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画像処理装置、画像処理方法及び記録媒体 NEW

国内特許コード P170014290
掲載日 2017年6月26日
出願番号 特願2015-551030
出願日 平成26年11月28日(2014.11.28)
国際出願番号 JP2014081649
国際公開番号 WO2015080275
国際出願日 平成26年11月28日(2014.11.28)
国際公開日 平成27年6月4日(2015.6.4)
優先権データ
  • 特願2013-248300 (2013.11.29) JP
発明者
  • 佐藤 洋一
  • フー イン
  • 岡部 孝弘
  • 佐藤 いまり
  • ラム アントニー
出願人
  • 国立大学法人 東京大学
  • 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
発明の名称 画像処理装置、画像処理方法及び記録媒体 NEW
発明の概要 第1の発光強度と、第1の発光強度より弱い第2の発光強度とを、所定の波長間隔で繰り返す第1の照明光L1と、その第1の照明光L1と発光強度の波長位置が逆転した第2の照明光L2とを発生させる。そして、第1の照明光L1で照明された被測定対象物を撮影して第1の画像を得、第2の照明光L2で照明された被測定対象物を撮影して第2の画像を得る。第1の画像と第2の画像との差分を、第1の照明光L1と第2の照明光L2の輝度差で割る処理を行うことで、反射光成分の画像を得る。さらに、反射成分の画像と、第1の画像との差分に基づいて、蛍光成分の画像を得る。
従来技術、競合技術の概要


物体に光を照射したとき、その物体を見ている観察者には、その物体の表面で入射光がそのまま反射して生じる反射光が見えるだけでなく、物体の性質によっては、物体(物資)そのものが発光して蛍光が見える場合がある。蛍光は、その蛍光を励起する光を物体へ入射したときに、入射した光とは異なる波長の光を物体が発光する現象である。反射光は、物体に入射した光を同じ波長で反射するのに対して、蛍光の場合には、物体に入射して吸収される光(吸光)の波長よりも長い波長になる。



図11は、3つの物体(レタス,トマト,バター)についての、可視光の領域での反射光の特性例を示す。この図11の縦軸に示す反射率は、それぞれの物体ごとに個別に測定した相対値であり、3つの物体での反射光の大小関係を示すものではない。
例えば、レタスaは、緑色の領域で反射率が上昇する。したがって、観察者にはレタスが緑色に見える。また、トマトbは、赤色の領域で反射率が上昇する。したがって、観察者にはトマトが赤色に見える。
それぞれの色(波長)の反射光は、それぞれの物体に照射される光をそのまま反射する。つまり、緑色の波長帯の光をレタスに照射することでレタスが緑色に見え、赤色の波長帯の光をトマトに照射することでトマトが赤色に見える。
一方、上述した蛍光の場合には、それぞれの物体に入射する光とは異なった波長の光である長波長側の光を出射する。蛍光成分は、様々な物体から発することが知られているが、物体によって波長や分布特性は変化する。



従来、反射光と蛍光を区別して正確に検出するためには、非常に複雑で精度の高い解析装置が必要であった。例えば、可視光の波長帯域を複数の狭い帯域に分割して、それぞれの帯域ごとの光を被測定対象物に照射する。そして、その被測定対象物が発する光の波長を光スペクトルアナライザなどの測定器で測定する。測定器で測定された光が、照射した光と同じ波長の成分だけのときには、反射光だけと判断される。また、測定器で測定された光が、照射した光よりも長い波長域であるとき、その長い波長域の光は蛍光と判断される。
このように、狭い帯域に分割された可視光による光の発光と測定を、可視光の全ての波長範囲で行うことで、被測定対象物の反射光と蛍光とを分離して検出することができる。
被測定対象物の反射光と蛍光を正確に検出できることで、例えば農作物などの植物の産地や種類などが判ることが知られている。例えばマンゴの蛍光成分の波長分布は、産地によって異なることが知られている。具体的には、日本の沖縄産のマンゴと、日本の宮崎産のマンゴと、台湾産のマンゴが、蛍光成分の波長分布から正確に判別できることが知られている。また、そばに含まれるそば粉の量が、蛍光成分の波長分布から判ることが知られている。



特開2013-114233号公報には、標本が発する蛍光波長帯域を特定するために、異なる複数の波長帯域で撮影し、それらの画像から蛍光の特徴量を算出する技術についての記載がある。

