JP5074066B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、主に画像処理装置、及び、画像処理方法に関する。 The present invention mainly relates to an image processing apparatus and an image processing method.
近年、歯科の分野では、歯科技工士が患者の元の歯の色に近い色のクラウン(セラミック製の歯冠補綴物)を作成し、このクラウンを患者の歯にかぶせる治療が行われている。このような治療方法として、例えば、セラミッククラウン法などが知られている。セラミッククラウン法による治療においては、補綴物であるクラウンの作成が必須となる。患者の元の歯の色に近い色のクラウンを作成する際に、例えば、デジタルカメラなどの撮像装置によって患者の歯を撮影した画像を用いる場合がある。 In recent years, in the field of dentistry, dental technicians have created a crown (ceramic crown prosthesis) of a color close to the original tooth color of the patient, and this crown is placed on the patient's teeth. . As such a treatment method, for example, a ceramic crown method or the like is known. In the treatment by the ceramic crown method, the creation of a crown as a prosthesis is essential. When creating a crown having a color close to the color of the original tooth of the patient, for example, an image obtained by photographing the patient's teeth with an imaging device such as a digital camera may be used.
そして、高画素で、かつ、操作性の高いデジタルカメラを用いれば、例えば歯列、歯牙等の患部の画像を容易に取得し、取得後直ちに画像の確認を行うことが可能である。しかしながら、ホワイトバランスによる色補正が撮影ごとに異なるなどの要因により、同一の患者から取得された画像であっても、取得された画像ごとに歯牙の色が異なる場合がある。
これに対し、例えば、特許文献1に示すように、画像のパターンマッチング演算(相関演算)を用いて、測色画像であるマルチバンド画像と、RGB画像との対応位置を求め、その信号の対応関係からRGB画像の色補正を行う方法がある。
On the other hand, for example, as shown in Patent Document 1, using a pattern matching calculation (correlation calculation) of an image, a corresponding position between a multiband image that is a colorimetric image and an RGB image is obtained, and the correspondence of the signal is obtained. From the relationship, there is a method of correcting the color of the RGB image.
特許文献1に示す色補正方法を、歯科医療現場において用いる場合、RGB画像の歯列画像と、マルチバンド画像の歯牙画像とを用いることとなる。この場合、マルチバンド画像の歯牙画像は、色補正をするためのテンプレート画像として、パターンマッチングの処理に用いられる。すなわち、マルチバンド画像の歯牙画像と、RGB画像の歯列画像に含まれる歯牙と、を対応させる必要がある。しかしながら、RGB画像と、マルチバンド画像とにおいて、歯牙の画像サイズが異なる場合があった。また、何れかの画像を拡大または、縮小することによって、画像サイズを合わせることも考えられるが、所望の精度で2つの画像サイズを合わせることが困難な場合があった。さらに、RGB画像の撮影と、マルチバンド画像の撮影とにおいて、異なる傾きで撮影する場合があった。これらの場合、従来の方法のように、マルチバンド画像における歯牙の形状に着目しても、マルチバンド画像における歯牙に対応する、RGB画像の歯牙を正確に抽出できない場合があった。具体的には、マルチバンド画像の歯牙画像が、RGB画像上で、歯牙とは異なる部位、例えば、歯肉などとマッチングされるという問題があった。 When the color correction method shown in Patent Document 1 is used in a dentistry field, a dentition image of an RGB image and a tooth image of a multiband image are used. In this case, the tooth image of the multiband image is used for pattern matching as a template image for color correction. That is, it is necessary to associate the tooth image of the multiband image with the tooth included in the dentition image of the RGB image. However, the RGB image size and the multiband image may have different tooth image sizes. In addition, it is conceivable to adjust the image size by enlarging or reducing one of the images, but it may be difficult to match the two image sizes with desired accuracy. Furthermore, there have been cases in which RGB images and multiband images are taken with different inclinations. In these cases, even if attention is paid to the tooth shape in the multiband image as in the conventional method, the tooth of the RGB image corresponding to the tooth in the multiband image may not be accurately extracted. Specifically, there is a problem that the tooth image of the multiband image is matched with a part different from the tooth, for example, gums, on the RGB image.
本発明は、このような事情を考慮し、上記の問題を解決すべくなされたもので、その目的は、色補正の基準となる領域を用いて、取得された画像を色補正する場合、取得された画像上における、色補正の基準となる領域に対応する対象領域を正確に抽出することが可能な画像処理装置、及び、画像処理方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and has been made to solve the above-described problem. The object of the present invention is to obtain an image when the obtained image is color-corrected using a region serving as a color correction reference. It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of accurately extracting a target region corresponding to a region serving as a reference for color correction on a processed image.
上記問題を解決するために、本発明の画像処理装置は、取得された第1画像を色補正する画像処理装置において、前記第1画像を構成する各画素の色データに基づいて、前記第1画像におけるヒストグラム情報を生成するヒストグラム情報生成手段と、前記ヒストグラム情報に基づいて、前記色データが所定範囲に含まれる前記第1画像上の画素を色補正係数算出領域として設定する色補正係数算出領域設定手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置である。 In order to solve the above problem, an image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that performs color correction on an acquired first image, based on color data of each pixel constituting the first image. Histogram information generation means for generating histogram information in an image, and a color correction coefficient calculation area for setting, as a color correction coefficient calculation area, a pixel on the first image in which the color data is included in a predetermined range based on the histogram information An image processing apparatus comprising: setting means.
