(57)【要約】      （修正有）【課題】画像処理装置に適用されるレンズの収差による明るさのシェーデイングに関し、輝度等の明るさのムラ値の表示と、その計測方法。【解決手段】基本計測画角を１／４に分割し計測イベント画角とし、周辺部より４分割としておのおのの分割位置ごとに画角に対応する画素データの総量、あるいは、その平均値を求め、さらに、回転計測イベント画角として、おのおのの１／４の画角の中心で１８０度回転させて同じ画角で１／４の画角に対応する画素データの総量、あるいは、平均値を求める。この総量、あるいは、平均値の相関での比率が計測イベント画角の計測ムラ値となる。【選択図】図３
2009025078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェーデイング補正に使用する、均一光源がもつ輝度ムラの計測に際し、均一光源の光束の放射を行う窓の有効範囲、あるいは、設定枠の範囲を基本計測画角とし、この基本計測画角を１／４に分割し計測イベント画角とし、周辺部より４分割としておのおのの分割位置ごとに画角に対応する画素データの総量、あるいは、その平均値を求め、さらに、回転計測イベント画角として、おのおのの１／４の画角の中心で１８０度回転させて同じ画角で１／４の画角に対応する画素データの総量、あるいは、平均値を求める。この総量、あるいは、平均値の相関での比率が計測イベント画角の計測ムラ値となる。基本計測画角に対する計測ムラ値は、おのおのの計測イベント画角での計測ムラ値の比率の平均値を用いるか、あるいは、おのおのの計測イベント画角ごとに処理を行うものとする。この処理方法としては、ムラとして検出された計測イベント画角の計測ムラ値を最大値として計測イベント画角で抽出された画素のデータの最大値、あるいは、最小値を対象とするデータ比による相対比率値データのデータマップに対し、最大値の場合には数値１が計測ムラ値の最大値として算出し、最小値を対象とする際には、最大比率となる画素に対する比率が計測ムラ値となるように全画素を演算して補正する。また、この方式の派生方法として、計測対象のび分として計測イベント画角より僅かに広い範囲を対象とし、広がる部分を基本計測画角中央を越える部分として位置を設定して計測する方法だが、この方法では、基本計測画角の中央部で１／４の画角より広い部分が他の計測イベント画角に重累することになるが、計測対象のび分と垂直と水平の画素数を対象として計測対象のび分の４倍の画素数を計測イベント画角側にのばしてのび対象とする方法は、より、精度を上げる方法とすることとなる。この計測対象のび分に対する画素のデータの総量、あるいは、平均値を求めることで、おのおのの計測イベント画角関での輝度等の変動に対する計測ムラ値を補正する補正係数を作成することができ、おのおのの計測値に対して補正値として適用することで、おのおのの計測偏差を是正することが可能となり時間ズレ等の計測誤差を最小限とすることが可能となる。また、輝度ムラ値としては、計測イベント画角で抽出された計測ムラ値の平均値、あるいは、基本計測画角で求められた計測ムラ値の平均値の１／２を対象として輝度ムラとして表示される機能を備えた均一光源の輝度ムラ計測法。
【請求項２】
請求項１で説明する、基本計測画角の中心画素に対し、基本計測画角の角部、あるいは、基本計測画角の中点を通る垂直線と水平線が基本計測画角と交わる点との輝度偏差を変化量抽出のために検出する手法で、レンズの正対性を基本計測画角の中心画素と角部、あるいは基本計測画角の中点を通る垂直線と水平線が基本計測画角と交わる点の画素、または、
この計測点の画素の代りに、指定の寸法のカーネルを対象とする方法で、それらのカーネルの中心とる画素データの総量、あるいは、平均値を適用しても良いが、それらの対象とする部分に機械系を駆動して正対するように方向をずらしてその画素、あるいは、カーネルに相当する画素の総量、あるいは、平均値のデータを適用し偏差比率とするもので、
最大値と最小値として取り扱い、その偏差比を計測変化幅値とするもので、請求項１で説明するおのおのの計測イベント画角ごとに抽出した全画素の相対比率値データの最大データ値がその計測幅値とする演算を行い適用する機能を備えた均一光源の輝度ムラ計測法。
【請求項３】
請求項２で説明する、レンズを機械系で動作させずに、請求項２で説明するそれぞれのレンズの正対位置から標準光源をレンズに向けて光束を照射し、それぞれの位置での画素データ、あるいいは、カーネルでの画素の総量、あるいは、平均値の相対比率をもって相対比とし、その比率に対し、おのおのの計測イベント画角ごとに抽出した画素データの最大相関比率が相当する数値に演算を行い使用するもので、基本計測画角に置き換えた後でも構わない。この標準光源の正対性を確保するためには、正対位置確認のために、標準光源の最大値を示す角度に機械系を駆動して調整できる機能を包括する均一光源の輝度ムラ計測法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に適用されるレンズの収差による明るさの歪み（以後、シェーデイングと称し、明るさは輝度と称する。）補正用光源に関して、輝度等の明るさのムラ値の表示が必要であり、その計測方法についての手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
