(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様照度の被写体をマルチバンド画像撮影することによって得られた補正用画像データから得た光学系画像むら情報を保持する手段と、
通常のマルチバンド画像撮影による通常のマルチバンド画像データの各画素位置に対応する前記光学系画像むら情報を用いて、前記通常のマルチバンド画像の光学系画像むら補正処理を行う手段とを備えたマルチバンド画像撮影装置であって、
前記一様照度の被写体を異なる光量レベルで撮影した複数の前記補正用画像データから得られた、前記光量レベルに応じた複数の光学系画像むら情報を有し、
前記通常のマルチバンド画像データの光学系画像むら補正処理は、注目画素の強度に対応して、前記異なる光量レベルの光学系画像むら情報から選択した光学系画像むら情報、もしくは、前記異なる光量レベルの光学系画像むら情報を補間して得られた情報を用いて行うことを特徴とするマルチバンド画像撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチバンド画像撮影装置であって、
さらに、前記光学系画像むら情報および通常のマルチバンド画像データを、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性を用いて光量値に変換する手段を有し、
前記光量値に変換された光学系画像むら情報を、前記光量値に変換された通常のマルチバンド画像データから減算することによって、前記光学系画像むら補正処理を行うマルチバンド画像撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマルチバンド画像撮影装置であって、
さらに、前記光学系画像むら情報および通常のマルチバンド画像データを、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性を用いて光量値に変換する手段と、この光量値を対数変換して対数光量値に変換する手段とを有し、
対数光量値に変換された光学系画像むら情報を、対数光量値に変換された通常のマルチバンド画像データから減算することによって、前記光学系画像むら補正処理を行うマルチバンド画像撮影装置。
【請求項４】
指向性のあるフィルタを装着している請求項１〜３のいずれかに記載のマルチバンド画像撮影装置。
【請求項５】
前記指向性のあるフィルタは、液晶チューナブルフィルタである請求項４に記載のマルチバンド画像撮影装置。
【請求項６】
一様照度の被写体をマルチバンド画像撮影する手段を有する請求項１〜５のいずれかに記載のマルチバンド画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチバンド画像の技術分野に属し、詳しくは、光学系に起因する色むらや光量むらなどの光学系画像むらのない、高画質なマルチバンド画像を得られるマルチバンド画像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影技術の進歩により、撮影対象の分光波形を実用上十分な精度で復元できる程度のチャンネル数を有する、マルチバンド画像撮影装置（マルチバンドカメラ）が実用化されつつある。これは、複数種類（多くは４種類以上）の光を透過する波長領域（マルチバンド）で、被写体を撮影して複数の画像（マルチバンド画像）を得るカメラである。
前記撮影装置の光学系は、ＣＣＤセンサ、色分解フィルタおよびレンズや、必要に応じて配置されるミラー等を主とした構成になっており、また、高速化、操作性の観点から、色分解フィルタとして液晶フィルタが使用され始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の撮影装置のような構成では、例えば、液晶フィルタの指向性によって生じる画面周辺部の特有の色むらや、レンズの性能に起因する周辺光量低下による光量むら等の光学系に起因する画像むら（光学系画像むら）を生じてしまい、画質を損なうという問題がある。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、マルチバンド画像撮影装置、特に、色分解フィルタとして液晶チューナブルフィルタ等の指向性のあるフィルタを用いるマルチバンド画像撮影装置であって、色分解フィルタやレンズ特性などの光学系に起因する色むらや光量むら等の光学系画像むらが除去された、高画質なマルチバンド画像を得ることのできるマルチバンド画像撮影装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係るマルチバンド画像撮影装置は、一様照度の被写体をマルチバンド画像撮影することによって得られた補正用画像データから得た光学系画像むら情報を保持する手段と、通常のマルチバンド画像撮影による通常のマルチバンド画像データの各画素位置に対応する前記光学系画像むら情報を用いて、前記通常のマルチバンド画像の光学系画像むら補正処理を行う手段とを備えたマルチバンド画像撮影装置であって、
