(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配した標準板を、分光特性を求めたい照明光が照射する空間内の所望する位置に設置し、該標準板の複数の色票を撮像系により撮像した画像データを用いて、該標準板を照射する照明光の分光特性を推定し、
推定した該分光特性と撮像系の分光感度特性と被写体の分光特性から、該空間の照明下で撮像された任意の画像データを測色値へ変換する変換係数を算出する方法であって、
（イ）前記標準板上の各色票に対応する撮像応答値を前記画像データから抽出し、抽出した全ての撮像応答値Ｒｉｊを列成分とする応答値ベクトルrを作成して目的変数とする目的変数作成ステップ；
（ロ）前記目的変数作成ステップの前後いずれかの順序で行うか、あるいは該目的変数作成ステップと並行して行い、
照明光の分光特性を複数の色票から得られる撮像応答値ベクトルRｉｊの数nより小さい次数ｄで表現するための基底関数ｂｋ（λ）を列の成分とするd列の基底関数行列Bを異なる複数の照明光の種類毎に保持し、前記基底関数行列Ｂと、前記標準板上の異なる複数の色票の分光反射率ｓｊ（λ）および前記撮像系の分光感度特性Ｃｉ（λ）の各波長の成分における積を成分とする行列との積として説明変数行列Ｔを照明光の種類毎に作成する説明変数行列作成ステップ；
（ハ）前記応答値ベクトルｒを目的変数とし、前記照明光の種類毎に作成した説明変数行列Ｔと、照明光分光特性を基底関数の線形結合で表すための重みベクトルwとの積で表し、最適化法を施し、照明光の種類を適切に選択することにより最適な重みベクトルｗを算出する分析ステップ；
そして、
（ニ）前記最適な重みベクトルｗと、前記（ハ）で選択した最適な照明光を用いた基底関数行列Ｂの積から前記標準板を照射する照明光の分光特性ｅを算出する変換ステップ；
によって前記照明光の分光特性を推定し、
次いで、
（ホ）前記照明光の分光特性ｅと、前記撮像系の分光感度特性Ｃｉ（λ）と、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数から第二の説明変数を作成する第二の説明変数作成ステップ；
（ヘ）前記第二の説明変数作成ステップの前後いずれかの順序で行うか、あるいは該第二の説明変数作成ステップと並行して行い、前記照明光の分光特性ｅと人の視感度特性Ｃｈ（λ）と、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数から第二の目的変数を作成する第二の目的変数作成ステップ；
（ト）前記第二の目的変数と第二の説明変数とを用いて最適化法を施すことにより、撮像応答値を測色値表現する測色変換行列Mを得る測色値表現分析ステップ；
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）のステップを行なうこと、
を特徴とする測色変換係数算出方法。
【請求項２】
撮影された画像データを測色値画像データへ変換する測色画像変換方法であって、
該撮像が行なわれた空間に関わる変換係数は、請求項1に記載の測色変換係数算出方法を用いて算出し、該変換の場合には該変換係数を使用し、
（リ）前記第二の最適解から前記撮像系により撮像した画像データを測色画像データへ変換する変換ステップ；
について、
前記（イ）〜（ト）に続いて（リ）のステップを行なうか、
前記（イ）〜（ト）によって得られた変換係数を取得し（リ）のステップを行なうか、
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）のステップに続いて（リ）のステップを行なうか、あるいは、
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）によって得られた変換係数を取得することによって（リ）のステップを行なうこと、
を特徴とする測色画像変換方法。
【請求項３】
空間内の所望する位置を照射する照明光の分光特性を推定し、該空間の照明下で撮影された任意の画像データを測色値に基づくデータへ変換する係数を算出する装置であって、
（ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色票の画像データを記録可能である撮像手段；
（ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段；
（ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光に対する分光感度特性、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数、および人の視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データを測色画像データへ変換する変換係数を算出する変換係数算出手段；
以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て具備しており、