また、本発明の画像処理装置において、前記各画素の色データは、複数の色に関する色データであり、前記ヒストグラム情報生成手段は、前記第1画像の各画素が有する複数の色データのうち、いずれかの色に関する色データのヒストグラム情報を生成することが好ましい。 Further, in the image processing apparatus of the present invention, the color data of each pixel is color data relating to a plurality of colors, and the histogram information generation unit includes a plurality of color data included in each pixel of the first image. It is preferable to generate histogram information of color data relating to any color.
また、前記色データは、輝度値であり、前記ヒストグラム情報は、前記第1画像が有する全画素についての前記輝度値と、該輝度値を示す画素の総画素数と、の情報であり、前記色補正係数算出領域設定手段は、前記ヒストグラム情報に基づいて、前記第1画像の平均輝度値を算出し、前記第1画像上の画素のうち前記平均輝度値より大きな輝度値を有する画素、又は、前記平均輝度値より小さな輝度値を有する画素のいずれか一方を前記色補正係数算出対象領域として設定することが好ましい。 Further, the color data is a luminance value, and the histogram information is information on the luminance value for all the pixels included in the first image and the total number of pixels indicating the luminance value, A color correction coefficient calculation region setting unit calculates an average luminance value of the first image based on the histogram information, and a pixel having a luminance value larger than the average luminance value among pixels on the first image, or Preferably, any one of the pixels having a luminance value smaller than the average luminance value is set as the color correction coefficient calculation target region.
また、本発明の画像処理装置は、前記ヒストグラム情報生成手段が、前記第1画像の各画素が有するRGB表色系の色データのうち、緑の色データのヒストグラム情報を前記第1画像から生成することが好ましい。 In the image processing apparatus of the present invention, the histogram information generation unit generates, from the first image, histogram information of green color data among RGB color system color data of each pixel of the first image. It is preferable to do.
また、本発明の画像処理装置は、前記色補正係数算出領域における画素の色データと、前記第1画像の色補正の基準となる第2画像に含まれる目標色データとの対応関係を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段が算出する対応関係に基づき、前記第1画像の色補正を施す色補正手段とをさらに備えることが好ましい。 The image processing apparatus of the present invention calculates a correspondence relationship between pixel color data in the color correction coefficient calculation region and target color data included in a second image serving as a reference for color correction of the first image. It is preferable to further include a correction coefficient calculation unit and a color correction unit that performs color correction of the first image based on the correspondence relationship calculated by the correction coefficient calculation unit.
また、本発明の画像処理方法は、取得された第1画像を色補正する画像処理方法であって、前記第1画像を構成する各画素の色データに基づいて、前記第1画像におけるヒストグラム情報を生成するヒストグラム情報生成過程と、前記ヒストグラム情報に基づいて、前記第1画像の色データが所定範囲に含まれる前記第1画像上の画素を色補正係数算出対象領域として設定する色補正係数算出領域設定過程とを有することを特徴とする。 Further, the image processing method of the present invention is an image processing method for correcting the color of the acquired first image, and the histogram information in the first image is based on the color data of each pixel constituting the first image. A histogram information generation process for generating a color correction coefficient, and based on the histogram information, color correction coefficient calculation for setting a pixel on the first image in which the color data of the first image is included in a predetermined range as a color correction coefficient calculation target area And an area setting process.
本発明によれば、色補正の基準となる領域を用いて、取得された画像を色補正する場合、画像上における色補正の基準となる領域に対応する領域を正確に抽出することができるという効果を奏する。 According to the present invention, when color correction is performed on an acquired image using a region serving as a reference for color correction, a region corresponding to a region serving as a reference for color correction on the image can be accurately extracted. There is an effect.
以下、本発明の一実施形態による画像処理システムを図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態による画像処理システムを示す概略ブロック図である。画像処理システムは、RGB画像入力部10、測色画像入力部20、クレードル30、表示部200、及び、画像処理装置100とからなる。
An image processing system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the image processing system according to the present embodiment. The image processing system includes an RGB
次に、各装置の内部構成について説明する。
RGB画像入力部10は、例えば、デジタルカメラや、スキャナ装置などを用いた撮影によって取得されたRGB画像データを、クレードル30を介して、画像処理装置100に入力する。ここで、RGB画像データは、1画素ごとに、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの輝度値を有する画像データである。また、本実施形態において、色データとは、定量的に表された色の度合いを示す色ごとの値である。例えば、RGB表色系において、赤の輝度値、緑の輝度値、青の輝度値の3つの色データがある。本実施形態において、RGB画像データとは図2に示すように、撮影対象である患者の歯列がほぼ中央に配置されている画像として説明する。
また、RGB画像の取り込みの際は、撮影対象が、自然光、あるいは室内光等により照明された状態で撮影される。すなわち、RGB画像は、撮影される環境によって、照明条件が異なる。
Next, the internal configuration of each device will be described.
The RGB
In addition, when capturing RGB images, a subject to be photographed is photographed in a state of being illuminated by natural light or room light. That is, the illumination condition of the RGB image varies depending on the environment in which the image is captured.
