JP3744989B2 - 色分類装置及びその領域補正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色を利用して対象物を分類，判定または識別する色分類装置及び色分類方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種工業の生産現場における塗装色，染色度の管理、または生産物の色測定、あるいは医療，学術分野における被検体の色測定などにおいては、対象物の色を識別する色識別装置が利用されている。
【０００３】
例えば、特開平３−２６７７２６号公報に開示されている色識別装置では、対象物の反射分光スペクトルに統計的処理を施すことによって２クラスの分類を行なっている。
【０００４】
具体的には、クラスが既知の対象物の反射分光スペクトルをＦｏｌｅｙ Ｓａｍｍｏｎ変換（ＦＳ変換）を利用して統計処理している（Ｑ．Ｔｉａｎ，Ｍ．Ｂａｒｂａｒｏ他、“Ｉｍａｇｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ Ｆｏｌｅｙ−Ｓａｍｍｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．７，１９８６参照）。
【０００５】
ここで、ＦＳ変換とは、２つのクラスに分類する手法であり、具体的には、ある対象物が２つ与えられたときのＳ1 ，Ｓ2 からＦｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏ
Ｒ（ｄi ）＝（ｄi t Ｓ1 ｄi ）／（ｄi t Ｓ2 ｄi ） …（１）
ｄi ：分類スペクトル
ｄi t ：分類スペクトル（転置）
Ｓ1 ：クラス間共分散行列
Ｓ2 ：クラス内共分散行列
のＲ（ｄi ）を最大にするときのスペクトルｄi を求めることである。
【０００６】
以後、この分類のためのスペクトルｄi を分類スペクトルと呼ぶ。
【０００７】
この分類スペクトルｄi は、対象物のスペクトルと同じ次元数を有するため、正確にはｄi （λ）と表記すべきであるが、本明細書では、簡単のためにｄi と記すものとする。
【０００８】
そして、Ｆｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを大きくする分類スペクトルを２種類求める。Ｆｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを最大にする分類スペクトルｄi をｄ1 、このｄ1 と直交するスペクトルの中でＦｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを最大にする分類スペクトルｄi をｄ2 とする。
【０００９】
この分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 で構成される空間に各データを投影することにより、２つのクラスが分類される。
【００１０】
分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 は次式から求める。
【００１１】
ｄ1 ＝α1 Ｓ2 -1Δ
ｄ2 ＝α2 Ｓ2 -1Δ［Ｉ−（Δt Ｓ2 -2Δ）／（Δt Ｓ2 -3Δ）Ｓ2 -1］Δ…（２）
ここで、α1 ，α2 は正規化係数、ΔはＸ1 −Ｘ2 （クラス１とクラス２の差スペクトル）、Ｉは単位行列である。
【００１２】
このようにして得た分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 で構成される空間に各データを投影するために、分類スペクトルと対象物の反射分光スペクトルとの内積を求める。
【００１３】
対象物の反射分光スペクトルをｆ（λ）（但し、λ＝波長）とすれば、内積ｔ1 ，ｔ2 は次式で表せられる。
【００１４】
ｔ1 ＝ｆ（λ）・ｄ1
ｔ2 ＝ｆ（λ）・ｄ2
ここで、記号「・」は内積演算を表す。
【００１５】
上記特開平３−２６７７２６号公報に開示された色識別装置では、この内積ｔ1 ，ｔ2 の値から図３８のように分類境界を決め、この分類スペクトルの特性を有するフィルタを図４０に示すように回折格子Ｇと液晶フィルタＦを用いて実現している。
【００１６】
ところが、分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 は一般に、図４１に示すように形状が複雑であり、また、正負の値をとるため、回折格子Ｇ，液晶フィルタＦなどの取り付け精度も厳しく要求される。
【００１７】
従って、装置の移動等にともなう機械的振動により、その取り付け位置がずれると、分類精度が著しく低下してしまう。
【００１８】
また、回折格子自体はコストが高いという問題もある。
【００１９】
そのため、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等にも耐えられるような色分類装置が望まれている。
【００２０】
また、上記特開平３−２６７７２６号公報に開示された色識別装置では、光源をある程度限定している（ランプＬ）ため、異なる光源に対しての分類には不向きであり、光源のスペクトルが変化する場合には良好な分類を行なうことが難しい。
【００２１】
特に、工場などで色分類を行なう場合には、光源を限定することができるが、光源を限定せずに、そのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類することができる装置が望まれている。
【００２２】
このため、本出願人は既に先願として特開平７−１２０３２４号公報に開示されているように、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等にも耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置に係る発明の出願をなしている。
【００２３】
すなわち、この先願としての特開平７−１２０３２４号公報に開示された色分類装置は、対象物の反射分光スペクトルを撮像する撮像手段と、上記対象物と撮像手段との間に設置したそれぞれ異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタと、上記撮像手段によって撮像された対象物の反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて上記対象物の分類を行なう分類手段とを備えることを特徴としている。
【００２４】
この先願の色分類装置によれば、それぞれ異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタを用意しておき、これら複数のバンドパスフィルタのそれぞれを上記対象物と撮像手段との間に配置する。
【００２５】
そして、分類手段によって、上記撮像手段によって撮像された対象物の反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて上記対象物の分類を行なう。
【００２６】
先ず、この先願の色分類装置の原理から説明する。
【００２７】
この先願の色分類装置では、分類のためのフィルタを、特開平３−２６７７２６号公報に開示された従来の色識別装置のような回折格子及び液晶フィルタで構成するのではなく、図３３の（Ａ）に示すような特定の波長のみを透過させるようなバンドパスフィルタを複数組み合わせた同図の（Ｂ）や（Ｃ）に示すようなフィルタを用いることにより、簡易で安価な構成の色分類装置を実現するものである。
【００２８】
また、この先願の色分類装置は、異なる光源のもとでも色分類を行なうために、対象物を撮像するときと同じ条件で、適当な参照板の反射分光スペクトルを計測し、対象物の反射分光スペクトルを参照板の反射分光スペクトルで補正することによって、光源（照明光）の影響を除去するようにしている。
【００２９】
すなわち、λを波長として、対象物の反射分光スペクトルをｆ（λ）、参照板の反射分光スペクトルをｓ（λ）、照明光の反射分光スペクトルをＬ（λ）、撮影系の感度スペクトル（撮影レンズの透過スペクトル、撮影素子の感度スペクトル等）をＭ（λ）とすれば、対象物の撮影スペクトルｇi （λ）、及び参照板の撮影スペクトルｇs （λ）はそれぞれ、
ｇi （λ）＝ｆ（λ）×Ｌ（λ）×Ｍ（λ）
ｇs （λ）＝ｓ（λ）×Ｌ（λ）×Ｍ（λ）
で表せられ、対象物のスペクトルｇi ′（λ）は、
ｇi ′（λ）＝ｇi （λ）／ｇs （λ）＝ｆ（λ）／ｓ（λ） …（４）
と表すことができる。
【００３０】
こうして、照明光の反射分光スペクトルＬ（λ）の影響を除去でき、ｇi ′（λ）を用いれば、異なる光源のもとでも分類できることになる。
【００３１】
また、さらに照明光の輝度が異なる場合には、除去後の信号ｇi ′（λ）のパワーを正規化すれば良い。
【００３２】
次に、この先願による２クラスの対象物の分類を行なう色分類装置について説明する。
【００３３】
図３２は、その構成を示す図で、この先願の色分類装置は、絞りやレンズを含む光学系１０、図３３の（Ａ）に示されるような複数枚のバンドパスフィルタ１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｅで構成される回転色フィルタ１２、対象物Ｏ及び参照板Ｒの画像を取り込むためのＣＣＤ１４、Ａ／Ｄ変換器１６、フレームメモリ１８、撮影している部分を表示するモニタ２０、ＣＣＤ駆動ドライバ２２、回転色フィルタ１２の駆動モータ２４、ＣＣＤ駆動ドライバ２２及び回転色フィルタ駆動モータ２４等を制御すると共に分類演算回路２８に命令を送るコントロール部２６、分類を行なうための分類演算回路２８から構成される。
【００３４】
上記回転色フィルタ１２は、図３３の（Ｂ）に示すように、何種類かのバンドパスフィルタ１２Ａ〜１２Ｅから構成されており、各フィルタは同図の（Ａ）に示すような任意のバンド幅を透過するような特性を持っている。
【００３５】
この場合、図面及び説明の簡単化のため５枚のバンドパスフィルタで回転色フィルタ１２を構成している。
【００３６】
なお、光学系１０と回転色フィルタ１２の配置は、光学系１０の前に回転色フィルタ１２を配置するような逆の配置でも良い。
【００３７】
上記分類演算回路２８は、図３４に示すように、対象物Ｏの輝度成分を抽出するための輝度成分抽出部３０、分類のための演算（ＦＳ変換等）を行なう分類演算部３２、及び分類判定のための学習及び分類判定を行なう分類判定部３４から成る。
【００３８】
ここで、上記輝度成分抽出部３０は、図３５に示すように、撮影した画像の対象物Ｏ及び参照板Ｒの測定領域を抽出する３個の測定領域抽出部３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｗ、測定した輝度成分の平均を求める３個の輝度成分平均化部３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｗ、撮影したクラス１またはクラス未知のテータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａ、撮影したクラス２のデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂ、撮影した参照板Ｒのデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗ、光源の影響を補正するための補正回路４２、補正したクラス１又はクラス未知のデータを書き込む輝度スペクトルメモリ“ｄta”４４Ａ、及び補正したクラス２のデータを書き込む輝度スペクトルメモリ“ｄtb”４４Ｂを有している。
【００３９】
上記輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｗは、回転色フィルタ１２を構成するバンドパスフィルタの枚数（この例では、５枚）分だけの輝度成分を書き込むことができるようになっている。
【００４０】
上記補正回路４２は、図３６の（Ａ）に示すように除算器４２1 、または同図の（Ｂ）に示すように除算器４２1 とパワー正規化回路４２2 により構成される。以下の説明では、同図の（Ｂ）に示した構成として説明を行うものとする。
【００４１】
上記輝度スペクトルメモリ４４Ａ，４４Ｂは、撮影するデータのサンプル数Ｎだけの輝度成分（各輝度成分はフィルタ枚数個のデータからなる）を書き込むことができるようになっている。
【００４２】
一方、上記分類演算部３２は、図３６の（Ｃ）に示すように、切り替えスイッチ“Ａ”４６、分類スペクトルを求める分類スペクトル算出部４８、分類スペクトルｄ1 を書き込む分類スペクトルｄ1 メモリ５０、分類スペクトルｄ2 を書き込む分類スペクトルｄ2 メモリ５２、切り替えスイッチ“Ｂ”５４、積算器５６、加算器５８Ａとラッチ５８Ｂで構成され累積加算を行なう累積演算部５８とによって構成されている。
【００４３】
また、上記分類判定部３４は、同図に示すように、切り替えスイッチ“Ｃ”６０、分類境界を決定する分類境界決定部６２、決定した分類境界を書き込む分類境界メモリ“ｃ1 ”６４、分類判定を行なう分類決定部６６とから構成されている。
【００４４】
次に、以上のような構成の色分類装置を使い、２クラスの対象物を分類する処理について説明する。
【００４５】
この処理では、まず分類境界を求めるための学習モードを実行し、次にクラス未知のデータの色分類を行なうための分類モードを行なう。
【００４６】
まず、学習モードについて説明する。
【００４７】
これは、図３７に示すような２クラスの対象物Ｏを分類するための分類スペクトルを求めるものである。
【００４８】
最初に、コントロール部２６は、光学系１０の方向及び焦点距離を、２クラスの対象物を同時に撮像できるように調節する。
【００４９】
そして、図示しない合焦調節機構により合焦調節を行うと共に、図示しない測光器により測光し光学系１０の絞り及びＣＣＤ１４の露光時間を設定する。
【００５０】
ここで、回転色フィルタ１２の第１のバンドパスフィルタ（例えば、１２Ａ）で撮影が行なわれるように、回転色フィルタ１２の位置を制御する。
【００５１】
そして、ＣＣＤ駆動ドライバ２２に撮影コマンドを送ることによって第１の画像を撮影する。
【００５２】
ＣＣＤ１４で取り込み、Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換された画像データは、フレームメモリ１８に転送され格納される。
【００５３】
そして、分類演算回路２８にフレームメモリ１８に格納された画像データを読み込ませる。
【００５４】
分類演算回路２８においては、画像データは、まず、輝度成分抽出部３０へ転送される。
【００５５】
この輝度成分抽出部３０においては、各画像について、測定領域抽出部３６Ａ，３６Ｂにて、取り込んだ各画像データのなかでそれぞれクラス１，クラス２に対応する分類対象領域を抽出し、その各画素ごとに輝度成分を抽出する。
【００５６】
そして、輝度成分平均化部３８Ａ，３８Ｂにて、各領域での輝度の平均値を検出し、輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂに書き込む。
【００５７】
これをデータｄａ1 ，ｄｂ1 とする。
【００５８】
次に、回転色フィルタ１２を回転し、第２のフィルタ（例えば、１２Ｂ）で第２の画像を撮影し、同様にして平均値を輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂに書き込む。
【００５９】
これを、データｄａ2 ，ｄｂ2 とする。
【００６０】
このような操作を、第５のフィルタ（例えば、１２Ｅ）まで行ない、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａにデータｄａ3 ，ｄａ4 ，ｄａ5 を、また輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂにデータｄａ3 ，ｄａ4 ，ｄａ5 を書き込む。
【００６１】
すなわち、この一連の操作で、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａにはデータｄａi （但し、ｉ＝１〜５）を、輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂにはデータｄｂi （ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００６２】
次に、対象物の近傍に参照板Ｒを配置し、同様に５種類のフィルタで撮影し、輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗにデータｄｗi （ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００６３】
その後、補正回路４２では、クラス１については輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａと輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗから、またクラス２については輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂと輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗから、データを読み出して補正を行なう。
【００６４】
この補正は、各フィルタ成分ごとに輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａのデータを輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗのデータで除算器４２1 にて次式のように除算する。
【００６５】
この演算により、異なる光源（スペクトル特性）の影響を除去できる。
【００６６】
ここで、ｉはフィルタ番号、ｍはサンプル番号を示す。
【００６７】
さらに、パワー正規化回路４２2 にて、上記除算されたデータのパワー値が一定化されるように、パワー値Ｃａm 及びＣｂm により次式の演算が行なわれる。
【００６８】
ここで、パワー値Ｃａm 及びＣｂm は、
【数１】
【００６９】
または、
【数２】
【００７０】
である。
【００７１】
このパワー正規化により、光源の輝度が異なる場合の影響を除去することができる。
【００７２】
このようにして求められたｄａm i ″及びｄｂm i ″を、輝度スペクトルとして輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂに書き込む。
【００７３】
以上の補正を、対象物のサンプル数Ｎだけ行ない、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂに輝度スペクトルを書き込む。
【００７４】
この際、対象物のサンプルは、対象物そのものを交換しても良いし、同一対象物の異なる領域を利用しても良い。
【００７５】
このようにして、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ，“dtｂ”４４Ｂには、対象物のサンプル数Ｎだけの輝度スペクトルデータが書き込まれることになる。
【００７６】
また、同時に、２つのクラスの対象物を撮影できない場合は、１つのクラス毎に対象物、参照板について上記と同様に撮影及び補正を行い、それぞれ輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂにそれぞれの輝度スペクトルを書き込む。この操作をサンプル数Ｎだけ行なうようにする。
【００７７】
次に、分類演算部３２おいては、切り替えスイッチ“Ａ”４６をｂ側に切り替える。
【００７８】
そして、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂからそれぞれクラス１及びクラス２に係る輝度スペクトルデータを読み出し、分類スペクトル算出部４８にて、前述したＦＳ変換を用いて分類スペクトルｄ1i（但し、ｉ＝１〜５）、及びこれに直交するｄ2i（ｉ＝１〜５）を求め、それぞれ分類スペクトルｄ1 メモリ５０及びｄ2 メモリ５２にそれぞれ分類スペクトルｄ1i及びｄ2iを書き込む。
【００７９】
次に、切り替えスイッチ“Ａ”４６をａ側に、また分類判定部３４の切り替えスイッチ“Ｃ”６０をｂ側に切り替える。
【００８０】
そして、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をａ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルデータｄａm i ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、積算器５６及び累積演算部５８により内積演算
【数３】
【００８１】
を行ない、結果を分類判定部３４の分類境界決定部６２へ転送する。
【００８２】
続いて、輝度スペクトルメモリ“dtｂ”４４Ｂから輝度スペクトルデータｄｂm i ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、同様に内積演算
【数４】
【００８３】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。
【００８４】
次に、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をｂ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルデータｄａm i ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数５】
【００８５】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。続いて、輝度スペクトルメモリ“dtｂ”４４Ｂから輝度スペクトルデータｄｂm i ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数６】
【００８６】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。
【００８７】
このように、各クラスについてサンプル数分だけ処理を行ない、こうして得た内積値を分類境界決定部６２で図３８のように分類境界を決定し、分類境界メモリ“ｃ1 ”６４に書き込む。
【００８８】
以上、ここまでが、学習モードである。
【００８９】
次に、分類モードについて説明する。
【００９０】
この分類モードでは、まず、図３９に示すような分類したいクラス未知の対象物Ｏを、学習モードのときと同様に撮影し、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａに輝度スペクトルｄｘi （但し、ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００９１】
続いて、これと同じ撮影条件で、参照板Ｒを同様に撮影し、輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗに輝度スペクトルｄｗi （但し、ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００９２】
そして、これら輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａ及び“Ｗ”４０Ｗからデータを読み込んで、補正回路４２で補正
ｄｘi ′＝ｄｘi ／ｄｗi （但し、ｉ＝１〜５） …（１０）
を行ない、更にパワー正規化回路４２2 にて上記除算されたデータのパワー値が正規化されるように
【数７】
【００９３】
を行って、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａにスペクトルｄｘi ″を書き込む。
【００９４】
ここで、分類演算部３２では、切り替えスイッチ“Ａ”４６をａ側に切り替え、分類判定部３４では、切り替えスイッチ“Ｃ”６０をａ側に切り替える。
【００９５】
そして、分類演算部３２の切り替えスイッチ“Ｂ”５４をまずａ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルｄｘi ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、積算器５６及び累積演算部５８により内積演算
【数８】
【００９６】
を行い、ｔｘ1 を分類判定部３４の分類決定部６６へ転送する。
【００９７】
次に、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をｂ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルｄｘi ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数９】
【００９８】
を行い、ｔｘ2 を分類決定部６６へ転送する。
【００９９】
そして、分類決定部６６は、分類境界メモリ“ｃ1 ”６４から分類境界を読み出して、このデータより、上記転送されてきた内積値ｔｘ1 ，ｔｘ2 が分類境界のどちら側にあるかを判定し、分類結果を出力する。
【０１００】
ここまでの操作が、分類モードである。
【０１０１】
以上のように、この先願の色分類装置では、光源のスペクトル特性の相違を除算器４２1 にて、また輝度の相違をパワー正規化回路４２2 にて補正するため、異なる光源についても良好な分類を行うことができる。
【０１０２】
この際に、さらに図３６の（Ｂ）に示すように、パワー正規化回路４２2 を用いているために、光源の輝度が変化する場合においても良好な分類を行なうことができる。
【０１０３】
なお、光源のスペクトルが変化せずに、輝度のみが変化する場合には、除算回路４２1 は不要で、パワー正規化回路４２2 だけで良い。
【０１０４】
また、回転色フィルタ１２を用いた簡単な構成であるため、安価で機械的振動等にも頑健になる。
【０１０５】
また、学習モードと分類モードを有することから、異なる分類目的にも容易に対応することができる。
【０１０６】
さらに、図４０に示すように、分類演算部３２を、既に学習済みの分類スペクトルｄ1i，ｄ2iを記憶する分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 メモリ５０，５２の対とそれらを選択するための切り替えスイッチ“Ｂ”５４との組を複数設け、それぞれの組の分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 メモリ５０，５２に異なる学習済みの分類スペクトルを記憶しておき、各組を選択するための切り替えスイッチ“Ｃ′”６８を利用するようにすれば、異なる分類目的にも瞬時に対応することができる。
【０１０７】
なお、この例では回転色フィルタ１２として、図３３の（Ｂ）に示すように、円形のフィルタ１２Ａ〜１２Ｅを同一円上に配置した構成のものを用い、各フィルタで停止させるため各フィルタ毎にその位置を制御するようにしているが、図３３の（Ｃ）に示すように、フィルタ１２Ａ〜１２Ｅを円弧状に構成し、それらを同一円上に配列してなる回転色フィルタ１２を用いれば、各フィルタ毎に停止させ位置制御する必要がなくなり、常に動かし続けることができるので、より高速に分類処理を行なえる。
【０１０８】
ただし、当然のことながら、この場合は、ＣＣＤ１４での露光のタイミングと回転色フィルタ１２の回転のスピードとの同期をとる必要がある。
【０１０９】
また、分類した結果は、分類されたクラスに応じて異なる色の画像として表示しても良いし、音声等で撮影者に知らせるようにしても良い。
【０１１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平７−１２０３２４号公報に記載の先願による色分類装置では、それぞれ異なる通過帯域特性を有する複数の光学バンドパスフィルタを備えた回転フィルタを介して対象物を撮像することにより得られるマルチスペクトル画像データから、対象物の色成分を分類している。
【０１１１】
この場合、得られるマルチスペクトル画像データは、回転フィルタの回転に対応して撮像されているので、各データの撮像時刻は全て異なっている。
【０１１２】
このため、例えば図４３に示すように、ファクトリオートメーション（ＦＡ）の製品検査ライン等での使用において、一方向に移動する対象物をＮ個の光学バンドパスフィルタを備えた回転フィルタを介して撮像する場合には、得られる画像１、画像２、画像３…画像Ｎは、対象物の移動に応じて撮像位置がずれてしまう。
【０１１３】
従って、このようにして得られる撮像位置がずれているマルチスペクトル画像データをそのままの状態で上述のように分類演算処理したとしても、それらは互いに異なる画素間で処理されてしまうことになるので、対象物の色分類を正確に行うことができない。
【０１１４】
つまり、上記特開平７−１２０３２４号公報に記載の先願による色分類装置では、撮像位置にずれが生じるような場合でも、対象物の色分類を正確に行うことができるようにする点で改善の余地がある。
【０１１５】
そこで、本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、撮像位置にずれが生じるような場合に、その撮影画像の位置ずれを補正して得られるマルチスペクトル画像データに基いて所望の分類演算を行うようにすることにより、このような場合でも対象物の色分類を正確に行うことができるようにした色分類装置及びその領域補正方法を提供することを目的としている。
【０１１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題を解決するために、対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子より光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の光の透過波長帯域から一つずつ透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した像情報と前記透過波長選択手段が選択した透過波長帯域情報とを対応して格納する記憶手段と、前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正する感度補正手段と、前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す領域を補正する補正手段とを有し、前記光学的バンドパスフィルタは、通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されていることを特徴とする色分類装置が提供される。
【０１１７】
また、本発明によると、通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されている光学的バンドパスフィルタを備え、対象物の色成分を分類する色分類装置の領域補正方法であって、前記光学的バンドパスフィルタのうちから一つずつ透過波長帯域を選択し、前記選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過した像情報を撮像し、前記撮像した各像情報に対して、前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正し、前記感度ムラを補正した像情報と前記選択した透過波長帯域情報とを対応して記憶手段に格納し、前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出し、前記読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを算出し、前記算出された対象物の各々の像情報間の位置ずれに応じて、前記記憶手段から読み出す領域を補正することを特徴とする色分類装置の領域補正方法が提供される。
【０１１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による色分類装置の実施の形態につき説明する。
【０１２０】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態として等速運動をする搬送部への応用例について説明する。
【０１２１】
［構成］
図１に示すように、対象物（以下、被写体と記す）１１６は、立体的あるいは平面的なもので、例えばＦＡラインにおけるベルトコンベア等の等速運動をする搬送部１１４上に乗せられて、所定間隔（等間隔とは限らない）で搬送されてくる。
【０１２２】
この第１の実施の形態の色分類装置は、主として、回転フィルタ１０２と撮像素子１０７とを有する画像入力部１０１とパーソナルコンピュータ等のコントロール部１１０から構成されている。
【０１２３】
上記ベルトコンベア等の等速運動をする搬送部１１４上には、光電スイッチ、近接スイッチ等の位置検出センサ１１５が配設されている。
【０１２４】
この位置検出センサ１１５は、被写体１１６が所定の位置にきたときにそれを検出してトリガ信号をコントロール部１１０内のインタフェース回路１１２に出力する。
【０１２５】
前記画像入力部１０１内の回転フィルタ１０２は、前述した先願のそれと同様に通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数（Ｎ）枚備えられており、モータ駆動回路１０３で制御されるモータ１０４により、等速度で回転駆動される。
【０１２６】
そして、この回転フィルタ１０２の回転路上に対向して配設されているフイルタ位置検出部１０９は、現在どのフィルタが結像光学系としてのレンズ１０８に対向した撮影位置にあるかをモニタリングし、フィルタ位置信号をコントロール部１１０内のインタフェース回路１１２に送る。
【０１２７】
なお、回転フィルタ１０２は、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介してモータ駆動回路１０３によりその回転速度等が制御される。
【０１２８】
前記画像入力部１０１内の撮像素子１０７はＣＣＤ固体撮像素子であり、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介して撮像素子ドライバ１０５により画像信号の読み出しや電子シャッタ速度設定が行われる。
【０１２９】
そして、この撮像素子１０７により回転フィルタ１０２の各フイルタ毎に撮影された被写体１１６の像情報としての画像信号は、増幅器１０６を介してコントロール部１１０内のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１に送られる。
【０１３０】
なお、コントロール部１１０では、インタフェース回路１１２及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１を介して画像処理部１１３により後述するような所定の処理を行う。
【０１３１】
図２に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３に設けられた位置ずれ補正部１２２には、回転フィルタ１０２の各フィルタにて撮影された画像信号をＡ／Ｄ変換後に記憶するためのＮ個のフレームメモリ１，２…Ｎが設けられている。
【０１３２】
そして、このコントロール部１１０内の画像処理部１１３において、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１を介して送られてくる画像データは、インタフェース回路１１２を介して送られてくるフィルタ位置信号に基ずいて切り替えられる切替スイッチ１１７により回転フィルタ１０２の各フィルタのフィルタ位置番号と同じ番号のフレームメモリ１，２…Ｎに記憶される。
【０１３３】
また、このコントロール部１１０内の画像処理部１１３において、読み出し制御部１１９は、後述する読出位置計算部１１８からの出力に基ずいてフレームメモリ１，２…Ｎからの読み出し位置を制御する。
【０１３４】
この場合、読出位置計算部１１８は、図１における搬送部１１４の移動速度及び回転フィルタ１０２の回転速度とに基ずいて後述するような撮影位置の位置ずれ補正するために必要な所定の読み出し位置を計算している。
【０１３５】
これにより、図３に示すように、分類演算部１２１に対し、撮影位置の位置ずれを補正し得るように各フレームメモリ１，２…Ｎからの読み出しアドレスが変更される。
【０１３６】
すなわち、図３に示すように、フレームメモリ１からは読出開始位置Ｒ１から被写体１１６より大きな所定の領域（図３の読出領域）を読み出す。
【０１３７】
そして、フレームメモリ２からは読出開始位置Ｒ２から、以下同様に、フレームメモリＮからは読出開始位置ＲＮから読み出す。
【０１３８】
この読出開始位置Ｒ１，Ｒ２，…，ＲＮは、搬送部１１４が等速運動することからそれぞれ等間隔離れた位置であり、搬送部１１４の移動速度と回転フィルタ１０２の回転速度から読出位置計算部１１８にて予め計算されている。
【０１３９】
なお、図２において、制御部１２０は、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介して送られてくる前述した位置検出センサ１１５からのトリガ信号に基ずいて読出位置計算部１１８、読み出し制御部１１９及び分類演算部１２１に対し所定の制御信号を出力している。
【０１４０】
［作用］
まず、図１における搬送部１１４の搬送が開始され、被写体１１６が位置検出センサ１１５の直前に到来したときにトリガ信号が発生される。
【０１４１】
そして、このとき画像入力部１０１内の回転フィルタ１０２が連続回転しているため、図４に示すようにトリガ信号がきた直後のフィルタｉが撮像位置に移動してきたタイミングにおいて、１枚目の撮像が行われる。
【０１４２】
このとき、フィルタ位置検出部１０９によりフィルタ番号ｉに対応するフィルタ位置信号が切替スイッチ１１７に送られるので、その画像信号はフレームメモリｉに記憶される。
【０１４３】
続いて、同様にしてフィルタｉ＋１が撮像位置に回転移動してきたときに、２枚目の撮像が行われ、その画像信号はフレームメモリｉ＋１に記憶される。
【０１４４】
このような処理がフィルタｉ−１まで行われることにより、Ｎ枚の撮影及びそれらの各画像信号の記憶が終了する。
【０１４５】
次に、各フレームメモリ１，２…Ｎからは、位置ずれを補正するように読み出し制御部１１９を介して送られてくる読出位置計算部１１８にて予め計算された読出開始位置Ｒ１，Ｒ２，…，ＲＮから画像信号が読み出されて分類演算部１２１に送られる。
【０１４６】
これにより、分類演算部１２１では互いに位置ずれのない同じ画素間で所望の分類処理演算が行われ、その分類結果が出力される。
【０１４７】
なお、分類判定部１２１における分類処理演算は、前述した先願のそれと同様であるので、ここにその記載を編入するものとしてその説明を省略する。
【０１４８】
［効果］
以上のような第１の実施の形態によると、各フレームメモリからの読み出し位置を搬送部の移動速度および回転フィルタの回転速度から設定するため、被写体の移動による位置ずれを良好に補正することができる。
【０１４９】
また、第１の実施の形態によると、回転フィルタのフィルタ位置検出部からのフィルタ位置信号よってフレームメモリを切り替える切り替えスイッチを具備することから、トリガ信号が発せられた直後の画像信号を所定のフレームメモリに書き込むことができ、処理の高速化が図れる。
【０１５０】
そして、第１の実施の形態によると、図３に示すように、被写体の読み出し領域を被写体より大きくしておくことにより、トリガ信号が発せられてから１枚目の画像を取り込むまでの時間が異なる場合にも、確実に被写体を撮像することができる。
【０１５１】
なお、第１の実施の形態においては、図５に示すように分類演算部での演算処理領域を被写体より小さくしておいてもよい。
【０１５２】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における回転フィルタの取り付け誤差による位置ずれを撮影位置の位置ずれと併せて補正をする場合について説明する。
【０１５３】
なお、以下の各実施の形態の説明において、前述した第１の実施の形態と同様に構成されていると共に、同様な機能を有している部分については、同一符号又は関連符号を付して援用することにより、それらの説明又は図示を適宜省略するものとする。
【０１５４】
まず、この第２の実施の形態の課題となる回転フィルタの取り付け誤差による位置ずれについて説明すると、図６の（ａ）に示すように、図１に示した回転フィルタ１０２に相当するフィルタ１，２が取り付けられている円盤１０２Ａ，Ｂが光軸に対して垂直な平面内で回転しないと各フィルタ１，２に応じて結像位置にずれが生じる。
【０１５５】
すなわち、図６の（ａ）に示すような場合には、本来の結像位置Ｐ０に対して、フィルタ１ではＰ１、フィルタ２ではＰ２に結像し、各々Δ１，Δ２の位置ずれを生じている。
【０１５６】
また、図６の（ｂ）に示すように、フィルタ１の円盤１０２が光軸に対して垂直であったとしても、フィルタ１自体が光軸に対して垂直に取り付けられていない場合もある。
【０１５７】
すなわち、図６の（ｂ）に示すような場合にも、上述と同様に位置ずれΔ１が生じる。
【０１５８】
そして、この位置ずれ量Δ１，Δ２は各フィルタごとに固定して値となっている。
【０１５９】
そこで、第２の実施の形態では、予めこのずれ量を計測しておき、それを図７に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３における位置ずれ補正部１２２に新たに設けられたフィルタずれ量メモリ７０１に記憶させておくものとする。
【０１６０】
そして、撮影時に、前述したフィルタ位置信号に応じてフィルタずれ量メモリ７０１から位置ずれ量Δを読み出し、読出位置計算部１１８では、この位置ずれ量Δも補正するように読み出しのアドレスが計算される。
【０１６１】
なお、この第２の実施の形態では、図１の構成がそのまま援用されると共に、図７の構成においては、前述したようにフィルタ位置信号に応じてフィルタずれ量メモリ７０１から位置ずれ量Δを読み出し、読出位置計算部１１８ではこのΔも補正するように読み出しのアドレスが計算される点のみが図２の構成と異なっている。
【０１６２】
このような第２の実施の形態によると、一般に、安価に製作すると、上述のようなフィタルの取り付け誤差が生じるが、このずれを良好に補正することができると言う効用を有している。
【０１６３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態として、前述した第１の実施の形態の撮像素子に代えてＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたブロック読み出しを利用する場合について説明する。
【０１６４】
すなわち、この第３の実施の形態では、図８に示すように、前述した第１の実施の形態の撮像素子１０７に代えてＣＭＤ１０７Ａを用いると共に、撮像素子ドライバ１０５に代えてＣＭＤドライバ１０５Ａを用いている。
【０１６５】
ここで、ＣＭＤは、例えば特開平５−１０８８２２号公報及び特開平５−２６８５２１号公報に開示されている増幅型ＸＹアドレス方式の撮像素子であって、撮像素子中の任意位置から任意の画素数だけブロック状に読み出すこともできるものである。
【０１６６】
そこで、この第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態にて行っていたフレームメモリ１，２…Ｎからの読み出し位置の変更を、ＣＭＤ１０７Ａの撮像素子から直接読み出し位置を変更することができるようにしたものである。
【０１６７】
すなわち、図９に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３における位置ずれ補正部１２２において、読み出し制御部１１９は、前述した読出位置計算部１１８からの出力に基ずいて図８のＣＭＤドライバ１０５Ａを介してＣＭＤ１０７Ａからの読み出し位置を制御するようにしている。
【０１６８】
このような第３の実施の形態によると、以下のような効果がある。
【０１６９】
まず、全画素を読み出す必要がなくなり、読み出しが高速化でき、搬送部の移動速度をさらに向上させることができる。
【０１７０】
また、フレームメモリ１，２…Ｎの容量を第１の実施の形態の読み出し領域（図５参照）に相当する容量に削減することができる。
【０１７１】
但し、このような第３の実施の形態によると、前述した第１の実施の形態の撮像素子１０７に代えて用いるＣＭＤ１０７Ａには、画素毎に増幅のばらつきが固定パターンノイズ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ：ＦＰＮ）として現れると言うＣＭＤに特有な問題がある。
【０１７２】
そこで、図８において、画像入力部１０１Ａの回転フィルタ１０２に備えられる複数（Ｎ）枚の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのうち、少なくとも１枚は透過率ゼロの暗時画像信号入力用フィルタとする。
【０１７３】
また、図８に示すように、コントロール部１１０Ａにおけるアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１と画像処理部１１３との間に、新たにＦＰＮ除去部１２３を設ける。
【０１７４】
そして、このＦＰＮ除去部１２３において、前記透過率ゼロの暗時画像信号入力用フィルタで撮像される暗時画像信号を、それ以外の別の各フィルタで撮像される画像信号から減算処理することにより、ＦＰＮの除去を行うことができる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態として、前述した第１の実施の形態の回転フィルタの代わりに波長可変フィルタを利用する場合について説明する。
【０１７５】
すなわち、図１０，１１に示すように、この第４の実施の形態では前述した第１の実施の形態の回転フィルタ１０２の代えて波長可変フィルタ１２５を用いるようにしている。
【０１７６】