該（ル）解析手段は、請求項１に記載の測色変換係数算出方法の前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）を利用し、
該（ヲ）変換係数算出手段は、請求項１に記載の測色変換係数算出方法の前記（ホ）〜（ト）を利用すること、
を特徴とする測色変換係数算出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の測色変換係数算出方法を実行する際に使用可能な測色変換係数算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間内の特定の位置に配した同一平面上の複数の色票をデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのカメラで撮影することによって得られた画像から、その位置を照射する照明光の分光特性を算出し、画像を測色的に得る測色撮影装置に関する。推定された照明光の分光特性を用いた変換により、例えば、撮影した画像から空間の測色値を求めたり、撮影系の撮像特性固有でない測色的に定義された空間の画像を蓄積したり、同一の照明下で撮影したシーンや被写体の画像データの色や明るさを補正するカラー画像処理や、環境照明の分析を行う環境調査など好適に利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮影系により撮影した空間の画像データは、撮影系固有の特性によって記述されるのが一般的である。また、これらの画像データを測色画像データに変換する方法は、およそ以下のような状況であった。
（ａ）ＩＣＣ〔いわゆるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｈｉｕｍの略称〕のデバイスの色特性記述ファイルを用いて、撮影系固有の画像データを測色画像データに変換する。
【０００３】
（ｂ）また、現実のシーンを撮影した画像の色を、光源の影響を考慮して自動的に演算補正する自動色補正装置。
【０００４】
しかしながら、前記（ａ）や（b ）の方法には、それぞれ以下の問題点を有していた。
【０００５】
（ａ）ＩＣＣのデバイスの色特性記述ファイルでは、撮影される光源毎にそれら特性記述ファイルを必要とし、照明の条件毎に全ての特性記述ファイルを準備する必要があった。また、このような「色の補正」の為には、シーンがどのような種類の光源で照らされていたかが重要な情報である。撮影されてある画像だけからではそのような情報が得られない為に、一般には、画像補正を行う者が必要なその情報（そのシーンがどのような種類の光源で照らされていたかを示す情報）を測定機等を用いて撮影条件毎に得なければならない必要があった。また、光源の分光特性を得る場合には、一般的に、測定機器として高価、重い、大きい、測定に要する時間が長くかかる、測定データを処理する装置との間にインターフェイスを必要とする、といった諸問題があった。また、これらと撮像系との一体化を考慮した場合は、その価格が高くなること、重量が重くなること、サイズが大きくなること、そして需要が乏しいこと（市場規模が小さいこと）、などの観点から普通合理的ではない。
【０００６】
また、（ｂ）の色補正装置は、光源の影響を考慮した色補正のための情報を人間が入力することなく行うために、画像から照明光源の種類を自動的に精度良く判別する手段は存在していなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来の技術がもつ問題点に鑑みなされたものであって、専用の光源の分光特性測定機器を必要とせず、撮像系を利用することによって、低コストで簡便・迅速にしかも精度のよく光源の特性を推定し、撮影された画像データを、その照明光の分光特性推定データを利用して、特に、より人間の感覚にマッチするように人間の視感度特性も考慮すべく、人間の視感度特性によって重み付けすることによって、測色的データへの変換を可能とする測色変係数算出方法、これら測色変換係数算出を用いて測色的データを得る測色画像変換方法、及びそれに好適な測色変換係数算出装置と測色画像変換装置、並びに、測色変換係数算出プログラム又は測色画像変換プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明が提供する手段は、まず請求項１の発明にあっては、分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配した標準板を、分光特性を求めたい照明光が照射する空間内の所望する位置に設置し、該標準板の複数の色票を撮像系により撮像した画像データを用いて、該標準板を照射する照明光の分光特性を推定し、推定した該分光特性と撮像系の分光感度特性と被写体の分光特性から、該空間の照明下で撮像された任意の画像データを測色値へ変換する変換係数を算出する方法であって、
（イ）前記標準板上の各色票に対応する撮像応答値を前記画像データから抽出し、抽出した全ての撮像応答値Ｒｉｊを列成分とする応答値ベクトルrを作成して目的変数とする目的変数作成ステップ；
（ロ）前記目的変数作成ステップの前後いずれかの順序で行うか、あるいは該目的変数作成ステップと並行して行い、
