訊號之情況下，藉由將2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成第3圖像訊號。亦即，將2個以上的第1圖像訊號的對應之像素的像素值的合計值設為第3圖像訊號的對應之像素的像素值。
同樣地，比率計算部24藉由圖像訊號獲取部22而獲取1個第2圖像訊號之情況下，將1個第2圖像訊號設為第4圖像訊號。另一方面，比率計算部24獲取2個以上的第2圖像訊號之情況下，藉由將2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成第4圖像訊號。亦即，將2個以上的第2圖像訊號的對應之像素的像素值的合計值設為第4圖像訊號的對應之像素的像素值。
之後，比率計算部24藉由對每個像素計算第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號。亦即，將第3圖像訊號的像素的像素值與第4圖像訊號的對應像素的像素值的比率設為第5圖像訊號的對應像素的像素值。
另外，像素值的合計方法並不限於算數加法，亦可以係算術平均等其他的合計方法。
本實施形態之情況下，基於預先確定之色訊號的比率的計算式，圖像訊號獲取部22獲取第1圖像訊號及第2圖像訊號，比率計算部基於第1圖像訊號及第2圖像訊號來生成第3圖像訊號及第4圖像訊號，基於第3圖像訊號及第4圖像訊號來計算第5圖像訊號，亦即第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率。
其中，作為R訊號的比率R’、G訊號的比率G’及B訊號的比率B’的計算式的一例，示出下述計算式1～4。
計算式1：R’=R/Y，G’=G/Y，B’=B/Y，Y=R+G+B
計算式2：R’=R/（G+B），G’=G/（R+B）、B’=B/（R+G）
計算式3：R’=R/G，G’=G/R，B’=B/G
計算式4：R’=R/B，G’=G/B，B’=B/R
另外，並不限定於上述計算式1～4，在計算式的分子中，作為第3圖像訊號，只要包括藉由將1個第1圖像訊號或2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成之第3圖像訊號即可。另一方面，在計算式的分母中，作為第4圖像訊號，只要包括藉由將與第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個第2圖像訊號或2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成之第4圖像訊號即可。
計算式的確定方法並沒有特別限定，例如，使用計算式1～4，計算上述的比率R’、G’及B’，基於比率R’、G’及B’與被施加到測量用片材之外部能量的量的關係，從計算式1～4中選擇最適合於測量用片材的顯色特性及感測器的光譜靈敏度特性等之1個計算式。例如，可以選擇比率與外部能量的量的關係以單調增加或單調減少之計算式，亦可以選擇線性強之計算式。
比率與外部能量的量的關係單調增加或單調減少表示，相對於比率的變化之外部能量的量的變化不反覆地增加或減少，而單調地增加或單調地減少。
關於線性的強弱係由例如，在將表示比率與外部能量的量的關係之折線圖設為近似直線之情況下，表示近似線形之直線與表示比率與外部能量的量的關係之各個點相關之大小來確定的。關於相關的大小，表示近似線形之直線與表示比率與外部能量的量的關係之各個點的偏離量的大小，線性越強，則偏差量越小，相關性越大。又，從比率導出外部能量的量的面分布時，所要求之精確度越高，則要求更大的相關性。
本實施形態之情況下，作為計算式而選擇計算式1的R訊號的比率R’=R/Y，Y=R+G+B。在該情況下，圖像訊號獲取部22作為第1圖像訊號而獲取R訊號，作為第2圖像訊號而獲取R訊號、G訊號及B訊號。而且，比率計算部將R訊號設為第3圖像訊號，藉由將R訊號、G訊號及B訊號按每個像素進行合計來生成第4圖像訊號，藉由使用計算式1來計算第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率R’來生成第5圖像訊號。