この波長可変フィルタ１２５は、前述した第１の実施の形態のモータ駆動回路１０３に代えて用いられる波長可変フィルタ駆動回路１２４による電気的制御により、その透過波長が制御される。
【０１７７】
なお、この波長可変フィルタ１２５は、波長のチューニングに必要とする時間が数ｍｓ〜数十ｍｓかかり、読出位置計算部１１８において読み出し位置を算出する上での重要なファクターとなる。
【０１７８】
このため、画像処理部１１３Ｂでは読出位置計算部１１８に対して、前述した第１の実施の形態の回転フィルタの回転速度の代わりに波長チューニング速度が入力されている。
【０１７９】
また、切替スイッチ１１７には、前述した第１の実施の形態のフィルタ位置信号の代わりにチューニングフィルタ信号が入力されている。
【０１８０】
このような第４の実施の形態によると、以下のような効果がある。
【０１８１】
まず、前述した第１の実施の形態の回転フィルタのようなメカニカルな駆動部がないので、画像入力部を小型軽量化することができる。
【０１８２】
また、電気的制御によって撮影時の透過波長が制御される構成なので、撮影時の透過波長を容易に且つ任意に選ぶことができる。
【０１８３】
すなわち、測定用の被写体が変わる毎にフィルタの通過帯域や枚数を最適化する必要があり、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ１０２の場合には、回転フィルタの場合にはフィルタそのものを交換する必要があったが、この第４の実施の形態における波長可変フィルタの場合には、チューニングする波長を変えるだけでよく、容易に異なる被写体に対して最適化できる。
【０１８４】
また、可視域をカバーする波長可変フィルタを用いれば容易に測色値に高精度に変換することができる。
【０１８５】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における撮像素子の前にストライプフィルタを配設する場合について説明する。
【０１８６】
すなわち、この第５の実施の形態では、図１２の（ａ）に示すように、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ１０２や前述した第４の実施の形態における波長可変（チューナブル）フィルタ１２５の変わりに、図示のごとくストライプ状のカラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを撮像素子１０７Ｂの直前に配置する。
【０１８７】
なお、この図１２の（ａ）では、説明の便宜上５種類のストライプフィルタ、つまり、カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示しているが、その数は限定的なものではない。
【０１８８】
また、各カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの縦横の大きさはそれぞれ等しいものとしている。
【０１８９】
図１２の（ｂ）は、この第５の実施の形態による撮像の様子を示す。
【０１９０】
すなわち、図１２の（ｂ）において、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは各カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで撮像される領域を示している。
【０１９１】
まず、時刻Ｔ１にてトリガがかかり、被写体１１６Ａを撮影する。
【０１９２】
この例では、被写体１１６Ａの大きさが各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅより小さい場合を想定しているため、時刻Ｔ１において、被写体１１６Ａは領域Ａにのみ存在し、領域Ａの画像信号のみが前述したようにして図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に記憶される。
【０１９３】
そして、一定時間後の時刻Ｔ２に次の撮影を行うと、被写体１１６Ａは領域Ｂにのみ存在し、領域Ｂの画像信号のみが図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に記憶される。
【０１９４】
以下同様にして領域Ｃ，Ｄ，Ｅまでの画像信号が図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に順次に記憶される。
【０１９５】
このような第５の実施の形態によれば、フレームメモリが僅か１個でよいと共に、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ部がないので、小型、軽量化が図れるという効果がある。
【０１９６】
なお、この第５の実施の形態では、トリガ信号を被写体１１６Ａが領域Ａにきたときのみ発生するようにしたが、前述した第１の実施の形態における位置検出センサ１１５を複数用いて各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎にトリガ信号を発生するようにすることにより、前述した第１の実施の形態における搬送部１１４の速度が等速でない場合にも、良好に分類演算を行なうようにすることができる。
【０１９７】
（変形例）
上例は被写体１１６Ａが各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅより小さいことが条件であったが、図１２の（ｃ）に示すようにシート状の被写体１１６Ｂである場合や被写体が多数ある場合には、図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃに代えて、図１４に示すような位置ずれ補正部１２２Ｄとする。
【０１９８】
すなわち、図１４に示す位置ずれ補正部１２２Ｄでは、図１２の（ｃ）に示す各撮影時刻毎に撮像された画像信号をフレームメモリ１，２…５に対し、その書き込みが切り換えられる。
【０１９９】
そして、各フレームメモリ１，２…５の対応領域がそれぞれ読み出される。
【０２００】
つまり、図１２の（ｃ）の場合には、図１４に示すようにフレームルメモリ１からは領域Ａ、フレームメモリ２からは領域Ｂ、フレームメモリ３からは領域Ｃ、フレームメモリ４からは領域Ｄ、フレームメモリ５からは領域Ｅの各画像信号が読み出され分類演算部１２１へ送られ処理が行われる。
【０２０１】
次の所定時間後にはフレームメモリ１からは領域Ｅ、フレームメモリ２からは領域Ａ、フレームメモリ３からは領域Ｂ、フレームメモリ４からは領域Ｃ、フレームメモリ５からは領域Ｄの各画像信号が読み出され分類演算部１２１へ送られ処理が行われる。
【０２０２】
このように各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎に演算された分類結果は、結果合成部１２７にて合成された後、モニタ信号生成部１２８を介してモニタ１２９等へ表示される。
【０２０３】
このような第５の実施の形態の変形例によれば、高速で移動するシート状の連続被写体（印刷物、フィルム等）の分類演算も良好に行うことができる。
【０２０４】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態として、前述した第１の実施の形態におけるトリガ信号を位置検出センサの代わりに画像信号から得るようにした場合について説明する。
【０２０５】
まず、この第６の実施の形態では、画像信号中に図１６に示すような監視領域を用いるものとする。
【０２０６】
そして、図１５に示すような画像処理部におけるフレームメモリ１３０からの画像信号に基ずいて画像位置検出部１３１により、この監視領域の平均値を算出する。
【０２０７】
この場合、画像位置検出部１３１は、図１７の（ａ）に示すように、平均値算出部１３２によって算出された監視領域の平均値と、背景部平均値算出部１３３によって算出された画像の背景部となる搬送部１１４そのものの平均値とを比較部１３４によって比較し、その比較結果がある一定値以上異なる場合には被写体であると判定し、トリガ信号を発生する。
【０２０８】
なお、背景部平均値算出部１３３は、予め背景部の平均値を算出して各フィルタ毎に記憶しておき、それらを測定時に各フィルタ毎に対応付けて読み出すようにしておいてもよい。
【０２０９】
また、画像位置検出部１３１は、図１７の（ｂ）に示すように、エッジ抽出部１３５によってエッジ信号を抽出し、このエッジ信号の大きさがある一定値以上になったことを判定部１３６が判定した場合にトリガ信号を発生するようにしておいてもよい。
【０２１０】
また、画像位置検出部１３１は、図１７の（ｃ）に示すように、被写体上に設けられる文字の印刷や印鑑、手書き文字等でなる特定パターンを特定パターン抽出部１３７によって抽出し、この特定パターン抽出号の大きさがある一定値以上になったことを判定部１３８が判定した場合にトリガ信号を発生するようにしておいてもよい。
【０２１１】
これらの図１７の（ｂ）及び図１７の（ｃ）の場合には、図１７の（ａ）の場合のように、各フィルタ毎の背景部の平均値を記憶しておく必要はない。
【０２１２】
さらに、図示は省略しているが、各フィルタ毎の画像信号の差分をとり動きを検出するようにしてもよい。
【０２１３】
このような第６の実施の形態によれば、位置検出センサが不要になるので、搬送部の構成が煩雑にはならないと共に、位置検出センサで検出しにくい微小な被写体でも検出することができるという効果がある。
【０２１４】
なお、以上のような第６の実施の形態は、上述した第３乃至第５の実施の形態におけるトリガ検出に用いるようにしてもよい。
【０２１５】
（変形例）
第６の実施の形態では監視領域が一つであったが、図２０に示すように監視領域を複数設けるようにしてもよい。
【０２１６】
そして、このような第６の実施の形態の変形例によれば、後述する第７の実施の形態のように位置検出センサを複数使う場合に比してコストが安価ですむという効果がある。
【０２１７】
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における搬送部が等速に移動しない場合について説明する。
【０２１８】
前述した第１の実施の形態において搬送部が等速に移動しない場合には、予め計算した読み出し開始位置Ｒ１，Ｒ２…から読み出すようにしても、それだけでは正しく位置ずれを補正することができない。
【０２１９】
そこで、この第７の実施の形態では、図１８に示すように、位置検出センサ１１５Ａを回転フィルタ１０２の数に対応づけて複数設ける。
【０２２０】
なお、この第７の実施の形態では、回転フィルタ１０２は間欠駆動されるものと仮定する。
【０２２１】
そして、図１９に示すように、トリガ信号の発生の直後に撮像を行うようにすると、撮像後直ちに回転フィルタ１０２は次の撮影用のフィルタに切り換えられる。
【０２２２】
すなわち、これまでの実施の形態では搬送部が等速で動いているということを仮定していたが、この第７の実施の形態では、搬送部が等速で動いていないといった場合に対応するための例である。
【０２２３】
前述した第１の実施の形態と違う点は、図１８に示すように、位置検出センサ１１５Ａが複数個あるということであり、この場合、回転フィルタ１０２のフィルタがＮ個であるとすると、位置検出センサ１１５Ａも図１９に示すセンサ１，２…ＮのようにＮ個あるということになっている。
【０２２４】
これは、各撮像するべき位置に対応して位置検出センサ１１５Ａが置かれている関係になっている。
【０２２５】
そして、撮像のタイミングが図１９に示すようになっている。
【０２２６】
まず、被写体１１６がくるとトリガ信号を出力するが、センサ１で撮像する時のトリガ信号がこのタイミングで出力する。
【０２２７】
次に、センサ２で撮像する時のトリガ信号がこのタイミングで出力する。
【０２２８】
その時に、被写体１１６が等速でなく動いていると、それは被写体１１６の間隔すなわち、撮像するタイミングの時間が変わってくるということになる。
【０２２９】
なお、センサ１によるトリガ信号を出力する時には、回転フィルタ１０２のフィルタは予めフィルタ１にセットされているものとする。
【０２３０】
そして、この場合、搬送部１１４が不等速に動いているので、回転フィルタ１０２の方が等速に動くということでは撮影タイミングが合わないので、この場合には回転フィルタ１０２は間欠駆動することが前提になっている。
【０２３１】
まず、センサ１によるトリガ信号が出力されると、すぐに撮像が行われるように、回転フィルタ１０２のフィルタ１による撮像素子１０７の露光タイミングが制御される。
【０２３２】
これによって、露光が終わるとすぐに回転フィルタ１０２のフィルタは、フィルタ１からフィルタ２に切り替わる。
【０２３３】
以下同様にして、回転フィルタ１０２のフィルタ２の設定が終わって、次のセンサ２によるトリガ信号が出力されるといった形態で進行されて行く。
【０２３４】
ただ、この場合、回転フィルタ１０２の駆動時間があまりにも遅いと、次のトリガーが掛ってしまうことになるので、この露光タイミングはある所定間隔が開くように予め設定しておく必要がある。
【０２３５】
このため、通常では、搬送部１１４の方のスピードを少し遅くしておくということが必要になる。
【０２３６】
なお、この搬送部のスピードをモニタリングして撮影するとか、または、搬送部に適当な等間隔のパターンを設けておいて、そのパターンの数をカウントして所定の量だけ進んだと判断してトリガを掛けるということも可能である。
【０２３７】
このようにすると、最初のセンサは必要となるが、複数個のセンサは不要となり、１個のセンサだけで済むという利点がある。
【０２３８】
このような第７の実施の形態によれば、搬送部が等速に移動しない場合にも確実に位置ずれを補正することができるという効果がある。
【０２３９】
（第８の実施の形態）
次に、第８の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における搬送部が等速に移動しない場合について説明する。
【０２４０】
図２１に示すように、図１に示す搬送部１１４が等速に移動しない場合には、予め各フィルタ毎に撮像された画像信号をフレームメモリ１，２…Ｎから読み出して相関演算回路１３９で相関演算行うことにより、撮像時の位置ずれを検出する。
【０２４１】
そして、この結果に基ずいて読み出し制御部１１９Ｄによる読み出しアドレスを変更する。
【０２４２】
なお、相関演算回路１３９で相関演算を行う際に、透過波長が全く離れたフィルタ画像では相関性が低いので、図２２に示すように回転フィルタ１，２，３，４，５，６，７，８の透過波長配列がなるべく連続するように配置する（フィルタ８枚の例）。
【０２４３】
さらに、相関性を高めるために、図２３に示すように、エッジ検出回路１４０によるエッジ検出後に、相関演算回路１３９での相関演算を行うようにしてもよい。
【０２４４】
なお、被写体に特定パターン（例えば十字マークや所定文字）を設け、この特定パターンから位置ずれを検出するようにしてもよい。
【０２４５】
そして、このような第８の実施の形態によれば位置検出センサが不要になるという効果がある。
【０２４６】
（第９の実施の形態）
次に、第９の実施の形態として、前述した第１の実施の形態において、被写体が平行に移動しない場合について説明する。
【０２４７】
図２５の（ａ）に示すように、図１に示す搬送部１１４がベルトコンベアなどの場合、振動により被写体が回転してしまうことがある。
【０２４８】
このような場合には、前述した第１の実施の形態のように、単に平行移動だけを補正するだけでは位置ずれを完全に補正することはできない。
【０２４９】
そこで、この第９の実施の形態では、図２４に示すように、相関演算回路１３９Ａ及び補関演算回路１３９Ｂを用いて、例えば特開平６−１４１２６号公報に開示されているような手法により、被写体１１６の平行移動量だけでなく、回転移動量も検出して位置ずれの補正を行う。
【０２５０】
このようにして補間演算により補正した後の画像を図２５の（ｂ）に示す。
【０２５１】
すなわち、この第９の実施の形態では、被写体１１６が不等速に動くだけではなくて、ベルトコンベア等の搬送部１１４の振動等によって更に回転によって動いてしまうという場合の対処の仕方である。
【０２５２】
この場合、相関演算回路１３９Ａによる相関演算の中で被写体１１６の平行移動量だけではなくて、回転量を求めると共に、回転角を求めることが特徴となっている。
【０２５３】
このように被写体１１６の平行移動量だけでなく、回転量を求めるためには、相関演算回路１３９Ａによる相関演算はある１箇所ではなくて複数箇所で行う必要がある。
【０２５４】
すなわち、相関演算回路１３９Ａにおいて、最低２箇所以上の位置でその相関演算を行えば、被写体１１６の平行移動量と回転量及び回転角を求めることができる。
【０２５５】
そして、この相関演算回路１３９Ａによる回転角と読み出し位置から補関演算回路１３９Ｂの補関演算によって正しい画像の並びになるように画像を作り直して、それをフレームメモリ１４１，１４２…１４Ｎに入れる。
【０２５６】
そして、以下の処理は前述した第１の実施の形態と同じとなる。
【０２５７】
すなわち、このような第９の実施の形態によると、被写体１１６が図２５の（ａ）に示すように、通常は平行移動するものとして読み出しアドレスを読出開始位置Ｒ１，Ｒ２．…ＲＮのように順番にずらしていくだけであると、被写体１１６が回転した場合に読み出し領域の中からはみでてしてしまうのを避けることができる。
【０２５８】
つまり、第９の実施の形態では、フレームメモリ１，２…Ｎから読み出し位置とその読み出しの方向を、被写体１１６が回転した場合に図２５の（ｂ）に示すようにその被写体１１６の回転に応じて回転させたり、平行移動させたりすることによって、常に読み出しされた後は同じように画像が移動するようになっているのが特徴である。
【０２５９】
（第１０の実施の形態）
次に、第１０の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における撮像素子としてのエリアセンサの代わりにラインセンサを利用する場合について説明する。
【０２６０】
すなわち、この第１０の実施の形態では、図２６に示すように、ラインセンサ１５０を複数用いるものであるが、各ラインセンサ１５０の直前には通過波長帯域の異なる複数のバンドパスフィルタ１５０ａを配置する。
【０２６１】
画像処理部は第１の実施の形態と同様であるが、読み出しの位置は配置されたラインセンサ１５０の間隔にのみ依存する。
【０２６２】
このような第１０の実施の形態によれば、読み出し位置は固定となるので、搬送部の速度が変わっても読み出し位置を変更する必要がないと共に、例えば１０００×１０００画素以上の高精細な撮像を行うときに、エリアセンサは非常に高価であるが、ラインセンサを用いることにより非常に安価に実現できるという効果がある。
【０２６３】
（第１１の実施の形態）
次に、第１１の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における回転フィルタの回転数と撮像素子の露光時間との制御について説明する。
【０２６４】
回転フィルタの回転速度が早くなると、いわゆるケラレが生じて画像を正しく撮像することができない。
【０２６５】
図２７の（ａ）は正しく撮像されている状態で、フィルタが撮影光束を完全にカバーしている。
【０２６６】
図２７の（ｂ）は露光時間が長くケラレが生じている状態で、フィルタが撮影光束を完全にカバーしきれていない。
【０２６７】
これは回転フィルタの回転速度に比較し、撮像素子の露光時間が長いためである。
【０２６８】
そこで、この第１１の実施の形態では、図２８に示すように、回転フィルタの回転速度と撮像時の光束の直径を決める光学系のＦナンバーから、ケラレが生じない最長の露光時間を最長露光時間計算部１４５で計算し、この最長の露光時間より短くなるように制御部１２０にて撮像素子の露光時間が設定されることを特徴とする。
【０２６９】
このような第１１の実施の形態によれば、常にケラレが生ぜずに良好な撮影が行える。
【０２７０】
（変形例）
但し、被写体が暗い場合等においては、露光時間をある程度長くせざるを得ない状況もあり、このような場合には、このケラレを補正する必要がある。
【０２７１】
このような場合、ケラレはいわゆる感度ムラのように生じるため、図２９に示すように、感度補正部１４６にてケラレに応じた感度補正を行う。
【０２７２】
このような第１１の実施の形態の変形例によれば、様々な撮影状況に対応できると言う効用がある。
【０２７３】
なお、インタレース走査の撮像素子の場合には、ケラレを生じる位置がフィールド毎に異なるので、それも考慮して感度補正部１４６にて補正（フィールド毎に異なる補正）を行うようにしてやればよい。
【０２７４】
また、図２７の（ｃ）に示すように、露光開始時間と露光終了時間が光束に対して非対称の場合、ケラレが非対称に生じるので、このような場合にも予め感度補正部１４６にその情報も取り込んでおくことにより、補正を行うようにしてやればよい。
【０２７５】
（第１２の実施の形態）
図３０、３１に第１２の実施の形態として、複数の位置検出センサ１１５毎に対応して複数の撮像装置１５１を設け、この複数の撮像装置１５１からの画像信号をコントロール部１５２で各別に処理して振り分け装置１５３により振り分けるようにした例を示す。
【０２７６】
以上、第１乃至第１２の実施の形態１〜１２に基づいて説明したが、本明細書には以下の発明が含まれる。
【０２７７】
（１）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子により光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の光の透過波長帯域から一つの透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した各像情報と前記透過選択手段が選択した透過波長帯域情報とを対応して格納する記憶手段と、この記憶手段から前記各像情報の内の対象物に対応する領域を読み出す読み出し手段と、前記記憶手段に格納された対象物の各像情報の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正する補正手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０２７８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１〜１０が対応する。
【０２７９】
実施の形態１において、光学的バンドパスフィルタは回転フィルタが対応し、透過波長選択手段はモータとモータ駆動回路とフィルタ位置検出部とが対応している。
【０２８０】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、各フィルタ毎の撮影時に対象物が動いてしまっても補正手段によって記憶手段からの読み出し位置を補正することにより、位置ずれのない状態で対象物の情報を読み出せることが挙げられる。
【０２８１】
