(57)【要約】【課題】陰影領域を利用して光源の色情報を正確に取得する光源情報取得装置等を提供する。【解決手段】撮像部４１０により少なくとも陰影領域が含まれる風景が撮像された画像情報を画像情報取得部４２０が取得し、領域特定手段４３０が、所定の対象領域を特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定し、光源情報算出部４４０が、前記陰影領域、及び非陰影領域の色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色情報を算出する。さらに、処理対象となる処理対象画像に対して、取得した光源の色情報で補正することで、前記処理対象画像の陰影領域を正確に検出し、除去する。【選択図】図４
2010237976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいて光源の色情報を取得する光源情報取得装置において、
撮像装置により少なくとも陰影領域が含まれる風景が撮像された画像情報を取得する画像情報取得手段と、
当該画像情報取得手段が取得した画像情報について、所定の対象領域を特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定する領域特定手段と、
当該領域特定手段が特定した前記陰影領域、及び非陰影領域の色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色情報を算出する光源情報算出手段とを備えることを特徴とする光源情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源情報取得装置において、
前記領域特定手段が、前記撮像装置により予め撮像された背景画像情報、及び前記取得した画像情報の差分領域を対象領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴する光源情報取得装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源情報取得装置において、
前記領域特定手段が、前記取得した画像情報を色相情報の相違に基づいて分割した領域、及び輝度情報の相違に基づいて分割した領域を合わせた領域を対象領域として特定し、前記色相情報の相違に基づいて分割した領域と前記対象領域との差異、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴する光源情報取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光源情報取得装置において、
前記領域特定手段が、前記取得した画像情報における色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報が相違する二つの領域を対象領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴する光源情報取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光源情報取得装置において、
前記画像情報取得手段が、前記撮像装置により少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、
前記領域特定手段が、前記白線を含む所定の領域を対象領域として特定し、前記色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報に基づいて分割された任意の一の領域と白線との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、前記輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴する光源情報取得装置。
【請求項６】
処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、
前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、
前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び予め取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、
前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び予め取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、
前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、
当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えることを特徴とする陰影検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光源情報取得装置と、
処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、
前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、
前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報取得装置が取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、
前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報取得装置が取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、
前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、
当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えることを特徴とする陰影検出装置。
【請求項８】
少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、前記画像情報から白線領域を抽出し、抽出した白線領域の色相情報、及び輝度情報、並びに予め取得しておいた白線の色相情報、及び輝度情報に基づいて、光源の色情報を取得する光源情報取得手段と、
処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、
前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、
前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報取得手段が取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、
前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報取得手段が取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、
前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、
当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えることを特徴とする陰影検出装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の陰影検出装置と、
前記陰影領域特定手段が特定した陰影領域に、前記非陰影領域と陰影領域との色相情報の差分、及び輝度情報の差分を加算して、前記陰影領域を除去する陰影除去手段とを備えることを特徴とする陰影除去装置。
【請求項１０】
撮像装置により少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
当該画像情報取得ステップが取得した画像情報について、前記白線を含む領域を対象領域として特定し、前記色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報に基づいて分割された任意の一の領域と白線との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、前記輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定する領域特定ステップと、
