專利名稱：特征量估計(jì)裝置及其方法以及分光圖像處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量的技術(shù)和從多波段圖像中得到分光光譜的技木。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為進(jìn)行生鮮食品的新鮮度判斷的新鮮度傳感器，提出了具備對(duì)來自被檢測(cè)體的反射光進(jìn)行分光的分光器。在該新鮮度傳感器中，通過將作為分光器的輸出的反射光譜用圖像元件變換為電信號(hào)，并比較該反射光譜的電信號(hào)和基準(zhǔn)光譜，來進(jìn)行新鮮度判斷。從上述分光器輸出的反射光譜表示被檢測(cè)體的特征量，通過利用反射光譜，可以估計(jì)被檢測(cè)體的特征量。 但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，雖然能夠高精度地估計(jì)特征量，但需要波長分辨率和/或S/N比優(yōu)異的高品質(zhì)的分光器，存在成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述的問題而提出的，其目的在于不需要昂貴的分光器就能夠高精度地估計(jì)特征量。本發(fā)明正是為了解決上述問題的至少一部分而提出的，能夠?qū)崿F(xiàn)為以下的形式。本發(fā)明的第I形式是估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量的特征量估計(jì)裝置。上述特征量估計(jì)裝置具備分光估計(jì)參數(shù)保存部，其保存在將波段不同的多個(gè)波段圖像變換為分光光譜時(shí)使用的分光估計(jì)參數(shù)；校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部，其保存在將上述分光光譜變換為上述特征量時(shí)使用的校準(zhǔn)處理參數(shù)；多頻段圖像取得部，其取得在至少包含與上述特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝上述被檢測(cè)體而得到的多波段圖像；分光光譜計(jì)算部，其使用在上述分光估計(jì)參數(shù)保存部中保存的分光估計(jì)參數(shù)，從上述多波段圖像中計(jì)算分光光譜；以及校準(zhǔn)處理部，其使用在上述校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部中保存的校準(zhǔn)處理參數(shù)，從由上述分光光譜計(jì)算部求出的分光光譜中計(jì)算上述特征量。根據(jù)第I形式的特征量估計(jì)裝置，從在至少包含與被檢測(cè)體的特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像，使用分光估計(jì)參數(shù)計(jì)算分光光譜，并從該分光光譜中使用校準(zhǔn)處理參數(shù)計(jì)算被檢測(cè)體的特征量。因此，根據(jù)上述特征量估計(jì)裝置，如果預(yù)先準(zhǔn)備分光估計(jì)參數(shù)和校準(zhǔn)處理參數(shù)，則不需要昂貴的分光器，就能夠從多波段圖像中高精度地估計(jì)被檢測(cè)體的特征量。在上述第I形式的特征量估計(jì)裝置中，上述多波段圖像取得部可以具備測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部，其保存在對(duì)于以多個(gè)波段的靈敏度進(jìn)行被檢測(cè)體的拍攝的多波段照相機(jī)指示測(cè)量頻段時(shí)使用的多個(gè)測(cè)量頻段數(shù)據(jù)；以及測(cè)量頻段指示部，其通過將在上述測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部中保存的測(cè)量頻段數(shù)據(jù)發(fā)送到上述多波段照相機(jī)來向上述多波段照相機(jī)指示測(cè)量頻段。