照明光の分光特性を複数の色票から得られる撮像応答値ベクトルRｉｊの数nより小さい次数ｄで表現するための基底関数ｂｋ（λ）を列の成分とするd列の基底関数行列Bを異なる複数の照明光の種類毎に保持し、前記基底関数行列Ｂと、前記標準板上の異なる複数の色票の分光反射率ｓｊ（λ）および前記撮像系の分光感度特性Ｃｉ（λ）の各波長の成分における積を成分とする行列との積として説明変数行列Ｔを照明光の種類毎に作成する説明変数行列作成ステップ；
（ハ）前記応答値ベクトルｒを目的変数とし、前記照明光の種類毎に作成した説明変数行列Ｔと、照明光分光特性を基底関数の線形結合で表すための重みベクトルwとの積で表し、最適化法を施し、照明光の種類を適切に選択することにより最適な重みベクトルｗを算出する分析ステップ；
そして、
（ニ）前記最適な重みベクトルｗと、前記（ハ）で選択した最適な照明光を用いた基底関数行列Ｂの積から前記標準板を照射する照明光の分光特性ｅを算出する変換ステップ；
によって前記照明光の分光特性を推定し、
次いで、
（ホ）前記照明光の分光特性ｅと、前記撮像系の分光感度特性Ｃｉ（λ）と、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数から第二の説明変数を作成する第二の説明変数作成ステップ；
（ヘ）前記第二の説明変数作成ステップの前後いずれかの順序で行うか、あるいは該第二の説明変数作成ステップと並行して行い、前記照明光の分光特性ｅと人の視感度特性Ｃｈ（λ）と、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数から第二の目的変数を作成する第二の目的変数作成ステップ；
（ト）前記第二の目的変数と第二の説明変数とを用いて最適化法を施すことにより、撮像応答値を測色値表現する測色変換行列Mを得る測色値表現分析ステップ；
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）のステップを行なうこと、
を特徴とする測色変換係数算出方法である。
【０００９】
尚、標準板の分光反射率が異なる複数の色票を配した前記の面は、好ましくは平面である。但し、本発明の目的にある分光特性の推定に関わる精度上、特に問題に成らない程度であれば、必ずしも平面でなくても良い（一部に又は全部に曲面部が存在しても良い）。
また、その面の一部に又は全部に曲面部が存在したとしても、本発明に関わる推定方法のステップの途中か／又は最後で、または推定装置の撮像手段、解析手段、設定手段、あるいはその他に別途付加する手段で、前記の面が平面ではない為に生じる誤差を補正する為のステップ（又は機能）を備えることにより、本発明を好適に適応可能となる。但し、その場合であっても、やはり平面であることの方がより好ましい。というのは、本発明に関わる照明光の分光特性推定方法あるいは分光特性推定装置を適用して実際に具現化したソフトウェアやハードウェアの開発コスト、開発に要する期間、あるいはソフトウェアやハードウェアの製品としての価格などを考慮すると、前記の標準板の分光反射率が異なる複数の色票を配した前記の面は、やはり平面であることの方が経済性の良さや市場競争における競争力の強さをよりいっそう得やすい、等の理由があるからである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明にあっては、撮影された画像データを測色値画像データへ変換する測色画像変換方法であって、該撮像が行なわれた空間に関わる変換係数は、請求項１に記載の測色変換係数算出方法を用いて算出し、該変換の場合には該変換係数を使用し、（リ）前記第二の最適解から前記撮像系により撮像した画像データを測色画像データへ
変換する変換ステップ； について、
前記（イ）〜（ト）に続いて（リ）のステップを行なうか、
前記（イ）〜（ト）によって得られた変換係数を取得し（リ）のステップを行なうか、
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）のステップに続いて（リ）のステップを行なうか、あるいは、
前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）〜（ト）によって得られた変換係数を取得することによって（リ）のステップを行なうこと、
を特徴とする測色画像変換方法である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明にあっては、空間内の所望する位置を照射する照明光の分光特性を推定し、該空間の照明下で撮影された任意の画像データを測色値に基づくデータへ変換する係数を算出する装置であって、
（ヌ）分光反射率が異なる複数の色票を同一の面上に配した標準板を前記所望の位置に設置した場合に、該複数の色票を撮像可能であり、その撮像系の入射光に対する分光感度特性が既知であり、且つ撮像された該複数の色票の画像データを記録可能である撮像手段；
（ル）撮像された前記複数の色票の画像データから、前記照明光の分光特性の推定値を算出する解析手段；