当該領域特定ステップが特定した前記陰影領域、及び非陰影領域の色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色相情報、及び輝度情報を算出する光源情報算出ステップと、
処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解ステップと、
前記対象画像情報を所定の領域に分割する領域分割ステップと、
前記色情報分解ステップが分解した色相情報について、前記領域分割ステップにて分割された領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報算出ステップが算出した光源の色相情報を比較する色相情報比較ステップと、
前記色情報分解ステップが分解した輝度情報について、前記領域分割ステップにて分割された領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報算出ステップが算出した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較ステップと、
前記色相情報比較ステップ、及び前記輝度情報比較ステップが比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定ステップと、
当該陰影判定ステップが、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定ステップとを含むことを特徴とする陰影検出方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の陰影検出方法と、
前記陰影領域特定ステップが特定した陰影領域に、前記非陰影領域と陰影領域との色相情報の差分、及び輝度情報の差分を加算して、前記陰影領域を除去する陰影除去ステップとを含むことを特徴とする陰影除去方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
撮像装置により少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
当該画像情報取得ステップが取得した画像情報について、前記白線を含む領域を対象領域として特定し、前記色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報に基づいて分割された任意の一の領域と白線との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、前記輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定する領域特定ステップと、
当該領域特定ステップが特定した前記陰影領域、及び非陰影領域の色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色相情報、及び輝度情報を算出する光源情報算出ステップと、
処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解ステップと、
前記対象画像情報を所定の領域に分割する領域分割ステップと、
前記色情報分解ステップが分解した色相情報について、前記領域分割ステップにて分割された領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報算出ステップが算出した光源の色相情報を比較する色相情報比較ステップと、
前記色情報分解ステップが分解した輝度情報について、前記領域分割ステップにて分割された領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報算出ステップが算出した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較ステップと、
前記色相情報比較ステップ、及び前記輝度情報比較ステップが比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定ステップと、
当該陰影判定ステップが、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定ステップとを実行させることを特徴とする陰影検出プログラム。
【請求項１３】
コンピュータが、請求項１２に記載の陰影検出プログラムにより各ステップを実行し、
さらに、前記陰影領域特定ステップが特定した陰影領域に、前記非陰影領域と陰影領域との色相情報の差分、及び輝度情報の差分を加算して、前記陰影領域を除去する陰影除去ステップを実行させることを特徴とする陰影除去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報における陰影を利用して光源の色情報を取得する光源情報取得装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像情報の輝度情報に基づいて陰影領域を検出、又は除去する技術が開示されている（特許文献１ないし７を参照）。輝度情報のみを用いる技術では、陰影領域の検出精度が十分ではないため、発明者らは、色相情報及び輝度情報を用いることで陰影領域の検出精度を高める技術を開発した（非特許文献１を参照）。
【０００３】
非特許文献１によると、霊長類の網膜の応答に基づいて画像情報を色相と輝度に分割し、画像中の同じところで色相と輝度が同時に変化すれば、物体の表面が変化したと判断し、輝度のみが変化すれば、影などの照明要因による明るさの変化であると判断する。そうすることで、画像情報内の陰影領域を正確に検出し、除去することで、画像認識の精度を格段に向上させることができる。
また、特許文献８には、画像情報の明度に基づいて影を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５３１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１１３２号公報
【特許文献３】特開２００８−２６９２１８号公報
【特許文献４】特開平８−２４１３７５号公報
【特許文献５】特開２００１−２２９３８９号公報
【特許文献６】特開２０００−２０６９２号公報
【特許文献７】特開２００８−２４５０６３号公報
【特許文献８】特開２００７−２７２２９２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】宮本弘之，栗谷康隆，鎌田卓治，清水昌樹，イシティアク・ラスール・カーン，花沢明俊，森江隆、「実時間顔・腕姿勢認識システムと影消去技術」、電子情報通信学会  総合大会、ｐｐ．ＳＳＳ−２２−ＳＳＳ−２３、２００８年３月１９日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１ないし８に示す技術は、前述したように輝度情報や明度情報のみに基づいて陰影領域の検出、除去を行うため、黒い物体と影の区別が付かない場合等があり、精度が十分ではないという課題を有する。
【０００７】
特許文献１ないし８に示す技術と比較して、非特許文献１に示す技術は、輝度情報に加えて色相情報も併せて陰影領域を検出、除去するため、検出精度が非常に高くはなっているが、光源の色相によっては陰影領域と非陰影領域における色相に大きな差が生じてしまい、陰影領域を正確に検出できなくなってしまうという課題を有する。さらに、光源の色相に応じて陰影領域を検出する場合には、その都度閾値等の設定を細かく行う必要があり、処理に手間が掛かってしまうという課題を有する。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、陰影領域を利用して光源の色情報（例えば、光源の色相情報や光源の輝度情報等）を正確に取得する光源情報取得装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）
