(57)【要約】【課題】仮想的な均一光源を基にカメラのシェーディング補正データを得て、カメラで撮影した画像のシェーディングを補正することができるカメラのシェーディング補正データ取得方法及び画像処理装置を得ること。【解決手段】本発明の画像処理装置１００は、カメラ１１０とコンピュータ１２０とが接続されており、そしてそのカメラ１１０を移動させる移動機構１３０を備え、その移動機構１３０によりカメラ１１０の撮像レンズ１１１を光源に近づけて仮想均一な光源を得て、この光源を基にカメラ１１０のシェーディング補正を行い、そしてシェーディング補正データを得て、カメラ１１０で撮影した画像のシェーディングを補正することができることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子カメラの撮像レンズを光源に近づけることにより仮想均一な光源を得て、前記電子カメラのシェーディング補正データを取得することを特徴とする電子カメラのシェーディング補正データ取得方法。
【請求項２】
前記光源の前面に拡散板を配設することにより仮想均一な光源を得ることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラのシェーディング補正データ取得方法。
【請求項３】
前記仮想均一な光源に対し前記電子カメラを移動することにより輝度値が変化しなければ、前記仮想均一な光源が均一であると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラのシェーディング補正データ取得方法。
【請求項４】
電子カメラがカラー電子カメラである場合、赤、緑、青各色毎のカラー電子カメラのシェーディング補正データを作成することを特徴とする電子カメラのシェーディング補正データ取得方法。
【請求項５】
電子カメラとコンピュータとが接続され、該電子カメラの撮像レンズを仮想均一な光源に近づける移動機構を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
１台で前記電子カメラのシェーディング補正データ取得手段と被検査体の輝度むら検査手段とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
電子カメラの撮像レンズを光源に近づけることにより仮想均一な光源を得て、前記電子カメラのシェーディング補正データを作成し、該シェーディング補正データを使用して被検査体の輝度の均一性を検査することを特徴とする被検査体の輝度検査方法。
【請求項８】
電子カメラがカラー電子カメラである場合、赤、緑、青各色毎のカラー電子カメラのシェーディング補正データを作成し、該シェーディング補正データを使用して被検査体の輝度の均一性を検査することを特徴とする被検査体の輝度検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ或いはデジタルカメラのような電子カメラを用いて撮像された画像のシェーディングを補正するための電子カメラのシェーディング補正データ取得方法及び画像処理装置に関するものである。
【０００２】
なお、以下はデジタル式の電子カメラを採り上げて説明するが、その「電子カメラ」を単に「カメラ」と略記する。
【背景技術】
【０００３】
カメラを使用した画像処理装置では、撮像レンズ、電荷結合装置（ＣＣＤ＝Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅの略、以下、「ＣＣＤ」と略記する）、プリズムなどの影響で取り込み画面の周辺輝度が低下するシェーディングが発生する。
【０００４】
カメラを使った画像処理装置を用いる場合、そのシェーディングをキャンセルするために、シェーディング補正データを取得し、撮像した画像を補正する必要がある。
【０００５】
従来、シェーディング補正データを取得する方法としては、
（１）例えば、積分球などの輝度が均一な光源を撮像する方法
（２）予め細分化された輝度データを有する光源を撮像する方法
（３）シェーディング補正データは撮像レンズ毎に補正する方法
があり、これら何れかの方法を採って補正データを取得していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの方法には下記のような問題点がある。即ち、
前記（１）の方法の場合、
１）均一な光源を用意するのが困難であること
２）均一な光源を維持するのが困難であること
カメラの画角（被写体によって変わる）によっては、大きな光源を必要とすること
３）大きな光源を用いた場合、大きな暗室などが必要となること
前記（２）の方法の場合、
１）細分化された輝度データを取得するのが困難であること（時間及び精度が問題）
２）光源の輝度を維持するのが困難であること（状態が変わると輝度データを再測定しなければならない）
