(57)【要約】【課題】  限界ＴＶ解像縞本数を算出して鏡筒の異常の有無を判定すること。【解決手段】  画像解析装置１００は、鏡筒２００を使用して撮像したチャートの画像を取り込んで、チャート画像上のくさびパターンの線幅、およびコントラストを算出し、これらの算出結果に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出する。そして算出した限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、チャートを撮像した鏡筒２００の解像度を判定して、鏡筒２００の異常の有無を判定する。【選択図】      図１
2006109315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のくさび状の図形を所定間隔空けて、明部と暗部とを有するくさびパターンとして形成した解像度チャートを光学系を通して撮像手段で撮像し、その撮像した画像データにおいて、各くさびパターンをくさび状の図形の先端方向へ走査して限界ＴＶ解像縞本数を算出する画像解析装置であって、
任意の走査位置におけるくさびパターンの明部と暗部とを少なくとも１つずつ含む範囲の長さを、くさびパターンの線幅として算出する線幅算出手段と、
前記線幅算出手段で算出した前記任意の走査位置における線幅内のくさびパターンのコントラストを算出するコントラスト算出手段と、
前記線幅算出手段で算出した任意の走査位置における線幅、およびその任意の走査位置において前記コントラスト算出手段で算出したコントラストの少なくともいずれか一方が所定の条件を満たさない走査位置を検出し、この検出した走査位置に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出するための走査位置を特定する走査位置特定手段とを備えることを特徴とする画像解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像解析装置において、
前記任意の走査位置におけるＴＶ解像縞本数を算出するＴＶ解像縞本数算出手段と、
前記走査位置特定手段で特定した走査位置における前記ＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数として算出する限界ＴＶ解像縞本数算出手段をさらに備えることを特徴とする画像解析装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像解析装置において、
前記限界ＴＶ解像縞本数算出手段で算出した限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、前記光学系の解像度の良否を判定する解像度判定手段をさらに備えることを特徴とする画像解析装置。
【請求項４】
複数のくさび状の図形を所定間隔空けて、明部と暗部とを有するくさびパターンとして形成した解像度チャートを光学系を通して撮像手段で撮像し、その撮像した画像データにおいて、各くさびパターンをくさび状の図形の先端方向へ走査して限界ＴＶ解像縞本数を算出する画像解析方法であって、
任意の走査位置におけるくさびパターンの明部と暗部とを少なくとも１つずつ含む範囲の長さを、くさびパターンの線幅として算出し、
前記任意の走査位置における線幅内のくさびパターンのコントラストを算出し、
前記任意の走査位置において算出した線幅、および前記任意の走査位置において算出したコントラストの少なくともいずれか一方が所定の条件を満たさない走査位置を検出し、この検出した走査位置に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出するための走査位置を特定することを特徴とする画像解析方法。
【請求項５】
請求項４に記載の画像解析方法において、
前記任意の走査位置におけるＴＶ解像縞本数を算出し、
特定した走査位置における前記ＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数として算出することを特徴とする画像解析方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の画像解析方法において、
算出した限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、前記光学系の解像度の良否を判定することを特徴とする画像解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を解析して撮像素子の解像度を判定する画像解析装置、および画像解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１によって次のような限界解像度判定アルゴリズムが知られている。複数のくさび状の図形により構成されるくさびパターンを含む矩形領域のデータに対して、くさびパターンが読み取れなくなるまで矩形領域を走査して、くさび状の図形の本数の検出を行い、検出結果に基づいて限界解像度を判定する。