本願に開示する光源情報取得装置は、画像情報に基づいて光源の色情報を取得する光源情報取得装置において、撮像装置により少なくとも陰影領域が含まれる風景が撮像された画像情報を取得する画像情報取得手段と、当該画像情報取得手段が取得した画像情報について、所定の対象領域を特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定する領域特定手段と、当該領域特定手段が特定した前記陰影領域、及び非陰影領域の色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色情報を算出する光源情報算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
このように、本願に開示する光源情報取得装置は、画像情報の所定の対象領域について、色相情報、及び輝度情報に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色情報（例えば、光源の色相情報や光源の輝度情報等）を算出するため、色相情報、及び輝度情報に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を正確に特定することができると共に、光源の正確な色情報を算出して取得することができるという効果を奏する。
【００１１】
また、画像処理における非常に重要な要素の一つである光源の色情報を正確に取得することができるため、画像情報における色の補正等を容易に行うことができ、画像認識処理等の精度を格段に向上させることに繋がるという効果を奏する。
【００１２】
例えば、道路監視システムや侵入監視システムにおける監視物体を正確に認識することができる。また、道路標識や道路標示等を認識した結果から車両の位置や道路情報を得たりするシステムを利用する際に、正確に道路標識や道路標示を認識することができる。さらに、衛星データの画像情報から地図データを作成する際に構造物の陰影を認識し、その影響の緩和を行い、より正確な地図データの作成することができる。さらにまた、顔画像認識を行う際に、陰影の検出、除去を行うことで、正確な顔画像認識を行うことができる。
なお、光源の色情報とは、色空間における陰影領域の色情報（座標）から非陰影領域の色情報（座標）へのベクトル、つまり、陰影領域の色情報と非陰影領域の色情報の差分である。
【００１３】
（２）
本願に開示する光源情報取得装置は、前記領域特定手段が、前記撮像装置により予め撮像された背景画像情報、及び前記取得した画像情報の差分領域を対象領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴するものである。
【００１４】
このように、本願に開示する光源情報取得装置は、予め撮像された背景画像情報、及び前記取得した画像情報の差分領域を対象領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、背景画像との差分領域において、色相の変化が小さく、輝度の変化が大きい領域を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
なお、この場合、光源の色情報が弱目（白色光源を基準とし、色相の強さが所定値以下）であるときに陰影領域、及び非陰影領域を正確に特定することができるものとする。
【００１５】
（３）
本願に開示する光源情報取得装置は、前記領域特定手段が、前記取得した画像情報を色相情報の相違に基づいて分割した領域、及び輝度情報の相違に基づいて分割した領域を合わせた領域を対象領域として特定し、前記色相情報の相違に基づいて分割した領域と前記対象領域との差異、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴するものである。
【００１６】
このように、本願に開示する光源情報取得装置は、取得した画像情報を色相情報の相違に基づいて分割した領域（色相分割領域とする）、及び輝度情報の相違に基づいて分割した領域（輝度分割領域とする）を合わせた領域を対象領域として特定し、色相分割領域と対象領域との差異（例えば、領域数の差異、領域の位置の差異等）、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、輝度分割領域においてのみ出現した領域を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
なお、この場合も、光源の色情報が弱目であるときに陰影領域、及び非陰影領域を正確に特定することができるものとする。
【００１７】
（４）
本願に開示する光源情報取得装置は、前記領域特定手段が、前記取得した画像情報における色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報が相違する二つの領域を差分領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴するものである。
【００１８】
このように、本願に開示する光源情報取得装置は、画像情報における色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報が相違する二つの領域を差分領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、差分領域として特定された二つの領域について、色相の変化が小さく、輝度の変化が大きい方を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
なお、この場合も、光源の色情報が弱目であるときに陰影領域、及び非陰影領域を正確に特定することができるものとする。
【００１９】
（５）
本願に開示する光源情報取得装置は、前記画像情報取得手段が、前記撮像装置により少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、前記領域特定手段が、前記白線を含む所定の領域を対象領域として特定し、前記色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報に基づいて分割された任意の一の領域と白線との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、前記輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定することを特徴するものである。
【００２０】
このように、本願に開示する光源情報取得装置は、少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、分割された領域と白線の幅との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、輝度値に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、領域の大きさと道路の白線の幅とが異なる場合には、領域を物体として特定することができ、物体と陰影を正確に区別し、陰影領域と非陰影領域を正確に特定することができるという効果を奏する。
【００２１】
（６）
本願に開示する陰影検出装置は、処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び予め取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び予め取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２２】
このように、本願に開示する陰影検出装置は、対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解し、対象画像を所定の領域に分割し、隣接領域間の色相情報、輝度情報の差分と予め取得した光源の色相情報とを比較し、隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定し、隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定するため、光源の色が強い場合であっても、予め取得した光源の色相情報、輝度情報を用いて陰影領域の検出を行うことで、正確に陰影領域を特定することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、光源の色情報を予め取得しておくことで、その光源の下での他のどんな状況下であっても陰影領域を検出するための細かい閾値の設定等を行う必要が無く、処理を簡潔にして効率化を図ることができるという効果を奏する。
【００２４】
（７）