校準曲線製作部28基於從區塊的攝像圖像的圖像訊號中生成之第5圖像訊號與被施加到測量用片材之外部能量的量的關係來製作校準曲線。第5圖像訊號與外部能量的量係基於第5圖像訊號而唯一地確定外部能量的量之寫像關係，該寫像關係是已知的。校準曲線製作部28基於該寫像關係來製作預先校準曲線。校準曲線例如能夠藉由LUT（Look Up Table：查找表）來構成。
圖6係表示測量用片材1的攝像圖像的R訊號的比率R’與被施加到測量用片材1之外部能量的量之間的關係之校準曲線的曲線圖。曲線圖的橫軸表示測量用片材1的攝像圖像的R訊號的比率R’，縱軸表示被施加到測量用片材1之外部能量的量。在該曲線圖中，當比率R’在約0.7～2.3的範圍內增加時，與其對應地，外部能量的量在0～7的範圍內增加。亦即，測量用片材1的攝像圖像的R訊號的比率R’的校準曲線向右上方變化。
圖7係表示測量用片材2的攝像圖像的G訊號的比率G’與被施加到測量用片材2之外部能量的量之間的關係之校準曲線的曲線圖。曲線圖的橫軸表示測量用片材2的攝像圖像的G訊號的比率G’，縱軸表示被施加到測量用片材2之外部能量的量。在該曲線圖中，當比率G’在0.1～0.5的範圍內增加時，與其對應地，外部能量的量在6～0的範圍內減少。亦即，測量用片材2的攝像圖像的G訊號的比率G’的校準曲線向右下方變化。
如上所述，測量用片材1，2與其顯色特性對應地，校準曲線中的比率與外部能量的量的關係不同。與其對應地，校準曲線製作部28使用預先確定之計算式，預先製作與測量對象的測量用片材對應之校準曲線。
面分布導出部30基於第5圖像訊號亦即測量用片材的攝像圖像的第3圖像訊號與第4圖像訊號的比率來導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。在本實施形態之情況下，面分布導出部30使用藉由校準曲線製作部28來製作之校準曲線，從第5圖像訊號中導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布。
顯示處理部32使各種圖像及資訊等顯示於顯示部14。在本實施形態之情況下，顯示處理部32與使用者的操作（攝像的指示）對應地，對測量用片材及圖表進行拍攝之情況等時，使這些圖像顯示於顯示部14。
接著，一邊參閱圖3中示出之流程圖，一邊對圖像處理裝置10的動作進行說明。
在以下的說明中，設為如下：使用用於計算比率R’之計算式1，從顯色成各自不同之濃度之8個區塊來製作校準曲線，使用校準曲線，從測量對象的測量用片材的攝像圖像的R訊號的比率R’（第5圖像訊號）中導出被施加到測量用片材之外部能量的量。
首先，作為由測量對象的測量用片材的圖像訊號的比率導出外部能量的量之前的提前準備，預先確定用於製作校準曲線之選擇式（步驟S1）。
在該情況下，使用者對藉由在任意照明光L1下施加外部能量顯色成與外部能量的量對應之預定濃度之測量用片材進行拍攝。例如，使用者手持作為智慧型手機之圖像處理裝置10，一邊觀察顯示於顯示部14之測量用片材的圖像，一邊藉由利用操作部16之使用者的操作來指示測量用片材的拍攝。
與其對應地，測量用片材藉由攝像部12的感測器而被拍攝。而且，藉由圖像訊號獲取部22而獲取由測量用片材的攝像圖像的R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號。
接著，藉由比率計算部24，並且使用前述計算式1～4來計算測量用片材的攝像圖像的比率R’、G’及B’，基於比率R’、G’及B’與被施加到測量用片材之外部能量的量的關係，從計算式1～4中選擇例如R訊號的比率R’的計算式1。藉此，最適合於測量對象的測量用片材的顯色特性及感測器的光譜靈敏度特性之1個計算式被確定。
接著，同樣作為提前準備，預先製作與測量對象的測量用片材對應之校準曲線（步驟S2）。
在該情況下，使用者在相同的照明光L1下，對包括顯色成各自不同之濃度之8個區塊之圖表進行拍攝。
與其對應地，同樣地，圖表藉由攝像部12的感測器而被拍攝。接著，藉由圖像訊號獲取部22而從圖表的攝像圖像中抽取與8個區塊的區域對應之8個區塊的攝像圖像，獲取由8個區塊的攝像圖像的各個R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號。之後，從8個區塊的攝像圖像的圖像訊號的各自中作為第1圖像訊號而獲取R訊號，作為第2圖像訊號而獲取R訊號、G訊號及B訊號。