（ヲ）前記照明光の分光特性の推定値、撮像系の入射光に対する分光感度特性、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数、および人の視感度特性とから、撮影された撮像系固有の画像データを測色画像データへ変換する変換係数を算出する変換係数算出手段；
以上の（ヌ）〜（ヲ）を全て具備しており、
該（ル）解析手段は、請求項１に記載の測色変換係数算出方法の前記（イ）〜（ハ）、及び（ニ）を利用し、
該（ヲ）変換係数算出手段は、請求項１に記載の測色変換係数算出方法の前記（ホ）〜
（ト）を利用すること、
を特徴とする測色変換係数算出装置である。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明にあっては、請求項１に記載の測色変換係数算出方法を実行する際に使用可能な測色変換係数算出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体である。
【００１８】
＜作用＞
本発明によれば，まず請求項１に示す変換係数算出方法、あるいは請求項４に示す変換係数算出装置によって、空間内の測定対象とする位置に標準板を設置し、空間内の測定点とする位置から撮像手段を用いて標準板を撮影することによって得られる画像データを、解析手段において、照明光の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数と撮像手段の撮像特性データと標準板の各色票表面の分光反射率データとに基づいて解析することにより、空間内の測定対象とする位置の照明光の分光特性データを得たうえ、この照明光の分光特性と、撮像系の分光感度特性と、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数と、人間の視感度特性とから、撮像系によって得られた画像データを測色画像データへ変換する変換係数を変換係数算出手段により算出することができる。被写体並びに人間の視感度特性に重みをおいた変換係数によって被写体のより正確な測色値画像への変換が可能となる。
【００１９】
また、請求項３に示す測色的撮像方法によって、請求項１の撮影系の画像データを測色値へ変換する測色変換係数算出方法、あるいは請求項４に示す測色変換係数算出装置によって得られた変換係数を用いて、撮像系により撮影された画像データを測色画像データへ画像変換処理手段により変換することができる。この測色画像データは撮像系固有の特性によらず、色が定義されたデータとなり、測色的な取り扱いが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜１．構成＞
以下、本発明に関わる装置構成について例示し、図面を参照しつつより詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態に係わる測色的撮像装置の構成を示す説明図である。同図において、１は標準板であり、空間内の測定対象位置に撮像手段の方向へ前記色票の面を向けて設置する。その表面上には、分光反射率がそれぞれ異なる（例えば）合計２４個の色票を配列している。
尚、それぞれの色票の表面の反射特性は、拡散性が高く、同一色票内ではその拡散性及び反射率が実質一様であるように作成してある。
【００２２】
また、２はデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラと呼ぶ）である。ここでは、ＲＧＢの３チャンネルの光センサーが検出した電位信号を処理して、各画素のＲＧＢ階調値をカラー画像データとして画像ファイル記録する撮像手段と、撮像手段の露光条件であるシャッタースピードと絞り値を制御して各露光条件を画像データと共に画像ファイルに記録する設定手段とを兼ね備えたデジタルカメラである。
【００２３】
また、３は撮像手段で得られた標準板の画像ファイルを入力〜解析して、照明光の分光特性データとして、（例えば）波長域３８０〜７８０ｎｍの範囲にわたり５ｎｍ間隔で合計８１個ぶんの分光分布のデータを出力する解析手段であり、計算機（コンピュータ）が用いられる。
【００２４】
また、撮像された画像ファイルは３の計算機によって、撮像系固有の画像データから測色データへ変換される。
【００２５】
＜２．動作＞
２−１．全体動作
以下、本発明に関わる測色的撮像方法や測色的撮像装置の一例について、図面を参照しつつ、全体の処理のステップあるいは全体の動作について説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態に係わる測色的撮像装置を用いた全体の動作フローを示すブロック図である。
【００２７】
（ブロック図のｓ１）
ユーザが、標準板１を測定対象位置に設置し、デジタルカメラ２をデジタルカメラ２の撮像範囲内で標準板１が適切な大きさに撮像されるような測定位置に設置し、標準板１の法線方向とデジタルカメラ２の撮像系の光軸とが一致するように標準板１とデジタルカメラ２の方向を調整する。
【００２８】
（ブロック図のｓ２）