根據(jù)該特征量估計(jì)裝置，由于能夠?qū)Χ嗖ǘ握障鄼C(jī)指示測(cè)量頻段，因此，能夠更可靠地取得包含與特定成分相應(yīng)的預(yù)定頻帶的多個(gè)波段的多波段圖像。在上述第I形式的特征量估計(jì)裝置中，也可以具備預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部，其保存對(duì)于構(gòu)成上述多波段圖像的各個(gè)波段圖像確定了在修正作為上述多波段圖像的取得處的多波段照相機(jī)中的誤差時(shí)使用的修正量的預(yù)處理數(shù)據(jù)；以及預(yù)處理部，其根據(jù)在上述預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部中保存的預(yù)處理數(shù)據(jù)修正由上述多波段圖像取得部取得的多波段圖像，并將修正后的多波段圖像發(fā)送到上述分光光譜計(jì)算部。根據(jù)該特征量估計(jì)裝置，由于能夠修正多波段照相機(jī)中的誤差，因此，能夠進(jìn)一歩提聞估計(jì)精度。在上述特征量估計(jì)裝置中，也可以具備診斷數(shù)據(jù)保存部 ，其保存在將上述被檢測(cè)體的特征量變換為上述被檢測(cè)體的評(píng)價(jià)值時(shí)使用的診斷數(shù)據(jù)；以及診斷部，其使用在上述診斷數(shù)據(jù)保存部中保存的診斷數(shù)據(jù)，從由上述校準(zhǔn)處理部得到的特征量中計(jì)算上述被檢測(cè)體的評(píng)價(jià)值。根據(jù)該構(gòu)成，能夠根據(jù)所求出的特征量計(jì)算被檢測(cè)體的評(píng)價(jià)值。本發(fā)明的第2形式是將波段不同的多個(gè)波段圖像變換為分光光譜的分光圖像處理裝置。分光圖像處理裝置具備分光估計(jì)參數(shù)保存部，其保存表明表示上述多個(gè)波段圖像的每ー個(gè)中的預(yù)定位置的像素值的第I群變量和表示與上述預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體的部分的分光光譜的第2群變量之間的關(guān)系的分光估計(jì)參數(shù)；多波段圖像取得部，其取得在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像；以及分光光譜計(jì)算部，其使用在上述分光估計(jì)參數(shù)保存部中保存的分光估計(jì)參數(shù)，從上述多波段圖像中計(jì)算分光光譜。根據(jù)第2形式的分光圖像處理裝置，可根據(jù)在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像，使用分光估計(jì)參數(shù)計(jì)算分光光譜。因此，如果預(yù)先準(zhǔn)備分光估計(jì)參數(shù)，則不需要昂貴的分光器，就能夠從多波段圖像中得到分光光譜。本發(fā)明的第3形式是估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量的特征量估計(jì)方法。特征量估計(jì)方法取得在至少包含與上述特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝上述被檢測(cè)體而得到的多波段圖像，使用在將波段不同的多個(gè)波段圖像變換為分光光譜時(shí)使用的分光估計(jì)參數(shù)，從上述多波段圖像中計(jì)算分光光譜，并使用在將上述分光光譜變換為上述特征量時(shí)使用的校準(zhǔn)處理參數(shù)，從通過上述計(jì)算得到的分光光譜中計(jì)算上述特征量。本發(fā)明的第4形式是將波段不同的多個(gè)波段圖像變換為分光光譜的分光圖像處理方法。分光圖像處理方法取得在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像，使用表明表示上述多個(gè)波段圖像的每ー個(gè)中的預(yù)定位置的像素值的第I群變量與表示與上述預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體的部分的分光光譜的第2群變量之間的關(guān)系的分光估計(jì)參數(shù)，從上述多波段圖像中計(jì)算分光光譜。第3形式的特征量估計(jì)方法與第I形式的特征量估計(jì)裝置一祥，無需昂貴的分光器就能夠從多波段圖像中高精度地估計(jì)被檢測(cè)體的特征量。此外，第4形式的分光圖像處理方法與第2形式的分光圖像處理裝置一祥，無需昂貴的分光器就能夠從多波段圖像中得到分光光譜。進(jìn)ー步地，本發(fā)明除了上述各形式以外，還能夠以各種形式實(shí)現(xiàn)。例如，能夠以ー同具備多波段照相機(jī)和特征量估計(jì)裝置的新鮮度判定系統(tǒng)的形式實(shí)現(xiàn)。