接著，藉由比率計算部24而R訊號被視為第3圖像訊號，藉由將R訊號、G訊號及B訊號按每個像素進行合計，從而作為第4圖像訊號而生成Y訊號（Y=R+G+B）。之後，藉由使用比率R’的計算式1，並且對每個像素計算R訊號與Y訊號的比率R’=R/Y，從而生成8個區塊的攝像圖像各自的第5圖像訊號。藉此，計算出8個區塊的攝像圖像的8個第5圖像訊號亦即8個比率R’。
接著，藉由校準曲線製作部28，基於8個比率R’與被施加到與此對應之測量用片材之8個外部能量的量的關係來製作比率R’的校準曲線。
更詳細而言，如圖6所示，在表示比率R’與外部能量的量的關係之曲線圖中，表示8個比率R’與被施加到與此對應之測量用片材之8個外部能量的量的關係之8個離散的點被確定。之後，藉由使用公知的內插技術來內插離散的8個點以製作比率R’的校準曲線。例如，在8個點的範圍內，使用三維樣條內插技術等進行內插，在8個點的範圍外，使用外插技術等進行內插。
接著，由測量對象的測量用片材的圖像訊號的比率導出外部能量的量（步驟S3）。
在該情況下，使用者對藉由在相同照明光L1下施加外部能量顯色成與外部能量的量對應之預定濃度之測量用片材進行拍攝。
與其對應地，同樣地，測量用片材藉由攝像部12的感測器而被拍攝（步驟S3-1）。接著，藉由圖像訊號獲取部22而獲取由測量用片材的攝像圖像的R訊號、G訊號及B訊號組成之彩色圖像訊號（步驟S3-2）。之後，從測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中，作為第1圖像訊號而獲取R訊號（步驟S3-3）、作為第2圖像訊號而獲取R訊號、G訊號及B訊號（步驟S3-4）。
接著，藉由比率計算部24而R訊號被視為第3圖像訊號（步驟S3-5），藉由將R訊號、G訊號及B訊號按每個像素進行合計，從而作為第4圖像訊號而生成Y訊號（Y=R+G+B）（步驟S3-6）。之後，藉由使用比率R’的計算式1，並且對每個像素計算R訊號與Y訊號的比率R’=R/Y，從而生成測量用片材的攝像圖像的第5圖像訊號（步驟S3-7）。藉此，計算出測量用片材的攝像圖像的第5圖像訊號，亦即比率R’。
之後，藉由面分布導出部30並使用校準曲線，從第5圖像訊號中導出被施加到測量用片材之外部能量的量的面分布（步驟S3-8）。
又，關於其他測量對象的測量用片材，同樣地，能夠使用相同的R’的計算式1及相同的校準曲線，由測量對象的測量用片材的圖像訊號的比率導出外部能量的量。
彩色圖像訊號的R訊號、G訊號及B訊號由下述式表示。
R=rr*Yr*SD（x、y）
G=gg*Yg*SD（x、y）
B=bb*Yb*SD（x、y）
其中，rr、gg及bb係R訊號、G訊號及B訊號的反射率（色分量），Yr、Yg及Yb係R訊號、G訊號及B訊號的光量（亮度分量），SD（x、y）係在座標（x、y）中，由照明光的強度的面分布的不均勻產生之R訊號、G訊號及B訊號的不均勻分量。
R訊號的比率R’例如由下述式表示。
R’=R/（R+G+B）
=rr*Yr*SD（x、y）/（rr*Yr*SD（x、y）+gg*Yg*SD（x、y）+bb*Yb*SD（x、y））
=rr*Yr*SD（x、y）/（rr*Yr+gg*Yg+bb*Yb）*SD（x、y）
=rr*YR/（rr*Yr+gg*Yg+bb*Yb）
當光量Yr，Yg，Yb係相同的Ys，亦即，Yr=Yg=Yb=Ys時，比率R’由下述式表示。
R’=rr*Ys/（rr*Ys+gg*Ys+bb*Ys）
=rr*Ys/（rr+gg+bb）*Ys
=rR/（rr+gg+bb）
如上所述，在比率R’中，亮度分量及不均勻分量被消除，僅剩下色分量。
測量用片材藉由被施加外部能量而顯色成與外部能量的量對應之預定濃度，但是當濃度值增加時，色分量及亮度分量聯動地增加。故，即使在不存在亮度分量及不均勻分量，並且僅包含色分量之比率R’中導出外部能量的量之情況下，亦能夠與從濃度值中導出外部能量的量之情況同等正確地導出外部能量的量。
又，藉由計算圖像訊號的比率R’而不均勻分量被消除，因此未基於陰影校正用圖像進行陰影校正，亦與進行了陰影校正之情況同樣地，能夠消除由照明光的強度的面分布的不均勻而產生之測量用片材的攝像圖像的濃度的面分布的不均勻。又，使用者能夠在不考慮照明光的強度的面分布的不均勻之狀態下，從測量用片材的發色濃度中正確地導出被施加到測量用片材之外部能量的量。
