(57)【要約】【課題】探索対象物のスペクトル情報が未知の場合であっても迅速に探索対象物を特定することができる、探索方法及び探索システムを提供する。【解決手段】位置情報及びスペクトル情報を含む画像を撮影する撮影ステップと、撮影画像Ｐを複数の探索範囲Ｒｎに区画する探索範囲設定ステップと、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う主成分分析ステップと、一つの探索範囲Ｒｎの主成分分析を行った後で異物Ｓが含まれるか否か確認する異物確認ステップと、異物Ｓを発見した場合に探索範囲Ｒｎの主成分分析を終了する主成分分析終了ステップと、異物Ｓ及び背景Ｔのスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定ステップと、ＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出ステップと、撮影画像Ｐから探索画像Ｑを作成する探索画像作成ステップと、を含んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報及びスペクトル情報を含む画像を撮影する撮影ステップと、
撮影画像に探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、
前記探索範囲の主成分分析を行う主成分分析ステップと、
前記探索範囲に異物が含まれているか否か確認する異物確認ステップと、
前記主成分分析の結果から前記異物のスペクトル情報と前記異物が存在する空間の背景のスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定ステップと、
前記異物のスペクトル情報及び前記背景のスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出ステップと、
前記回帰スペクトルを用いて前記撮影画像から探索画像を作成する探索画像作成ステップと、
を含むことを特徴とする探索方法。
【請求項２】
前記探索範囲設定ステップで前記探索範囲を複数設定し、前記異物確認ステップと前記スペクトル情報特定ステップとの間に、前記異物を含む探索範囲が存在した場合に前記探索範囲の主成分分析を終了する主成分分析終了ステップを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の探索方法。
【請求項３】
前記探索画像作成ステップは、前記回帰スペクトルと前記撮影画像の各ピクセルのスペクトルとの内積を計算した数値に基づいて、前記背景と前記異物とを区別して表示することにより前記探索画像を作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の探索方法。
【請求項４】
前記探索範囲設定ステップは、前記探索範囲の個数、形状及び大きさを設定する第一設定ステップと、前記探索範囲の主成分分析を行う順序を設定する第二設定ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の探索方法。
【請求項５】
位置情報及びスペクトル情報を含む画像を撮影するカメラと、
撮影画像から探索画像を作成する演算装置と、を含み、
前記演算装置は、前記撮影画像に探索範囲を設定する探索範囲設定部と、前記探索範囲の主成分分析を行う主成分分析部と、前記探索範囲に異物が含まれているか否か確認する異物確認部と、前記主成分分析の結果から前記異物のスペクトル情報と前記異物が存在する空間の背景のスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定部と、前記異物のスペクトル情報及び前記背景のスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出部と、前記回帰スペクトルを用いて前記撮影画像から探索画像を作成する探索画像作成部と、を備えている、
ことを特徴とする探索システム。
【請求項６】
前記探索範囲設定部は前記探索範囲を複数設定し、前記演算装置は前記異物を含む探索範囲が存在した場合に前記主成分分析を終了するように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の探索システム。
【請求項７】