３）カメラの画角によっては大きな光源が必要であり、しかも、輝度データを取得するのが困難であること
４）大きな光源を用いた場合、大きな暗室などが必要となること
前記（３）の方法の場合、
１）カラーカメラ、特に３ＣＣＤカメラの場合、カメラ内のプリズムの光学系の影響で赤、緑、青（以下、それぞれＲ、Ｇ、Ｂと記す）毎にシェーディングデータが異なるため、正確に補正できないこと。また、１ＣＣＤカラーカメラの場合でもＲ、Ｇ、Ｂのフィルターのシェーディングも考慮しなければならないこと
という課題がある。
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、仮想的な均一光源を作り出し、この光源を基にカメラのシェーディング補正データを得、そしてカメラのシェーディング補正を行うカメラのシェーディング補正データ取得方法及びそのシェーディング補正されたカメラで撮影した被検査体の画像のシェーディングを補正することができる画像処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
それ故、本発明のカメラのシェーディング補正データ取得方法は、電子カメラの撮像レンズを光源に近づけることにより仮想均一な光源を得て、前記電子カメラのシェーディング補正データを取得することを特徴とする。
【０００９】
そして前記光源の前面に拡散板を配設することが望ましい。また、前記仮想均一な光源に対し前記電子カメラを移動することにより輝度値が変化しなければ、前記仮想均一な光源が均一であると判定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電子カメラのシェーディング補正データ取得方法は、電子カメラがカラー電子カメラであるならば、赤、緑、青各色毎のカラー電子カメラのシェーディング補正データを作成することを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の画像処理装置は、電子カメラとコンピュータとが接続され、その電子カメラの撮像レンズを仮想均一な光源に近づける移動機構を備えていることを特徴とする。そしてこの画像処理装置には、１台で前記電子カメラのシェーディング補正データ取得手段と被検査体の輝度むら検査手段とを備えている。
【００１２】
そして更に、本発明の被検査体の輝度検査方法は、電子カメラの撮像レンズを光源に近づけることにより仮想均一な光源を得て、前記電子カメラのシェーディング補正データを作成し、そのシェーディング補正データを使用して被検査体の輝度の均一性を検査することを特徴とする。
【００１３】
更にまた、本発明の被検査体の輝度検査方法は、電子カメラがカラー電子カメラであるならば、赤、緑、青各色毎のカラー電子カメラのシェーディング補正データを作成し、それらのシェーディング補正データを使用して被検査体の輝度の均一性を検査することを特徴とする。
【００１４】
従って、本発明によれば、同一の画像処理装置で、仮想均一パネル使用し、簡単にシェーディング補正データの取得が可能となり、そのシェーディング補正データを用いて被検査体のシェーディングを検査できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のカメラのシェーディング補正データ取得方法によれば、
１．均一な光源、多点輝度データを有する光源を用意する必要がなく、廉価である
２．シェーディング補正データの取得に使用する輝度分布、輝度値など光源の管理を行う必要がない
３．シェーディング補正データの取得に使用する光源が簡単に入手できる
４．シェーディング補正データを取得する場所は狭いスペースでよい
などの効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の画像処理装置によれば、
１．画像処理装置の大きさを変えずにシェーディング補正データを取得する機能を具備せしめることができる
２．画像処理装置にシェーディング補正データの取得機能を具備せしめた場合、シェーディング補正データの取得がオペレータ自身でできる
３．シェーディング補正データの取得が画像処理装置内で行え、かつ短時間で行える
などの効果が得られる。
【００１７】
更に、本発明の被検査体の輝度検査方法によれば、
１．本発明の画像処理装置を用いて得られたカメラのシェーディング補正データを使用し、そしてその同一の画像処理装置を用いて被検査体の輝度を検査することができる
という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
前記のように、従来、シェーディング補正を行うには、均一光源または多点輝度データを有する光源を用意する必要があったが、本発明では、仮想的な均一光源を作り出すものである。
【００１９】
カメラを使った輝度計測などを行う画像処理装置では、カメラの撮像レンズ、ＣＣＤ、プリズムなどの光学的な要素が重なって周辺の輝度が低下するために、シェーディング補正は必須の補正であり、その補正方法も一律化されている。