ユーザが、標準板１の表面から反射する光がデジタルカメラ２の適性露光範囲に収まるようにデジタルカメラ２の露光条件であるシャッタースピードと絞り値を設定する。
【００２９】
（ブロック図のｓ３）
ユーザが、デジタルカメラ２のシャッターを切り、デジタルカメラ２が、撮像を行い、画像データと露光条件を画像ファイルに記録する。また、同様の手順により同一照明下で撮影の本来の目的となる空間を撮影し、画像ファイルに記憶する。
【００３０】
（ブロック図のｓ４）
ユーザが、デジタルカメラ２に記録された画像ファイルを計算機３へ入力する。
【００３１】
（ブロック図のｓ５）
ユーザが、計算機３のモニターへ標準板１を含む画像ファイル中の画像データを表示させ、観察して、画像内の標準板１が占めている位置を指定する。
【００３２】
（ブロック図のｓ６）
計算機３は、照明光の分光分布を特定の次元で表現するための基底関数と、デジタルカメラ２の撮像特性データ（階調特性、分光感度特性、適正応答範囲）と、標準板１の各色票面の分光反射率データとに基づいて、画像ファイル内に記録された標準板の画像データと、画像ファイル内に記録された標準板撮像時のデジタルカメラ２の露光条件とに対応して解析処理を施し、標準板１を照射した照明光の分光分布データを出力する。その後、この照明光の分光分布データと、予め得て計算機内に記憶させておいたデジタルカメラ２の分光感度特性を記述したデータと、予め得て計算機内に記憶させておいた被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数を記述したデータ及び人間の視感度特性とから解析処理を施し、デジタルカメラ２で得た画像データを測色データへ変換する測色変換係数を算出する。
【００３３】
（ブロック図のｓ７）
計算機３が、解析処理で計算された測色変換係数に基づき、s ４で入力したデジタルカメラ２からの画像ファイルの画像データを測色データへ変換する。
【００３４】
尚、上記ｓ１〜ｓ７は、部分的に又は全体的に、ユーザー（人間）の作業によるのではなく、自動で処理することも可能である。省力化や迅速化の為には一般にその方が好ましい。また、s ４では一度に撮影した画像データ全てを計算機３に入力したが、s ４では測色変換係数を得るための標準板１を撮影した画像データのみを入力し、s ７の段階で残る撮影した画像データ全てを計算機３に入力してもよい。
【００３５】
２−２．解析処理
以下、本発明に関わる測色画像変換方法あるいは測色画像変換装置の一例について、デジタルカメラ２に固有な画像データから測色画像データへ変換する係数を算出する解析処理について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
（フローチャートのｓ８）
デジタルカメラで標準板を含むシーンを撮影した画像データが記載されたファイルを、通信線で接続されたデジタルカメラから入力し、計算機３へ記録する。
【００３７】
（フローチャートのｓ９）
標準板の画像データをモニターへ表示し、撮影された画像内の標準板の位置をユーザに指定させ、この指定位置より特定される各色票内の中心付近の一定領域の画素について（例えば）3 チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）それぞれの平均値を計算し、（例えば）２４個の色票に対応した階調値；
ｇRj  ，ｇGj  ，ｇBj  （ｊ：色票番号）
から成る（例えば）全７２個の階調値データを得る。
尚、チャンネルは前記（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の３チャンネルが最も一般的である。
【００３８】
（フローチャートのｓ１０）
全色票に対応した（例えば）３×２４個の階調値データから、あらかじめ記録してあるデジタルカメラ２の適正応答範囲内にないデータｎ0 個を除き、全部でｎ個〔＝（７２−ｎ0 ）個〕の階調値データを得る。
【００３９】
（フローチャートのｓ１１）
デジタルカメラ２への入射光のエネルギー量とデジタルカメラ２が出力する階調値との非線形な関係を関数Ｆ（ｘ）としてあらかじめ記録した階調特性データによって、ｎ個の階調値データを、エネルギー量に線形で０〜１に標準化された線形階調値データ；
【００４０】
【数１】
0004529210.tif 000002
【００４１】
（ここで  ｉ：チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ），  ｊ：色票番号  ）
へ変換する。
【００４２】
（フローチャートのｓ１２）
標準板を撮影した際にデジタルカメラで設定した露光条件であるシャッタースピード（ｔ）と絞り値（ｆ）とを、画像データが記録されたファイルから読み込み、ｎ個の線形階調値データをこれらの露光条件によりシャッタースピード１あたりかつ絞り値１あたりの階調値に標準化し、応答値データ
【００４３】
【数２】
0004529210.tif 000003
【００４４】
とし、これらをｎ次元の１列の応答値ベクトル
【００４５】
【数３】
0004529210.tif 000004
【００４６】
で表す。
【００４７】