【０００３】
【非特許文献１】カメラ映像機器工業会規格  規格名称：ＣＩＰＡ  ＤＣ−００３−２００３  デジタルカメラの解像度測定方法（２００３年１２月１７日制定）  Ｐ．８〜Ｐ．１９（有限責任中間法人カメラ映像機器工業会発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の限界解像度判定アルゴリズムでは、くさびパターンが読み取れなくなるまで矩形領域を走査する必要があり、処理に時間がかかるという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の画像解析装置は、複数のくさび状の図形を所定間隔空けて、明部と暗部とを有するくさびパターンとして形成した解像度チャートを光学系を通して撮像手段で撮像し、その撮像した画像データにおいて、各くさびパターンをくさび状の図形の先端方向へ走査して限界ＴＶ解像縞本数を算出する画像解析装置であって、任意の走査位置におけるくさびパターンの明部と暗部とを少なくとも１つずつ含む範囲の長さを、くさびパターンの線幅として算出する線幅算出手段と、線幅算出手段で算出した任意の走査位置における線幅内のくさびパターンのコントラストを算出するコントラスト算出手段と、線幅算出手段で算出した任意の走査位置における線幅、およびその任意の走査位置においてコントラスト算出手段で算出したコントラストの少なくともいずれか一方が所定の条件を満たさない走査位置を検出し、この検出した走査位置に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出するための走査位置を特定する走査位置特定手段とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の画像解析装置は、請求項１に記載の画像解析装置において、任意の走査位置におけるＴＶ解像縞本数を算出するＴＶ解像縞本数算出手段と、走査位置特定手段で特定した走査位置におけるＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数として算出する限界ＴＶ解像縞本数算出手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項３に記載の画像解析装置は、請求項１または２に記載の画像解析装置において、限界ＴＶ解像縞本数算出手段で算出した限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、光学系の解像度の良否を判定する解像度判定手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項４に記載の画像解析方法は、複数のくさび状の図形を所定間隔空けて、明部と暗部とを有するくさびパターンとして形成した解像度チャートを光学系を通して撮像手段で撮像し、その撮像した画像データにおいて、各くさびパターンをくさび状の図形の先端方向へ走査して限界ＴＶ解像縞本数を算出する画像解析方法であって、任意の走査位置におけるくさびパターンの明部と暗部とを少なくとも１つずつ含む範囲の長さを、くさびパターンの線幅として算出し、任意の走査位置における線幅内のくさびパターンのコントラストを算出し、任意の走査位置において算出した線幅、および任意の走査位置において算出したコントラストの少なくともいずれか一方が所定の条件を満たさない走査位置を検出し、この検出した走査位置に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出するための走査位置を特定することを特徴とする。
請求項５に記載の画像解析方法は、請求項４に記載の画像解析方法において、任意の走査位置におけるＴＶ解像縞本数を算出し、特定した走査位置におけるＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数として算出することを特徴とする。
請求項６に記載の画像解析方法は、請求項４または５に記載の画像解析方法において、算出した限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、光学系の解像度の良否を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、解像度チャートの画像データに含まれるくさびパターンをくさび状の図形の先端方向に走査していき、くさびパターンの線幅とコントラストの少なくともいずれか一方が所定の基準値を満たさない走査位置に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出するための走査位置を特定することとした。