JP2011226947A - Spectroscopic imaging device and spectroscopic imaging method - Google Patents
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Abstract
【課題】前分光方式の分光イメージングにおいて、所定の波長毎に得られる分光画像に含まれるノイズを除去する。
【解決手段】照射領域Ｐ内に基準白色部５及び基準黒色部６が配置されており、撮像部３が、照射領域Ｐの被写体Ｗ、基準白色部５及び基準黒色部６を同一画像に撮像するものであり、画像処理部４が、所定の波長域毎に得られた分光画像ｉを取得し、各分光画像ｉに含まれる基準白色部５の白色成分又は基準黒色部６の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像ｉを補正して、補正後の分光画像ｉを合成してカラー画像又は疑似カラー画像Ｉを生成する。
【選択図】図１The present invention eliminates noise included in a spectral image obtained for each predetermined wavelength in pre-spectral spectral imaging.
A reference white part and a reference black part are disposed in an irradiation area, and an imaging unit picks up an object in the irradiation area, a reference white part, and a reference black part on the same image. The image processing unit 4 acquires the spectral image i obtained for each predetermined wavelength range, and the white component of the reference white portion 5 or the black component of the reference black portion 6 included in each spectral image i. In comparison, the spectral image i is corrected so that the white component or the black component is the same, and the corrected spectral image i is synthesized to generate a color image or pseudo color image I.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、分光された波長域の異なる各光を被写体に照射し、それによって得られる分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成する分光イメージング装置及び分光イメージング方法に関するものである。 The present invention relates to a spectral imaging apparatus and a spectral imaging method for generating a color image or a pseudo color image by irradiating a subject with light beams having different spectral wavelength ranges and synthesizing spectral images obtained thereby.
この種の分光イメージング装置として、白色光を照射する光源と、当該光源からの白色光を各波長域の光（例えばＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分、紫外成分、赤外成分、又は例えば波長１０ｎｍ毎に分離された光）に分光する分光光学系と、当該分光光学系により得られた各色光が順次照射された被写体を順次撮像する撮像部とを備えたいわゆる前分光方式のものがある。そして、この分光イメージング装置は、撮像部から得られた各色光の分光画像を、画像処理部によって画像合成してカラー画像又は疑似カラー画像を得るように構成されている。この前分光方式の分光イメージング装置は、被写体と撮像部との間に分散光学系等の分光光学系が配置されない構成であり、画像情報を劣化させる要因が少なく、綺麗な画像取得が可能である。 As a spectral imaging apparatus of this type, a light source that emits white light and white light from the light source in each wavelength band (for example, R component, G component, B component, ultraviolet component, infrared component, or wavelength of 10 nm, for example) There is a so-called pre-spectral system that includes a spectroscopic optical system that splits the light into a light that is separated for each time and an imaging unit that sequentially captures a subject that is sequentially irradiated with each color light obtained by the spectroscopic optical system. The spectral imaging apparatus is configured to obtain a color image or a pseudo color image by synthesizing spectral images of each color light obtained from the imaging unit by an image processing unit. This pre-spectral spectral imaging apparatus has a configuration in which a spectral optical system such as a dispersion optical system is not disposed between a subject and an imaging unit, and there are few factors that degrade image information, and a clean image can be acquired. .
しかしながら、各分光画像を経時的に取得することから、各分光画像を取得する際の動作環境（例えば外乱光や周辺温度等）等に起因する撮像精度の誤差によって、各分光画像に含まれるノイズが異なる。異なるノイズを含む各分光画像を合成することになり、合成されたカラー画像又は疑似カラー画像が、実際の被写体とカラーバランス又は疑似カラーバランスが異なるものとなってしまうという問題、並びに合成画像が実際のものよりも薄くなってしまうという問題がある。 However, since each spectral image is acquired over time, noise included in each spectral image is caused by an error in imaging accuracy caused by an operating environment (for example, ambient light, ambient temperature, etc.) when acquiring each spectral image. Is different. Each spectral image containing different noises will be synthesized, and the synthesized color image or pseudo color image will have a different color balance or pseudo color balance from the actual subject. There is a problem that it becomes thinner than the one.
このようなことから、特許文献１及び特許文献２に示すように、撮像精度の誤差に起因するノイズを低減すべく、分光画像を撮像する前に基準白色板及び基準黒色板を撮像することによって、撮像部を校正するものが考えられている。 For this reason, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to reduce noise caused by an error in imaging accuracy, by imaging a reference white plate and a reference black plate before imaging a spectral image. The one that calibrates the imaging unit is considered.
