WO2016152900A1 - Image processing device and image capturing device - Google Patents
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- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
Definitions
- the present application relates to an image processing technique that handles the spectral reflectance of an object obtained from image data.
- Patent Document 1 discloses a method for measuring concentrations of melanin pigment, oxidized hemoglobin pigment, and reduced hemoglobin pigment contained in the skin from the absorbance spectrum of the skin.
- Patent Document 2 discloses estimating the stratum corneum thickness and keratin concentration based on the measurement of the spectral reflectance of the skin.
- Non-Patent Document 2 describes that the distribution of makeup on a human face is detected from the spectral characteristics obtained by photographing the human face with a camera using a special filter.
- the camera uses a filter developed to detect the makeup foundation of a human face.
- Non-Patent Document 3 discloses diagnosing plant diseases using the spectral reflection characteristics of plants. For example, in the diagnosis of anthracnose on cucumber leaves, reflectances of 500 nm, 600 nm, 650 nm, and 700 nm are effective for disease identification.
- a device such as a hyperspectral camera can be used.
- a method of enhancing an optical signal so that the state of an object can be distinguished using a spectral filter and a light source that are made in accordance with a specific wavelength.
- an imaging system including a special spectral filter and a light source is constructed according to the analysis target.
- a hyperspectral camera is an imaging device that detects a spectrum dispersed into several tens of bands or more for each pixel. Spectral data with high wavelength resolution can be obtained by the hyperspectral camera. This makes it possible to capture the characteristics and information of the target that cannot be captured by the human eye, the existing RGB camera, or the multispectral camera of several band spectroscopy at a time.
- the hyperspectral camera is complicated in structure and usage and expensive. In addition, it is difficult to understand, interpret and analyze data obtained from a hyperspectral camera unless it is a trained technician. Therefore, the hyperspectral camera tends to be difficult to be used by general users who are not experts.
- the present application discloses an image processing apparatus and an imaging apparatus that make it possible to easily perform analysis using the spectral reflectance of an object.
- An image processing apparatus includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object.
- An image generation unit that generates a display image by determining each value of a plurality of primary colors constituting the image using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from spectral reflectances included in the spectral data; Is provided.
- analysis using the spectral reflectance of an object can be easily performed.
- FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of operations of the estimation unit and the image generation unit.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a result of principal component analysis of spectral reflectance of cheeks of a plurality of people.
- FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral transmittance of the RGB color filter.
- FIG. 5 is a graph showing an example of the spectral emissivity of the standard light source A.
- FIG. 6 is a graph illustrating an example of spectral sensitivity of the image sensor.
- FIG. 7 is a graph showing the spectral reflectance of human skin.
- FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of operations of the estimation unit and the image generation unit.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an
- FIG. 8 is a graph showing calculated values and measured values of spectral reflectance.
- FIG. 9 is a graph showing the results of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples.
- FIG. 10 is a graph showing the spectral reflectance of a person's bare skin.
- FIG. 11 is a graph showing the spectral reflectance of the makeup skin of the same person as in FIG.
- FIG. 12 is a graph showing calculated values and measured values of the spectral reflectance of bare skin.
- FIG. 13 is a graph showing calculated values and measured values of the spectral reflectance of the makeup skin.
- FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system 1 according to the third embodiment.
- FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a display image.
- FIG. 19 is a graph showing the results of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples.
- FIG. 20 is a graph showing the spectral reflectance of cucumber leaves.
- FIG. 21 is a graph showing calculated values and measured values of the spectral reflectance of cucumber leaves.
- FIG. 22 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system according to the fifth embodiment.
- FIG. 23 is a functional block diagram illustrating a configuration example of an imaging system according to the sixth embodiment.
- FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the LUT referred to by the image generation unit.
- An image processing apparatus includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object.
- An image generation unit that generates a display image by determining each value of a plurality of primary colors constituting the image using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from spectral reflectances included in the spectral data; Is provided.
- the estimation unit uses the image data of the object photographed in three or more different wavelength bands, and the statistical data of the spectral reflectance of the same kind of substance as the object, and the spectral of the object. Spectral data including reflectance is calculated.
- the estimation unit can generate spectral reflectance information having a larger number of bands than the number of bands (number of wavelength bands) in the spectral reflectance information included in the image data by using statistical data.
- the image generation unit determines each value of the primary color to be displayed using the spectral reflectance of at least some of the spectral reflectances included in the spectral data when generating the display image. Thereby, an image reflecting the spectral characteristics of the spectral reflectance of the object can be generated. That is, a display image indicating the characteristics of the spectral characteristics of the object is generated based on the spectral characteristics of the spectral reflectance in a wavelength band greater than three. Therefore, analysis using the spectral reflectance of the object is simplified.
- the object can be human skin.
- the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including the spectral reflectance of the human skin and the spectral reflectance of the skin of the person who has been makeup.
- the image generation unit uses a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed, using the spectral reflectance at a wavelength selected based on a difference in spectral reflectance between human bare skin and makeup human skin. Each value of can be determined. As a result, it is possible to easily obtain an image that makes it easy to discriminate between bare skin and makeup skin.
- the image processing device calculates a value indicating a variation degree of a change rate of the spectral reflectance due to a wavelength change from the spectrum data, and the skin indicated by the image data is bare skin or makeup according to the change rate.
- decoration judgment part which judges can be further provided. Thereby, it can be judged more accurately whether it is makeup skin or bare skin.
- the object can be human skin.
- the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including the spectral reflectance of healthy skin and the spectral reflectance of skin affected by a skin disease.
- the image generation unit uses the spectral reflectance at a wavelength selected based on the difference in spectral reflectance between healthy skin and skin affected by a skin disease, and uses each of the primary colors constituting the color of the image to be displayed. The value can be determined. Thereby, an image that can easily distinguish between healthy skin and skin affected by a skin disease can be easily obtained.
- the object can be a plant leaf or fruit.
- the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including a spectral reflectance of a healthy plant leaf or fruit and a spectral reflectance of a diseased plant leaf or fruit.
- the image generation unit uses the spectral reflectance selected based on the difference in spectral reflectance between a healthy plant leaf or fruit and a diseased plant leaf or fruit to change the color of the image to be displayed. Each value of the primary color to constitute can be determined. Thereby, it is possible to easily obtain an image that makes it easy to distinguish between a leaf or fruit of a healthy plant and a leaf or fruit of a diseased plant.
- the image processing apparatus is configured to select the statistical data acquired by the statistical data acquisition unit and a spectral reflectance wavelength used by the image generation unit to determine each value of the primary color based on a user input. A part can be further provided.
- the user can set to execute the spectral reflectance estimation processing and the image generation processing suitable for the object. Therefore, spectral reflectance estimation and image generation using statistical data suitable for the object can be performed. For example, the user can make settings for obtaining an image suitable for an object by inputting an instruction to the switching unit without reconfiguring an imaging system including a filter, a light source, and the like according to the object. .
- An imaging system includes a filter, an imaging unit that obtains image data by converting light transmitted through the filter into an electrical signal, and an image processing unit that processes the image data.
- the image processing unit includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and a statistical data acquisition unit that acquires statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object. , Using the image data and the statistical data, an estimation unit that calculates spectral data of spectral reflectance of the object, and each value of a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed, An image generation unit that generates a display image by determining using the spectral reflectance at at least one of the wavelengths.
- a program acquires an image acquisition process for acquiring image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and acquires statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object.
- Statistical data acquisition processing estimation processing for calculating spectral data of spectral reflectance of the object using the image data and the statistical data, and each value of a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed
- the computer performs image generation processing for generating a display image by determining using spectral reflectance at at least one wavelength of the spectral data.
- FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of an imaging system 1 according to the first embodiment.
- the imaging system 1 includes a camera 3, an image processing device (image processing unit) 2, and a display 4.
- the camera 3 includes a lens system 31, a filter group 32, and an image sensor 33.
- the camera 3 receives the light emitted from the light source 5 and reflected by the object. Light from the object passes through the lens system 31 and the filter group 32 and is detected by the image sensor 33.
- the filter group 32 has spectral transmission characteristics corresponding to three different wavelength bands of R (red), G (green), and B (blue).
- the filter group 32 may have a configuration in which a color filter having one of R, G, and B spectral transmission characteristics is arranged for each pixel.
- the imaging sensor 33 has a plurality of solid-state imaging devices (for example, CMOS, CCD, etc.).
- One solid-state image sensor corresponds to one pixel.
- Each solid-state imaging device generates and outputs a signal (pixel signal) having a charge amount corresponding to the amount of light received by itself.
- Pixel signals (analog signals) output from the respective solid-state imaging devices are A / D converted and converted into image signals as digital signals.
- the image signal obtained by this conversion is image data captured in three wavelength bands (RGB). That is, the camera 3 can obtain 3-band image data.
- the number of bands of the camera 3 is not limited to the three RGB bands in the above example.
- a multiband camera (multispectral camera) that can capture images of four or more bands can also be used for the camera 3.
- the camera 3 can include a filter having transmission characteristics of four or more different wavelength bands.
- the filters included in the filter group 32 of the camera 3 are not limited to the color filters.
- filters such as an optical low-pass filter and an iR (infrared light) cut filter may be included in the filter group 32 as necessary.
- the image processing apparatus 2 includes an image acquisition unit 21, a statistical data acquisition unit 22, an estimation unit 23, and an image generation unit 24.
- the image processing apparatus 2 inputs image data and statistical data of an object photographed by the camera 3, processes these data, and outputs a display image in which the spectral reflectance of the object is reflected. In the example illustrated in FIG. 1, the image processing apparatus 2 displays a display image on the display 4.
- the image acquisition unit 21 acquires image data of an object captured by the camera 3 in three different wavelength bands (RGB).
- the image acquisition unit 21 receives image data from the camera 3 and stores the image data in a memory (not shown) accessible from the estimation unit 23.
- the image acquisition part 21 can also output a control signal to the camera 3, and can image
- the image acquisition unit 21 can transmit a shooting operation instruction and a request for captured image data to the camera 3 in response to a user input.
- the image acquisition unit 21 may extract the image portion of the target object from the images taken by the camera 3.
- the image acquisition unit 21 can extract, for example, an image portion of an object by image recognition using pattern matching or according to a selection operation from a user.
- the extracted image portion can be made available to the estimation unit 23 as image data.
- the statistical data acquisition unit 22 acquires the spectral reflectance statistical data of the same kind of substance as the target object.
- the statistical data acquisition unit 22 reads the statistical data from the recording medium 6 on which the statistical data is recorded, and stores it in a memory (not shown) accessible from the estimation unit 23.
- the statistical data is recorded in advance on the recording medium 6, for example.
- the recording medium 6 only needs to be accessible from the image processing apparatus 2.
- the recording medium 6 may be, for example, a storage device built in the imaging system 1 or an external storage device connected to the imaging system 1.
- Statistic data is data including statistical information related to the spectral reflectance of the object.
- the statistical data may include spectral reflectance measurements of multiple samples of the same material as the object.
- the spectral reflectance values of a plurality of human skins can be used as statistical data.
- the spectral reflectance value of the statistical data includes, for example, the reflectance values in more than 3 bands (wavelength bands).
- Statistic data can be recorded by dividing the values of multiple sample groups of the same substance into two or more groups.
- the spectral reflectance values of multiple people's skin may be recorded as statistical data in a state classified into the spectral reflectance of healthy human skin and the skin reflectance of people suffering from skin diseases. it can.
- the statistical data acquisition unit 22 may acquire principal component vectors (specific examples will be described later) obtained by performing principal component analysis on the spectral reflectances of a plurality of samples as statistical data.
- the statistical data acquisition unit 22 can select and acquire necessary data from a plurality of classified groups included in the statistical data.
- the statistical data acquisition unit 22 can select appropriate statistical data based on, for example, a selection operation from the user or according to a preset value.
- the estimation unit 23 uses the image data acquired by the image acquisition unit 21 and the statistical data acquired by the statistical data acquisition unit 22 to calculate spectral data of the spectral reflectance of the object.
- the estimation unit 23 uses the above statistical data to calculate spectral reflectances in a larger number of wavelength bands than the number of spectral reflectance wavelength bands (bands) indicated in the image data. That is, the estimation unit 23 uses the statistical data to estimate the spectral reflectance of the object in the wavelength band that cannot be obtained from the image data.
- the estimation unit 23 can execute principal component analysis or winner estimation processing based on, for example, statistical data. Thereby, it is possible to calculate an estimated value of the spectral reflectance of the object in a wavelength band larger than the number of wavelength bands of the measurement values of the object detected by the imaging sensor 33 (three in this example, RGB). Details of the processing of the estimation unit 23 will be described later.
- the estimation unit 23 can use imaging system data when calculating spectrum data.
- the imaging system data is data indicating the spectral characteristics of the imaging system used for shooting the object. For example, the spectral emissivity of the light source 5, the spectral transmittance of the lens system 31, the spectral reflectance of the filter group 32, the spectral sensitivity of the imaging sensor 33, and the like are included in the imaging system data.
- the output value of each wavelength band (RGB) detected by the image sensor 33 includes, for example, the spectral emissivity of the light source 5, the spectral transmittance of the lens system 31, and the filter group 32 in addition to the spectral reflectance of the object.
- the estimation unit 23 can obtain a value obtained by subtracting the spectral characteristic of the imaging system from the output value using the imaging system data, that is, a measured value of the spectral reflectance of the object.
- the estimation unit 23 has a high wavelength resolution obtained by photographing a target object with a hyperspectral camera from signals from several bands (three in this example, RGB), statistical data, and imaging system data. Spectral data equivalent to spectral data can be reproduced.
- the image generation unit 24 calculates each value of a plurality of primary colors (for example, RGB) constituting the color of each pixel of the image to be displayed at at least one wavelength of the spectrum data of the corresponding pixel calculated by the estimation unit 23. Determined using spectral reflectance. Thereby, a display image is generated. Which spectral reflectance of spectral data to use in this image generation can be set in advance according to the object and the purpose of the analysis. That is, wavelength data representing the wavelength to be used can be recorded in advance on the recording medium 6 accessible by the image processing apparatus 2.
- a plurality of primary colors for example, RGB
- the difference in spectral reflectance between healthy skin and unhealthy skin is larger than other wavelengths (for example, ⁇ 1, ⁇ 2, ..., the color of the display image can be determined using the spectral reflectance value at ⁇ n).
- ⁇ 1, ⁇ 2,... ⁇ n are recorded on the recording medium 6 as wavelength data.
- This wavelength may be a band having a certain width.
- a pre-set function can be used for the process of determining each RGB value of the display image from the spectral reflectance value calculated by the estimation unit 23.
- a function for calculating the value of R there is a function that inputs spectral reflectance values in each wavelength band and outputs a value obtained by multiplying these by a coefficient as an R value.
- the image generation unit 24 can determine the RGB value corresponding to the spectral reflectance value calculated by the estimation unit 23 with reference to data indicating the correspondence between the spectral reflectance and each RGB value.
- the image generation unit 24 displays the generated image on the display 4. Note that the form of image output is not limited to this.
- the image generation unit 24 may transmit the image to a requested location via a network.
- the above imaging system data can be, for example, data represented by vectors shown below.
- the spectral reflectance of the object and the output of the camera can be expressed as follows.