另外，在步驟S1～S3中，不需要使用相同的照明光L1。更詳細而言，照明光中具有其強度的面分布及光譜分布（光譜）這2個屬性，但是在步驟S1～S3中，照明光的強度的面分布不需要相同。亦即，能夠在不考慮照明光的強度的面分布的不均勻的情況下，對測量用片材進行拍攝。其另一方面，在步驟S1～S3中，照明光的光譜分布需要一致。其原因為在步驟S1～S3中，當照明光的光譜分布變化時，與測量用片材的色材的光譜反射率對應之濃度（色調）會看起來不同。
又，校準曲線中的寫像關係，亦即，第5圖像訊號與外部能量的量的關係的線性強之情況下，實質上可以使用僅包含規定濃度的1個區塊之圖表來製作校準曲線。在該情況下，如上所述，藉由校準曲線製作部28，並且基於圖表中所包含之1個區塊及利用該圖表中所包含之除了1個區塊的區域以外的背景的白色區域之白色區塊來製作校準曲線。
更詳細而言，在表示比率R’與外部能量的量的關係之曲線圖中，藉由用直線連接表示1個區塊的攝像圖像的圖像訊號的比率R’和與其對應之外部能量的量的關係之點以及表示白色區塊的攝像圖像的圖像訊號的比率R’和與其對應之外部能量的量的關係之點來製作校準曲線。比率R’的計算式1的情況下，關於白色區塊的攝像圖像的圖像訊號的比率R’，當白色區塊的攝像圖像的R訊號、G訊號及B訊號設為R=G=B=1時，成為比率R’=R/Y（Y=R+G+B）=1/3≈0.3。故，表示白色區塊的攝像圖像的圖像訊號的比率R’和與其對應之外部能量的量的關係之點係在表示比率R’與外部能量的量的關係之曲線圖中，藉由比率R’≈0.3及例如與白色區塊的攝像圖像的圖像訊號的比率R’對應之外部能量的量=0來確定。
如上所述，校準曲線中的寫像關係的線性強之情況下，可以減少圖表中所包含之區塊的數量，但相反地，在非線性強之情況下，區塊的數量設得多為較佳。亦即，非線性越強，則區塊的數量設得越多為較佳。藉此，即使在非線性強之情況下，亦能夠從第5圖像訊號中高精度地導出外部能量的量。
又，藉由校準曲線中的寫像關係的範圍而非線性存在強弱之情況下，在非線性強之範圍內將區塊的數量設得多，並且在非線性弱之範圍內將區塊的數量設得少為較佳。亦即，與線性強之範圍內相比，在非線性強之範圍內將區塊的數量設得多為較佳。藉此，即使在非線性強之範圍內，亦能夠從比率中高精度地導出外部能量的量。
又，可以藉由對包括圖4中示出之圖表之測量用片材進行拍攝來同時對測量用片材及圖表進行拍攝。在該情況下，能夠藉由1次拍攝來對測量用片材及圖表這雙方進行拍攝。或者，在對測量用片材進行拍攝之前或在對測量用片材進行拍攝之後，藉由對圖5中示出之圖表進行拍攝來對測量用片材及圖表分別地進行拍攝。
又，可以將區塊的攝像圖像的第5圖像訊號和外部能量的量直接建立對應關係。或者，設置標準化部，標準化部例如可以與濃度的標準狀態對應地對區塊的攝像圖像的第5圖像訊號進行標準化，並且將標準化後的第5圖像訊號與外部能量的量建立對應關係。亦即，可以將區塊的攝像圖像的第5圖像訊號和外部能量的量間接建立對應關係。
又，在測量用片材的攝像圖像中包括由透鏡的像差引起之圖形變形及由攝像時的傾斜引起之圖形變形等圖形變形。故，可以設置圖形變形校正部，在獲取測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取第1圖像訊號之前，圖形變形校正部對測量用片材的攝像圖像的圖形變形進行校正，比率計算部24從圖形變形的校正後的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成第5圖像訊號。
由透鏡的像差引起之圖形變形並沒有特別限定，能夠使用公知的Zhang的方法（Zhengyou Zhang, "A Flexible New Technique for Camera Calibration", Microsoft Research Technical Report, MSR-TR-98-71, December 2, 1998.）來進行校正。又，由攝像時的傾斜引起之圖形變形能夠基於圖表的攝像圖像中所包含之矩形區塊的攝像圖像中的4個頂點，並且使用公知的傾斜校正（透視圖形校正）來進行校正。
又，可以設置灰度轉換部，在灰度轉換部在獲取測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取第1圖像訊號之前，進行將測量用片材的攝像圖像的圖像訊號從亮度線性圖像訊號轉換成具有伽瑪曲線之圖像訊號之灰度轉換。另外，可以在進行圖形變形的校正之後進行灰度轉換，或者在進行灰度轉換之後進行圖形變形的校正。
