輝度測定装置、および輝度測定方法
【課題】段差のあるスイッチ面や表示面の発光部の輝度を容易に測定する。
【解決手段】撮像部２８で、輝度を測定すべき点を含むワーク１０の画像を撮影し、合焦度合演算部５０で検出した画像の合焦状態に基づいて、ワーク１０の前面に焦点を合わせ、テンプレートマッチング演算部１２０で、ワーク１０のレイアウト画像の中の輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、焦点が合った画像の中から、テンプレートに対応する領域を探し、輝度測定点に対応する点の輝度を測定する。
【解決手段】撮像部２８で、輝度を測定すべき点を含むワーク１０の画像を撮影し、合焦度合演算部５０で検出した画像の合焦状態に基づいて、ワーク１０の前面に焦点を合わせ、テンプレートマッチング演算部１２０で、ワーク１０のレイアウト画像の中の輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、焦点が合った画像の中から、テンプレートに対応する領域を探し、輝度測定点に対応する点の輝度を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルの表示面に組み込まれた発光部の輝度を測定する輝度測定装置、および輝度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルのスイッチ面や表示面には、夜間の視認性や操作性を高めるために照明機能が組み込まれている。
【０００３】
そして、このスイッチ面や表示面の照明機能が設計値通りに作られていることを確認するために、スイッチ面や表示面に組み込まれた発光部の輝度を測定することによって、発光部が所定の明るさで発光していることや、スイッチ面や表示面の輝度の均一性などが評価される。
【０００４】
従来、操作パネルのスイッチ面や表示面に組み込まれた発光部の輝度の測定は、輝度計を、直交する２方向に沿って移動するスライダーに、操作パネルに対向するように設置して、予め設定した操作パネル上の複数の測定点に、それぞれ、輝度計の測定点とピントを合わせて、輝度を順次測定していた。
【０００５】
また、最近では、カメラを使って、２次元平面の輝度を同時に測定する輝度測定装置も提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、最近のカーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルには、操作性を向上させるために、そのスイッチ面や表示面に段差を設けて、スイッチ面や表示面の高さが異なるように配置されている場合が多い。
【０００８】
このように、段差のあるスイッチ面や表示面の発光部の輝度を測定する際、平面状の発光体の輝度をその面に対向する方向から測定する輝度測定装置を適用すると、段差のある部分で輝度計のピントが合わなくなるため、高さが異なる発光部に、その都度輝度計の測定領域とピントを合わせながら、輝度の測定を行う必要がある。
【０００９】
さらに、同じ形態を有する異なる操作パネルの照明の輝度を測定する際にも、同様に、輝度計の測定領域とピントを合わせながら、測定を繰り返す必要がある。
【００１０】
したがって、段差のあるスイッチ面や表示面の発光部の輝度を容易に測定することができないという問題があった。また、同じ形態を有する異なる操作パネルの同じ位置の輝度を、容易に繰り返して測定することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、スイッチ面や表示面に段差がある操作パネルであっても、予め設定した測定点の輝度を容易に測定でき、なおかつ、同じ形態を有する異なる操作パネルの輝度を測定するときにも、同一位置の輝度を、容易に繰り返し測定することができる、輝度測定装置および輝度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、発光部を有する複数のスイッチ面や表示面が段差をもって配置されたワークと、発光部の特定点の輝度を、ワークに対向する方向から測定する輝度測定部と、輝度測定部と一体化され、互いの光軸が同軸系をなすように配置されて、特定点を含む周辺領域を撮影する撮像部と、ワークを固定して、固定したワークを、輝度測定部、および撮像部の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブルと、輝度測定部、および撮像部を固定して、固定した輝度測定部、および撮像部を、輝度測定部、および撮像部の光軸に沿って、前後方向に移動させる撮像部移動テーブルと、発光部の前面に、上下左右に離隔した少なくとも２つの基準点を設定する基準点設定部と、発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像の中から、基準点に対応する点を探索する対応点探索部と、発光部のレイアウト画像の中に、複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部と、対応点探索部の探索結果に基づいて、輝度測定点設定部で設定した複数の輝度測定点にそれぞれ対応する、ワークの前面の点の座標を算出する輝度測定点算出部と、輝度測定点算出部で算出されたワークの前面の点と輝度測定部の測定点とが一致するように、ワーク移動テーブルに対して、ワーク移動テーブルの移動方向と移動量とを指示するワーク移動テーブル制御部と、撮像部で撮影された発光部の画像の合焦状態を検出する合焦度合演算部と、合焦度合演算部の演算結果に基づいて、ワークの前面に合焦した画像が撮影できるように、撮像部移動テーブルに対して、撮像部移動テーブルの移動方向と移動量とを指示する撮像部移動テーブル制御部と、輝度測定点設定部で設定されたレイアウト画像の中の各輝度測定点を中心とする領域をテンプレートとして設定するテンプレート作成部と、テンプレート作成部で設定された各テンプレートと、撮像部で撮影された、各輝度測定点に対応する点を含む画像とのテンプレートマッチングを行い、各輝度測定点に対応する輝度測定点に対応する点を含む画像の中の点の座標をそれぞれ算出するテンプレートマッチング演算部と、を有し、各輝度測定点が、テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように、ワーク移動テーブルを移動させて、輝度測定部で輝度を測定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載された発明は、上記において、輝度測定点設定部が、テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に含まれる発光部の領域の形状と、互いに合同もしくは相似な形状を有する発光部の領域が、レイアウト画像の中に存在しないように、輝度測定点を設定することを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項３に記載された発明は、上記において、輝度測定点設定部が、テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に、発光部の複数の領域が含まれるように、輝度測定点を設定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載された発明は、上記において、テンプレート作成部において設定されるテンプレートが、縦長矩形状、横長矩形状、および正方形状であり、これら複数のテンプレートに対して、テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項５に記載された発明は、上記において、テンプレート作成部において設定されるテンプレートが、輝度測定点設定部で設定された点をそれぞれ４隅に配した矩形状であり、これら４つのテンプレートに対して、テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする。
【００１７】
そして、請求項６に記載された発明は、上記請求項１から５のいずれか１項に記載された輝度測定装置を用いた輝度測定方法であって、輝度測定部で輝度を測定する際、各輝度測定点がテンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するようにワーク移動テーブルを移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された請求項１の発明によれば、ワークの前面に設置されたスイッチ面や表示面の発光部に段差があっても、合焦度合演算部によって、撮像部で撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部移動テーブル制御部によって、撮像部移動テーブルがワークに対して前後方向に移動して、ワークの前面に焦点を合わせることができるため、輝度測定部によって、段差があるワークの前面の発光部の輝度を測定することができる。
【００１９】
また、対応点探索部によって、ワークの前面の基準点と発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像との対応付けを行って、発光部のレイアウト画像の中に設定した輝度測定点に対応するワークの前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、容易に測定することができる。
【００２０】
さらに、テンプレートマッチング演算部によって、発光部のレイアウト画像の中で輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、輝度測定部の輝度測定点を含むワークの画像とテンプレートマッチングを行うため、発光部を有するスイッチの設置位置に、がたつきによってずれが生じたり、或いは、輝度測定時のワークの設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの発光部の輝度を、容易に繰り返し測定することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明によれば、輝度測定点設定部の作用によって、テンプレートの中に含まれる発光部の形状が合同、または相似な形状となるような点を輝度測定点に設定しないため、テンプレートマッチングを行った際に、誤ったマッチングの発生を回避することができ、これによって、テンプレートマッチングの精度が向上し、予め設定した点の輝度を精度よく測定することができる。
【００２２】
さらに、請求項３の発明によれば、輝度測定点設定部の作用によって、テンプレートの中央の点が属する発光部の他に、その近傍に別の発光部が含まれるような輝度測定点が設定されるため、仮に、設定した輝度測定点を含む発光部と合同、または相似な形状となる領域があっても、その点を輝度測定点として設定することができ、これによって、輝度測定点設定の自由度を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項４の発明によれば、テンプレート作成部において、縦長矩形状、横長矩形状、正方形状のテンプレートが作成されるため、テンプレートマッチングの対象となるワークの画像の辺縁部近くにまでテンプレートを配置することができる。そのため、テンプレートマッチングを行うことができる領域が広くなり、これによって、ワークの設置位置にずれが生じたり、発光部を有するスイッチの設置位置にずれが生じたりしても、予め設定した点の輝度を精度よく測定することができる。
【００２４】