しかしながら、各分光画像の撮像前に撮像部を校正したとしても、撮像時の動作環境（例えば外乱光や周辺温度等）に起因するノイズ分を低減することは難しい。また、各分光画像の取得毎に校正したとしても、その校正誤差によって各分光画像には異なるノイズが含まれることになる。 However, even if the image capturing unit is calibrated before capturing each spectral image, it is difficult to reduce the noise due to the operating environment during capturing (for example, ambient light, ambient temperature, etc.). Even if calibration is performed every time each spectral image is acquired, each spectral image includes different noise due to the calibration error.
また、前分光方式の分光イメージング装置においては、各波長域の分光画像が暗くなってしまうことから、各分光画像の合成において、分光画像に含まれるノイズ、特に各分光画像の明度（明暗の度合い）の差が合成画像に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。 In addition, in the spectral imaging apparatus of the pre-spectral method, the spectral image in each wavelength region becomes dark, so in the synthesis of each spectral image, noise included in the spectral image, in particular the brightness of each spectral image (lightness level) ) Will adversely affect the composite image.
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべく、撮像部を基準白色板及び基準黒色板を用いて校正するという発想を脱却してなされたものであり、前分光方式の分光イメージングにおいて、所定の波長域毎に得られる分光画像を補正することによりその画像に含まれるノイズの誤差をキャンセルすることをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made by overcoming the idea of calibrating the imaging unit using a reference white plate and a reference black plate in order to solve the above-mentioned problems all at once. The main problem is to cancel a noise error included in the image by correcting the spectral image obtained for each predetermined wavelength range.
すなわち本発明に係る分光イメージング装置は、光源からの光を所定の波長域毎に分光する分光光源部と、二次元配列された撮像素子を有し、前記分光光源部からの光が照射される照射領域を撮像する撮像部と、前記撮像部から得られた二次元画像を処理する画像処理部とを備え、前記照射領域内に基準白色部及び基準黒色部が配置されており、前記撮像部が、前記照射領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像するものであり、前記画像処理部が、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得し、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものであることを特徴とする。 That is, the spectral imaging apparatus according to the present invention includes a spectral light source unit that splits light from a light source for each predetermined wavelength range, and a two-dimensionally arranged imaging device, and is irradiated with light from the spectral light source unit. An imaging unit that images an irradiation region and an image processing unit that processes a two-dimensional image obtained from the imaging unit, and a reference white portion and a reference black portion are arranged in the irradiation region, the imaging unit However, the reference white portion and the reference black portion are imaged together with the subject in the irradiation region, and the image processing unit acquires a spectral image obtained for each of the predetermined wavelength ranges, Compare the white component of the reference white part or the black component of the reference black part contained in the spectral image, correct the spectral image so that the white component or black component is the same, and synthesize the corrected spectral image Color image or pseudo Characterized in that it is intended to produce a color image.
このようなものであれば、各分光画像の基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分が同一となるように分光画像を補正することによって、撮像前に撮像部を専用の基準板を用いて校正することなく、各分光画像に含まれる動作環境や校正誤差に起因するノイズの誤差を無くすことができる。これにより、前分光方式の分光イメージング装置において合成画像に与える各分光画像の明度差等を低減することができる。そして、補正後の分光画像を合成することによって、実際の被写体と同じカラーバランスのカラー画像又は疑似カラー画像を生成することができる。 If this is the case, by correcting the spectral image so that the white component of the reference white part or the black component of the reference black part of each spectral image is the same, the imaging unit can be replaced with a dedicated reference plate before imaging. It is possible to eliminate noise errors caused by the operating environment and calibration errors included in each spectral image without using and calibrating. Accordingly, it is possible to reduce the brightness difference between the spectral images given to the composite image in the pre-spectral spectral imaging apparatus. Then, by synthesizing the corrected spectral image, a color image or pseudo color image having the same color balance as that of the actual subject can be generated.
また、本発明に係る分光イメージング装置は、二次元配列された撮像素子を有し、所定領域を撮像する撮像部と、前記所定領域と前記撮像部との間に設けられ所定の波長毎に分光する分光光学系と、前記撮像部から得られた二次元画像を処理する画像処理部とを備え、前記所定領域内に基準白色部及び基準黒色部が配置されており、前記撮像部が、前記所定領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像するものであり、前記画像処理部が、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得し、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものであることを特徴とする。 The spectral imaging apparatus according to the present invention includes a two-dimensionally arranged imaging device, and is provided between an imaging unit that images a predetermined region, and between the predetermined region and the imaging unit. A spectroscopic optical system, and an image processing unit that processes a two-dimensional image obtained from the imaging unit, wherein a reference white part and a reference black part are arranged in the predetermined area, and the imaging unit includes the imaging unit The reference white portion and the reference black portion are imaged together with a subject in a predetermined region in the same image, and the image processing unit acquires a spectral image obtained for each of the predetermined wavelength ranges, Comparing the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included, correcting the spectral image so that the white component or black component is the same, and combining the corrected spectral image to produce a color Image or pseudo color image Characterized in that it is intended to formed.