前記カメラは、ハイパースペクトルカメラである、ことを特徴とする請求項５に記載の探索システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探索方法及び探索システムに関し、特に、位置情報と波長情報とを含む画像から探索対象物を特定する探索方法及び探索システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海上、地上、空中、物体の表面、液中等の背景に埋没して目視では判別し難い、物、人、欠陥、不純物等を探索する方法として、ハイパースペクトルカメラを用いる方法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された探索方法は、探索対象物に関するスペクトル情報及び探索対象物の周囲に付随して存在すると推定される付随物体のスペクトル情報と、探索対象物及び付随物体の大きさや形状に関する空間情報とを予め記憶しておき、ハイパースペクトルカメラにより得られたデータから前記スペクトル情報及び前記空間情報を参照して探索対象物を特定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６６８１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された探索方法では、探索対象物に関するスペクトル情報が既知の場合には適用することができるものの、探索対象物に関するスペクトル情報が未知の場合には探索対象物を特定することができないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、探索対象物のスペクトル情報が未知の場合であっても容易に探索対象物を特定することができる、探索方法及び探索システム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】
【０００７】
本発明によれば、位置情報及びスペクトル情報を含む画像を撮影する撮影ステップと、撮影画像に探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、前記探索範囲の主成分分析を行う主成分分析ステップと、前記探索範囲に異物が含まれているか否か確認する異物確認ステップと、前記主成分分析の結果から前記異物のスペクトル情報と前記異物が存在する空間の背景のスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定ステップと、前記異物のスペクトル情報及び前記背景のスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出ステップと、前記回帰スペクトルを用いて前記撮影画像から探索画像を作成する探索画像作成ステップと、を含むことを特徴とする探索方法が提供される。
【０００８】
また、前記探索方法は、前記探索範囲設定ステップで前記探索範囲を複数設定し、前記異物確認ステップと前記スペクトル情報特定ステップとの間に、前記異物を含む探索範囲が存在した場合に前記探索範囲の主成分分析を終了する主成分分析終了ステップを含んでいてもよい。
【０００９】
また、前記探索画像作成ステップは、前記回帰スペクトルと前記撮影画像の各ピクセルのスペクトルとの内積を計算した数値に基づいて、前記背景と前記異物とを区別して表示することにより前記探索画像を作成するステップであってもよい。
【００１０】
また、前記探索範囲設定ステップは、前記探索範囲の個数、形状及び大きさを設定する第一設定ステップと、前記探索範囲の主成分分析を行う順序を設定する第二設定ステップと、を含んでいてもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、位置情報及びスペクトル情報を含む画像を撮影するカメラと、撮影画像から探索画像を作成する演算装置と、を含み、前記演算装置は、前記撮影画像に探索範囲を設定する探索範囲設定部と、前記探索範囲の主成分分析を行う主成分分析部と、前記探索範囲に異物が含まれているか否か確認する異物確認部と、前記主成分分析の結果から前記異物のスペクトル情報と前記異物が存在する空間の背景のスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定部と、前記異物のスペクトル情報及び前記背景のスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出部と、前記回帰スペクトルを用いて前記撮影画像から探索画像を作成する探索画像作成部と、を備えていることを特徴とする探索システムが提供される。