これによって、走査位置を特定するためのくさびパターンの走査範囲を限定することができ、走査位置を高速に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本実施の形態における画像解析装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。画像解析装置１００は、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）の鏡筒２００で撮像した画像を取り込むための画像取り込みＩ／Ｆ１０１と、後述する画像処理を行う制御装置１０２と、画像処理の結果を表示するモニタ１０３とを備えている。画像取り込みＩ／Ｆ１０１は、例えばメモリーカードを介して画像を取り込むためのメモリーカードスロットや、ＵＳＢケーブルを介してＤＳＣの鏡筒２００を接続して画像を取り込むためのＵＳＢインターフェースなどである。
【０００８】
ＤＳＣの鏡筒２００は、ＤＳＣの製造過程においてＤＳＣ本体に取り付けられる前の状態として単体で存在する鏡筒部であり、撮像素子としてのＣＣＤ２０１、レンズ２０２、および制御装置２０３とを備えており、図２に示す電子スチルカメラ用の解像度チャート（以下、「チャート」と呼ぶ）の画像を撮像する。
【０００９】
画像解析装置１００は、この鏡筒２００を使用して撮像したチャートの画像を取り込んで、以下のように画像処理を実行する。チャート画像上の中央、および四隅における水平成分と垂直成分、すなわち画像上に設定した領域２ａ〜２ｊ内の画像に対して、後述する限界ＴＶ解像縞本数算出処理を実行する。そして算出した各領域内の限界ＴＶ解像縞本数に基づいて、チャートを撮像した鏡筒２００の解像度を判定して、鏡筒２００の異常の有無を判定する。
【００１０】
まず、限界ＴＶ解像縞本数算出処理について説明する。図３は、チャート画像上の垂直成分である領域２ａを拡大して模式的に示した図である。領域２ａには白い背景に黒い４本のくさび状の図形３ａ〜３ｄとで構成されるくさびパターンが含まれており、この４本のくさびを含むくさびパターンのＸＹ座標系において、矢印３ｅで示すようにｙ軸方向に所定間隔、例えば１画素ごとに画像を走査する。そして、後述するように各走査位置におけるｙ座標値、線幅、コントラスト、およびＴＶ解像縞本数を算出する。
【００１１】
例えば、走査位置３ｆにおけるｙ座標値、線幅、コントラスト、およびＴＶ解像縞本数を算出する場合には、以下のように処理を行う。まず、走査位置３ｆにおけるｙ座標値を取得する。このときの線幅は、図４に示すように算出する。すなわち、４本のくさび状の図形３ａ〜３ｄのうち、両外側のくさび状の図形３ａおよび３ｄを除いた範囲において、くさび状の図形３ａ側から３ｄ側への明るさの変化を示す波形を算出し、当該波形の明部のピークの外側同士、すなわち点１から点５までの長さを走査位置３ｆにおける線幅４ａとして算出する。そして、算出した走査位置３ｆにおける線幅４ａと、チャート上の走査位置３ｆに相当する位置の実際の線幅との比を算出し、当該比が所定値未満であれば、線幅は正しく算出されていると判断して、コントラストの算出を行う。
【００１２】
走査位置３ｆにおけるコントラストは、線幅４ａ内で輝度が最も高い点の平均値（輝度ＭＡＸ）、すなわち点１、３、および５における輝度の平均値と、線幅内で輝度が最も低い点の平均値（輝度ＭＩＮ）、すなわち点２、および４における輝度の平均値とに基づいて、次式（１）によって算出される。
コントラスト＝（輝度ＭＡＸ―輝度ＭＩＮ）／（輝度ＭＡＸ＋輝度ＭＩＮ）・・・（１）
式（１）で算出したコントラストが所定の基準値以上であれば、コントラストは正しく算出されていると判断して、走査位置３ｆにおけるＴＶ解像縞本数を算出する。
【００１３】
このときのＴＶ解像縞本数は、上述した走査位置３ｆにおける線幅４ａを補間して以下のように算出される。図５は、鏡筒２００で撮像するチャートの領域２ａおよび２ｂが含まれる部分を拡大した図である。このときのチャート上の符号ａにおける実際の線幅をＡ、符号ｂにおける実際の線幅をＢ、符号ｃ、すなわち走査位置３ｆにおけるチャート画像上の線幅４ａをＣとすると、ＴＶ解像縞本数は次式（２）によって算出される。
ＴＶ解像縞本数＝６００＋（（Ｃ−Ａ）／（Ｂ―Ａ））×４００・・・（２）
【００１４】
ｙ軸方向に画像を走査して、各走査位置におけるｙ座標値、線幅、コントラスト、およびＴＶ解像縞本数を算出を行った結果、ある走査位置、例えば走査位置３ｈにおいて、線幅、およびコントラストの少なくともいずれか一方が、上述した正しいと判断できる条件を満たさない場合には、当該走査位置はチャートを撮像した鏡筒２００に搭載されたＣＣＤ２０１の限界ＴＶ解像度を超えていると判断する。そして、その直前に走査した走査位置３ｇにおけるＴＶ解像縞本数の算出結果を限界ＴＶ解像縞本数として、モニタ１０３に表示する。
【００１５】
