JP2001311666A - 測色変換係数算出方法と測色画像変換方法、及び、測色変換係数算出装置と測色画像変換装置、並びに、測色変換係数算出プログラム又は測色的撮像プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源の分光特性測定の専用機が不要で、撮像系
を用いて低コストで迅速簡便で精度よく光源特性を推定
し、撮影された画像データを測色的データへ高精度に変
換できる測色変換係数算出方法、変換係数から測色的デ
ータを得る測色的撮像方法、及び測色変換係数算出装置
と測色的撮像装置、並びに測色変換係数算出又は測色的
撮像のプログラムを記録した情報記録媒体を提供。 【解決手段】異なる分光反射率の色票を撮像した画像デ
ータから推定した照明光分光特性と、撮像系分光感度特
性を用いて画像データを測色値へ変換する変換係数を算
出したうえで、分光特性と分光感度特性とを用いて測色
値表現する最適解を得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間内の特定の位
置に配した同一平面上の複数の色票をデジタルスチルカ
メラやデジタルビデオカメラなどのカメラで撮影するこ
とによって得られた画像から、その位置を照射する照明
光の分光特性を算出し、画像を測色的に得る測色撮影装
置に関する。推定された照明光の分光特性を用いた変換
により、例えば、撮影した画像から空間の測色値を求め
たり、撮影系の撮像特性固有でない測色的に定義された
空間の画像を蓄積したり、同一の照明下で撮影したシー
ンや被写体の画像データの色や明るさを補正するカラー
画像処理や、環境照明の分析を行う環境調査など好適に
利用可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影系により撮影した空間の画像
データは、撮影系固有の特性によって記述されるのが一
般的である。また、これらの画像データを測色画像デー
タに変換する方法は、およそ以下のような状況であっ
た。

【０００３】（ａ）ＩＣＣ〔いわゆるＩｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｈｉｕｍの略
称〕のデバイスの色特性記述ファイルを用いて、撮影系
固有の画像データを測色画像データに変換する。 （ｂ）また、現実のシーンを撮影した画像の色を、光源
の影響を考慮して自動的に演算補正する自動色補正装
置。

【０００４】しかしながら、前記（ａ）や（ｂ）の方法
には、それぞれ以下の問題点を有していた。

【０００５】（ａ）ＩＣＣのデバイスの色特性記述ファ
イルでは、撮影される光源毎にそれら特性記述ファイル
を必要とし、照明の条件毎に全ての特性記述ファイルを
準備する必要があった。また、このような「色の補正」
の為には、シーンがどのような種類の光源で照らされて
いたかが重要な情報である。撮影されてある画像だけか
らではそのような情報が得られない為に、一般には、画
像補正を行う者が必要なその情報（そのシーンがどのよ
うな種類の光源で照らされていたかを示す情報）を測定
機等を用いて撮影条件毎に得なければならない必要があ
った。また、光源の分光特性を得る場合には、一般的
に、測定機器として高価、重い、大きい、測定に要する
時間が長くかかる、測定データを処理する装置との間に
インターフェイスを必要とする、といった諸問題があっ
た。また、これらと撮像系との一体化を考慮した場合
は、その価格が高くなること、重量が重くなること、サ
イズが大きくなること、そして需要が乏しいこと（市場
規模が小さいこと）、などの観点から普通合理的ではな
い。

【０００６】また、（ｂ）の色補正装置は、光源の影響
を考慮した色補正のための情報を人間が入力することな
く行うために、画像から照明光源の種類を自動的に精度
良く判別する手段は存在していなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の技
術がもつ問題点に鑑みなされたものであって、専用の光
源の分光特性測定機器を必要とせず、撮像系を利用する
ことによって、低コストで簡便・迅速にしかも精度のよ
く光源の特性を推定し、撮影された画像データを、その
照明光の分光特性推定データを利用して、特に、より人
間の感覚にマッチするように人間の視感度特性も考慮す
べく、人間の視感度特性によって重み付けし、また、撮
影対象と同一または類似した種類の不体表面の分光特性
データベースを利用することによって、測色的データへ
の変換を可能とする測色変係数算出方法、これら測色変
換係数算出を用いて測色的データを得る測色画像変換方
法、及びそれに好適な測色変換係数算出装置と測色画像
変換装置、並びに、測色変換係数算出プログラム又は測
色画像変換プログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段は、まず請求項１の発明にあっ
ては、分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配
した標準板を、分光特性を求めたい照明光が照射する空
間内の所望する位置に設置し、該標準板の複数の色票を
撮像系により撮像した画像データを用いて、該標準板を
照射する照明光の分光特性を推定し、この照明光の分光
特性と撮像系の分光感度特性から画像データを測色値へ
変換する変換係数を算出する方法であって、 （イ）前記標準板上の各色票に対応する撮像応答値を前
記画像データから抽出して目的変数を作成する目的変数
作成ステップ； （ロ）前記目的変数作成ステップに対してその前後いず
れかの順序で、あるいは該目的変数作成ステップと並行
して行い、前記照明光の分光特性を特定の次元で表現す
るための基底関数、前記標準板上の各色票の分光反射
率、および前記撮像系の分光感度特性から説明変数を作
成する説明変数作成ステップ； （ハ）前記目的変数と説明変数とを用いて最適化法を施
すことにより、前記標準板を照射する照明光の分光特性
を表現する最適解を得る分析ステップ； （ニ）前記最適解を、所望する表現形式の分光特性に変
換して、前記標準板を照射する照明光の分光特性を表す
値を算出する変換ステップ；により、前記照明光の分光
特性を算出し、次いで、 （ホ）前記照明光の分光特性を表す値と、前記撮像系の
分光感度特性と、被写体の分光特性をから第二の説明変
数を作成するステップ； （ヘ）前記第二の説明変数作成ステップに対してその前
後いずれかの順序で、あるいは該第二の説明変数作成ス
テップに並行して行い、前記照明光の分光特性を表す値
と、人の視感度特性と、被写体の分光特性から第二の目
的変数を作成するステップ； （ト）前記第二の目的変数と第二の説明変数とを用いて
最適化法を施すことにより、撮像応答値を測色値表現す
る第二の最適解を得る分析ステップ；以上の（イ）〜
（ト）を全て具備することを特徴とする測色変換係数算
出方法である。