測色画像入力部20は、マルチバンド撮影によるマルチバンド画像データを、クレードル30を介して画像処理装置100に入力する。ここで、マルチバンド撮影とは、7種類の波長帯域の照明光(7色の照明光)を被写体(患者の歯)に順次照射して、7枚の被写体分光画像を静止画として取り込む撮影を指す。
本実施形態において、マルチバンド画像データとは図3に示すように、撮影対象である患者の歯列のいずれかの歯牙がほぼ中央に配置されている画像として説明する。以下、RGB画像データ、マルチバンド画像データを総称して、画像データと記載する。
クレードル30はRGB画像入力部10と測色画像入力部20とに電気的に接続することが可能であり、RGB画像入力部10及び測色画像入力部20と画像処理装置100とを接続する。
The colorimetric
In the present embodiment, the multiband image data is described as an image in which one of the teeth of a patient's dentition to be imaged is arranged substantially at the center, as shown in FIG. Hereinafter, RGB image data and multiband image data are collectively referred to as image data.
The
画像処理装置100は、例えば、パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistants:情報携帯端末)、携帯電話などのコンピュータ端末であり、画像記憶部110、補正係数演算部120、及び、RGB色補正部130とを備える。
画像記憶部110は、入力されるRGB画像データと、マルチバンド画像データとを記憶する。RGB画像データには、色補正対象となる歯列、***、歯肉茎等の情報が含まれている。また、マルチバンド画像データには、測色対象となる歯牙のほか、隣の歯牙や歯肉茎等の情報が含まれている。
The
The
補正係数演算部120は、RGB画像データの被写体の色と、マルチバンド画像データの被写体の色との対応関係を示す補正係数の算出を行う。補正係数演算部120は、歯牙領域抽出部121、参照領域抽出部124、平均値算出部125、及び、補正係数算出部126とを備える。
歯牙領域抽出部121は、RGB画像データから歯牙領域の抽出を行う。具体的には、RGB画像データ内の各画素のG成分の色データの示す値が、所定範囲に含まれる場合に、歯牙領域抽出部121は、その色データに係る画素が歯牙領域内の画素として抽出する。歯牙領域抽出部121は、ヒストグラム生成部122と輝度範囲算出部123とを備える。
ヒストグラム生成部122は、RGB画像データの全画素について、G成分の輝度値の度数分布情報、すなわち、ヒストグラム情報を生成する。ここで、ヒストグラム情報とは、色補正対象の画像データ中における輝度値ごとの、当該輝度値に係る画素の総画素数、すなわち、度数と、当該輝度値とからなる情報である。
このヒストグラム情報に基づき、例えば、図4に示すように、横軸に輝度値、縦軸に頻度をとるグラフであるヒストグラムを生成することが可能となる。
The correction
The tooth
The
Based on this histogram information, for example, as shown in FIG. 4, it is possible to generate a histogram that is a graph with luminance values on the horizontal axis and frequencies on the vertical axis.
輝度範囲算出部123は、RGB画像データから、歯牙領域を算出する。すなわち、輝度範囲算出部123は、ヒストグラム生成部122が生成するヒストグラム情報のうち、所定範囲の輝度値を歯牙領域として設定する。
ここで、所定範囲とは、画像データの信号値が全体的に増加又は減少する場合を勘案し、画像内の各画素のデータの統計量(平均値と標準偏差)に基づいて設定する。例えば、RGB画像を取得する撮影装置に外光が入射する場合には、R値、G値、B値がそれぞれ異なる変化をして全体としてRGB値が変化する場合がある。また、撮影条件によっては、画像データの信号値が全体的に上昇あるいは、下降する場合がある。このような場合にも、所定範囲が固定されていると、抽出されるべき領域が歯牙領域として認識されないことがある。そのため、各画素のデータの統計量に基づいて抽出すべき所定範囲を設定することにより、歯牙領域を正確に認識することができるようになる。
The luminance
Here, the predetermined range is set based on the statistics (average value and standard deviation) of the data of each pixel in the image in consideration of the case where the signal value of the image data increases or decreases as a whole. For example, when external light is incident on a photographing apparatus that acquires an RGB image, the R value, the G value, and the B value may change differently, and the RGB value may change as a whole. Further, depending on the shooting conditions, the signal value of the image data may rise or fall as a whole. Even in such a case, if the predetermined range is fixed, the region to be extracted may not be recognized as a tooth region. Therefore, the tooth region can be accurately recognized by setting a predetermined range to be extracted based on the statistics of the data of each pixel.
参照領域抽出部124は、マルチバンド画像データから、歯牙を含む参照領域の抽出を行う。具体的な抽出方法については後述する。
平均値算出部125は、歯牙領域抽出部121が抽出したRGB画像データの歯牙領域の色データの平均値を算出する。この平均値を第1平均値と定義する。また、平均値算出部125は、参照領域抽出部124が抽出したマルチバンド画像データの参照領域の色データの平均値を算出する。この平均値を第2平均値と定義する。
補正係数算出部126は、平均値算出部125が算出した第1平均値と第2平均値とに基づき、RGB画像データをマルチバンド画像データの色に対応させる補正係数を算出する。具体的な算出方法については後述する。
The reference
The average
The correction
RGB色補正部130は、補正係数算出部126が算出した補正係数に基づき、RGB画像データの色補正処理を行う。
表示部200は、CRT(cathode ray tube)やLCD(liquid crystal display)などのディスプレイが適用され、RGB画像データ、マルチバンド画像データなどの画像や情報などを表示する。
The RGB
The
次に、本発明の一実施形態による画像処理システムの動作について、図を用いて説明する。図5は、本実施形態による動作例を示す図面である。
RGB画像入力部10は、色補正対象のRGB画像データに対し、事前に以下に示す第1の色補正処理を行う。そして、RGB画像入力部10は、第1の色補正処理を施したRGB画像データを、クレードル30を介して画像処理装置100の画像記憶部110に書き込む(ステップS1)。
Next, the operation of the image processing system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example according to the present embodiment.
