JPH05145836A - 画像処理による輝度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な計測によって種々施設の輝度分布が測
定でき、リアルタイムで照明状態の評価を可能とする。 【方法】 テレビカメラ１で撮影しビデオテープレコー
ダ３に取り込んだ画像情報の再生画像信号を後段に接続
した画像処理装置４に取り込み、該画像処理装置４の後
段に接続したモニタテレビ５のディスプレイ６上に表示
する。画像処理装置４により、絞り値とレンズ２の周辺
減光特性，テレビカメラ１のガンマ特性，光源の色温度
等の補正処理を行った後、輝度値へ変換する。物体の形
状に測定視野を限定してその平均輝度〔Ａｃｄ／ｃ
ｍ² 〕を算出した物体の輝度値と、背景部分に視野を限
定してその平均輝度〔Ｂｃｄ／ｃｍ² 〕を算出した背景
輝度の比〔Ａ／Ｂ〕により、物体の視認性を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体に対する輝度の計
測技術に係り、特にトンネルの内壁や競技場等の照明設
備の照明状況等の大きな空間内における物体と背景の輝
度を総合的に観察評価することができ、種々の目的に使
用することができる画像処理による輝度測定方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、野球やテニスなどの球技施設で
はボールの視認性（見え方）の善し悪しがプレーのし易
さに大きく影響を与えることが知られている。その要因
としては、飛行中のボールの輝度とその背景の輝度との
コントラストが大きく作用し、コントラストが小さくな
るとボールが見え難くなり、時には全く見えなくなる場
合もある。近年では屋根付の競技場も建設されるように
なり、ボールの背景が天空ではなくなり、自然光を半透
過する膜構造になることもあるため、このような場合、
ボールの視認性の善し悪しが競技内容に影響を及ぼすと
いう問題が生じてきている。

【０００３】そのため、グランド面の照度だけでなく、
天井面や観客席の輝度分布とボールの輝度に関係する空
間の照度分布が、競技場等の照明設計に重要な要素とな
っており、従って、設計値どおりの照度分布が得られて
いるか否かを評価するために、背景となる天井面や観客
席及び空中での輝度測定が行われている。

【０００４】そして、従来より輝度の計測において、競
技場等の夜間照明の輝度を測定する場合には、一般的に
人手を使った輝度計によって行われており、被計測点に
輝度計を移動させて多数の被計測点の輝度を直接的に計
測したデータの解析によって競技場全体の輝度分布を計
測していた。即ち、上記のような競技場の場合、測定ポ
イントを全面にわって採ることができないため、観客席
や天井面を多数の升目に分割し、各々の１点を代表ポイ
ントとして輝度計によって測定している。また飛行中の
ボールの輝度は、飛球軌跡上にボールを紐などで吊して
測定を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記のような
輝度の測定方法による天井面や観客席等の背景の輝度分
布測定においては、分割した升目（範囲域）の代表ポイ
ントを測定するため、天井面や観客席の不均一な部分
（天井面の梁や継目等）では計測誤差を生じると共に、
観客席においてはそれ以上の不均一な輝度分布要因を有
して計測誤差を大きくしている。

【０００６】このため、設計したとおりの照明がなされ
ているか否かを正確に測定しようとすると、計測点を限
りなく多くしなければならなくなり、実際の計測作業に
相当数の作業員と時間を必要とするものである。

【０００７】また、リアルタイムでの結果が得られない
ため、時間的変化の要因が入ってしまう。特に膜構造の
天井の場合は、天空光が透過するため、薄暮時等の急激
な天空照度の変化によって、正確な輝度分布の測定がで
きない。