- the spectral reflectance o of the object can be obtained from the camera output v and the spectral product Fi of the imaging system. That is, the spectral reflectance o of the object can be obtained from the inverse matrix of F and the camera output v.
- the spectral reflectance o of the object has 31-dimensional data.
- the output of the camera is 3 channels in the case of an RGB imaging device, and up to about 8 to 9 channels even in the case of a multispectral camera. Therefore, the inverse matrix equation cannot be solved.
- the estimation unit 3 performs estimation processing using eigenvectors (principal component vectors) obtained by principal component analysis of a plurality of spectral reflectances of the same substance as the object.
- the estimation unit 3 uses a plurality of spectral reflectance values of the same substance as the object so that the set average of the square error between the true spectral reflectance and the estimated spectral reflectance is minimized. Next, a matrix used for estimation is calculated.
- the spectral reflectance In order to estimate the spectral reflectance, pre-recorded imaging system data is used. When the spectral characteristics of the imaging system are unknown, the spectral reflectance can be estimated by shooting a color chart, paint, etc. using the imaging system used for shooting. For this estimation, for example, winner estimation can be used.
- FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of operations of the estimation unit 23 and the image generation unit 24.
- the estimation unit 23 inputs statistical data (S1).
- S1 statistical data
- SOCS is a spectral reflectance database and is also registered in ISO.
- the estimation unit 23 calculates principal component vectors u1, u2, u3 of spectral reflectances of a plurality of samples included in the statistical data.
- the principal component vector is obtained by obtaining the eigenvector of the covariance matrix of data from the Lagrange multiplier method.
- the estimation unit 23 obtains a covariance matrix Rr of spectral reflectances of the cheeks of 123 female skins.
- the three vectors in descending order of the eigenvalue l can be the principal component vectors u1, u2, and u3.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a result of a principal component analysis of spectral reflectances of a plurality of human cheeks included in the data file.
- the first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in the descending order of eigenvalues among the obtained eigenvectors.
- the estimation unit 23 inputs imaging system data (S3).
- the imaging system data includes, for example, the spectral reflectance of the light source 5, the spectral reflectance of the filter group 32, the spectral transmittance of the lens system 31, and the spectral sensitivity of the imaging sensor 33 in the shooting environment of the object by the camera 3.
- Any of these imaging system data can be data indicating changes in spectral characteristics depending on the wavelength.
- the imaging system data can be a value indicating spectral characteristics at each wavelength between 400 nm and 700 nm.
- FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral transmittance of the RGB color filters included in the filter group 32.
- the spectral transmittance data of the filter as shown in this graph is included in the imaging system data.
- the spectral transmittance data of the filter can be represented by, for example, a matrix f as shown in the above equation (1).
- FIG. 5 is a graph showing an example of the spectral emissivity of the standard light source A (tungsten bulb) used as the light source 5.
- the spectral emissivity data of the light source as shown in this graph is included in the imaging system data.
- the spectral emissivity data of the light source can be represented by, for example, a matrix E as shown in the above equation (2).
- FIG. 6 is a graph showing an example of spectral sensitivity of the image sensor 33. Data of spectral sensitivity of the imaging sensor as shown in this graph is included in the imaging system data.
- the example shown in FIG. 6 is an example of the spectral sensitivity of a CCD image sensor in which a cover glass is stacked.
- the spectral sensitivity data of the image sensor can be represented by, for example, a matrix S as shown in the above equation (4).
- the imaging system matrix is data representing the spectral characteristics of an imaging system that captures an object.
- the example of imaging system data is not restricted to the said example.
- a matrix L representing the spectral transmittance of the lens system can be added to the imaging system matrix F.
- the estimation unit 3 can read the imaging system matrix F recorded in advance.
- the estimation unit 23 calculates the average spectral reflectance m of the spectral reflectance of each wavelength of the plurality of samples included in the statistical data (S4 in FIG. 2).
- the estimation unit 23 calculates the GRB value when an object having an average spectral reflectance m is captured by the imaging system using the imaging system matrix F and the average spectral reflectance m (S5).
- the detection value [Gm Rm Bm] of the imaging sensor 33 of the camera 3 when photographing the object having the average spectral reflectance m of 123 people in the data file is calculated as follows.
- the estimation unit 23 inputs image data (S6).
- the estimation unit 23 executes the following processes S7 to S9 for all the pixels in the image data.
- the estimation part 23 acquires the measured value (G1 R1 B1) of the pixel of adjacent GRB among image data. For example, when sample 1 No. 1 having the spectral reflectance shown in FIG. 7 is photographed, the output value of the camera 3, that is, the measured value (G1, R1, B1) is the following value.
- this measured value (G1 R1 B1), the principal component vector obtained in S2, the imaging system data obtained in S3, the average spectral reflectance obtained in S4, and the detected value obtained in S5 (Gm Rm Bm) Is used to calculate the spectral reflectance o of the object.
- the spectral reflectance o is spectral data including a spectral reflectance value of an object at a wavelength of 4 or more.
- the spectral reflectance o can be expressed as 31-dimensional vector data.
- the spectral reflectance o can be estimated by the following equation (9).
- ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 are coefficients, and their values are obtained from the following equation (11).
- the estimation unit 23 includes the principal component vectors u1, u2, u3 obtained in S2, the imaging system matrix F obtained in S3, the average spectral reflectance m obtained in S4, the detection value obtained in S5 (Gm Rm Bm), S7 Substituting the measured value (G1 R1 B1) obtained in step (11) into the above equation (11), the coefficients ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 can be calculated.
- the estimation unit 23 can calculate the spectral reflectance o by substituting these coefficients and the principal component vectors u1, u2, and u3 into the above equation (10).
- FIG. 8 is a graph showing a comparison between the spectral reflectance o obtained by the above calculation and the measured value of spectral data obtained by taking points at intervals of 10 nm in the visible light range of 400 nm to 700 nm with the spectroscopic measurement device. .
- the calculated value and the measured value are in good agreement.
- RGB three wavelength bands
- an RGB camera having three bands is used.
- it is possible to further improve estimation accuracy of spectrum data by using a multispectral camera having four or more bands, that is, by increasing the number of bands. it can.
- the image generation unit 24 calculates the RGB value of the pixel of the display image corresponding to the RGB pixel read in S7 (S9).
- the image generation unit 24 calculates the RGB value of the display image using the spectral reflectance at one or more wavelengths among the spectral reflectances o obtained in S8.
- the image generation unit 24 can determine which wavelength of the spectral reflectance o to use according to the wavelength data recorded in advance.
- the image generation unit 24 inputs a value of the estimated spectral reflectance at one or a plurality of wavelengths selected from a band of 400 nm to 700 nm, and uses a function fR that outputs an R value as an R The value can be determined.
- an estimated spectral reflectance value at one or a plurality of wavelengths selected in a band of 400 nm to 700 nm is input, and a value calculated by a function fB having an output of B value is defined as B value.
- the value calculated by the function fG of the estimated spectral reflectance value at one or a plurality of wavelengths selected in the band of 400 nm to 700 nm is defined as a G value.
- the image generation unit 24 can apply respective coefficients to the R, G, and B values according to a preset white balance or an automatically adjusted white balance.
- the image generation unit 24 outputs a display image including the R, G, and B values of each pixel calculated in S9 to the display 4 (S10).
- a value based on the spectral reflectance selected from the spectral reflectance calculated by the estimation unit 3 for one pixel can be assigned as the output value in the corresponding pixel of the display image.
- the skin state can be visualized by displaying the synthesized image on the display.
- the melanin pigment and the oxygenated hemoglobin pigment of the bare skin can be obtained without a device that is spectrally separated into several tens of bands such as a hyperspectral camera.
- the skin condition can be analyzed by estimating the content of reduced hemoglobin pigment, the thickness of the stratum corneum of the skin, and the keratin concentration.
- the image generation unit 24 selects a wavelength suitable for detection of a substance to be analyzed in the skin within a band of 400 nm to 700 nm, and uses RGB spectral values in the display image using the spectral reflectance value of the selected wavelength. The value can be determined. For example, when generating an image for viewing the melanin pigment on the bare skin, the image generator 24 can select a wavelength at which the reflectance of the melanin pigment is greater than the others. Similarly, when generating an image for viewing the content of oxyhemoglobin pigment, reduced hemoglobin pigment, the thickness of the stratum corneum of the skin, and the keratin concentration, the wavelength at which the reflectance of each substance increases can be selected. Thus, visual analysis is facilitated by generating a display image using the spectral reflectance.
- the second embodiment is an example in which the image processing apparatus 2 according to the first embodiment is applied to an apparatus that enables discrimination between human skin and makeup skin.
- the object is human skin.
- the statistical data acquisition unit 22 acquires statistical data including the spectral reflectance of the human skin and the spectral reflectance of the skin of the person who has been makeup.
- a case where a data file of human skin (bare skin, forehead) included in the SOCS database is acquired as statistical data will be described.
- the data file of human skin contains data for 123 people's spectral reflectance of human skin (31 reflectances for each wavelength of 400 nm, 410 nm,..., 690 nm, 700 nm).
- the data file of human makeup skin contains data on the spectral reflectance (similarly 31 points) of human makeup skin for 123 people.
- FIG. 9 is a graph showing the result of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples included in the two data files.
- the first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in descending order of eigenvalues among the eigenvectors obtained by the principal component analysis.
- FIG. 10 is a graph showing the spectral reflectance of a person's bare skin (sample No b1).
- FIG. 11 is a graph showing the spectral reflectance of the same person's makeup skin (sample1No f1).
- the measured values (GRB) in the imaging sensor of the camera 3 are as follows.
- the imaging system includes a color filter having a spectral transmittance shown in FIG. 4, a light source having a spectral emissivity shown in FIG. 5, and an imaging sensor having a spectral sensitivity shown in FIG.
- a filter is provided on the lens side of the imaging sensor so as to transmit light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm and cut other wavelengths.
- the estimation unit 23 uses the measured values, the principal component vectors u1, u2, u3 derived by principal component analysis for the two data files, and statistical data values such as the average value m of the spectral reflectance. Spectral data is calculated.
- FIG. 12 shows the spectral reflectance indicated by the spectrum data of the bare skin b1 calculated by the estimation unit 23 and the measured value of the spectrum data obtained by taking a point at an interval of 10 nm in the range of visible light from 400 nm to 700 nm with the spectroscopic measurement device. It is a graph shown to be comparable.
- FIG. 13 is a similar graph for the makeup skin f1. In both cases, the calculated value and the measured value are in good agreement. In this way, even from RGB three-dimensional data, it is possible to estimate data equivalent to 31-dimensional spectrum data.
- the image generation unit 24 determines each value of a plurality of primary colors constituting the color of the display image by using the spectral reflectance at one or more selected wavelengths among the spectral reflectances calculated by the estimation unit 23. To do. Said 1 or several wavelength can be made into the wavelength selected based on the difference of the spectral reflectance of a person's bare skin and the skin of the person who made up, for example.
- the image generation unit 24 assigns values corresponding to reflectances of 410 nm to 460 nm, 500 nm to 550 nm, and 560 nm to 610 nm, for example, to the B value, G value, and R value of the corresponding pixel of the display image, respectively.
- An image can be generated. By displaying the generated image on a display, the application state of makeup can be visualized.
- the makeup state can be analyzed without using a device such as a hyperspectral camera or a special spectral filter.
- the third embodiment is an example in which the image processing apparatus 2 according to the first embodiment is applied to an apparatus that enables discrimination between human skin and makeup skin.
- the object is human skin.
- FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system 1 including the image processing device 2 according to the third embodiment.
- the statistical data acquisition unit 22 acquires statistical data including the spectral reflectance of the human skin and the spectral reflectance of the makeup of the human skin.
- the image acquisition unit 21 acquires image data in which human skin is reflected as an object.
- the estimation unit 23 calculates spectral data of spectral reflectance of human skin using image data, statistical data, and imaging system data. The number of bands of spectrum data is greater than the number of bands of image data.
- the image processing apparatus 2 further includes a makeup determination unit 25 that determines whether the skin indicated by the image data is bare skin or makeup skin.
- the makeup determination unit 25 calculates a value indicating the degree of change in the change rate of the spectral reflectance due to the change in wavelength from the spectrum data calculated by the estimation unit 23.
- the makeup determination unit 25 can determine whether the skin shown in the image data is bare skin or makeup skin using this value.
- the reflectance curve of the makeup skin (FIG. 11) is more uneven than the curvature curve of the bare skin (FIG. 10), particularly in the wavelength band around 500 nm to 600 nm. Becomes smaller.
- the makeup determination unit 25 calculates a value indicating the degree of change in the rate of change of the spectral reflectance according to the wavelength in a predetermined wavelength band as an index value, and determines whether the skin is makeup skin or bare skin using this value. Can do.
- the makeup determination unit 25, for example, the rate of change from the reflectance o ( ⁇ ) at a certain wavelength ⁇ to the reflectance o ( ⁇ + ⁇ ) at the wavelength ⁇ + ⁇ , and the reflection from the reflectance o ( ⁇ ) at the wavelength ⁇ to the wavelength ⁇ .
- a value indicating a difference from the rate of change to the rate o ( ⁇ ) can be calculated as an index value.
- the makeup determination unit 25 can calculate the value of a ( ⁇ ) represented by the following formula (13) as an index value.
- a ( ⁇ ) is referred to as a tangential slope change rate.
- FIG. 16 and FIG. 17 are graphs showing the results of calculating the absolute value of the difference between a ( ⁇ ) of the makeup skin and a ( ⁇ ) of the bare skin for a plurality of samples.
- the vertical axis indicates the cumulative probability distribution
- the horizontal axis indicates the absolute value of the tangent slope change rate a of the bare skin spectral reflectance and the change rate of the tangential slope of the cosmetic skin spectral reflectance.
- the absolute value difference of a is shown.
- the probability distribution of the value which subtracted the absolute value of the inclination change rate of the tangent of a reflectance spectrum is shown.
- the results for each wavelength of 10 nm from 470 nm to 640 nm are shown.
- the makeup determination unit 25 can calculate, as an index value, a value indicating the degree of change in the rate of change of the spectral reflectance in these wavelength bands or wavelengths as an index value.
- the makeup determination unit 25 captures the skin data of the same analysis subject as the pre-recorded spectrum data of the skin. With the spectrum data obtained from the data, it is possible to compare an index value indicating the degree of change in the reflectance change rate depending on the wavelength. Based on the comparison result, it can be determined whether it is makeup skin or bare skin. For example, when the tangential slope change rate is used as the index value, if the tangential slope change rate of the spectrum data obtained from the image data is smaller than that of the bare skin, the skin is makeup skin (skin with makeup remaining). It can be judged.
- the makeup determination unit 25 determines whether the skin is makeup skin or bare skin based on an index value such as a tangential slope change rate of the spectrum data obtained from the image data. be able to. For example, the makeup determination unit 25 determines that a part of a pixel whose tangential slope change rate is smaller than surrounding pixels is a makeup remaining (a part where makeup remains), assuming that most of the skin is bare skin. Is also possible. In this way, for example, by estimating a reflection spectrum from each RGB value for each pixel, it is possible to determine whether the pixel is bare skin or a makeup state.