本願に開示する陰影検出装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の光源情報取得装置と、処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報取得装置が取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報取得装置が取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えるものである。
【００２５】
このように、本願に開示する陰影検出装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の光源情報取得装置が取得した光源の色情報に基づいて陰影の検出を行うため、光源情報取得装置で取得した正確な光源の色情報に基づいて補正を行い、陰影領域を正確に検出することができるという効果を奏する。
【００２６】
また、光源情報取得装置により、一旦光源の色情報を取得しさえすれば、その光源の下での他のどんな状況下であっても陰影領域を検出するための細かい閾値の設定等を行う必要が無いため、処理を簡潔にして効率化を図ることができるという効果を奏する。
【００２７】
（８）
本願に開示する陰影検出装置は、少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、前記画像情報から白線領域を抽出し、抽出した白線領域の色相情報、及び輝度情報、並びに予め取得しておいた白線の色相情報、及び輝度情報に基づいて、光源の色情報を取得する光源情報取得手段と、処理の対象となる対象画像情報を取得し、当該取得した対象画像情報について色相情報、及び輝度情報に分解する色情報分解手段と、前記対象画像情報に基づいて処理の対象となる画像を所定の領域に分割する領域分割手段と、前記色情報分解手段が分解した色相情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の色相情報の差分、及び前記光源情報取得手段が取得した光源の色相情報を比較する色相情報比較手段と、前記色情報分解手段が分解した輝度情報について、前記領域分割手段が分割した領域における隣接領域間の輝度情報の差分、及び前記光源情報取得手段が取得した光源の輝度情報を比較する輝度情報比較手段と、前記色相情報比較手段、及び前記輝度情報比較手段が比較処理をした結果に基づいて、前記隣接領域の一方が陰影領域であるかどうかを判定する陰影判定手段と、当該陰影判定手段が、前記隣接領域の一方が陰影領域であると判定した場合に、前記隣接領域のうち輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する陰影領域特定手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
このように、本願に開示する陰影検出装置は、色相や輝度が普遍的である道路の白線の色相や輝度を基準として、正確な光源の色情報を取得して陰影の検出を行うため、陰影領域を正確に検出することができるという効果を奏する。
【００２９】
（９）
本願に開示する陰影除去装置は、請求項６ないし８のいずれかに記載の陰影検出装置と、前記陰影領域特定手段が特定した陰影領域に、前記非陰影領域と陰影領域との色相情報の差分、及び輝度情報の差分を加算して、前記陰影領域を除去する陰影除去手段とを備えることを特徴とするものである。
【００３０】
このように、本願に開示する陰影除去装置は、光源の色情報で補正することで正確に検出された陰影領域に、非陰影領域と陰影領域との色相情報の差分、及び輝度情報の差分を加算して、陰影領域を除去するため、画像情報から陰影領域を正確に取り除くと共に、陰影がなくなることで画像認識等の処理における認識の精度を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【００３１】
これまで、本発明を装置として示したが、所謂当業者であれば明らかであるように本発明を方法、及び、プログラムとして捉えることもできる。これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態に係る光源情報取得装置で用いる網膜モデルを示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る光源情報取得装置で用いる色空間を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る光源情報取得装置のハードウェア構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の機能ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第１のフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る光源情報取得装置において陰影領域が特定される過程を示す第１の図である。
【図８】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第２のフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る光源情報取得装置において陰影領域が特定される過程を示す第２の図である。
【図１０】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第３のフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態に係る光源情報取得装置において陰影領域が特定される過程を示す第３の図である。
【図１２】第１の実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第４のフローチャートである。
【図１３】第１の実施形態に係る光源情報取得装置において陰影領域が特定される過程を示す第４の図である。
【図１４】第１の実施形態に係る光源情報取得装置において陰影領域と非陰影領域に基づいて光源の色情報を取得する場合の処理を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置の機能ブロック図である。
【図１６】第２の実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】第２の実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置において陰影が除去される過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００３４】
以下の実施の形態では、主に装置について説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明は方法、及び、コンピュータを動作させるためのプログラムとしても実施できる。また、本発明はハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェア及びソフトウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光記憶装置、または、磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。
【００３５】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る光源情報取得装置について図１ないし図１４を用いて説明する。
（１．色空間）
図１は、本実施形態に係る光源情報取得装置で用いる網膜モデルを示す図である。網膜は、眼球の後側の内壁を覆う膜組織であり、光の刺激を信号に変換して脳に伝える。視細胞には錐体細胞と桿体細胞の２種類があり、錐体細胞は、明るい場所で色を認識することができるが、暗闇ではその認識力が低下してしまう。桿体細胞は、色を認識することができないが、わずかな光でも暗闇の中で物の形状等を認識することができる。本実施形態においては、前者の錐体細胞を模した網膜モデルを用いる。錐体細胞はスペクトルの感度によって３つのタイプに分けられる（図１（ａ）中の錐体Ｓ、錐体Ｍ、錐体Ｌ）。錐体Ｓは短い光の波長に対しての感度が高く、錐体Ｍは中ぐらいの光の波長に対しての感度が高く、錐体Ｌは、長い光の波長に対しての感度が高い。本モデルにおいては、それぞれの錐体で受けた光の波長に応じて、光の色を認識することができる。