在計算具有伽瑪曲線之圖像訊號的比率之情況下，嚴格而言，無法完全消除不均勻分量，但是能夠與計算亮度線性圖像訊號的比率之情況相同地獲得陰影校正的效果。然而，從未進行灰度轉換之亮度為線性的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成第5圖像訊號時，能夠高精更度地獲得陰影校正效果，因此較佳。
接著，舉出基於圖像訊號的比率來製作之測量用片材的攝像圖像的具體例來進行說明。
圖8係表示第1實施例的測量用片材的結構之概念圖。在第1實施例的測量用片材的一側表面上，藉由施加外部能量而形成顯色成與外部能量的量對應之預定濃度之圓形的紅色的複數個顯色部。第1實施例的測量用片材藉由照明光而照射成左側比較亮且越向右側越變得比較暗。
圖9係表示第1實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。曲線圖的橫軸表示從圖8中示出之測量用片材的左側朝向右側之距離，縱軸表示被圖8中示出之測量用片材的攝像圖像的四邊的框包圍之部分的R訊號、G訊號及B訊號（濃度值）。在圖9的曲線圖中，用上側的實線表示之波形係R訊號，用中間的虛線表示之波形係B訊號，用下側的點線表示之波形係G訊號。如該曲線圖所示，顯色部中的R訊號、G訊號及B訊號越向較亮的左側則越強，越向較暗的右側則越弱。
另一方面，圖10係表示基於圖像訊號的比率之第1實施例的測量用片材的攝像圖像的結構之概念圖。更詳細而言，圖10係表示在進行圖像訊號的灰度轉換之後，使用計算式1來計算圖像訊號的比率R’，並且基於該比率R’來製作之測量用片材的攝像圖像。基於比率R’來製作之測量用片材的攝像圖像的亮度分量及不均勻分量被消除，並且僅剩下色分量，但是在圖10中，對亮度分量施加偏移來示出，以使顯色部能夠視覺確認。
圖11係表示基於圖像訊號的比率的第1實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。曲線圖的橫軸表示從圖10中示出之測量用片材的左側朝向右側之距離，縱軸表示被圖10中示出之測量用片材的攝像圖像的四邊的框包圍之部分的為了計算比率R’而使用之計算式1所包含之原始的R訊號、G訊號及B訊號（濃度值）。在圖10的曲線圖中，用上側的實線表示之波形係R訊號，用中間的虛線表示之波形係B訊號，用下側的點線表示之波形係G訊號。如該曲線圖所示，顯色部中的R訊號、G訊號及B訊號在遍及測量用片材的攝像圖像的左右方向的所有的區域成為相似的值。
圖12～圖15係有關第2實施例的測量用片材，並且與圖8～圖11的第1實施例的測量用片材對應，但是第2實施例的測量用片材藉由照明光而照射成上側比較亮且下側比較暗。
又，圖16～圖19係有關第3實施例的測量用片材，並且同樣地與圖8～圖11的第1實施例的測量用片材對應，但是第3實施例的測量用片材藉由照明光而照射成右側比較亮且左側比較暗。
在第2實施例及第3實施例中，與第1實施例同樣地，顯色部中的比率R’中所包含之R訊號、G訊號及B訊號遍及測量用片材的攝像圖像的左右方向的所有區域成為相似的值。
如上所述，從實施例1～3中，能夠確認到藉由計算比率而亮度分量及不均勻分量被消除，僅剩下色分量，能夠與照明光的強度的面分布的不均勻無關地消除測量用片材的攝像圖像的濃度值的面分布的不均勻。又，如上所述，能夠確認到即使在從灰度轉換後的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成了比率R’之情況下，亦能夠獲得陰影校正的效果。
另外，本發明的圖像處理裝置並不限定於智慧型手機，亦可以係數位相機、數位視訊攝影機或掃描器等，能夠作為在這些裝置中動作之應用程式來實現。
在處理器中包括藉由執行軟體（程式）而作為各種處理部發揮功能之通用的處理器之CPU（Central Processing Unit：中央處理單元）、在製造FPGA（Field Programmable Gate Array：場域可程式閘陣列）等之後能夠改變電路結構之處理器亦即可程式邏輯元件（Programmable Logic Device：PLD）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit：特殊應用積體電路）等具有為了進行特定處理而專門設計之電路結構之處理器亦即專門電路等。
