JPH0748863B2 - カラ−撮像式のセンサ、及びその色範囲情報設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー式の撮像手段からの三原色情報及び輝
度情報に基づいて、各画素の三原色情報の夫々を前記輝
度情報で除算した正規値を求める正規化手段と、前記正
規値に基づいて、設定された色範囲となる画素を抽出す
る画素抽出手段と、抽出された画素をそのアドレス情報
に対応させて記憶する記憶手段と、前記画素抽出手段に
て抽出する色範囲を記憶し且つ前記画素抽出手段に記憶
情報を出力する色範囲記憶手段と、前記画素抽出手段に
て抽出する色範囲の上限値及び下限値を、前記色範囲記
憶手段に設定する色範囲設定手段と、それら各手段の作
動を制御する制御手段とからなるカラー撮像式のセン
サ、及びその色範囲情報設定方法に関する。

〔従来の技術〕

上記この種のカラー撮像式のセンサは、例えば、果菜類
用の作業ハンドを作業対象果菜類に向けて誘導するため
の制御情報として利用したり、果実等の熟度をその色に
基づいて判別したりするために、撮像した画像情報から
作業対象に対応する色範囲の画素を抽出する手段として
用いられることになる。

ところで、抽出する色範囲は、作業対象に応じて設定す
ることになるが、従来では、例えば、キーボード等を用
いて人為的に数値として設定するようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、抽出する色範囲は、正規化手段にて正規
化される三原色夫々の正規値に対応した値として設定す
る必要があるが、その設定を人為的に数値で的確に設定
することは実際には困難であり、処理結果を確認しなが
ら、色範囲設定が完了するまで画素抽出を繰り返し試験
することになり、色範囲の設定が面倒であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、本来的に備える構成を有効利用しながら、抽
出する画素の色範囲の設定を簡単に行えるようにするこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかるカラー撮像式のセンサは、カラー式の撮
像手段からの三原色情報及び輝度情報に基づいて、各画
素の三原色情報の夫々を前記輝度情報で除算した正規値
を求める正規化手段と、前記正規値に基づいて、設定さ
れた色範囲となる画素を抽出する画素抽出手段と、抽出
された画素をそのアドレス情報に対応させて記憶する記
憶手段と、前記画素抽出手段にて抽出する色範囲を記憶
し且つ前記画素抽出手段に記憶情報を出力する色範囲記
憶手段と、前記画素抽出手段にて抽出する色範囲の上限
値及び下限値を、前記色範囲記憶手段に設定する色範囲
設定手段と、それら各手段の作動を制御する制御手段と
からなるカラー撮像式のセンサであって、前記色範囲設
定手段は、前記正規化手段にて求められた前記正規値に
基づいて、前記色範囲設定手段に設定すべき上限値及び
下限値を求めるように構成され、前記制御手段は、前記
色範囲設定手段が前記色範囲記憶手段に対して設定すべ
き上限値及び下限値を出力する色範囲設定処理と、その
色範囲設定手段による色範囲設定のための出力を停止し
て、前記画素抽出手段が前記色範囲記憶手段に設定され
ている色範囲の画素を抽出する画素抽出処理との各処理
を、択一的に選択する処理切り換え指令を出力自在に構
成されていることを特徴構成とする。

また、本発明にかかるカラー撮像式のセンサにおける色
範囲情報設定方法は、カラー式の撮像手段からの三原色
情報及び輝度情報に基づいて、各画素の三原色情報の夫
々を前記輝度情報で除算して正規値を求め、前記正規値
に基づいて、色範囲記憶手段に予め設定されている色範
囲となる画素を抽出し、抽出された画素をそのアドレス
情報に対応させて記憶手段に記憶するようにしたカラー
撮像式のセンサにおける色範囲情報設定方法であって、
前記カラー式の撮像手段でサンプルを撮像して、撮像結
果から得られる三原色情報及び輝度情報に基づいて、各
画素の三原色情報の夫々を前記輝度情報で除算して正規
値を求め、前記正規値に基づいて、所定数サンプリング
された画素の色範囲の上限値と下限値とを求め、この上
限値及び下限値を前記色範囲記憶手段に設定して、その
設定された色範囲の上限値と下限値を、前記予め設定さ
れた色範囲とすることを特徴構成とする。