前記一様照度の被写体を異なる光量レベルで撮影した複数の前記補正用画像データから得られた、前記光量レベルに応じた複数の光学系画像むら情報を有し、前記通常のマルチバンド画像データの光学系画像むら補正処理は、注目画素の強度に対応して、前記異なる光量レベルの光学系画像むら情報から選択した光学系画像むら情報、もしくは、前記異なる光量レベルの光学系画像むら情報を補間して得られた情報を用いて行うことを特徴とする。
【０００７】
また、さらに、前記光学系画像むら情報および通常のマルチバンド画像データを、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性を用いて光量値に変換する手段を有し、前記光量値に変換された光学系画像むら情報を、前記光量値に変換された通常のマルチバンド画像データから減算することによって、前記光学系画像むら補正処理を行うのが好ましい。
【０００８】
あるいは、さらに、前記光学系画像むら情報および通常のマルチバンド画像データを、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性を用いて光量値に変換する手段と、この光量値を対数変換して対数光量値に変換する手段とを有し、対数光量値に変換された光学系画像むら情報を、対数光量値に変換された通常のマルチバンド画像データから減算することによって、前記光学系画像むら補正処理を行うのが好ましい。
【０００９】
また、指向性のあるフィルタを装着しているのが好ましく、さらに、この前記指向性のあるフィルタは、液晶チューナブルフィルタであるのが好ましい。
【００１０】
さらに、一様照度の被写体をマルチバンド画像撮影する手段を有するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマルチバンド画像撮影装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第一実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の概略を表す、一部ブロック図を含む概略構成図である。
図１に示すように、マルチバンド画像撮影装置１０は、基本的に、レンズ１２とＣＣＤカメラ１４との間に液晶チューナブルフィルタ１６を有している。
液晶チューナブルフィルタ１６は、光の通過波長領域を変更できる、波長可変フィルタである。図示例においては、被写体２０からの反射光を、複数設定された各チャンネル毎の波長領域で透過するように、マルチバンド画像撮影装置１０を形成するコンピュータからの制御信号を受け取って所望のバンドパスフィルタとして機能する。液晶チューナブルフィルタ１６としては、例えば、ＣＲＩ社製のVarispec Tunable Filter 等の各種の市販品が利用可能である。
【００１３】
このような液晶チューナブルフィルタ１６を用いて撮影波長領域を複数のチャンネル、例えば１６チャンネルに分割して、ＣＣＤカメラ１４によって各チャンネル毎に同一の被写体２０を撮影する。これにより、複数のスペクトル画像からなるマルチバンド画像を得る。
すなわち、ＣＣＤカメラ１４は、所望の分光透過率分布に制御された液晶チューナブルフィルタ１６を透過した透過光を、光学系のレンズ１２を介してエリア状に配列したＣＣＤ素子の受光面で結像させ、波長領域の異なる各チャンネル毎に被写体を撮影したスペクトル画像信号を得る撮影手段である。従って、チャンネル数が１６チャンネルであれば、１６枚のスペクトル画像の画像信号が得られる。ＣＣＤカメラ１４としては、例えば、ＤＡＬＳＡ社製ＣＡ−Ｄ４−１０２４Ａ等の各種の市販品が利用可能である。
【００１４】
このようにして、所定の光源１８のあてられた被写体２０を、液晶チューナブルフィルタ１６を複数の異なる透過波長領域に調整して、分光感度の異なるチャンネル毎に撮影して、被写体２０の色情報を有するマルチバンド画像を得る。
撮影された画像は画像メモリ２２に格納される。
【００１５】
また、マルチバンド画像撮影装置１０は、本発明の特徴の一つである光学系画像むら（以下、単に画像むらとする）の補正処理を行う画像むら補正部２４を有している。
マルチバンド画像撮影装置１０は、（光学系）画像むら補正処理で用いる（光学系）画像むら情報となる、画像むらの補正用画像データを得るために、一様照度の被写体を撮影する。ここで、本実施形態においては、撮影の際に光量を調整して、複数の撮影光量で一様照度の被写体のマルチバンド画像を撮影し、光量レベルの異なる複数の補正用画像データを得るのが好ましく、そのための光量調整手段２８を有する。この光量調整手段２８は、黒あるいは白に近くないところで画像むら補正用画像データを得るためのもので、特に限定はされず、液晶バルブ、ＮＤフィルタ等を用いればよい。また、撮影光量の調整は、露光時間（蓄積時間）の調整、光源１８の光量調整等によって行ってもよい。
【００１６】
補正用画像データを得るための一様照度の被写体の撮影手段には特に限定はなく、公知の方法が各種利用可能であり、例えば、全面的に均一な光を当てたグレーパッチ（無彩色のパッチ）を被写体とする撮影等が例示される。特に、図１に示すように、ＣＣＤカメラ１４（レンズ１２）の前に白いディフューザキャップ２６を設置して、光源１８によって所定光量の一様な光を照射して行うのが好ましい（すなわち、ディフューザキャップ２６が、一様照度の被写体となる）。