1個處理部可以由這些各種處理器中的1個構成，亦可以由相同種類或不同種類的2個以上的處理器的組合，例如複數個FPGA的組合或者FPGA及CPU的組合等構成。又，複數個處理部可以由各種處理器中的1個構成，複數個處理部中的2個以上亦可以一起使用1個處理器來構成。
例如，如以服務器及用戶端等電腦為代表，具有由1個以上的CPU和軟體的組合來構成1個處理器，並且該處理器作為複數個處理部發揮功能之形態。又，存在如下形態：如以系統晶片（System on Chip：SoC）等為代表，使用由1個IC（Integrated Circuit：積體電路）芯片來實現包括複數個處理部之整體系統的功能之處理器。
此外，作為這些各種處理器的硬體結構，更具體而言係組合半導體元件等電路元件之電路（Circuitry）。
又，本發明的方法例如能夠藉由用於執行其各個步驟之電腦（處理器）之程式來實施。又，還能夠提供一種記錄有該程式之電腦可讀取之記錄媒體。
以上，關於本發明進行了詳細說明，但是本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離本發明的宗旨之範圍內，當然，可以進行各種改進和變更。
10:圖像處理裝置
12:攝像部
14:顯示部
16:操作部
18:存儲部
20:處理器
22:圖像訊號獲取部
24:比率計算部
28:校準曲線製作部
30:面分布導出部
32:顯示處理部
34:內部總線
S1、S2、S3、S3-1~S3-8:步驟
圖1係表示本發明的圖像處理裝置的結構之一實施形態的框圖。
圖2係表示處理器的內部結構之一實施形態的框圖。
圖3係表示圖像處理裝置的動作之流程圖。
圖4係表示圖表的結構之一實施形態的概念圖。
圖5係表示圖表的結構之另一實施形態的概念圖。
圖6係表示測量用片材1的攝像圖像的R訊號的比率R’與被施加到測量用片材1之外部能量的量之間的關係之校準曲線的曲線圖。
圖7係表示測量用片材2的攝像圖像的G訊號的比率G’與被施加到測量用片材2之外部能量的量之間的關係之校準曲線的曲線圖。
圖8係表示第1實施例的測量用片材的結構之概念圖。
圖9係表示第1實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
圖10係表示基於圖像訊號的比率之第1實施例的測量用片材的攝像圖像的構成之概念圖。
圖11係表示基於圖像訊號的比率之第1實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
圖12係表示構成第2實施例的測量用片材的結構之概念圖
圖13係表示第2實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
圖14係表示基於圖像訊號的比率之第2實施例的測量用片材的攝像圖像的結構之概念圖。
圖15係表示基於圖像訊號的比率之第2實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
圖16係表示第3實施例的測量用片材的結構之概念圖
圖17係表示第3實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
圖18係表示基於圖像訊號的比率之第3實施例的測量用片材的攝像圖像的結構之概念圖。
圖19係表示基於圖像訊號的比率之第3實施例的測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之曲線圖。
S1、S2、S3、S3-1~S3-8:步驟
Claims (12)