例如，本發(fā)明的ー個(gè)形式能夠?qū)崿F(xiàn)為具備第I保存部、第2保存部、圖像取得部、計(jì)算部和處理部五個(gè)要素內(nèi)的ー個(gè)以上的要素的裝置。即，該裝置可以具有第I保存部，也可以不具有第I保存部。此外，裝置可以具有第2保存部，也可以不具有第2保存部。此外，裝置可以具有圖像取得部，也可以不具有圖像取得部。此外，裝置可以具有計(jì)算部，也可以不具有計(jì)算部。此外，裝置可以具有處理部，也可以不具有處理部。第I保存部也可以被構(gòu)成為例如保存在將波段不同的多個(gè)波段圖像變換為分光光譜時(shí)使用的分光估計(jì)參數(shù)。第2保存部也可以被構(gòu)成為例如保存在將分光光譜變換為特征量時(shí)使用的校準(zhǔn)處理參數(shù)。圖像取得部也可以被構(gòu)成為例如取得在至少包含與特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像。分計(jì)算部也可以被構(gòu)成為例如使用分光估計(jì)參數(shù)，從多波段圖像中計(jì)算分光光譜。處理部也可以被構(gòu)成為例如使用校準(zhǔn)處理參數(shù)，從分光光譜中計(jì)算特征量。這種裝置雖然例如可以實(shí)現(xiàn)為特征量估計(jì)裝置，但也可以實(shí)現(xiàn)為除了特征量估計(jì)裝置以外的其它裝置。根據(jù)這種形式，能夠解決裝置的小型化、低成本化、節(jié)省資源、容 易制造、使用方便性提高等各種問題中的至少ー個(gè)。上述的特征量估計(jì)裝置的各形式的技術(shù)特征的一部分或者全部都能夠適用于任何一種這樣的裝置。例如，本發(fā)明的ー個(gè)形式可以實(shí)現(xiàn)為具備保存部、圖像取得部和計(jì)算部三個(gè)要素內(nèi)的ー個(gè)以上的要素的裝置。即，該裝置可以具有保存部，也可以不具有保存部。此外，裝置可以具有圖像取得部，也可以不具有圖像取得部。此外，裝置可以具有計(jì)算部，也可以不具有計(jì)算部。保存部可以被構(gòu)成為例如保存表明表示多個(gè)波段圖像的每ー個(gè)中的預(yù)定位置的像素值的第I群變量與表示與預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體的部分的分光光譜的第2群變量之間的關(guān)系的分光估計(jì)參數(shù)。圖像取得部可以被構(gòu)成為例如取得在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像。計(jì)算部可以被構(gòu)成為例如使用分光估計(jì)參數(shù)，從多波段圖像中計(jì)算分光光譜。這樣的裝置雖然例如可以實(shí)現(xiàn)為分光圖像處理裝置，但也可以實(shí)現(xiàn)為分光圖像處理裝置以外的其它裝置。根據(jù)這種形式，能夠解決裝置的小型化、低成本化、節(jié)省資源、容易制造、使用方便性提高等各種問題中的至少ー個(gè)。上述的分光圖像處理裝置的各種形式的技術(shù)特征的一部分或者全部都可以適用于任何一種這樣的裝置。


圖I是概略性地表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的新鮮度判定系統(tǒng)的構(gòu)成的說明圖。圖2是表示判斷緑色蔬菜的新鮮度的操作順序的流程圖。圖3是表示新鮮度不同的綠色蔬菜的光的波長與分光反射率的關(guān)系的曲線圖。圖4是用于說明預(yù)處理數(shù)據(jù)的說明圖。圖5是表示診斷數(shù)據(jù)庫的一個(gè)例子的圖。圖6是表示診斷數(shù)據(jù)庫的另ー個(gè)例子的圖。圖7是表示新鮮度判斷處理的流程圖。