このようなものであれば、各分光画像の基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分が同一となるように分光画像を補正することによって、撮像前に撮像部を専用の基準板を用いて校正することなく、各分光画像に含まれる動作環境や校正誤差に起因するノイズの誤差を無くすことができる。そして、補正後の分光画像を合成することによって、実際の被写体と同じカラーバランスのカラー画像又は疑似カラー画像を生成することができる。 If this is the case, by correcting the spectral image so that the white component of the reference white part or the black component of the reference black part of each spectral image is the same, the imaging unit can be replaced with a dedicated reference plate before imaging. It is possible to eliminate noise errors caused by the operating environment and calibration errors included in each spectral image without using and calibrating. Then, by synthesizing the corrected spectral image, a color image or pseudo color image having the same color balance as that of the actual subject can be generated.
また、合成画像が明度０％を基準として生成されるようにするためには、前記画像処理部が、前記各分光画像において、その基準黒色部の黒色成分の明度が０％となるように補正するものであることが望ましい。 In addition, in order to generate a composite image with 0% lightness as a reference, the image processing unit corrects the lightness of the black component of the reference black portion to 0% in each spectral image. It is desirable to do.
上記のように画像処理部により各分光画像において、基準黒色部の黒色成分の明度を０％に補正することなく、当該黒色成分の明度を可及的に０％とするためには、前記基準黒色部が、前記分光光源部からの光を内部に導入する開口が形成された筐体と、前記筐体の内部において開口方向に対して略４５度となるように配置され、内部に入射した光を吸収するとともに筐体内面に反射するＮＤフィルタや鏡面反射を含め反射率が例えば６％以下の黒ガラス等の光吸収板とを有し、前記光吸収板からの反射光が到達する筐体内面に黒色処理が施されていることが望ましい。 In order to make the lightness of the black component as low as possible 0% in each spectral image as described above without correcting the lightness of the black component in the reference black portion to 0%, the above-mentioned reference The black part is disposed so as to be approximately 45 degrees with respect to the opening direction inside the casing, in which the opening for introducing the light from the spectral light source part is formed, and is incident on the inside An ND filter that absorbs light and reflects to the inner surface of the housing, and a light absorbing plate such as black glass that has a reflectance of, for example, 6% or less, including a specular reflection, and the housing that the reflected light from the light absorbing plate reaches. It is desirable that a black treatment is applied to the inner surface of the body.
また本発明に係る分光イメージング方法は、光源からの光を所定の波長域毎に分光して射出する分光光源部と、二次元配列された撮像素子を有し、前記分光光源部からの光が照射される照射領域を撮像する撮像部とを用いた分光イメージング方法であって、前記照射領域内に基準白色部及び基準黒色部を配置して、前記撮像部により前記照射領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像し、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得して、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものであることを特徴とする。 The spectral imaging method according to the present invention includes a spectral light source unit that splits and emits light from a light source for each predetermined wavelength range, and a two-dimensionally arranged imaging device, and the light from the spectral light source unit A spectral imaging method using an imaging unit that images an irradiation region to be irradiated, wherein a reference white portion and a reference black portion are arranged in the irradiation region, and the reference together with a subject in the irradiation region by the imaging unit The white part and the reference black part are captured in the same image, the spectral image obtained for each predetermined wavelength range is acquired, and the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included in each spectral image The spectral image is corrected so that the white component or the black component is the same, and the corrected spectral image is synthesized to generate a color image or a pseudo color image. To do.
更に本発明に係る分光イメージング方法は、二次元配列された撮像素子を有し、所定領域を撮像する撮像部と、前記所定領域と前記撮像部との間に設けられ所定の波長毎に分光する分光光学系とを用いた分光イメージング方法であって、前記所定領域内に基準白色部及び基準黒色部を配置して、前記撮像部により前記所定領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像し、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得して、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものであることを特徴とする。 Furthermore, the spectral imaging method according to the present invention includes a two-dimensionally arrayed image sensor, an imaging unit that captures an image of a predetermined area, and a spectrum that is provided between the predetermined area and the imaging unit for each predetermined wavelength. A spectroscopic imaging method using a spectroscopic optical system, wherein a reference white part and a reference black part are arranged in the predetermined area, and the reference white part and the reference black part together with a subject in the predetermined area by the imaging unit Are captured in the same image, spectral images obtained for each of the predetermined wavelength ranges are acquired, the white component of the reference white portion or the black component of the reference black portion included in each spectral image is compared, and those The spectral image is corrected so that the white component or the black component is the same, and the corrected spectral image is synthesized to generate a color image or a pseudo color image.