【００３６】
本実施形態においては、ＣＩＥ（国際照明委員会）が開発した標準化された色空間を利用する。図１（ｂ）において、まず、ＲＧＢ色空間をＣＩＥ色空間（ＣＩＥＸＹＺ表色系で構成される空間）に変換し、このＣＩＥ色空間を錐体色空間（座標中の（Ａ）で示す逆三角錐の空間であり、図１（ａ）の網膜モデルで得られる３つの応答である、色相を表すＹｅｌｌｏｗ−Ｂｌｕｅ、Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ、及び輝度を表すＬｕｍｉｎａｎｃｅで構成される色空間）に変換し、この錐体色空間を輝度−色相で表現されるＣＩＥ色空間（座標中の（Ｂ）で示す円柱形の空間であり、錐体色空間と同様に、２軸の色相と輝度で表現される色空間）に変換したものを用いる。錐体色空間から輝度-色相で表現されるＣＩＥ色空間へ変換する際、色相では、全ての色を所定の値、例えば２０ｃｄ／ｃｍ2の等輝度平面に投射し、さらに、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｂｌｕｅ軸、Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ軸へ投射した値を使用する。
【００３７】
図２は、本実施形態に係る光源情報取得装置で用いる色空間を示す図である。本実施形態で用いる色空間は、図２に示すように、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｂｌｕｅ、Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎで表現される色相とＬｕｍｉｎａｎｃｅで表現される輝度との３成分からなる色空間である。Ｙｅｌｌｏｗ−Ｂｌｕｅ成分は、青色が強いとＢｌｕｅの方向に値が大きくなり、黄色が強いとＹｅｌｌｏｗの方向に値が大きくなる。青色や黄色の成分を持っていなければいずれの値も最小値となる。Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ成分は、赤色が強いとＲｅｄの方向に値が大きくなり、緑色が強いとＧｒｅｅｎの方向に値が大きくなる。赤色や緑色の成分を持っていなければいずれの値も最小値となる。Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ成分は、輝度を表現しており、最小値を黒とし値が大きくなる程白に近づく。
なお、本発明においては、適用可能な色空間は、ＣＩＥ色空間に限定されない。例えば、グレースケールとＲＧＢ色空間を併用して適用することも可能である。
【００３８】
（２．構成）
図３は、本実施形態に係る光源情報取得装置のハードウェア構成図である。光源情報取得装置１００は、ＣＰＵ３１０、ＲＡＭ３２０、ＲＯＭ３３０、ハードディスク（ＨＤとする）３４０、通信Ｉ／Ｆ３５０、及び入出力Ｉ／Ｆ３６０を備える。ＲＯＭ３３０やＨＤ３４０には、オペレーティングシステム（ＯＳとする）や各種プログラム等が格納されており、必要に応じてＲＡＭ３２０に読み出され、ＣＰＵ３１０により各プログラムが実行される。通信Ｉ／Ｆ３５０は、他の装置（例えば、撮像装置としてのカメラ等）と通信を行うためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ３６０は、キーボードやマウス等の入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやモニタ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ３６０としてＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等が用いられる。また、必要に応じて、光磁気ディスク、フロッピーディスク（登録商標）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等のリムーバブルディスクに対応したドライブを接続することができる。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る光源情報取得装置の機能ブロック図である。光源情報取得装置１００は、撮像部４１０と画像取得部４２０と領域特定部４３０と光源情報算出部４４０とを備える。
【００４０】
撮像部４１０は、例えば、カメラやビデオカメラ等の装置であり、風景を撮像して画像や動画を生成する。風景を撮像する場合には、少なくとも陰影領域が含まれるように撮像する。陰影領域が含まれるためには、予め陰影ができる位置、時間等を特定しておき、それに応じて撮像してもよいし、撮像方向に必ず陰影領域ができる物体を配置してもよい。また、予め陰影領域を作るための準備をしなくても、撮像した風景中に写り込んだ陰影領域を検出することで、以降の処理に利用することも可能である。
画像取得部４２０は、撮像部４１０が撮像した画像や動画（動画中の任意の一のフレーム）を取得する処理を行う。
【００４１】
領域特定部４３０は、画像取得部４２０が取得した画像（動画中の任意の一のフレームも含む）について、陰影領域と非陰影領域とを特定する処理を行う。具体的には、取得した画像について陰影領域と非陰影領域を特定するための処理対象領域（例えば、陰影領域と非陰影領域の２領域のみを含む領域、予め撮像した背景画像との差分の領域、色相の差に基づいて分割した領域と輝度の差に基づいて分割した領域とを合わせた領域、道路の白線を含む領域等）を特定し、処理対象領域内の色相、輝度、及び／又は領域の大きさ（白線の幅）に基づいて、処理対象領域における陰影領域と非陰影領域を特定する。
光源情報算出部４４０は、領域特定部４３０が特定した陰影領域、及び非陰影領域の色相、及び輝度の差分を光源の色情報として算出する処理を行う。
【００４２】
（３．動作）
図５は、本実施形態に係る光源情報取得装置の動作を示すフローチャートである。まず、撮像部４１０が、少なくとも陰影領域を含む風景を撮像する（ステップＳ５０１）。ここでは、上述したように、予め陰影領域が含まれるように撮像方向に物体を配置したり、所定の方向、時間に基づいて撮像することで、陰影領域を含むようにしてもよいし、特に用意をせずに、偶然風景に写り込む陰影領域を含むようにしてもよい。
【００４３】
画像取得部４２０が、撮像された画像を取得する（ステップＳ５０２）。領域特定部４３０が、取得した画像中の所定の領域を処理対象領域として特定し（ステップＳ５０３）、特定した処理対象領域における陰影領域と非陰影領域とを区別してそれぞれ特定する（ステップＳ５０４）。
【００４４】
このステップＳ５０３とステップＳ５０４の処理について、本実施形態においては以下の４パターンのいずれかで処理を行う。
（１）予め撮像しておいた背景画像と取得した画像との差分領域を処理対象領域として特定し、処理対象領域における陰影領域と非陰影領域とを区別して特定する。
（２）取得した画像について、色相の差に基づいて領域分割した情報と、輝度の差に基づいて領域分割した情報とを加算した領域を処理対象領域として特定し、処理対象領域における陰影領域と非陰影領域とを区別して特定する。
（３）取得した画像について、色相、及び輝度の差に基づいて領域分割し、２つの領域を含む領域を処理対象領域として特定し、処理対象領域における陰影領域と非陰影領域とを区別して特定する。
（４）取得した画像に道路の白線が含まれており、白線を含む領域を処理対象領域として特定し、処理対象領域における陰影領域と非陰影領域とを区別して特定する。
【００４５】
上記（１）の処理について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第１のフローチャートである。図７は、陰影領域が特定される過程を示す第１の図である。図６のフローチャートは、上記（１）の処理を示す。まず、図７（ａ）に示すような背景画像を取得する（ステップＳ６０１）。この背景画像の取得は、撮像部４１０が背景を撮像し、画像取得部４２０が撮像された画像を取得することで実現される。
【００４６】
取得した図７（ａ）の背景画像と陰影領域が含まれる画像（図７（ｂ）に示す画像であり、前記図５におけるステップＳ５０２で取得した画像）との差分領域を処理対象領域として特定する（ステップＳ６０２）。つまり、ここでの処理対象領域は、図７（ｂ）における領域Ａ（拳）、及び領域Ｂ（拳の陰影）となる。
【００４７】