さらに、請求項５の発明によれば、テンプレートの４隅に設定した点に対してテンプレートマッチングを行うようにしたため、撮影された画像の中でテンプレートマッチングを行うことができる領域がより一層広くなり、これによって、ワークの設置位置のずれや、発光部を有するスイッチの設置位置のずれに対する許容量を、より一層大きくすることができる。
【００２５】
そして、請求項６の発明によれば、ワークの前面に設置されたスイッチ面や表示面の発光部に段差があっても、撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部が前後方向に移動して、ワークの前面に焦点を合わせることができるため、段差があるワークの前面の発光部の輝度を測定することができる。
【００２６】
また、ワークの前面の基準点と発光部のレイアウト画像との対応付けを行って、発光部のレイアウト画像の中に設定した輝度測定点に対応するワークの前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、容易に測定することができる。
【００２７】
さらに、発光部のレイアウト画像の中で輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、輝度測定点を含むワークの画像とテンプレートマッチングを行うため、発光部の設置位置に、がたつきによってずれが生じたり、或いは、輝度測定時のワークの設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの発光部の輝度を、容易に繰り返し測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】は、本発明に係る輝度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】は、ワークの実例を示す図である。
【図３】は、ワークに実装された発光部のレイアウト画像の実例である。
【図４】は、本発明の実施形態の流れを示すフローチャートである。
【図５】は、輝度測定点の設定方法について説明する図である。
【図６】は、撮像部で撮影される画像Ｉ（ｘ，ｙ）の実例である。
【図７】は、撮像部で撮影された画像から抽出されたエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の実例である。
【図８】（１）は、縦長矩形状テンプレートの実例であり、図８（２）は、横長矩形状テンプレートの実例であり、図８（３）は、正方形状テンプレートの実例である。
【図９】（１）は、テンプレートの右下隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（２）は、テンプレートの左下隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（３）は、テンプレートの右上隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（４）は、テンプレートの左上隅に輝度測定点を配置した例である。
【図１０】は、テンプレートマッチングの方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る輝度測定装置および輝度測定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
[実施形態１]
【００３０】
本実施形態１は、本発明を、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオを操作する操作パネルのスイッチ面や表示面の発光部の輝度測定に適用したものである。以下、本発明の実施形態１を図１に従って説明する。
【００３１】
本装置は、図１に示すように、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルであるワーク１０と、ワーク１０の前面に配置されたスイッチ面や表示面の発光部の輝度を測定する輝度および画像情報取得部２０と、ワーク１０を固定した状態で、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブル３０と、輝度および画像情報取得部２０を固定した状態で、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿った方向に、ワーク１０に対して前後方向に移動させる撮像部移動テーブル４０と、輝度および画像情報取得部２０で撮影したワーク１０の画像に対して、ワーク１０に対する合焦度合を算出する合焦度合演算部５０と、合焦度合演算部５０で算出した合焦度合に基づいて、撮像部移動テーブル４０を前後方向に所定量だけ移動させる撮像部移動テーブル制御部６０と、ワーク１０の実際のスケールと、輝度および画像情報取得部２０で撮影した画像のスケールを合わせるために、ワーク１０の前面に、上下左右に離隔した最低２つの基準となる点を設定する基準点設定部７０と、基準点設定部７０で設定した基準点に対応する、ワーク１０の表示面の発光部の辺縁位置が線画像として表現された、ワーク１０の発光部のレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上の点を探索する対応点探索部８０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上に複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部９０と、対応点探索部８０で算出した結果に基づいて、輝度測定点設定部９０でレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上に設定した輝度測定点に対応する、ワーク１０の前面の点の位置を算出する輝度測定点算出部１００と、輝度測定点設定部９０で算出した輝度測定点の周辺の画像の中から、テンプレートを作成するテンプレート作成部１１０と、テンプレート作成部１１０で作成したテンプレートを用いて、輝度測定点算出部１００によって算出されたワーク１０の前面の点を含む画像に対してテンプレートマッチングを行う、テンプレートマッチング演算部１２０と、テンプレートマッチングの結果に基づいて、マッチングがとれた点と、輝度および画像情報取得部２０による輝度測定点と、が一致するように、ワーク移動テーブル３０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブル制御部１３０と、からなる。