例えば、図６に示すようなマトリックス図を制御装置１０２が有するメモリ空間内に作成し、各走査位置を走査した時点で、マトリックス図内の各項目を埋めていく。すなわち、走査中の走査位置のｙ座標値を取得して記憶し、線幅、およびコントラストを算出する。そして、その走査位置における線幅、およびコントラストが上述した条件を満たすか否かを○Ｘで判定する。両方が条件を満たす場合、すなわち○の場合には、ＴＶ解像縞本数を算出して、次の走査位置を走査する。一方、走査位置３ｈのように、線幅、およびコントラストがのうちいずれか一方がＸの場合には、直前に走査した走査位置３ｇに戻って、このときのＴＶ解像縞本数「ＥＥＥ」を限界ＴＶ解像縞本数とする。
【００１６】
なお、上述した処理は、チャート画像上の垂直成分である領域２ａに対して行う場合について説明したが、その他の垂直成分においても上述した処理を実行することにより、限界ＴＶ解像縞本数の算出が可能である。また、水平成分である領域（例えば領域２ｂ）については、図７に示すように、矢印７ｅで示すようにｘ軸方向に画像を走査し、点１から点５までの長さを線幅として上述した処理を実行することにより、限界ＴＶ解像縞本数の算出が可能である。
【００１７】
限界ＴＶ解像縞本数算出処理を領域２ａ〜２ｊの全ての領域に対して実行し、各領域で算出された限界ＴＶ解像縞本数の全てが所定の基準値以上であれば、チャート画像を撮像した鏡筒２００に搭載されたＣＣＤ２０１は、必要とする解像度を満たしていると判断して、鏡筒２００は異常無しと判定する。これに対して、いずれかの領域における限界ＴＶ解像縞本数が所定の基準値未満であれば、鏡筒２００は異常ありと判定する。そして、当該判定結果をモニタ１０３に表示する。なお、鏡筒２００の以上の有無を判定するために限界ＴＶ解像縞本数と比較する所定の基準値は、鏡筒２００を搭載するカメラの機種ごとにあらかじめ設定されている。
【００１８】
図８は、本実施の形態における画像解析装置１００の処理を示すフローチャートである。図８に示す処理は、説明の簡略化のため、領域２ａ〜２ｊの任意の１つの領域に対して実行される処理を示しており、画像取り込みＩ／Ｆ１０１を介してチャート画像が取り込まれたと判断したときに起動するプログラムとして、制御装置１０２によって実行される。ステップＳ１０において、チャート画像上の最初の走査位置のデータを読み込んで、ステップＳ２０へ進む。
【００１９】
ステップＳ２０では、現在の走査位置における線幅を算出してステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、算出した線幅と、チャート上の現在の走査位置に相当する位置の実際の線幅との比を算出し、当該比が所定値未満であるという条件を満たしているか否かを判断する。条件を満たしていない場合には、後述するステップＳ８０へ進む。条件を満たしている場合には、ステップＳ４０へ進む。
【００２０】
ステップＳ４０では、現在の走査位置におけるコントラストを算出してステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、算出したコントラストが所定の基準値以上であるという条件を満たしているか否かを判断する。条件を満たしていない場合には、後述するステップＳ８０へ進む。条件を満たしている場合には、ステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、上述した式（２）によりＴＶ解像縞本数を算出して、ステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０では、チャート画像上の次の走査位置のデータを読み込んで、ステップＳ２０へ戻る。
【００２１】
次に、線幅もしくはコントラストが条件を満たしていない場合の処理について説明する。この場合にはステップＳ８０へ進み、直前の走査位置におけるＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数とする。その後、ステップＳ９０へ進み、限界ＴＶ解像縞本数が所定値以上であるか否かが判断される。限界ＴＶ解像縞本数が所定値以上であると判断された場合には、ステップＳ１００へ進み、チャート画像を撮像した鏡筒２００は異常無しと判定して、ステップＳ１２０へ進む。
【００２２】
一方、限界ＴＶ解像縞本数が所定値未満であると判断された場合には、ステップＳ１１０へ進み、チャート画像を撮像した鏡筒２００は異常あり判定して、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、限界ＴＶ解像縞本数と鏡筒２００の以上の有無をモニタ１０３に表示して、処理を終了する。
【００２３】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）鏡筒２００で撮像したチャート画像に基づいて限界ＴＶ解像縞本数を算出し、当該算出結果に基づいて、鏡筒２００の解像度を判定して、異常の有無を判定することとした。これによって、従来は鏡筒２００の解像度は投影解像によって人間が目視で判定していたが、これを自動で行うことによって、判定時間の短縮、および判定精度の向上を図ることができる。