- 一種圖像處理方法，其係具有如下步驟： 獲取藉由具有各自不同之複數個光譜靈敏度之感測器拍攝藉由施加外部能量而以與外部能量的量對應之濃度進行顯色之測量用片材之攝像圖像的圖像訊號； 從前述攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號； 從前述攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與前述第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號； 藉由將前述1個第1圖像訊號設為第3圖像訊號，或者將前述2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成前述第3圖像訊號； 藉由將前述1個第2圖像訊號設為第4圖像訊號，或者將前述2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成前述第4圖像訊號； 藉由對每個像素計算前述第3圖像訊號與前述第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號；及 基於前述第5圖像訊號來導出被施加到前述測量用片材之前述外部能量的量的面分布。
- 如請求項1所述之圖像處理方法，其中 前述複數個光譜靈敏度係R靈敏度、G靈敏度及B靈敏度。
- 如請求項1所述之圖像處理方法，其中 前述第5圖像訊號與前述外部能量的量係基於前述第5圖像訊號而唯一地確定前述外部能量的量之寫像關係，基於前述寫像關係而預先製作校準曲線。
- 如請求項3所述之圖像處理方法，其中 使用前述校準曲線，從前述第5圖像訊號中導出被施加到前述測量用片材之前述外部能量的量的面分布。
- 如請求項3所述之圖像處理方法，其中 前述校準曲線係基於前述第5圖像訊號與被施加到前述測量用片材之前述外部能量的量的關係來製作，前述第5圖像訊號係利用前述感測器來對藉由在前述測量用片材上製作且以前述外部能量的量各不相同之條件下施加到前述測量用片材來顯色之區塊，或者在與前述測量用片材不同之片材上使用與前述測量用片材相同之色材來製作且顯色成與在前述測量用片材上製作之區塊相同之濃度之區塊進行拍攝之攝像圖像的圖像訊號來生成。
- 如請求項5所述之圖像處理方法，其中 前述外部能量的量各不相同之條件包括在前述測量用片材中未施加前述外部能量之條件。
- 如請求項5所述之圖像處理方法，其中 前述校準曲線中的前述寫像關係的非線性越強，則將前述區塊的數量設得越多。
- 如請求項5所述之圖像處理方法，其中 與前述校準曲線中的前述寫像關係的線性強之範圍相比，在前述校準曲線中的前述寫像關係的非線性強之範圍中將前述區塊的數量設得多。
- 如請求項1至請求項8之任一項所述之圖像處理方法，其中 在獲取前述測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取前述第1圖像訊號之前，校正前述測量用片材的攝像圖像的圖形變形， 在校正前述圖形變形之後的前述測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成前述第5圖像訊號。
- 如請求項1至請求項8之任一項所述之圖像處理方法，其中 在獲取前述測量用片材的攝像圖像的圖像訊號之後，並且在獲取前述第1圖像訊號之前，不進行將前述測量用片材的攝像圖像的圖像訊號從亮度線性圖像訊號轉換成具有伽瑪曲線之圖像訊號之灰度轉換， 從未進行前述灰度轉換之前述測量用片材的攝像圖像的圖像訊號中生成前述第5圖像訊號。
- 一種圖像處理裝置，其具備處理器，前述處理器進行如下處理： 獲取藉由具有各自不同之複數個光譜靈敏度之感測器拍攝藉由施加外部能量而以與外部能量的量對應之濃度進行顯色之測量用片材之攝像圖像的圖像訊號； 從前述攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應之1個或2個以上的第1圖像訊號； 從前述攝像圖像的圖像訊號中獲取與1個或2個以上的光譜靈敏度對應且與前述第1圖像訊號中的至少一個光譜靈敏度不同之1個或2個以上的第2圖像訊號； 藉由將前述1個第1圖像訊號設為第3圖像訊號，或者將前述2個以上的第1圖像訊號按每個像素進行合計來生成前述第3圖像訊號； 藉由將前述1個第2圖像訊號設為第4圖像訊號，或者將前述2個以上的第2圖像訊號按每個像素進行合計來生成前述第4圖像訊號； 藉由對每個像素計算前述第3圖像訊號與前述第4圖像訊號的比率來生成第5圖像訊號；及 基於前述第5圖像訊號來導出被施加到前述測量用片材之前述外部能量的量的面分布。
- 一種電腦可讀取之記錄媒體，其係記錄有使電腦執行請求項1至請求項10之任一項所述之圖像處理方法的各個步驟之程式。
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