このように構成した本発明によれば、前分光方式の分光イメージングにおいて、所定の波長域毎に得られる分光画像に含まれるノイズの誤差をキャンセルすることができることができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to cancel an error of noise included in a spectral image obtained for each predetermined wavelength region in the spectral imaging of the pre-spectral method.
以下に本発明に係る分光イメージング装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a spectral imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態にかかる分光イメージング装置１００は、光源２１からの光を前もって所定の波長域毎に分光し、各波長域の光を被写体Ｗに照射して得られる各波長域の分光画像を取得し、それら各分光画像を合成することによりカラー画像を生成するものであり、いわゆる前分光方式と呼ばれる方式を用いた分光イメージング装置である。 The spectral imaging apparatus 100 according to the present embodiment spectrally divides the light from the light source 21 for each predetermined wavelength range in advance, and acquires a spectral image in each wavelength range obtained by irradiating the subject W with light in each wavelength range. A color image is generated by combining these spectral images, and is a spectral imaging apparatus using a so-called pre-spectral method.
具体的にこのものは、図１に示すように、分光光源部２と、分光光源部２からの光が照射される照射領域Ｐを撮像する撮像部３と、撮像部３から得られた二次元画像を処理する画像処理部４とを備えている。 Specifically, as shown in FIG. 1, this includes a spectral light source unit 2, an imaging unit 3 that images an irradiation region P irradiated with light from the spectral light source unit 2, and two obtained from the imaging unit 3. And an image processing unit 4 for processing a dimensional image.
分光光源部２は、白色光源２１と、当該白色光源２１からの白色光を所定の波長域（例えばＲ成分の波長域、Ｇ成分の波長域、Ｂ成分の波長域等）に分光する分光光学系２２とを備えている。この分光光学系２２は、回折格子やプリズムを用いた分散型分光方式の他、所定の波長域のみを通過させるカラーフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたカラーフィルタ分光方式等を用いて構成することができる。 The spectral light source unit 2 is a white light source 21 and spectroscopic optics that splits white light from the white light source 21 into a predetermined wavelength range (for example, an R component wavelength region, a G component wavelength region, a B component wavelength region, etc.). And a system 22. The spectroscopic optical system 22 may be configured by using a color filter spectroscopic method using a color filter or a band pass filter that passes only a predetermined wavelength region, in addition to a dispersion spectroscopic method using a diffraction grating or a prism. it can.
そして、本実施形態の分光イメージング装置１００においては、前記分光光源部２からの光が照射される照射領域Ｐ内に基準白色部５及び基準黒色部６が配置されている。なお、この照射領域Ｐ内に撮像すべき被写体Ｗが配置されている。 In the spectral imaging apparatus 100 of the present embodiment, the reference white portion 5 and the reference black portion 6 are arranged in the irradiation region P where the light from the spectral light source unit 2 is irradiated. A subject W to be imaged is arranged in the irradiation area P.
基準黒色部６は、図２に示すように、分光光源部２からの光を内部に導入する開口６１Ｈを有する筐体６１と、筐体６１の内部において、当該筐体６１の開口方向Ｘに対して略４５度となるように配置されて内部に入射した光を吸収するとともに筐体６１の内面に反射する光吸収板６２とを備えている。光吸収板６２としては、ＮＤフィルタや鏡面反射を含め反射率が例えば６％以下の黒ガラス等を用いることができる。そして、光吸収板６２からの反射光が到達する筐体６１の内面に黒色処理が施されている。本実施形態では、筐体６１の内面略全体に黒色処理が施されており、黒色布６１１を筐体６１の内面に貼りつけて黒色処理としているが、黒色塗料を内面に塗布することにより処理しても良い。このように基準黒色部６を構成することによって、分光画像における基準黒色部６の黒色成分の明度を可及的に０％にすることができる。 As shown in FIG. 2, the reference black portion 6 includes a housing 61 having an opening 61 </ b> H for introducing light from the spectral light source unit 2 into the inside, and an opening direction X of the housing 61 in the housing 61. On the other hand, it is provided with a light absorbing plate 62 that is disposed so as to be approximately 45 degrees and absorbs light incident on the inside thereof and reflects it to the inner surface of the housing 61. As the light absorbing plate 62, black glass or the like having a reflectance of 6% or less including ND filters and specular reflection can be used. The inner surface of the casing 61 where the reflected light from the light absorbing plate 62 reaches is subjected to black processing. In this embodiment, black processing is performed on substantially the entire inner surface of the casing 61, and the black cloth 611 is attached to the inner surface of the casing 61 to form black processing. However, the black coating is applied to the inner surface. You may do it. By configuring the reference black portion 6 in this way, the brightness of the black component of the reference black portion 6 in the spectral image can be reduced to 0% as much as possible.