【０００９】尚、標準板の分光反射率が異なる複数の色
票を配した前記の面は、好ましくは平面である。但し、
本発明の目的にある分光特性の推定に関わる精度上、特
に問題に成らない程度であれば、必ずしも平面でなくて
も良い（一部に又は全部に曲面部が存在しても良い）。
また、その面の一部に又は全部に曲面部が存在したとし
ても、本発明に関わる推定方法のステップの途中か／又
は最後で、または推定装置の撮像手段、解析手段、設定
手段、あるいはその他に別途付加する手段で、前記の面
が平面ではない為に生じる誤差を補正する為のステップ
（又は機能）を備えることにより、本発明を好適に適応
可能となる。但し、その場合であっても、やはり平面で
あることの方がより好ましい。というのは、本発明に関
わる照明光の分光特性推定方法あるいは分光特性推定装
置を適用して実際に具現化したソフトウェアやハードウ
ェアの開発コスト、開発に要する期間、あるいはソフト
ウェアやハードウェアの製品としての価格などを考慮す
ると、前記の標準板の分光反射率が異なる複数の色票を
配した前記の面は、やはり平面であることの方が経済性
の良さや市場競争における競争力の強さをよりいっそう
得やすい、等の理由があるからである。

【００１０】また、請求項２に記載の発明にあっては、
請求項１の測色変換係数算出方法を基本とし、特に、 （チ）前記（ハ）の分析ステップに対してその前後いず
れかの順序で／あるいは並行して行い、照明光の種類を
判別し、判別された種類の照明光がもつ分光特性を特定
の次元で表現するための基底関数を選択する選択ステッ
プ；前記（イ）〜（ハ）及び（チ）のステップを行な
い、（ニ）〜（ト）のステップを行なうことを特徴とす
るものである。

【００１１】また、請求項３に記載の発明にあっては、
撮影された画像データを測色値画像データへ変換する測
色画像変換方法であって、該撮像が行なわれた空間に関
わる変換係数は、請求項１又は２のいずれかに記載の測
色変換係数算出方法を用いて算出し、該変換の場合には
該変換係数を使用し、 （リ）前記第二の最適解から前記撮像系により撮像した
画像データを測色画像データへ変換する変換ステップ；
について、前記（イ）〜（ト）に続いて（リ）のステ
ップを行なうか、前記（イ）〜（ト）によって得られた
変換係数を取得し（リ）のステップを行なうか、前記
（イ）〜（ハ）、（チ）、及び（ニ）〜（ト）のステッ
プに続いて（リ）のステップを行なうか、あるいは、前
記（イ）〜（ハ）、（チ）、及び（ニ）〜（ト）によっ
て得られた変換係数を取得することによって（リ）のス
テップを行なうこと、を特徴とする測色画像変換方法で
ある。

【００１２】また、請求項４の発明にあっては、空間内
の所望する位置を照射する照明光の分光特性を推定し、
その空間の照明下で撮影された撮影系固有の画像データ
を測色に基づく値へ変換する係数を算出する装置であっ
て、 （ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配
した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数
の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する
分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色
票の画像データを記録可能である撮像手段； （ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前
記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段； （ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光
に対する分光感度特性、被写体の分光特性、および人の
視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データ
を測色画像データへ変換する係数を算出する変換係数算
出手段；以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て具備することを特
徴とする測色変換係数算出装置である。

【００１３】また、請求項５に記載の発明にあっては、
請求項４の測色変換係数算出装置を基本とし、特に、前
記（ル）の解析手段が、請求項１に記載の（イ）〜
（ニ）のステップに記載された方法によって、又は
（イ）〜（ハ）及び請求項２に記載の（チ）によって、
前記照明光の分光特性の推定値を算出し、前記（ヲ）の
変換係数算出手段が、請求項１に記載の（ホ）〜（ト）
のステップに記載された方法によって変換係数を算出す
ること、を特徴とするものである。

【００１４】また、請求項６に記載の発明にあっては、
特に、空間内の所望する位置を照射する照明光の分光特
性を推定し、その空間の照明下で撮影された撮影系固有
の画像データを測色に基づく値へ変換する係数を算出
し、それに従い撮像された画像データを変換する測色画
像変換装置であって、 （ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配
した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数
の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する
分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色
票の画像データを記録可能である撮像手段； （ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前
記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段； （ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光
に対する分光感度特性、被写体の分光特性、および人の
視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データ
を測色画像データへ変換する係数を算出する変換係数算
出手段； （ワ）前記変換係数算出手段により算出された係数に従
い撮影された撮像系固有の画像データを測色画像データ
へ変換する画像変換手段、以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て
具備することを特徴とする測色画像変換装置である。