【００３２】
なお、輝度および画像情報取得部２０は、光学レンズからなる光学系２２と、光学系２２を通過した光線を２つに分岐させる、ハーフミラー２３とミラー２４とからなる光路分岐部２５と、輝度測定点の輝度を測定する輝度測定部２６と、輝度測定点を含む領域を撮影して画像情報を得る撮像部２８と、からなる。
【００３３】
ここで、輝度測定部２６は、一般に用いられている輝度計と同じ構成を有し、撮像部２８は、一般に用いられているＣＣＤやＣ−ＭＯＳといった撮像素子を有するカメラと同じ構成を有しているため、より詳細な構成の説明は省略する。
【００３４】
なお、ワーク１０は、車載用の操作パネルを想定している。その実例を図２に示す。この操作パネルには、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオ等の車載機器を操作するための多くのスイッチが配置されており、各々のスイッチの前面には、スイッチの機能を表す文字やシンボルが表示されている。そして、その文字やシンボルの部分は、夜間の操作性を向上するために、イルミネーションスイッチと連動して発光する発光部を備えている。
【００３５】
以下、本実施形態１に係る輝度測定装置について、図２、３、および図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
輝度の測定を行うにあたり、まず、ワーク１０をワーク移動テーブル３０に設置して固定する（図４のステップＳ１）。
【００３７】
次に、基準点設定部７０において、ワーク１０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係を明確にするために、ワーク１０の前面に最低２つの基準点を設定する（図４のステップＳ２）。
【００３８】
この基準点の設定は、まず、操作者が、ワーク１０の前面に目視で決めた基準点が、撮像部２８で撮影された画像の中央にピントが合った状態で映るように、ワーク移動テーブル３０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させ、かつ、撮像部移動テーブル４０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動させることによって行われる。
【００３９】
そして、そのときに、ワーク１０のスイッチ面や表示面の発光部が点灯した状態で、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）（例えば図６）と、そのときのワーク移動テーブル３０の上下方向と左右方向の基準位置からの移動量とが、対応点探索部８０に送られて記憶される。
【００４０】
そして、同じ操作を繰り返して、ワーク１０の前面に、最低２つの基準点を設定する。このとき、ワーク１０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係の精度を上げるために、ワーク１０の前面で、水平座標が左右に離隔し、垂直座標が上下に離隔した最低２つの基準点が選択される。そして、ここで設定される２点は、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）と実際のワーク１０とのスケール換算に用いられるため、その精度が高くなるように、なるべく離れた２点とすることが望ましい。
【００４１】
次に、対応点探索部８０において、ステップＳ２でワーク１０の前面に設定した最低２つの基準点にそれぞれ対応する点が、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中から探索される（図４のステップＳ３）。ここで、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、ワーク１０の設計図面から、図２に配置されたスイッチ面や表示面の発光部のみを抽出して、発光部の辺縁位置を線図化したものである。そして、このレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、ワーク１０のＣＡＤ図面から容易に生成することができる。このレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、予め対応点探索部８０に記憶しておくものとする。
【００４２】
ステップＳ３では、ステップＳ２で撮影されたワーク１０の前面の画像Ｉ（ｘ、ｙ）に対してエッジ検出を行い、図７のエッジ画像Ｅ（ｘ，ｙ）をテンプレートとして、このテンプレートと、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）との間でテンプレートマッチングを行い、対応する点が探索される。テンプレートマッチングの具体的な方法は後述する。
【００４３】
なお、ワーク１０の前面の画像Ｉ（ｘ、ｙ）のスケールと、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）のスケールとは異なっているため、テンプレートマッチングを行うために、両者のスケールを合わせる必要がある。このスケール合わせは、例えば、予め、ワーク１０と輝度および画像情報取得部２０との位置関係と、撮像部２８の光学系の仕様とに基づいて、撮像部２８の１画素の観測範囲を算出して、算出された観測範囲に基づいて、画像Ｉ（ｘ、ｙ）がレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）のスケールと一致するように、画像Ｉ（ｘ、ｙ）を拡大または縮小して、画像Ｉ（ｘ、ｙ）とレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）との間でテンプレートマッチングを行えばよい。