【００１２】
前記探索範囲設定部は前記探索範囲を複数設定し、前記演算装置は前記異物を含む探索範囲が存在した場合に前記主成分分析を終了するように構成されていてもよい。また、前記カメラは、例えば、ハイパースペクトルカメラである。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明に係る探索方法及び探索システムによれば、位置情報及びスペクトル情報を含む撮影画像の主成分分析を行って異物の有無を確認し、異物及び背景のスペクトル情報を特定するようにしたことから、探索対象物のスペクトル情報が未知の場合であっても、ＰＬＳ回帰分析を用いて容易に探索対象物を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る探索システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る探索方法を示すフロー図である。
【図３】探索範囲の主成分分析を行う探索順序の一例を示す概念図である。
【図４】探索画像作成ステップを示す概念図である。
【図５】本発明の一実施例を示す図であり、（ａ）は撮影画像、（ｂ）は探索画像、を示している。
【図６】探索順序の変形例を示す概念図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、（ｃ）は第三変形例、（ｄ）は第四変形例、を示している。
【図７】探索順序の変形例を示す概念図であり、（ａ）は第五変形例、（ｂ）は第六変形例、（ｃ）は第七変形例、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図７（ｃ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る探索システムを示す概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る探索方法を示すフロー図である。図３は、探索範囲の主成分分析を行う探索順序の一例を示す概念図である。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る探索システム１は、例えば、図１及び図３に示したように、位置情報及びスペクトル情報を含む画像（撮影画像Ｐ）を撮影するカメラ２と、撮影画像Ｐから探索画像Ｑを作成する演算装置３と、探索画像Ｑを表示するディスプレイ４と、を備え、演算装置３は、撮影画像Ｐを複数の探索範囲Ｒｎ（ｎは２以上の整数）に区画する探索範囲設定部３１と、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う主成分分析部３２と、探索範囲Ｒｎに異物Ｓが含まれているか否か確認する異物確認部３３と、主成分分析の結果から異物Ｓのスペクトル情報と異物Ｓが存在する空間の背景Ｔのスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定部３４と、異物Ｓのスペクトル情報及び背景Ｔのスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出部３５と、回帰スペクトルを用いて撮影画像Ｐから探索画像Ｑを作成する探索画像作成部３６と、を備えている。
【００１７】
かかる探索システム１は、背景に比較して探索対象物が小さい場合のように、目視では判別し難い場合に使用すると効果的である。例えば、海上における遭難者や不審船の発見、地上における遭難者や被災者、飛散物、落下物、生物等の発見、空中における飛行体の発見、物体の表面における傷や濃淡（色斑）等の欠陥の発見、液体や粒体中の不純物等の発見等に使用することができる。
【００１８】
カメラ２は、例えば、ハイパースペクトルカメラである。ハイパースペクトルとは、数十バンド以上に分光されたスペクトルを意味している。ハイパースペクトルカメラとは、スペクトル情報を画像の１ピクセルごとに取得し、二次元の位置情報とスペクトル情報とを同時に取得することができるカメラである。なお、カメラ２は、ハイパースペクトルカメラに限定されるものではなく、マルチスペクトルカメラやウルトラスペクトルカメラ等の複数バンドのスペクトル情報を取得することができるカメラであればよい。
【００１９】