如何なる、均一光源があろうとも、必ず、ムラの発生はあり得るもので、特に、レンズの収差に関する補正を行う場合には、全画素を対象とする補正の必要はないが、画像処理においての均一適用には全画素に対する補正が必要となる。
【０００３】
均一光源の参照にあたり、スムージング処理を施すために最大の振れ幅をもつものは樽型の歪みとなり、それ以外の部分でそれ以上の振れ幅をもつ光源は均一光源とは呼べない。この対象項目を計測するには最大値と最小値を示す、中央部と周辺部の比較によることで対応が可能となる。
【特許文献１】特願２００６−２４３５３３
【特許文献１】特願２００７−１６５９０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
均一光源の計測方法として、点検出センサーを利用して機械系駆動により光源に並行に走査を行い、正対性での検出を行う方式でムラ計測を行ってきているが、この方式では、２次元センサーであるＣＣＤ等に対して光束がレンズを軽油して正対性を失っている条件には合致しない。基本的には、レンズの収差による歪みを包括する計測条件を必要とする。均一光源として、旧来より知られている積分球においても、あるいは、箱形均一光源においても、拡散条件を軽減するために用いるスムージング処理において細かい凹凸を除去されているために、基本的には、樽型歪みをもつことが常識となる。
この、スムージング処理により均一光源とする方式では均一光源の意味がなく、スムージング処理に関わるカーネルサイズは最小限度にとどめる必要がある。
【０００５】
レンズによる歪みを対象とするムラ率は、条件により、数値の変化があるために唯一のデータ値で表すことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
画像処理の装置の、画像取り込みカメラ（以後、ＣＣＤと称する。）の出力信号を用い、複数画像の平均値を用いランダムに発生する信号の揺らぎに対応し、その後、高周波成分の凹凸が全体における低周波成分の偏差以下であることを均一光源の条件とする。
【０００７】
樽型歪みに対応する、低周波成分に対応する最小値の周辺部と、最大値となる中央部を対象としてデータの抽出を行いその偏差で樽型歪みの偏差値とする。
【０００８】
シェーデイング補正用均一光源として、均一度の表示をする方法は、レンズを使用する都合上、距離と画角とレンズ特性を固定として説明する以外に方法はない。
また、均一度においても同様であり、相対値としての比率を単位として用いることになる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、シェーデイング補正のための基本的計測方法が紹介されたために、均一度の提示ができることになった。
このことは、従来では、無視されたレンズの収差による補正が画像処理に対して必要であり使える技術として用いられることで計測精度を向上させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
当発明の、計測方式の説明を実施例を図示して説明する。
【実施例１】
【００１１】
当発明を、傾向値抽出のための方式として適用する状況を図示しながら説明する。
【００１２】
光源側のレンズの正対性変移により配光角度の影響でデータが変化をする条件を抽出する
図１は、画像処理装置の取り込み画角（以後、基本計測画角と称する。）の画像信号を代表として中央部の水平線を表示するもので、１−１は、均一光源を参照し補正を行う以前の状況を示し、１−２は補正後の信号を示すもの。図２は、実際の計測のために設定する計測イベント画角を示すもので、基本計測画角のおのおのの辺を１／２とする１／４の面積を対象とした図では、２−１、２−２、２−３、および２−４、あるいは、２−５としている。この２−５も同じ画角寸法であり、この部分が変化が一番少ない部分として基準画角としてレンズの収差による歪み分であるシェーデイングを補正する対象として位置設定をしている。
【００１３】
この手法は、図３ので示すように、縦方向は３−１のａと３−２のｂが同等の寸法であり、横方向は、３−３のｃと３−４のｄが同じ寸法を示しているが、それより長い寸法に設定しているために３−５ののび分として２−１、２−２、２−３、および、２−４の計測イベント画角として設定されるもので、３−５は２−１ののび分としてこの面積に対応する画素のデータの総量、あるいは、平均値を算出し、同様にして残りの計測イベント画角ののび分を算出する。この算出された数値の相対比が、計測時間のずれによる計測基盤の変動としてとらえ、計測イベント画角の計測値ととに相対比の逆数で演算をして４象限の計測イベント画角の補正を行いおのおのの画素のデータとして適用する。図４も同様の条件であるが、４−１の部分は３−５の４倍の面積として適用するもので４象限の計測イベント画角ののび部分が重複するように設定したことを示す。
【００１４】