また、前述のように、補正用画像データを得るためのマルチバンド画像の撮影は、撮影光量を変えて行い、複数の光量レベルにおけるマルチバンド画像を撮影するようにするのが好ましい。
【００１７】
第一実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置１０は、撮影光量レベル別の補正用画像データから得た画像むら情報を用いることにより、出力信号が光量に対し非線型の場合に対応して、画像むら補正処理を行う。
そのため、画像むら補正部２４は、補正用画像データから得られた画像むら情報を保管する補正データ保持部３０、および実際に画像むら補正処理を行う補正処理部３２とを有している。
【００１８】
以下、第一実施形態の作用について説明する。
まず、事前に光量調整手段２８を調整して、白いディフューザキャップ２６をＣＣＤカメラ１４の前に配置して、一様照度の被写体のマルチバンド画像撮影を行う。このとき、光源１８の光量を変えて、光量レベルの異なるマルチバンド画像を複数種類取得し、これを画像むらの補正用画像データとする。
【００１９】
なお、本発明において、マルチバンド画像撮影は、特に限定はないが、具体的な一例として、撮影波長範囲４１０nm〜７１０nmを１６分割して１６チャンネルとし、各波長間隔を２０nmとし、液晶チューナブルフィルタ１６の分光透過率分布を各分割したチャンネルに応じて変化させて撮影する方法が例示される。
このようにして得られたマルチバンド画像データすなわち補正用画像データは、例えば、画像メモリ２２に格納される。
【００２０】
次いで、得られた補正用画像データを用いて、画像むら情報として、各光量レベル毎に、光学系に起因する色むらや光量むら等の画像むらの度合いを表す画像むら補正量を算出する。
補正用画像データは、一様照度の被写体を撮影して得られたものであるので、本来、一様の強度で撮影されるはずである。しかしながら、実際には、液晶チューナブルフィルタ１６の指向性に起因する色むらや、レンズの周辺光量低下などに起因する光量むら等、マルチバンド画像撮影装置１０の光学系に起因する画像むら（光学系画像むら）が発生する。
このような、画像むらを、補正用画像データの平均強度から各画素位置での強度を減算して求め、これを画像むら補正量として、補正データ保持部３０に保管する。
【００２１】
なお、画像むら情報は、上記画像むら補正量に限定はされず、例えば、中心画素（レンズ１２光軸に対応する画素）を基準として、これと各画素との差分を画像むら情報としてもよい。また、補正用画像データそのものを画像むら情報として記憶し、通常のマルチバンド画像の画像むら補正時に、画像むら補正量等を算出してもよい。
画像むら情報（画像むら補正量）は、一度算出したら以降の全ての通常のマルチバンド画像の補正に用いてもよく、また、定期的に再算出して更新してもよく、また、液晶チューナブルフィルタ１６やレンズ１２の交換等、装置特性に大きな影響を与える変更がある場合に再算出して更新してもよく、また、通常のマルチバンド画像の撮影および画像むら補正を行う毎に画像むら情報を算出してもよい。さらに、一様照度被写体の撮影および画像むら補正量の算出と、通常のマルチバンド画像の撮影とは、平行して行ってもよい。
【００２２】
このようにして、画像むら補正量（画像むら情報）を算出、補正データ保持部３０に保管した上で、通常の条件で被写体２０のマルチバンド画像撮影を行い、通常のマルチバンド画像データを得る。
このマルチバンド画像データは、画像メモリ２２に記憶される。
【００２３】
画像メモリ２２に通常のマルチバンド画像データが記憶されると、補正処理部３２が、補正対象となる通常のマルチバンド画像の各画素の強度を知見する。次いで、補正データ保持部３０に保管されている前記光量レベル別の複数の画像むら補正量の中から、補正対象となるマルチバンド画像の各画素の位置および強度に応じた画像むら補正量を読み出す。
補正処理部３２は、次いで、補正対象である通常のマルチバンド画像データから、これに対応する画像むら補正量を減算する。これにより、前述の色むらによるずれ量や光量むらが補正され、画像むらが補正されたマルチバンド画像が出力される。従って、本発明のマルチバンド画像撮影装置は、通常の画像撮影のみならず、画像計測等にも好適に利用可能である。
【００２４】
上述の例では、マルチバンド画像の補正の際に、注目画素の強度に対応する画像むら補正量（画像むら情報）を選択し、これを用いて補正対象となるマルチバンド画像データを処理している。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、より高精度な補正を行うために、丁度対応する光量レベルの画像むら補正量が存在しない場合には、光量レベルの異なる複数の画像むら補正量を補間して、この補間によって得られた補正量を用いて、画像むら補正を行ってもよい。なお、この補間は、特に限定されるものではなく、通常は、それほど非線型の程度の甚だしい出力画像は少ないため、線型補間程度で間に合うものと思われる。