【００１５】また、請求項７に記載の発明にあっては、
請求項４又は５のいずれかに記載の撮影系の画像データ
を測色値へ変換する測色変換係数算出装置によって得た
変換係数を用いて、撮像系により撮影された画像データ
を測色画像データへ変換する装置であって、 （カ）請求項４、または５記載の変換係数算出装置によ
って算出された変換係数を読み込む変換係数読み込み手
段； （ヨ）読み込んだ変換係数を記憶する変換係数記憶手
段； （タ）撮影系によって撮影された画像データを読み込む
撮影データ読み込み手段； （ソ）変換係数によって読み込んだ画像データを測色画
像データへ変換する変換手段； （ツ）変換された測色画像データを出力する画像データ
出力手段；以上の（カ）〜（ツ）を全て具備することを
特徴とする測色画像変換装置である。

【００１６】また、請求項８に記載の発明にあっては、
請求項１又は２のいずれかに記載の測色変換係数算出方
法を実行する際に使用可能な測色変換係数算出プログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体
である。

【００１７】また、請求項９に記載の発明にあっては、
請求項３に記載の測色的撮像方法を実行する際に使用可
能な測色的撮像プログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な情報記録媒体である。

【００１８】＜作用＞本発明によれば，まず請求項１又
は２に示す変換係数算出方法、あるいは請求項４又は５
に示す変換係数算出装置によって、空間内の測定対象と
する位置に標準板を設置し、空間内の測定点とする位置
から撮像手段を用いて標準板を撮影することによって得
られる画像データを、解析手段において、照明光の分光
特性を特定の次元で表現するための基底関数と撮像手段
の撮像特性データと標準板の各色票表面の分光反射率デ
ータとに基づいて解析することにより、空間内の測定対
象とする位置の照明光の分光特性データを得たうえ、こ
の照明光の分光特性と、撮像系の分光感度特性と、被写
体の分光特性と、人間の視感度特性とから、撮像系によ
って得られた画像データを測色画像データへ変換する変
換係数を変換係数算出手段により算出することができ
る。被写体並びに人間の視感度特性に重みをおいた変換
係数によって被写体のより正確な測色値画像への変換が
可能となる。

【００１９】また、請求項３に示す測色的撮像方法や請
求項６に示す測色的撮像装置によって、請求項１又は２
のいずれかの撮影系の画像データを測色値へ変換する測
色変換係数算出方法、あるいは請求項４又は５のいずれ
かに示す測色変換係数算出装置によって得られた変換係
数を用いて、撮像系により撮影された画像データを測色
画像データへ画像変換処理手段により変換することがで
きる。この測色画像データは撮像系固有の特性によら
ず、色が定義されたデータとなり、測色的な取り扱いが
可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜１．構成＞以下、本発明に関わ
る装置構成について例示し、図面を参照しつつより詳細
に説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施形態に係わる測色的
撮像装置の構成を示す説明図である。同図において、１
は標準板であり、空間内の測定対象位置に撮像手段の方
向へ前記色票の面を向けて設置する。その表面上には、
分光反射率がそれぞれ異なる（例えば）合計２４個の色
票を配列している。尚、それぞれの色票の表面の反射特
性は、拡散性が高く、同一色票内ではその拡散性及び反
射率が実質一様であるように作成してある。

【００２２】また、２はデジタルスチルカメラ（以下、
デジタルカメラと呼ぶ）である。ここでは、ＲＧＢの３
チャンネルの光センサーが検出した電位信号を処理し
て、各画素のＲＧＢ階調値をカラー画像データとして画
像ファイル記録する撮像手段と、撮像手段の露光条件で
あるシャッタースピードと絞り値を制御して各露光条件
を画像データと共に画像ファイルに記録する設定手段と
を兼ね備えたデジタルカメラである。

【００２３】また、３は撮像手段で得られた標準板の画
像ファイルを入力・解析して、照明光の分光特性データ
として、（例えば）波長域３８０〜７８０ｎｍの範囲に
わたり５ｎｍ間隔で合計８１個ぶんの分光分布のデータ
を出力する解析手段であり、計算機（コンピュータ）が
用いられる。

【００２４】また、撮像された画像ファイルは３の計算
機によって、撮像系固有の画像データから測色データへ
変換される。

【００２５】＜２．動作＞２−１．全体動作 以下、本発明に関わる測色的撮像方法や測色的撮像装置
の一例について、図面を参照しつつ、全体の処理のステ
ップあるいは全体の動作について説明する。

【００２６】図２は、本実施形態に係わる測色的撮像装
置を用いた全体の動作フローを示すブロック図である。

【００２７】（ブロック図のｓ１）ユーザが、標準板１
を測定対象位置に設置し、デジタルカメラ２をデジタル
カメラ２の撮像範囲内で標準板１が適切な大きさに撮像
されるような測定位置に設置し、標準板１の法線方向と
デジタルカメラ２の撮像系の光軸とが一致するように標
準板１とデジタルカメラ２の方向を調整する。