全計測イベント画角を代表として図２の２−１を説明するもので、００１２で抽出された２−５の補正計測イベント画角で抽出された補正係数を適用して画素ごとに演算をすることで、均一に対しての変移を抽出することになる。図５は、その状況を、２ー１に相当する計測イベント画角に対角線を引き５−１は基本計測画角の中央部相当であり、５−２は周辺部であり画角の角部となる。この対角線を代表として信号レベルを表示したものが図６であり、図のように５−１の中央部が右側であり、５−２の周辺部が左側となり、樽型の傾向がある均一光源では、周辺部に行くほど輝度値は低くなることを示している。この偏差を、計測イベント画角のムラ値データとして適用するもの。
【実施例２】
【００１５】
当発明を、光源補正係数を抽出して光源のムラをデータ上で補正するための全画素を対象とする補正係数作成の方法を図示しながら説明する。
【００１６】
計測イベント画角ごとに、計測イベント画角で計測を行い画素のデータの総量、あるいは、平均値を抽出する一方、図７で示すように計測イベント画角の中心位置で１８０度回転させて同様に計測を行い、双方の全画素のそれぞれのデータの総量、あるいは、平均値を求め双方の偏差を計測イベント画角のムラ値として適用する方式であり、同様にして２−２、２−３、２−４を求めるもので、この結果を、分りやすい状況説明をするために図５で表示した５−１から５−２に引いた対角線を引用して説明する。計測イベント画角側では８−１の信号レベルのプロファイルとなる。この検出対象均一光源が完全な均一であった場合には、回転計測イベント画角では８−２のプロファイルを示す。一方、湾曲状の不均一性をもつ均一光源では、８−３のように、全体のレベルが下がる傾向、あるいは、８−３とは違いプロファイルそのものの湾曲状態が変化するなどの条件となるために８−１と８−３のそれぞれの総量、あるいは、平均値の偏差率をもってムラとすることが可能である。この処理の前に、スムージング処理により、光源の高周波成分のムラは除去してあるためにその影響は受けない。その検出の意味、実施例３、あるいは、実施例４でも説明するが、レンズによる樽型の検出ムラの発生がシェーデイングであるならば、光源側の光束に対する検出傾斜角の偏差もあることがレンズを適用して２次元センサーで検出する計測誤差でもあることからそれらの相対誤差を検出することがこの目的である。なお、この方法で検出された偏差の値は計測イベント画角での検出値による光源補正係数値の最大値がこのデータの最大振れ幅に相当するために、双方を用いて再演算を行い光源補正係数として合成補正係数として適用する。
【実施例３】
【００１７】
当発明を、光源側のレンズの正対性変移により配光角度の影響でデータが変化をする条件を抽出する方法を図示して説明する。
【００１８】
ＣＣＤに適用されるレンズの特性から、入光状態として、中心部は正対しているものの、図５のように、周辺部に至るに従い、正対性を失い、基本的には光量のレベルが下がるものとなる。この特性に関し、正対性誤差の計測方法として、図９に示すように、通常では、正対する光束はレンズ中心を通る光軸であり、一方、光源側では、９−３を代表とする位置での正対する光束となる。このことは、レンズに対しての光束は正対していない部分を検出していることになり、一般的に、また、均一光源の特性からは正対する光束よりも低レベルとなる。このために、この光束の計測を行う必要があることから、図１０のように、均一光源の基本計測画角の周辺に正対するようにカメラとレンズを回転させて計測点に正対させ計測を行う。ここでの計測で判明するのは、光量の偏差であり、均一光源が既にこの偏差分のムラを包括していることを示すことから、連続的に同方式でレベル偏差を抽出し、そのデータを補正係数として光源補正係数に代入して適用するものだが、計測時間等の制約から、超高精度を求める必要がない場合には 、図１１のように、基本計測画角に引く対角線を代表として対角線上の複数点を代表として偏差データを抽出し、そのパターンから断面としては楕円であり、３次元データとしては、楕円パターンによる凹面形状に補正値とその位置を配置して補正値とする方法でも構わない。また、単純に、中心点のレベルと、角部のレベルの偏差に対して合否判定を行うためのの閾値を設定して使用することでも構わない。この、基本計測画角の中央以外で計測イベント画角の他方の１点に相当する計測位置は、図１２で示すように、１つの角部を代表として図示するが、１画素を対象とする場合には基本計測画角の線の内側の角部に接する画素を対象とし、他の３点も計測しその最大値を対象として比較するものだが、図１３のように、これも１つの角部を代表とし、さらに、３ｘ３画素のカーネルを代表とする表示を行うが、角部とこのカーネルの外周部が接する計測位置を対象とすることとし、このカーネルの平均値を使用することでデータの安定度を確保することが可能となり、同様に、３つの角部も計測を行いその最大値と閾値を比較対照して判定を行うことでも良い。
【実施例４】
【００１９】
当発明を、光源側のレンズの正対性変移により配光角度の影響でデータが変化をする条件を抽出する方法で、００１７とは別の手法を図示して説明する。
【００２０】
００１８の実施例３で説明したレンズの正対性データを対象とする計測方式で、基本計測画角の中央部と角部の計測を行う場合は、光量の安定性がある標準光源を用い、カメラとレンズは均一光源に正対する位置におき、均一光源を取り除き、図１４のように、同じ位置関係に標準光源を配置するものだが、周辺部においては、ＣＣＤの計測対象画素、あるいは、対象カーネルに向かう角度に方向変換を行い、その光量を計測するものである。この方式を全画素に対応することでも構わないが、００１４で説明したように図１１の対角線上の数点を対象としても良い。この計測にあたり、ＣＣＤの計測画素、あるいは、カーネルを参照して最大値となるように標準光源の方向性の制御を行うことがより精度を高く保つ方式となる。また、単純に、基本計測画角の中点と角部のみの計測も同様であり、合否判定には有意義となる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
従来では、均一光源を参照してレンズの補正を行う際の指針がなかったが、均一光源が均一である状態を示すための手法を示したために、均一光源の精度を表示することが可能となった。それぞれの条件に合致するデータ作成により条件設定に対するデータを比較して対処ができることと、画像計測等の高精度を必要とする場合の補正値作成には重要な意味となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基本計測画角での信号を示すもので、シェーデイング補正処理前と後を表示している。
【図２】基本計測画角に対する計測イベント画角を説明する図。
【図３】計測イベント画角の助長部を示す図。
【図４】計測イベント画角の助長部の別の考え方を示す図。
【図５】基本計測画角に対する計測イベント画角に引く対角線の条件を示す図。
【図６】図５で発生する信号を表示した図。
【図７】計測イベント画角を１８０度回す状況を示す図。
【図８】計測イベント画角と、回転計測イベント画角の対角線上の信号を示す図。
【図９】カメラレンズと均一光源の正対性を示す図。
【図１０】カメラとレンズを、計測点である角部へ向けた図。
【図１１】基本計測画角で、対角線を引いた図。
【図１２】角部の計測点で、対象画素の位置を示す図。
【図１３】角部の計測カーネルの位置を示す図。
【図１４】計測対象を均一光源から、標準光源に変えて計測する相対関係を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１−１    シェーデイング補正前の信号を示す線。
１−２    シェーデイング補正後の信号を示す線。
２−１    計測イベント画角を示す枠。
２−２    計測イベント画角を示す枠。
２−３    計測イベント画角を示す枠。
２−４    計測イベント画角を示す枠。  
２−５    シェーデイング補正対象の計測イベント画角を示す枠。
３−１    計測画角設定のための、基本となる縦側の長さを示す線。
３−２    計測画角設定のための、基本となる縦側の長さを示す線。
３−３    計測画角設定のための、基本となる横側の長さを示す線。
３−４    計測画角設定のための、基本となる横側の長さを示す線。  
３−５    のび分である助長部を示す。
４−１    のび分である助長部を示す。
５−１    基本計測画角の中心部に相当することを示す。
５−２    基本計測画角の角部に相当する周辺部を示す。
６−１    ５−１と５−２で示す、対角線上の光量レベルの５−１側であることを示す。
６−２    ５−１と５−２で示す、対角線上の光量レベルの５−２側であることを示す。  ７−１    基本計測画角を１８０度回転させて、同じ計測イベント画角が重なっていることを示す図。
８−１    図７の回転に伴い、計測イベント画角の対角線上の光量レベルの信号を示す。
８−２    図７の回転に伴い、回転計測イベント画角の対角線上の光量レベルの信号を示す。
８−３    図７の回転に伴い、回転計測イベント画角の対角線上の光量レベルに変化があった状況の信号を示す。
９−１    計測のためのレンズの位置と方向を示す図。
９−２    均一光源に正対をしていることを示す図。
９−３    周辺部での均一光源に正対する光束を示す図。
９−４    周辺部からレンズに向かう光束を示す図。
１０−１  レンズを周辺部へ向ける図。
１２−１  検出対象となる角部と画素の位置を示す図。
１３−１  検出対象となる角部と計測カーネルの位置を示す図。
１４−１  カメラのレンズが、均一光源に対して正対していることを示す。
１４−２  均一光源の代りに、正対位置に標準光源を配置した図。
１４−３  均一光源の代りに、周辺部に標準光源を配置し、ＣＣＤの検出画素、あるいは、カーネルの中央に方向を向けた図。
【図１】
2009025078.tif 000003
【図２】
2009025078.tif 000004
【図３】
2009025078.tif 000005
【図４】
2009025078.tif 000006
【図５】
2009025078.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009025078.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009025078.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009025078.tif 000014
【図１３】
2009025078.tif 000015
【図１４】
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