【００２５】
以上説明した第一実施形態では、前述のように、撮影の光量レベル別に画像むら補正量（画像むら情報）を取っておくことにより、出力信号が光量に対し非線型の場合にも対応している。
これに対し、以下に説明する第二実施形態では、例えば、事前に求めたマルチバンド画像撮影装置（マルチバンドカメラ）の入出力特性を参照して、出力信号を光量に線型変換することにより、出力信号と光量とが非線形な場合でも、単一の画像むら情報でマルチバンド画像の画像むら補正を可能にしたものある。
【００２６】
第二実施形態のマルチバンド画像撮影装置は、画像むら補正部以外については、第一実施形態と同様であり、画像むら補正部の構成のみが異なっている。
図２に、本発明の第二実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の画像むら補正部の概略を示す。図２に示すように、第二実施形態における画像むら補正部１２４は、入出力特性テーブル４０、画像メモリ４２、画像データ変換部４４および補正処理部１３２を有している。
【００２７】
入出力特性テーブル４０は、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性、具体的には、入力光量値と出力信号値（画像データ）との関係を示すもので、すなわち、両者を変換するテーブルである。これは、例えば、マルチバンド画像撮影装置の入出力特性情報等によって予め与えられる。
画像メモリ４２は、入力されたマルチバンド画像データを格納するためのものである。なお、図示例のマルチバンド画像撮影装置は、画像むら補正部１２４の上流（画像データの流れ方向の上流）に、画像メモリ２２を有しているので、特に画像メモリ４２を有さず、画像メモリ２２に、後述する画像メモリ４２の作用をさせてもよい（逆も可）。
画像データ変換部４４は、前記入出力特性テーブル４０を用いて、画像データを出力信号値から光量値へ、またその反対に光量値から出力信号値へ、変換するものである。
補正処理部１３２は、光量値に変換された画像データによって、画像むら補正処理を行うものである。
【００２８】
以下、第二実施形態の作用について説明する。
まず、事前に、光量（入力）に対する信号値（出力）の対応を示す入出力特性テーブル４０を作成する。これは、前述したように、例えば、マルチバンド画像撮影装置（マルチバンドカメラ）の入出力特性を参照することによって作ることができるが、その作り方は、特に限定されるものではない。
一方、第一実施形態と同様にして、一様照度の被写体を撮影し、補正用画像データを得る。なお、この補正用画像データは、１つの光量レベルで撮影した、一つのマルチバンド画像データでよい。
また、通常のマルチバンド画像撮影を行い、通常のマルチバンド画像を取得する。これらの補正用画像データおよび通常のマルチバンド画像データは、共に、画像メモリ４２に格納される。
【００２９】
画像メモリ４２（あるいは、画像メモリ２２）に画像データが格納されると、画像データ変換部４４が、前記補正用画像データと、通常のマルチバンド画像データとを、それぞれ入出力特性テーブル４０を用いて、光量値に変換する。
さらに、補正処理部１３２が、光量値に変換された補正用画像データを用いて、前述の第一実施形態と同様にして画像むら補正量を算出すると共に、これを通常のマルチバンド画像データの光量値から減算することにより、画像むらを除去し、画像むら補正処理が行われる。
最後に、再び、画像データ変換部４４において、入出力特性テーブル４０を用いて、画像むら補正処理済の光量値を出力信号値に変換して、画像むらが補正されたマルチバンド画像として出力する。
【００３０】
なお、本発明の第二実施形態においても、前記第一実施形態と同様に、予め、光量値に変換した補正用画像データから画像むら補正量を算出して、メモリ等に記憶しておき、マルチバンド画像の画像むら補正を行う際には、補正対象となるマルチバンド画像のみを光量値に変換して、メモリから画像むら補正量を読み出して、上記画像むら補正処理を行ってもよい。
【００３１】
このように、画像データを光量値に変換して処理を行うことにより、単一の補正データで画像むら補正をすることができる。
【００３２】
次いで、本発明の第三実施形態を説明する。
本発明の第三実施形態は、前記第二実施形態における光量変換に加え、さらに、光量値を対数変換した対数光量値として、この対数光量値を用いて、画像むらの補正を行うものである。
このような、本発明の第三実施形態では、単一の補正データで光量と出力信号とが非線形な場合でも好適に色むらや光量むら等の画像むらの補正を行うことができるのみならず、より高精度に、かつ、画像むらが大きい場合や、被写体２０（マルチバンド画像）の光量（濃度）レンジが広い場合であっても、より好適に画像むらの補正を行うことができる。
【００３３】
第三実施形態のマルチバンド画像撮影装置も、画像むら補正部以外については、第一実施形態と同様であり、画像むら補正部の構成のみが異なっている。