符號(hào)說明I :新鮮度判定系統(tǒng)；10 =CPU ；12 :測(cè)量頻段指示部；14 :預(yù)處理部；16 :分光估計(jì)部；18 :校準(zhǔn)處理部；19 :診斷部；30 :存儲(chǔ)器；32 :測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部；34 :預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部；36 :分光估計(jì)參數(shù)保存部；38 :校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部；39 :診斷數(shù)據(jù)庫保存部；50 :輸入輸出I/F ；100 :分光圖像處理裝置；200 :多波段照相機(jī)；210 :鏡頭單元；220 :波長選擇濾波器；250 :光源単元；300 :顯示裝置；400 :存儲(chǔ)裝置；M :分光估計(jì)矩陣(=分光估計(jì)參數(shù))；Z :混合矩陣(=校準(zhǔn)處理參數(shù))。
具體實(shí)施例方式以下根據(jù)實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于判斷作為被檢測(cè)體的緑色蔬菜的新鮮度。緑色蔬菜例如是菠菜、油菜、青椒等。A.新鮮度判定系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖I是概略性地表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的新鮮度判定系統(tǒng)I的構(gòu)成的說明圖。如圖所示，新鮮度判定系統(tǒng)I具備分光圖像處理裝置100、多波段照相機(jī)200、顯示裝置300和存儲(chǔ)裝置400。多波段照相機(jī)200、顯示裝置300以及存儲(chǔ)裝置400與分光圖像處理裝置100電氣連接。
多波段照相機(jī)200具備鏡頭單元210、波長選擇濾波器220、CXD 230、CCDAFE (模擬前端)240以及光源単元250等。鏡頭單元210雖然不具備使焦距對(duì)準(zhǔn)被拍攝體的自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)，但也可以具備自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)。波長選擇濾波器220使用能夠改變透過波段的法布里-佩羅型的濾波器。CCD230是對(duì)透過了波長選擇濾波器220的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以得到表示被拍攝體圖像的電信號(hào)的拍攝器件。CCDAFE 240用于將CCD 230的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。光源単元250用于照射被拍攝體。在上述構(gòu)成的多波段照相機(jī)200中，通過從分光圖像處理裝置100中用波長選擇濾波器220順序地接收多個(gè)測(cè)量頻段的指示，順序地改變波長選擇濾波器220的透過波長范圍。這樣，多波段照相機(jī)200以多個(gè)波段(多波段)的靈敏度進(jìn)行被檢測(cè)體T (被拍攝體)的拍攝。顯示裝置300是用于在畫面上顯示信息的裝置。存儲(chǔ)裝置400是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的外部裝置，例如硬盤驅(qū)動(dòng)裝置。分光圖像處理裝置100是通過處理用多波段照相機(jī)200拍攝得到的多波段圖像來判斷被檢測(cè)體T的新鮮度的裝置。分光圖像處理裝置100具備通過執(zhí)行程序來進(jìn)行各種處理和/或控制的CPU 10、存儲(chǔ)程序和/或數(shù)據(jù)、信息的存儲(chǔ)器30、從多波段照相機(jī)200中取得圖像數(shù)據(jù)并且向顯示裝置300和存儲(chǔ)裝置400發(fā)送新鮮度判斷結(jié)果的輸入輸出接ロ(I/F) 50。存儲(chǔ)器30具有測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部32、預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部34、分光估計(jì)參數(shù)保存部36、校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部38以及診斷數(shù)據(jù)庫保存部39。