- the determination result by the makeup determination unit 25 can be used, for example, when the image generation unit 24 generates a display image. Alternatively, the determination result by the makeup determination unit 25 can be output independently of the display image output by the image generation unit 24.
- FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a result of combining and displaying as an image by the above method.
- the fourth embodiment is an example in which the image processing apparatus 2 according to the first embodiment is applied to an apparatus for analyzing the health condition of a plant.
- the object is a plant leaf or fruit.
- the statistical data acquisition unit 22 acquires statistical data including the spectral reflectance of a healthy plant leaf or fruit and the spectral reflectance of a diseased plant leaf or fruit.
- This data file includes data of a plurality of samples of plant leaf spectral reflectances (31 reflectances at wavelengths of 400 nm, 410 nm,..., 690 nm, and 700 nm).
- FIG. 19 is a graph showing the result of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples included in the data file.
- the first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in descending order of eigenvalues among the eigenvectors obtained by the principal component analysis.
- FIG. 20 is a graph showing the spectral reflectance of cucumber leaves (sample No. 1).
- the measured value (GRB) in the imaging sensor of the camera 3 is as follows.
- the imaging system includes a color filter having a spectral transmittance shown in FIG. 4, a light source having a spectral emissivity shown in FIG. 5, and an imaging sensor having a spectral sensitivity shown in FIG.
- a filter is provided on the lens side of the imaging sensor so as to transmit light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm and cut other wavelengths.
- the estimation unit 23 calculates statistical data values such as the above measured values, principal component vectors u1, u2, and u3 derived from the plant leaf data file using principal component analysis, and the average value m of the spectral reflectance. Spectral data is calculated from
- FIG. 21 shows the spectral reflectance shown by the spectrum data of the cucumber leaf calculated by the estimation unit 23 and the spectrum data of the cucumber leaf taken at 10 nm intervals in the visible light range of 400 nm to 700 nm with the spectroscopic measurement device. It is a graph which shows that the measured value of can be compared. The calculated value and the measured value are in good agreement. In this way, even from RGB three-dimensional data, it is possible to estimate data equivalent to 31-dimensional spectrum data.
- the image generation unit 24 determines each value of a plurality of primary colors constituting the color of the display image by using the spectral reflectance at one or more selected wavelengths among the spectral reflectances calculated by the estimation unit 23. To do.
- the one or more wavelengths may be selected based on, for example, the difference in spectral reflectance between healthy plant leaves or fruits and diseased plant leaves or fruits. For example, it is possible to select wavelengths of 500 nm, 600 nm, and 650 nm at which the difference in reflectance between the diseased part and the healthy part is greater than other wavelengths.
- the image generation unit 24 can assign the spectral reflectance o ( ⁇ ) calculated by the estimation unit 23 to each of the R value, the G value, and the B value in the display image, for example.
- plant leaves or fruits can be obtained without using a device or a special spectral filter that is spectrally separated into several tens of bands such as a hyperspectral camera. Can analyze health status.
- FIG. 22 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system 1 including the image processing device 2b according to the fifth embodiment.
- An image processing apparatus 2b shown in FIG. 22 has a configuration in which a switching unit 26 is further provided to the image processing apparatus 2 shown in FIG.
- the switching unit 26 selects the statistical data acquired by the statistical data acquisition unit 22 and the spectral reflectance wavelength used by the image generation unit 24 to determine each primary color (RGB) value based on the user input.
- RGB primary color
- the user can select an analysis target.
- the switching unit 26 causes the image processing apparatus 2b to operate as an analysis apparatus for the health condition of human skin as in the first embodiment, or analyzes whether the skin is skin or makeup skin as in the second and third embodiments. It is possible to switch between operating as a device that operates as an apparatus for analyzing a leaf state of a plant as in the fourth embodiment. Thereby, it becomes possible to analyze a plurality of objects with one imaging system.
- the switching unit 26 causes the statistical data acquisition unit 22 to acquire appropriate statistical data according to the analysis target. Specifically, the switching unit 26 receives input of information related to the analysis target from the user. The switching unit 26 identifies statistical data corresponding to the analysis target input by the user, and causes the statistical data acquisition unit 22 to acquire the statistical data. For example, the switching unit 26 can specify statistical data corresponding to the analysis target input by the user by using data indicating the correspondence between the statistical data recorded in advance in the memory and the analysis target.
- the structure which the switching part 26 notifies the information regarding the analysis object received from the user to the statistical data acquisition part 22, and the statistical data acquisition part 22 acquires the statistical data according to the analysis object may be sufficient.
- Reception of user input by the switching unit 26 can be realized via a touch panel provided on the display 4, for example.
- a combination of the display 4 and an input device for example, a button, a keyboard, or a pointing device
- the switching unit 26 can constitute a part of the user interface.
- the user can designate an analysis target by selecting a desired one from a plurality of analysis targets displayed on the display 4, for example.
- analysis targets such as skin health condition analysis, skin makeup condition analysis, or plant health condition analysis.
- statistical data of spectral reflectances of a plurality of types of objects are recorded in advance.
- the statistical data is recorded in a state that can be distinguished for each type of object, for example.
- the statistical data may be recorded in a file format provided for each type of object. Or you may record on the table of RDB for every kind of target object.
- the statistical data may have a hierarchical structure according to the classification of the type of object.
- the data format of the statistical data is not limited to a specific one.
- the statistical data acquisition unit 22 extracts the statistical data corresponding to the analysis target from the recording medium 6 according to the information received from the switching unit 26. Thereby, the statistical data acquisition part 22 can acquire the statistical data according to the analysis object.
- the switching unit 26 determines the wavelength of the spectral reflectance used by the image generation unit 24 to determine the RGB value of the display pixel based on the information about the analysis target input from the user. For example, the switching unit 26 refers to data that is recorded in advance on the recording medium 6 and indicates the correspondence between the analysis target and the wavelength used for image generation, and determines the wavelength corresponding to the analysis target input by the user. be able to. This determination may be executed by the image generation unit 24 that has received notification of information about the analysis target from the switching unit 26.
- wavelength data indicating wavelengths to be selected is recorded for each of a plurality of analysis targets.
- This wavelength data includes data indicating which wavelength spectral reflectance of the spectral data is used when the image generation unit 24 determines RGB values.
- the wavelength data may be, for example, a wavelength value corresponding to an analysis target, or may be a parameter or function used when calculating RGB from spectrum data.
- the image generation unit 24 selects the wavelength data corresponding to the analysis target indicated by the switching unit 26 and uses it to determine each RGB value of the display image.
- the switching unit 26 selects a wavelength at which the difference in spectral reflectance between healthy skin and skin affected by a skin disease is larger than others. select.
- the switching unit 26 selects a wavelength for which the difference in spectral reflectance between the human bare skin and the skin of the human being made up is greater than others. .
- the switching unit 26 compares the difference in spectral reflectance between the leaf or fruit of the healthy plant and the leaf or fruit of the diseased plant compared to the others. Select a larger wavelength.
- the image generation unit 24 calculates RGB values using the reflectance of the wavelength selected by the switching unit 26 among the spectrum data calculated by the estimation unit 23.
- the switching unit 26 can also switch the processing itself for generating the primary color value constituting the color of the display image from the spectral data of the spectral reflectance of the object.
- the function or table used when the image generation unit 24 calculates the RGB value of the display image from the spectrum data can be switched according to the analysis target.
- the switching target of the switching unit 26 is not limited to the above.
- the switching unit 26 can switch the image data acquired by the image acquisition unit 21 according to a user input.
- the camera 2 can switch the filter group 32 according to the analysis target.
- the image acquisition unit 21 can receive information related to the analysis target from the switching unit 26 and control the camera 2 to select a filter group 32 suitable for the analysis target based on this information.
- the imaging system 1 may include a plurality of cameras 2 suitable for each of a plurality of objects. The image acquisition unit 21 can select the camera 2 that acquires the image data based on the information on the analysis target from the switching unit 26.
- the image processing device 2b can switch the statistical data and the wavelength of the spectral reflectance used at the time of image generation according to the analysis target. This makes it possible to analyze various objects with a simple device configuration. Note that this embodiment can be applied to any of the above-described Embodiments 1 to 4, or a combination thereof.
- FIG. 23 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the imaging system 1 including the image processing device 2c according to the sixth embodiment.
- the image treatment device 2 c further includes a system data acquisition unit 27.
- the system data acquisition unit 27 obtains imaging system data indicating spectral characteristics of the imaging system 1 based on data obtained by imaging a reference sample whose spectral reflectance is known in advance by the imaging system 1 that captures an object. Generate.
- the spectral characteristics of the imaging system 1 may vary depending on the shooting environment. For example, when the camera 3 and the light source 5 are not fixed, the spectral emissivity of the light source that irradiates the object with light varies depending on the shooting environment. In such a case, the system data acquisition unit 27 can calculate the spectral characteristics of the imaging system including the spectral emissivity of the light source based on the image data obtained by photographing the reference sample whose spectral reflectance is known. it can.
- the system data acquisition unit 27 can start the system data acquisition process based on, for example, an input from the user.
- the system data acquisition unit 27 first outputs a control signal to the camera 3 or outputs a camera operation instruction to the user via the display 4. Thereby, the camera 3 of the imaging system 1 is caused to photograph a reference sample whose spectral reflectance is known in advance.
- the reference sample can be, for example, a color chart, a color chart, or a paint.
- the spectral reflectance data of the reference sample can be recorded in advance in the image processing apparatus 2c.
- the system data acquisition unit 27 uses the value of the image data of the reference sample captured in the same environment as the environment in which the object is imaged and the spectral reflectance of the reference sample recorded in advance, and the spectrum of the imaging system in that environment. Data indicating characteristics can be calculated.
- the emissivity of the light source is not known, it is possible to estimate the spectral emissivity of the light source used by photographing the object to be photographed side by side with the color chart.
- the spectral reflectance of the object can be estimated using Wiener estimation by photographing the reference sample and the object using the imaging system 1. .
- Wiener estimation a specific example of this estimation process will be described.
- the system data acquisition unit 27 inputs a reflectance data matrix o_real of a reference sample recorded in advance.
- a matrix v of output values of the camera 3 of an image obtained by capturing the reference sample with the imaging system 1 is input.
- the image acquisition unit 21 acquires the matrix v 1 of the output values of the camera 3 of the image of the object captured by the imaging system 1 and inputs the matrix v 1 to the estimation unit 23.
- the estimation unit 23 calculates the spectral data of the spectral reflectance of the object using principal component analysis.
- the spectral reflectance estimation process is not limited to this.
- the estimation unit 23 can calculate the estimated value of the spectral reflectance using the winner estimation. Below, the example of calculation is demonstrated.
- the estimation unit 23 inputs, as statistical data, a data file that includes the measured values of the spectral reflectance of many samples of the same substance as the target object.
- the estimation unit 23 calculates a spectral reflectance covariance matrix Rr and an average value matrix m of the data file.
- the estimation part 23 inputs the matrix F which shows the spectral characteristic of an imaging system as imaging system data.
- Cr is a covariance matrix of spectral reflectances of a large number of samples of the same substance as the object.
- the estimation unit 23 inputs a matrix v of output values of the camera 3 of an image taken by the imaging system 1.
- the image generation unit 24 can determine a primary color value constituting a color in an image to be displayed based on data indicating a correspondence between the primary color value and the spectral reflectance. For example, a look-up table (LUT (Look Up Table)) in which spectral reflectance values corresponding to the R value, G value, and B value are recorded can be recorded in the image treatment apparatus 2 in advance.
- the image generation unit 24 can determine RGB values corresponding to the spectral reflectance included in the spectral data calculated by the estimation unit 23 using the LUT. As a result, the processing speed can be increased.
- FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an LUT that the image generation unit 24 refers to.
- a set of reflectance values of a plurality of wavelengths 400 nm, 410 nm,..., 700 nm
- a set of RGB values are recorded in association with each other.
- the image generation unit 24 can read a set of RGB values corresponding to the reflectance values at a plurality of wavelengths indicated by the spectrum data, and use these values as output values.
- the image processing device 2, 2a, 2b, or 2c (hereinafter collectively referred to as the image processing device 2) can be realized by a computer including one or more processors and a memory.
- the operations of the image acquisition unit 21, the statistical data acquisition unit 22, the estimation unit 23, the image generation unit 24, the makeup determination unit 25, the switching unit 26, and the system data acquisition unit 27 can be realized by the processor executing a predetermined program. .
- a program for causing the processor to execute the operations of the image acquisition unit 21, the statistical data acquisition unit 22, the estimation unit 23, the image generation unit 24, the makeup determination unit 25, the switching unit 26, or the system data acquisition unit 27 and the program are recorded.
- Non-transitory recording media are also included in the embodiments of the present invention.
- the image processing apparatus 2 is configured by an IC chip, for example. Note that a part of the image processing apparatus 2 may be configured by a logic circuit.
- the imaging system 1 can be configured integrally with a portable terminal, for example. That is, the camera 3, the image processing device 2c, and the display 4 may be mounted on one housing.
- the imaging system 1 can be constructed by installing application software for realizing the image processing apparatus 2c in a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a game machine, or other camera-equipped terminals.
- the user can immediately see the result of processing the image captured by the camera 3 on the display 4.
- the light receiving surface of the camera 3 can be arranged in the same direction as the display surface of the display 4.
- the user can take an image of his / her face with the camera 3 and check an image indicating the skin condition of the face on the display 4 as it is. That is, the user can confirm the image processing result as if he / she used the display as a mirror and looked at the mirror.
- the imaging system 1 may be configured by a plurality of devices.
- the imaging unit including the camera 3 and the image processing apparatus 2 may be mounted in independent housings and configured to be able to communicate with each other.
- the imaging system 1 can be configured by a computer such as a PC, a smartphone, or a tablet in which an application for realizing the image processing apparatus 2 is installed and a camera that can be connected to the computer wirelessly or by wire.
- the imaging unit including the camera 3 can be configured by a probe including the light source 5, the lens system 31, the filter group 32, and the imaging sensor 33, for example. In this case, the spectral characteristics of the imaging system are less likely to change depending on the environment. Therefore, it is possible to reduce the trouble of the user such as photographing the reference sample in order to acquire the imaging system data.
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Abstract
Description
本願は、画像データから得られる対象物の分光反射率を扱う画像処理技術に関する。 The present application relates to an image processing technique that handles the spectral reflectance of an object obtained from image data.
対象の分光反射率からその対象の状態を判別する手段が知られている。例えば、下記特許文献1には、皮膚の吸光度スペクトルから皮膚に含まれるメラニン色素、酸化ヘモグロビン色素、及び還元ヘモグロビン色素の濃度を測定する方法が開示されている。また、下記特許文献2には、皮膚の分光反射率の計測に基づき、角層の層厚やケラチンの濃度を推定することが開示されている。
Means for discriminating the state of an object from the spectral reflectance of the object are known. For example,
また、下記非特許文献2には、人の顔を特殊なフィルタを用いたカメラで撮影することにより得られるスペクトル特性から、人の顔における化粧の分布を検出することが記載されている。上記カメラでは、人の顔の化粧ファウンデーションを検出するために開発されたフィルタが用いられる。
Further,
また、下記非特許文献3には、植物の分光反射特性を用いて、植物病害の診断をすることが開示されている。例えば、キュウリの葉の炭そ病診断では500nm、600nm、650nm、700nmの反射率が病気の判別に有効である。 Further, the following Non-Patent Document 3 discloses diagnosing plant diseases using the spectral reflection characteristics of plants. For example, in the diagnosis of anthracnose on cucumber leaves, reflectances of 500 nm, 600 nm, 650 nm, and 700 nm are effective for disease identification.