The RGB
第1の色補正処理を行うのは、ガンマ補正、彩度強調、エッジ強調等の画像処理が施されていないRGB画像データ(RAW画像データ)を用いた場合、暗く、非常に見づらいRGB画像が、表示部200に表示されるからである。
これを回避するため、RGB画像入力部10は、固定マトリクスをRAW画像データに乗算する方法を用いる。たとえば、(式1)に示されるa11〜a33の3行3列の行列によって第1の色補正処理を行う方法がある。ここで、R´、G´、B´は、第1の色補正処理後のR、G、Bの輝度値を示す。また、a11〜a33は、前述した固定マトリクスを示す。
上述の通り、RGB画像データは、外光の影響を受けている。このため、固定マトリクスではなく、撮影環境を考慮したマトリクスをRAW画像データに乗算することが望ましい。しかしながら、撮影環境を考慮したマトリクスを正確に選択することは、困難である。そこで、色補正としては十分ではないが、撮影環境を考慮せずにRAW画像データに一律に固定マトリクスを乗算する。固定マトリクスとしては、例えば、D65照明光源で撮影されたことを想定して作成されたマトリクスを用いることができる。このような固定マトリクスを予め設定しておくことで、第1の色補正処理後に表示部200に表示される画像は、歯科医師が視認可能となる程度に明るくなる。
The first color correction processing is performed when RGB image data (RAW image data) that has not been subjected to image processing such as gamma correction, saturation enhancement, and edge enhancement is used. This is because it is displayed on the
In order to avoid this, the RGB
As described above, RGB image data is affected by external light. For this reason, it is desirable to multiply the RAW image data not by a fixed matrix but by a matrix in consideration of the shooting environment. However, it is difficult to accurately select a matrix in consideration of the shooting environment. Therefore, although not sufficient for color correction, the RAW image data is uniformly multiplied by a fixed matrix without taking the photographing environment into consideration. As the fixed matrix, for example, a matrix created on the assumption that the image is taken with a D65 illumination light source can be used. By setting such a fixed matrix in advance, the image displayed on the
画像記憶部110にRGB画像データが書き込まれると、ヒストグラム生成部122は、RGB画像データを画像記憶部110から読み出し、RGB画像データにおいて所定領域を設定する。例えば、所定領域として、RGB画像データの縦横比が所定比率となる矩形の領域を切り出す。図2に示すRGB画像データ例のように、RGB画像データの縦横比が50%などとしてもよい。このように、切り出す所定領域を予め設定することで、歯列に対応する画素が多く存在する領域を抽出することができる。
When the RGB image data is written in the
設定した歯列を含む領域において、ヒストグラム生成部122は、RGB画像データのG成分のヒストグラム情報を生成する。ヒストグラム生成部122は、生成したヒストグラム情報と、設定した領域情報と、読み出したRGB画像データとを含む輝度範囲算出命令信号を輝度範囲算出部123に出力する(ステップS2)。ここで、領域情報とは、歯列を含む領域の範囲を示す情報である。歯列を含む領域を識別することが可能であれば、例えば、矩形範囲の開始点の座標と、終着点の座標との二点の座標情報などを領域情報とすることが可能である。
In the region including the set dentition, the
輝度範囲算出部123は、入力された輝度範囲算出命令信号を受けて、ヒストグラム情報に基づき、歯列を含む領域のRGB画像データのG成分の第1の平均輝度値g1を算出する(ステップS3)。図6は、歯列を含む領域のRGB画像データのG成分のヒストグラムにおける平均輝度値g1を示す図である。
ここで、平均輝度値g1以下の輝度範囲を輝度範囲900、平均輝度値g1を超える輝度範囲を輝度範囲901とする。輝度範囲900は、歯牙以外の撮影対象が多く含まれる輝度値の範囲である。輝度範囲901は、歯牙が含まれる輝度値の範囲である。
次に、輝度範囲算出部123は、歯列を含む領域において、図7に示すように、第2の平均輝度値g2を算出する(ステップS4)。
ここで、平均輝度値g1及びg2の算出方法は、(式2)に示されるように、算出対象のヒストグラム情報に基づき、輝度値と、当該輝度に係る画素の度数とを乗算し、乗算した値をすべての輝度値について加算し、加算した値を全画素数で除算することにより算出する。
The luminance
Here, a luminance range equal to or lower than the average luminance value g1 is a
Next, as shown in FIG. 7, the luminance
Here, as shown in (Equation 2), the calculation method of the average luminance values g1 and g2 is obtained by multiplying the luminance value by the frequency of the pixel related to the luminance based on the histogram information to be calculated. The value is added for all luminance values, and the added value is divided by the total number of pixels.