【０００８】更に、ボールの輝度測定にあたっては、飛
球軌跡上に沿ってボールを正確に吊ることは極めて困難
であり、飛球軌跡上の代表位置にボールを吊して計測す
るため、多大な計測時間を必要とし、しかも軌跡上の全
てのボールの輝度を測定することができないことはいう
までもなく、測定位置からのボールの見かけ上の大きさ
が飛球軌跡上で変化し、それに応じて輝度計の測定視野
を変えなければならず、このボールの見かけ上の大きさ
と輝度計の視野が合致しないときは誤差となる等の種々
の問題を有しており、改善が望まれていた。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みて創案されたも
のであり、簡単な計測によって競技場のグランド面や天
井面、及び観客席等の輝度分布だけでなく、種々施設の
輝度分布がリアルタイムで測定でき、照明状態の評価が
可能になる新規の輝度測定方法を提唱することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る画像処理による輝度測定方法は、各種
物体の視認性評価において、テレビカメラで撮影しビデ
オテープレコーダに取り込んだ画像情報の再生画像信号
を後段に接続した画像処理装置に取り込み、該画像処理
装置の後段に接続したモニタテレビのディスプレイ上に
表示するに際して、画像処理装置により、 （１）予め実験により求めた補正係数から、撮影時の絞
り値とレンズ２の周辺減光特性による補正を行う。 （２）予め実験により求めた補正係数から、テレビカメ
ラ１のガンマ特性の補正を行う。 （３）予め実験により光源の色温度補正係数を求めてお
き、そのときの光源に合わせて補正係数を選択し、照明
光源の種類による色温度の補正を行う。 等の、取り込んだ画像信号を輝度値に変換するための補
正処理を行った後、換算を行い輝度値へ変換すると共
に、 （４）物体の形状に測定視野を限定し、限定した視野内
の平均輝度〔Ａｃｄ／ｃｍ²〕 を算出し、物体の輝度値
とする。 （５）背景部分に視野を限定して、その平均輝度〔Ｂｃ
ｄ／ｃｍ²〕 を算出し、背景輝度とする。 （７）上記平均輝度の比〔Ａ／Ｂ〕により、物体の視認
性を評価する。 ことを要旨とするものである。

【００１１】

【作用】上記のような方法により、テレビカメラによる
広範囲の輝度測定ができるため、物体の輝度と背景の輝
度を同時に測定することができると共に、物体の見かけ
上の大きさが変わっても、その形状に合わせて正確な輝
度を測定することができる。また、瞬時に画像を取り込
むことができるため、物体が移動していても測定が可能
であると共に、膜構造天井等の背景において、薄暮時の
急激な明るさの変化があっても広範囲の背景輝度分布を
一度に測定することが可能である。更に、連続して輝度
測定が可能なため、物体が高速で通過しても測定するこ
とができる等の利点から、様々な照明状況下における物
体の視認性の評価を定量的に行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る画像処理による輝度測定
方法を全天候型競技場において、飛球の視認性を検証す
る目的で飛行中のボールとその背景を同時に撮影して、
その画像からボールの輝度と背景の輝度を測定する例に
よって説明する。

【００１３】図１は、本発明の画像処理による輝度測定
を実施するために使用する測定機器のブロック図を示す
ものである。図面において、１はテレビカメラであり、
このテレビカメラ１の前に設けたレンズ２の絞り値を測
定輝度範囲に合うように設定することができるようにな
っている。また、３はテレビカメラ１からの撮影した画
像信号を一旦記録するビデオテープレコーダであり、４
は、このビデオテープレコーダ３の再生画像信号を所定
の画像信号に処理する画像処理装置である。この画像処
理装置４による画像信号の処理結果をモニタテレビ５の
ディスプレイ６に表示する構造になっている。このディ
スプレイ６の映像は、記録に残す場合等、必要により後
段に接続したハードコピー装置７によってハードコピー
８を取ることができる。また、上記テレビカメラ１に電
子シャッター（図示せず）を搭載した構造のものを使用
することによって、高速移動物体の計測にも対応させる
構成にすることができる。

【００１４】図２は、本発明の画像処理による輝度測定
方法を実施するフローチャートであり、図３乃至図６の
撮影画像と処理画像を参照しながら説明する。 （１）テレビカメラ１で撮影しビデオテープレコーダ３
に取り込んだ画像情報（図３，図５参照）の再生画像を
画像処理装置４に取り込む。 （２）取り込んだ画像信号を輝度値に変換するための補
正処理を行う。テレビカメラ１の視感度補正をヒトの視
感度特性に合致させることが困難であるが、次の方法を
実施する。 （２−１）予め実験により求めた補正係数から、撮影時
の絞り値とレンズ２の周辺減光特性による補正を行う。 （２−２）予め実験により求めた補正係数から、テレビ
カメラ１のガンマ特性の補正を行う。 （２−３）予め実験により光源の色温度補正係数を求め
ておき、そのときの光源の種類に合わせて補正係数を選
択し、照明光源の種類による色温度の補正を行う。色補
正係数の求め方としては、代表ポイントについて輝度計
と画像処理結果から算出する方法、光源の混合比から理
論計算によって求める方法、カラーカメラを使用し標準
反射面からのＲＧＢ比から光源を予測する方法等が利用
できる。 （３）補正処理後、換算を行い輝度値へ変換する。 （４）次に、ボールの形状に測定視野を限定する。（こ
の作業は、モニタテレビ５を調整して目視によって行っ
ている。しかし、移動体の場合は該移動物体を識別し
て、それのみを選択する機能を追加装備することによっ
て、自動的に測定視野を限定することができる。） （５）限定した視野内の平均輝度〔Ａｃｄ／ｃｍ²〕 を
算出し、ボールの輝度値とする。 （６）更に、その背景部分に視野を限定して、その平均
輝度〔Ｂｃｄ／ｃｍ²〕を算出し、背景輝度とする。 （７）上記平均輝度の比〔Ａ／Ｂ〕がボールの視認性を
決定付ける。 （８）尚、画面全体の輝度分布を判り易くするために、
輝度値を指数的に数段階に分割し、別々に色分けしてモ
ニタテレビ５のディスプレイ６上に表示（疑似カラー表
示（図４，図６参照）する。