（フローチャートのｓ１３）
あらかじめ記録してある、デジタルカメラ２の入射光の分光エネルギー（例えば）波長域３８０〜７８０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔に対する応答値の関係を記述した３チャンネルそれぞれの分光感度特性データ；
ｃi （λ）
と、標準板上の全色票の分光反射率をやはり３８０〜７８０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔で記述した２４個の分光反射率データ；
ｓj （λ）
と、照明光の分光分布をｄ次元で表現するためのｄ個の基底関数；
ｂk （λ）
とから、ｎ行×ｄ列の説明変数行列；
【００４８】
【数４】
0004529210.tif 000005
【００４９】
を次のように作成する。
【００５０】
【数５】
0004529210.tif 000006
【００５１】
【数６】
0004529210.tif 000007
【００５２】
λ：  波長（λ1 ，λ2 ，λ3 ，‥‥，λ81）
Ｂ：  各列が基底関数ｂk ( λ )を示す基底関数ベクトル（８１行×ｄ列）
【００５３】
（フローチャートのｓ１４）
照明の分光分布をｄ個の基底関数；
ｂk （λ）
の線形結合で表すためのｄ個の重み係数から成る重みベクトルを
【００５４】
【数７】
0004529210.tif 000008
【００５５】
とすると、応答値ベクトル；
【００５６】
【数８】
0004529210.tif 000009
【００５７】
は、
【００５８】
【数９】
0004529210.tif 000010
【００５９】
と表わすことができることから、説明変数；
【００６０】
【数１０】
0004529210.tif 000011
【００６１】
に対して、応答値ベクトル；
【００６２】
【数１１】
0004529210.tif 000012
【００６３】
を目的変数とした線形重回帰分析を施し、得られた偏回帰係数を重みベクトル
【００６４】
【数１２】
0004529210.tif 000013
【００６５】
とする。
但し、照明の分光分布を基底関数の線形結合で表すための次数ｄは、適正応答範囲内の応答値の数ｎより小さくなければならない。
【００６６】
（フローチャートのs １５）
ｄ個の基底関数を収めた基底関数行列；
【００６７】
【数１３】
0004529210.tif 000014
【００６８】
とｄ次元の重みベクトル
【００６９】
【数１４】
0004529210.tif 000015
【００７０】
とにより、
【００７１】
【数１５】
0004529210.tif 000016
【００７２】
を計算し、未知であった照明光の分光分布データを、３８０〜７８０ｎｍの範囲の５ｎｍ間隔で合計８１個の分光分布の推定値を対角に収めた８１行×８１列対角行列ベクトル
【００７３】
【数１６】
0004529210.tif 000017
【００７４】
を作成する。
【００７５】
（フローチャートのｓ１６）
波長域３８０〜７８０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔で記述したＣＩＥ１９３１の２°視野の標準観測者の等色関数；
【００７６】
【数１７】
0004529210.tif 000018
【００７７】
から等色関数行列；
【００７８】
【数１８】
0004529210.tif 000019
【００７９】
を次のように作成する。
【００８０】
【数１９】
0004529210.tif 000020
【００８１】
（フローチャートのｓ１７）
デジタルカメラ２の分光感度特性データ；
Ｃi （λ）
からカメラ分光感度行列；
【００８２】
【数２０】
0004529210.tif 000021
【００８３】
を次のように作成する。
【００８４】
【数２１】
0004529210.tif 000022
【００８５】
（フローチャートのｓ１８）
被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数；
から被写体基底関数行列
【００８６】
【数２２】
0004529210.tif 000023
【００８７】
を次の様に作成する。但し、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数の次数ｎは、３より大きくなければならない。
【００８８】
【数２３】
0004529210.tif 000024
【００８９】
（フローチャートのｓ１９）
また、３×３の重み係数からなる重みベクトルを
【００９０】
【数２４】
0004529210.tif 000025
【００９１】
とすると、デジタルカメラ２の分光感度特性と、推定された照明の分光特性と、被写体の分光特性を特定の次元で表現する基底関数と、標準観測者の等色関数の関係は、
【００９２】
【数２５】
0004529210.tif 000026
【００９３】
と、表わすことができるから、等色関数行列と推定された照明の分光特性を収めた行列から、
【００９４】
【数２６】
0004529210.tif 000027