かかる特徴構成による作用及び効果は次の通りである。

〔作 用〕

つまり、制御手段によって、色範囲設定手段が色範囲記
憶手段に対して設定すべき上限値及び下限値を出力する
色範囲設定処理と、その色範囲設定手段による色範囲設
定のための出力を停止して、画素抽出手段が色範囲記憶
手段に設定されている色範囲の画素を抽出する画素抽出
処理との各処理を、択一的に選択する処理切り換えを行
えるから、色範囲設定処理を行う状態に切り換えて、抽
出する色範囲のサンプルを撮像させることができ、そし
て、そのサンプルの撮像情報から得られる正規値に基づ
いて抽出する色範囲の上限値と下限値を求めさせ、その
求めた上限値と下限値に基づいて抽出する色範囲を設定
して、次いで、サンプルとは別の処理対象に対する撮像
を行い、この撮像情報に対する画素抽出処理を行って前
記色範囲内の画素を抽出させることができるのである。

〔発明の効果〕

もって、本来的に備える構成を有効利用して、抽出する
色範囲のサンプルを撮像させるという簡単な操作で、抽
出する色範囲を自動的に且つ的確に設定することができ
るに至った。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、液晶等を利用した電子シャッタ
（１）、及び、撮像対象を照光するストロボ発光装置等
を利用した照光装置（２）を備えたカラー式の撮像手段
として、固定撮像素子等を利用した二次元イメージセン
サ（３）が設けられ、そのイメージセンサ（３）から、
三原色情報としての三原色信号（Ｒ），（Ｇ），
（Ｂ）、及び、輝度情報としての輝度信号（Ｙ）の夫々
が出力されるように構成されている。

但し、前記三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）は、それ
らの増幅率が等しくなるように出力され、前記輝度情報
（Ｙ）は、前記三原色情報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）を加
算した値として出力されるようになっている。

前記三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）、及び、前記輝
度信号（Ｙ）の夫々は、バッファアンプ（４）を介し
て、A/D変換器（５）に入力されて、各画素毎に対応し
て量子化され、その出力をレジスタ（６）に一時記憶さ
れることになる。

前記A/D変換器（５）にてデジタル値に変換された前記
輝度信号（Ｙ）は、その逆数（1/Y）を記憶する記憶手
段としての逆数テーブル（７）に入力されて、その値に
応じた逆数（1/Y）に変換されることになる。

前記逆数テーブル（７）について説明すれば、例えば、
予め、前記輝度信号（Ｙ）の値に対応してその逆数（1/
Y）を演算すると共に、得られた逆数（1/Y）の値を、例
えば、前記輝度信号（Ｙ）の値をアドレス値としてその
逆数（1/Y）を直接読み出し可能な状態で、記憶させて
おくことになる。

前記A/D変換器（５）にてデジタル値に変換された前記
三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）は、各画素毎に、対
応する乗算器（８）にて、前記輝度信号（Ｙ）の値に応
じて前記逆数テーブル（７）から出力される逆数（1/
Y）と乗算されて、前記三原色信号（Ｒ），（Ｇ），
（Ｂ）の夫々を前記輝度信号（Ｙ）にて除算した正規値
（R/Y），（G/Y），（B/Y）の夫々に変換され、各画素
のアドレスに対応して記憶するように構成された第１画
像メモリ（９）に入力されることになる。

つまり、前記逆数テーブル（７）と前記乗算器（８）と
で、前記三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の夫々を前
記輝度信号（Ｙ）にて除算して前記正規値（R/Y），（G
/Y），（B/Y）を求める正規化手段（100）が構成されて
いることになる。

前記イメージセンサ（３）の撮像信号から抽出する色範
囲の上限値及び下限値を記憶し且つ後述の設定された色
範囲となる画素を抽出する画素抽出手段（101）に記憶
情報を出力する色範囲記憶手段としての色範囲設定用の
レジスタ（10）、及び、その出力と前記各正規値（R/
Y），（G/Y），（B/Y）の夫々とを比較して、前記各正
規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）の夫々が前記レジスタ
（10）に設定された範囲内にある場合に“1"の値を出力
するウインドコンパレータ（11）が、前記三原色信号
（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の夫々に対応して各３個設けら
れ、その３個のウインドコンパレータ（11）の全出力が
“1"の値である場合に、“1"の値を出力するANDゲート
（12）が設けられている。