【００２８】（ブロック図のｓ２）ユーザが、標準板１
の表面から反射する光がデジタルカメラ２の適性露光範
囲に収まるようにデジタルカメラ２の露光条件であるシ
ャッタースピードと絞り値を設定する。

【００２９】（ブロック図のｓ３）ユーザが、デジタル
カメラ２のシャッターを切り、デジタルカメラ２が、撮
像を行い、画像データと露光条件を画像ファイルに記録
する。また、同様の手順により同一照明下で撮影の本来
の目的となる空間を撮影し、画像ファイルに記憶する。

【００３０】（ブロック図のｓ４）ユーザが、デジタル
カメラ２に記録された画像ファイルを計算機３へ入力す
る。

【００３１】（ブロック図のｓ５）ユーザが、計算機３
のモニターへ標準板１を含む画像ファイル中の画像デー
タを表示させ、観察して、画像内の標準板１が占めてい
る位置を指定する。

【００３２】（ブロック図のｓ６）計算機３は、照明光
の分光分布を特定の次元で表現するための基底関数と、
デジタルカメラ２の撮像特性データ（階調特性、分光感
度特性、適正応答範囲）と、標準板１の各色票面の分光
反射率データとに基づいて、画像ファイル内に記録され
た標準板の画像データと、画像ファイル内に記録された
標準板撮像時のデジタルカメラ２の露光条件とに対応し
て解析処理を施し、標準板１を照射した照明光の分光分
布データを出力する。その後、この照明光の分光分布デ
ータと、予め得て計算機内に記憶させておいたデジタル
カメラ２の分光感度特性を記述したデータと、予め得て
計算機内に記憶させておいた被写体の分光特性データべ
ーすより被写体と同一または類似した種類の物体の分光
特性及び人間の視感度特性とから解析処理を施し、デジ
タルカメラ２で得た画像データを測色データへ変換する
測色変換係数を算出する。

【００３３】（ブロック図のｓ７）計算機３が、解析処
理で計算された測色変換係数に基づき、ｓ４で入力した
デジタルカメラ２からの画像ファイルの画像データを測
色データへ変換する。

【００３４】尚、上記ｓ１〜ｓ７は、部分的に又は全体
的に、ユーザー（人間）の作業によるのではなく、自動
で処理することも可能である。省力化や迅速化の為には
一般にその方が好ましい。また、ｓ４では一度に撮影し
た画像データ全てを計算機３に入力したが、ｓ４では測
色変換係数を得るための標準板１を撮影した画像データ
のみを入力し、ｓ７の段階で残る撮影した画像データ全
てを計算機３に入力してもよい。

【００３５】２−２．解析処理 以下、本発明に関わる測色画像変換方法あるいは測色画
像変換装置の一例について、デジタルカメラ２に固有な
画像データから測色画像データへ変換する係数を算出す
る解析処理について、図３のフローチャートに基づいて
説明する。

【００３６】（フローチャートのｓ８）デジタルカメラ
で標準板を含むシーンを撮影した画像データが記載され
たファイルを、通信線で接続されたデジタルカメラから
入力し、計算機３へ記録する。

【００３７】（フローチャートのｓ９）標準板の画像デ
ータをモニターへ表示し、撮影された画像内の標準板の
位置をユーザに指定させ、この指定位置より特定される
各色票内の中心付近の一定領域の画素について（例え
ば）3 チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）それぞれの平均値を計
算し、（例えば）２４個の色票に対応した階調値； ｇ_Rj ，ｇ_Gj ，ｇ_Bj （ｊ：色票番号） から成る（例えば）全７２個の階調値データを得る。
尚、チャンネルは前記（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の３チャンネルが
最も一般的である。

【００３８】（フローチャートのｓ１０）全色票に対応
した（例えば）３×２４個の階調値データから、あらか
じめ記録してあるデジタルカメラ２の適正応答範囲内に
ないデータｎ0 個を除き、全部でｎ個〔＝（７２−ｎ0
）個〕の階調値データを得る。

【００３９】（フローチャートのｓ１１）デジタルカメ
ラ２への入射光のエネルギー量とデジタルカメラ２が出
力する階調値との非線形な関係を関数Ｆ（ｘ）としてあ
らかじめ記録した階調特性データによって、ｎ個の階調
値データを、エネルギー量に線形で０〜１に標準化され
た線形階調値データ；

【００４０】

【数１】

【００４１】（ここで ｉ：チャンネル（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）， ｊ：色票番号 ）へ変換する。

【００４２】（フローチャートのｓ１２）標準板を撮影
した際にデジタルカメラで設定した露光条件であるシャ
ッタースピード（ｔ）と絞り値（ｆ）とを、画像データ
が記録されたファイルから読み込み、ｎ個の線形階調値
データをこれらの露光条件によりシャッタースピード１
あたりかつ絞り値１あたりの階調値に標準化し、応答値
データ

【００４３】

【数２】

【００４４】とし、これらをｎ次元の１列の応答値ベク
トル

【００４５】

【数３】

【００４６】で表す。

【００４７】（フローチャートのｓ１３）あらかじめ記
録してある、デジタルカメラ２の入射光の分光エネルギ
ー（例えば）波長域３８０〜７８０ｎｍの範囲で５ｎｍ
間隔に対する応答値の関係を記述した３チャンネルそれ
ぞれの分光感度特性データ； ｃ_i （λ） と、標準板上の全色票の分光反射率をやはり３８０〜７
８０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔で記述した２４個の分光反
射率データ； ｓ_j （λ） と、照明光の分光分布をｄ次元で表現するためのｄ個の
基底関数； ｂ_k （λ） とから、ｎ行×ｄ列の説明変数行列；