対象の分光反射率を得るには、例えば、ハイパースペクトルカメラのような装置を用いることができる。或いは、特定の波長に合わせて作られた分光フィルタ及び光源を用いて対象の状態を区別できるように光信号を強調する方法がある。この場合、分析対象に応じて特殊な分光フィルタ及び光源を含む撮像システムが構築される。 In order to obtain the target spectral reflectance, for example, a device such as a hyperspectral camera can be used. Alternatively, there is a method of enhancing an optical signal so that the state of an object can be distinguished using a spectral filter and a light source that are made in accordance with a specific wavelength. In this case, an imaging system including a special spectral filter and a light source is constructed according to the analysis target.
ハイパースペクトルカメラは、数十バンド以上に分光されたスペクトルを画素毎に検出する撮影装置である。ハイパースペクトルカメラにより、波長分解能の高いスペクトルデータが得られる。これにより、人間の目や既存のRGBカメラ又は数バンド分光のマルチスペクトルカメラでは捉えられない対象の特性や情報を一度に捉えられるようになる。 A hyperspectral camera is an imaging device that detects a spectrum dispersed into several tens of bands or more for each pixel. Spectral data with high wavelength resolution can be obtained by the hyperspectral camera. This makes it possible to capture the characteristics and information of the target that cannot be captured by the human eye, the existing RGB camera, or the multispectral camera of several band spectroscopy at a time.
ハイパースペクトルカメラは、構造および使用方法が複雑であり、高価である。またハイパースペクトルカメラから得られるデータの理解、解釈及び分析は、トレーニングした技術者でないと難しい。そのため、ハイパースペクトルカメラは、専門家でない一般のユーザ等によって使用されにくい傾向にある。 The hyperspectral camera is complicated in structure and usage and expensive. In addition, it is difficult to understand, interpret and analyze data obtained from a hyperspectral camera unless it is a trained technician. Therefore, the hyperspectral camera tends to be difficult to be used by general users who are not experts.
また、用途に応じて特殊な分光フィルタや光源を用いる場合、用途によってフィルタや光源を変える必要がある。そのため、コストが増え、ユーザの作業負担も増える。 Also, when using a special spectral filter or light source depending on the application, it is necessary to change the filter or light source depending on the application. Therefore, the cost increases and the work burden on the user also increases.
そこで、本願は、対象物の分光反射率を用いた分析を簡単に行うことを可能にする画像処理装置、及び撮像装置を開示する。 Therefore, the present application discloses an image processing apparatus and an imaging apparatus that make it possible to easily perform analysis using the spectral reflectance of an object.
本発明の一実施形態における画像処理装置は、少なくとも3つの異なる波長帯域で撮影された対象物の画像データを取得する画像取得部と、前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得部と、前記画像データ及び前記統計データを用いて、3つより多い波長帯域における前記対象物の分光反射率を含むスペクトルデータを算出する推定部と、表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータに含まれる分光反射率から選択される少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成部と、を備える。 An image processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object. A statistical data acquisition unit to acquire, an estimation unit for calculating spectral data including spectral reflectance of the object in more than three wavelength bands using the image data and the statistical data, and a color of the image to be displayed An image generation unit that generates a display image by determining each value of a plurality of primary colors constituting the image using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from spectral reflectances included in the spectral data; Is provided.
本願開示によれば、対象物の分光反射率を用いた分析を簡単に行うことができる。 According to the present disclosure, analysis using the spectral reflectance of an object can be easily performed.
本発明の一実施形態における画像処理装置は、少なくとも3つの異なる波長帯域で撮影された対象物の画像データを取得する画像取得部と、前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得部と、前記画像データ及び前記統計データを用いて、3つより多い波長帯域における前記対象物の分光反射率を含むスペクトルデータを算出する推定部と、表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータに含まれる分光反射率から選択される少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成部と、を備える。 An image processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object. A statistical data acquisition unit to acquire, an estimation unit for calculating spectral data including spectral reflectance of the object in more than three wavelength bands using the image data and the statistical data, and a color of the image to be displayed An image generation unit that generates a display image by determining each value of a plurality of primary colors constituting the image using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from spectral reflectances included in the spectral data; Is provided.
上記構成においては、推定部は、3つ以上の互いに異なる波長帯域で撮影された対象物の画像データと、対象物と同種の物質の分光反射率の統計データとを用いて、対象物の分光反射率を含むスペクトルデータが算出される。推定部は、統計データを用いることにより、画像データが持つ分光反射率情報におけるバンド数(波長帯域の数)より多いバンド数の分光反射率情報を生成することができる。さらに、画像生成部は、表示画像の生成において、スペクトルデータに含まれる分光反射率のうち少なくとも一部の波長の分光反射率を用いて、表示すべき原色の各値が決定される。これにより、対象物の分光反射率のスペクトル特性を反映させた画像を生成することができる。すなわち、3より多い波長帯域における分光反射率のスペクトル特性に基づいて、対象物のスペクトル特性の特徴を示す表示画像が生成される。そのため、対象物の分光反射率を用いた分析が簡単になる。 In the above configuration, the estimation unit uses the image data of the object photographed in three or more different wavelength bands, and the statistical data of the spectral reflectance of the same kind of substance as the object, and the spectral of the object. Spectral data including reflectance is calculated. The estimation unit can generate spectral reflectance information having a larger number of bands than the number of bands (number of wavelength bands) in the spectral reflectance information included in the image data by using statistical data. Further, the image generation unit determines each value of the primary color to be displayed using the spectral reflectance of at least some of the spectral reflectances included in the spectral data when generating the display image. Thereby, an image reflecting the spectral characteristics of the spectral reflectance of the object can be generated. That is, a display image indicating the characteristics of the spectral characteristics of the object is generated based on the spectral characteristics of the spectral reflectance in a wavelength band greater than three. Therefore, analysis using the spectral reflectance of the object is simplified.
前記対象物は、人の肌とすることができる。この場合、前記統計データ取得部は、人の素肌の分光反射率及び化粧された人の肌の分光反射率を含む統計データを取得することができる。画像生成部は、人の素肌と化粧された人の肌の分光反射率の差に基づいて選択された波長における前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を決定することができる。これにより、素肌と化粧された肌とを判別しやすい画像を簡単に得ることができる。 The object can be human skin. In this case, the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including the spectral reflectance of the human skin and the spectral reflectance of the skin of the person who has been makeup. The image generation unit uses a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed, using the spectral reflectance at a wavelength selected based on a difference in spectral reflectance between human bare skin and makeup human skin. Each value of can be determined. As a result, it is possible to easily obtain an image that makes it easy to discriminate between bare skin and makeup skin.
前記画像処理装置は、前記スペクトルデータから、波長変化による分光反射率の変化率の変動度合いを示す値を算出し、前記変化率に応じて、画像データで示される肌が素肌か化粧された肌かを判断する化粧判断部をさらに備えることができる。これにより、化粧肌か素肌かの判断をより精度よく行うことができる。 The image processing device calculates a value indicating a variation degree of a change rate of the spectral reflectance due to a wavelength change from the spectrum data, and the skin indicated by the image data is bare skin or makeup according to the change rate. The makeup | decoration judgment part which judges can be further provided. Thereby, it can be judged more accurately whether it is makeup skin or bare skin.
前記対象物は、人の肌とすることができる。この場合、前記統計データ取得部は、健康な肌の分光反射率及び皮膚疾患に罹患した肌の分光反射率を含む統計データを取得することができる。画像生成部は、健康な肌と皮膚疾患に罹患した肌の分光反射率の差に基づいて選択された波長における前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する原色の各値を決定することができる。これにより、健康な肌と皮膚疾患に罹患した肌とを判別しやすい画像を簡単に得ることができる。 The object can be human skin. In this case, the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including the spectral reflectance of healthy skin and the spectral reflectance of skin affected by a skin disease. The image generation unit uses the spectral reflectance at a wavelength selected based on the difference in spectral reflectance between healthy skin and skin affected by a skin disease, and uses each of the primary colors constituting the color of the image to be displayed. The value can be determined. Thereby, an image that can easily distinguish between healthy skin and skin affected by a skin disease can be easily obtained.
前記対象物は、植物の葉又は果実とすることができる。この場合、前記統計データ取得部は、健康な植物の葉又は果実の分光反射率及び病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率を含む統計データを取得することができる。画像生成部は、健康な植物の葉又は果実と病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率の差に基づいて選択された前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する原色の各値を決定することができる。これにより、健康な植物の葉又は果実と、病気に罹患した植物の葉又は果実とを判別しやすい画像を簡単に得ることができる。 The object can be a plant leaf or fruit. In this case, the statistical data acquisition unit can acquire statistical data including a spectral reflectance of a healthy plant leaf or fruit and a spectral reflectance of a diseased plant leaf or fruit. The image generation unit uses the spectral reflectance selected based on the difference in spectral reflectance between a healthy plant leaf or fruit and a diseased plant leaf or fruit to change the color of the image to be displayed. Each value of the primary color to constitute can be determined. Thereby, it is possible to easily obtain an image that makes it easy to distinguish between a leaf or fruit of a healthy plant and a leaf or fruit of a diseased plant.
前記画像処理装置は、前記統計データ取得部が取得する前記統計データと、前記画像生成部が前記原色の各値を決定するのに用いる分光反射率の波長を、ユーザ入力に基づいて選択する切替部をさらに備えることができる。 The image processing apparatus is configured to select the statistical data acquired by the statistical data acquisition unit and a spectral reflectance wavelength used by the image generation unit to determine each value of the primary color based on a user input. A part can be further provided.
これにより、ユーザは、対象物に適した分光反射率の推定処理及び画像生成処理を実行するよう設定することができる。そのため、対象物に適した統計データを用いた分光反射率の推定及び画像の生成が可能になる。例えば、ユーザは、対象物に応じてフィルタや光源などを含む撮像システムを構成し直さなくても、切替部への指示入力によって、対象物に適した画像を得るための設定をすることができる。 Thereby, the user can set to execute the spectral reflectance estimation processing and the image generation processing suitable for the object. Therefore, spectral reflectance estimation and image generation using statistical data suitable for the object can be performed. For example, the user can make settings for obtaining an image suitable for an object by inputting an instruction to the switching unit without reconfiguring an imaging system including a filter, a light source, and the like according to the object. .
本発明の一実施形態における撮像システムは、フィルタと、前記フィルタを透過した光を電気信号に変換して画像データを取得する撮像部と、前記画像データを処理する画像処理部とを備える。画像処理部は、少なくとも3つの異なる波長帯域で撮影された対象物の画像データを取得する画像取得部と、前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得部と、前記画像データ及び前記統計データを用いて、前記対象物の分光反射率のスペクトルデータを算出する推定部と、表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータのうち少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成部とを含む。 An imaging system according to an embodiment of the present invention includes a filter, an imaging unit that obtains image data by converting light transmitted through the filter into an electrical signal, and an image processing unit that processes the image data. The image processing unit includes an image acquisition unit that acquires image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and a statistical data acquisition unit that acquires statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object. , Using the image data and the statistical data, an estimation unit that calculates spectral data of spectral reflectance of the object, and each value of a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed, An image generation unit that generates a display image by determining using the spectral reflectance at at least one of the wavelengths.
本発明の一実施形態におけるプログラムは、少なくとも3つの異なる波長帯域で撮影された対象物の画像データを取得する画像取得処理と、前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得処理と、前記画像データ及び前記統計データを用いて、前記対象物の分光反射率のスペクトルデータを算出する推定処理と、表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータのうち少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成処理とを、コンピュータに実行させる。 A program according to an embodiment of the present invention acquires an image acquisition process for acquiring image data of an object photographed in at least three different wavelength bands, and acquires statistical data of spectral reflectance of a substance of the same type as the object. Statistical data acquisition processing, estimation processing for calculating spectral data of spectral reflectance of the object using the image data and the statistical data, and each value of a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed The computer performs image generation processing for generating a display image by determining using spectral reflectance at at least one wavelength of the spectral data.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.
<実施形態1>
図1は、実施形態1にかかる撮像システム1の構成例を示す機能ブロック図である。撮像システム1は、カメラ3、画像処理装置(画像処理部)2及びディスプレイ4を備える。
<
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of an
カメラ3は、レンズ系31、フィルタ群32及び撮像センサ33を備える。カメラ3は、光源5から照射され対象物で反射した光を受光する。対象物からの光は、レンズ系31及びフィルタ群32を通って撮像センサ33で検出される。
The camera 3 includes a
フィルタ群32は、R(赤)、G(緑)、B(青)の3つの異なる波長帯域に対応する分光透過特性を有する。例えば、フィルタ群32は、画素毎に、R、G、Bいずれかの分光透過特性のカラーフィルタが配置された構成とすることができる。
The
撮像センサ33は、複数の固体撮像素子(例えば、CMOS、CCD等)を有する。1つの固体撮像素子は、1つの画素に対応する。それぞれの固体撮像素子は、自身が受けた光の光量に応じた電荷量の信号(画素信号)を生成して出力する。それぞれの固体撮像素子から出力された画素信号(アナログ信号)は、A/D変換されディジタル信号としての画像信号に変換される。この変換により得られる画像信号は、3つの波長帯域(RGB)で撮影された画像データとなっている。すなわち、カメラ3では3バンドの画像データが得られる。
The
なお、カメラ3のバンド数は上記例のRGBの3バンドに限られない。4バンド以上の画像を撮影できるマルチバンドカメラ(マルチスペクトルカメラ)をカメラ3に用いることもできる。例えば、カメラ3は、4以上の異なる波長帯域の透過特性を有するフィルタを備えることができる。 Note that the number of bands of the camera 3 is not limited to the three RGB bands in the above example. A multiband camera (multispectral camera) that can capture images of four or more bands can also be used for the camera 3. For example, the camera 3 can include a filter having transmission characteristics of four or more different wavelength bands.