なお、一般に、マルチスペクトルカメラとは最大１０バンド程度のスペクトル情報を取得することができるカメラを意味し、ハイパースペクトルカメラとは１００〜２００バンド程度のスペクトル情報を取得することができるカメラを意味し、ウルトラスペクトルカメラとは１０００以上のスペクトル情報を取得することができるカメラを意味している。
【００２０】
カメラ２は、例えば、レンズ部２１と、分光部２２と、受光素子アレイ２３と、データ記憶部２４と、を備えている。なお、図示した構成はカメラ２の単なる一例であり、カメラ２には市販されているカメラを任意に選択して使用することができる。カメラ２は、被写体の状況に応じて、地上や構造物に固定してもよいし、作業員の手持ちであってもよいし、ドローンや無人ヘリコプター等の飛行体に設置してもよいし、自動車や船舶等の乗物に設置してもよい。
【００２１】
カメラ２により撮影された撮影画像Ｐ（スペクトル情報を含む）は、データ記憶部２４に記憶される。カメラ２と演算装置３とは有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。また、データ記憶部２４は、必ずしもカメラ２に配置されている必要はなく、クラウドサーバー等の転送先に配置されていてもよい。この場合、演算装置３は、クラウドサーバー等に配置されたデータ記憶部２４にアクセスできるように構成される。
【００２２】
演算装置３は、いわゆるパーソナルコンピュータによって構成することができ、探索範囲設定部３１〜探索画像表示部３６の処理を行うＣＰＵ、各処理を行うプログラムや処理データを記憶する記憶装置等を備えている。ディスプレイ４は、演算装置３の指示に基づいて処理に必要な情報や処理結果を表示するモニターである。演算装置３は、図２に示したフロー図に従って、本実施形態に係る探索方法を実行する処理を行う。
【００２３】
図２に示した探索方法は、位置情報及びスペクトル情報を含む画像（撮影画像Ｐ）を撮影する撮影ステップＳｔｅｐ１と、撮影画像Ｐを複数の探索範囲Ｒｎに区画する探索範囲設定ステップＳｔｅｐ２と、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う主成分分析ステップＳｔｅｐ３と、一つの探索範囲Ｒｎの主成分分析を行った後、その探索範囲Ｒｎに異物が含まれているか否か確認する異物確認ステップＳｔｅｐ４と、異物Ｓを含む探索範囲Ｒｎが存在した場合に探索範囲Ｒｎの主成分分析を終了する主成分分析終了ステップＳｔｅｐ５と、主成分分析の結果から異物Ｓのスペクトル情報と背景Ｔのスペクトル情報とを特定するスペクトル情報特定ステップＳｔｅｐ６と、異物Ｓのスペクトル情報及び背景Ｔのスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析により回帰スペクトルを算出する回帰スペクトル算出ステップＳｔｅｐ７と、回帰スペクトルを用いて撮影画像Ｐから探索画像Ｑを作成する探索画像作成ステップＳｔｅｐ８と、探索画像Ｑをディスプレイ４に表示する表示ステップＳｔｅｐ９と、を含んでいる。
【００２４】
撮影ステップＳｔｅｐ１は、カメラ２を用いて探索対象物を含む領域を撮影するステップである。カメラ２として、例えば、ハイパースペクトルカメラを使用することにより、位置情報及びスペクトル情報を含む撮影画像Ｐを容易に取得することができる。この位置情報及びスペクトル情報を含む撮影画像Ｐは、データ記憶部２４に保存される。
【００２５】
探索範囲設定ステップＳｔｅｐ２は、主成分分析を行うエリアを設定するステップである。具体的には、探索範囲設定ステップＳｔｅｐ２は、探索範囲Ｒｎの個数、形状及び大きさの条件を設定する第一設定ステップＳｔｅｐ２１と、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序を設定する第二設定ステップＳｔｅｐ２２と、を含んでいる。
【００２６】
探索範囲Ｒｎは、例えば、図３に示したように、長方形形状に設定される。探索範囲Ｒｎは、正方形形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。探索範囲Ｒｎの大きさは、例えば、探索対象物の３〜１０倍程度の大きさに設定される。また、図３では、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序を、上から一行ずつ左から右に向かうように設定している。なお、Ｒｎのｎは主成分分析を行う順序を示している。
【００２７】
