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公開番号2024053484
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159799
出願日2022-10-03
発明の名称画像処理方法、画像処理装置、撮像システム、及びプログラム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 21/27 20060101AFI20240408BHJP(測定;試験)
要約【課題】被写体に含まれる物質の濃度を高精度かつ高速に推定可能な画像処理方法、画像処理装置、撮像システム、及びプログラムを提供すること。
【解決手段】画像処理方法は、第1被写体に含まれる第1物質濃度に相関がある数値情報を推定する画像処理方法であって、第1被写体の画像に含まれる画素ごとの色情報、第1被写体とは異なる第2被写体に含まれる第2物質濃度に応じた第2被写体の第1の色情報、及び第2物質濃度に応じた第2被写体の第2の色情報に基づいて、色情報が数値情報を推定するために使用される情報であるどうかを判定する判定ステップと、数値情報を推定するために使用される情報、第1の色情報、及び第2の色情報を用いて数値情報を推定する推定ステップとを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１被写体に含まれる第１物質濃度に相関がある数値情報を推定する画像処理方法であって、
前記第１被写体の画像に含まれる画素ごとの色情報、前記第１被写体とは異なる第２被写体に含まれる第２物質濃度に応じた前記第２被写体の第１の色情報、及び前記第２物質濃度に応じた前記第２被写体の第２の色情報に基づいて、前記色情報が前記数値情報を推定するために使用される情報であるどうかを判定する判定ステップと、
前記数値情報を推定するために使用される情報、前記第１の色情報、及び前記第２の色情報を用いて前記数値情報を推定する推定ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記判定ステップでは、前記色情報は、色に関する情報で定義される領域のうち、前記第１の色情報と前記第２の色情報を用いて前記第２物質濃度に関する情報を取得可能な領域に含まれる場合、前記数値情報を推定するために使用される情報と判定されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記色情報、前記第１の色情報、及び前記第２の色情報は、ＲＧＢの３チャネルを含む画像に基づく情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記第１の色情報、及び前記第２の色情報は、前記第２被写体の同じ部分に基づく情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記第１の色情報は、前記第２被写体の反射率に関する情報であり、
前記第２の色情報は、前記第２被写体の透過率に関する情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記第１被写体と前記第２被写体は、同じ種類の植物の葉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記第１被写体と前記第２被写体は、稲の葉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記推定ステップでは、前記数値情報を推定するために使用される情報、前記第１の色情報、及び前記第２の色情報を用いて特定の第２物質濃度に関する情報が取得されると共に、前記特定の第２物質濃度に関する情報に基づいて前記数値情報が推定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記推定ステップでは、前記特定の第２物質濃度に応じた前記第１の色情報と前記特定の第２物質濃度に応じた前記第２の色情報とを結ぶ直線のうち前記色情報との距離が最も近い直線に対応する第２物質濃度に関する情報が前記特定の第２物質濃度に関する情報として取得されることを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記推定ステップでは、複数の前記特定の第２物質濃度に関する情報が取得され、
前記数値情報は、前記特定の第２物質濃度に関する情報の平均値であることを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に含まれる物質の濃度を推定する画像処理方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、農作業の効率化、省力化を目的として、リモートセンシング技術を用いた葉色指標の推定方法が提案されている。特許文献１には、植物により反射された光の分光計測結果からＳＰＡＤ（Ｓｏｉｌ＆ＰｌａｎｔＡｎａｌｙｚｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）値を推定する方法が開示されている。また、特許文献２には、最適化演算を用いてＳＰＡＤ値を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－１６８７７１号公報