【００２０】
撮像レンズの絞りやフォーカスを動かすと、撮像レンズの光学特性が変化するので、シェーディング補正データも変化する。撮像レンズとフォーカスを固定した状態では、シェーディング補正データは変わらない。この特性を利用してシェーディング補正を行う前に、フラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」と記す）、陰極線管（以下、「ＣＲＴ」と記す）などの被写体に対して、カメラの距離（画角）、フォーカス、絞りを決定し、この状態で固定する。そしてそのまま、カメラの撮像レンズ先端を被写体の直近まで近づける。そうするとカメラの画像はかなりのフォーカスぼけになっている。
【００２１】
カメラを被写体に近づけることによって、カメラの視野は被写体の局所部分になり、しかもフォーカスはかなりぼけた状態になっている。この状態で、被写体を発光（通常、白色）させ、場合によっては更に被写体の前面に乳白色拡散板を設置することにより、カメラが撮像した画像は均一な光源となる。
【００２２】
この均一な光源が本当に均一かどうかを判断するには、カメラを上下左右に動かし、それぞれの位置でシェーディング補正データを取得する。取得したデータに差異がなければ均一な光源と判断することができる。
【００２３】
ここで、取得したシェーディング補正データの内、最高輝度を１００％とした場合、カメラを動かしたときの差異が１％以内なら光源の均一度は９９％以上とみなしてよい。
【００２４】
３ＣＣＤカラーカメラなどプリズムを使ったカメラでは、プリズムのＲ、Ｇ、Ｂ毎の光学特性が異なるために、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎にシェーディング補正データを取得する必要がある。また、１ＣＣＤのカラーカメラでも、カメラのカラーフィルターにシェーディングがある場合もあるので、やはりＲ、Ｇ、Ｂ毎にシェーディング補正データを取得する必要がある。
【００２５】
前記で取得したシェーディング補正データを使って実際に補正する方法は、シェーディングによって輝度レベルが落ち込んでいる部分を持ち上げるという一般的な手法を使って行う。
【００２６】
本発明の画像処理装置のように、コンピューターとカメラとを電気的に接続し、そのカメラの位置調整機構（カメラ〜被測定物の距離）を付加すれば、被測定物（ＦＰＤ、CＲTなど）が変わって撮像レンズのフォーカス位置、絞り位置などのカメラの設定が変わった場合でも、シェーディング補正データの取得は容易に行うことができる。即ち、このシェーディング補正データの取得作業を別の場所で行う必要がない。
【００２７】
また、撮像レンズのフォーカス移動によるシェーディング補正データの変化は非常に緩やかなので、或る程度間引いてシェーディング補正データを取得すれば、フォーカス可変範囲全ての補正データを取得したことになる。これに絞り位置を加えたものをマトリックス状態にすると、撮像レンズ全てのシェーディング補正データを取得できることになる。
【００２８】
また、カメラの撮像レンズ、アイリスをコンピューターから自動制御できれば、全て自動でシェーディング補正データを取得することもできる。更に、実際に画像処理装置を使用する場合においても、カメラのシェーディング補正は意識しないで使用することも可能である。
【００２９】
更にまた、本発明の画像処理装置を用いれば、カメラのシェーディング補正データを得られるばかりでなく、実際に検査しようとする被検査体の輝度の均一性を容易に検査することができる。
【実施例１】
【００３０】
以下、図を用いて、本発明のカメラのシェーディング補正データ取得方法及び画像処理装置を説明する。
【００３１】
図１は本発明の一実施例の画像処理装置の構成図、図２は図１に示した画像処理装置のブロック図、図３は図１に示した画像処理装置のカメラと被写体とが離間した状態での位置関係図、図４は図１に示した画像処理装置のカメラと被写体との間に拡散板を介在させた状態での位置関係図、図５は図１に示した画像処理装置のカメラの撮像レンズを被写体に近接させた状態での位置関係図、図６はカメラのシェーディング補正データ取得方法のフローチャート、そして図７はシェーディング補正データを基に画像処理装置を使用する場合の輝度むら測定フローチャートである。
【００３２】
図１及び図２において、符号１００は本発明の画像処理装置を指す。この画像処理装置１００は、白黒カメラやカラーカメラなどの撮像装置（以下、「カメラ」と記す）１１０、カメラ１１０の様々なパラメーターの制御や撮像結果を表示することが可能なコンピューター１２０、カメラ１１０を光源に近づける移動機構１３０、ディスプレイ１４０、キーボード１５０、マウス１６０などから構成されている。
【００３３】