特定された処理対象領域を色相、及び／又は輝度の差に基づいて分割する（ステップＳ６０３）。ここでは、領域Ａと領域Ｂとに分割される。なお、領域分割する際には、例えばエッジ検出を行うことで領域分割を行ってもよい。つまり、エッジが検出された閉じた領域を一の領域とすることで、色相、及び／又は輝度の差に基づく領域分割が可能となる。また、画像をマトリックス状に所定の数（最小単位は画素）に領域分割し、分割された領域間の色相、及び／又は輝度の差と、所定の閾値との比較により、マトリックス状に分割された領域をグループ化することで、色相、及び／又は輝度の差に基づく領域分割を行ってもよい。
【００４８】
分割された領域から任意の一の領域を選択し（ステップＳ６０４）、選択した領域における色相と背景画像における同一の領域の色相との差分を算出する（ステップＳ６０５）。例えば、領域Ａが選択された場合は、領域Ａの色相と、図７（ａ）の背景画像における領域Ａと同じ拳がある領域の色相との差分を算出する。算出した色相の差分が所定の閾値未満であるかどうかを判定し（ステップＳ６０６）、所定の閾値以上であれば、ステップＳ６１０に進む。所定の閾値未満であれば、選択した領域における輝度と背景画像における同一の領域の輝度との差分を算出する（ステップＳ６０７）。算出した輝度の差分が所定の閾値より大きいかどうかを判定し（ステップＳ６０８）、所定の閾値未満であれば、ステップＳ６１０に進む。所定の閾値より大きければ、選択した任意の一の領域を一時保存する（ステップＳ６０９）。
【００４９】
つまり、図７（ｂ）の領域Ａについて、背景のテーブルと拳とでは色相が大きく異なるため、他の領域（領域Ｂ）が新たに選択される。選択された領域Ｂについて、背景のテーブルと拳の陰影とでは色相にそれほど大きな差がなく、背景のテーブルの輝度と拳の陰影の輝度とでは、輝度の差が大きいため、領域Ｂ（図７（ｃ）を参照）が一時保存される。
【００５０】
処理対象領域における分割された全ての領域について処理済みであるかを判定し（ステップＳ６１０）、全ての領域について処理済みではない場合は、ステップＳ６０４に戻って、他の領域を選択する。全ての領域について処理済みである場合は、ステップＳ６０９で一時保存された領域のうち、輝度の差分が最も大きい領域を陰影領域として特定して（ステップＳ６１１）、処理を終了する。つまり、上記で一時保存された図７（ｃ）の領域が陰影領域として特定される。
【００５１】
なお、図６においては、差分領域における任意の一の領域について、色相及び輝度の差分をそれぞれ閾値と比較して判定処理を行ったが、全ての差分領域について、まずは色相又は輝度の一方の差分に基づいて判定処理を行い、その一方の差分が所定の閾値を満たす場合についてのみ、他方の差分について判定処理を行うようにしてもよい。そうすることで、判定処理を短縮し、処理効率を上げることができる。
【００５２】
次に、上記（２）の処理について詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第２のフローチャートである。図９は、陰影領域が特定される過程を示す第２の図である。図８のフローチャートは、上記（２）の処理を示す。まず、取得した画像（図９（ａ）を参照）について、色相情報のみに基づいて色相の差から輪郭を抽出し、抽出した輪郭で領域を分割する（ステップＳ８０１）。ここで得られる画像が図９（ｂ）であり、仮に情報Ａとする。
【００５３】
取得した画像（図９（ａ）を参照）について、輝度情報のみに基づいて輝度の差から輪郭を抽出し、抽出した輪郭で領域を分割する（ステップＳ８０２）。ここで得られた情報を仮に情報Ｂとする。情報Ａと情報Ｂとを加算した情報Ｃを処理対象領域として特定する（ステップＳ８０３）。ここで特定された処理対象領域が、図９（ｃ）の画像である。
【００５４】
情報Ａと情報Ｃについて領域に差異（例えば、情報Ａに含まれる各領域と、情報Ｃにおける前記情報Ａの各領域と同一領域とをそれぞれ比較した場合の差異、つまり、具体的には、図９（ｂ）では背景と手の２領域しかないが、図９（ｃ）では図９（ｂ）における背景領域に新たに影の領域が現れ、手の領域と併せて３領域が存在する）があるかどうかを判定し（ステップＳ８０４）、差異がなければ図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。
【００５５】
差異があれば、陰影領域が存在する可能性が高いため、情報Ｃにおいて差異があった情報Ａにおける領域（つまり、図９（ｂ）における背景領域）と同一の情報Ｃの領域（つまり、図９（ｃ）における背景＋陰影の領域であり、以降、判定対象領域とする）について、元画像（図９（ａ））の隣接領域間の色相の差分を算出する（ステップＳ８０５）。色相の差分が所定の閾値より小さいかどうかを判定し（ステップＳ８０６）、色相の差分が所定の閾値以上であれば、図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。色相の差分が所定の閾値より小さい場合は、判定対象領域における元画像の隣接領域間の輝度の差分を算出する（ステップＳ８０７）。輝度の差分が所定の閾値より大きいかどうかを判定し（ステップＳ８０８）、輝度の差分が所定の閾値以下であれば、図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。色相の差分が所定の閾値より大きい場合は、輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定して（ステップＳ８０９）、処理を終了する。
【００５６】
つまり、図９（ｃ）と図９（ｂ）との領域の差異から、図９（ｃ）の領域が増加したことがわかるため、情報Ｃにおける判定対象領域の元画像における隣接領域間（図９（ａ）における領域Ａと領域Ｂ）の色相、及び輝度を比較し、色相の差分が小さく、且つ輝度の差分が大きい場合に、輝度が小さい方の領域（図９（ａ）における領域Ａ）を陰影領域として特定する。特定された陰影領域が図９（ｄ）である。
【００５７】
なお、図８においては、判定対象領域の隣接領域間について、色相及び輝度の差分をそれぞれ閾値と比較して判定処理を行ったが、全ての隣接領域間について、まずは色相又は輝度の一方の差分に基づいて判定処理を行い、その一方の差分が所定の閾値を満たす領域間についてのみ他方の差分について判定処理を行うようにしてもよい。そうすることで、判定処理を短縮し、処理効率を上げることができる。
また、情報Ｃと情報Ａが特定された段階で、情報Ｃと情報Ａの差分（図９（ｃ）と図９（ｂ）の差分）領域を陰影領域として特定してもよい。
【００５８】
次に、上記（３）の処理について詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第３のフローチャートである。図１１は、陰影領域が特定される過程を示す第３の図である。図１０のフローチャートは、上記（３）の処理を示す。まず、取得した画像の所定の領域（例えば、予め設定された、陰影領域と非陰影領域とを含む領域、又は取得した画像を複数領域に分割（例えば、１６分割）した場合の一の領域）を処理対象領域として特定する（ステップＳ１００１）。ここで、図１１（ａ）が処理対象領域として特定されたとする。特定した処理対象領域について、色相、及び／又は輝度の差に基づいて領域分割する（ステップＳ１００２）。つまり、図１１（ａ）において、領域Ａと領域Ｂに分割される。
分割した領域数が２つであるかどうかを判定し（ステップＳ１００３）、２つでなければ図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。
【００５９】
領域が２つであれば、２つの領域間の色相の差分を算出する（ステップＳ１００４）。色相の差分が所定の閾値より小さいかどうかを判定し（ステップＳ１００５）、色相の差分が所定の閾値以上であれば図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。色相の差分が所定の閾値より小さければ、２つの領域間の輝度の差分を算出する（ステップＳ１００６）。輝度の差分が所定の閾値より大きいかどうかを判定し（ステップＳ１００７）、輝度の差分が所定の閾値以下であれば図５のステップＳ５０２に戻って、他の画像について処理を行う。輝度の差分が所定の閾値より大きければ、輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定して（ステップＳ１００８）、処理を終了する。
【００６０】