主成分分析ステップＳｔｅｐ３は、探索範囲Ｒ１から順番に主成分分析を行うステップである。すなわち、主成分分析は、探索範囲Ｒ１→探索範囲Ｒ２→・・・→探索範囲Ｒ２１の順に処理される。ここでは、探索範囲Ｒ２１において異物Ｓが発見されていることから、それ以降の探索範囲Ｒｎを図示していない。
【００２８】
なお、主成分分析（ＰＣＡ：Principal Component Analysis）とは、相関のある多数の変数から相関のない少数で全体のばらつきを最もよく表す主成分と呼ばれる変数を合成する多変量解析の一手法である。本実施形態では、一般的な主成分分析方法を用いることができることから、ここでは主成分分析に関する詳細な説明を省略する。
【００２９】
異物確認ステップＳｔｅｐ４は、一つの探索範囲Ｒｎの主成分分析が完了した後、その探索範囲Ｒｎに異物Ｓが含まれているかを確認するステップである。異物Ｓは、一般に、異物Ｓが紛れ込んでいる背景Ｔに対してスペクトル情報が特異値を示す。したがって、異物確認ステップＳｔｅｐ４は、具体的には、主成分分析した探索範囲Ｒｎに特異値を示すスペクトル情報が含まれているか否かをサーチするステップである。
【００３０】
探索範囲Ｒ１の主成分分析をした結果、異物Ｓが含まれていないと判断した場合（Ｎ）には、探索範囲Ｒ２の主成分分析を行う。探索範囲Ｒ２に異物Ｓが含まれていないと判断した場合（Ｎ）には、探索範囲Ｒ３の主成分分析を行う。この処理は、異物Ｓが発見されるまで繰り返される。
【００３１】
主成分分析終了ステップＳｔｅｐ５は、探索範囲Ｒｎの主成分分析をした結果、異物Ｓが含まれていると判断した場合（Ｙ）に、それ以降の探索範囲Ｒｎの主成分分析をしないようにするステップである。図３では、２１番目の探索範囲Ｒ２１で異物Ｓが発見された場合を図示していることから、探索範囲Ｒ２１の主成分分析をもって探索範囲Ｒｎの主成分分析を終了する。
【００３２】
スペクトル情報特定ステップＳｔｅｐ６は、探索範囲Ｒ１〜Ｒ２１の主成分分析を行った結果、その大部分を含むスペクトル情報を背景Ｔのスペクトル情報に特定し、背景Ｔのスペクトル情報に対して特異値を含むスペクトル情報を異物Ｓのスペクトル情報に特定するステップである。なお、予め撮影画像Ｐを撮影する場所が特定できている場合であって、過去に同一又は類似する場所の撮影画像Ｐを撮影したことがある場合には、背景Ｔのスペクトル情報については、過去のデータを利用して予め特定しておいてもよい。
【００３３】
回帰スペクトル算出ステップＳｔｅｐ７は、異物Ｓのスペクトル情報及び背景Ｔのスペクトル情報を用いてＰＬＳ回帰分析を行うステップである。回帰分析とは、複数の変量からなる資料において、特定の１変量に着目し、他の変量で説明する多変量解析の一手法である。ＰＬＳ（Partial Least Squares：部分最小二乗法）回帰分析は、計量化学の分野で開発され、その分野では最も良く用いられている回帰分析手法であるため、ここでは詳細な説明を省略する。例えば、ＰＬＳ回帰分析については、特開２００８−１４７７９号公報に詳細な説明がなされている。
【００３４】
回帰スペクトル算出ステップＳｔｅｐ７は、概念的には、背景Ｔのスペクトル情報と異物Ｓのスペクトル情報とから、スペクトルの各波長の受光強度と特異値との関係をＰＬＳ回帰分析し、特異値以外の因子の影響を抑制した回帰スペクトルを算出するステップである。
【００３５】
探索画像作成ステップＳｔｅｐ８は、異物Ｓを探索対象物として背景Ｔと明確に区別できる探索画像Ｑを作成するステップである。具体的には、回帰スペクトルと実測した撮影画像Ｐの各ピクセルのスペクトルとの内積を計算し、各ピクセルのスペクトルを背景Ｔと異物Ｓとに区別してＰＬＳ計算値（内積した数値）に基づいて探索画像Ｑを作成する。ここで、図４は、探索画像作成ステップを示す概念図である。図４において、横軸はＰＬＳ計算値を示し、縦軸は度数（ピクセルの個数）を示している。
【００３６】
なお、ここでは、回帰スペクトルと実測した撮影画像Ｐの各ピクセルのスペクトルとの内積を計算することによってＰＬＳ計算値を算出しているが、内積に代えて他の計算方法（例えば、外積）を用いるようにしてもよい。
【００３７】
各ピクセルについて、回帰スペクトルと実測した撮影画像Ｐの各ピクセルのスペクトルとの内積を計算した数値（ＰＬＳ計算値）についてヒストグラムを作成すると図４に示したグラフを得ることができる。このとき、背景Ｔに近いピクセルのＰＬＳ計算値は０の付近に集まり、異物Ｓに近いピクセルのＰＬＳ計算値は１の付近に集まることとなる。
【００３８】