産業上の利用分野


本発明は、被測定物を撮影した画像から、反射成分と蛍光成分を分離する画像処理装置及び画像処理方法、並びにその画像処理方法を適用したプログラムを記録した記録媒体に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の発光強度と、第1の発光強度より弱い第2の発光強度とを、所定の波長間隔で繰り返す波長特性を持つ第1の照明光と、前記第1の照明光と第1の発光強度と第2の発光強度の波長位置が逆転した波長特性を持つ第2の照明光とを選択的に発生させる光源と、
前記第1の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第1の画像と、前記第2の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第2の画像とを取込み、前記第1の画像の画素と前記第2の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割る処理を行うことで被測定対象物の反射成分の画像を得、前記第1の画像の画素と前記反射成分の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割って得た反射成分の画像から、被測定対象物の蛍光成分の画像を得る画像処理部とを備えた
画像処理装置。

【請求項2】
前記第1の照明光と前記第2の照明光は、被測定対象物でほぼ同量の光が吸収される特性が確保されるような吸光度の周波数帯域に基づいた波長間隔で第1の発光強度と第2の発光強度とが連続する周波数特性を持つようにした
請求項1記載の画像処理装置。

【請求項3】
さらに、蛍光成分の波長の分布特性と吸光度の波長の分布特性との対応を記憶するデータベースを備え、
前記画像処理部は、被測定対象物の蛍光成分の分布特性と類似した吸光度を前記データベースから検索して、前記蛍光成分の吸光度を得る
請求項1記載の画像処理装置。

【請求項4】
前記光源は、光のスペクトルを任意にコントロールできるプログラマブル光源であり、プログラマブル光源の発光特性を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の特性とする
請求項1記載の画像処理装置。

【請求項5】
前記光源は、発光体からの光又は太陽光を前記第1の照明光とする第1の光フィルタと、発光体からの光又は太陽光を前記第2の照明光とする第2の光フィルタとを有し、
前記第1の光フィルタと前記第2の光フィルタとを選択的に使用して、前記第1の照明光と前記第2の照明光を得る
請求項1記載の画像処理装置。

【請求項6】
前記第1の画像及び第2の画像は、複数の波長帯域ごとに各画素の輝度値のデータを得る画像であり、
前記第1の画像の画素と前記第2の画像の画素との差分と、前記第1の画像の画素と前記反射成分の画像の画素との差分を得る際には、それぞれの波長帯域の画素ごとに差分を得る
請求項1記載の画像処理装置。

【請求項7】
第1の発光強度と、第1の発光強度より弱い第2の発光強度とを、所定の波長間隔で繰り返す波長特性を持つ第1の照明光と、前記第1の照明光と第1の発光強度と第2の発光強度の波長位置が逆転した波長特性を持つ第2の照明光とを選択的に発生させる照明光生成工程と、
前記照明光生成工程で得られた照明光が照射された被測定対象物を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程で前記第1の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第1の画像と、前記第2の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第2の画像とを取込み、前記第1の画像の画素と前記第2の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割る処理を行うことで、被測定対象物の反射成分の画像を得、前記第1の画像の画素と前記反射成分の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割って得た反射成分の画像から、被測定対象物の蛍光成分の画像を得る画像処理工程とを含む
画像処理方法。

【請求項8】
第1の発光強度と、第1の発光強度より弱い第2の発光強度とを、所定の波長間隔で繰り返す波長特性を持つ第1の照明光と、前記第1の照明光と第1の発光強度と第2の発光強度の波長位置が逆転した波長特性を持つ第2の照明光とを選択的に発生させる照明光生成手順と、
前記照明光生成手順で得られた照明光が照射された被測定対象物を撮影する撮影手順と、
前記撮影手順で前記第1の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第1の画像と、前記第2の照明光が照射された被測定対象物を撮影した第2の画像とを取込み、前記第1の画像の画素と前記第2の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割る処理を行うことで、被測定対象物の反射成分の画像を得、前記第1の画像の画素と前記反射成分の画像の画素との差分を、前記第1の照明光と前記第2の照明光の輝度差で割って得た反射成分の画像から、被測定対象物の蛍光成分の画像を得る画像処理手順とを、
コンピュータに実装させて実行するプログラムを記録した
記録媒体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015551030thum.jpg
出願権利状態 公開
※ 情報・システム研究機構 国立情報学研究所(NII)は、我が国唯一の情報系に特化した研究所です。NIIでは、外部資金による研究成果の社会還元を中心に、技術移転活動に積極的に取り組んでいます。上記の発明にライセンス対象や共同開発対象として関心をお持ちいただいた方は、国立情報学研究所 社会連携推進室までお気軽にお問合せください。


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