これにより、図7に示された平均輝度値g1以下の輝度範囲900、すなわち、歯牙ではない歯肉や***などが多く含まれる画素を簡便に除外することが可能となる。
次に、図7に示すように、輝度範囲算出部123は、輝度範囲901におけるヒストグラム情報と、平均輝度値g2とから算出する標準偏差σに基づき、輝度範囲902を算出する。具体的には、輝度範囲算出部123は、(式3)を満たすG成分の輝度値gの範囲を算出し、算出した範囲を輝度範囲902とする。
This makes it possible to easily exclude a
Next, as illustrated in FIG. 7, the luminance
(式3)を満たすG成分の輝度値gの範囲は、図8に示す歯列の領域となる。ここで、下限を設定することにより、歯肉に対応する画素の部分を取り除くことが可能となる。また、上限を設定することにより、歯牙において、正反射の画素の部分を取り除くことが可能となる。このため、歯牙に対応する画素の部分を抽出することが可能となる効果がある。
輝度範囲算出部123は、輝度範囲902に含まれる画素を、歯牙領域として抽出する(ステップS5)。そして、抽出した歯牙領域の座標情報と、RGB画像データとを含む補正対象画像についての平均RGB値算出命令信号を平均値算出部125に出力する(ステップS6)。
平均値算出部125は、入力された平均RGB値算出命令信号を受けて、RGB画像データにおいて、入力された歯牙領域に対応する全画素の色成分ごとの平均輝度値を算出する。すなわち、平均値算出部125は、R成分の平均輝度値r3、G成分の平均輝度値g3、B成分の平均輝度値b3からなるRGB画像データの歯牙領域における平均のRGB値を算出する(ステップS7)。
以上のステップS1からS7までの動作が、RGB画像データの第2の色補正処理を行う際に用いる、補正係数を算出するまでに行う処理である。
The range of the luminance value g of the G component that satisfies (Expression 3) is a region of the dentition shown in FIG. Here, by setting the lower limit, it is possible to remove the pixel portion corresponding to the gingiva. In addition, by setting an upper limit, it is possible to remove a regular reflection pixel portion from the tooth. For this reason, there is an effect that a pixel portion corresponding to a tooth can be extracted.
The luminance
The average
The operations from step S1 to step S7 described above are processing performed until the correction coefficient used for performing the second color correction processing of the RGB image data is calculated.
次に、測色画像であるマルチバンド画像データの画像処理の動作について説明する。
測色画像入力部20は、分光画像撮影装置等によって撮影されたマルチバンド画像データに対し、RGB変換処理を行う。その際、表示部200の特性や、マルチバンド撮影の際の照明条件、カメラの特性等が考慮される。このRGB変換処理が施されたマルチバンド画像データを、測色画像入力部20は、クレードル30を介して画像記憶部110に書き込む(ステップS8)。このマルチバンド画像データには、RGB画像における、輝度範囲902が有する色データの、色補正の目標値となる目標色データが含まれている。
Next, an image processing operation of multiband image data that is a colorimetric image will be described.
The colorimetric
次に、画像記憶部110にマルチバンド画像データが書き込まれると、参照領域抽出部124は、マルチバンド画像データを画像記憶部110から読み出し、歯牙を含む参照領域を抽出する(ステップS9)。図3に示されるように、マルチバンド画像は、予め、患者の歯牙のいずれかが画像の中央に配置されるように撮影される。このため、マルチバンド画像の中央に、図3に示されるように所定の矩形の参照領域を設定することが可能である。この参照領域は、図3のマルチバンド画像であれば、中央に、縦横比が所定比率となる矩形の参照領域としてもよい。また、矩形の領域として設定する場合、図3に示すマルチバンド画像例のように、例えば、参照領域の縦横比が10%などとしてもよい。また、照明光によって歯牙が正反射する領域を参照領域から除く処理を施してもよい。
Next, when the multiband image data is written in the
参照領域抽出部124は、抽出したマルチバンド画像データの歯牙を含む領域を示す参照領域の座標情報と、マルチバンド画像データとを含むマルチバンド画像についての平均RGB値算出命令信号を平均値算出部125に出力する(ステップS10)。
平均値算出部125は、入力された平均RGB値算出命令信号を受けて、マルチバンド画像データにおいて、入力された参照領域に対応する全画素の色成分ごとの平均輝度値を算出する。すなわち、平均値算出部125は、R成分の平均輝度値r4、G成分の平均輝度値g4、B成分の平均輝度値b4からなる参照領域における平均のRGB値を算出する(ステップS11)。
平均値算出部125は、RGB画像データと、マルチバンド画像データとにおいて、算出した平均のRGB値と、RGB画像データとを含む補正係数算出命令信号を補正係数算出部126に出力する(ステップS12)。
The reference
The average
The average
補正係数算出部126は、入力された補正係数算出命令信号を受けて、(式4)に基づき、マルチバンド画像データの参照領域における平均のRGB値をRGB画像データの歯牙領域の平均のRGB値で除算する。これにより、補正係数算出部126は、参照領域と、歯牙領域とのRGB値の比である補正係数cを算出する(ステップS13)。そして、補正係数算出部126は、算出した補正係数cと、RGB画像データと含むRGB色補正命令信号をRGB色補正部130に出力する(ステップS14)。
The correction
RGB色補正部130は、入力されたRGB色補正命令信号を受けて、全画素のRGB画像データのRGB値に対し、補正係数算出部126が算出した色補正係数cを乗算することにより、第2の色補正処理を行う(ステップS15)。
RGB色補正部130は、第2の色補正処理を行った補正済RGB画像データを含む画像表示命令信号を表示部200に出力する(ステップS16)。表示部200は、画像表示命令信号に基づき、補正済RGB画像データによるRGB画像を出力する(ステップS17)。
The RGB
The RGB
以上説明した実施形態において、ステップS1からS5の処理により、色補正の基準となる領域を用いて、取得された画像を色補正する場合、取得された画像上における、色補正の基準となる領域に対応する領域を正確に抽出することができる。すなわち、ヒストグラム生成部122は、RGB画像を構成する各画素のRGB画像データに基づいて、RGB画像におけるヒストグラム情報を生成することができる。また、輝度範囲算出部123は、ヒストグラム情報に基づいて、輝度値が所定範囲に含まれるRGB画像上の画素を、歯牙領域として設定することができる。例えば、口腔内を撮影したRGB画像には、歯牙の領域が多く含まれている。このため、RGB画像におけるRGB画像データのヒストグラム情報の一部に、歯牙領域に対応する所定範囲の輝度値を示す画素が集中する。そして、輝度値が所定値に含まれる画素を、歯牙領域として設定することができる。これにより。RGB画像と、マルチバンド画像とにおいて、歯牙の画像サイズが異なる場合も、マルチバンド画像における参照領域に対応する、RGB画像上の歯牙領域を正確に抽出することができる。また、歯牙画像の撮影と、歯列画像の撮影とにおいて、異なる傾きで撮影する場合も、歯牙領域を正確に抽出することができる。