關(guān)于各保存部32 39的詳細(xì)情形以后詳述。此外，雖然未圖示，但存儲(chǔ)器30具有存儲(chǔ)新鮮度判斷用程序的程序保存部。在本實(shí)施例中，存儲(chǔ)器30是非易失性存儲(chǔ)器。另外，代替非易失性存儲(chǔ)器，作為易失性存儲(chǔ)器，也可以采用在執(zhí)行處理前從外部取得必要的數(shù)據(jù)和/或參數(shù)并保存的構(gòu)成。CPU 10通過執(zhí)行在存儲(chǔ)器30的程序保存部中存儲(chǔ)的新鮮度判斷用程序，在功能上實(shí)現(xiàn)測(cè)量頻段指示部12、預(yù)處理部14、分光估計(jì)部16、校準(zhǔn)處理部18以及診斷部19。各部分12 19使用在對(duì)應(yīng)的保存部32 39中保存的數(shù)據(jù)和/或參數(shù)執(zhí)行各處理。各處理的結(jié)果，CPU 10取得用多波段照相機(jī)200得到的多波段圖像，根據(jù)多波段圖像判斷被檢測(cè)體T的新鮮度，并將其判斷結(jié)果經(jīng)由輸入輸出I/F 50發(fā)送到顯示裝置300和存儲(chǔ)裝置400。其結(jié)果，顯示并保存新鮮度判斷結(jié)果。另外，分光圖像處理裝置100由于在判斷被檢測(cè)體T的新鮮度時(shí)，估計(jì)與被檢測(cè)體T的特定成分有關(guān)的特征量，因此還具有作為特征量估計(jì)裝置的功能。輸入輸出接ロ(I/F)50、存儲(chǔ)器30的測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部32以及用CPU 10實(shí)現(xiàn)功能的測(cè)量頻段指示部12與在發(fā)明內(nèi)容部分中記載的“多波段圖像取得部”對(duì)應(yīng)。診斷數(shù)據(jù)庫保存部39與在發(fā)明內(nèi)容部分中記載的“診斷數(shù)據(jù)保存部”對(duì)應(yīng)。B.新鮮度判斷的操作順序 圖2是表示判斷緑色蔬菜的新鮮度的操作順序的流程圖。如圖所示，首先，生成新鮮度判斷所需要的數(shù)據(jù)庫，并將該數(shù)據(jù)庫保存在分光圖像處理裝置100的存儲(chǔ)器30中(步驟SI)。在此所說的數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于在分光圖像處理裝置100的各保存部32 39 (圖I)中保存的各種數(shù)據(jù)。其后，使用與分光圖像處理裝置100連接的多波段照相機(jī)200拍攝被檢測(cè)體T(步驟S2)。接著，分光圖像處理裝置100根據(jù)從多波段照相機(jī)200輸出的多波段圖像，判斷被檢測(cè)體T的新鮮度(步驟S3)，并顯示、保存其判斷結(jié)果(步驟S4)。然后，分光圖像處理裝置100判斷是否存在下ー個(gè)被檢測(cè)體T (步驟S5)，當(dāng)存在下ー個(gè)被檢測(cè)體T (步驟S5的“是”)吋，返回到步驟S2，對(duì)下ー個(gè)被檢測(cè)體T進(jìn)行步驟S2至步驟S4。在步驟S5，當(dāng)沒有下ー個(gè)被檢測(cè)體T (步驟S5的“否”)吋，結(jié)束處理。C.數(shù)據(jù)庫的生成、保存以下對(duì)通過上述步驟SI生成并保存的作為數(shù)據(jù)庫的各種數(shù)據(jù)，詳細(xì)說明其內(nèi)容和生成方法。各種數(shù)據(jù)是測(cè)量頻段數(shù)據(jù)、預(yù)處理數(shù)據(jù)、分光估計(jì)參數(shù)、校準(zhǔn)處理參數(shù)以及診斷數(shù)據(jù)庫。另外，數(shù)據(jù)庫的生成和保存適合在分光圖像處理裝置100的出廠前進(jìn)行。步驟S3的判斷可以在使用新鮮度已知的被檢測(cè)體T的情況下省略。操作者也可以經(jīng)由未圖示的接ロ進(jìn)行上述順序的一部分。測(cè)量頻段數(shù)據(jù)緑色蔬菜如果老了，則葉綠素被分解，嫩綠色消失。由此，緑色蔬菜的新鮮度能夠根據(jù)葉綠素的量判斷。在本實(shí)施方式中，通過估計(jì)葉綠素的量作為被檢測(cè)體的特征量，判斷作為被檢測(cè)體的緑色蔬菜的新鮮度。圖3是表示新鮮度不同的綠色蔬菜的光的波長與分光反射率的關(guān)系的曲線圖。如圖所示，新鮮的蔬菜(或者稍稍蔫了的蔬菜)在大約700nm左右開始葉綠素進(jìn)行的光的吸收。因此，為了將包含開始葉綠素進(jìn)行的光的吸收的波長(大約700nm)的500nnTll00nm范圍內(nèi)的多個(gè)波長作為測(cè)量頻段指示給多波段照相機(jī)200，將上述多個(gè)波長作為測(cè)量頻段數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部32中。例如，只要采用存儲(chǔ)從500nm開始以20nm為間隔直到