撮像部３は、二次元配列（ＸＹ方向にマトリックス状に配置）された固体撮像素子３１を有するものであり（図１参照）、この実施形態では、固体撮像素子３１の一例としてＣＣＤイメージセンサを用いている。撮像部３は、分光光源部２により照射された各波長域の光を選択的に撮像できるように構成されており、例えば固体撮像素子３１の前にカラーフィルタを設けることにより構成されている。 The imaging unit 3 includes solid-state imaging elements 31 arranged in a two-dimensional array (arranged in the XY direction in a matrix) (see FIG. 1). In this embodiment, a CCD image sensor is used as an example of the solid-state imaging element 31. Used. The imaging unit 3 is configured to selectively capture light in each wavelength range irradiated by the spectral light source unit 2, and is configured by providing a color filter in front of the solid-state imaging device 31, for example.
この撮像部３は、前記分光光源部２により光が照射される照射領域Ｐの被写体Ｗとともに基準白色部５及び基準黒色部６を二次元画像として同一画像に撮像する。そしてこの撮像部３によって得られた画像データは、画像処理部４に出力される。なお、撮像した分光画像内における基準白色部５及び基準黒色部６の位置は特に限定されないが、各分光画像において同一位置であることが望ましい。これにより、基準白色部５及び基準黒色部６が受ける位置影響を同一にすることができる。 The imaging unit 3 captures the reference white portion 5 and the reference black portion 6 as a two-dimensional image in the same image together with the subject W in the irradiation region P irradiated with light from the spectral light source unit 2. The image data obtained by the imaging unit 3 is output to the image processing unit 4. The positions of the reference white portion 5 and the reference black portion 6 in the captured spectral image are not particularly limited, but are desirably the same position in each spectral image. Thereby, the position influence which the reference | standard white part 5 and the reference | standard black part 6 receive can be made the same.
画像処理部４は、例えばパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータであり、構造的には図３に示すように、ＣＰＵ４０１、メモリ４０２、通信ネットワークや前記本体側コンピュータに接続するためのＵＳＢポート、モデム等の通信インタフェース４０３、ディスプレイ４０４、マウスやキーボードといった入力手段４０５等を備える。 The image processing unit 4 is a general-purpose computer such as a personal computer. Structurally, as shown in FIG. 3, the image processing unit 4 includes a CPU 401, a memory 402, a communication network, a USB port for connecting to the main body computer, a modem, and the like. A communication interface 403, a display 404, an input unit 405 such as a mouse and a keyboard, and the like are provided.
そして、前記メモリ４０２に所定のプログラムをインストールし、そのプログラムに基づいてＣＰＵ４０１や周辺機器が協働することにより、図３に示すように、画像データ受付部４１、画像データ補正部４２、画像合成部４３、画像データ格納部４４等としての機能を発揮する。以下、図５を参照して各部４１〜４４について説明する。 Then, a predetermined program is installed in the memory 402, and the CPU 401 and peripheral devices cooperate with each other based on the program. As a result, as shown in FIG. 3, the image data receiving unit 41, the image data correcting unit 42, the image composition It functions as the unit 43, the image data storage unit 44, and the like. Hereinafter, each part 41-44 is demonstrated with reference to FIG.
画像データ受付部４１は、所定の波長域毎に得られた分光画像ｉを示す画像データをその都度取得して、その画像データを画像データ補正部４２に出力する。なお、分光光源部２は、所定の波長域の光を順次照射することから、画像データ受付部４１は、各波長域毎の画像データを順次取得する。 The image data reception unit 41 acquires image data indicating the spectral image i obtained for each predetermined wavelength range each time, and outputs the image data to the image data correction unit 42. Since the spectral light source unit 2 sequentially emits light in a predetermined wavelength range, the image data receiving unit 41 sequentially acquires image data for each wavelength range.