特開２０２０－１９３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、受光部に到達する光は、植物により反射された光のみであると想定されている。しかしながら、植物の葉は半透明物体であるため、実際には、植物の葉で反射された反射光に加えて、植物の葉を透過した透過光も受光部に到達する。また、反射光と透過光の混合比率は、天候（晴天、曇天等）や太陽位置（高度、方位）に応じて変化する。このため、特許文献１の方法では、天候や太陽位置が変化した場合に反射光と透過光の混合比率が変化し、高精度に物質の濃度（葉色やＳＰＡＤ値）を推定することは困難である。
【０００５】
また、特許文献２の方法では、最適化演算を使用するため、一つの画像から最終的な出力である物質の濃度を推定するまでに時間がかかってしまう。また、最適化演算に用いる初期値の設定によって解の内容が異なり、想定している解とは別の解が採用される可能性があるため、実測値をもとにした初期値のチューニングが必要である。
【０００６】
本発明は、被写体に含まれる物質の濃度を高精度かつ高速に推定可能な画像処理方法、画像処理装置、撮像システム、及びプログラ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】
本発明の一側面としての画像処理方法は、第１被写体に含まれる第１物質濃度に相関がある数値情報を推定する画像処理方法であって、第１被写体の画像に含まれる画素ごとの色情報、第１被写体とは異なる第２被写体に含まれる第２物質濃度に応じた第２被写体の第１の色情報、及び第２物質濃度に応じた第２被写体の第２の色情報に基づいて、色情報が数値情報を推定するために使用される情報であるどうかを判定する判定ステップと、数値情報を推定するために使用される情報、第１の色情報、及び第２の色情報を用いて数値情報を推定する推定ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被写体に含まれる物質の濃度を高精度かつ高速に推定可能な画像処理方法、画像処理装置、撮像システム、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１の画像処理システムのブロック図である。
実施例１の画像処理システムを用いて、屋外環境光下にて被写体を撮像する様子を示す図である。
実施例１の被写体に関する色情報を生成する処理を示すフローチャートである。
実施例１の被写体に関する第１の色情報が含まれるデータベースを作成する方法の一例を示す図である。
実施例１の被写体に関する第２の色情報が含まれるデータベースを作成する方法の一例を示す図である。
実施例１の被写体に関する第１の色情報が含まれるデータベースを作成する方法の他の例を示す図である。
実施例１の被写体に関する第２の色情報が含まれるデータベースを作成する方法の他の例を示す図である。
実施例１のデータベースを示す図である。
実施例１の画像処理方法の一例の説明図である。
実施例１の画像処理方法の一例の説明図である。
実施例１の画像処理方法の一例の説明図である。
実施例１の画像処理方法の一例の説明図である。
実施例１の画像処理方法の一例の説明図である。
実施例１の画像処理方法の他の例の説明図である。
実施例２のデータベースを示す図である。
実施例２の画像処理方法の説明図である。
実施例２の画像処理方法の説明図である。
実施例２の画像処理方法の説明図である。
実施例２の画像処理方法の説明図である。
実施例２の画像処理方法の説明図である。
参考例１における本発明の撮像システムを表す概略構成図である。
参考例１における本発明の撮像システムが有する撮像装置の内部構造を示したブロック図である。
参考例１における本発明の撮像システムのブロック図である。
参考例１における本発明の撮像システムが有する補正部の要部拡大図である。
参考例１における本発明の撮像システムが有する撮像装置で被写体である植物を撮影した結果を示す一例を示す説明図である
参考例１における本発明の撮像システムが有する撮像装置収納部とその内部構造を示した説明図である。
参考例１における本発明の撮像システムの処理内容を説明するフロー図である。
参考例１における出力画像の異常を検知する方法を説明した図である。
参考例１における出力画像に関する露出異常やシステム異常を検知する方法を説明した図である。
参考例１における本発明の撮像システムの処理内容の変形例を説明するフロー図である。
参考例２における本発明の撮像システムが有する撮像装置収納部とその内部構造を示した説明図である。
参考例２における本発明の撮像システムが有する撮像装置の画角範囲と検知範囲を示した説明図である。
参考例３における本発明の間欠撮像装置のブロック図である。
参考例３における本発明の汚れを検知するフロー図である。
変形例１における本発明の間欠パターンを説明する図である。
変形例２における本発明の汚れを検知するフロー図である。
変形例２における本発明の生育データ取得範囲を説明する図である。
変形例３における本発明の間欠撮像システムのブロック図である。
参考例４における本発明の間欠撮像システムにおいて汚れ除去手段がひとつ存在する時のブロック図である。
参考例４における本発明の間欠撮像システムにおいて汚れ除去手段が複数存在する時のブロック図である。
参考例３における本発明の汚れを検知するパターン１の説明図である。
参考例３における本発明の汚れを検知するパターン２の説明図である。
参考例３における本発明の汚れを検知するパターン３の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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