また、カメラ3のフィルタ群32に含まれるフィルタは、上記カラーフィルタに限られない。例えば、光学ローパスフィルタ、iR(赤外光)カットフィルタ等のフィルタが必要に応じてフィルタ群32に含まれてもよい。
Further, the filters included in the
画像処理装置2は、画像取得部21、統計データ取得部22、推定部23、及び画像生成部24を備える。画像処理装置2は、カメラ3で撮影された対象物の画像データ及び統計データを入力し、これらのデータを処理して、対象物の分光反射率が反映された表示画像を出力する。図1に示す例では、画像処理装置2は、表示画像をディスプレイ4に表示させる。
The
画像取得部21は、カメラ3が3つの異なる波長帯域(RGB)で撮影した対象物の画像データを取得する。画像取得部21は、カメラ3から画像データを受信し、画像データを、推定部23からアクセス可能なメモリ(図示せず)に格納する。また、画像取得部21は、カメラ3に制御信号を出力して、対象物の画像を撮影させることもできる。例えば、画像取得部21は、ユーザの入力に応じて、カメラ3に対して、撮影動作指示と撮影された画像データの要求とを送信することができる。
The
画像取得部21は、カメラ3で撮影された画像のうち、対象物の画像部分を抽出してもよい。画像取得部21は、例えば、パターンマッチングを用いた画像認識により、又は、ユーザからの選択操作に応じて対象物の画像部分を抽出することができる。抽出した画像部分を、画像データとして推定部23に利用可能とすることができる。
The
統計データ取得部22は、対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する。統計データ取得部22は、統計データが記録された記録媒体6から統計データを読み出して、推定部23からアクセス可能なメモリ(図示せず)に格納する。統計データは、例えば、記録媒体6に予め記録される。記録媒体6は、画像処理装置2からアクセス可能であればよい。記録媒体6は、例えば、撮像システム1に内蔵される記憶装置でもよいし、或いは、撮像システム1に接続された外部記憶装置でもよい。
The statistical
統計データは、対象物の分光反射率に関する統計的な情報を含むデータである。統計データは、対象物と同じ物質の複数のサンプルの分光反射率の測定値を含むことができる。例えば、対象物が人の肌である場合、複数の人の肌の分光反射率の値を統計データとすることができる。統計データの分光反射率の値には、例えば、3より多いバンド(波長帯域)における反射率の値が含まれる。 Statistic data is data including statistical information related to the spectral reflectance of the object. The statistical data may include spectral reflectance measurements of multiple samples of the same material as the object. For example, when the target object is human skin, the spectral reflectance values of a plurality of human skins can be used as statistical data. The spectral reflectance value of the statistical data includes, for example, the reflectance values in more than 3 bands (wavelength bands).
統計データとして、同じ物質の複数のサンプル群の値を、2以上のグループに分類して記録することもできる。例えば、複数の人の肌の分光反射率の値を、健康な人の肌の分光反射率と、皮膚病に罹患した人の肌の分光反射率に分類した状態で統計データとして記録することができる。 Statistic data can be recorded by dividing the values of multiple sample groups of the same substance into two or more groups. For example, the spectral reflectance values of multiple people's skin may be recorded as statistical data in a state classified into the spectral reflectance of healthy human skin and the skin reflectance of people suffering from skin diseases. it can.
分光反射率の値以外にも、複数のサンプルの分光反射率から得られる平均、分散、標準偏差、又は中間値などの統計量を、統計データに含めることができる。例えば、統計データ取得部22は、複数のサンプルの分光反射率を主成分分析して得られる主成分ベクトル(具体例は後述)を、統計データとして取得してもよい。
In addition to the spectral reflectance value, statistical data such as an average, variance, standard deviation, or intermediate value obtained from the spectral reflectance of a plurality of samples can be included in the statistical data. For example, the statistical
統計データ取得部22は、統計データに含まれる複数の分類されたグループから必要なデータを選択して取得することができる。統計データ取得部22は、例えば、ユーザからの選択操作に基づき、又は、予め設定された値に従って、適切な統計データを選択することができる。
The statistical
推定部23は、画像取得部21が取得した画像データ及び統計データ取得部22が取得した統計データを用いて、対象物の分光反射率のスペクトルデータを算出する。推定部23は、上記の統計データを用いることで、画像データで示される分光反射率の波長帯域(バンド)の数より多い数の波長帯域における分光反射率を計算する。すなわち、推定部23は、統計データを用いて、画像データでは得られない波長帯域における対象物の分光反射率を推定する。
The
推定部23は、例えば、統計データを基に、主成分分析又はウィナー推定の処理を実行することができる。これにより、撮像センサ33により検出される対象物の測定値の波長帯域の数(この例ではRGBの3つ)より多い波長帯域における対象物の分光反射率の推定値を計算することができる。推定部23の処理の詳細については後述する。
The
推定部23は、スペクトルデータを算出する際、撮像システムデータを用いることができる。撮像システムデータは、対象物の撮影に用いた撮像システムの分光特性を示すデータである。例えば、光源5の分光放射率、レンズ系31の分光透過率、フィルタ群32の分光反射率、及び撮像センサ33の分光感度等が撮像システムデータに含まれる。
The
撮像センサ33で検出される各波長帯域(RGB)の出力値は、対象物の分光反射率に加えて、例えば、上記の光源5の分光放射率、レンズ系31の分光透過率、フィルタ群32の分光反射率、及び撮像センサ33の分光感度等の撮像システムの分光特性に依存する。そのため、推定部23は、撮像システムデータを用いて出力値から撮像システムの分光特性を差し引いた値すなわち対象物の分光反射率の測定値を求めることができる。
The output value of each wavelength band (RGB) detected by the
推定部23により、例えば、数個のバンド(本例ではRGBの3つ)からの信号と、統計データと、撮像システムデータから、対象物をハイパースペクトルカメラで撮影して得られる波長分解能の高いスペクトルデータと同等のスペクトルデータを再現できる。
For example, the
画像生成部24は、表示すべき画像の各画素の色を構成する複数の原色(例えば、RGB)の各値を、推定部23が算出した対応する画素のスペクトルデータのうち少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定する。これにより、表示画像が生成される。この画像生成においてスペクトルデータのうちいずれの波長の分光反射率を用いるかは、対象物とその分析の目的に応じて予め設定しておくことができる。すなわち、用いる波長を表す波長データを、画像処理装置2がアクセス可能な記録媒体6に予め記録しておくことができる。
The
例えば、対象物が人の肌であり、人の肌の健康状態を分析する場合は、健康な肌と、不健康な肌とで分光反射率の差が他より大きい波長(例えば、λ1、λ2、…、λn)における分光反射率の値を用いて、表示画像の色を決定することができる。この場合、波長データとして、λ1、λ2、…、λnが、波長データとして記録媒体6に記録される。なお、この波長はある程度幅を持った帯域であってもよい。
For example, when the object is human skin and the health condition of the human skin is analyzed, the difference in spectral reflectance between healthy skin and unhealthy skin is larger than other wavelengths (for example, λ1, λ2, ..., the color of the display image can be determined using the spectral reflectance value at λn). In this case, λ1, λ2,... Λn are recorded on the
推定部23が算出した分光反射率の値から表示画像のRGBの各値を決定する処理には、予め設定された関数を用いることができる。例えば、Rの値を算出する関数の例として、各波長帯域の分光反射率の値を入力して、これらにそれぞれ係数をかけたものをRの値として出力する関数が挙げられる。或いは、画像生成部24は、分光反射率とRGB各値との対応関係を示すデータを参照して、推定部23が算出した分光反射率の値に対応するRGB値を決定することもできる。
A pre-set function can be used for the process of determining each RGB value of the display image from the spectral reflectance value calculated by the
画像生成部24は、生成した画像をディスプレイ4に表示させる。なお、画像出力の形態にこれに限られない。例えば、画像生成部24は、画像を、ネットワークを介して要求された場所へ送信してもよい。
The
(動作例)
次に、推定部23の動作例を説明する。上記の撮像システムデータは、例えば、下記に示すベクトルで表されたデータとすることができる。
(Operation example)
Next, an operation example of the
対象物の分光反射率及びカメラの出力は、下記のように表すことができる。 The spectral reflectance of the object and the output of the camera can be expressed as follows.
上記式(8)において、カメラ出力vと撮像システムの分光積Fiから対象物の分光反射率oを求めることができる。すなわち、Fの逆行列とカメラ出力vから対象物の分光反射率oを求めることができる。しかし、可視光400nm-700nmの範囲で10nmの間隔で31個のポイントを取るスペクトルデータを考えた場合、対象物の分光反射率oは31次元のデータを持つことになる。カメラ出力は、RGB撮像装置の場合は3チャンネル、マルチスペクトルカメラの場合でもせいぜい8~9チャンネル程度までであるので、この逆行列の方程式を解くことはできない。 In the above equation (8), the spectral reflectance o of the object can be obtained from the camera output v and the spectral product Fi of the imaging system. That is, the spectral reflectance o of the object can be obtained from the inverse matrix of F and the camera output v. However, when spectral data taking 31 points at an interval of 10 nm in the range of visible light 400 nm to 700 nm is considered, the spectral reflectance o of the object has 31-dimensional data. The output of the camera is 3 channels in the case of an RGB imaging device, and up to about 8 to 9 channels even in the case of a multispectral camera. Therefore, the inverse matrix equation cannot be solved.
対象物の波長と反射率の2次元スペクトルデータが多数あれば、主成分分析やウィナー推定を用いて、対象物のより高精度な分光反射率を推定することができる。主成分分析を用いる場合、推定部3は、対象物と同じ物質の複数の分光反射率を主成分分析して得られる固有ベクトル(主成分ベクトル)を用いて推定処理を実行する。ウィナー推定を用いる場合、推定部3は、対象物と同じ物質の複数の分光反射率の値を用いて、真の分光反射率と推定分光反射率との二乗誤差の集合平均が最小になるように、推定に用いる行列を計算する。 If there are a large number of two-dimensional spectral data of the wavelength and reflectance of the object, it is possible to estimate the spectral reflectance of the object with higher accuracy using principal component analysis or Wiener estimation. When using principal component analysis, the estimation unit 3 performs estimation processing using eigenvectors (principal component vectors) obtained by principal component analysis of a plurality of spectral reflectances of the same substance as the object. When using the Wiener estimation, the estimation unit 3 uses a plurality of spectral reflectance values of the same substance as the object so that the set average of the square error between the true spectral reflectance and the estimated spectral reflectance is minimized. Next, a matrix used for estimation is calculated.
なお、これらの主成分分析及びウィナー推定を用いた計算については、上記非特許文献に記載されている。例えば、主成分分析及びウィナー推定の計算方法について、上記非特許文献1の第4章の4.3.1、4.3.2、4.4.1及び4.4.2が、参照により本願明細書に取り入れられる(incorporated by reference)。
In addition, about the calculation using these principal component analysis and Wiener estimation, it is described in the said nonpatent literature. For example, 4.3.1, 4.3.2, 4.4.1 and 4.4.2 of
なお、分光反射率を推定するためには、予め記録された撮像システムデータが用いられる。撮像システムの分光特性が未知の場合には、撮影に用いる撮像システムを用いて色票、絵具などを撮影することにより分光反射率の推定を行うこともできる。この推定には、例えば、ウィナー推定を用いることができる。 In order to estimate the spectral reflectance, pre-recorded imaging system data is used. When the spectral characteristics of the imaging system are unknown, the spectral reflectance can be estimated by shooting a color chart, paint, etc. using the imaging system used for shooting. For this estimation, for example, winner estimation can be used.
(主成分分析を用いた処理例)
次に、推定部23が、主成分分析を用いて、対象物の分光反射率のスペクトルデータを計算する場合の具体的な処理例を説明する。図2は、推定部23及び画像生成部24の動作の一例を示すフローチャートである。
(Example of processing using principal component analysis)
Next, a specific processing example when the
図2に示す例において、推定部23は、統計データを入力する(S1)。ここでは、一例として、統計データとして、例えば、SOCS(Standard object colour spectra database for colour reproduction evaluation)における人の肌のカテゴリーのデータファイルを用いる場合を説明する。SOCSは、分光反射率のデータベースであり、ISOにも登録されている。SOCSのデータファイルの1つには、女性の素肌の頬部分の分光反射率 (400nm、410nm、…、690nm、700nmの各波長の反射率31点)のデータが123人分含まれている(サンプル数=123)。
In the example shown in FIG. 2, the
推定部23は、統計データに含まれる複数サンプルの分光反射率の主成分ベクトルu1、u2、u3を算出する。主成分ベクトルはラグランジュの未定乗数法からデータの共分散行列の固有ベクトルを求めることで得られる。
The
例えば、統計データが、上記のデータファイルの場合、推定部23は、123人の女性の素肌の頬部分の分光反射率の共分散行列Rrを求める。推定部23は、この共分散行列Rrの固有ベクトルviと固有値li(i=1、2、・・・、31)を求める。固有ベクトルVのうち、固有値lの大きい順に3つのベクトルを、主成分ベクトルu1、u2、u3とすることができる。
For example, when the statistical data is the data file described above, the
図3は、このデータファイルに含まれる複数の人の頬部の分光反射率の主成分分析を行った結果の一例を示す図である。第1主成分、第2主成分、第3主成分は、得られた固有ベクトルのうち、固有値の大きい順に3つの固有ベクトルである。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a result of a principal component analysis of spectral reflectances of a plurality of human cheeks included in the data file. The first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in the descending order of eigenvalues among the obtained eigenvectors.
推定部23は、撮像システムデータを入力する(S3)。撮像システムデータには、例えば、カメラ3による対象物の撮影環境における光源5の分光反射率、フィルタ群32の分光反射率、レンズ系31の分光透過率、撮像センサ33の分光感度が含まれる。これらの撮像システムデータは、いずれも、波長による分光特性の変化を示すデータとすることができる。例えば、撮像システムデータは、400nm~700nmの間の各波長における分光特性を示す値とすることができる。
The
以下では、撮像センサのレンズ側に、400nm~700nmの範囲の波長の光を透過しそれ以外の波長はカットするフィルタをつけた場合の撮像システムデータの例を示す。 Hereinafter, an example of imaging system data when a filter that transmits light having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm and cuts other wavelengths is provided on the lens side of the imaging sensor will be described.
図4は、フィルタ群32に含まれるRGBのカラーフィルタの分光透過率の例を示すグラフである。このグラフに示されるようなフィルタの分光透過率のデータが、撮像システムデータに含まれる。フィルタの分光透過率のデータは、例えば、上記式(1)で示すよ
うな行列fで表すことができる。
FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral transmittance of the RGB color filters included in the
図5は、光源5として用いられる標準光源A(タングステン電球)の分光放射率の例を示すグラフである。このグラフに示されるような光源の分光放射率のデータが、撮像システムデータに含まれる。光源の分光放射率のデータは、例えば、上記式(2)に示すような行列Eで表すことができる。
FIG. 5 is a graph showing an example of the spectral emissivity of the standard light source A (tungsten bulb) used as the
図6は、撮像センサ33の分光感度の例を示すグラフである。このグラフに示されるような撮像センサの分光感度のデータが、撮像システムデータに含まれる。図6に示す例は、カバーガラスを重ねたCCDイメージセンサの分光感度の例である。撮像センサの分光感度のデータは、例えば、上記式(4)に示すような行列Sで表すことができる。
FIG. 6 is a graph showing an example of spectral sensitivity of the
推定部23は、フィルタの分光透過率データ行列f、光源の分光放射率のデータ行列E、及び撮像センサの分光感度データ行列Sから、撮像システム行列F=ftESを求めることができる。撮像システム行列は、対象物を撮影する撮像システムの分光特性を表すデータである。なお、撮像システムデータの例は、上記例に限られない。例えば、レンズ系の分光透過率を表す行列Lを上記の撮像システム行列Fに加えることもできる。また、S3において、推定部3は、予め記録された撮像システム行列Fを読み込むことができる。
The
推定部23は、統計データに含まれる複数サンプルの各波長の分光反射率の平均分光反射率mを計算する(図2のS4)。推定部23は、平均分光反射率mの物を、当撮像システムで撮影した場合のGRB値を、撮像システム行列F及び平均分光反射率mを用いて計算する(S5)。一例として、上記のデータファイルにおける123人の平均分光反射率mをもつ物を撮影した場合の、カメラ3の撮像センサ33の検出値[Gm Rm Bm]は下記のように計算される。
The
推定部23は、画像データを入力する(S6)。推定部23は、画像データにおける全ての画素について、下記S7~S9の処理を実行する。S7では、推定部23は、画像データのうち隣り合うGRBの画素の測定値(G1 R1 B1)を取得する。例えば、図7に示す分光反射率を持つsample No1を撮影した場合、カメラ3の出力値すなわち測定値(G1 R1 B1)は、下記の値になる。
The
S8では、この測定値(G1 R1 B1)、S2で得た主成分ベクトル、S3で得た撮像システムデータ、S4で得た平均分光反射率、及び、S5で得た検出値(Gm Rm Bm)を用いて、対象物の分光反射率oを計算する。ここで、分光反射率oは、4以上の波長における対象物の分光反射率の値を含むスペクトルデータである。例えば、分光反射率oは、31次元のベクトルデータとして表すことができる。 In S8, this measured value (G1 R1 B1), the principal component vector obtained in S2, the imaging system data obtained in S3, the average spectral reflectance obtained in S4, and the detected value obtained in S5 (Gm Rm Bm) Is used to calculate the spectral reflectance o of the object. Here, the spectral reflectance o is spectral data including a spectral reflectance value of an object at a wavelength of 4 or more. For example, the spectral reflectance o can be expressed as 31-dimensional vector data.