In the embodiment described above, when color correction is performed on an acquired image using a region serving as a reference for color correction by the processing of steps S1 to S5, a region serving as a reference for color correction on the acquired image. It is possible to accurately extract a region corresponding to. That is, the
また、歯科医師は、RGB画像上において、マルチバンド画像上の色補正の基準となる領域に対応する領域を設定する必要がない。また、歯科医師は、その領域が正反射領域に含まれるか否かの、判断をする必要がない。このため、例えば、歯科診療時における患者の歯牙撮影、歯列撮影において、歯科医師が、撮影から画像の確認までを、短時間で、煩雑な操作をすることなく行うことができる。また、輝度範囲算出部123は、歯科医師の主観的な判断によらず、客観的に歯牙領域を抽出することができる。このため、色補正の基準となる領域に対応する領域を正確に抽出することができる。
Further, the dentist does not need to set a region corresponding to a region for color correction on the multiband image on the RGB image. Further, the dentist does not need to determine whether or not the region is included in the regular reflection region. For this reason, for example, in dental imaging and dentition imaging of a patient at the time of dental treatment, a dentist can perform from imaging to image confirmation in a short time without complicated operations. In addition, the luminance
また、RGB画像におけるRGB画像データの輝度値の分布範囲は、照明条件によって、同一の撮影対象であっても、撮影ごとに異なる分布範囲となる。しかしながら、輝度範囲算出部123は、ヒストグラム情報における輝度値の平均値に基づいて、歯牙領域を抽出する。このため、輝度範囲算出部123は、照明条件によらず歯牙領域を正確に抽出することができる。
また、設定した歯列を含む領域において、ヒストグラム生成部122は、RGB画像データの各画素が有する色データのいずれかの色データのヒストグラム情報を生成する。これにより、RGB画像において、色データのいずれか(例えば、RGB色体系であれば、赤又は緑又は青のいずれか)に歯牙領域の特徴がある場合、歯牙領域を正確に抽出することができる。すなわち、RGB画像の色補正の基準となる領域に対応する領域が有する色データの特性に応じて、RGB画像から歯牙領域の画素を抽出することができる。
Further, the distribution range of the luminance values of the RGB image data in the RGB image becomes a different distribution range for each photographing even for the same photographing object depending on the illumination condition. However, the luminance
In the region including the set dentition, the
また、ヒストグラム生成部122は、RGB画像の色データのうち、緑の色データのヒストグラム情報をRGB画像から検出する。これにより、口腔内など、歯牙が含まれる画像を取得した場合、歯牙が含まれる画素と、それ以外の画素との区分をすることができる。すなわち、歯牙は白色に近く、歯肉や***などは、赤みを帯びている。このため、緑の色データのヒストグラム情報においては、歯肉等の輝度値は低い分布範囲をもち、歯牙の輝度値は高い分布範囲をもつ。これにより、色補正の対象となる領域に対応する領域、すなわち、RGB画像上における歯牙領域を正確に抽出することができる。
Further, the
また、ステップS1からS17の処理により、高精度な色補正を行うことができる。すなわち、RGB画像は、遮光された状態で撮影されていないため、外光の影響を受ける。これにより、RGB画像データにおけるR値等のバランスにズレが生じる。また、RGB画像の撮影の際に用いられるデジタルカメラ等は、製品によってスペクトル感度が異なる。そして、歯科医師が用いるデジタルカメラごとに、そのスペクトル感度を分析することは困難である。一方、マルチバンド撮影は、上記の7種類の照明光以外の外光からの影響を受けないように、遮光された状態で撮影される。また、7種類の照明光のスペクトル特性や、対象物からの反射光を受光する撮影素子のスペクトル感度等は予め正確に測定されている。このため、マルチバンド撮影によって取得されたマルチバンド画像データを色補正の基準として設定することができる。そして、上述の通り、歯牙領域抽出部121は、正確に歯牙領域を含む部分を抽出することができる。このため、基準となるマルチバンド画像データを基に、高精度な色補正を行うことができる。
In addition, highly accurate color correction can be performed by the processing of steps S1 to S17. That is, the RGB image is not photographed in a light-shielded state, and thus is affected by outside light. This causes a deviation in the balance of R values and the like in the RGB image data. In addition, digital cameras and the like used for taking RGB images have different spectral sensitivities depending on products. And it is difficult to analyze the spectrum sensitivity for every digital camera which a dentist uses. On the other hand, multi-band imaging is performed in a state where light is shielded so as not to be affected by external light other than the above seven types of illumination light. Further, the spectral characteristics of the seven types of illumination light, the spectral sensitivity of the imaging element that receives the reflected light from the object, and the like are accurately measured in advance. Therefore, multiband image data acquired by multiband imaging can be set as a color correction reference. And as above-mentioned, the tooth area |