つまり、図１１（ａ）が領域Ａと領域Ｂの２つの領域に分割され、それぞれの色相の差が小さく、輝度の差が大きい場合は、輝度値が小さい方（ここでは、領域Ａ）が陰影領域として特定される。特定された陰影領域が、図１１（ｂ）である。
【００６１】
次に、上記（４）の処理について詳細に説明する。図１２は、本実施形態に係る光源情報取得装置の領域特定部の処理を示す第４のフローチャートである。図１３は、陰影領域が特定される過程を示す第４の図である。図１２のフローチャートは、上記（４）の処理を示す。まず、取得した画像（図１３（ａ）を参照）において、予め設定された、白線が含まれるべき位置を含む領域を処理対象領域として特定する（ステップＳ１２０１）。ここで特定される処理対象領域が、図１３（ａ）における領域Ａである。処理対象領域における白線が検出されるべき位置、形状、及び／又は色相等に基づいて白線を検出する（ステップＳ１２０２）。図１３（ｂ）が検出された白線の画像である。
【００６２】
検出された白線上に複数の領域が存在するかどうかを判定し（ステップＳ１２０３）、複数の領域が存在しなければ図５のステップＳ５０２に戻って、取得した他の画像について処理を行う。複数の領域が存在すれば、色相、及び／又は輝度の差に基づいて領域分割し、白線上の任意の一の領域を選択する（ステップＳ１２０４）。図１３（ｃ）が領域分割した場合の画像である。
【００６３】
選択した領域の幅が、白線の幅より大きいかどうかを判定し（ステップＳ１２０５）、選択した領域の幅が、白線の幅以下の場合は、ステップＳ１２０７に進む。選択した領域の幅が、白線の幅より大きければ、選択した領域を物体と判断し、処理対象領域から除去する（ステップＳ１２０６）。白線上の全ての領域について、物体であるかどうかを判断し、物体である場合には領域を除去する処理を行ったかどうかを判定し（ステップＳ１２０７）、全ての領域について処理を行っていなければ、ステップＳ１２０４に戻って他の未処理領域を選択する。全ての領域について処理を行っていれば、残った領域が複数で且つ残った領域間の輝度値の差が所定の閾値より大きいかどうかを判定する（ステップＳ１２０８）。
【００６４】
ステップＳ１２０８の条件を満たしていない場合は、図５のステップＳ５０２に戻って、取得した他の画像について処理を行う。ステップＳ１２０８の条件を満たしている場合は、輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定して（ステップＳ１２０９）、処理を終了する。図１３（ｄ）が、白線上で陰影領域が特定された場合の画像である。白線の幅を基準として物体を予め除去しているため、輝度の差を利用することで白線上の陰影領域を容易に特定することができる。
以上が上記図５におけるステップＳ５０３とステップＳ５０４の処理についての説明である。
【００６５】
図５に戻って、ステップＳ５０４で陰影領域と非陰影領域が特定されると、光源情報算出部４４０が、特定された陰影領域、非陰影領域の色相、及び輝度の差分を算出し、光源の色情報として取得して（ステップＳ５０５）、処理を終了する。
【００６６】
図１４は、陰影領域と非陰影領域に基づいて光源の色情報を取得する場合の処理を示す図である。図１４（ａ）が陰影領域を含む取得した画像であり、図１４（ｂ）が、光源の色情報を示す空間である。図１４（ａ）において、領域Ａが陰影領域、領域Ｂが非陰影領域、領域Ｃが人物である。それぞれの領域Ａ〜Ｃに対応する色情報が、図１４（ｂ）における座標Ａ〜Ｃである。つまり、図１４（ｂ）において、座標Ａ（陰影領域の色情報）から座標Ｂ（非陰影領域の色情報）へのベクトルが、陰影領域の色情報と非陰影領域の色情報の差分となり、光源の色情報を示す。
【００６７】
なお、白線を用いて光源の色情報を取得する場合には、予め白色光源における白線の色相、輝度を取得しておき、取得した画像中における白線の色相、輝度との差から光源の色情報を取得してもよい。
【００６８】
このように、本実施形態に係る光源情報取得装置によれば、画像情報の所定の対象領域について、色相情報、及び輝度情報に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて光源の色情報を算出するため、色相情報、及び輝度情報に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を正確に特定することができると共に、光源の正確な色情報を算出して取得することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、画像処理における非常に重要な要素の一つである光源の色情報を正確に取得することができるため、画像情報における色の補正等を容易に行うことができ、画像認識処理等の精度を格段に向上させることに繋がるという効果を奏する。
【００７０】
さらに、予め撮像された背景画像情報、及び前記取得した画像情報の差分領域を対象領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、背景画像との差分領域において、色相の変化が小さく、輝度の変化が大きい領域を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
【００７１】
さらにまた、取得した画像情報を色相情報の相違に基づいて分割した領域（色相分割領域とする）、及び輝度情報の相違に基づいて分割した領域（輝度分割領域とする）を合わせた領域を対象領域として特定し、色相分割領域の領域数と対象領域の領域数との差、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、輝度分割領域においてのみ出現した領域を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
【００７２】
さらにまた、画像情報における色相情報、及び輝度情報の少なくとも一の情報が相違する二つの領域を差分領域として特定し、色相情報、及び輝度情報に基づいて、前記対象領域における陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、差分領域として特定された二つの領域について、色相の変化が小さく、輝度の変化が大きい方を陰影領域として正確に特定することができ、光源の色情報を正確に算出することができるという効果を奏する。
【００７３】
さらにまた、少なくとも道路の白線を含む風景が撮像された画像情報を取得し、分割された領域と白線の幅との大きさの差に基づいて物体と影とを区別し、輝度値に基づいて陰影領域、及び非陰影領域を特定するため、領域の大きさと道路の白線の幅とが異なる場合には、物体として特定することができ、物体と陰影を正確に区別し、陰影領域と非陰影領域を正確に特定することができるという効果を奏する。
【００７４】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置について図１５ないし図１７を用いて説明する。本実施形態に係る陰影検出装置は、前記第１の実施形態における光源情報取得装置を備え、当該光源情報取得装置が取得した光源情報に基づいて、画像中の陰影領域を検出する処理を行う。また、陰影除去装置は、前記陰影検出装置を備え、当該陰影検出装置が検出した陰影領域の陰影を除去する処理を行う。
なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００７５】
（１．構成）
図１５は、本実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置の機能ブロック図である。陰影除去装置１５０１は、陰影検出装置１５０２と陰影除去部１５９０とを備える。また、陰影検出装置１５０２は、撮像部１５１０と画像取得部１５２０と色情報分解部１５３０と領域分割部１５４０と色相比較部１５５０と輝度比較部１５６０と陰影判定部１５７０と陰影特定部１５８０と光源情報取得装置１００とを備える。
【００７６】
撮像部１５１０は、カメラやビデオカメラ等の装置であり、風景を撮像して画像を生成する。第１の実施形態の場合とは異なり、ここでは少なくとも陰影領域を含む必要はない。また、画像取得部１５２０は、撮像部１５１０が撮像した風景画像を取得する処理を行う。
【００７７】