主成分ベクトルu1、u2、u3を用いて、分光反射率oは、下記式(9)により推定できる。 Using the principal component vectors u1, u2, u3, the spectral reflectance o can be estimated by the following equation (9).
本例では、上記式(9)において、n=3となる。そのため、上記式(9)は、次式(10)のようになる。 In this example, n = 3 in the above equation (9). Therefore, the above equation (9) becomes the following equation (10).
α1, α2, α3は係数であり、その値は次式(11)から求められる。 α 1 , α 2 , and α 3 are coefficients, and their values are obtained from the following equation (11).
推定部23は、S2で得た主成分ベクトルu1、u2、u3、S3で得た撮像システム行列F、S4で得た平均分光反射率m、S5で得た検出値(Gm Rm Bm)、S7で得た測定値(G1 R1 B1)を上記式(11)に代入して、係数α1、α2、α3を計算することができる。推定部23は、これらの係数と主成分ベクトルu1、u2、u3を上記式(10)に代入して、分光反射率oを計算することができる。
The
図8は、上記計算で得られた分光反射率oと、分光測定装置で可視光400nm-700nmの範囲で10nmの間隔でポイントを取ったスペクトルデータの測定値とを比較に表したグラフである。計算値と測定値はよく合っている。つまり、統計データとある肌部分を撮影して得られた3波長帯域(RGB)の出力値と、その撮像システム行列Fがあれば、その肌部分を分光測定装置で計測したような31次元のスペクトルデータと同等のデータを推定することが可能である。なお、本例では、バンド数が3のRGBカメラを用いているが、バンド数4以上のマルチスペクトルカメラを用いる、すなわちバンド数を増やすことで、さらにスペクトルデータの推定精度の向上を図ることができる。 FIG. 8 is a graph showing a comparison between the spectral reflectance o obtained by the above calculation and the measured value of spectral data obtained by taking points at intervals of 10 nm in the visible light range of 400 nm to 700 nm with the spectroscopic measurement device. . The calculated value and the measured value are in good agreement. In other words, if there are statistical data and output values of three wavelength bands (RGB) obtained by photographing a certain skin portion and its imaging system matrix F, 31-dimensional as if the skin portion was measured by a spectroscopic measurement device. Data equivalent to spectrum data can be estimated. In this example, an RGB camera having three bands is used. However, it is possible to further improve estimation accuracy of spectrum data by using a multispectral camera having four or more bands, that is, by increasing the number of bands. it can.
再び図2を参照して、S9において、画像生成部24は、S7で読み込んだRGBの画素に対応する表示画像の画素のRGB値を計算する(S9)。画像生成部24は、S8で得られた分光反射率oのうち1又は複数の波長における分光反射率を用いて、表示画像のRGB値を計算する。画像生成部24は、分光反射率oのうちいずれの波長の分光反射率を用いるかを、予め記録された波長データに従って決定することができる。
Referring to FIG. 2 again, in S9, the
一例として、画像生成部24は、400nm~700nmの帯域の中で選択された一つまたは複数の波長における推定分光反射率の値を入力とし、R値を出力とする関数fRを用いて、R値を決定することができる。同様に、400nm~700nmの帯域の中で選択された一つまたは複数の波長における推定分光反射率の値を入力として、B値を出力とする関数fBで計算された値をB値とする。400nm~700nmの帯域の中で選択された一つまたは複数の波長における推定分光反射率の値の関数fGで計算された値をG値とする。
As an example, the
また、画像生成部24は、予め設定されたホワイトバランス、あるいは自動で調整されたホワイトバランスに応じて、R、G、B値にそれぞれの係数をかけることができる。画像生成部24は、S9で計算した各画素のR、G、B値を含む表示画像を、ディスプレイ4に出力する(S10)。
In addition, the
これにより、1つの画素について推定部3によって計算された分光反射率から選択される分光反射率に基づく値を、表示画像の対応する画素における出力値として割り当てることができる。このようにして合成した画像をディスプレイに表示することにより、肌状態を可視化することができる。 Thus, a value based on the spectral reflectance selected from the spectral reflectance calculated by the estimation unit 3 for one pixel can be assigned as the output value in the corresponding pixel of the display image. The skin state can be visualized by displaying the synthesized image on the display.
また、上記の推定部23の処理により、肌の反射率のスペクトルデータがわかれば、ハイパースペクトルカメラのような数十バンド以上に分光された装置がなくても、素肌のメラニン色素、酸化ヘモグロビン色素、還元ヘモグロビン色素の含量、肌の角層の膜厚やケラチン濃度を推定し、肌状態を分析することできる。
In addition, if the spectral data of the reflectance of the skin is known by the processing of the
例えば、画像生成部24は、400nm~700nmの帯域の中で、肌における分析対象の物質の検出に適した波長を選択し、選択した波長の分光反射率の値を用いて表示画像におけるRGBの値を決定することができる。画像生成部24は、例えば、素肌のメラニン色素を見るための画像を生成する場合は、メラニン色素の反射率が他より大きくなる波長を選択することができる。同様に、酸化ヘモグロビン色素、還元ヘモグロビン色素の含量、肌の角層の膜厚やケラチン濃度を見るための画像を生成する場合、それぞれの物質の反射率が大きくなる波長を選択することができる。このように、分光反射率を用いた表示画像を生成することで、視覚的な分析が容易になる。
For example, the
<実施形態2>
実施形態2は、実施形態1の画像処理装置2を、人の素肌と化粧肌の判別を可能にする装置に適用した場合の例である。実施形態2では、対象物は、人の肌である。統計データ取得部22は、人の素肌の分光反射率及び化粧された人の肌の分光反射率を含む統計データを取得する。
<
The second embodiment is an example in which the
一例として、SOCSデータベースに含まれる人の肌(素肌、額)のデータファイルを統計データとして取得する場合について説明する。具体的には、人の肌のカテゴリーにおける人の素肌のデータファイル(サンプル数123)と、人の化粧肌のデータファイル(サンプル数123)を用いる場合について説明する。 As an example, a case where a data file of human skin (bare skin, forehead) included in the SOCS database is acquired as statistical data will be described. Specifically, a case where a human skin data file (sample number 123) in a human skin category and a human makeup skin data file (sample number 123) are used will be described.
人の素肌のデータファイルには、人の素肌の分光反射率 (400nm、410nm、…、690nm、700nmの各波長の反射率31点)のデータが123人分含まれている。人の化粧肌のデータファイルには、人の化粧肌の分光反射率(同様に31点)のデータが123人分含まれている。 The data file of human skin contains data for 123 people's spectral reflectance of human skin (31 reflectances for each wavelength of 400 nm, 410 nm,..., 690 nm, 700 nm). The data file of human makeup skin contains data on the spectral reflectance (similarly 31 points) of human makeup skin for 123 people.
図9は、上記2つのデータファイルに含まれる複数サンプルの分光反射率に対して主成分分析を行った結果を示すグラフである。第1主成分、第2主成分、第3主成分は、主成分分析で得られた固有ベクトルのうち、固有値の大きい順に3つの固有ベクトルである。 FIG. 9 is a graph showing the result of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples included in the two data files. The first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in descending order of eigenvalues among the eigenvectors obtained by the principal component analysis.
図10は、ある人の素肌(sample No b1)の分光反射率を示すグラフである。図11は、同じ人の化粧肌(sample No f1)の分光反射率を示すグラフである。これらの素肌b1及び化粧肌f1を、実施形態1と同様の撮像システムで測定した場合、カメラ3の撮像センサにおける測定値(G R B)は、それぞれ、下記のようになる。 FIG. 10 is a graph showing the spectral reflectance of a person's bare skin (sample No b1). FIG. 11 is a graph showing the spectral reflectance of the same person's makeup skin (sample1No f1). When these bare skin b1 and makeup skin f1 are measured by the same imaging system as in the first embodiment, the measured values (GRB) in the imaging sensor of the camera 3 are as follows.
ここで、撮像システムは、図4に示す分光透過率のカラーフィルタ、図5に示す分光放射率の光源、及び図6に示す分光感度の撮像センサを含む。撮像システムにおいて、撮像センサのレンズ側には、400nm-700nmの波長の範囲の光を透過し、それ以外の波長はカットするようにフィルタが設けられる。 Here, the imaging system includes a color filter having a spectral transmittance shown in FIG. 4, a light source having a spectral emissivity shown in FIG. 5, and an imaging sensor having a spectral sensitivity shown in FIG. In the imaging system, a filter is provided on the lens side of the imaging sensor so as to transmit light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm and cut other wavelengths.
推定部23は、上記の測定値と、上記2つのデータファイルに対して主成分分析を用いて導出した主成分ベクトルu1、u2、u3と、分光反射率の平均値m等の統計データ値からスペクトルデータを算出する。
The
図12は、推定部23で計算された素肌b1のスペクトルデータが示す分光反射率と、分光測定装置で可視光400nm~700nmの範囲で10nmの間隔でポイントを取ったスペクトルデータの測定値とを比較可能に示すグラフである。図13は、化粧肌f1についての同様のグラフである。いずれも、計算値と測定値はよく合っている。このようにRGBの3次元のデータからでも、31次元のスペクトルデータと同等のデータを推定することが可能である。
FIG. 12 shows the spectral reflectance indicated by the spectrum data of the bare skin b1 calculated by the
画像生成部24は、推定部23で計算された分光反射率のうち、選択された1又は複数の波長における分光反射率を用いて、表示画像の色を構成する複数の原色の各値を決定する。上記の1又は複数の波長は、例えば、人の素肌と化粧された人の肌の分光反射率の差に基づいて選択された波長とすることができる。
The
画像生成部24は、例えば、410nm~460nm、500nm~550nm及び560nm~610nmの反射率に対応する値を、例えば、表示画像の対応する画素のB値、G値、及びR値にそれぞれ割り当てて、画像を生成することができる。生成した画像をディスプレイに表示することにより、化粧の塗布状態を可視化することができる。
For example, the
このようにして肌の反射率のスペクトルデータがわかれば、ハイパースペクトルカメラのような数十バンド以上に分光された装置や特殊な分光フィルタを用いなくても、化粧状態を分析することできる。 If the spectral data of the reflectance of the skin is known in this way, the makeup state can be analyzed without using a device such as a hyperspectral camera or a special spectral filter.
<実施形態3>
実施形態3は、実施形態1の画像処理装置2を、人の素肌と化粧肌の判別を可能にする装置に適用した場合の例である。実施形態3では、対象物は、人の肌である。図14は、実施形態3における画像処理装置2を含む撮像システム1の構成例を示す機能ブロック図である。
<Embodiment 3>
The third embodiment is an example in which the
図3に示す画像処理装置2aにおいて、統計データ取得部22は、人の素肌の分光反射率及び化粧された人の肌の分光反射率を含む統計データを取得する。画像取得部21は、対象物として人の肌が写った画像データを取得する。推定部23は、画像データ、統計データ及び撮像システムデータを用いて、人の肌の分光反射率のスペクトルデータを算出する。スペクトルデータのバンド数は、画像データのバンド数より多い。
In the
画像処理装置2は、画像データで示される肌が素肌か化粧肌かを判断する化粧判断部25をさらに備える。化粧判断部25は、推定部23が算出したスペクトルデータから、波長変化による分光反射率の変化率の変化度合いを示す値を算出する。化粧判断部25は、この値を用いて、画像データに写った肌が素肌か化粧肌かを判断することができる。
The
同じ人の素肌と化粧肌のスペクトルを比べた場合、反射率の変化の仕方が異なる。例えば、図10及び図11に示す例では、化粧肌の反射率の曲線(図11)は、素肌の反射率の曲線(図10)と比べて、特に500nm~600nm前後の波長帯域で、凸凹が小さくなる。 】 When the spectrum of the same person's bare skin and makeup skin is compared, the way the reflectance changes is different. For example, in the example shown in FIGS. 10 and 11, the reflectance curve of the makeup skin (FIG. 11) is more uneven than the curvature curve of the bare skin (FIG. 10), particularly in the wavelength band around 500 nm to 600 nm. Becomes smaller.
そこで、化粧判断部25は、予め決められた波長帯域における分光反射率の波長による変化率の変動度合いを示す値を指標値として算出し、この値を用いて化粧肌か素肌かを判断することができる。化粧判断部25は、例えば、ある波長λの反射率o(λ)から波長λ+Δλの反射率o(λ+Δλ)への変化率と、波長λの反射率o(λ)から波長λ-Δλの反射率o(λ-Δλ)への変化率との差を示す値を指標値として算出することができる。
Therefore, the
一例として、化粧判断部25は、下記式(13)で表されるa(λ)の値を指標値として算出することができる。ここでは、a(λ)を、接線の傾き変化率と称する。
As an example, the
図15、図16及び図17は、化粧肌のa(λ)と素肌のa(λ)の差の絶対値を、複数のサンプルについて計算した結果を示すグラフである。図15、図16及び図17において、縦軸が累積確率分布、横軸が素肌の分光反射率の接線の傾きの変化率aの絶対値と化粧肌の分光反射率の接線の傾きの変化率aの絶対値の差を示す。 15, FIG. 16 and FIG. 17 are graphs showing the results of calculating the absolute value of the difference between a (λ) of the makeup skin and a (λ) of the bare skin for a plurality of samples. 15, 16, and 17, the vertical axis indicates the cumulative probability distribution, and the horizontal axis indicates the absolute value of the tangent slope change rate a of the bare skin spectral reflectance and the change rate of the tangential slope of the cosmetic skin spectral reflectance. The absolute value difference of a is shown.