（２）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に記憶するＸＹアドレス方式の撮像素子と、この撮像素子より光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の透過波長帯域から一つの透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した各像情報のうち、対象物に対応する領域を前記撮像素子から読み出す読み出し手段と、前記撮像素子上に結像する対象物の像の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記撮像素子のアドレスを補正する手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０２８２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態３が対応する。
【０２８３】
実施の形態３において、光学的バンドパスフィルタは回転フィルタが対応し、透過波長選択手段はモータとモータ駆動回路とフィルタ位置検出部とが対応している。
【０２８４】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、撮像素子として、例えばＣＭＤのようなＸＹアドレス方式の素子を用いていることにより、撮像素子からの読み出し位置をアドレスによって制御することができるので、上記（１）に示すような記憶手段を用いなくてもよいことが挙げられる。
【０２８５】
（３）前記補正手段は、前記透過波長選択手段が前記光学的バンドパスフィルタの透過波長帯域を選択するタイミングと、対象物の移動速度とから、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とすることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２８６】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１（特には図２）が対応する。
【０２８７】
実施の形態１において、補正手段は図２の読出し制御部が対応する。
【０２８８】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、撮像素子で各帯域のフィルタを通過した像情報を順に取り込むものであるが、この際、撮像のタイミングと光学的バンドパスフィルタが選択されるタイミングとが関係を有しているので、光学的バンドパスフィルタが選択されるタイミングと対象物の移動速度とから、読み出し手段が読み出す各像情報の領域を補正することができる点が挙げられる。
【０２８９】
（４）更に、対象物を一定速度で搬送する対象物搬送手段と、前記撮像素子の露光タイミングを発生するタイミング発生手段と、前記タイミング発生手段のタイミングに同期して前記選択手段が前記光学的バンドパスフィルタの選択を行うように制御する同期制御手段とを有し、前記補正手段は前記タイミング発生手段が発生する露光タイミングの周期の間に対象物が移動する距離を前記対象物搬送手段が対象物を搬送する速度から求め、この求めた移動する距離から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２９０】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１（特には図４）が対応する。
【０２９１】
実施の形態１において、補正手段は図４の読出し制御部が対応すると共に、同期制御手段は前記光学的バンドパスフィルタの選択周期に前記タイミング発生手段のタイミングが同期するように制御しても良い。
【０２９２】
（作用効果）
この構成によって、図４に示すように、光学的バンドパスフィルタの選択周期と撮像素子の露光周期とを同期させ、且つ、フィルタが結像光学系の光軸上に存在しているときに露光することができる。
【０２９３】
そして、この露光周期と対象物搬送手段を搬送する速度から、記憶手段に格納された異なる透過波長帯域のフィルタを透過し前記撮像素子で撮像した各像情報のずれ量が求められ、ずれ補正をして読み出すことができる。
【０２９４】
（５）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する複数の位置検出手段を有し、前記撮像手段は前記トリガ信号が出力されたタイミングで撮像し、前記透過波長選択手段はこの撮像が終了してからフィルタ透過波長の選択を行い、更に、前記補正手段は、前記複数の位置検出手段の配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２９５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態７が対応する。
【０２９６】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、位置検出手段が複数有り、これにより出力されるトリガ信号で同期を取って像情報を撮像するので、各像情報のずれ量は各位置検出手段の配置間隔に依存することにより、この複数の位置検出手段の配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することができると共に、透過波長選択手段は撮像終了後にフィルタの透過波長帯域を間欠的に選択するので、確実にフィルタを通過した像情報を撮像することができる点が挙げられる。
【０２９７】
（６）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する位置検出手段と、この位置検出手段がトリガ信号を出力した後、像情報を格納した前記記憶手段のうち透過する光の波長帯域が隣り合うフィルタに対応する記憶手段から像情報を読み出し相関演算を行う相関演算手段とを有し、前記トリガ信号と相関演算手段の相関結果とから前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴する上記（１）記載の色分類装置。
【０２９８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態８、９が対応する。
【０２９９】
図２３に示すように相関演算手段で相関演算を行う前に各記憶手段から読み出した像情報に対してエッジ抽出を行っても良い。エッジ抽出を行うことによって、各記憶手段に記憶された像情報のずれ量を更に正確に把握して補正手段で補正することができる。
【０３００】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、各記憶手段に記憶されている像情報は単一スペクトルによる像情報であり、スペクトルが近い２つの像情報間で相関を取れるので、より良い相関結果を得ることができると共に、対象物が一方向のみに動いた場合は元より、対象物が回転しながら移動するような場合にも補正手段による補正が可能となる点が挙げられる。
【０３０１】
（７）前記光学的バンドパスフィルタは、電気制御手段と、この電気制御手段により透過する波長を制御する波長可変フィルタとから構成することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載に色分類装置。
【０３０２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態４が対応する。
【０３０３】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、電気制御手段により、対象物が撮像エリアに入った段階から作用し透過する波長を変える点が挙げられる。
【０３０４】
（８）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子の光学的にすぐ前側に配置し帯状に形成されたそれぞれ異なる光の透過波長帯域を有する複数の帯状光学的バンドパスフィルタと、対象物を搬送させる手段と、この搬送させる手段により前記撮像素子上の対象物の像が前記帯状光学的バンドパスフィルタの幅分だけ動く周期で、前記撮像素子で撮像した各像情報を格納する記憶手段と、前記各帯域のフィルタを通過した像情報が格納された記憶手段から前記各像情報の内の対象物の特定部分に対応する領域を読み出す読み出し手段と、を有することを特徴とする色分類装置。
【０３０５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態５（変形例を含む）が対応する。
【０３０６】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、一つの撮像素子の前面に帯状の光学的バンドパスフィルタを配置することにより、対象物を帯状に分割して取り込むので、１回で撮像できないような大きな対象物にも対応できると共に、フィルタを回転させるなどのメカニカルな機構が不要になる点が挙げられる。
【０３０７】
（９）前記位置検出手段は、対象物の通過が予想されるエリアを撮像し像情報を得る監視撮像手段と、この監視撮像手段が対象物の存在しない背景部を撮像し、得た像情報の輝度情報を平均化し予め格納する背景情報格納手段と、前記監視撮像手段が撮像し、得た像情報の輝度情報を平均化する像情報平均化手段と、前記背景情報格納手段が格納する平均化された背景部の像情報の輝度情報と、前記像情報平均化手段が平均化した像情報の輝度情報とを比較する比較手段とを有し、この比較手段の比較の結果に差が生じた時には前記対象物の通過が予想されるエリアに対象物が存在するとしてトリガ信号を出力することを特徴とする上記（５）又は（６）記載の色分類装置。
【０３０８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態６（変形例を含む）が対応する。
【０３０９】
この発明において、監視撮像手段は撮像手段の一部を兼用しても良い。
【０３１０】
（１０）前記位置検出手段は、対象物の通過が予想されるエリアを撮像し像情報を得る監視撮像手段と、前記監視撮像手段が撮像し、得た像情報のパターンを抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した特定パターン情報を対象物の特定パターンか否かを判定する判定手段とを有し、この判定手段が前記特定パターン情報が対象物のものと判定した時には前記対象物の通過が予想されるエリアに対象物が存在するとしてトリガ信号を出力することを特徴とする上記（５）又は（６）記載の色分類装置。
【０３１１】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態６（変形例を含む）が対応する。
【０３１２】
この発明において、特定パターンは例えば、エッジ情報で良い。
【０３１３】
（１１）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に長手方向が略平行となるように配置した複数のラインセンサと、前記ラインセンサより光学的な前側に各ラインセンサに一色づつ対応して配置したそれぞれ異なる光の透過波長帯域を有する複数の光学的バンドパスフィルタと、前記ラインセンサで撮像した各像情報を格納する記憶手段と、前記各帯域フィルタを通過した像情報が格納された記憶手段から前記各像情報の内の対象物に対応する領域を読み出す読み出し手段と、前記記憶手段に格納された対象物の各像情報の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正する補正手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０３１４】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１０が対応する。
【０３１５】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、記憶手段に複数のラインセンサによって対象物の各バンドの像情報を格納すると共に、各像情報のずれ量が各ラインセンサの配置間隔に依存していることによって、この各ラインセンサの配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することができる点が挙げられる。
【０３１６】
（１２）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する位置検出手段と、前記ラインセンサの配置間隔を記憶するセンサ間隔記憶手段とから構成され、前記トリガ信号と記憶された前記ラインセンサの配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１１）記載の色分類装置。
【０３１７】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１０が対応する。
【０３１８】
（１３）更に、前記撮像手段の露光時間を調節する露光時間調節手段と、前記結像光学系のＦナンバーを制御するＦナンバー制御手段と、前記光学的バンドパスフィルタが配置される面上の前記結像光学系の撮像光束が、前記露光時間調節手段が調節した露光時間の間、前記光学的バンドパスフィルタをケラレなく通過するように、前記透過波長選択手段、前記露光時間調節手段、前記Ｆナンバー制御手段のうち少なくとも一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０３１９】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１１が対応する。
【０３２０】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、制御手段の制御によって、露光時間中にフィルタが移動しても移動するフィルタの通過領域がオーバラップする部分を撮像光束がケラレなく通過し撮像素子に到達するが、もし、ケラレが発生するような場合には、フィルタの交換速度を遅くする、又は、露光時間を短くする、又は、Ｆナンバーを小さくし入射瞳経を小さくする、のうち少なくとも一つを行って、ケラレがなくなるように制御すればよい点が挙げられる。
【０３２１】
（１４）更に、各光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレ情報を記憶するケラレ情報記憶手段と、前記撮像素子で撮像した各像情報を前記記憶手段に格納する前に、前記ケラレ情報記憶手段に記憶された情報を用いて補正する感度補正手段とを有することを特徴とする上記（１３）記載の色分類装置。
【０３２２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１１の変形例（図２９）が対応する。
【０３２３】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、上記（１３）記載の制御手段の制御によっても、何らかの理由によってケラレが発生することがあり得ると共に、ケラレが発生する理由としては、例えば、制御に直接関係しない要因の変化（例えば、回転フィルタの変形等）が考えられ、ケラレが発生すると照明ムラが発生したような対象物の像情報中の輝度ムラが生ずるので、このような場合に、対象物を撮像しない状態で撮像光束のケラレ情報のみを取り込み、これをケラレ情報記憶手段に記憶すると共に、この情報を用いて、撮像素子で撮像した各像情報を記憶手段に格納する前に補正してケラレがない像情報に近づける点が挙げられる。
【０３２４】
（１５）更に、前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを各透過波長帯域のフィルタに対応して格納するフィルタずれ量記憶手段を有し、前記読み出し手段はこのフィルタずれ量記憶手段に格納されている結像位置ずれ情報を用いて各透過波長帯域ごとに読み出し位置を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０３２５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態２が対応する。
【０３２６】
【発明の効果】
従って、以上詳述したように本発明によれば、撮像位置にずれが生じるような場合に、その撮影画像の位置ずれを補正して得られるマルチスペクトル画像データに基いて所望の分類演算を行うようにすることにより、このような場合でも対象物の色分類を正確に行うことができるようにした色分類装置及びその領域補正方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図３】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図４】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図５】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例の動作説明図。
【図６】この発明の第２の実施の形態における位置ずれの説明図。
【図７】この発明の第２の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図８】この発明の第３の実施の形態を示す概略構成図。
【図９】この発明の第３の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１０】この発明の第４の実施の形態を示す概略構成図。
【図１１】この発明の第４の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１２】この発明の第５の実施の形態を示す概略構成図とそれの位置ずれ補正部の動作説明図。
【図１３】この発明の第５の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１４】この発明の第５の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例のを示す概略構成図。
【図１５】この発明の第６の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１６】この発明の第６の実施の形態における監視領域の説明図。
【図１７】この発明の第６の実施の形態における画像位置検出部を示す概略構成図。
【図１８】この発明の第７の実施の形態を示す概略構成図。
【図１９】この発明の第７の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図２０】この発明の第６の実施の形態の変形例における監視領域の説明図。
【図２１】この発明の第８の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２２】この発明の第８の実施の形態におけるフィルタ配列の説明図。
【図２３】この発明の第８の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例を示す概略構成図。
【図２４】この発明の第９の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２５】この発明の第９の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図２６】この発明の第１０の実施の形態を示す概略構成図。
【図２７】この発明の第１１の実施の形態の概念説明図。
【図２８】この発明の第１１の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２９】この発明の第１１の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例を示す概略構成図。
【図３０】この発明の第１２の実施の形態を示す概略構成図。
【図３１】この発明の第１２の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図３２】本発明の先願による色分類装置の構成を示す図である。
【図３３】（Ａ）は先願による色分類装置に使用される回転色フィルタに使用される複数のバンドパスフィルタの特性を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ回転色フィルタの構成を示す図である。
【図３４】図２７中の分類演算回路のブロック構成図である。
【図３５】図２９中の輝度成分抽出部の構成を示す図である。
【図３６】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図３５中の補正回路の構成を示す図であり、（Ｃ）は図３中の分類演算部及び分類判定部の構成を示す図である。
【図３７】２クラスの対象物を示す図である。
【図３８】先願による色分類装置が学習モードで決定する分類境界を示す図である。
【図３９】分類したいクラス未知の対象物を示す図である。
【図４０】先願における分類演算部の別の構成例を示す図である。
【図４１】従来の色判定装置における分類スペクトルの特性を有するフィルタの構成を示す図である。
【図４２】分類スペクトルを説明するための図である。
【図４３】本発明の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１〜Ｎ…フレームメモリ（１〜Ｎ）、
１０１…画像入力部、
１０２…回転フィルタ、
１０３…モータ駆動回路、
１０４…モータ、
１０５…撮像素子ドライバ、
１０６…増幅器、
１０７…撮像素子、
１０８…結像光学系（レンズ）、
１０９…フィルタ位置検出部、
１１０…コントロール部、
１１１…アナログ／デジタル変換器、
１１２…インタフェース回路、
１１３…画像処理部、
１１４…搬送部、
１１５…位置検出センサ、
１１６…対象物（被写体）、
１１７…切替スイッチ、
１１８…読出位置計算部、
１１９…読み出し制御部、
１２０…制御部、
１２１…分類演算部、
１２２…位置ずれ補正部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、色を利用して対象物を分類，判定または識別する色分類装置及び色分類方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種工業の生産現場における塗装色，染色度の管理、または生産物の色測定、あるいは医療，学術分野における被検体の色測定などにおいては、対象物の色を識別する色識別装置が利用されている。
【０００３】
例えば、特開平３−２６７７２６号公報に開示されている色識別装置では、対象物の反射分光スペクトルに統計的処理を施すことによって２クラスの分類を行なっている。
【０００４】
具体的には、クラスが既知の対象物の反射分光スペクトルをＦｏｌｅｙ Ｓａｍｍｏｎ変換（ＦＳ変換）を利用して統計処理している（Ｑ．Ｔｉａｎ，Ｍ．Ｂａｒｂａｒｏ他、“Ｉｍａｇｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ Ｆｏｌｅｙ−Ｓａｍｍｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．７，１９８６参照）。
【０００５】