色情報分解部１５３０は、画像取得部１５２０が取得した画像を、色相と輝度に分解する処理を行う。つまり、図２における、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｂｌｕｅ成分、及びＲｅｄ−Ｇｒｅｅｎ成分を色相として分解し、Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ成分を輝度として分解する。領域分割部１５４０は、分解された色相、及び輝度について、それぞれの差に基づいて領域を分割する。
【００７８】
色相比較部１５５０は、分割された領域について、隣接する任意の２領域間の色相の差と光源情報取得装置１００が取得した光源の色相情報とを比較する処理を行う。また、輝度比較部１５６０は、分割された領域について、隣接する任意の２領域間の輝度の差と光源情報取得装置１００が取得した光源の輝度情報とを比較する処理を行う。
【００７９】
陰影判定部１５７０は、色相比較部１５５０で比較した結果、隣接する領域間の色相の差が光源の色相と所定の範囲内で一致し、輝度比較部１５６０で比較した結果、隣接する領域間の輝度の差が光源の輝度と所定の範囲内で一致する場合に、隣接領域がそれぞれ陰影領域と非陰影領域であると判定する処理を行う。
【００８０】
陰影特定部１５８０は、隣接領域がそれぞれ陰影領域と非陰影領域である場合に、輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する処理を行う。
陰影除去部１５９０は、特定された陰影領域に、陰影領域と非陰影領域の色相の差分、及び輝度の差分を加算することで陰影が除去された画像データを出力する処理を行う。なお、陰影領域を除去する際には、特定された陰影領域に光源の色相、及び輝度を加算してもよい。
【００８１】
また、撮像部１５１０と画像取得部１５２０は、光源情報取得装置１００が有する撮像部４１０と画像取得部４２０と一体の処理部として捉えてもよい。その場合は、光源を取得するための画像情報と陰影領域を検出、除去するための処理対象画像は共通の画像情報であってもよい。つまり、陰影領域の検出、除去を行うために、その処理対象となる画像情報の一部から光源の色情報を取得し、取得した光源の色情報に基づいて、処理対象画像の陰影領域の検出、除去を行ってもよい。
【００８２】
さらに、陰影除去装置１５０１、及び陰影検出装置１５０２のハードウェア構成は、前記第１の実施形態における光源情報取得装置１００のハードウェア構成と同じであるため、説明は省略する。
【００８３】
（２．動作）
図１６は、本実施形態に係る陰影検出装置、及び陰影除去装置の動作を示すフローチャート、図１７は、陰影が除去される過程を示す図である。まず、撮像部１５１０が風景を撮像し、画像取得部１５２０が画像を取得する（ステップＳ１６０１）。取得した画像が図１７（ａ）である。光源情報取得装置１００が、前記撮像部１５１０により撮像された光源の色情報を取得する（ステップＳ１６０２）。色情報分解部１５３０が、取得した画像について色相の成分と輝度の成分とに分解する（ステップＳ１６０３）。領域分割部１５４０が、色相の差、及び／又は輝度の差に基づいて領域を分割する（ステップＳ１６０４）。領域が分割された画像が図１７（ｂ）である。
【００８４】
分割された領域から任意の一の領域を選択する（ステップＳ１６０５）。ここで選択した領域を領域Ａとする。領域Ａに隣接する任意の一の領域を選択する（ステップＳ１６０６）ここで選択した領域を領域Ｂとする。領域Ａと領域Ｂの色相の差分を算出する（ステップＳ１６０７）。色相比較部１５５０が、領域間の色相の差分と光源の色相が同じ（誤差が所定の範囲内）であるかどうかを比較し（ステップＳ１６０８）、同じでなければ、ステップＳ１６１３に進む。領域間の色相の差分と光源の色相が同じであれば、選択した領域間の輝度の差分を算出する（ステップＳ１６０９）。輝度比較部１５６０が、領域間の輝度の差分と光源の輝度が同じ（誤差が所定の範囲内）であるかどうかを比較し（ステップＳ１６１０）、同じでなければ、ステップＳ１６１３に進む。領域間の輝度の差分と光源の輝度が同じであれば、陰影判定部１５７０が、領域Ａ、又は領域Ｂのいずれか一方が陰影領域で、他方が非陰影領域であると判定し、陰影特定部１５８０が、輝度値が小さい方の領域を陰影領域として特定する（ステップＳ１６１１）。ここまでの処置が陰影検出装置１５０２の処理であり、検出された陰影領域の画像が図１７（ｃ）である。
【００８５】
陰影領域が特定されると、ステップＳ１６０７で算出した領域間の色相の差分、及びステップＳ１６０９で算出した領域間の輝度の差分を陰影領域に加算する（ステップＳ１６１２）。領域Ａの全隣接領域について処理済みであるかどうかを判定し（ステップＳ１６１３）、処理済みでなければ、ステップＳ１６０６に戻って、他の隣接領域について処理を行う。処理済みであれば、全領域について処理済みであるかどうかを判定し（ステップＳ１６１４）、処理済みでなければ、ステップＳ１６０５に戻って、他の領域について処理を行う。処理済みであれば、陰影領域が除去された画像を出力して（ステップＳ１６１５）、処理を終了する。陰影領域が除去された画像が図１７（ｄ）である。図１７（ａ）と比較して陰影領域が除去されていることがわかる。陰影領域が除去されることにより、画像認識の精度を格段に上げることができる。
【００８６】
なお、上述したように、陰影領域に光源の色相、及び輝度を加算してもよい。
また、光源の色情報は、光源情報取得装置１００から取得してもよいし、予め測定しておいてもよい。
【００８７】
さらに、陰影領域の検出、除去を行う対象となる処理対象画像内に、少なくとも陰影領域、及び／又は道路の白線を含むように撮像部１５１０が撮像することで、処理対象画像内の陰影領域に基づいて、光源情報取得装置１００が光源の色情報を取得し、取得した光源の色情報を用いて陰影検出装置１５０２、及び陰影除去装置１５０１が、処理対象画像の陰影領域の検出、除去を行うようにしてもよい。
【００８８】
さらにまた、図１６においては、隣接する領域間について、色相、及び輝度の差分をそれぞれ光源の色相、及び輝度と比較して判定処理を行ったが、全ての隣接する領域間について、まずは輝度、又は色相の一方の差分に基づいて判定処理を行い、その一方の差分が所定の閾値を満たす領域間についてのみ、他方の差分について判定処理を行うようにしてもよい。そうすることで、判定処理を短縮し、処理効率を上げることができる。
【００８９】
さらにまた、動画の場合、取得した光源の色情報を定期的に更新して補正するようにしてもよい。例えば、先回取得した光源の色情報と今回取得した光源の色情報との平均値を算出し、その平均値で光源の色情報を補正することで、毎回光源の色情報を取得しなくても、更新した光源の色情報を用いて動画内の陰影領域を検出、除去することができる。
【００９０】
さらにまた、本実施形態において、白線は「白」であることから白線の色情報（色相情報、輝度情報）を予め記憶しておき、処理対象画像にて検出された白線の色情報と、予め記憶された「白」の色情報とを比較することで、その差分を光源情報として取得してもよい。
【００９１】
このように、本実施形態に係る陰影検出装置は、光源情報取得装置が取得した光源の色情報に基づいて陰影の検出を行うため、光源の色が強い場合であっても、光源情報取得装置で取得した光源の色相情報、輝度情報を用いて陰影領域の検出を行うことで、正確に陰影領域を特定することができるという効果を奏する。
【００９２】
また、光源情報取得装置により、一旦光源の色情報を取得しさえすれば、その光源の下での他のどんな状況下であっても陰影領域を検出するための細かい閾値の設定等を行う必要が無いため、処理を簡潔にして効率化を図ることができるという効果を奏する。
【００９３】
以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。
【符号の説明】
【００９４】
１００  光源情報取得装置
３１０  ＣＰＵ
３２０  ＲＡＭ
３３０  ＲＯＭ
３４０  ＨＤ
３５０  通信Ｉ／Ｆ
３６０  入出力Ｉ／Ｆ
４１０  撮像部
４２０  画像取得部
４３０  領域特定部
４４０  光源情報算出部
１５０１  陰影除去装置
１５０２  陰影検出装置
１５１０  撮像部
１５２０  画像取得部
１５３０  色情報分解部
１５４０  領域分割部
１５５０  色相比較部
１５６０  輝度比較部
１５７０  陰影判定部
１５８０  陰影特定部
１５９０  陰影除去部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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