【００９５】
を第二の目的変数行列として作成する。
【００９６】
（フローチャートのｓ２０）
デジタルカメラ２の分光感度特性を収めた行列と、推定された照明の分光特性を収めた行列と、被写体の基底関数を収めた行列から第二の説明変数行列である
【００９７】
【数２７】
0004529210.tif 000028
【００９８】
を作成する。
【００９９】
（フローチャートのｓ２１）
線形重回帰分析を施し、３×３の重み係数からなる重みベクトル
【０１００】
【数２８】
0004529210.tif 000029
【０１０１】
を得る。
【０１０２】
２−３．画像変換処理
以下、本発明に関わる測色的撮像方法あるいは測色的撮像装置の一例について、解析処理で計算された測色変換係数である３×３の重み係数からなる重みベクトル
【０１０３】
【数２９】
0004529210.tif 000030
【０１０４】
を用い、デジタルカメラ２からの画像ファイルの画像データを測色データへ変換する画像変換処理について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【０１０５】
（フローチャートのｓ２２）
デジタルカメラ２からの画像ファイルの３チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の画像データを、
【０１０６】
【数３０】
0004529210.tif 000031
【０１０７】
（ここで、ｏ：画素番号）
とすると、入射光のエネルギー量とデジタルカメラ２の出力階調値の関係を記述した関数Ｆ（ｘ）を用い、画像データを、エネルギー量に線形で０〜１に標準化された線形画像データ；
【０１０８】
【数３１】
0004529210.tif 000032
【０１０９】
（ここで  ｉ：チャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ），  ｏ：画素番号  ）
へ変換する。
【０１１０】
（フローチャートのｓ２３）
測色変換係数を記述した測色変換ベクトル
【０１１１】
【数３２】
0004529210.tif 000033
【０１１２】
を用いて、線形画像データを測色データ；
【０１１３】
【数３３】
0004529210.tif 000034
【０１１４】
を、得る。
【０１１５】
＜３．変形例＞
以上本発明に関わる推定方法及び推定装置について例を挙げてその実施形態を説明したが、それ以外にも例えば次のような変形例も考えられる。
【０１１６】
（ａ）解析手段が出力する照明光の分光特性データとしては、分光分布データである必要はなく、分光特性に対応するその他の値もしくは分光分布データから計算される値でも好ましい。
（ｂ）解析手段において、標準板を撮影した際の露光条件を使用しなくても、照明光の相対的な分光特性を解析し、出力することも好ましい。
【０１１７】
（ｃ）色票によっては撮像応答値が撮像系の適正な応答範囲にない場合があるが、同一の撮像手段によって異なる露光条件で撮像した異なる撮像応答値を解析手段で適切に利用することも好ましい。
（ｄ）標準板上の色票の数、照明の分光分布を基底関数で表すための次数、扱う全ての分光データの波長範囲、扱う全ての分光データの波長間隔などは固定ではなく、適正な推定精度を得られる範囲内であれば、必要に応じて選択することも好ましい。
（ｅ）標準板上の色票の分光反射率の組み合わせは、用途や目的に応じて推定精度を高めるために最適化することも好ましい。
【０１１８】
（ｆ）固定した露光条件により撮像する場合には、解析手段において露光条件による標準化の補正を、敢えて施さないことも好ましい。
【０１１９】
（ｇ）解析手段において、露光条件による標準化の補正は、撮像応答値ではなく説明変数の方に施すことも好ましい。
（ｈ）解析手段において、ＣＩＥ１９３１の２°視野標準観測者の等色関数の代わりに、  ＣＩＥ１９６４の１０°視野補助標準観測者の等色関数を用いることも好ましい。
（ｉ）標準板の画像データには撮像系のノイズ成分が含まれている。その為、解析手段の中に、色票部をサンプリングした後の各種分析値から又は画像データから、ノイズ成分を除去（若しくは低減）する処理を組み込んでおくことも好ましい。
【０１２０】
（ｊ）解析手段において、入力する露光条件は、画像データを含むファイルから入力するのではなく、デジタルカメラから露光条件を直接入力するとか、あるいはユーザが入力する、という事も好ましい。
（ｋ）解析手段において、使用する標準板の指定位置の情報をユーザが入力する事を必要とせず、画像データを自動的に分析し標準板の指定位置を検出する処理を行なうよう機能を解析手段の中へ組み込むことも好ましい。
（ｌ）解析手段は、必ずしも電子計算機（コンピュータ）を用意しなくても、独立した専用の装置を設けたり、あるいはマイコンをデジタルカメラの中に撮像系と一体で組み込んでおくことも好ましい。
【０１２１】
（ｍ）画像変換手段は、必ずしも解析手段に用いた電子計算機（コンピュータ）によって行なう必要はなく、この画像変換は別の計算機によって行なっても良いし、これら変換機能を独立した専用の装置を設けたり、デジタルカメラの中に撮像系と一体で組み込んでおくことも好ましい。