ここで、ＦＳ変換とは、２つのクラスに分類する手法であり、具体的には、ある対象物が２つ与えられたときのＳ1 ，Ｓ2 からＦｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏ
Ｒ（ｄi ）＝（ｄi t Ｓ1 ｄi ）／（ｄi t Ｓ2 ｄi ） …（１）
ｄi ：分類スペクトル
ｄi t ：分類スペクトル（転置）
Ｓ1 ：クラス間共分散行列
Ｓ2 ：クラス内共分散行列
のＲ（ｄi ）を最大にするときのスペクトルｄi を求めることである。
【０００６】
以後、この分類のためのスペクトルｄi を分類スペクトルと呼ぶ。
【０００７】
この分類スペクトルｄi は、対象物のスペクトルと同じ次元数を有するため、正確にはｄi （λ）と表記すべきであるが、本明細書では、簡単のためにｄi と記すものとする。
【０００８】
そして、Ｆｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを大きくする分類スペクトルを２種類求める。Ｆｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを最大にする分類スペクトルｄi をｄ1 、このｄ1 と直交するスペクトルの中でＦｉｓｈｅｒ ｒａｔｉｏを最大にする分類スペクトルｄi をｄ2 とする。
【０００９】
この分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 で構成される空間に各データを投影することにより、２つのクラスが分類される。
【００１０】
分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 は次式から求める。
【００１１】
ｄ1 ＝α1 Ｓ2 -1Δ
ｄ2 ＝α2 Ｓ2 -1Δ［Ｉ−（Δt Ｓ2 -2Δ）／（Δt Ｓ2 -3Δ）Ｓ2 -1］Δ…（２）
ここで、α1 ，α2 は正規化係数、ΔはＸ1 −Ｘ2 （クラス１とクラス２の差スペクトル）、Ｉは単位行列である。
【００１２】
このようにして得た分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 で構成される空間に各データを投影するために、分類スペクトルと対象物の反射分光スペクトルとの内積を求める。
【００１３】
対象物の反射分光スペクトルをｆ（λ）（但し、λ＝波長）とすれば、内積ｔ1 ，ｔ2 は次式で表せられる。
【００１４】
ｔ1 ＝ｆ（λ）・ｄ1
ｔ2 ＝ｆ（λ）・ｄ2
ここで、記号「・」は内積演算を表す。
【００１５】
上記特開平３−２６７７２６号公報に開示された色識別装置では、この内積ｔ1 ，ｔ2 の値から図３８のように分類境界を決め、この分類スペクトルの特性を有するフィルタを図４０に示すように回折格子Ｇと液晶フィルタＦを用いて実現している。
【００１６】
ところが、分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 は一般に、図４１に示すように形状が複雑であり、また、正負の値をとるため、回折格子Ｇ，液晶フィルタＦなどの取り付け精度も厳しく要求される。
【００１７】
従って、装置の移動等にともなう機械的振動により、その取り付け位置がずれると、分類精度が著しく低下してしまう。
【００１８】
また、回折格子自体はコストが高いという問題もある。
【００１９】
そのため、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等にも耐えられるような色分類装置が望まれている。
【００２０】
また、上記特開平３−２６７７２６号公報に開示された色識別装置では、光源をある程度限定している（ランプＬ）ため、異なる光源に対しての分類には不向きであり、光源のスペクトルが変化する場合には良好な分類を行なうことが難しい。
【００２１】
特に、工場などで色分類を行なう場合には、光源を限定することができるが、光源を限定せずに、そのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類することができる装置が望まれている。
【００２２】
このため、本出願人は既に先願として特開平７−１２０３２４号公報に開示されているように、装置構成が簡単で、低コストで、且つ機械的振動等にも耐えられ、しかも光源を限定せずにそのスペクトルが変化する場合などにも良好に色分類可能な色分類装置に係る発明の出願をなしている。
【００２３】
すなわち、この先願としての特開平７−１２０３２４号公報に開示された色分類装置は、対象物の反射分光スペクトルを撮像する撮像手段と、上記対象物と撮像手段との間に設置したそれぞれ異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタと、上記撮像手段によって撮像された対象物の反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて上記対象物の分類を行なう分類手段とを備えることを特徴としている。
【００２４】
この先願の色分類装置によれば、それぞれ異なる帯域を持つ複数のバンドパスフィルタを用意しておき、これら複数のバンドパスフィルタのそれぞれを上記対象物と撮像手段との間に配置する。
【００２５】
そして、分類手段によって、上記撮像手段によって撮像された対象物の反射分光スペクトルから統計的手法を用いた分類のための分類スペクトルを算出し、この分類スペクトルを用いて上記対象物の分類を行なう。
【００２６】
先ず、この先願の色分類装置の原理から説明する。
【００２７】
この先願の色分類装置では、分類のためのフィルタを、特開平３−２６７７２６号公報に開示された従来の色識別装置のような回折格子及び液晶フィルタで構成するのではなく、図３３の（Ａ）に示すような特定の波長のみを透過させるようなバンドパスフィルタを複数組み合わせた同図の（Ｂ）や（Ｃ）に示すようなフィルタを用いることにより、簡易で安価な構成の色分類装置を実現するものである。
【００２８】
また、この先願の色分類装置は、異なる光源のもとでも色分類を行なうために、対象物を撮像するときと同じ条件で、適当な参照板の反射分光スペクトルを計測し、対象物の反射分光スペクトルを参照板の反射分光スペクトルで補正することによって、光源（照明光）の影響を除去するようにしている。
【００２９】
すなわち、λを波長として、対象物の反射分光スペクトルをｆ（λ）、参照板の反射分光スペクトルをｓ（λ）、照明光の反射分光スペクトルをＬ（λ）、撮影系の感度スペクトル（撮影レンズの透過スペクトル、撮影素子の感度スペクトル等）をＭ（λ）とすれば、対象物の撮影スペクトルｇi （λ）、及び参照板の撮影スペクトルｇs （λ）はそれぞれ、
ｇi （λ）＝ｆ（λ）×Ｌ（λ）×Ｍ（λ）
ｇs （λ）＝ｓ（λ）×Ｌ（λ）×Ｍ（λ）
で表せられ、対象物のスペクトルｇi ′（λ）は、
ｇi ′（λ）＝ｇi （λ）／ｇs （λ）＝ｆ（λ）／ｓ（λ） …（４）
と表すことができる。
【００３０】
こうして、照明光の反射分光スペクトルＬ（λ）の影響を除去でき、ｇi ′（λ）を用いれば、異なる光源のもとでも分類できることになる。
【００３１】
また、さらに照明光の輝度が異なる場合には、除去後の信号ｇi ′（λ）のパワーを正規化すれば良い。
【００３２】
次に、この先願による２クラスの対象物の分類を行なう色分類装置について説明する。
【００３３】
図３２は、その構成を示す図で、この先願の色分類装置は、絞りやレンズを含む光学系１０、図３３の（Ａ）に示されるような複数枚のバンドパスフィルタ１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｅで構成される回転色フィルタ１２、対象物Ｏ及び参照板Ｒの画像を取り込むためのＣＣＤ１４、Ａ／Ｄ変換器１６、フレームメモリ１８、撮影している部分を表示するモニタ２０、ＣＣＤ駆動ドライバ２２、回転色フィルタ１２の駆動モータ２４、ＣＣＤ駆動ドライバ２２及び回転色フィルタ駆動モータ２４等を制御すると共に分類演算回路２８に命令を送るコントロール部２６、分類を行なうための分類演算回路２８から構成される。
【００３４】
上記回転色フィルタ１２は、図３３の（Ｂ）に示すように、何種類かのバンドパスフィルタ１２Ａ〜１２Ｅから構成されており、各フィルタは同図の（Ａ）に示すような任意のバンド幅を透過するような特性を持っている。
【００３５】
この場合、図面及び説明の簡単化のため５枚のバンドパスフィルタで回転色フィルタ１２を構成している。
【００３６】
なお、光学系１０と回転色フィルタ１２の配置は、光学系１０の前に回転色フィルタ１２を配置するような逆の配置でも良い。
【００３７】
上記分類演算回路２８は、図３４に示すように、対象物Ｏの輝度成分を抽出するための輝度成分抽出部３０、分類のための演算（ＦＳ変換等）を行なう分類演算部３２、及び分類判定のための学習及び分類判定を行なう分類判定部３４から成る。
【００３８】
ここで、上記輝度成分抽出部３０は、図３５に示すように、撮影した画像の対象物Ｏ及び参照板Ｒの測定領域を抽出する３個の測定領域抽出部３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｗ、測定した輝度成分の平均を求める３個の輝度成分平均化部３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｗ、撮影したクラス１またはクラス未知のテータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａ、撮影したクラス２のデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂ、撮影した参照板Ｒのデータの輝度成分を書き込む輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗ、光源の影響を補正するための補正回路４２、補正したクラス１又はクラス未知のデータを書き込む輝度スペクトルメモリ“ｄta”４４Ａ、及び補正したクラス２のデータを書き込む輝度スペクトルメモリ“ｄtb”４４Ｂを有している。
【００３９】
上記輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｗは、回転色フィルタ１２を構成するバンドパスフィルタの枚数（この例では、５枚）分だけの輝度成分を書き込むことができるようになっている。
【００４０】
上記補正回路４２は、図３６の（Ａ）に示すように除算器４２1 、または同図の（Ｂ）に示すように除算器４２1 とパワー正規化回路４２2 により構成される。以下の説明では、同図の（Ｂ）に示した構成として説明を行うものとする。
【００４１】
上記輝度スペクトルメモリ４４Ａ，４４Ｂは、撮影するデータのサンプル数Ｎだけの輝度成分（各輝度成分はフィルタ枚数個のデータからなる）を書き込むことができるようになっている。
【００４２】
一方、上記分類演算部３２は、図３６の（Ｃ）に示すように、切り替えスイッチ“Ａ”４６、分類スペクトルを求める分類スペクトル算出部４８、分類スペクトルｄ1 を書き込む分類スペクトルｄ1 メモリ５０、分類スペクトルｄ2 を書き込む分類スペクトルｄ2 メモリ５２、切り替えスイッチ“Ｂ”５４、積算器５６、加算器５８Ａとラッチ５８Ｂで構成され累積加算を行なう累積演算部５８とによって構成されている。
【００４３】
また、上記分類判定部３４は、同図に示すように、切り替えスイッチ“Ｃ”６０、分類境界を決定する分類境界決定部６２、決定した分類境界を書き込む分類境界メモリ“ｃ1 ”６４、分類判定を行なう分類決定部６６とから構成されている。
【００４４】
次に、以上のような構成の色分類装置を使い、２クラスの対象物を分類する処理について説明する。
【００４５】
この処理では、まず分類境界を求めるための学習モードを実行し、次にクラス未知のデータの色分類を行なうための分類モードを行なう。
【００４６】
まず、学習モードについて説明する。
【００４７】
これは、図３７に示すような２クラスの対象物Ｏを分類するための分類スペクトルを求めるものである。
【００４８】
最初に、コントロール部２６は、光学系１０の方向及び焦点距離を、２クラスの対象物を同時に撮像できるように調節する。
【００４９】
そして、図示しない合焦調節機構により合焦調節を行うと共に、図示しない測光器により測光し光学系１０の絞り及びＣＣＤ１４の露光時間を設定する。
【００５０】
ここで、回転色フィルタ１２の第１のバンドパスフィルタ（例えば、１２Ａ）で撮影が行なわれるように、回転色フィルタ１２の位置を制御する。
【００５１】
そして、ＣＣＤ駆動ドライバ２２に撮影コマンドを送ることによって第１の画像を撮影する。
【００５２】
ＣＣＤ１４で取り込み、Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換された画像データは、フレームメモリ１８に転送され格納される。
【００５３】
そして、分類演算回路２８にフレームメモリ１８に格納された画像データを読み込ませる。
【００５４】
分類演算回路２８においては、画像データは、まず、輝度成分抽出部３０へ転送される。
【００５５】
この輝度成分抽出部３０においては、各画像について、測定領域抽出部３６Ａ，３６Ｂにて、取り込んだ各画像データのなかでそれぞれクラス１，クラス２に対応する分類対象領域を抽出し、その各画素ごとに輝度成分を抽出する。
【００５６】
そして、輝度成分平均化部３８Ａ，３８Ｂにて、各領域での輝度の平均値を検出し、輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂに書き込む。
【００５７】
これをデータｄａ1 ，ｄｂ1 とする。
【００５８】
次に、回転色フィルタ１２を回転し、第２のフィルタ（例えば、１２Ｂ）で第２の画像を撮影し、同様にして平均値を輝度成分メモリ４０Ａ，４０Ｂに書き込む。
【００５９】
これを、データｄａ2 ，ｄｂ2 とする。
【００６０】
このような操作を、第５のフィルタ（例えば、１２Ｅ）まで行ない、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａにデータｄａ3 ，ｄａ4 ，ｄａ5 を、また輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂにデータｄａ3 ，ｄａ4 ，ｄａ5 を書き込む。
【００６１】
すなわち、この一連の操作で、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａにはデータｄａi （但し、ｉ＝１〜５）を、輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂにはデータｄｂi （ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００６２】
次に、対象物の近傍に参照板Ｒを配置し、同様に５種類のフィルタで撮影し、輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗにデータｄｗi （ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００６３】
その後、補正回路４２では、クラス１については輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａと輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗから、またクラス２については輝度成分メモリ“Ｂ”４０Ｂと輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗから、データを読み出して補正を行なう。
【００６４】
この補正は、各フィルタ成分ごとに輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａのデータを輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗのデータで除算器４２1 にて次式のように除算する。
【００６５】
【００６６】
ここで、ｉはフィルタ番号、ｍはサンプル番号を示す。
【００６７】
さらに、パワー正規化回路４２2 にて、上記除算されたデータのパワー値が一定化されるように、パワー値Ｃａm 及びＣｂm により次式の演算が行なわれる。
【００６８】
【数１】
または、
【数２】
である。
【００７１】
このパワー正規化により、光源の輝度が異なる場合の影響を除去することができる。
【００７２】
このようにして求められたｄａm i ″及びｄｂm i ″を、輝度スペクトルとして輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂに書き込む。
【００７３】
以上の補正を、対象物のサンプル数Ｎだけ行ない、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂに輝度スペクトルを書き込む。
【００７４】
この際、対象物のサンプルは、対象物そのものを交換しても良いし、同一対象物の異なる領域を利用しても良い。
【００７５】
このようにして、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ，“dtｂ”４４Ｂには、対象物のサンプル数Ｎだけの輝度スペクトルデータが書き込まれることになる。
【００７６】
また、同時に、２つのクラスの対象物を撮影できない場合は、１つのクラス毎に対象物、参照板について上記と同様に撮影及び補正を行い、それぞれ輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂにそれぞれの輝度スペクトルを書き込む。この操作をサンプル数Ｎだけ行なうようにする。
【００７７】
次に、分類演算部３２おいては、切り替えスイッチ“Ａ”４６をｂ側に切り替える。
【００７８】
そして、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａ及び“dtｂ”４４Ｂからそれぞれクラス１及びクラス２に係る輝度スペクトルデータを読み出し、分類スペクトル算出部４８にて、前述したＦＳ変換を用いて分類スペクトルｄ1i（但し、ｉ＝１〜５）、及びこれに直交するｄ2i（ｉ＝１〜５）を求め、それぞれ分類スペクトルｄ1 メモリ５０及びｄ2 メモリ５２にそれぞれ分類スペクトルｄ1i及びｄ2iを書き込む。
【００７９】
次に、切り替えスイッチ“Ａ”４６をａ側に、また分類判定部３４の切り替えスイッチ“Ｃ”６０をｂ側に切り替える。
【００８０】
そして、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をａ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルデータｄａm i ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、積算器５６及び累積演算部５８により内積演算
【数３】
を行ない、結果を分類判定部３４の分類境界決定部６２へ転送する。
【００８２】
続いて、輝度スペクトルメモリ“dtｂ”４４Ｂから輝度スペクトルデータｄｂm i ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、同様に内積演算
【数４】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。
【００８４】
次に、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をｂ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルデータｄａm i ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数５】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。続いて、輝度スペクトルメモリ“dtｂ”４４Ｂから輝度スペクトルデータｄｂm i ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数６】
を行ない、結果を分類境界決定部６２へ転送する。
【００８７】
このように、各クラスについてサンプル数分だけ処理を行ない、こうして得た内積値を分類境界決定部６２で図３８のように分類境界を決定し、分類境界メモリ“ｃ1 ”６４に書き込む。
【００８８】
以上、ここまでが、学習モードである。
【００８９】
次に、分類モードについて説明する。
【００９０】
この分類モードでは、まず、図３９に示すような分類したいクラス未知の対象物Ｏを、学習モードのときと同様に撮影し、輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａに輝度スペクトルｄｘi （但し、ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００９１】
続いて、これと同じ撮影条件で、参照板Ｒを同様に撮影し、輝度成分メモリ“Ｗ”４０Ｗに輝度スペクトルｄｗi （但し、ｉ＝１〜５）を書き込む。
【００９２】
そして、これら輝度成分メモリ“Ａ”４０Ａ及び“Ｗ”４０Ｗからデータを読み込んで、補正回路４２で補正
ｄｘi ′＝ｄｘi ／ｄｗi （但し、ｉ＝１〜５） …（１０）
を行ない、更にパワー正規化回路４２2 にて上記除算されたデータのパワー値が正規化されるように
【数７】
を行って、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａにスペクトルｄｘi ″を書き込む。
【００９４】
ここで、分類演算部３２では、切り替えスイッチ“Ａ”４６をａ側に切り替え、分類判定部３４では、切り替えスイッチ“Ｃ”６０をａ側に切り替える。
【００９５】
そして、分類演算部３２の切り替えスイッチ“Ｂ”５４をまずａ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルｄｘi ″を、また分類スペクトルｄ1 メモリ５０から分類スペクトルデータｄ1iを読み出して、積算器５６及び累積演算部５８により内積演算
【数８】
を行い、ｔｘ1 を分類判定部３４の分類決定部６６へ転送する。
【００９７】
次に、切り替えスイッチ“Ｂ”５４をｂ側に切り替えて、輝度スペクトルメモリ“dtａ”４４Ａから輝度スペクトルｄｘi ″を、また分類スペクトルｄ2 メモリ５２から分類スペクトルデータｄ2iを読み出して、内積演算
【数９】
を行い、ｔｘ2 を分類決定部６６へ転送する。
【００９９】
そして、分類決定部６６は、分類境界メモリ“ｃ1 ”６４から分類境界を読み出して、このデータより、上記転送されてきた内積値ｔｘ1 ，ｔｘ2 が分類境界のどちら側にあるかを判定し、分類結果を出力する。
【０１００】
ここまでの操作が、分類モードである。
【０１０１】
以上のように、この先願の色分類装置では、光源のスペクトル特性の相違を除算器４２1 にて、また輝度の相違をパワー正規化回路４２2 にて補正するため、異なる光源についても良好な分類を行うことができる。
【０１０２】