つまり、前記ANDゲート（12）は、前記イメージセンサ
（３）による撮像情報の画素の色が、前記３個のレジス
タ（10）を用いて設定された色範囲にある場合に“1"の
値を出力し、設定された色範囲外である場合には“0"の
値を出力して、設定された色範囲内にある画素を抽出す
ることになる。

但し、前記ANDゲート（12）から出力される画素の情報
は、色カウンター（13）に設定される設定色範囲を示す
ラベル値を付与された状態で、その画素のアドレスに対
応して、抽出された画素の情報を記憶する記憶手段とし
ての色メモリ（14）に記憶されるように構成されてい
る。

もって、前記３個のウインドコンパレータ（11）と前記
ANDゲート（12）とで、前記画素抽出手段（101）が構成
されていることになる。

又、前記輝度信号（Ｙ）を各画素のアドレスに対応させ
た状態で記憶する第２画像メモリ（15）、前記色メモリ
（14）及び第２画像メモリ（15）に対する記憶情報やア
ドレス情報を入出力するためのバッファ（16）、前記イ
メージセンサ（３）の撮像処理並びにそれから出力され
る水平同期信号や垂直同期信号に同期して、各部が連続
して作動するように制御するための入出力コントローラ
（17）、前記入出力コントローラ（17）に対して作動指
令を与えると共に、抽出する画素の色範囲の設定や各メ
モリ（９），（14），（15）に記憶される画像情報の入
出力、並びに、それら記憶情報に基づいて各種演算処理
を行うためのCPU（18）の夫々が設けられている。

つまり、前記入出力コントローラ（17）及び前記CPU（1
8）を利用して、前記画素抽出手段（101）に抽出させる
色範囲を設定する色範囲設定手段（102）、及び、前記
各手段の作動を制御する制御手段（103）が構成されて
いることになる。尚、抽出する色範囲が複数個であるこ
とをCPU（18）に設定しておけば、前記色カウンタ（1
3）にてラベル付けしながら、各色範囲夫々に対応する
画素を抽出できるのであり、もちろん、それに合わせ
て、抽出させる色範囲の複数個が設定されることにな
る。

ところで、前記逆数テーブル（７）は、その記憶内容を
書き換え自在ないわゆるRAMにて構成され、前記輝度信
号（Ｙ）の逆数（1/Y）に代えて“1"の値を記憶させる
ように切り換えることにより、各部の構成並びにその動
作を変更することなく、前記第１画像メモリ（９）に記
憶される正規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）の値を、元
の三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の値と等しいもの
に切り換えることができるようになっている。

従って、処理画像の表示用のモニタ（図示せず）を、前
記第１画像メモリ（９）に記憶された情報を常時表示す
る状態に接続しておくだけで、撮像原画像と、正規化さ
れた画像とを簡単に切り換えて表示させることもでき
る。

各部の動作について説明を加えれば、前記CPU（18）の
指令に基づいて、前記入出力コントローラ（17）から前
記電子シャッタ（１）、照光装置（２）、及び、イメー
ジセンサ（３）の夫々に、作動指令が与えられて、撮像
処理が開始されることになる。

撮像処理が終了するに伴って、前記三原色信号（Ｒ），
（Ｇ），（Ｂ）及び輝度信号（Ｙ）が入力されて、各画
素毎に、前記A/D変換器（５）にてデジタル値に変換さ
れると共に、前記正規化手段（100）にて正規値（R/
Y），（G/Y），（B/Y）に変換されて、前記第１画像メ
モリ（９）に１画面分の画像情報が記憶されることにな
る。又、同時に前記輝度信号（Ｙ）が前記第２画像メモ
リ（15）に記憶され、且つ、前記正規化手段（100）に
て求められた正規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）が、前
記色範囲レジスタ（10）にて設定された色範囲となる画
素が抽出され、その色範囲を示すラベル値を付与され
て、前記色メモリ（14）に記憶されることになる。

そして、これら一連の処理が、１画面分の画像情報につ
いて連続的に行われて、１画面分の画像情報の入力完了
に伴って、正規化の処理並びに設定色範囲の画素の抽出
の夫々が同時に完了するのである。