画像データ補正部４２は、画像データ受付部４１から取得した各波長域の分光画像ｉに含まれる基準黒色部６の黒色成分を比較して、それら各画像ｉにおける黒色成分が同一となるように分光画像ｉを補正するものである（図５参照）。具体的には、画像データ補正部４２は、各分光画像ｉに含まれる基準黒色部６の黒色成分の明度が０％となるように各分光画像ｉを明度補正することによって、各分光画像ｉの黒色成分が同一となるように補正するものである。また、画像データ補正部４２は、各分光画像ｉに含まれる基準白色部５の白色成分及び基準黒色部６の黒色成分を用いてシェーディング補正も行う。 The image data correction unit 42 compares the black components of the reference black portion 6 included in the spectral image i of each wavelength range acquired from the image data reception unit 41 so that the black components in the images i are the same. The spectral image i is corrected (see FIG. 5). Specifically, the image data correction unit 42 corrects the brightness of each spectral image i so that the brightness of the black component of the reference black portion 6 included in each spectral image i is 0%, thereby each spectral image i. The black component is corrected so that the black components are the same. The image data correction unit 42 also performs shading correction using the white component of the reference white portion 5 and the black component of the reference black portion 6 included in each spectral image i.
画像合成部４３は、前記画像データ補正部４２により少なくとも明度補正及びシェーディング補正された補正後の各分光画像ｉ’を取得してそれら分光画像ｉ’を重ね合わせることによって合成してカラー画像Ｉ、疑似カラー画像Ｉ、補正後の各分光画像ｉ’を用いて定量計算等の数値処理をしたカラー画像Ｉ又は疑似カラー画像Ｉを生成するものである（図５参照）。このように生成されたカラー画像Ｉ等は、ディスプレイ４０４上に表示される。また、前記画像データ受付部４１が取得した各分光画像ｉの画像データ及び前記画像合成部４３により得られたカラー画像Ｉ等の画像データは、画像データ格納部４４に格納され、以後適宜ディスプレイ４０４上に表示できるようにしている。 The image compositing unit 43 obtains each spectral image i ′ after being corrected by at least lightness correction and shading correction by the image data correcting unit 42 and combines the spectral images i ′ to combine them into a color image I, The pseudo color image I and the corrected spectral image i ′ are used to generate a color image I or a pseudo color image I subjected to numerical processing such as quantitative calculation (see FIG. 5). The color image I and the like generated in this way are displayed on the display 404. Further, the image data of each spectral image i acquired by the image data receiving unit 41 and the image data such as the color image I obtained by the image synthesizing unit 43 are stored in the image data storage unit 44, and thereafter appropriately displayed on the display 404. It can be displayed above.
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る分光イメージング装置１００によれば、各分光画像ｉの基準黒色部６の黒色成分が同一となるように分光画像ｉを補正することによって、撮像前に撮像部３を専用の基準板を用いて校正することなく、各分光画像ｉに含まれる動作環境や校正誤差に起因するノイズの誤差を無くすことができる。これにより、前分光方式の分光イメージング装置１００において合成画像Ｉに与える各分光画像ｉの明度差等を低減することができる。そして、補正後の分光画像ｉ’を合成することによって、実際の被写体Ｗと同じカラーバランスのカラー画像Ｉ等を生成することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the spectral imaging apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above, the imaging unit before imaging is corrected by correcting the spectral image i so that the black component of the reference black part 6 of each spectral image i is the same. Without calibrating 3 using a dedicated reference plate, it is possible to eliminate noise errors caused by the operating environment and calibration errors included in each spectral image i. Thereby, the brightness difference etc. of each spectroscopic image i given to the composite image I in the spectroscopic imaging apparatus 100 of the previous spectroscopic system can be reduced. Then, a color image I or the like having the same color balance as the actual subject W can be generated by synthesizing the corrected spectral image i ′.
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態では、被写体を走査することなく、各波長域毎に分光画像を取得可能に構成されているが、その他、二次元配置された固体撮像素子において行又は列の一方に異なる波長域を割り当て、各波長域において１軸分の画像を取得するように構成しても良い。この場合、各波長域毎の分光画像を取得するためには、被写体、基準白色部及び基準黒色部を走査する必要がある。 For example, in the above-described embodiment, the spectral image can be acquired for each wavelength range without scanning the subject. In addition, in the solid-state imaging device that is two-dimensionally arranged, the wavelength is different in one of the row or the column. A region may be allocated, and an image for one axis may be acquired in each wavelength region. In this case, in order to acquire a spectral image for each wavelength region, it is necessary to scan the subject, the reference white portion, and the reference black portion.