【０１２２】
（ｎ）撮像系は、必ずしもデジタルスチルカメラではなくてもよく、例えばデジタルビデオカメラか又はフィルム撮影用カメラと、イメージスキャナとを組み合わせて利用するなど、画像データを取得できる技術であるならばデジタルスチルカメラ以外の機器を利用することも好ましい。
【０１２３】
（ｏ）設定手段として挙げた前記の例は、撮像手段と一体となったデジタルカメラであるが、必ずしも設定手段が撮像手段と一体に組み立てられている必要はなく、撮像手段以外の部分、例えば電子計算機に装備されていることも好ましい。
【０１２４】
（ｐ）前記の例では、回帰分析としては線形な重回帰分析を挙げているが、例えば、照明光の分光特性が基底ベクトルと非線形な関係にある場合や、解析手段において画像のデータに線形化をほどこさない場合などには、適宜、非線形な回帰分析を行うことが好ましい場合もある。
（ｑ）本実施例において行う回帰分析では、標準板上の各色票に対する撮像系の各チャンネルの応答値の重みを一様に扱っているが、例えば、撮像系の特定の応答値が照明光の分光特性と相関が低いような場合には、標準板上の色票や撮像系のチャンネルによって異なる重みを置いた回帰分析を行うことも好ましい。
【０１２５】
（ｒ）照明光の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数については、解析手段が、異なる複数の光源の種類毎にそれぞれ異なる基底関数を保持しておき、推定誤差などを利用して光源の種類を適切に選択する機能も備えておくことによって、その選択結果に対応した、より適切な基底関数を用いて照明光の分光特性を推定できるようにすることも好ましい。
【０１２６】
（ｓ）上記変形例（ｒ）に示した「光源の種類を適切に選択する機能」を備えておく場合、解析手段が出力する照明光の分光特性データとしては、「光源の種類を適切に選択する機能」が同定する光源の種類であってもよい。
【０１２７】
（ｔ）被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数については、異なる複数の被写体の種類毎にそれぞれ異なる基底関数を保持しておき、被写体の種類によって基底関数を選択できるようにしておくことも好ましい。被写体の種類として、例えば、花、緑、肌、空、海、自然物体、絵画、写真、印刷物といったようなものがあるが、これら被写体になりうるのものの分光特性を統合して求めた基底関数を用いて一般的な被写体用の基底関数としてもよい。
（ｕ）被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数は３次元以上であればよく、効率的に計算を行わせるためには３次元で計算してもよい。
【０１２８】
（ｖ）前記の例では、被写体の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数として、被写体の種類毎の基底関数を用いたが、被写体と同一または類似した種類の物体の分光特性データそのものを基底関数の代わりとして用いてもよい。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空間内の測定対象とする位置に標準板を設置し、空間内の測定点とする位置から撮像手段を用いて標準板を撮影することによって得られる画像を、照明光の分光特性を特定の次元で表現するための基底関数，撮像手段の撮像特性データ，及び標準板の各色票表面の分光反射率データ、に基づいて解析することにより、空間内の測定対象とする位置の照明光の分光特性を推定し、撮像手段を用いて得られた画像データを測色データへ変換できる測色変換係数を算出し、前記の画像データを測色データへ変換できる。ここで、測色データへ変換する際に、人の視感度特性の影響も上手く重み付けされる為に、得られた測色データの精度の良さは信頼性の高いものとなる。そして、これによって前記のような専用の照明光の分光特性測定機器を敢えて用いることも無く、撮像で得られた画像データを測色データへ変換する方法および装置を提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる測色的撮像装置の一例について、その概略構成を模式的に示す説明図。
【図２】本発明に関わる測色的撮像装置の一例について、その全体の動作を説明するフローチャート。
【図３】本発明に関わる測色的撮像装置の一例について、解析手段が行う処理を説明するフローチャート。
【図４】本発明に関わる測色的撮像装置の一例について、画像変換処理手段が行う処理を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１・・・標準板
２・・・撮像手段（デジタルカメラ）
３・・・解析手段（電子計算機）
【図１】
0004529210.tif 000035
【図２】
0004529210.tif 000036
【図３】
0004529210.tif 000037
【図４】
0004529210.tif 000038