図15、図16及び図17は、上記式(13)において、Δλ=10nmとして、123人の素肌の分光反射率スペクトルの接線の傾き変化率の絶対値から、同じ123人の化粧肌の分光反射率スペクトルの接線の傾き変化率の絶対値を引いた値の確率分布を示したものである。470nm~640nmにおける10nmごとの波長それぞれの結果が示される。 15, FIG. 16 and FIG. 17 show the spectrum of the same 123 makeup skin from the absolute value of the tangential slope change rate of the spectral reflectance spectrum of 123 people with Δλ = 10 nm in the above equation (13). The probability distribution of the value which subtracted the absolute value of the inclination change rate of the tangent of a reflectance spectrum is shown. The results for each wavelength of 10 nm from 470 nm to 640 nm are shown.
これらの結果から、500nm~600nm前後の波長帯域で、素肌のaの絶対値と化粧肌のaの絶対値との差は、正の値を取る確率が高いことがわかる。また、510nm~610nmの帯域では、他の帯域より絶対値の差が大きくなっている。560nm~600nmの帯域、特に580nmの波長においては、他の帯域より絶対値の差がさらに大きくなっている。そのため、化粧判断部25は、これらの波長帯域又は波長における分光反射率の波長による変化率の変動度合いを示す値を、指標値として算出し、判断に用いることができる。
From these results, it can be seen that the difference between the absolute value of bare skin a and the absolute value of makeup skin a is highly likely to take a positive value in the wavelength band of about 500 nm to 600 nm. Further, in the 510 nm to 610 nm band, the difference in absolute value is larger than the other bands. In the 560 nm to 600 nm band, particularly in the wavelength of 580 nm, the difference in absolute value is even greater than in the other bands. Therefore, the
分析対象者の素肌の分光反射率のスペクトルデータが記録媒体6に予め記録されている場合、化粧判断部25は、予め記録された素肌のスペクトルデータと、同じ分析対象者の肌を撮影した画像データから得られるスペクトルデータとで、波長による反射率の変化率の変動度合いを示す指標値を比較することができる。比較結果に基づき、化粧肌か素肌かを判断することができる。例えば、指標値として接線の傾き変化率を用いた場合、画像データから得られるスペクトルデータの接線の傾き変化率が、素肌のそれより小さい場合、その肌は化粧肌(化粧が残っている肌)と判断することができる。
When the spectral data of the spectral reflectance of the skin of the analysis subject is recorded in advance on the
分析対象者の素肌の分光反射率のスペクトルデータがない場合、化粧判断部25は、画像データから得られたスペクトルデータの接線の傾き変化率等の指標値により、化粧肌か素肌かを判断することができる。例えば、化粧判断部25は、肌の大半が素肌であると仮定して、接線の傾き変化率が、周りの画素より小さい画素の部分を化粧残り(化粧が残っている部分)として判別することも可能である。このようにして、例えば各画素にRGB値から反射スペクトルを推定することで、その画素が素肌か化粧状態かを判断することができる。
When there is no spectral data of the spectral reflectance of the analysis subject's bare skin, the
化粧判断部25による判断結果は、例えば、画像生成部24が、表示画像を生成する際に、用いることができる。或いは、化粧判断部25による判断結果を、画像生成部24が出力する表示画像とは独立して出力することもできる。
The determination result by the
画像生成部24は、例えば、スペクトルデータのうち、素肌と化粧肌とで上記指標値の差が大きくなる波長(例えば、520nm、580nm、600nm)の分光反射率を用いて、表示画素のRGB値を決定することができる。或いは、接線の傾き変化率a(λ)を用いて、RGB値を決定することもできる。一例として、画像生成部24は、R=a(520nm)、G=a(580nm)、B=a(600nm)を入力して合成したRGB形式の画像として表示することができる。この例では、波長の変化による分光反射率の変化率の変動度合を表す値を用いて、表示画像で表示する色を構成する原色の値を算出している。これにより、化粧部分の塗布状態を可視化することができる。図18は、上記方法で合成して画像として表示した結果の一例を示す図である。
For example, the
<実施形態4>
実施形態4は、実施形態1の画像処理装置2を、植物の健康状態を分析する装置に適用した場合の例である。実施形態4では、対象物は、植物の葉又は果実である。統計データ取得部22は、健康な植物の葉又は果実の分光反射率及び病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率を含む統計データを取得する。
<
The fourth embodiment is an example in which the
一例として、SOCSデータベースに含まれる植物の葉のデータファイルを統計データとして取得する場合について説明する。具体的には、花、葉のカテゴリーの植物の葉のデータファイルを用いる場合について説明する。このデータファイルには、植物の葉の分光反射率(400nm、410nm、…、690nm、700nmの各波長の反射率31点)のデータが複数サンプ
ル分含まれている。
As an example, a case where a plant leaf data file included in the SOCS database is acquired as statistical data will be described. Specifically, the case of using the leaf data file of plants in the flower and leaf category will be described. This data file includes data of a plurality of samples of plant leaf spectral reflectances (31 reflectances at wavelengths of 400 nm, 410 nm,..., 690 nm, and 700 nm).
図19は、上記のデータファイルに含まれる複数サンプルの分光反射率に対して主成分分析を行った結果を示すグラフである。第1主成分、第2主成分、第3主成分は、主成分分析で得られた固有ベクトルのうち、固有値の大きい順に3つの固有ベクトルである。 FIG. 19 is a graph showing the result of principal component analysis performed on the spectral reflectances of a plurality of samples included in the data file. The first principal component, the second principal component, and the third principal component are three eigenvectors in descending order of eigenvalues among the eigenvectors obtained by the principal component analysis.
図20は、キュウリの葉(sample No 1)の分光反射率を示すグラフである。このキュウリの葉を、実施形態1と同様の撮像システムで測定した場合、カメラ3の撮像センサにおける測定値(G R B)は、下記のようになる。 FIG. 20 is a graph showing the spectral reflectance of cucumber leaves (sample No. 1). When this cucumber leaf is measured by the same imaging system as in the first embodiment, the measured value (GRB) in the imaging sensor of the camera 3 is as follows.
ここで、撮像システムは、図4に示す分光透過率のカラーフィルタ、図5に示す分光放射率の光源、及び図6に示す分光感度の撮像センサを含む。撮像システムにおいて、撮像センサのレンズ側には、400nm-700nmの波長の範囲の光を透過し、それ以外の波長はカットするようにフィルタが設けられる。 Here, the imaging system includes a color filter having a spectral transmittance shown in FIG. 4, a light source having a spectral emissivity shown in FIG. 5, and an imaging sensor having a spectral sensitivity shown in FIG. In the imaging system, a filter is provided on the lens side of the imaging sensor so as to transmit light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm and cut other wavelengths.
推定部23は、上記の測定値と、植物の葉のデータファイルに対して主成分分析を用いて導出した主成分ベクトルu1、u2、u3と、分光反射率の平均値m等の統計データ値からスペクトルデータを算出する。
The
図21は、推定部23で計算されたキュウリの葉のスペクトルデータが示す分光反射率と、分光測定装置で可視光400nm~700nmの範囲で10nmの間隔でポイントを取ったキュウリの葉のスペクトルデータの測定値とを比較可能に示すグラフである。計算値と測定値はよく合っている。このようにRGBの3次元のデータからでも、31次元のスペクトルデータと同等のデータを推定することが可能である。
FIG. 21 shows the spectral reflectance shown by the spectrum data of the cucumber leaf calculated by the
画像生成部24は、推定部23で計算された分光反射率のうち、選択された1又は複数の波長における分光反射率を用いて、表示画像の色を構成する複数の原色の各値を決定する。上記の1又は複数の波長は、例えば、健康な植物の葉又は果実と病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率の差に基づいて選択された波長とすることができる。例えば、病気部と健全部の反射率の差が他の波長より大きくなる500nm、600nm、650nmの波長を選択することができる。
The
画像生成部24は、例えば、表示画像におけるR値、G値、B値それぞれに、推定部23が算出した分光反射率o(λ)を割り当てることができる。一例として、画像生成部24は、500nm、600nm、650nmの波長が選択された場合、R=o(500nm)、G=o(600nm)、B=a(650nm)とすることができる。このようにして、生成した画像をディスプレイに表示することにより、植物の葉又は果実の病気部と健全部の差を強調する画像を作ることもできる。
The
このようにして植物の葉の分光反射率のスペクトルデータがわかれば、ハイパースペクトルカメラのような数十バンド以上に分光された装置や特殊な分光フィルタを用いなくても、植物の葉又は果実の健康状態を分析することできる。 Thus, if spectral data of the spectral reflectance of plant leaves is known, plant leaves or fruits can be obtained without using a device or a special spectral filter that is spectrally separated into several tens of bands such as a hyperspectral camera. Can analyze health status.
<実施形態5>
図22は、実施形態5における画像処理装置2bを含む撮像システム1の構成例を示す機能ブロック図である。図22に示す画像処理装置2bは、図1に示す画像処理装置2に対して切替部26をさらに設けた構成である。切替部26は、統計データ取得部22が取得する統計データと、画像生成部24が原色(RGB)の各値を決定するのに用いる分光反射率の波長を、ユーザ入力に基づいて選択する。
<
FIG. 22 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the
本実施形態では、ユーザが、分析対象を選択することができる。切替部26により、画像処理装置2bを、例えば、上記実施形態1のように人の肌の健康状態の分析装置として動作させるか、実施形態2及び3のように、素肌か化粧肌かを分析する装置として動作させるか、或いは、実施形態4のように植物の葉の状態の分析装置として動作させるかを切り替えることができる。これにより、1つの撮像システムで、複数の対象を分析することが可能になる。
In this embodiment, the user can select an analysis target. For example, the switching
切替部26は、分析対象に応じた適切な統計データを統計データ取得部22に取得させる。具体的には、切替部26は、ユーザから、分析対象に関する情報の入力を受け付ける。切替部26は、ユーザから入力された分析対象に応じた統計データを特定し、その統計データを統計データ取得部22に取得させる。切替部26は、例えば、予めメモリに記録された統計データと分析対象との対応関係を示すデータを用いて、ユーザから入力された分析対象に対応する統計データを特定することができる。
The switching
なお、切替部26が、ユーザから受け付けた分析対象に関する情報を統計データ取得部22に通知し、統計データ取得部22が、分析対象に応じた統計データを取得する構成であってもよい。
In addition, the structure which the switching
切替部26によるユーザ入力の受付は、例えば、ディスプレイ4に設けられたタッチパネルを介して実現することができる。又は、ディスプレイ4と入力装置(例えば、ボタン、キーボード又はポインティングデバイス等)との組み合わせを用いてユーザ入力を可能にすることができる。切替部26は、ユーザインタフェースの一部を構成することができる。
Reception of user input by the switching
ユーザは、例えば、ディスプレイ4に表示された複数の分析対象から所望のものを選択することで分析対象を指定することができる。一例として、肌の健康状態分析、肌の化粧状態分析、又は、植物の健康状態分析等の分析対象のいずれかをユーザが選択可能とすることができる。
The user can designate an analysis target by selecting a desired one from a plurality of analysis targets displayed on the
画像処理装置2からアクセス可能な記録媒体6には、複数の種類の対象物の分光反射率の統計データが、予め記録される。統計データは、例えば、対象物の種類ごとに区別可能な状態で記録される。例えば、統計データは、対象物の種類ごとに設けられたファイル形式で記録されてもよい。又は、対象物の種類ごとにRDBのテーブルに記録されてもよい。統計データは、対象物の種類の分類に応じた階層構造を有していてよい。統計データのデータ形式は、特定のものに限定されない。
In the
統計データ取得部22は、切替部26から受ける情報に応じて、分析対象に対応する統計データを記録媒体6から抽出する。これにより、統計データ取得部22が分析対象に応じた統計データを取得することができる。
The statistical
切替部26は、ユーザから入力された分析対象に関する情報に基づいて、画像生成部24が表示画素のRGB値を決定するのに用いる分光反射率の波長を決定する。切替部26は、例えば、予め記録媒体6に記録された、分析対象と画像生成で採用する波長との対応を示すデータを参照して、ユーザから入力された分析対象に対応する波長を決定することができる。なお、この決定は、切替部26から分析対象に関する情報の通知を受けた画像生成部24で実行されてもよい。
The switching
画像生成部24がアクセス可能な記録媒体6には、例えば、複数の分析対象それぞれについて、選択すべき波長を示す波長データが記録される。この波長データは、画像生成部24が、RGBの値を決定する際に、スペクトルデータのうちどの波長の分光反射率を用いるのかを示すデータが含まれる。波長データは、例えば、分析対象に応じた波長の値でもよいし、スペクトルデータからRGBを計算する際に用いるパラメータ又は関数であってもよい。画像生成部24は、切替部26から示される分析対象に対応する波長データを選択して、表示画像のRGBの各値の決定に用いる。
In the
例えば、人の肌の健康状態を分析対象とする旨の入力を受けた場合、切替部26は、健康な肌と皮膚疾患に罹患した肌の分光反射率の差が他と比べて大きい波長を選択する。人の肌の化粧状態を分析対象とする旨の入力を受けた場合、切替部26は、人の素肌と化粧された人の肌の分光反射率の差が他と比べて大きい波長を選択する。植物の葉の状態を分析対象とする旨の入力を受けた場合、切替部26は、健康な植物の葉又は果実と病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率の差が他と比べて大きい波長を選択する。画像生成部24は、推定部23が算出したスペクトルデータのうち、切替部26で選択された波長の反射率を用いて、RGB値を算出する。
For example, when receiving an input indicating that the health condition of a person's skin is to be analyzed, the switching
切替部26は、対象物の分光反射率のスペクトルデータから表示画像の色を構成する原色の値を生成する処理自体を切り替えることもできる。例えば、画像生成部24が、スペクトルデータから表示画像のRGB値を計算する際に用いる関数又はテーブル(具体例を後述)を、分析対象に応じて切り替えることができる。
The switching
また、切替部26の切替対象は、上記に限られない。例えば、切替部26は、画像取得部21で取得される画像データを、ユーザ入力に応じて切り替えることができる。例えば、カメラ2は、分析対象に応じてフィルタ群32を切替可能とすることができる。この場合、画像取得部21は切替部26からの分析対象に関する情報を受け取り、この情報に基づいて分析対象に適したフィルタ群32を選択するようカメラ2を制御することができる。或いは、撮像システム1は、複数の対象物それぞれに適した複数のカメラ2を備えてもよい。画像取得部21は、切替部26からの分析対象に関する情報に基づいて、画像データを取得するカメラ2を選択することができる。
Further, the switching target of the switching
本実施形態によれば、画像処理装置2bは、統計データ及び画像生成時に用いる分光反射率の波長を、分析対象に応じて切り替えることができる。これにより、簡単な装置構成で、様々な対象について分析することが可能になる。なお、本実施形態は、上記の実施形態1~4のいずれか、又はこれらの組み合わせに対して適用することができる。
According to the present embodiment, the
<実施形態6>
図23は、実施形態6における画像処理装置2cを含む撮像システム1の構成例を示す機能ブロック図である。画像処置装置2cは、システムデータ取得部27をさらに備える。システムデータ取得部27は、予め分光反射率が分かっている基準サンプルを、対象物を撮影する撮像システム1で撮影して得られるデータに基づいて、撮像システム1の分光特性を示す撮像システムデータを生成する。
<
FIG. 23 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the
撮像システム1の分光特性が撮影環境によって場合がある。例えば、カメラ3と光源5が固定されていない場合、対象物に光を照射する光源の分光放射率は、撮影環境によって変化する。このような場合、システムデータ取得部27は、分光反射率が分かっている基準サンプルを撮影して得られる画像データに基づいて、光源の分光放射率を含む撮像システムの分光特性を計算することができる。
The spectral characteristics of the
システムデータ取得部27は、例えば、ユーザからの入力に基づいて、システムデータ取得処理を開始することができる。システムデータ取得部27は、まず、カメラ3へ制御信号を出力するか、或いは、ディスプレイ4を介してユーザにカメラの操作指示を出力する。これにより、撮像システム1のカメラ3に、予め分光反射率が分かっている基準サンプルを撮影させる。基準サンプルは、例えば、カラーチャート、色票、又は絵具などとすることができる。
The system
基準サンプルの分光反射率のデータは、画像処理装置2cに予め記録しておくことができる。システムデータ取得部27は、対象物を撮影する環境と同じ環境で撮影された基準サンプルの画像データの値と、予め記録された基準サンプルの分光反射率を用いて、その環境の撮像システムの分光特性を示すデータを算出することができる。
The spectral reflectance data of the reference sample can be recorded in advance in the
例えば、光源の放射率が分かっていなくても撮影対象物とカラーチャートを並べて撮影することで使われている光源の分光放射率を推定することができる。 For example, even if the emissivity of the light source is not known, it is possible to estimate the spectral emissivity of the light source used by photographing the object to be photographed side by side with the color chart.