【００４８】

【数４】

【００４９】を次のように作成する。

【００５０】

【数５】

【００５１】

【数６】

【００５２】λ： 波長（λ₁ ，λ₂ ，λ₃ ，‥
‥，λ₈₁） Ｂ： 各列が基底関数ｂ_k (λ )を示す基底関数ベクト
ル（８１行×ｄ列）

【００５３】（フローチャートのｓ１４）照明の分光分
布をｄ個の基底関数； ｂ_k （λ） の線形結合で表すためのｄ個の重み係数から成る重みベ
クトルを

【００５４】

【数７】

【００５５】とすると、応答値ベクトル；

【００５６】

【数８】

【００５７】は、

【００５８】

【数９】

【００５９】と表わすことができることから、説明変
数；

【００６０】

【数１０】

【００６１】に対して、応答値ベクトル；

【００６２】

【数１１】

【００６３】を目的変数とした線形重回帰分析を施し、
得られた偏回帰係数を重みベクトル

【００６４】

【数１２】

【００６５】とする。但し、照明の分光分布を基底関数
の線形結合で表すための次数ｄは、適正応答範囲内の応
答値の数ｎより小さくなければならない。

【００６６】（フローチャートのs １５）ｄ個の基底関
数を収めた基底関数行列；

【００６７】

【数１３】

【００６８】とｄ次元の重みベクトル

【００６９】

【数１４】

【００７０】とにより、

【００７１】

【数１５】

【００７２】を計算し、未知であった照明光の分光分布
データを、３８０〜７８０ｎｍの範囲の５ｎｍ間隔で合
計８１個の分光分布の推定値を対角に収めた８１行×８
１列対角行列ベクトル

【００７３】

【数１６】

【００７４】を作成する。

【００７５】（フローチャートのｓ１６）波長域３８０
〜７８０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔で記述したＣＩＥ１９
３１の２°視野の標準観測者の等色関数；

【００７６】

【数１７】

【００７７】から等色関数行列；

【００７８】

【数１８】

【００７９】を次のように作成する。

【００８０】

【数１９】

【００８１】（フローチャートのｓ１７）デジタルカメ
ラ２の分光感度特性データ； Ｃ_i （λ） からカメラ分光感度行列；

【００８２】

【数２０】

【００８３】を次のように作成する。

【００８４】

【数２１】

【００８５】（フローチャートのｓ１８）被写体の分光
反射率特性データベースより撮影された被写体と同一、
または、類似している物体のデータを選択し、これらの
データを読み出す。

【００８６】読み出された被写体の分光反射率特性デー
タ； Ｏ_n （λ） 、ここでｎ≧３ に従って、被写体分光反射率特性データ行列

【００８７】

【数２２】

【００８８】を次の様に作成する。但し、被写体の分光
特性データは３つ以上を用いなければならない。

【００８９】

【数２３】

【００９０】（フローチャートのｓ２０）また、３×３
の重み係数からなる重みベクトルを

【００９１】

【数２４】

【００９２】とすると、デジタルカメラ２の分光感度特
性と、推定された照明の分光特性と、被写体の分光特性
を特定の次元で表現する基底関数と、標準観測者の等色
関数の関係は、

【００９３】

【数２５】

【００９４】と、表わすことができるから、等色関数行
列と推定された照明の分光特性を収めた行列から、

【００９５】

【数２６】

【００９６】を第二の目的変数行列として作成する。

【００９７】（フローチャートのｓ２１）デジタルカメ
ラ２の分光感度特性を収めた行列と、推定された照明の
分光特性を収めた行列と、被写体の分光特性を収めた行
列から第二の説明変数行列である

【００９８】

【数２７】

【００９９】を作成する。

【０１００】（フローチャートのｓ２２）線形重回帰分
析を施し、３×３の重み係数からなる重みベクトル

【０１０１】

【数２８】

【０１０２】を得る。

【０１０３】２−３．画像変換処理 以下、本発明に関わる測色的撮像方法あるいは測色的撮
像装置の一例について、解析処理で計算された測色変換
係数である３×３の重み係数からなる重みベクトル

【０１０４】

【数２９】

【０１０５】を用い、デジタルカメラ２からの画像ファ
イルの画像データを測色データへ変換する画像変換処理
について図４のフローチャートに基づいて説明する。

【０１０６】（フローチャートのｓ２３）デジタルカメ
ラ２からの画像ファイルの３チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
の画像データを、

【０１０７】

【数３０】

【０１０８】（ここで、ｏ：画素番号）とすると、入射
光のエネルギー量とデジタルカメラ２の出力階調値の関
係を記述した関数Ｆ（ｘ）を用い、画像データを、エネ
ルギー量に線形で０〜１に標準化された線形画像デー
タ；

【０１０９】

【数３１】

【０１１０】（ここで ｉ：チャンネル（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）， ｏ：画素番号 ）へ変換する。