また、ステップS17において、例えば、図9に示すように、マルチバンド画像データとともに補正済RGB画像データを表示してもよい。そして、機器操作を行う歯科医師がRGB画像における歯牙領域の設定と、マルチバンド画像における参照領域の設定とをさらに行うことにより、より高精度な色補正処理を行ってもよい。
また、本実施形態において、RGB画像の緑、すなわち、G成分におけるヒストグラム情報によって歯牙領域の抽出を行った。しかしながら、色補正係数算出領域の画素の色データがヒストグラム情報の一部に集中する場合、例えば、RGB画像であれば、赤、青のいずれかのヒストグラム情報によって色補正係数算出領域を抽出してもよい。
In step S17, for example, as shown in FIG. 9, corrected RGB image data may be displayed together with multiband image data. Then, the dentist who performs the device operation may further perform color correction processing with higher accuracy by further setting the tooth region in the RGB image and setting the reference region in the multiband image.
Further, in the present embodiment, the tooth region is extracted based on the histogram information of green of the RGB image, that is, the G component. However, when the color data of the pixels in the color correction coefficient calculation area is concentrated on a part of the histogram information, for example, in the case of an RGB image, the color correction coefficient calculation area is extracted using either the red or blue histogram information. Also good.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、本発明は、歯科用測色システムに限らず、皮膚用測色システム、さらに、他の分野として、自動車又は建物の塗装色、食料品の分光特性、絵画又は彫刻等の美術品の分光特性、衣料品の染色等を測定する測色システムにも適用が可能である。 The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. In addition, the present invention is not limited to a dental colorimetry system, and also includes a skin colorimetry system, and other fields such as paint colors of automobiles or buildings, spectral characteristics of foodstuffs, and spectroscopic characteristics of art objects such as paintings or sculptures. It can also be applied to colorimetric systems that measure properties, clothing dyeing, and the like.
なお、RGB画像の撮影の際には、上述の通り、デジタルカメラ等を用いてもよいが、マルチバンド撮影に用いられる分光画像撮影装置等を用いてもよい。この際に、7種類の照明光から1以上の照明光を各種選択して、これらを順次に照射する面順次式の静止画を取得してもよい。
なお、本実施形態における輝度範囲算出部123は、第1の平均輝度値g1と、第2の平均輝度値g2と、を算出する。しかしながら、必要に応じて、あるいは、ヒストグラム情報における輝度値の分布に応じて、所望の輝度範囲を算出してもよい。
Note that, as described above, a digital camera or the like may be used when shooting an RGB image, but a spectral image shooting device or the like used for multiband shooting may be used. At this time, one or more kinds of illumination light may be selected from the seven kinds of illumination light, and a frame sequential still image for sequentially irradiating them may be acquired.
Note that the luminance
なお、マルチバンド撮影に用いられる照明光は、7種類の波長帯域に限らず、必要に応じて選択することができる。また、マルチバンド撮影は、色補正の基準となるマルチバンド画像データを取得することができれば、上記の方法に限定されない。
なお、本実施形態においては、第1の色補正処理及び第2の色補正処理を行ったが、第1の色補正処理については、必ずしも行う必要はない。
なお、表示部200は、CRT(cathode ray tube)やLCD(liquid crystal display)などのディスプレイに画像の情報を表示したり、プリンタなどにより情報を印刷する機能を有していてもよい。あるいは、記憶手段へ情報を書き込んだり、ネットワークを介して接続されるコンピュータ装置へ情報を出力してもよい。
The illumination light used for multiband imaging is not limited to the seven types of wavelength bands, and can be selected as necessary. In addition, multiband imaging is not limited to the above method as long as multiband image data serving as a reference for color correction can be acquired.
In the present embodiment, the first color correction process and the second color correction process are performed. However, the first color correction process is not necessarily performed.