カメラ１１０は、フォーカス、絞り機能を有する撮像レンズ１１１を備えており、そのカメラ１１０はケーブル１１２を介してコンピューター１２０のカメラインターフェース基板１２４に接続されている。また、カメラ１１０は移動機構１３０に支持されていて、後記する被写体Ｐに対して接近或いは離間する。
【００３４】
この移動機構１３０は、水平な表面を備え、被写体Ｐａ或いは被検査体Ｐｂが支持される基盤１３１と、この基盤１３１に垂直に設立されている支柱１３２と、この支柱１３２内に矢印で示したように上下に移動可能に支持され、そして伸縮自在なアーム１３３などで構成されている。カメラ１１０はこのアーム１３３の先端部に固定されている。
【００３５】
コンピューター１２０は、中央演算装置（以下、「ＣＰＵ」と記す）１２１、メモリ１２２、ハードディスク１２３、インターフェース基板１２４などからなり、メモリ１２２、ハードディスク（ＨＤＤ）１２３、インターフェース基板１２４はバスライン１２５を通じて中央演算装置１２１に接続されている。また、バスライン１２５にはディスプレイ１４０、キーボード１５０、マウス１６０が接続されている。インターフェース基板１２４はカメラ１１０が撮像した情報データをコンピューター１２０に取り込むためのものである。
【００３６】
次に、図１及び図２に図３〜図６を併せて参照しながら、本画像処理装置１００を用いたカメラのシェーディング補正データ取得方法を説明する。
【００３７】
なお、図３、図４及び図５は、画像処理装置１００のカメラ１１０と被写体Ｐａの位置関係を示す概略図である。ここには記載していないが、カメラ１１０と被写体Ｐａには外部からの光源が入らないように暗室状態になされている。
【００３８】
また、仮想均一光源を形成するために、図３に示したように、被写体Ｐａとしては輝度むら状態が良好なＦＰＤを選択し、また、図４に示したように、被写体Ｐａとカメラ１１０の間で被写体Ｐａの直前に乳白色の拡散板Ｄを介在せしめ、更にまた、被写体Ｐａ単体または被写体Ｐａと拡散板Ｄとを併用することが望ましい。
【００３９】
先ず、カメラ１１０の下方の基盤１３１上に輝度むらの少ない被写体ＰａであるＦＰＤを設置する。
【００４０】
次に、撮像レンズ１１１の画角、即ち、被写体ＰａであるＦＰＤまでの距離を決める（図２）。
【００４１】
そして撮像レンズ１１１のフォーカスと絞りを決定する。
【００４２】
続いて、図５に示したように、撮像レンズ１１１の先端から被写体Ｐａまでの距離を、例えば、１ｍｍ程度になるまでできる限り近づけるようにアーム１３３に取り付けたカメラ１１０を移動させる。
【００４３】
このような状態でシェーディング補正データを取得する。このシェーディング補正データはコンピューター１２０のＨＤＤ１２３に格納する。
【００４４】
次に、前記シェーディング補正データの基にカメラ１１０のシェーディング補正を行う。
【００４５】
そして次に、カメラ１１０を元の位置に戻し、拡散板Ｄを用いたならば、その拡散板Ｄを取り外す。
【００４６】
次に、本発明の画像処理装置１００を用いて、被検査体Ｐｂの輝度検査方法を図６のフローチャートを参照しながら説明する。被検査体Ｐｂとしては、実際には、液晶パネル、プラズマディスプレイ、ブラウン管型のＴＶ、モニターといったようなディスプレイ装置を測定して検査する。
【００４７】
先ず、ステップＳ１で、画像処理装置１００のカメラ１１０を図３に示した元の位置に（図示の例では上方の位置に）戻し、基盤１３１上に被検査体Ｐｂを載置、固定し、そしてカメラ１１０を始めとする画像処理装置１００を作動させ、また、被検査体Ｐｂを白、赤、緑、青に発光させ、その全体を撮像して、ＣＣＤに取り込む。
【００４８】
次に、撮像した画像を取り込んだ後に、インターフェース基板１２４に取り込んでＲ、Ｇ、Ｂデータに分類し、それぞれの補正を行ってコンピューター１２０のメモリ１２２に格納する（ステップＳ２）。
【００４９】
次のステップＳ３で被検査体Ｐｂのエッジを検出する。以下の画像処理はこのエッジ内で行う。このステップＳ３により被検査体Ｐｂがカメラ１１０の何処に写っているのかという位置決めを行う。
【００５０】
次のステップＳ４では、カメラ１１０のブラックレベルの補正を行う。カメラ１１０に全く光を入れない状態でも出力が少しあることからそれを取り去るため、カメラ１１０のＣＣＤのブラックレベルをＣＰＵ１２１で補正する。つまりその僅かな出力分を引き算する。
【００５１】
また、このブラックレベルの補正に、撮像レンズ１１１のシェーディングデータとＣＣＤのシェーディングデータとを共に取り、それらを予め取ってある補正データを基にシェーディング補正する（ステップＳ５）。
【００５２】
次に、ステップＳ６では、クロストーク補正を行う。被検査体ＰｂのＲ、Ｇ、Ｂとカメラ１１０のカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂとの分光特性は実際には微妙にずれている。例えば、Ｒ単色を光らした時にも、実際にはＲだけの出力が出ればよいが、実際にはＧの漏れもあり、その出力も共に出ている。そのクロストークを共に画像データに入れる処理を行うと誤差が出てしまう故に、このクロストーク分の余分なデータを取り除く。