【０１１１】（フローチャートのｓ２４）測色変換係数
を記述した測色変換ベクトル

【０１１２】

【数３２】

【０１１３】を用いて、線形画像データを測色データ；

【０１１４】

【数３３】

【０１１５】を得る。

【０１１６】＜３．変形例＞以上本発明に関わる推定方
法及び推定装置について例を挙げてその実施形態を説明
したが、それ以外にも例えば次のような変形例も考えら
れる。

【０１１７】（ａ）解析手段が出力する照明光の分光特
性データとしては、分光分布データである必要はなく、
分光特性に対応するその他の値もしくは分光分布データ
から計算される値でも好ましい。 （ｂ）解析手段において、標準板を撮影した際の露光条
件を使用しなくても、照明光の相対的な分光特性を解析
し、出力することも好ましい。

【０１１８】（ｃ）色票によっては撮像応答値が撮像系
の適正な応答範囲にない場合があるが、同一の撮像手段
によって異なる露光条件で撮像した異なる撮像応答値を
解析手段で適切に利用することも好ましい。 （ｄ）標準板上の色票の数、照明の分光分布を基底関数
で表すための次数、扱う全ての分光データの波長範囲、
扱う全ての分光データの波長間隔などは固定ではなく、
適正な推定精度を得られる範囲内であれば、必要に応じ
て選択することも好ましい。 （ｅ）標準板上の色票の分光反射率の組み合わせは、用
途や目的に応じて推定精度を高めるために最適化するこ
とも好ましい。

【０１１９】（ｆ）固定した露光条件により撮像する場
合には、解析手段において露光条件による標準化の補正
を、敢えて施さないことも好ましい。

【０１２０】（ｇ）解析手段において、露光条件による
標準化の補正は、撮像応答値ではなく説明変数の方に施
すことも好ましい。 （ｈ）解析手段において、ＣＩＥ１９３１の２°視野標
準観測者の等色関数の代わりに、ＣＩＥ１９６４の１０
°視野補助標準観測者の等色関数を用いることも好まし
い。 （ｉ）標準板の画像データには撮像系のノイズ成分が含
まれている。その為、解析手段の中に、色票部をサンプ
リングした後の各種分析値から又は画像データから、ノ
イズ成分を除去（若しくは低減）する処理を組み込んで
おくことも好ましい。

【０１２１】（ｊ）解析手段において、入力する露光条
件は、画像データを含むファイルから入力するのではな
く、デジタルカメラから露光条件を直接入力するとか、
あるいはユーザが入力する、という事も好ましい。 （ｋ）解析手段において、使用する標準板の指定位置の
情報をユーザが入力する事を必要とせず、画像データを
自動的に分析し標準板の指定位置を検出する処理を行な
うよう機能を解析手段の中へ組み込むことも好ましい。 （ｌ）解析手段は、必ずしも電子計算機（コンピュー
タ）を用意しなくても、独立した専用の装置を設けた
り、あるいはマイコンをデジタルカメラの中に撮像系と
一体で組み込んでおくことも好ましい。

【０１２２】（ｍ）画像変換手段は、必ずしも解析手段
に用いた電子計算機（コンピュータ）によって行なう必
要はなく、この画像変換は別の計算機によって行なって
も良いし、これら変換機能を独立した専用の装置を設け
たり、デジタルカメラの中に撮像系と一体で組み込んで
おくことも好ましい。

【０１２３】（ｎ）撮像系は、必ずしもデジタルスチル
カメラではなくてもよく、例えばデジタルビデオカメラ
か又はフィルム撮影用カメラと、イメージスキャナとを
組み合わせて利用するなど、画像データを取得できる技
術であるならばデジタルスチルカメラ以外の機器を利用
することも好ましい。

【０１２４】（ｏ）設定手段として挙げた前記の例は、
撮像手段と一体となったデジタルカメラであるが、必ず
しも設定手段が撮像手段と一体に組み立てられている必
要はなく、撮像手段以外の部分、例えば電子計算機に装
備されていることも好ましい。

【０１２５】（ｐ）前記の例では、回帰分析としては線
形な重回帰分析を挙げているが、例えば、照明光の分光
特性が基底ベクトルと非線形な関係にある場合や、解析
手段において画像のデータに線形化をほどこさない場合
などには、適宜、非線形な回帰分析を行うことが好まし
い場合もある。 （ｑ）本実施例において行う回帰分析では、標準板上の
各色票に対する撮像系の各チャンネルの応答値の重みを
一様に扱っているが、例えば、撮像系の特定の応答値が
照明光の分光特性と相関が低いような場合には、標準板
上の色票や撮像系のチャンネルによって異なる重みを置
いた回帰分析を行うことも好ましい。

【０１２６】（ｒ）照明光の分光特性を特定の次元で表
現するための基底関数については、解析手段が、異なる
複数の光源の種類毎にそれぞれ異なる基底関数を保持し
ておき、推定誤差などを利用して光源の種類を適切に選
択する機能も備えておくことによって、その選択結果に
対応した、より適切な基底関数を用いて照明光の分光特
性を推定できるようにすることも好ましい。

【０１２７】（ｓ）上記変形例（ｒ）に示した「光源の
種類を適切に選択する機能」を備えておく場合、解析手
段が出力する照明光の分光特性データとしては、「光源
の種類を適切に選択する機能」が同定する光源の種類で
あってもよい。