図４において、異物Ｓと特定する部分については、ＰＬＳ計算値について閾値αを設定する。この閾値αよりも大きいＰＬＳ計算値を有するピクセルについては異物Ｓを示していると処理し、探索画像Ｑの作成時に白色で表示する。また、この閾値αよりも小さいＰＬＳ計算値を有するピクセルについては背景Ｔを示していると処理し、探索画像Ｑの作成時に黒色又は灰色で表示する。背景Ｔについては、ＰＬＳ計算値の大きさに応じてグラデーションをかけるようにしてもよい。
【００３９】
表示ステップＳｔｅｐ９は、探索画像作成ステップＳｔｅｐ８で作成した探索画像Ｑをディスプレイ４に表示するステップである。上述した探索範囲設定ステップＳｔｅｐ２〜表示ステップＳｔｅｐ９は、図１に示した演算装置３（探索範囲設定部３１、主成分分析部３２、異物確認部３３、スペクトル情報特定部３４、回帰スペクトル算出部３５、探索画像作成部３６）によって処理される。
【００４０】
ここで、図５は、本発明の一実施例を示す図であり、（ａ）は撮影画像、（ｂ）は探索画像、を示している。草むらに一人の成人男性（探索対象物）が紛れ込んだ状態を意図的に作り出し、探索対象物（異物Ｓ）を含む範囲をカメラ２で撮影したものが、図５（ａ）に示した撮影画像Ｐである。なお、撮影画像Ｐの実物はカラー画像である。
【００４１】
この撮影画像Ｐの位置情報及びスペクトル情報を用いて、ＰＬＳ計算値を算出して探索画像Ｑを作成したものが、図５（ｂ）に示した画像である。図５（ｂ）に示したように、異物Ｓ（探索対象物である成人男性）は、白線で囲んだ部分の範囲内に白色で明確に表示されており、容易に異物Ｓ（成人男性）を発見することができた。なお、図中の白い囲い線は、説明の便宜上、出願人が追加したものである。また、ここでは、異物Ｓを白色で表示し背景を黒又は灰色で表示しているが、白黒反転させて表示するようにしてもよい。
【００４２】
上述した本実施形態に係る探索方法及び探索システム１によれば、位置情報及びスペクトル情報を含む撮影画像Ｐの主成分分析を行って異物Ｓの有無を確認し、異物Ｓ及び背景Ｔのスペクトル情報を特定するようにしたことから、探索対象物のスペクトル情報が未知の場合であっても、ＰＬＳ回帰分析を用いて容易に探索対象物を特定することができる。
【００４３】
また、異物Ｓを含む探索範囲Ｒｎを発見した時点で残りの探索範囲Ｒｎの主成分分析を行わないようにすることにより、撮影画像Ｐの全体を主成分分析する必要がなく、処理時間の短縮を図ることができる。
【００４４】
ところで、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序は図３に記載した実施形態に限定されるものではない。ここで、図６は、探索順序の変形例を示す概念図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、（ｃ）は第三変形例、（ｄ）は第四変形例、を示している。また、図７は、探索順序の変形例を示す概念図であり、（ａ）は第五変形例、（ｂ）は第六変形例、（ｃ）は第七変形例、を示している。
【００４５】
図６（ａ）に示した第一変形例は、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序を左から一列ずつ上から下に向かうように設定したものである。したがって、左上の探索範囲Ｒ１の主成分分析を行った後、異物Ｓが含まれていなければ、一つ下の探索範囲Ｒ２の主成分分析を行う。この処理を探索範囲Ｒ８まで繰り返す。そして、探索範囲Ｒ８に異物Ｓが含まれていなければ、右隣の行の一番上の探索範囲Ｒ９の主成分分析を行う。異物Ｓを発見するまで、この探索範囲Ｒｎの主成分分析を繰り返す。ここでは２３番目の探索範囲Ｒ２３で異物Ｓを発見した場合を図示している。
【００４６】
図６（ｂ）に示した第二変形例は、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序を撮影画像Ｐの中心部から反時計回りに拡大する方向に設定したものである。したがって、略中心部の探索範囲Ｒ１の主成分分析を行った後、異物Ｓが含まれていなければ、一つ上の探索範囲Ｒ２の主成分分析を行う。探索範囲Ｒ２に異物Ｓが含まれていなければ、一つ左隣の探索範囲Ｒ３の主成分分析を行う。探索範囲Ｒ３に異物Ｓが含まれていなければ、一つ下の探索範囲Ｒ４の主成分分析を行う。そして、異物Ｓを発見するまで、探索範囲Ｒｎの主成分分析を繰り返す。ここでは１０番目の探索範囲Ｒ１０で異物Ｓを発見した場合を図示している。
【００４７】