IlOOnm 為止的 31 個(gè)(具體地，500nm、520nm、540nm、.......1060nm、1080nm、IlOOnm)測(cè)量頻
段數(shù)據(jù)的構(gòu)成即可。另外，上述測(cè)量頻段數(shù)據(jù)并不必需是20nm間隔的31個(gè)，也可以是IOnm間隔的61個(gè)，只要是任意多個(gè)都可以。此外，也并不必需是等間隔的，也可以確定為以更小的間隔指示作為開始葉綠素進(jìn)行的光的吸收的波長的大約700nm附近。此外，并不必需是500nm^lIOOnm的范圍，只要包含開始葉綠素進(jìn)行的光的吸收的波長(大約700nm)，也可以
是其它范圍。
預(yù)處理數(shù)據(jù)在多波段照相機(jī)200中，存在光學(xué)系統(tǒng)的不勻和/或構(gòu)成波長選擇濾波器220的法布里-佩羅型濾波器的翹曲和/或光源単元250的照明不勻等硬件的制造誤差。由此，在多波段照相機(jī)200中，在通過拍攝得到的多波段圖像的各面內(nèi)(構(gòu)成多波段圖像的各波段圖像內(nèi))發(fā)生波長不勻(透過波長的不勻)和/或光量不勻。在本實(shí)施例中，將用于除去該面內(nèi)波長不勻以及光量不勻的修正量作為預(yù)處理數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部34中。具體地，首先，用在新鮮度判斷中使用的多波段照相機(jī)200 (機(jī)型相同，優(yōu)選地，實(shí)際設(shè)備相同)拍攝均勻顏色的樣品，取得多波段圖像。接著，在構(gòu)成多波段圖像的各個(gè)波段圖像中，以在圖像內(nèi)任一位置都均勻的方式對(duì)每個(gè)像素計(jì)算除去硬件的制造誤差的修正數(shù)據(jù)，并將每個(gè)像素的修正數(shù)據(jù)的集合作為與各波段圖像對(duì)應(yīng)的預(yù)處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部34中。作為均勻顔色的樣品，優(yōu)選無論在哪個(gè)波長范圍都能夠均勻地反射光的顏色，例如，標(biāo)準(zhǔn)白色板。圖4是用于說明預(yù)處理數(shù)據(jù)的說明圖。圖中的(a)表示多波段圖像，圖中的(b)表 示預(yù)處理數(shù)據(jù)。如圖所示，多個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)roi、H)2、. . .、PDn的每ー個(gè)被準(zhǔn)備給構(gòu)成多波
段圖像的每個(gè)波段圖像BPl........BPn (即，多波段圖像的每個(gè)波段)，因此，準(zhǔn)備了與波
段圖像BP1、BP2.....BPn相同的數(shù)量。然后，預(yù)處理數(shù)據(jù)H)l、H)2........PDn的每ー個(gè)
由與各波段圖像相同的要素?cái)?shù)量(像素?cái)?shù)量)構(gòu)成。在第k個(gè)(k=fn)預(yù)處理數(shù)據(jù)PDk的橫方向?yàn)榈趇個(gè)、縱方向?yàn)榈趈個(gè)的要素中存儲(chǔ)的修正數(shù)據(jù)ak(i，j)是修正第k個(gè)多波段圖像BPk的橫方向?yàn)榈趇個(gè)、縱方向?yàn)榈趈個(gè)的像素的修正數(shù)據(jù)，用于在第k個(gè)波段圖像BPk內(nèi)除去不勻。另外，在本實(shí)施例中，修正數(shù)據(jù)采用對(duì)波段圖像BPfBPn中的全部像素生成的構(gòu)成，但可替代地，也可以通過離散地生成修正數(shù)據(jù)來減少修正數(shù)據(jù)的數(shù)量，并對(duì)沒有修正數(shù)據(jù)的部分用插補(bǔ)計(jì)算求出。另外，預(yù)處理數(shù)據(jù)的生成方法并不限于上述，能夠換成其它方法。分光估計(jì)參數(shù)分光估計(jì)參數(shù)表示多波段圖像和分光光譜的關(guān)系。多波段圖像是用多波段照相機(jī)200得到的波段不同的多個(gè)波段圖像，分光光譜是由分光器得到的光譜。具體地，以下的式