【０１２８】（ｔ）被写体の分光特性については、デー
タベースより被写体の種類に応じて手作業にて選択する
ことや、また、画像認識方法を用いて自動的に被写体の
種類を判別し、自動的にデータベースから必要なデータ
を抽出してもよい。 （ｕ）被写体の分光特性は３以上あればよく、効率的に
計算を行わせるためには被写体の分光特性は３に限定し
て計算してもよい。 （ｖ）被写体の分光特性は３以上あればよく、全てを対
象にするような一般的な変換係数を求めるためには、被
写体の分光特性データベース全てを用いて計算してもよ
い。

【０１２９】（ｗ）被写体の分光特性の選択方法とし
て、対象となりうる分光特性からステップワイズ法等に
より統計的に最適な分光特性を選択する方法を用いても
よい。 （ｘ）植物を撮影し枝葉より花の色再現が重要になる
等、撮影された被写体の中で特に色再現に重みを置く物
体がある場合には、重みを置く物体に関するデータを多
く取り込み、他の被写体は少なくする等、色再現の優先
順位に応じて選択する被写体のデータに重みをつけるこ
とも好ましい。 （ｙ）被写体の分光特性データベースは、植物−花−カ
ーネション、チュウリップ、ひまわり等のようにカテゴ
リーを樹木構造に持ち、被写体の分光特性の選択時には
必要なカテゴリー以下を全て含めるように、また、必要
なカテゴリーだけを選択できるようにすることも好まし
い。 （ｚ）被写体の分光特性データベースは、例えば、花、
緑、肌、空、海、自然物体、絵画、写真、印刷物等のカ
テゴリー毎に分類して、それぞれのセットとしてデータ
を持たせ、それらを単独で用いてもてもよいし、複数を
組み合わせて持たせてもよい。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空間内の測定対象とする位置に標準板を設置し、空間内
の測定点とする位置から撮像手段を用いて標準板を撮影
することによって得られる画像を、照明光の分光特性を
特定の次元で表現するための基底関数，撮像手段の撮像
特性データ，及び標準板の各色票表面の分光反射率デー
タ、に基づいて解析することにより、空間内の測定対象
とする位置の照明光の分光特性を推定し、撮像手段を用
いて得られた画像データを測色データへ変換できる測色
変換係数を算出し、前記の画像データを測色データへ変
換できる。ここで、測色データへ変換する際に、人の視
感度特性の影響も上手く重み付けされ、また、撮影対象
の被写体の分光特性も上手く重み付けされる為に、得ら
れた測色データの精度の良さは信頼性の高いものとな
る。そして、これによって前記のような専用の照明光の
分光特性測定機器を敢えて用いることも無く、撮像で得
られた画像データを測色データへ変換する方法および装
置を提供することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる測色的撮像装置の一例につい
て、その概略構成を模式的に示す説明図。