この際に、さらに図３６の（Ｂ）に示すように、パワー正規化回路４２2 を用いているために、光源の輝度が変化する場合においても良好な分類を行なうことができる。
【０１０３】
なお、光源のスペクトルが変化せずに、輝度のみが変化する場合には、除算回路４２1 は不要で、パワー正規化回路４２2 だけで良い。
【０１０４】
また、回転色フィルタ１２を用いた簡単な構成であるため、安価で機械的振動等にも頑健になる。
【０１０５】
また、学習モードと分類モードを有することから、異なる分類目的にも容易に対応することができる。
【０１０６】
さらに、図４０に示すように、分類演算部３２を、既に学習済みの分類スペクトルｄ1i，ｄ2iを記憶する分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 メモリ５０，５２の対とそれらを選択するための切り替えスイッチ“Ｂ”５４との組を複数設け、それぞれの組の分類スペクトルｄ1 ，ｄ2 メモリ５０，５２に異なる学習済みの分類スペクトルを記憶しておき、各組を選択するための切り替えスイッチ“Ｃ′”６８を利用するようにすれば、異なる分類目的にも瞬時に対応することができる。
【０１０７】
なお、この例では回転色フィルタ１２として、図３３の（Ｂ）に示すように、円形のフィルタ１２Ａ〜１２Ｅを同一円上に配置した構成のものを用い、各フィルタで停止させるため各フィルタ毎にその位置を制御するようにしているが、図３３の（Ｃ）に示すように、フィルタ１２Ａ〜１２Ｅを円弧状に構成し、それらを同一円上に配列してなる回転色フィルタ１２を用いれば、各フィルタ毎に停止させ位置制御する必要がなくなり、常に動かし続けることができるので、より高速に分類処理を行なえる。
【０１０８】
ただし、当然のことながら、この場合は、ＣＣＤ１４での露光のタイミングと回転色フィルタ１２の回転のスピードとの同期をとる必要がある。
【０１０９】
また、分類した結果は、分類されたクラスに応じて異なる色の画像として表示しても良いし、音声等で撮影者に知らせるようにしても良い。
【０１１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平７−１２０３２４号公報に記載の先願による色分類装置では、それぞれ異なる通過帯域特性を有する複数の光学バンドパスフィルタを備えた回転フィルタを介して対象物を撮像することにより得られるマルチスペクトル画像データから、対象物の色成分を分類している。
【０１１１】
この場合、得られるマルチスペクトル画像データは、回転フィルタの回転に対応して撮像されているので、各データの撮像時刻は全て異なっている。
【０１１２】
このため、例えば図４３に示すように、ファクトリオートメーション（ＦＡ）の製品検査ライン等での使用において、一方向に移動する対象物をＮ個の光学バンドパスフィルタを備えた回転フィルタを介して撮像する場合には、得られる画像１、画像２、画像３…画像Ｎは、対象物の移動に応じて撮像位置がずれてしまう。
【０１１３】
従って、このようにして得られる撮像位置がずれているマルチスペクトル画像データをそのままの状態で上述のように分類演算処理したとしても、それらは互いに異なる画素間で処理されてしまうことになるので、対象物の色分類を正確に行うことができない。
【０１１４】
つまり、上記特開平７−１２０３２４号公報に記載の先願による色分類装置では、撮像位置にずれが生じるような場合でも、対象物の色分類を正確に行うことができるようにする点で改善の余地がある。
【０１１５】
そこで、本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、撮像位置にずれが生じるような場合に、その撮影画像の位置ずれを補正して得られるマルチスペクトル画像データに基いて所望の分類演算を行うようにすることにより、このような場合でも対象物の色分類を正確に行うことができるようにした色分類装置及びその領域補正方法を提供することを目的としている。
【０１１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題を解決するために、対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子より光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の光の透過波長帯域から一つずつ透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した像情報と前記透過波長選択手段が選択した透過波長帯域情報とを対応して格納する記憶手段と、前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正する感度補正手段と、前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す領域を補正する補正手段とを有し、前記光学的バンドパスフィルタは、通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されていることを特徴とする色分類装置が提供される。
【０１１７】
また、本発明によると、通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されている光学的バンドパスフィルタを備え、対象物の色成分を分類する色分類装置の領域補正方法であって、前記光学的バンドパスフィルタのうちから一つずつ透過波長帯域を選択し、前記選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過した像情報を撮像し、前記撮像した各像情報に対して、前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正し、前記感度ムラを補正した像情報と前記選択した透過波長帯域情報とを対応して記憶手段に格納し、前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出し、前記読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを算出し、前記算出された対象物の各々の像情報間の位置ずれに応じて、前記記憶手段から読み出す領域を補正することを特徴とする色分類装置の領域補正方法が提供される。
【０１１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による色分類装置の実施の形態につき説明する。
【０１２０】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態として等速運動をする搬送部への応用例について説明する。
【０１２１】
［構成］
図１に示すように、対象物（以下、被写体と記す）１１６は、立体的あるいは平面的なもので、例えばＦＡラインにおけるベルトコンベア等の等速運動をする搬送部１１４上に乗せられて、所定間隔（等間隔とは限らない）で搬送されてくる。
【０１２２】
この第１の実施の形態の色分類装置は、主として、回転フィルタ１０２と撮像素子１０７とを有する画像入力部１０１とパーソナルコンピュータ等のコントロール部１１０から構成されている。
【０１２３】
上記ベルトコンベア等の等速運動をする搬送部１１４上には、光電スイッチ、近接スイッチ等の位置検出センサ１１５が配設されている。
【０１２４】
この位置検出センサ１１５は、被写体１１６が所定の位置にきたときにそれを検出してトリガ信号をコントロール部１１０内のインタフェース回路１１２に出力する。
【０１２５】
前記画像入力部１０１内の回転フィルタ１０２は、前述した先願のそれと同様に通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数（Ｎ）枚備えられており、モータ駆動回路１０３で制御されるモータ１０４により、等速度で回転駆動される。
【０１２６】
そして、この回転フィルタ１０２の回転路上に対向して配設されているフイルタ位置検出部１０９は、現在どのフィルタが結像光学系としてのレンズ１０８に対向した撮影位置にあるかをモニタリングし、フィルタ位置信号をコントロール部１１０内のインタフェース回路１１２に送る。
【０１２７】
なお、回転フィルタ１０２は、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介してモータ駆動回路１０３によりその回転速度等が制御される。
【０１２８】
前記画像入力部１０１内の撮像素子１０７はＣＣＤ固体撮像素子であり、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介して撮像素子ドライバ１０５により画像信号の読み出しや電子シャッタ速度設定が行われる。
【０１２９】
そして、この撮像素子１０７により回転フィルタ１０２の各フイルタ毎に撮影された被写体１１６の像情報としての画像信号は、増幅器１０６を介してコントロール部１１０内のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１に送られる。
【０１３０】
なお、コントロール部１１０では、インタフェース回路１１２及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１を介して画像処理部１１３により後述するような所定の処理を行う。
【０１３１】
図２に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３に設けられた位置ずれ補正部１２２には、回転フィルタ１０２の各フィルタにて撮影された画像信号をＡ／Ｄ変換後に記憶するためのＮ個のフレームメモリ１，２…Ｎが設けられている。
【０１３２】
そして、このコントロール部１１０内の画像処理部１１３において、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１を介して送られてくる画像データは、インタフェース回路１１２を介して送られてくるフィルタ位置信号に基ずいて切り替えられる切替スイッチ１１７により回転フィルタ１０２の各フィルタのフィルタ位置番号と同じ番号のフレームメモリ１，２…Ｎに記憶される。
【０１３３】
また、このコントロール部１１０内の画像処理部１１３において、読み出し制御部１１９は、後述する読出位置計算部１１８からの出力に基ずいてフレームメモリ１，２…Ｎからの読み出し位置を制御する。
【０１３４】
この場合、読出位置計算部１１８は、図１における搬送部１１４の移動速度及び回転フィルタ１０２の回転速度とに基ずいて後述するような撮影位置の位置ずれ補正するために必要な所定の読み出し位置を計算している。
【０１３５】
これにより、図３に示すように、分類演算部１２１に対し、撮影位置の位置ずれを補正し得るように各フレームメモリ１，２…Ｎからの読み出しアドレスが変更される。
【０１３６】
すなわち、図３に示すように、フレームメモリ１からは読出開始位置Ｒ１から被写体１１６より大きな所定の領域（図３の読出領域）を読み出す。
【０１３７】
そして、フレームメモリ２からは読出開始位置Ｒ２から、以下同様に、フレームメモリＮからは読出開始位置ＲＮから読み出す。
【０１３８】
この読出開始位置Ｒ１，Ｒ２，…，ＲＮは、搬送部１１４が等速運動することからそれぞれ等間隔離れた位置であり、搬送部１１４の移動速度と回転フィルタ１０２の回転速度から読出位置計算部１１８にて予め計算されている。
【０１３９】
なお、図２において、制御部１２０は、コントロール部１１０内のインタフェース回路１１２を介して送られてくる前述した位置検出センサ１１５からのトリガ信号に基ずいて読出位置計算部１１８、読み出し制御部１１９及び分類演算部１２１に対し所定の制御信号を出力している。
【０１４０】
［作用］
まず、図１における搬送部１１４の搬送が開始され、被写体１１６が位置検出センサ１１５の直前に到来したときにトリガ信号が発生される。
【０１４１】
そして、このとき画像入力部１０１内の回転フィルタ１０２が連続回転しているため、図４に示すようにトリガ信号がきた直後のフィルタｉが撮像位置に移動してきたタイミングにおいて、１枚目の撮像が行われる。
【０１４２】
このとき、フィルタ位置検出部１０９によりフィルタ番号ｉに対応するフィルタ位置信号が切替スイッチ１１７に送られるので、その画像信号はフレームメモリｉに記憶される。
【０１４３】
続いて、同様にしてフィルタｉ＋１が撮像位置に回転移動してきたときに、２枚目の撮像が行われ、その画像信号はフレームメモリｉ＋１に記憶される。
【０１４４】
このような処理がフィルタｉ−１まで行われることにより、Ｎ枚の撮影及びそれらの各画像信号の記憶が終了する。
【０１４５】
次に、各フレームメモリ１，２…Ｎからは、位置ずれを補正するように読み出し制御部１１９を介して送られてくる読出位置計算部１１８にて予め計算された読出開始位置Ｒ１，Ｒ２，…，ＲＮから画像信号が読み出されて分類演算部１２１に送られる。
【０１４６】
これにより、分類演算部１２１では互いに位置ずれのない同じ画素間で所望の分類処理演算が行われ、その分類結果が出力される。
【０１４７】
なお、分類判定部１２１における分類処理演算は、前述した先願のそれと同様であるので、ここにその記載を編入するものとしてその説明を省略する。
【０１４８】
［効果］
以上のような第１の実施の形態によると、各フレームメモリからの読み出し位置を搬送部の移動速度および回転フィルタの回転速度から設定するため、被写体の移動による位置ずれを良好に補正することができる。
【０１４９】
また、第１の実施の形態によると、回転フィルタのフィルタ位置検出部からのフィルタ位置信号よってフレームメモリを切り替える切り替えスイッチを具備することから、トリガ信号が発せられた直後の画像信号を所定のフレームメモリに書き込むことができ、処理の高速化が図れる。
【０１５０】
そして、第１の実施の形態によると、図３に示すように、被写体の読み出し領域を被写体より大きくしておくことにより、トリガ信号が発せられてから１枚目の画像を取り込むまでの時間が異なる場合にも、確実に被写体を撮像することができる。
【０１５１】
なお、第１の実施の形態においては、図５に示すように分類演算部での演算処理領域を被写体より小さくしておいてもよい。
【０１５２】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における回転フィルタの取り付け誤差による位置ずれを撮影位置の位置ずれと併せて補正をする場合について説明する。
【０１５３】
なお、以下の各実施の形態の説明において、前述した第１の実施の形態と同様に構成されていると共に、同様な機能を有している部分については、同一符号又は関連符号を付して援用することにより、それらの説明又は図示を適宜省略するものとする。
【０１５４】
まず、この第２の実施の形態の課題となる回転フィルタの取り付け誤差による位置ずれについて説明すると、図６の（ａ）に示すように、図１に示した回転フィルタ１０２に相当するフィルタ１，２が取り付けられている円盤１０２Ａ，Ｂが光軸に対して垂直な平面内で回転しないと各フィルタ１，２に応じて結像位置にずれが生じる。
【０１５５】
すなわち、図６の（ａ）に示すような場合には、本来の結像位置Ｐ０に対して、フィルタ１ではＰ１、フィルタ２ではＰ２に結像し、各々Δ１，Δ２の位置ずれを生じている。
【０１５６】
また、図６の（ｂ）に示すように、フィルタ１の円盤１０２が光軸に対して垂直であったとしても、フィルタ１自体が光軸に対して垂直に取り付けられていない場合もある。
【０１５７】
すなわち、図６の（ｂ）に示すような場合にも、上述と同様に位置ずれΔ１が生じる。
【０１５８】
そして、この位置ずれ量Δ１，Δ２は各フィルタごとに固定して値となっている。
【０１５９】
そこで、第２の実施の形態では、予めこのずれ量を計測しておき、それを図７に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３における位置ずれ補正部１２２に新たに設けられたフィルタずれ量メモリ７０１に記憶させておくものとする。
【０１６０】
そして、撮影時に、前述したフィルタ位置信号に応じてフィルタずれ量メモリ７０１から位置ずれ量Δを読み出し、読出位置計算部１１８では、この位置ずれ量Δも補正するように読み出しのアドレスが計算される。
【０１６１】
なお、この第２の実施の形態では、図１の構成がそのまま援用されると共に、図７の構成においては、前述したようにフィルタ位置信号に応じてフィルタずれ量メモリ７０１から位置ずれ量Δを読み出し、読出位置計算部１１８ではこのΔも補正するように読み出しのアドレスが計算される点のみが図２の構成と異なっている。
【０１６２】
このような第２の実施の形態によると、一般に、安価に製作すると、上述のようなフィタルの取り付け誤差が生じるが、このずれを良好に補正することができると言う効用を有している。
【０１６３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態として、前述した第１の実施の形態の撮像素子に代えてＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたブロック読み出しを利用する場合について説明する。
【０１６４】
すなわち、この第３の実施の形態では、図８に示すように、前述した第１の実施の形態の撮像素子１０７に代えてＣＭＤ１０７Ａを用いると共に、撮像素子ドライバ１０５に代えてＣＭＤドライバ１０５Ａを用いている。
【０１６５】
ここで、ＣＭＤは、例えば特開平５−１０８８２２号公報及び特開平５−２６８５２１号公報に開示されている増幅型ＸＹアドレス方式の撮像素子であって、撮像素子中の任意位置から任意の画素数だけブロック状に読み出すこともできるものである。
【０１６６】
そこで、この第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態にて行っていたフレームメモリ１，２…Ｎからの読み出し位置の変更を、ＣＭＤ１０７Ａの撮像素子から直接読み出し位置を変更することができるようにしたものである。
【０１６７】
すなわち、図９に示すように、コントロール部１１０内の画像処理部１１３における位置ずれ補正部１２２において、読み出し制御部１１９は、前述した読出位置計算部１１８からの出力に基ずいて図８のＣＭＤドライバ１０５Ａを介してＣＭＤ１０７Ａからの読み出し位置を制御するようにしている。
【０１６８】
このような第３の実施の形態によると、以下のような効果がある。
【０１６９】
まず、全画素を読み出す必要がなくなり、読み出しが高速化でき、搬送部の移動速度をさらに向上させることができる。
【０１７０】
また、フレームメモリ１，２…Ｎの容量を第１の実施の形態の読み出し領域（図５参照）に相当する容量に削減することができる。
【０１７１】
但し、このような第３の実施の形態によると、前述した第１の実施の形態の撮像素子１０７に代えて用いるＣＭＤ１０７Ａには、画素毎に増幅のばらつきが固定パターンノイズ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ：ＦＰＮ）として現れると言うＣＭＤに特有な問題がある。
【０１７２】
そこで、図８において、画像入力部１０１Ａの回転フィルタ１０２に備えられる複数（Ｎ）枚の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのうち、少なくとも１枚は透過率ゼロの暗時画像信号入力用フィルタとする。
【０１７３】
また、図８に示すように、コントロール部１１０Ａにおけるアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１１と画像処理部１１３との間に、新たにＦＰＮ除去部１２３を設ける。
【０１７４】
そして、このＦＰＮ除去部１２３において、前記透過率ゼロの暗時画像信号入力用フィルタで撮像される暗時画像信号を、それ以外の別の各フィルタで撮像される画像信号から減算処理することにより、ＦＰＮの除去を行うことができる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態として、前述した第１の実施の形態の回転フィルタの代わりに波長可変フィルタを利用する場合について説明する。
【０１７５】
すなわち、図１０，１１に示すように、この第４の実施の形態では前述した第１の実施の形態の回転フィルタ１０２の代えて波長可変フィルタ１２５を用いるようにしている。
【０１７６】
この波長可変フィルタ１２５は、前述した第１の実施の形態のモータ駆動回路１０３に代えて用いられる波長可変フィルタ駆動回路１２４による電気的制御により、その透過波長が制御される。
【０１７７】
なお、この波長可変フィルタ１２５は、波長のチューニングに必要とする時間が数ｍｓ〜数十ｍｓかかり、読出位置計算部１１８において読み出し位置を算出する上での重要なファクターとなる。
【０１７８】
このため、画像処理部１１３Ｂでは読出位置計算部１１８に対して、前述した第１の実施の形態の回転フィルタの回転速度の代わりに波長チューニング速度が入力されている。
【０１７９】
また、切替スイッチ１１７には、前述した第１の実施の形態のフィルタ位置信号の代わりにチューニングフィルタ信号が入力されている。
【０１８０】
このような第４の実施の形態によると、以下のような効果がある。
【０１８１】
まず、前述した第１の実施の形態の回転フィルタのようなメカニカルな駆動部がないので、画像入力部を小型軽量化することができる。
【０１８２】
また、電気的制御によって撮影時の透過波長が制御される構成なので、撮影時の透過波長を容易に且つ任意に選ぶことができる。
【０１８３】
すなわち、測定用の被写体が変わる毎にフィルタの通過帯域や枚数を最適化する必要があり、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ１０２の場合には、回転フィルタの場合にはフィルタそのものを交換する必要があったが、この第４の実施の形態における波長可変フィルタの場合には、チューニングする波長を変えるだけでよく、容易に異なる被写体に対して最適化できる。
【０１８４】
また、可視域をカバーする波長可変フィルタを用いれば容易に測色値に高精度に変換することができる。
【０１８５】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における撮像素子の前にストライプフィルタを配設する場合について説明する。
【０１８６】
すなわち、この第５の実施の形態では、図１２の（ａ）に示すように、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ１０２や前述した第４の実施の形態における波長可変（チューナブル）フィルタ１２５の変わりに、図示のごとくストライプ状のカラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを撮像素子１０７Ｂの直前に配置する。
【０１８７】
なお、この図１２の（ａ）では、説明の便宜上５種類のストライプフィルタ、つまり、カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示しているが、その数は限定的なものではない。
【０１８８】