(I)中的分光估計(jì)矩陣M是分光估計(jì)參數(shù)。在式(I)中，X是表示多波段圖像的預(yù)定位置的值(像素值)的矩陣，P是表示與該預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的部分的分光光譜的矩陣。所謂“多波段圖像的預(yù)定位置的像素值”是構(gòu)成多波段圖像的各波段圖像的預(yù)定位置的像素值，所謂“與該預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的部分”是與該預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體T的位置。[式I]p=Mx ...... (I)式(I)是指以下的式(2)。如式(2)所示，矩陣X包含X1、X2.....Xn的要素。各要
素與在測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部32中保存的測(cè)量頻段數(shù)據(jù)各自對(duì)應(yīng)，因此，要素的數(shù)量n和要素測(cè)量頻段數(shù)據(jù)的數(shù)量相同。即，由于多波段圖像的預(yù)定位置的像素值被表示為各測(cè)量頻
段的光的強(qiáng)度，因此，表示上述像素值的X用以Xl、X2.....xn為要素的矩陣表示。另一方
面，表不分光光譜的矩陣P包含PpPp. . .、Pm的要素。各要素與表不分光光譜的波段對(duì)應(yīng)，因此，其要素的數(shù)量m比表示多波段圖像的像素值的矩陣X的要素的數(shù)量n大。分光估計(jì)矩陣M是mXn矩陣。[式2]
權(quán)利要求
1.一種特征量估計(jì)裝置，其估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量，具備 分光估計(jì)參數(shù)保存部，其保存在將波段不同的多個(gè)波段圖像變換成分光光譜時(shí)使用的分光估計(jì)參數(shù)； 校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部，其保存在將上述分光光譜變換成上述特征量時(shí)使用的校準(zhǔn)處理參數(shù)； 多波段圖像取得部，其取得在至少包含與上述特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝上述被檢測(cè)體而得到的多波段圖像； 分光光譜計(jì)算部，其使用在上述分光估計(jì)參數(shù)保存部中保存的分光估計(jì)參數(shù)，根據(jù)上述多波段圖像計(jì)算分光光譜；以及 校準(zhǔn)處理部，其使用在上述校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部中保存的校準(zhǔn)處理參數(shù)，根據(jù)由上述分光光譜計(jì)算部求出的分光光譜計(jì)算上述特征量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特征量估計(jì)裝置，其中，上述多波段圖像取得部具備 測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部，其保存在對(duì)以多個(gè)波段的靈敏度進(jìn)行被檢測(cè)體的拍攝的多波段照相機(jī)指示測(cè)量頻段時(shí)使用的多個(gè)測(cè)量頻段數(shù)據(jù)；以及 測(cè)量頻段指示部，其通過將在上述測(cè)量頻段數(shù)據(jù)保存部中保存的測(cè)量頻段數(shù)據(jù)發(fā)送到上述多波段照相機(jī)來對(duì)上述多波段照相機(jī)指示測(cè)量頻段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特征量估計(jì)裝置，具備 