【図２】本発明に関わる測色的撮像装置の一例につい
て、その全体の動作を説明するフローチャート。

【図３】本発明に関わる測色的撮像装置の一例につい
て、解析手段が行う処理を説明するフローチャート。

【図４】本発明に関わる測色的撮像装置の一例につい
て、画像変換処理手段が行う処理を説明するフローチャ
ート。

【符号の説明】

１・・・標準板 ２・・・撮像手段（デジタルカメラ） ３・・・解析手段（電子計算機）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 隆行 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 草野 英夫 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA13 DA22 DA34 DA65 5B057 AA01 BA02 BA19 BA24 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE17 5C066 AA01 AA03 AA15 CA01 CA17 EC01 EE01 GA01 GA21 GA35 HA03 KM01 KM10 5C077 LL11 MM27 MP08 PP37 PP72 PQ12 SS01 TT09 5C079 HA16 HB07 JA12 LA23 LB01 MA10 NA03 (54)【発明の名称】 測色変換係数算出方法と測色画像変換方法、及び、測色変換係数算出装置と測色画像変換装置、 並びに、測色変換係数算出プログラム又は測色的撮像プログラムを記録したコンピュータ読み取 り可能な情報記録媒体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分光反射率が異なる複数の色票を同一の面
   上に配した標準板を、分光特性を求めたい照明光が照射
   する空間内の所望する位置に設置し、該標準板の複数の
   色票を撮像系により撮像した画像データを用いて、該標
   準板を照射する照明光の分光特性を推定し、 推定した該分光特性と撮像系の分光感度特性と被写体の
   分光特性から、該空間の照明下で撮像された任意の画像
   データを測色値へ変換する変換係数を算出する方法であ
   って、 （イ）前記標準板上の各色票に対応する撮像応答値を前
   記画像データから抽出して目的変数を作成する目的変数
   作成ステップ； （ロ）前記目的変数作成ステップに対してその前後いず
   れかの順序で、あるいは該目的変数作成ステップと並行
   して行い、前記照明光の分光特性を特定の次元で表現す
   るための基底関数、前記標準板上の各色票の分光反射
   率、および前記撮像系の分光感度特性を用いて説明変数
   を作成する説明変数作成ステップ； （ハ）前記目的変数と説明変数とを用いて最適化法を施
   すことにより、前記標準板を照射する照明光の分光特性
   を表現する最適解を得る分析ステップ； （ニ）前記最適解を、所望する表現形式の分光特性に変
   換して、前記標準板を照射する照明光の分光特性を表す
   値を算出する変換ステップ； によって、前記照明光の分光特性を算出し、 次いで、 （ホ）前記照明光の分光特性を表す値と、前記撮像系の
   分光感度特性と、被写体の分光特性から第二の説明変数
   を作成する第二の説明変数作成ステップ； （ヘ）前記第二の説明変数作成ステップに対してその前
   後いずれかの順序で、あるいは該第二の説明変数作成ス
   テップと並行して行い、前記照明光の分光特性を表す値
   と、人の視感度特性と、被写体の分光特性を用いて第二
   の目的変数を作成する第二の目的変数作成ステップ； （ト）前記第二の目的変数と第二の説明変数とを用いて
   最適化法を施すことにより、撮像応答値を測色値表現す
   る第二の最適解を得る測色値表現分析ステップ； 以上の（イ）〜（ト）を全て具備することを特徴とする
   測色変換係数算出方法。
2. 【請求項２】（チ）前記（ハ）の分析ステップに対して
   その前後いずれかの順序で、あるいは該分析ステップと
   並行して行い、照明光の種類を判別し、判別された種類
   の照明光がもつ分光特性を特定の次元で表現するための
   基底関数を選択する選択ステップ； 前記（イ）〜（ハ）のステップ、及び（チ）のステップ
   を行ない、続いて前記（ニ）〜（ト）のステップを行な
   うことを特徴とする請求項１に記載の測色変換係数算出
   方法。
3. 【請求項３】撮影された画像データを測色値画像データ
   へ変換する測色画像変換方法であって、 該撮像が行なわれた空間に関わる変換係数は、請求項１
   又は２のいずれかに記載の測色変換係数算出方法を用い
   て算出し、該変換の場合には該変換係数を使用し、 （リ）前記第二の最適解から前記撮像系により撮像した
   画像データを測色画像データへ変換する変換ステップ；
   について、 前記（イ）〜（ト）に続いて（リ）のステップを行なう
   か、 前記（イ）〜（ト）によって得られた変換係数を取得し
   （リ）のステップを行なうか、 前記（イ）〜（ハ）、（チ）、及び（ニ）〜（ト）のス
   テップに続いて（リ）のステップを行なうか、あるい
   は、 前記（イ）〜（ハ）、（チ）、及び（ニ）〜（ト）によ
   って得られた変換係数を取得することによって（リ）の
   ステップを行なうこと、 を特徴とする測色画像変換方法。
4. 【請求項４】空間内の所望する位置を照射する照明光の
   分光特性を推定し、該空間の照明下で撮影された任意の
   画像データを測色値に基づくデータへ変換する係数を算
   出する装置であって、 （ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配
   した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数
   の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する
   分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色
   票の画像データを記録可能である撮像手段； （ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前
   記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段； （ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光
   に対する分光感度特性、被写体の分光特性、および人の
   視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データ
   を測色画像データへ変換する変換係数を算出する変換係
   数算出手段；以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て具備すること
   を特徴とする測色変換係数算出装置。
5. 【請求項５】前記（ル）の解析手段が、請求項１に記載
   の（イ）〜（ニ）のステップに記載された方法によっ
   て、又は（イ）〜（ハ）及び請求項２に記載の（チ）に
   よって、前記照明光の分光特性の推定値を算出し、 前記（ヲ）の変換係数算出手段が、請求項１に記載の
   （ホ）〜（ト）のステップに記載された方法によって変
   換係数を算出すること、 を特徴とする請求項４に記載の測色変換係数算出装置。
6. 【請求項６】空間内の所望する位置を照射する照明光の
   分光特性を推定し、その空間の照明下で撮影された撮影
   系固有の画像データを測色に基づく値へ変換する係数を
   算出し、それに従い撮像された画像データを変換する測
   色画像変換装置であって、 （ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配
   した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数
   の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する
   分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色
   票の画像データを記録可能である撮像手段； （ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前
   記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段； （ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光
   に対する分光感度特性、被写体の分光特性、および人の
   視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データ
   を測色画像データへ変換する係数を算出する変換係数算
   出手段； （ワ）前記変換係数算出手段により算出された係数に従
   い撮影された撮像系固有の画像データを測色画像データ
   へ変換する画像変換処理手段、 以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て具備することを特徴とする
   測色画像変換装置。
7. 【請求項７】撮像された画像データを測色データへ変換
   する測色画像変換装置であって、 （カ）請求項４又は５のいずれかに記載の変換係数算出
   装置によって算出された変換係数を読み込む変換係数読
   み込み手段； （ヨ）読み込んだ変換係数を記憶する変換係数記憶手
   段； （タ）撮影系によって撮影された画像データを読み込む
   撮影データ読み込み手段； （ソ）変換係数によって読み込んだ画像データを測色画
   像データへ変換する変換手段； （ツ）変換された測色画像データを出力する画像データ
   出力手段； 以上の（カ）〜（ツ）を全て具備することを特徴とする
   測色画像変換装置。
8. 【請求項８】請求項１又は２のいずれかに記載の測色変
   換係数算出方法を実行する際に使用可能な測色変換係数
   算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
   情報記録媒体。
9. 【請求項９】請求項３に記載の測色的撮像方法を実行す
   る際に使用可能な測色的撮像プログラムを記録したコン
   ピュータ読み取り可能な情報記録媒体。