図６（ｃ）に示した第三変形例は、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序を撮影画像Ｐの外縁部から反時計回りに収縮する方向に設定したものである。したがって、右上の探索範囲Ｒ１の主成分分析を行った後、異物Ｓが含まれていなければ、一つ左隣の探索範囲Ｒ２の主成分分析を行う。この処理を探索範囲Ｒ８まで繰り返す。そして、探索範囲Ｒ８に異物Ｓが含まれていなければ、一つ下の探索範囲Ｒ９の主成分分析を行う。そして、異物Ｓを発見するまで、探索範囲Ｒｎの主成分分析を繰り返す。ここでは３１番目の探索範囲Ｒ３１で異物Ｓを発見した場合を図示している。
【００４８】
図６（ｄ）に示した第四変形例は、図３に示した探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序において、一行内における主成分分析を一つ飛ばしに行うとともに一行飛ばしで主成分分析を行うようにしたものである。このように、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序は、かならずしも連続している必要はない。
【００４９】
なお、探索範囲Ｒｎの主成分分析を行う順序は、異物Ｓを発見することができればよいものであり、かつ、できるだけ少ない探索範囲Ｒｎで異物Ｓを発見することが好ましい。したがって、探索対象物（異物Ｓ）が存在する可能性の高い場所から順序を付けるようにしてもよいし、斜めに順序を付けるようにしてもよいし、無作為に選択して順序を付けるようにしてもよい。
【００５０】
図７（ａ）に示した第五変形例は、探索範囲Ｒｎを撮影画像Ｐの縦幅の全域を含む縦長の領域に設定したものである。この場合、例えば、図中の矢印で示したように、左から右に向かって順に主成分分析を行う。このように、一列ごとに主成分分析を行うことにより、異物Ｓを効率よく発見することができる。なお、本変形例における主成分分析は、右から左に向かって順に行うようにしてもよいし、中央部又は外側から左右交互に行うようにしてもよい。
【００５１】
図７（ｂ）に示した第六変形例は、探索範囲Ｒｎを撮影画像Ｐの横幅の全域を含む横長の領域に設定したものである。この場合、例えば、図中の矢印で示したように、上から下に向かって順に主成分分析を行う。このように、一行ごとに主成分分析を行うことにより、異物Ｓを効率よく発見することができる。なお、本変形例における主成分分析は、下から上に向かって順に行うようにしてもよいし、中央部又は外側から上下交互に行うようにしてもよい。
【００５２】
図７（ｃ）に示した第七変形例は、撮影画像Ｐに一つの探索範囲Ｒ１を設定したものである。異物Ｓの位置をある程度予測できるような場合には、探索範囲Ｒ１を撮影画像Ｐの全体ではなく、その一部に限定することにより、主成分分析の処理時間の短縮を図ることができる。なお、一つの探索範囲Ｒ１を主成分分析して異物Ｓが発見できないときは、新たに別の探索範囲Ｒ１を設定し直すようにすればよい。
【００５３】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１  探索システム
２  カメラ
３  演算装置
４  ディスプレイ
２１  レンズ部
２２  分光部
２３  受光素子アレイ
２４  データ記憶部
３１  探索範囲設定部
３２  主成分分析部
３３  異物確認部
３４  スペクトル情報特定部
３５  回帰スペクトル算出部
３６  探索画像作成部
Ｐ  撮影画像
Ｑ  探索画像
Ｒｎ  探索範囲
Ｓ  異物
Ｔ  背景
Ｓｔｅｐ１  撮影ステップ
Ｓｔｅｐ２  探索範囲設定ステップ
Ｓｔｅｐ３  主成分分析ステップ
Ｓｔｅｐ４  異物確認ステップ
Ｓｔｅｐ５  主成分分析終了ステップ
Ｓｔｅｐ６  スペクトル情報特定ステップ
Ｓｔｅｐ７  回帰スペクトル算出ステップ
Ｓｔｅｐ８  探索画像作成ステップ
Ｓｔｅｐ９  表示ステップ
【図１】
2018132309.tif 000003
【図２】
2018132309.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018132309.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018132309.tif 000008
【図７】
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