但し、前記各メモリ（９），（14），（15）の各画素に
対応するアドレス値は、全て同じ値となるように設定し
てあり、一つの画素の正規値（R/Y），（G/Y），（B/
Y）、輝度信号（Ｙ）の値、及び、その画素の色が設定
色範囲内の色であるか否かを、同じアドレス情報を用い
て同時に読み出すことができるように構成されている。

従って、注目する画素の明るさや色を簡単に知ることが
できるのである。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて、抽出す
る色範囲を自動的に設定するための処理、及び、設定さ
れた色範囲の画素を抽出する処理について説明する。

すなわち、前記色カウンター（13）に“0"を初期設定す
る（ステップS1）と共に、前記色範囲設定用レジスタ
（10）に記憶させる下限値を“0"に且つ上限値を設定可
能な最大値に夫々初期設定した状態（ステップS2）で、
抽出する色範囲に対応したサンプルを撮像して、その撮
像情報を取り込む（ステップS3）。

そして、前記正規化手段（100）にて正規化された正規
値（R/Y），（G/Y），（B/Y）又はそれを記憶する第１
画像メモリ（９）の記憶値に基づいて、その最小値（MI
N）及び最大値（MAX）を求め（ステップS4）、その最小
値（MIN）及び最大値（MAX）を前記色範囲設定用レジス
タ（10）に記憶させる下限値及び上限値として、前記CP
U（18）に記憶させる（ステップS5）。

次に、サンプルが“0"であるか否かを判別する（ステッ
プS6）ことにより、抽出する色範囲の設定が複数個ある
場合にその処理が終了したか否かを判別させて、サンプ
ルが“0"になるまで、各サンプルを撮像して、その正規
値（R/Y），（G/Y），（B/Y）の最小値と最大値を抽出
する色範囲の下限値及び上限値として記憶する処理を繰
り返して、抽出する色範囲を予めティーチングすること
になる。

つまり、前記色範囲設定手段（102）が、前記正規化手
段（100）にて求められた正規値（R/Y），（G/Y），（B
/Y）に基づいて、抽出する色範囲の上限値及び下限値を
求めるように構成されていることになる。

色範囲のティーチングが完了した後は、記憶した色範囲
の下限値及び上限値を、ティーチングされたサンプルの
色範囲の順番に対応して、前記色範囲設定用のレジスタ
ー（10）に順次設定する（ステップS7）と共に、それに
対応して、前記色カウンター（13）にて設定されるラベ
ル値を変更しながら、前記ティーチングされたサンプル
数に基づいて、設定された色範囲全部に対応する画素の
抽出が完了するまで、繰り返し撮像処理すると共に、そ
の撮像情報から設定された色範囲の画素を抽出させるこ
とになる（ステップ8,ステップ9,ステップ10）。

但し、複数個の異なる色範囲を設定する場合に、前記色
範囲設定用レジスタ（10）の設定値を、記憶した色範囲
に対応して変更しながら、同一対象を繰り返し撮像させ
る代わりに、前記第１画像メモリ（９）に記憶されてい
る画像情報を繰り返し利用してもよい。

もって、前記制御手段（103）が、前記色範囲の上限値
及び下限値を設定する色範囲設定状態と、設定された色
範囲の画素を抽出する画素抽出状態とに切り換え自在に
構成されていることになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、正規化手段（100）を、輝度信号
（Ｙ）の逆数（1/Y）を記憶するテーブル（７）と、そ
の出力値と三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）とを乗算
する乗算器（８）とで構成した場合を例示したが、例え
ば、前記三原色信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）及び輝度信
号（Ｙ）の夫々を、対数変換して、除算処理を対数の減
算処理に置き換えて実行させた後、その結果を逆対数変
換するように構成してもよく、正規化手段（100）の具
体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、一組みの画素抽出手段（101）
を、その抽出色範囲を設定変更しながら、画素抽出の処
理を繰り返させることにより、複数個の色範囲の画素を
抽出させるようにした場合を例示したが、画素抽出手段
（101）の複数組みを設けて、一回の画像処理にて、複
数個の色範囲に対する画素抽出が同時に行われるように
してもよい。