図３に、本発明の第三実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の画像むら補正部の概略を示す。図３に示すように、第三実施形態における画像むら補正部２２４は、入出力特性テーブル４０、画像メモリ４２、対数変換テーブル４６、画像データ変換部２４４および補正処理部２３２を有している。
【００３４】
入出力特性テーブル４０および画像メモリ４２は、前記第二実施形態と同様である。従って、画像メモリ２２に、画像メモリ４２の作用をさせてもよく、あるいは、特に画像メモリ４２を有さなくてもよい。
対数変換テーブル４６は、光量値を対数変換して対数光量値にし、逆に、対数光量値を指数変換して光量値に変換するテーブルである。なお、第三実施形態において、対数変換および指数変換はテーブルを用いるのに限定はされず、演算式によって行ってもよい。
画像データ変換部２４４は、画像データを出力信号値から光量値に変換し、さらに、対数光量値に変換し、また、その反対に、対数光量値から光量値に、さらに出力信号値へ、画像データを変換するものである。
補正処理部２３２は、対数光量値に変換された画像データによって、画像むら補正処理を行うものである。
【００３５】
以下、第三実施形態の作用について説明する。
入出力特性テーブル４０の作成、補正用画像データや通常のマルチバンド画像データの撮影、画像メモリ４２への格納は、第二実施形態と同様である。
第三実施形態においては、さらに、事前に対数変換テーブル４６を作成する。なお、対数変換テーブル４６は、公知の方法で作成すればよい。
【００３６】
画像メモリ４２に画像データが格納されると、画像データ変換部２４４が、前記補正用画像データと、通常のマルチバンド画像データとを、それぞれ入出力特性テーブル４０を用いて、光量値に変換する。画像データ変換部２４４は、さらに、光量値に変換された補正用画像データと通常のマルチバンド画像データを、対数変換テーブル４６を用いて、対数光量値に変換する。
さらに、補正処理部２３２が、対数光量値に変換された補正用画像データを用いて、前述の第一実施形態と同様にして画像むら補正量を算出すると共に、これを通常のマルチバンド画像データの対数光量値から減算することにより、画像むらを除去し、画像むら補正処理が行われる。
最後に、再び、画像データ変換部２４４において、画像むら補正処理済の対数光量値を光量値に変換し、さらに、光量値を光量値を出力信号値に変換して、画像むらが補正されたマルチバンド画像として出力する。
【００３７】
なお、本発明の第三実施形態においても、前記第一実施形態と同様に、予め、対数光量値に変換した補正用画像データから画像むら補正量を算出して、メモリ等に記憶しておいて、これを用いて、画像むら補正対象となるマルチバンド画像データの画像むら補正処理を行ってもよい。
【００３８】
以上説明した、本発明の各実施形態によれば、マルチバンド画像撮影装置、特に、液晶チューナブルフィルタ等の指向性のあるフィルタを採用したマルチバンド画像撮影装置において、光学系に起因する色むらや光量むら等の画像むら（光学系画像むら）の除去された、高画質なマルチバンド画像を得ることができる。また、画像むらを除去したマルチバンド画像が得られるので、画像計測等の用途にも、好適に利用可能である。
【００３９】
以上、本発明のマルチバンド画像撮影装置について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、マルチバンド画像撮影装置、特に、液晶チューナブルフィルタ等の指向性のあるフィルタを採用したマルチバンド画像撮影装置において、フィルタに起因する色むらやレンズに起因する光量むら等、マルチバンド画像撮影装置の光学系に起因する画像むらが好適に除去された、高画質なマルチバンド画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の概略を表す、一部ブロック図を含む概略構成図である。
【図２】  本発明の第二実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の画像むら補正部の概略を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第三実施形態に係るマルチバンド画像撮影装置の画像むら補正部の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  マルチバンド画像撮影装置
１２  レンズ
１４  ＣＣＤカメラ
１６  液晶チューナブルフィルタ
１８  光源
２０  被写体
２２，４２  画像メモリ
２４，１２４，２２４  画像むら補正部
２６  ディフューザキャップ
２８  光量調整手段
３０  補正データ保持部
３２，１３２，２３２  補正処理部
４０  入出力特性テーブル
４４，２４４  画像データ変換部
４６  対数変換テーブル
【図１】
0004240350.tif 000002
【図２】
0004240350.tif 000003
【図３】
0004240350.tif 000004