また、前記実施形態では、各分光画像の基準黒色部の黒色成分を明度０％となるように補正した後にカラー画像を合成するように構成されているが、各分光画像の基準黒色部の黒色成分が所定値（例えば明度１％等）となるように補正した後にカラー画像を合成し、その後にカラー画像の基準黒色部の黒色成分が明度０％となるように補正するように構成しても良い。 In the above embodiment, the color image is synthesized after correcting the black component of the reference black portion of each spectral image so that the brightness is 0%. However, the black color of the reference black portion of each spectral image is configured. A color image is synthesized after correction so that the component has a predetermined value (for example, 1% brightness, etc.), and then the black component of the reference black portion of the color image is corrected to have 0% brightness. Also good.
さらに前記実施形態の分光イメージング装置は前分光方式のものであったが、後分光方式のものであっても良い。この場合において分光イメージング装置は、二次元配列された撮像素子を有し、所定の照射領域を撮像する撮像部と、前記照射領域と前記撮像部との間に設けられ所定の波長毎に分光する分光光学系と、前記撮像部から得られた二次元画像を処理する画像処理部とを備える。撮像部及び画像処理部の構成としては前記実施形態と同様である。また、分光光学系は、回折格子やプリズムを用いた分散型分光方式の他、所定の波長域のみを通過させるカラーフィルタを用いたカラーフィルタ分光方式等を用いて構成することができる。 Further, the spectral imaging apparatus of the above embodiment is of the pre-spectral type, but may be of the post-spectral type. In this case, the spectroscopic imaging apparatus includes two-dimensionally arranged imaging elements, and is provided between an imaging unit that images a predetermined irradiation region and the irradiation region and the imaging unit, and performs spectroscopy for each predetermined wavelength. A spectroscopic optical system; and an image processing unit that processes a two-dimensional image obtained from the imaging unit. The configurations of the imaging unit and the image processing unit are the same as those in the above embodiment. Further, the spectroscopic optical system can be configured by using a color filter spectroscopic method using a color filter that passes only a predetermined wavelength region, in addition to a dispersion spectroscopic method using a diffraction grating or a prism.
この分光イメージング装置は、例えば図６（ａ）に示すように、航空測量システム又は人工衛星測量システムに用いることができる。この航空測量システムは、航空機２００に前記分光イメージング装置を搭載して、地表面を撮像するように構成される。この航空測量システムにおいては、航空機２００の飛行に伴い受光領域Ｐが移動する（図６（ｂ）参照）。また、このように大きな範囲を撮像するものにおいては、同一画像内において基準白色部及び基準黒色部の組が複数組撮像されるようにすることが好ましい。これにより分光画像の補正精度を向上させることができる。なお、分光画像ｉを補正する場合、１組の基準白色部５及び基準黒色部６を中心として、所定面積の範囲を補正する（図７（ａ）参照）。また、その所定面積の範囲内に複数組の基準白色部５及び基準黒色部６が存在する場合には、その複数組を用いて所定面積の範囲内を補正する（図７（ｂ）参照）。 For example, as shown in FIG. 6A, this spectral imaging apparatus can be used in an aerial survey system or a satellite survey system. This aerial survey system is configured to mount the spectral imaging apparatus on the aircraft 200 and image the ground surface. In this aerial survey system, the light receiving area P moves as the aircraft 200 flies (see FIG. 6B). In addition, in the case of imaging such a large range, it is preferable that a plurality of sets of the reference white portion and the reference black portion are captured in the same image. Thereby, the correction accuracy of the spectral image can be improved. When correcting the spectral image i, the range of the predetermined area is corrected around the set of the reference white portion 5 and the reference black portion 6 (see FIG. 7A). Further, when there are a plurality of sets of the reference white portion 5 and the reference black portion 6 within the range of the predetermined area, the range of the predetermined area is corrected using the plurality of sets (see FIG. 7B). .