また、各カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの縦横の大きさはそれぞれ等しいものとしている。
【０１８９】
図１２の（ｂ）は、この第５の実施の形態による撮像の様子を示す。
【０１９０】
すなわち、図１２の（ｂ）において、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは各カラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで撮像される領域を示している。
【０１９１】
まず、時刻Ｔ１にてトリガがかかり、被写体１１６Ａを撮影する。
【０１９２】
この例では、被写体１１６Ａの大きさが各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅより小さい場合を想定しているため、時刻Ｔ１において、被写体１１６Ａは領域Ａにのみ存在し、領域Ａの画像信号のみが前述したようにして図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に記憶される。
【０１９３】
そして、一定時間後の時刻Ｔ２に次の撮影を行うと、被写体１１６Ａは領域Ｂにのみ存在し、領域Ｂの画像信号のみが図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に記憶される。
【０１９４】
以下同様にして領域Ｃ，Ｄ，Ｅまでの画像信号が図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃにおけるフレームメモリ１２６に順次に記憶される。
【０１９５】
このような第５の実施の形態によれば、フレームメモリが僅か１個でよいと共に、前述した第１の実施の形態における回転フィルタ部がないので、小型、軽量化が図れるという効果がある。
【０１９６】
なお、この第５の実施の形態では、トリガ信号を被写体１１６Ａが領域Ａにきたときのみ発生するようにしたが、前述した第１の実施の形態における位置検出センサ１１５を複数用いて各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎にトリガ信号を発生するようにすることにより、前述した第１の実施の形態における搬送部１１４の速度が等速でない場合にも、良好に分類演算を行なうようにすることができる。
【０１９７】
（変形例）
上例は被写体１１６Ａが各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅより小さいことが条件であったが、図１２の（ｃ）に示すようにシート状の被写体１１６Ｂである場合や被写体が多数ある場合には、図１３に示すような位置ずれ補正部１２２Ｃに代えて、図１４に示すような位置ずれ補正部１２２Ｄとする。
【０１９８】
すなわち、図１４に示す位置ずれ補正部１２２Ｄでは、図１２の（ｃ）に示す各撮影時刻毎に撮像された画像信号をフレームメモリ１，２…５に対し、その書き込みが切り換えられる。
【０１９９】
そして、各フレームメモリ１，２…５の対応領域がそれぞれ読み出される。
【０２００】
つまり、図１２の（ｃ）の場合には、図１４に示すようにフレームルメモリ１からは領域Ａ、フレームメモリ２からは領域Ｂ、フレームメモリ３からは領域Ｃ、フレームメモリ４からは領域Ｄ、フレームメモリ５からは領域Ｅの各画像信号が読み出され分類演算部１２１へ送られ処理が行われる。
【０２０１】
次の所定時間後にはフレームメモリ１からは領域Ｅ、フレームメモリ２からは領域Ａ、フレームメモリ３からは領域Ｂ、フレームメモリ４からは領域Ｃ、フレームメモリ５からは領域Ｄの各画像信号が読み出され分類演算部１２１へ送られ処理が行われる。
【０２０２】
このように各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎に演算された分類結果は、結果合成部１２７にて合成された後、モニタ信号生成部１２８を介してモニタ１２９等へ表示される。
【０２０３】
このような第５の実施の形態の変形例によれば、高速で移動するシート状の連続被写体（印刷物、フィルム等）の分類演算も良好に行うことができる。
【０２０４】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態として、前述した第１の実施の形態におけるトリガ信号を位置検出センサの代わりに画像信号から得るようにした場合について説明する。
【０２０５】
まず、この第６の実施の形態では、画像信号中に図１６に示すような監視領域を用いるものとする。
【０２０６】
そして、図１５に示すような画像処理部におけるフレームメモリ１３０からの画像信号に基ずいて画像位置検出部１３１により、この監視領域の平均値を算出する。
【０２０７】
この場合、画像位置検出部１３１は、図１７の（ａ）に示すように、平均値算出部１３２によって算出された監視領域の平均値と、背景部平均値算出部１３３によって算出された画像の背景部となる搬送部１１４そのものの平均値とを比較部１３４によって比較し、その比較結果がある一定値以上異なる場合には被写体であると判定し、トリガ信号を発生する。
【０２０８】
なお、背景部平均値算出部１３３は、予め背景部の平均値を算出して各フィルタ毎に記憶しておき、それらを測定時に各フィルタ毎に対応付けて読み出すようにしておいてもよい。
【０２０９】
また、画像位置検出部１３１は、図１７の（ｂ）に示すように、エッジ抽出部１３５によってエッジ信号を抽出し、このエッジ信号の大きさがある一定値以上になったことを判定部１３６が判定した場合にトリガ信号を発生するようにしておいてもよい。
【０２１０】
また、画像位置検出部１３１は、図１７の（ｃ）に示すように、被写体上に設けられる文字の印刷や印鑑、手書き文字等でなる特定パターンを特定パターン抽出部１３７によって抽出し、この特定パターン抽出号の大きさがある一定値以上になったことを判定部１３８が判定した場合にトリガ信号を発生するようにしておいてもよい。
【０２１１】
これらの図１７の（ｂ）及び図１７の（ｃ）の場合には、図１７の（ａ）の場合のように、各フィルタ毎の背景部の平均値を記憶しておく必要はない。
【０２１２】
さらに、図示は省略しているが、各フィルタ毎の画像信号の差分をとり動きを検出するようにしてもよい。
【０２１３】
このような第６の実施の形態によれば、位置検出センサが不要になるので、搬送部の構成が煩雑にはならないと共に、位置検出センサで検出しにくい微小な被写体でも検出することができるという効果がある。
【０２１４】
なお、以上のような第６の実施の形態は、上述した第３乃至第５の実施の形態におけるトリガ検出に用いるようにしてもよい。
【０２１５】
（変形例）
第６の実施の形態では監視領域が一つであったが、図２０に示すように監視領域を複数設けるようにしてもよい。
【０２１６】
そして、このような第６の実施の形態の変形例によれば、後述する第７の実施の形態のように位置検出センサを複数使う場合に比してコストが安価ですむという効果がある。
【０２１７】
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における搬送部が等速に移動しない場合について説明する。
【０２１８】
前述した第１の実施の形態において搬送部が等速に移動しない場合には、予め計算した読み出し開始位置Ｒ１，Ｒ２…から読み出すようにしても、それだけでは正しく位置ずれを補正することができない。
【０２１９】
そこで、この第７の実施の形態では、図１８に示すように、位置検出センサ１１５Ａを回転フィルタ１０２の数に対応づけて複数設ける。
【０２２０】
なお、この第７の実施の形態では、回転フィルタ１０２は間欠駆動されるものと仮定する。
【０２２１】
そして、図１９に示すように、トリガ信号の発生の直後に撮像を行うようにすると、撮像後直ちに回転フィルタ１０２は次の撮影用のフィルタに切り換えられる。
【０２２２】
すなわち、これまでの実施の形態では搬送部が等速で動いているということを仮定していたが、この第７の実施の形態では、搬送部が等速で動いていないといった場合に対応するための例である。
【０２２３】
前述した第１の実施の形態と違う点は、図１８に示すように、位置検出センサ１１５Ａが複数個あるということであり、この場合、回転フィルタ１０２のフィルタがＮ個であるとすると、位置検出センサ１１５Ａも図１９に示すセンサ１，２…ＮのようにＮ個あるということになっている。
【０２２４】
これは、各撮像するべき位置に対応して位置検出センサ１１５Ａが置かれている関係になっている。
【０２２５】
そして、撮像のタイミングが図１９に示すようになっている。
【０２２６】
まず、被写体１１６がくるとトリガ信号を出力するが、センサ１で撮像する時のトリガ信号がこのタイミングで出力する。
【０２２７】
次に、センサ２で撮像する時のトリガ信号がこのタイミングで出力する。
【０２２８】
その時に、被写体１１６が等速でなく動いていると、それは被写体１１６の間隔すなわち、撮像するタイミングの時間が変わってくるということになる。
【０２２９】
なお、センサ１によるトリガ信号を出力する時には、回転フィルタ１０２のフィルタは予めフィルタ１にセットされているものとする。
【０２３０】
そして、この場合、搬送部１１４が不等速に動いているので、回転フィルタ１０２の方が等速に動くということでは撮影タイミングが合わないので、この場合には回転フィルタ１０２は間欠駆動することが前提になっている。
【０２３１】
まず、センサ１によるトリガ信号が出力されると、すぐに撮像が行われるように、回転フィルタ１０２のフィルタ１による撮像素子１０７の露光タイミングが制御される。
【０２３２】
これによって、露光が終わるとすぐに回転フィルタ１０２のフィルタは、フィルタ１からフィルタ２に切り替わる。
【０２３３】
以下同様にして、回転フィルタ１０２のフィルタ２の設定が終わって、次のセンサ２によるトリガ信号が出力されるといった形態で進行されて行く。
【０２３４】
ただ、この場合、回転フィルタ１０２の駆動時間があまりにも遅いと、次のトリガーが掛ってしまうことになるので、この露光タイミングはある所定間隔が開くように予め設定しておく必要がある。
【０２３５】
このため、通常では、搬送部１１４の方のスピードを少し遅くしておくということが必要になる。
【０２３６】
なお、この搬送部のスピードをモニタリングして撮影するとか、または、搬送部に適当な等間隔のパターンを設けておいて、そのパターンの数をカウントして所定の量だけ進んだと判断してトリガを掛けるということも可能である。
【０２３７】
このようにすると、最初のセンサは必要となるが、複数個のセンサは不要となり、１個のセンサだけで済むという利点がある。
【０２３８】
このような第７の実施の形態によれば、搬送部が等速に移動しない場合にも確実に位置ずれを補正することができるという効果がある。
【０２３９】
（第８の実施の形態）
次に、第８の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における搬送部が等速に移動しない場合について説明する。
【０２４０】
図２１に示すように、図１に示す搬送部１１４が等速に移動しない場合には、予め各フィルタ毎に撮像された画像信号をフレームメモリ１，２…Ｎから読み出して相関演算回路１３９で相関演算行うことにより、撮像時の位置ずれを検出する。
【０２４１】
そして、この結果に基ずいて読み出し制御部１１９Ｄによる読み出しアドレスを変更する。
【０２４２】
なお、相関演算回路１３９で相関演算を行う際に、透過波長が全く離れたフィルタ画像では相関性が低いので、図２２に示すように回転フィルタ１，２，３，４，５，６，７，８の透過波長配列がなるべく連続するように配置する（フィルタ８枚の例）。
【０２４３】
さらに、相関性を高めるために、図２３に示すように、エッジ検出回路１４０によるエッジ検出後に、相関演算回路１３９での相関演算を行うようにしてもよい。
【０２４４】
なお、被写体に特定パターン（例えば十字マークや所定文字）を設け、この特定パターンから位置ずれを検出するようにしてもよい。
【０２４５】
そして、このような第８の実施の形態によれば位置検出センサが不要になるという効果がある。
【０２４６】
（第９の実施の形態）
次に、第９の実施の形態として、前述した第１の実施の形態において、被写体が平行に移動しない場合について説明する。
【０２４７】
図２５の（ａ）に示すように、図１に示す搬送部１１４がベルトコンベアなどの場合、振動により被写体が回転してしまうことがある。
【０２４８】
このような場合には、前述した第１の実施の形態のように、単に平行移動だけを補正するだけでは位置ずれを完全に補正することはできない。
【０２４９】
そこで、この第９の実施の形態では、図２４に示すように、相関演算回路１３９Ａ及び補関演算回路１３９Ｂを用いて、例えば特開平６−１４１２６号公報に開示されているような手法により、被写体１１６の平行移動量だけでなく、回転移動量も検出して位置ずれの補正を行う。
【０２５０】
このようにして補間演算により補正した後の画像を図２５の（ｂ）に示す。
【０２５１】
すなわち、この第９の実施の形態では、被写体１１６が不等速に動くだけではなくて、ベルトコンベア等の搬送部１１４の振動等によって更に回転によって動いてしまうという場合の対処の仕方である。
【０２５２】
この場合、相関演算回路１３９Ａによる相関演算の中で被写体１１６の平行移動量だけではなくて、回転量を求めると共に、回転角を求めることが特徴となっている。
【０２５３】
このように被写体１１６の平行移動量だけでなく、回転量を求めるためには、相関演算回路１３９Ａによる相関演算はある１箇所ではなくて複数箇所で行う必要がある。
【０２５４】
すなわち、相関演算回路１３９Ａにおいて、最低２箇所以上の位置でその相関演算を行えば、被写体１１６の平行移動量と回転量及び回転角を求めることができる。
【０２５５】
そして、この相関演算回路１３９Ａによる回転角と読み出し位置から補関演算回路１３９Ｂの補関演算によって正しい画像の並びになるように画像を作り直して、それをフレームメモリ１４１，１４２…１４Ｎに入れる。
【０２５６】
そして、以下の処理は前述した第１の実施の形態と同じとなる。
【０２５７】
すなわち、このような第９の実施の形態によると、被写体１１６が図２５の（ａ）に示すように、通常は平行移動するものとして読み出しアドレスを読出開始位置Ｒ１，Ｒ２．…ＲＮのように順番にずらしていくだけであると、被写体１１６が回転した場合に読み出し領域の中からはみでてしてしまうのを避けることができる。
【０２５８】
つまり、第９の実施の形態では、フレームメモリ１，２…Ｎから読み出し位置とその読み出しの方向を、被写体１１６が回転した場合に図２５の（ｂ）に示すようにその被写体１１６の回転に応じて回転させたり、平行移動させたりすることによって、常に読み出しされた後は同じように画像が移動するようになっているのが特徴である。
【０２５９】
（第１０の実施の形態）
次に、第１０の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における撮像素子としてのエリアセンサの代わりにラインセンサを利用する場合について説明する。
【０２６０】
すなわち、この第１０の実施の形態では、図２６に示すように、ラインセンサ１５０を複数用いるものであるが、各ラインセンサ１５０の直前には通過波長帯域の異なる複数のバンドパスフィルタ１５０ａを配置する。
【０２６１】
画像処理部は第１の実施の形態と同様であるが、読み出しの位置は配置されたラインセンサ１５０の間隔にのみ依存する。
【０２６２】
このような第１０の実施の形態によれば、読み出し位置は固定となるので、搬送部の速度が変わっても読み出し位置を変更する必要がないと共に、例えば１０００×１０００画素以上の高精細な撮像を行うときに、エリアセンサは非常に高価であるが、ラインセンサを用いることにより非常に安価に実現できるという効果がある。
【０２６３】
（第１１の実施の形態）
次に、第１１の実施の形態として、前述した第１の実施の形態における回転フィルタの回転数と撮像素子の露光時間との制御について説明する。
【０２６４】
回転フィルタの回転速度が早くなると、いわゆるケラレが生じて画像を正しく撮像することができない。
【０２６５】
図２７の（ａ）は正しく撮像されている状態で、フィルタが撮影光束を完全にカバーしている。
【０２６６】
図２７の（ｂ）は露光時間が長くケラレが生じている状態で、フィルタが撮影光束を完全にカバーしきれていない。
【０２６７】
これは回転フィルタの回転速度に比較し、撮像素子の露光時間が長いためである。
【０２６８】
そこで、この第１１の実施の形態では、図２８に示すように、回転フィルタの回転速度と撮像時の光束の直径を決める光学系のＦナンバーから、ケラレが生じない最長の露光時間を最長露光時間計算部１４５で計算し、この最長の露光時間より短くなるように制御部１２０にて撮像素子の露光時間が設定されることを特徴とする。
【０２６９】
このような第１１の実施の形態によれば、常にケラレが生ぜずに良好な撮影が行える。
【０２７０】
（変形例）
但し、被写体が暗い場合等においては、露光時間をある程度長くせざるを得ない状況もあり、このような場合には、このケラレを補正する必要がある。
【０２７１】
このような場合、ケラレはいわゆる感度ムラのように生じるため、図２９に示すように、感度補正部１４６にてケラレに応じた感度補正を行う。
【０２７２】
このような第１１の実施の形態の変形例によれば、様々な撮影状況に対応できると言う効用がある。
【０２７３】
なお、インタレース走査の撮像素子の場合には、ケラレを生じる位置がフィールド毎に異なるので、それも考慮して感度補正部１４６にて補正（フィールド毎に異なる補正）を行うようにしてやればよい。
【０２７４】
また、図２７の（ｃ）に示すように、露光開始時間と露光終了時間が光束に対して非対称の場合、ケラレが非対称に生じるので、このような場合にも予め感度補正部１４６にその情報も取り込んでおくことにより、補正を行うようにしてやればよい。
【０２７５】
（第１２の実施の形態）
図３０、３１に第１２の実施の形態として、複数の位置検出センサ１１５毎に対応して複数の撮像装置１５１を設け、この複数の撮像装置１５１からの画像信号をコントロール部１５２で各別に処理して振り分け装置１５３により振り分けるようにした例を示す。
【０２７６】
以上、第１乃至第１２の実施の形態１〜１２に基づいて説明したが、本明細書には以下の発明が含まれる。
【０２７７】
（１）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子により光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の光の透過波長帯域から一つの透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した各像情報と前記透過選択手段が選択した透過波長帯域情報とを対応して格納する記憶手段と、この記憶手段から前記各像情報の内の対象物に対応する領域を読み出す読み出し手段と、前記記憶手段に格納された対象物の各像情報の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正する補正手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０２７８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１〜１０が対応する。
【０２７９】
実施の形態１において、光学的バンドパスフィルタは回転フィルタが対応し、透過波長選択手段はモータとモータ駆動回路とフィルタ位置検出部とが対応している。
【０２８０】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、各フィルタ毎の撮影時に対象物が動いてしまっても補正手段によって記憶手段からの読み出し位置を補正することにより、位置ずれのない状態で対象物の情報を読み出せることが挙げられる。
【０２８１】
（２）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に記憶するＸＹアドレス方式の撮像素子と、この撮像素子より光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、この複数の透過波長帯域から一つの透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、この透過波長選択手段が選択した透過波長を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した各像情報のうち、対象物に対応する領域を前記撮像素子から読み出す読み出し手段と、前記撮像素子上に結像する対象物の像の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記撮像素子のアドレスを補正する手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０２８２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態３が対応する。
【０２８３】
実施の形態３において、光学的バンドパスフィルタは回転フィルタが対応し、透過波長選択手段はモータとモータ駆動回路とフィルタ位置検出部とが対応している。
【０２８４】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、撮像素子として、例えばＣＭＤのようなＸＹアドレス方式の素子を用いていることにより、撮像素子からの読み出し位置をアドレスによって制御することができるので、上記（１）に示すような記憶手段を用いなくてもよいことが挙げられる。
【０２８５】
（３）前記補正手段は、前記透過波長選択手段が前記光学的バンドパスフィルタの透過波長帯域を選択するタイミングと、対象物の移動速度とから、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とすることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２８６】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１（特には図２）が対応する。
【０２８７】
実施の形態１において、補正手段は図２の読出し制御部が対応する。
【０２８８】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、撮像素子で各帯域のフィルタを通過した像情報を順に取り込むものであるが、この際、撮像のタイミングと光学的バンドパスフィルタが選択されるタイミングとが関係を有しているので、光学的バンドパスフィルタが選択されるタイミングと対象物の移動速度とから、読み出し手段が読み出す各像情報の領域を補正することができる点が挙げられる。
【０２８９】