【００５３】
次に、ステップＳ７で、輝度値の補正を行う。これはデジタル値、実際に取り込んで行くのは０から２５５までのデジタル値であるが、それぞれの被検査体Ｐｂのデジタル値を実際に扱うデータの輝度値（ｃｄ／ｍ２  ）に変換する。
【００５４】
次に、その輝度値から輝度むらを計算する（ステップＳ８）。
【００５５】
そして、ステップＳ９で、その輝度むらをコンピューター１２０のディスプレイ１４０で表示する。
【００５６】
この画像処理装置１００を実際に使う時には、前記のようなフローでシェーディング補正データを得、ＨＤＤからシェーディング補正データを読み込み、メモリー１２２に格納されているＲ、Ｇ、Ｂデータにその補正を掛ける。
【００５７】
そしてこの補正後、続けてまた別の被検査体Ｐｂを撮影する。その時に前記のようなフローに従って補正を掛けて画像を取り込む。
【００５８】
実際には、被検査体ＰｂのＲＧＢの単色毎の輝度むらを検査する場合もあるが、ＲＧＢを同時に発光させて白の状態での輝度むらを検査する場合もある。
【００５９】
従来技術の画像処理装置では、カメラのシェーディング補正データを取得するためには、そのカメラを取り外し、カメラメーカーに持ち込んで、そのシェーディング補正データを得るような煩わしさがあったが、本発明の画像処理装置１００では、この煩わしさはなく、前記のようにカメラ１１０を動かせる移動機構１３０を具備せしめておいて、その移動機構１３０上で直ちに校正ができる。そして同じ画像処理装置１００で被検査体Ｐｂを直ちに検査することができる。
【００６０】
そしてフォーカスや絞りを動かさない限りは、撮像レンズ１１１の再校正を行う必要がない。被検査体Ｐｂである表示パネルの種類が変わり、明るくなって少し絞りを絞らなければならない時には、その絞りを絞り、測定してデータを取る。この作業は実際に本画像処理装置１００自体でできる。前記の従来技術のようにカメラを外して他で校正しなければならないということはない。
【００６１】
また、撮像レンズのフォーカス移動とは、通常は固定して使うが、表示パネルのサイズが変わるなどすると、若干、フォーカスを動かさなければならない。それでフォーカスリングの位置によってそれぞれシェーディング補正を予め取っておいて、或る値のフォーカスリングの位置であったら、そのデータを使うといったことができる。
【００６２】
また、被検査体Ｐｂである表示パネルが明るくなったり、暗くなったりすると、絞りも変える必要がある。絞りを変えれば、シェーディング補正データも変わるから、フォーカスと絞りのマトリックスで予めシェーディング補正データを作成しておけば、実際にその都度再校正をしなくても、フォーカスと絞りの値がそのマトリックス上の或る位置にあれば、このシェーディング補正データを使うと決めておくことができる。これら測定データの値は予めＨＤＤに入れておけばよい。このようにマトリックス状に測定データをＨＤＤに入れておけば、次の被測定物を測定する時に、マトリックス上の、例えば、１の３であれば、そのシェーディング補正データを読み出し、それを基に容易に補正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、電子カメラのシェーディングの補正に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例の画像処理装置の構成図である。
【図２】図１に示した画像処理装置のブロック図である。
【図３】図１に示した画像処理装置のカメラと被写体とが離間した状態での位置関係図である。
【図４】図１に示した画像処理装置のカメラと被写体との間に拡散板を介在させた状態での位置関係図である。
【図５】図１に示した画像処理装置のカメラの撮像レンズを被写体に近接させた状態での位置関係図である。
【図６】シェーディング補正データを基に画像処理装置を使用する場合の輝度むら測定フローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１００…本発明の一実施例の画像処理装置、１１０…電子カメラ、１１１…撮像レンズ、１１２…ケーブル、１２０…コンピューター、１２１…中央演算装置、１２２…メモリ、１２３…ＣＣＤ、１２４…カメラインターフェース基板、１２５…バスライン、１３０…移動機構、１３１…基盤、１３２…支柱、１３３…アーム、１４０…ディスプレイ、１５０…キーボード、１６０…マウス、Ｐａ…被写体、Ｐｂ…被検査体、Ｄ…拡散板
【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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