【００１５】上記のようなボールの輝度と背景の輝度の
測定では、 （１）広範囲の輝度測定ができるため、飛行中のボール
輝度と背景輝度を同時に測定することができる。 （２）ボールの見かけの大きさが変わっても、その形状
に合わせて正確な輝度測定が可能である。 （３）瞬時に画像を取り込めるため、ボールが移動して
いても測定が可能である。また、膜構造の天井面におい
て、薄暮時の急激な明るさの変化があっても広範囲の天
井面輝度分布を一度に測定することが可能である。 （４）連続して輝度測定が可能なため、ボールが高速で
通過しても測定することができる。 （５）晴天から薄暮時，また夜間等の様々な照明状況下
におけるボールの視認性の評価を定量的に行うことがで
きる。 ようになる。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る画像処理による輝度測定方
法によれば、上記の如く、輝度測定視野を任意形状に可
変することができ、輝度分布を面的（１０〜２０万ポイ
ント）に測定することができるため、測定視野を任意に
可変限定し、その平均輝度を算出することによって被測
定物の形状に合わせた正確な輝度測定ができる（従来の
輝度計の場合は、１度視野，１／３度視野などの固定視
野である。）ようになる。そして、面的に瞬時に連続し
て測定する（例えば、移動物体や移動しながら明るさの
変化が激しいもの等。）ことができるため、時間的に変
化のあるものを測定することが可能である等の特徴を有
するものであり、本発明の実施により得られる効果は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理による輝度測定を実施す
るために使用する測定機器のブロック図である。

【図２】本発明に係る画像処理による輝度測定方法を実
施するフローチャートである。

【図３】背景となる天井面を撮影した画像である。

【図４】図３における処理後の画像である。

【図５】背景となる照明器具を撮影した画像である。

【図６】図５における処理後の画像である。

【符号の説明】

１ テレビカメラ ２ レンズ ３ ビデオテープレコーダ ４ 画像処理装置 ５ モニタテレビ ６ ディスプレイ ７ ハードコピー装置 ８ ハードコピー

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１２月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種物体の視認性評価において、テレビ
   カメラで撮影しビデオテープレコーダに取り込んだ画像
   情報の再生画像信号を後段に接続した画像処理装置に取
   り込み、該画像処理装置の後段に接続したモニタテレビ
   のディスプレイ上に表示するに際して、画像処理装置に
   より、 （１）予め実験により求めた補正係数から、撮影時の絞
   り値とレンズの周辺減光特性による補正を行う。 （２）予め実験により求めた補正係数から、テレビカメ
   ラのガンマ特性の補正を行う。 （３）予め実験により光源の色温度補正係数を求めてお
   き、そのときの光源に合わせて補正係数を選択し、照明
   光源の種類による色温度の補正を行う。 等の、取り込んだ画像信号を輝度値に変換するための補
   正処理を行った後、換算を行い輝度値へ変換すると共
   に、 （４）物体の形状に測定視野を限定し、限定した視野内
   の平均輝度〔Ａｃｄ／ｃｍ²〕 を算出し、物体の輝度値
   とする。 （５）背景部分に視野を限定して、その平均輝度〔Ｂｃ
   ｄ／ｃｍ²〕 を算出し、背景輝度とする。 （７）上記平均輝度の比〔Ａ／Ｂ〕により、物体の視認
   性を評価する。 ことを特徴とする画像処理による輝度測定方法。