（２）限界ＴＶ解像縞本数を算出するに当たって、走査中の走査位置における線幅およびコントラストのいずれか一方が基準を満たさないときに、直前の走査位置のＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数とすることとした。これによって、くさびパターンの走査範囲を限定することができ、処理を高速に行うことができる。
【００２４】
なお、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、チャート画像上のくさび状の図形は４本の場合について説明したが、３本以下の場合、および５本以上の場合にも適用することができる。
【００２５】
（２）上述した実施の形態では、線幅を算出するにあたって、両外側のくさび状の図形を除いた範囲で、明るさの変化を示す波形を算出し、当該波形の明部のピークの外側同士の長さを走査位置における線幅として算出することとした。しかし、当該波形の明部のピークと暗部のピークとを少なくとも１つずつ含む範囲を線幅として算出してもよい。例えば、両外側のくさび状の図形を除かずに、波形の明部のピークの外側同士の長さを走査位置における線幅として算出してもよい。
【００２６】
（３）上述した実施の形態では、限界ＴＶ解像縞本数を算出するに当たって、図６に示すマトリックス図のように、各走査位置を走査した時点で線幅、およびコントラストを算出して、それぞれの算出結果が条件を満たしているかを判定し、満たしている場合にＴＶ解像縞本数を算出して次の走査位置を走査することとした。そして、線幅、およびコントラストがのうちいずれか一方が条件を満たさない場合には、直前の走査位置に戻ってその走査位置におけるＴＶ解像縞本数を限界ＴＶ解像縞本数として算出することとした。
【００２７】
しかし、これに限定されず、例えば各走査位置を走査した時点で線幅のみを算出し、算出した線幅が条件を満たさないときに、直前の走査位置に戻ってコントラストを算出し、算出したコントラストが条件を満たせば、この走査位置におけるＴＶ解像縞本数を算出して限界ＴＶ解像縞本数としてもよい。また、この走査位置において算出したコントラストが条件を満たさない場合には、さらに１つ前の走査位置に戻ってコントラストを算出して同様の処理をするようにしてもよい。これによって、全ての走査位置で線幅とコントラストの算出を算出する必要がなくなるため、処理をさらに高速化することができる。
【００２８】
（４）上述した実施の形態では、図６に示すマトリックス図におけるコントラストは、式（１）による算出結果が条件を満たす場合に○と判定する例について説明した。しかし、これに限定されず、例えば任意の走査位置における図３に示す点１、３、および５の各コントラストの最大値と、両外側のくさび状の図形の外部にある背景が白い領域内での任意の走査位置上の点におけるコントラストをそれぞれ算出し、これらのコントラストの少なくともいずれか一方が所定の基準値以下であり、かつ式（１）による算出結果が条件を満たす場合に、図６に示すマトリックス図におけるコントラストを○と判定してもよい。
【００２９】
特許請求の範囲の構成要素と実施の形態との対応関係について説明する。制御装置１０２は、線幅算出手段、コントラスト算出手段、走査位置特定手段、ＴＶ解像縞本数算出手段、限界ＴＶ解像縞本数算出手段、および解像度判定手段に、鏡筒２００は撮像手段に相当する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画像解析装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】鏡筒２００を使用して撮像するチャートを示す図である。
【図３】チャート画像上の垂直成分の領域を拡大した図である。
【図４】くさび状の図形３ａ側から３ｄ側への明るさの変化を示す波形を示す図である。
【図５】チャートの領域２ａおよび２ｂが含まれる部分を拡大した図である。
【図６】走査中の走査位置のｙ座標値、線幅とコントラストの判定結果、およびＴＶ解像縞本数を記憶するマトリックス図の具体例を示す図である。
【図７】チャート画像上の水平成分の領域を拡大した図である。
【図８】画像解析装置１００の処理を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  画像解析装置
１０１  画像取り込みＩ／Ｆ
１０２  制御装置
１０３  モニタ
２００  鏡筒
２０１  ＣＣＤ
２０２  レンズ
２０３  制御装置
【図１】
2006109315.tif 000003
【図２】
2006109315.tif 000004
【図３】
2006109315.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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