（４）更に、対象物を一定速度で搬送する対象物搬送手段と、前記撮像素子の露光タイミングを発生するタイミング発生手段と、前記タイミング発生手段のタイミングに同期して前記選択手段が前記光学的バンドパスフィルタの選択を行うように制御する同期制御手段とを有し、前記補正手段は前記タイミング発生手段が発生する露光タイミングの周期の間に対象物が移動する距離を前記対象物搬送手段が対象物を搬送する速度から求め、この求めた移動する距離から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２９０】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１（特には図４）が対応する。
【０２９１】
実施の形態１において、補正手段は図４の読出し制御部が対応すると共に、同期制御手段は前記光学的バンドパスフィルタの選択周期に前記タイミング発生手段のタイミングが同期するように制御しても良い。
【０２９２】
（作用効果）
この構成によって、図４に示すように、光学的バンドパスフィルタの選択周期と撮像素子の露光周期とを同期させ、且つ、フィルタが結像光学系の光軸上に存在しているときに露光することができる。
【０２９３】
そして、この露光周期と対象物搬送手段を搬送する速度から、記憶手段に格納された異なる透過波長帯域のフィルタを透過し前記撮像素子で撮像した各像情報のずれ量が求められ、ずれ補正をして読み出すことができる。
【０２９４】
（５）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する複数の位置検出手段を有し、前記撮像手段は前記トリガ信号が出力されたタイミングで撮像し、前記透過波長選択手段はこの撮像が終了してからフィルタ透過波長の選択を行い、更に、前記補正手段は、前記複数の位置検出手段の配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０２９５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態７が対応する。
【０２９６】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、位置検出手段が複数有り、これにより出力されるトリガ信号で同期を取って像情報を撮像するので、各像情報のずれ量は各位置検出手段の配置間隔に依存することにより、この複数の位置検出手段の配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することができると共に、透過波長選択手段は撮像終了後にフィルタの透過波長帯域を間欠的に選択するので、確実にフィルタを通過した像情報を撮像することができる点が挙げられる。
【０２９７】
（６）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する位置検出手段と、この位置検出手段がトリガ信号を出力した後、像情報を格納した前記記憶手段のうち透過する光の波長帯域が隣り合うフィルタに対応する記憶手段から像情報を読み出し相関演算を行う相関演算手段とを有し、前記トリガ信号と相関演算手段の相関結果とから前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴する上記（１）記載の色分類装置。
【０２９８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態８、９が対応する。
【０２９９】
図２３に示すように相関演算手段で相関演算を行う前に各記憶手段から読み出した像情報に対してエッジ抽出を行っても良い。エッジ抽出を行うことによって、各記憶手段に記憶された像情報のずれ量を更に正確に把握して補正手段で補正することができる。
【０３００】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、各記憶手段に記憶されている像情報は単一スペクトルによる像情報であり、スペクトルが近い２つの像情報間で相関を取れるので、より良い相関結果を得ることができると共に、対象物が一方向のみに動いた場合は元より、対象物が回転しながら移動するような場合にも補正手段による補正が可能となる点が挙げられる。
【０３０１】
（７）前記光学的バンドパスフィルタは、電気制御手段と、この電気制御手段により透過する波長を制御する波長可変フィルタとから構成することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載に色分類装置。
【０３０２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態４が対応する。
【０３０３】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、電気制御手段により、対象物が撮像エリアに入った段階から作用し透過する波長を変える点が挙げられる。
【０３０４】
（８）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、この撮像素子の光学的にすぐ前側に配置し帯状に形成されたそれぞれ異なる光の透過波長帯域を有する複数の帯状光学的バンドパスフィルタと、対象物を搬送させる手段と、この搬送させる手段により前記撮像素子上の対象物の像が前記帯状光学的バンドパスフィルタの幅分だけ動く周期で、前記撮像素子で撮像した各像情報を格納する記憶手段と、前記各帯域のフィルタを通過した像情報が格納された記憶手段から前記各像情報の内の対象物の特定部分に対応する領域を読み出す読み出し手段と、を有することを特徴とする色分類装置。
【０３０５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態５（変形例を含む）が対応する。
【０３０６】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、一つの撮像素子の前面に帯状の光学的バンドパスフィルタを配置することにより、対象物を帯状に分割して取り込むので、１回で撮像できないような大きな対象物にも対応できると共に、フィルタを回転させるなどのメカニカルな機構が不要になる点が挙げられる。
【０３０７】
（９）前記位置検出手段は、対象物の通過が予想されるエリアを撮像し像情報を得る監視撮像手段と、この監視撮像手段が対象物の存在しない背景部を撮像し、得た像情報の輝度情報を平均化し予め格納する背景情報格納手段と、前記監視撮像手段が撮像し、得た像情報の輝度情報を平均化する像情報平均化手段と、前記背景情報格納手段が格納する平均化された背景部の像情報の輝度情報と、前記像情報平均化手段が平均化した像情報の輝度情報とを比較する比較手段とを有し、この比較手段の比較の結果に差が生じた時には前記対象物の通過が予想されるエリアに対象物が存在するとしてトリガ信号を出力することを特徴とする上記（５）又は（６）記載の色分類装置。
【０３０８】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態６（変形例を含む）が対応する。
【０３０９】
この発明において、監視撮像手段は撮像手段の一部を兼用しても良い。
【０３１０】
（１０）前記位置検出手段は、対象物の通過が予想されるエリアを撮像し像情報を得る監視撮像手段と、前記監視撮像手段が撮像し、得た像情報のパターンを抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した特定パターン情報を対象物の特定パターンか否かを判定する判定手段とを有し、この判定手段が前記特定パターン情報が対象物のものと判定した時には前記対象物の通過が予想されるエリアに対象物が存在するとしてトリガ信号を出力することを特徴とする上記（５）又は（６）記載の色分類装置。
【０３１１】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態６（変形例を含む）が対応する。
【０３１２】
この発明において、特定パターンは例えば、エッジ情報で良い。
【０３１３】
（１１）対象物の色成分を分類する色分類装置において、結像光学系と、この結像光学系の結像面に長手方向が略平行となるように配置した複数のラインセンサと、前記ラインセンサより光学的な前側に各ラインセンサに一色づつ対応して配置したそれぞれ異なる光の透過波長帯域を有する複数の光学的バンドパスフィルタと、前記ラインセンサで撮像した各像情報を格納する記憶手段と、前記各帯域フィルタを通過した像情報が格納された記憶手段から前記各像情報の内の対象物に対応する領域を読み出す読み出し手段と、前記記憶手段に格納された対象物の各像情報の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正する補正手段とを有することを特徴とする色分類装置。
【０３１４】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１０が対応する。
【０３１５】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、記憶手段に複数のラインセンサによって対象物の各バンドの像情報を格納すると共に、各像情報のずれ量が各ラインセンサの配置間隔に依存していることによって、この各ラインセンサの配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することができる点が挙げられる。
【０３１６】
（１２）前記補正手段は、対象物を検知しトリガ信号を出力する位置検出手段と、前記ラインセンサの配置間隔を記憶するセンサ間隔記憶手段とから構成され、前記トリガ信号と記憶された前記ラインセンサの配置間隔から前記読み出し手段が読み出す前記各像情報の領域を補正することを特徴とする上記（１１）記載の色分類装置。
【０３１７】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１０が対応する。
【０３１８】
（１３）更に、前記撮像手段の露光時間を調節する露光時間調節手段と、前記結像光学系のＦナンバーを制御するＦナンバー制御手段と、前記光学的バンドパスフィルタが配置される面上の前記結像光学系の撮像光束が、前記露光時間調節手段が調節した露光時間の間、前記光学的バンドパスフィルタをケラレなく通過するように、前記透過波長選択手段、前記露光時間調節手段、前記Ｆナンバー制御手段のうち少なくとも一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０３１９】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１１が対応する。
【０３２０】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、制御手段の制御によって、露光時間中にフィルタが移動しても移動するフィルタの通過領域がオーバラップする部分を撮像光束がケラレなく通過し撮像素子に到達するが、もし、ケラレが発生するような場合には、フィルタの交換速度を遅くする、又は、露光時間を短くする、又は、Ｆナンバーを小さくし入射瞳経を小さくする、のうち少なくとも一つを行って、ケラレがなくなるように制御すればよい点が挙げられる。
【０３２１】
（１４）更に、各光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレ情報を記憶するケラレ情報記憶手段と、前記撮像素子で撮像した各像情報を前記記憶手段に格納する前に、前記ケラレ情報記憶手段に記憶された情報を用いて補正する感度補正手段とを有することを特徴とする上記（１３）記載の色分類装置。
【０３２２】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態１１の変形例（図２９）が対応する。
【０３２３】
（作用効果）
この発明の作用効果としては、上記（１３）記載の制御手段の制御によっても、何らかの理由によってケラレが発生することがあり得ると共に、ケラレが発生する理由としては、例えば、制御に直接関係しない要因の変化（例えば、回転フィルタの変形等）が考えられ、ケラレが発生すると照明ムラが発生したような対象物の像情報中の輝度ムラが生ずるので、このような場合に、対象物を撮像しない状態で撮像光束のケラレ情報のみを取り込み、これをケラレ情報記憶手段に記憶すると共に、この情報を用いて、撮像素子で撮像した各像情報を記憶手段に格納する前に補正してケラレがない像情報に近づける点が挙げられる。
【０３２４】
（１５）更に、前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを各透過波長帯域のフィルタに対応して格納するフィルタずれ量記憶手段を有し、前記読み出し手段はこのフィルタずれ量記憶手段に格納されている結像位置ずれ情報を用いて各透過波長帯域ごとに読み出し位置を補正することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の色分類装置。
【０３２５】
（対応する実施の形態）
この発明は実施の形態２が対応する。
【０３２６】
【発明の効果】
従って、以上詳述したように本発明によれば、撮像位置にずれが生じるような場合に、その撮影画像の位置ずれを補正して得られるマルチスペクトル画像データに基いて所望の分類演算を行うようにすることにより、このような場合でも対象物の色分類を正確に行うことができるようにした色分類装置及びその領域補正方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図３】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図４】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図５】この発明の第１の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例の動作説明図。
【図６】この発明の第２の実施の形態における位置ずれの説明図。
【図７】この発明の第２の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図８】この発明の第３の実施の形態を示す概略構成図。
【図９】この発明の第３の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１０】この発明の第４の実施の形態を示す概略構成図。
【図１１】この発明の第４の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１２】この発明の第５の実施の形態を示す概略構成図とそれの位置ずれ補正部の動作説明図。
【図１３】この発明の第５の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１４】この発明の第５の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例のを示す概略構成図。
【図１５】この発明の第６の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図１６】この発明の第６の実施の形態における監視領域の説明図。
【図１７】この発明の第６の実施の形態における画像位置検出部を示す概略構成図。
【図１８】この発明の第７の実施の形態を示す概略構成図。
【図１９】この発明の第７の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図２０】この発明の第６の実施の形態の変形例における監視領域の説明図。
【図２１】この発明の第８の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２２】この発明の第８の実施の形態におけるフィルタ配列の説明図。
【図２３】この発明の第８の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例を示す概略構成図。
【図２４】この発明の第９の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２５】この発明の第９の実施の形態における位置ずれ補正部の動作説明図。
【図２６】この発明の第１０の実施の形態を示す概略構成図。
【図２７】この発明の第１１の実施の形態の概念説明図。
【図２８】この発明の第１１の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図２９】この発明の第１１の実施の形態における位置ずれ補正部の変形例を示す概略構成図。
【図３０】この発明の第１２の実施の形態を示す概略構成図。
【図３１】この発明の第１２の実施の形態における位置ずれ補正部を示す概略構成図。
【図３２】本発明の先願による色分類装置の構成を示す図である。
【図３３】（Ａ）は先願による色分類装置に使用される回転色フィルタに使用される複数のバンドパスフィルタの特性を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ回転色フィルタの構成を示す図である。
【図３４】図２７中の分類演算回路のブロック構成図である。
【図３５】図２９中の輝度成分抽出部の構成を示す図である。
【図３６】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図３５中の補正回路の構成を示す図であり、（Ｃ）は図３中の分類演算部及び分類判定部の構成を示す図である。
【図３７】２クラスの対象物を示す図である。
【図３８】先願による色分類装置が学習モードで決定する分類境界を示す図である。
【図３９】分類したいクラス未知の対象物を示す図である。
【図４０】先願における分類演算部の別の構成例を示す図である。
【図４１】従来の色判定装置における分類スペクトルの特性を有するフィルタの構成を示す図である。
【図４２】分類スペクトルを説明するための図である。
【図４３】本発明の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１〜Ｎ…フレームメモリ（１〜Ｎ）、
１０１…画像入力部、
１０２…回転フィルタ、
１０３…モータ駆動回路、
１０４…モータ、
１０５…撮像素子ドライバ、
１０６…増幅器、
１０７…撮像素子、
１０８…結像光学系（レンズ）、
１０９…フィルタ位置検出部、
１１０…コントロール部、
１１１…アナログ／デジタル変換器、
１１２…インタフェース回路、
１１３…画像処理部、
１１４…搬送部、
１１５…位置検出センサ、
１１６…対象物（被写体）、
１１７…切替スイッチ、
１１８…読出位置計算部、
１１９…読み出し制御部、
１２０…制御部、
１２１…分類演算部、
１２２…位置ずれ補正部。
Claims (6)
- 対象物の色成分を分類する色分類装置において、
結像光学系と、
この結像光学系の結像面に配置した撮像素子と、
この撮像素子より光学的な前側に配置され、異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な光学的バンドパスフィルタと、
この複数の光の透過波長帯域から一つずつ透過波長帯域を選択する透過波長選択手段と、
この透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過し前記撮像素子で撮像した像情報と前記透過波長選択手段が選択した透過波長帯域情報とを対応して格納する記憶手段と、
前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正する感度補正手段と、
前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す領域を補正する補正手段と
を有し、
前記光学的バンドパスフィルタは、通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されていることを特徴とする色分類装置。 - 前記補正手段は、
前記記憶手段から、透過する光の波長帯域が隣り合うフィルタに対応する像情報を各々読み出し、該読み出した透過する光の波長帯域が隣り合うフィルタに対応する各々の像情報間における平行移動量又は回転駆動量の少なくとも一方についての相関を求める相関演算を行う相関演算手段を有し、
前記相関演算手段の相関演算結果から求められた、前記相関演算を行った各々の像情報間の位置ずれに応じて、前記読み出し手段が読み出す領域を補正することを特徴する請求項１記載の色分類装置。 - 更に、
前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレ情報を記憶するケラレ情報記憶手段と、
前記撮像素子で撮像した各像情報を前記記憶手段に格納する前に、前記ケラレ情報記憶手段に記憶された情報を用いて補正する感度補正手段とを有することを特徴とする請求項１記載の色分類装置。 - 更に、
前記光学的バンドパスフィルタの各透過波長帯域毎に予め測定しておいた前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを前記光学的バンドパスフィルタの各透過波長帯域に対応して格納するフィルタずれ量記憶手段を有し、
前記読み出し手段はこのフィルタずれ量記憶手段に格納されている結像位置ずれ情報を用いて各透過波長帯域毎に読み出し位置を補正することを特徴とする請求項１記載の色分類装置。 - 前記透過波長選択手段が選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドバスフィルタを通過し、前記撮像素子で撮像した各像情報であって、前記補正手段により補正された前記各像情報を、測色値に変換可能とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の色分類装置。
- 通過帯域の異なるバンドパスフィルタが複数備えられて当該の通過帯域の異なるバンドパスフィルタのいずれかを回転駆動により撮影位置に移動させることにより異なる複数の光の透過波長帯域を選択可能な回転フィルタ、または電気制御手段により透過する波長を制御することで透過波長を選択可能な波長可変フィルタで構成されている光学的バンドパスフィルタを備え、対象物の色成分を分類する色分類装置の領域補正方法であって、
前記光学的バンドパスフィルタのうちから一つずつ透過波長帯域を選択し、
前記選択した透過波長帯域を有する前記光学的バンドパスフィルタを通過した像情報を撮像し、
前記撮像した各像情報に対して、前記光学的バンドパスフィルタによる撮像光束のケラレに応じた感度ムラを補正し、
前記感度ムラを補正した像情報と前記選択した透過波長帯域情報とを対応して記憶手段に格納し、
前記記憶手段から前記像情報を前記透過波長帯域毎に各々読み出し、
前記読み出された各々の像情報に含まれる、前記対象物の各々の像情報間での撮像する前記対象物の移動に伴う位置ずれ、または前記対象物の各々の像情報間における前記光学的バンドパスフィルタのフィルタ取り付け誤差に伴う前記結像光学系の結像位置ずれを算出し、
前記算出された対象物の各々の像情報間の位置ずれに応じて、前記記憶手段から読み出す領域を補正することを特徴とする色分類装置の領域補正方法。
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