又、上記実施例では、設定された色範囲の画素を記憶さ
せる記憶手段としての色メモリ（14）を、抽出された画
素のアドレス情報に対応して、その画素の色範囲を示す
ラベル値を記憶させるようにした場合を例示したが、例
えば、抽出された画素のアドレス値のリスト等を、設定
された色範囲に対応して記憶させるようにしてもよく、
各色範囲毎の画素の情報を、複数の色範囲毎に区別でき
る状態で記憶させるための具体構成は、各種変更でき
る。

又、本発明を実施するに、センサを構成する各部の具体
構成、並びに、得られる画像情報の利用形態は、各種変
更できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るカラー撮像式のセンサの実施例を示
し、第１図は装置構成を示すブロック図、第２図は制御
作動のフローチャートである。 （Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）……三原色情報、（Ｙ）……輝
度情報、（R/Y），（G/Y），（B/Y）……正規値、
（３）……撮像手段、（10）……色範囲記憶手段、（1
4）……記憶手段、（100）……正規化手段、（101）…
…画素抽出手段、（102）……色範囲設定手段、（103）
……制御手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー式の撮像手段（３）からの三原色情
   報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）及び輝度情報（Ｙ）に基づい
   て、各画素の三原色情報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の夫々
   を前記輝度情報（Ｙ）で除算した正規値（R/Y），（G/
   Y），（B/Y）を求める正規化手段（100）と、前記正規
   値（R/Y），（G/Y），（B/Y）に基づいて、設定された
   色範囲となる画素を抽出する画素抽出手段（101）と、
   抽出された画素をそのアドレス情報に対応させて記憶す
   る記憶手段（14）と、前記画素抽出手段（101）にて抽
   出する色範囲を記憶し且つ前記画素抽出手段（101）に
   記憶情報を出力する色範囲記憶手段（10）と、前記画素
   抽出手段（101）にて抽出する色範囲の上限値及び下限
   値を、前記色範囲記憶手段（10）に設定する色範囲設定
   手段（102）と、それら各手段の作動を制御する制御手
   段（103）とからなるカラー撮像式のセンサであって、 前記色範囲設定手段（102）は、前記正規化手段（100）
   にて求められた前記正規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）
   に基づいて、前記色範囲記憶手段（10）に設定すべき上
   限値及び下限値を求めるように構成され、 前記制御手段（103）は、前記色範囲設定手段（102）が
   前記色範囲記憶手段（10）に対して設定すべき上限値及
   び下限値を出力する色範囲設定処理と、その色範囲設定
   手段（102）による色範囲設定のための出力を停止し
   て、前記画素抽出手段（101）が前記色範囲記憶手段（1
   0）に設定されている色範囲の画素を抽出する画素抽出
   処理との各処理を、択一的に選択する処理切り換え指令
   を出力自在に構成されているカラー撮像式のセンサ。
2. 【請求項２】カラー式の撮像手段（３）からの三原色情
   報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）及び輝度情報（Ｙ）に基づい
   て、各画素の三原色情報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の夫々
   を前記輝度情報（Ｙ）で除算して正規値（R/Y），（G/
   Y），（B/Y）を求め、前記正規値（R/Y），（G/Y），
   （B/Y）に基づいて、色範囲記憶手段（10）に予め設定
   されている色範囲となる画素を抽出し、抽出された画素
   をそのアドレス情報に対応させて記憶手段（14）に記憶
   するようにしたカラー撮像式のセンサにおける色範囲情
   報設定方法であって、 前記カラー式の撮像手段（３）でサンプルを撮像して、
   撮像結果から得られる三原色情報（Ｒ），（Ｇ），
   （Ｂ）及び輝度情報（Ｙ）に基づいて、各画素の三原色
   情報（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）の夫々を前記輝度情報
   （Ｙ）で除算して正規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）を
   求め、前記正規値（R/Y），（G/Y），（B/Y）に基づい
   て、所定数サンプリングされた画素の色範囲の上限値と
   下限値とを求め、 この上限値及び下限値を前記色範囲記憶手段（10）に設
   定して、その設定された色範囲の上限値と下限値を、前
   記予め設定された色範囲とするカラー撮像式のセンサに
   おける色範囲情報設定方法。