The
なお、本発明に記載の画像処理装置は、画像処理装置100に対応する。本発明に記載の第1画像は、RGB画像データに対応する。本発明に記載のヒストグラム情報生成手段はヒストグラム生成部122に対応する。本発明に記載の所定範囲は符号902に示す範囲に対応する。本発明に記載の色補正係数算出領域は、歯牙領域に対応する。本発明に記載の色補正係数算出領域設定手段は、輝度範囲算出部123に対応する。本発明に記載の全画素についての輝度値の平均値は、平均輝度値g1に対応する。本発明に記載の第2画像は、マルチバンド画像データから抽出される参照領域に対応する。本発明に記載の目標色データは、参照領域の色データに対応する。本発明に記載の補正係数算出手段は、補正係数算出部126に対応する。本発明に記載の色補正手段は、RGB色補正部130に対応する。
Note that the image processing apparatus described in the present invention corresponds to the
なお、上述のRGB画像入力部10、測色画像入力部20、及び、画像処理装置100は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、画像処理装置100の歯牙領域抽出部121、ヒストグラム生成部122、輝度範囲算出部123、参照領域抽出部124、平均値算出部125、補正係数算出部126、RGB色補正部130の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されている。また、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、CPU及び各種メモリやOS、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
The RGB
図1に示す画像処理装置100の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してもよい。また、図5に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してもよい。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。これにより、色補正対象の画像データに対し、マルチバンド画像データに基づき色補正を行う処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
A program for realizing the functions of the
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
10 RGB画像入力部
20 測色画像入力部
30 クレードル
100 画像処理装置
110 画像記憶部
120 補正係数演算部
121 歯牙領域抽出部
122 ヒストグラム生成部
123 輝度範囲算出部
124 参照領域抽出部
125 平均値算出部
126 補正係数算出部
130 RGB色補正部
200 表示部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1画像を構成する各画素の色データに基づいて、前記第1画像におけるヒストグラム情報を生成するヒストグラム情報生成手段と、
前記ヒストグラム情報に基づいて、前記色データが所定範囲に含まれる前記第1画像上の画素を色補正係数算出領域として設定する色補正係数算出領域設定手段と、
前記色補正係数算出領域における画素の色データと、遮光された状態で被写体に複数の波長帯域の照明光を順次照射した撮影により得られるマルチバンド画像に含まれる目標色データとの対応関係を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数算出手段が算出する対応関係に基づき、前記第1画像の色補正を施す色補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus that performs color correction on a first image that is captured without being shielded from light ,
Histogram information generating means for generating histogram information in the first image based on color data of each pixel constituting the first image;
Color correction coefficient calculation area setting means for setting, as a color correction coefficient calculation area, a pixel on the first image in which the color data is included in a predetermined range based on the histogram information;
Calculates correspondence between pixel color data in the color correction coefficient calculation area and target color data included in a multiband image obtained by sequentially irradiating a subject with illumination light in a plurality of wavelength bands while being shielded from light Correction coefficient calculation means for
A color correction unit that performs color correction of the first image based on the correspondence calculated by the correction coefficient calculation unit;
An image processing apparatus comprising:
前記マルチバンド画像は、撮像素子のスペクトル感度が予め正確に測定された撮像装置により撮影された画像であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The spectral characteristics of the illumination light are accurately measured in advance,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the multiband image is an image taken by an imaging apparatus in which a spectral sensitivity of an imaging element is accurately measured in advance .
前記色補正係数算出領域設定手段が設定した色補正係数算出領域における画素の色データの平均である第1の平均値を算出し、前記参照領域抽出手段が抽出した参照領域における画素の色データの平均である第2の平均値を算出する平均値算出手段と、
を備え、
前記補正係数算出手段は、前記第1の平均値と前記第2の平均値とに基づいて、前記対応関係を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。 Reference area extraction means for extracting a predetermined reference area from the multiband image;
A first average value that is an average of pixel color data in the color correction coefficient calculation area set by the color correction coefficient calculation area setting unit is calculated, and the color data of the pixel in the reference area extracted by the reference area extraction unit is calculated. An average value calculating means for calculating a second average value that is an average;
With
Wherein the correction coefficient calculating means, wherein the first mean value based on the second average value, the image processing apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that to calculate the corresponding relationship.
前記ヒストグラム情報生成手段は、第1の画像の歯列を含む領域において緑成分のヒストグラム情報を生成し、
前記色補正係数算出領域設定手段は、前記緑成分のヒストグラム情報に基づいて、輝度範囲を設定し、該輝度範囲に含まれる画素を前記歯牙領域として抽出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The color correction coefficient calculation area is a tooth area,
The histogram information generating means generates histogram information of a green component in a region including the dentition of the first image,
The color correction coefficient calculating region setting means, based on the histogram information of the green component, sets the luminance range, wherein the pixels included in the luminance range of claim 1, wherein the extracting as the tooth region Item 4. The image processing device according to any one of Items 3 to 3 .
前記第1画像を構成する各画素の色データに基づいて、前記第1画像におけるヒストグラム情報を生成するヒストグラム情報生成過程と、
前記ヒストグラム情報に基づいて、前記色データが所定範囲に含まれる前記第1画像上の画素を色補正係数算出領域として設定する色補正係数算出領域設定過程と、
前記色補正係数算出領域における画素の色データと、遮光された状態で被写体に複数の波長帯域の照明光を順次照射した撮影により得られるマルチバンド画像に含まれる目標色データとの対応関係を算出する補正係数算出過程と、
前記補正係数算出過程により算出された対応関係に基づき、前記第1画像の色補正を施す色補正過程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method executed by an image processing apparatus that performs color correction on a first image that is captured without being shielded from light .
A histogram information generating step of generating histogram information in the first image based on color data of each pixel constituting the first image;
Based on the histogram information, a color correction coefficient calculation area setting process for setting a pixel on the first image in which the color data is included in a predetermined range as a color correction coefficient calculation area;
Calculates correspondence between pixel color data in the color correction coefficient calculation area and target color data included in a multiband image obtained by sequentially irradiating a subject with illumination light in a plurality of wavelength bands while being shielded from light Correction coefficient calculation process to
A color correction process for performing color correction of the first image based on the correspondence calculated by the correction coefficient calculation process;
An image processing method comprising:
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