或いは、撮像システム1の分光特性が未知の場合には、撮像システム1を用いて基準サンプル及び対象物を撮影することにより、ウィナー推定を用いて対象物の分光反射率の推定を行うこともできる。以下、この推定処理の具体例を説明する。
Alternatively, when the spectral characteristics of the
まず、システムデータ取得部27は、予め記録された基準サンプルの反射率データ行列o_realを入力する。基準サンプルを撮像システム1で撮影した画像のカメラ3の出力値の行列vを入力する。次に、システムデータ取得部27は、o_realとvの相互相関行列Rovを求め、さらに、vの自己相関行列をRvv求める。これらから推定行列G=RovRvv-1が求められる。画像取得部21は、撮像システム1で撮影した対象物の画像のカメラ3の出力値の行列v1を取得し推定部23に入力する。推定部23は、対象物の推定分光反射率o_est=Gv1を計算して出力する。
First, the system
<変形例1>
上記実施形態1~6では、推定部23は、主成分分析を用いて対象物の分光反射率のスペクトルデータを算出している。分光反射率の推定処理は、これに限られない。例えば、推定部23は、ウィナー推定を用いて、分光反射率の推定値を計算することができる。以下に、その計算例を説明する。
<
In the first to sixth embodiments, the
推定部23は、対象物と同じ物質の多数のサンプルの分光反射率の測定値を含むデータファイルを統計データとして入力する。推定部23は、このデータファイルの分光反射率の共分散行列Rrと平均値の行列mを算出する。
The
また、推定部23は、撮像システムデータとして、撮像システムの分光特性を示す行列Fを入力する。推定部23は、撮像システム1で一様な光強度分布を撮影したマルチバンド画像に現れるばらつきをノイズ行列nとして、ノイズnの相関行列Rn=<nnt>を計算する。さらに、推定部23は、推定行列W=CrF(FCrF+Rn)を計算する。ここで、Crは、対象物と同じ物質の多数のサンプルの分光反射率の共分散行列である。
Moreover, the
推定部23は、撮像システム1で撮影した画像のカメラ3の出力値の行列vを入力する。推定部23は、推定分光反射率r_est=m+W (v-Fm)を出力する。
The
<変形例2>
画像生成部24は、表示すべき画像における色を構成する原色の値を、原色の値と分光反射率との対応を示すデータに基づいて決定することができる。例えば、R値、G値、B値に対応した分光反射率の値を記録したルックアップテーブル(LUT(LookUp Table))を、予め画像処置装置2に記録しておくことができる。画像生成部24は、このLUTを用いて、推定部23が算出したスペクトルデータに含まれる分光反射率に対応するRGBの値を決定することができる。これにより、処理の高速化をすることができる。
<
The
図24は、画像生成部24が参照するLUTの例を示す図である。図24に示す例では、複数の波長(400nm、410nm、…、700nm)の反射率の値の組と、RGBの値の組とが対応付けられて記録される。画像生成部24は、例えば、スペクトルデータが示す複数の波長における反射率の値に対応するRGBの値の組を読み出し、これらの値を出力値とすることができる。
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an LUT that the
<画像処理装置及びシステムの構成例>
上記実施形態1~6において、画像処理装置2、2a、2b又は2c(以下、画像処理装置2で総称する。)は、1又は複数のプロセッサ及びメモリを含むコンピュータにより実現できる。画像取得部21、統計データ取得部22、推定部23、画像生成部24、化粧判断部25、切替部26、システムデータ取得部27の動作は、プロセッサが所定のプログラムを実行することで実現できる。プロセッサに、画像取得部21、統計データ取得部22、推定部23、画像生成部24、化粧判断部25、切替部26、又はシステムデータ取得部27の動作を実行させるプログラム及びそのプログラムを記録した非一時的な(non-transitory)記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。画像処理装置2は、例えば、ICチップで構成される。なお、画像処理装置2の一部は、論理回路で構成されてもよい。
<Configuration example of image processing apparatus and system>
In the first to sixth embodiments, the
撮像システム1は、例えば、携帯可能な端末で一体的に構成することができる。すなわち、カメラ3、画像処理装置2c及びディスプレイ4が1つの筐体に実装されてもよい。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ゲーム機その他のカメラ搭載端末に、画像処理装置2cを実現するためのアプリケーションソフトウエアをインストールすることで、撮像システム1を構築することができる。
The
このように、ディスプレイ4とカメラ3と画像処理装置2を組み合わせた構成では、ユーザは、カメラ3で撮影した画像を処理した結果を、その場ですぐにディスプレイ4で見ることができる。例えば、カメラ3の受光面を、ディスプレイ4の表示面と同じ方向に向けて配置することができる。この場合、ユーザは、自分の顔をカメラ3で撮影して、そのままの状態で、顔の肌の状態を示す画像をディスプレイ4で確認することができる。すなわち、ユーザは、ディスプレイを鏡として使い、鏡を見るような感覚で画像処理結果を確認することができる。
As described above, in the configuration in which the
或いは、撮像システム1は、複数の機器により構成されてもよい。例えば、カメラ3を含む撮像部と、画像処理装置2とが、それぞれ独立した筐体に実装され、互いに通信可能に構成されてもよい。例えば、画像処理装置2を実現するアプリケーションがインストールされたPC、スマートフォン、タブレット等のコンピュータとそれに無線又は有線で接続可能なカメラで撮像システム1を構成することができる。カメラ3を含む撮像部は、例えば、光源5、レンズ系31、フィルタ群32、及び撮像センサ33を含むプローブで構成することもできる。この場合、撮像システムの分光特性が環境によって変化しにくくなる。そのため、撮像システムデータを取得するために、基準サンプルを撮影する等のユーザの手間を減らすことができる。
Alternatively, the
1 撮像システム
2 画像処理装置
21 画像取得部
22 統計データ取得部
23 推定部
24 画像生成部
3 カメラ
4 ディスプレイ
5 光源
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得部と、
前記画像データ及び前記統計データを用いて、3つより多い波長帯域における前記対象物の分光反射率を含むスペクトルデータを算出する推定部と、
表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータに含まれる分光反射率から選択される少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成部と、を備える、画像処理装置。 An image acquisition unit for acquiring image data of an object photographed in at least three different wavelength bands;
A statistical data acquisition unit for acquiring statistical data of spectral reflectance of the same kind of substance as the object;
An estimation unit that calculates spectral data including spectral reflectance of the object in more than three wavelength bands using the image data and the statistical data;
A display image is generated by determining each value of a plurality of primary colors constituting the color of an image to be displayed using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from the spectral reflectance included in the spectral data. An image processing unit.
前記統計データ取得部は、人の素肌の分光反射率及び化粧された人の肌の分光反射率を含む統計データを取得し、
画像生成部は、人の素肌と化粧された人の肌の分光反射率の差に基づいて選択された波長における前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を決定する、請求項1に記載の画像処理装置。 The object is human skin,
The statistical data acquisition unit acquires statistical data including the spectral reflectance of the human skin and the spectral reflectance of the skin of the person who made up the skin,
The image generation unit uses a plurality of primary colors constituting the color of the image to be displayed, using the spectral reflectance at a wavelength selected based on a difference in spectral reflectance between human bare skin and makeup human skin. The image processing apparatus according to claim 1, wherein each value is determined.
前記統計データ取得部は、健康な肌の分光反射率及び皮膚疾患に罹患した肌の肌分光反射率を含む統計データを取得し、
画像生成部は、健康な肌と皮膚疾患に罹患した肌の分光反射率の差に基づいて選択された波長における前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する原色の各値を決定する、請求項1に記載の画像処理装置。 The object is human skin,
The statistical data acquisition unit acquires statistical data including spectral reflectance of healthy skin and skin spectral reflectance of skin affected by skin diseases,
The image generation unit uses the spectral reflectance at a wavelength selected based on the difference in spectral reflectance between healthy skin and skin affected by a skin disease, and uses each of the primary colors constituting the color of the image to be displayed. The image processing apparatus according to claim 1, wherein a value is determined.
前記統計データ取得部は、健康な植物の葉又は果実の分光反射率及び病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率を含む統計データを取得し、
画像生成部は、健康な植物の葉又は果実と病気に罹患した植物の葉又は果実の分光反射率の差に基づいて選択された前記分光反射率を用いて、前記表示すべき画像の色を構成する原色の各値を決定する、請求項1に記載の画像処理装置。 The object is a leaf or fruit of a plant,
The statistical data acquisition unit acquires statistical data including a spectral reflectance of a healthy plant leaf or fruit and a spectral reflectance of a diseased plant leaf or fruit,
The image generation unit uses the spectral reflectance selected based on the difference in spectral reflectance between a healthy plant leaf or fruit and a diseased plant leaf or fruit to change the color of the image to be displayed. The image processing apparatus according to claim 1, wherein each value of primary colors to be configured is determined.
前記対象物と同種の物質の分光反射率の統計データを取得する統計データ取得処理と、
前記画像データ及び前記統計データを用いて、3つより多い波長帯域における前記対象物の分光反射率を含むスペクトルデータを算出する推定処理と、
表示すべき画像の色を構成する複数の原色の各値を、前記スペクトルデータに含まれる分光反射率から選択される少なくとも1つの波長における分光反射率を用いて決定することで、表示画像を生成する画像生成処理とを、コンピュータに実行させるプログラム。 Image acquisition processing for acquiring image data of an object photographed in at least three different wavelength bands;
Statistical data acquisition processing for acquiring spectral reflectance statistical data of the same kind of substance as the object,
An estimation process for calculating spectral data including spectral reflectance of the object in more than three wavelength bands using the image data and the statistical data;
A display image is generated by determining each value of a plurality of primary colors constituting the color of an image to be displayed using a spectral reflectance at at least one wavelength selected from the spectral reflectance included in the spectral data. A program that causes a computer to execute image generation processing.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019215676A (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | オムロン株式会社 | Image processing device, image processing method, and image sensor |
| JP2020094985A (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 凸版印刷株式会社 | Spectral image estimation system, spectral image estimation method, and program |
| CN111528792A (en) * | 2020-05-12 | 2020-08-14 | 宁波蓝明信息科技有限公司 | Rapid hyperspectral fundus imaging method based on spectral information compression and recovery |
| CN111902691A (en) * | 2018-03-26 | 2020-11-06 | 松下知识产权经营株式会社 | Measurement device and measurement method |
| WO2021067451A1 (en) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | University Of Washington | System and method for analyzing surface features using a low-dimensional color space camera |
| CN113484285A (en) * | 2021-07-07 | 2021-10-08 | 上海出版印刷高等专科学校 | System for detecting types and concentrations of solutes in liquid |
| JP2023534401A (en) * | 2020-07-14 | 2023-08-09 | センター フォー アイ リサーチ オーストラリア リミテッド | Non-mydriatic hyperspectral retinal camera |
| WO2023234020A1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | ソニーグループ株式会社 | Imaging device, imaging device operation method, and program |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004280591A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Ntt Data Corp | Multispectral image processing apparatus, multispectral image processing method, and program to be executed by computer |
| JP2007047045A (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Olympus Corp | Apparatus, method and program for image processing |
| JP2008518229A (en) * | 2004-10-25 | 2008-05-29 | アールピー ベンチャーズ テクノロジー オフィス アーベー | Multispectral and hyperspectral imaging systems |
| JP2010217882A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-30 | Toyohashi Univ Of Technology | Functional spectral filter and evaluation system |
-
2016
- 2016-03-23 WO PCT/JP2016/059136 patent/WO2016152900A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004280591A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Ntt Data Corp | Multispectral image processing apparatus, multispectral image processing method, and program to be executed by computer |
| JP2008518229A (en) * | 2004-10-25 | 2008-05-29 | アールピー ベンチャーズ テクノロジー オフィス アーベー | Multispectral and hyperspectral imaging systems |
| JP2007047045A (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Olympus Corp | Apparatus, method and program for image processing |
| JP2010217882A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-30 | Toyohashi Univ Of Technology | Functional spectral filter and evaluation system |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111902691A (en) * | 2018-03-26 | 2020-11-06 | 松下知识产权经营株式会社 | Measurement device and measurement method |
| WO2019239831A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | オムロン株式会社 | Image processing device, image processing method, and image sensor |
| JP2019215676A (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | オムロン株式会社 | Image processing device, image processing method, and image sensor |
| JP7028075B2 (en) | 2018-06-12 | 2022-03-02 | オムロン株式会社 | Image processing equipment, image processing method, image sensor |
| US11368603B2 (en) | 2018-06-12 | 2022-06-21 | Omron Corporation | Image processing for converting multi-spectral image by calculating the inner product of the spectral distribution of each pixel and the respective reference vector |
| JP7206878B2 (en) | 2018-12-14 | 2023-01-18 | 凸版印刷株式会社 | SPECTRAL IMAGE ESTIMATION SYSTEM, SPECTRAL IMAGE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM |
| JP2020094985A (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 凸版印刷株式会社 | Spectral image estimation system, spectral image estimation method, and program |
| WO2021067451A1 (en) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | University Of Washington | System and method for analyzing surface features using a low-dimensional color space camera |
| US12231830B2 (en) | 2019-10-01 | 2025-02-18 | University Of Washington | System and method for analyzing surface features using a low-dimensional color space camera |
| CN111528792A (en) * | 2020-05-12 | 2020-08-14 | 宁波蓝明信息科技有限公司 | Rapid hyperspectral fundus imaging method based on spectral information compression and recovery |
| JP2023534401A (en) * | 2020-07-14 | 2023-08-09 | センター フォー アイ リサーチ オーストラリア リミテッド | Non-mydriatic hyperspectral retinal camera |
| CN113484285A (en) * | 2021-07-07 | 2021-10-08 | 上海出版印刷高等专科学校 | System for detecting types and concentrations of solutes in liquid |
| WO2023234020A1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | ソニーグループ株式会社 | Imaging device, imaging device operation method, and program |
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