その上、基準白色部及び基準黒色部は、四角形状、円形状の他、ライン状をなすものであっても良い。 In addition, the reference white portion and the reference black portion may have a line shape in addition to a square shape and a circular shape.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・分光イメージング装置
Ｗ ・・・被写体
２ ・・・分光光源部
２１ ・・・光源
Ｐ ・・・照射領域
３ ・・・撮像部
３１ ・・・撮像素子
ｉ ・・・分光画像（二次元画像）
ｉ’ ・・・補正後の分光画像
４ ・・・画像処理部
Ｉ ・・・カラー画像、疑似カラー画像（合成画像）
５ ・・・基準白色部
６ ・・・基準黒色部
６１ ・・・筐体
６１Ｈ・・・開口
Ｘ ・・・開口方向
６２ ・・・ＮＤフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Spectral imaging apparatus W ... Subject 2 ... Spectral light source part 21 ... Light source P ... Irradiation area 3 ... Imaging part 31 ... Imaging element i ... Spectral image (two Dimensional image)
i '... spectral image 4 after correction ... image processing unit I ... color image, pseudo color image (composite image)
5: Reference white portion 6: Reference black portion 61: Housing 61H: Opening X: Opening direction 62: ND filter
Claims (6)
前記照射領域内に基準白色部及び基準黒色部が配置されており、
前記撮像部が、前記照射領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像するものであり、
前記画像処理部が、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得し、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものである分光イメージング装置。 A spectral light source unit that spectrally separates light from the light source for each predetermined wavelength range, an imaging unit that has a two-dimensionally arranged imaging device, and that captures an irradiation region irradiated with light from the spectral light source unit; An image processing unit that processes a two-dimensional image obtained from the imaging unit,
A reference white part and a reference black part are arranged in the irradiation area,
The imaging unit captures the reference white part and the reference black part together with the subject in the irradiation area in the same image,
The image processing unit acquires spectral images obtained for each of the predetermined wavelength ranges, compares the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included in each spectral image, and those white components Alternatively, a spectral imaging apparatus that corrects a spectral image so that the black components are the same, and synthesizes the corrected spectral image to generate a color image or a pseudo color image.
前記所定領域内に基準白色部及び基準黒色部が配置されており、
前記撮像部が、前記所定領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像するものであり、
前記画像処理部が、前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得し、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものである分光イメージング装置。 Obtained from the imaging unit, which has an imaging device that is two-dimensionally arrayed, captures an image of a predetermined region, a spectroscopic optical system that is provided between the predetermined region and the imaging unit and performs spectroscopy at a predetermined wavelength. An image processing unit for processing the obtained two-dimensional image,
A reference white part and a reference black part are arranged in the predetermined area,
The imaging unit captures the reference white portion and the reference black portion together with the subject in the predetermined area in the same image,
The image processing unit acquires spectral images obtained for each of the predetermined wavelength ranges, compares the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included in each spectral image, and those white components Alternatively, a spectral imaging apparatus that corrects a spectral image so that the black components are the same, and synthesizes the corrected spectral image to generate a color image or a pseudo color image.
前記光吸収板からの反射光が到達する筐体内面に黒色処理が施されている請求項１、２又は３記載の分光イメージング装置。 The reference black part is disposed so as to be approximately 45 degrees with respect to the opening direction inside the casing in which an opening for introducing light from the spectral light source part is formed, and is incident on the inside. A light absorbing plate that absorbs the reflected light and reflects to the inner surface of the housing,
The spectroscopic imaging apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein a black treatment is applied to an inner surface of the casing to which reflected light from the light absorbing plate reaches.
前記照射領域内に基準白色部及び基準黒色部を配置して、前記撮像部により前記照射領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像し、
前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得して、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものである分光イメージング方法。 A spectral light source unit that divides and emits light from a light source for each predetermined wavelength range, and an imaging unit that captures an irradiation region irradiated with light from the spectral light source unit, having a two-dimensional array of imaging elements A spectral imaging method using
A reference white part and a reference black part are arranged in the irradiation area, and the reference white part and the reference black part are imaged together with a subject in the irradiation area by the imaging unit in the same image,
Spectral images obtained for each of the predetermined wavelength ranges are acquired, the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included in each spectral image is compared, and the white component or black component is the same A spectral imaging method in which a spectral image is corrected so that a color image or a pseudo color image is generated by synthesizing the corrected spectral image.
前記所定領域内に基準白色部及び基準黒色部を配置して、前記撮像部により前記所定領域の被写体とともに前記基準白色部及び前記基準黒色部を同一画像に撮像し、
前記所定の波長域毎に得られた分光画像を取得して、各分光画像に含まれる基準白色部の白色成分又は基準黒色部の黒色成分を比較して、それらの白色成分又は黒色成分が同一となるように分光画像を補正して、補正後の分光画像を合成してカラー画像又は疑似カラー画像を生成するものである分光イメージング方法。 Spectral imaging method using an imaging unit that has two-dimensionally arranged imaging elements and images a predetermined area, and a spectroscopic optical system that is provided between the predetermined area and the imaging unit and performs spectrum for each predetermined wavelength Because
A reference white part and a reference black part are arranged in the predetermined area, and the reference white part and the reference black part are imaged together with a subject in the predetermined area by the imaging unit in the same image,
Spectral images obtained for each of the predetermined wavelength ranges are acquired, the white component of the reference white part or the black component of the reference black part included in each spectral image is compared, and the white component or black component is the same A spectral imaging method in which a spectral image is corrected so that a color image or a pseudo color image is generated by synthesizing the corrected spectral image.
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