預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部，其保存預(yù)處理數(shù)據(jù)，其中上述預(yù)處理數(shù)據(jù)對(duì)于構(gòu)成上述多波段圖像的各個(gè)波段圖像確定了在修正作為上述多波段圖像的取得處的多波段照相機(jī)中的誤差時(shí)使用的修正量；以及 預(yù)處理部，其根據(jù)在上述預(yù)處理數(shù)據(jù)保存部中保存的預(yù)處理數(shù)據(jù)，修正由上述多波段圖像取得部取得的多波段圖像，并將修正后的多波段圖像發(fā)送到上述分光光譜計(jì)算部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意一項(xiàng)所述的特征量估計(jì)裝置，具備 診斷數(shù)據(jù)保存部，其保存在將上述被檢測(cè)體的特征量變換成上述被檢測(cè)體的評(píng)價(jià)值時(shí)使用的診斷數(shù)據(jù)；以及 診斷部，其使用在上述診斷數(shù)據(jù)保存部中保存的診斷數(shù)據(jù)，根據(jù)由上述校準(zhǔn)處理部得到的特征量計(jì)算上述被檢測(cè)體的評(píng)價(jià)值。
5.ー種分光圖像處理裝置，其將波段不同的多個(gè)波段圖像變換成分光光譜，具備 分光估計(jì)參數(shù)保存部，其保存分光估計(jì)參數(shù)，其中上述分光估計(jì)參數(shù)表明表示上述多個(gè)波段圖像的每ー個(gè)中的預(yù)定位置的像素值的第I群變量與表示與上述預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體的部分的分光光譜的第2群變量之間的關(guān)系； 多波段圖像取得部，其取得在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像；以及分光光譜計(jì)算部，其使用在上述分光估計(jì)參數(shù)保存部中保存的分光估計(jì)參數(shù)，根據(jù)上述多波段圖像計(jì)算分光光譜。
6.一種特征量估計(jì)方法，其估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量，包括 取得在至少包含與上述特定成分相應(yīng)的預(yù)定波段的多個(gè)波段中拍攝上述被檢測(cè)體而得到的多波段圖像； 使用在將波段不同的多個(gè)波段圖像變換成分光光譜時(shí)使用的分光估計(jì)參數(shù)，根據(jù)上述多波段圖像計(jì)算分光光譜；以及使用在將上述分光光譜變換成上述特征量時(shí)使用的校準(zhǔn)處理參數(shù)，根據(jù)通過上述計(jì)算而得到的分光光譜計(jì)算上述特征量。
7.ー種分光圖像處理方法，其將波段不同的多個(gè)波段圖像變換成分光光譜，包括 取得在多個(gè)波段中拍攝被檢測(cè)體而得到的多波段圖像；以及 使用表明表示上述多個(gè)波段圖像的每ー個(gè)中的預(yù)定位置的像素值的第I群變量與表示與上述預(yù)定位置對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)體的部分的分光光譜的第2群變量之間的關(guān)系的分光估計(jì)參數(shù)，根據(jù)上述多波段圖像計(jì)算分光光譜。
全文摘要
本發(fā)明涉及特征量估計(jì)裝置及其方法以及分光圖像處理裝置及其方法。該特征量估計(jì)裝置估計(jì)與被檢測(cè)體的特定成分有關(guān)的特征量，并具備分光估計(jì)參數(shù)保存部、校準(zhǔn)處理參數(shù)保存部、多頻段圖像取得部、使用分光估計(jì)參數(shù)以根據(jù)多頻段圖像計(jì)算分光光譜的分光光譜計(jì)算部和使用校準(zhǔn)處理參數(shù)以根據(jù)分光光譜計(jì)算特征量的校準(zhǔn)處理部。
文檔編號(hào)G01N21/25GK102788751SQ20121015653
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者荒井佳文, 金井政史 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社