【００４４】
なお、ここで、テンプレートを図３のレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）全体で動かしてテンプレートマッチングを行う必要はなく、ステップＳ２で設定した基準点におおよそ対応するレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の位置の周辺でのみ、テンプレートマッチングを行えばよい。
【００４５】
このようにして、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から探索された点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）の座標と、ステップＳ２で設定した基準点を撮像部２８で撮影した画像の中央に観測できるようにするためのワーク移動テーブル３０の基準位置からの上下方向移動量Ｄｙ１と、基準位置からの左右方向移動量Ｄｘ１と、が対応付けられて、対応点探索部８０に記憶される。
【００４６】
そして、同様の対応点探索が、ステップＳ２で設定された全ての基準点に対して行われ、こうして算出された結果に基づいて、後述する（式１）、（式２）のように、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中の座標系から、実際のワーク１０の前面の座標系への換算式が算出される。
【００４７】
次に、輝度測定点設定部９０において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から、実際に輝度測定を行うワーク１０の発光部の複数の点が設定される（図４のステップＳ４）。
【００４８】
ステップＳ４では、対応点探索部８０に記憶されたレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から、輝度測定を行う複数の点が選択される。これは、操作者が、対応点探索部８０に記憶されたレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）を、図１には図示しない表示部に表示させて、この表示部を目視しながら、必要な点を選択すればよい。
【００４９】
このとき、仮に、図３の領域Ｒ１の中から、図５の点Ａ１が選択されたとする。
【００５０】
次に、輝度測定点算出部１００において、点Ａ１と対応する点が、ワーク１０を撮影した画像の中から検出される（図４のステップＳ５）。
【００５１】
点Ａ１に対応する点の検出は、点Ａ１を中心に設定したテンプレートＴ１と対応する領域を、撮像部２８でワーク１０を撮影した画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中からテンプレートマッチングによって探すことによって行われる。そのために、まず画像Ｉ（ｘ、ｙ）のほぼ中心に、点Ａ１に対応する点が観測されるように、予め、後述する（式１）、（式２）のスケール換算式によって算出される量だけ、ワーク移動テーブル３０を移動させておく。
【００５２】
なお、ここで、予めワーク移動テーブル３０を移動させるのは、ワーク１０の製造公差やスイッチ面のがたつき等によって、スケール換算式に則ってワーク移動テーブル３０を移動させても、点Ａ１に対応する点が、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に観測されるとは限らないためである。すなわち、テンプレートマッチングの処理を効率的に行うための措置である。
【００５３】
そして、図５の点Ａ１に対してテンプレートマッチングを適用すると、点Ａ１に対応する点として、点Ａ１の実際の対応点の他に、例えば、点Ａ２の対応点も選択されてしまい、輝度測定点が１つに定まらない。
【００５４】
これは、テンプレートＴ１の中の発光部の辺縁形状と、点Ａ２の近傍の発光部の辺縁形状とが、ほぼ等しくなるため、テンプレートマッチングを行ったときに演算されるマッチング度数Ｍ（後述）がほぼ等しい値になるためである。
【００５５】
したがって、ステップＳ４において、図３の中から選択される輝度測定点は、選択された点を中心として設定されるテンプレートの中に含まれる発光部の辺縁形状と、互いに合同な形状、あるいは相似な形状になるような領域が、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に存在しないような位置に設定する必要がある。
【００５６】
なお、ここで、合同な形状である以外に、相似な形状にならないようにするのは、輝度の測定を行う際、ワーク１０の発光部に輝度計のピントを合わせると、発光部の段差に応じてピントの位置が変化し、これによって撮影される画像の倍率が変化して、観測される発光部のサイズが変化するためである。
【００５７】
テンプレートの中に含まれる発光部の辺縁形状と、互いに合同な形状、あるいは互いに相似な形状を有する領域が存在しないようにするためには、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に設定した輝度測定点を中心とするテンプレートを設定して、そのテンプレートを適用して、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中で後述するテンプレートマッチングを行い、マッチング度数Ｍが高い点がないことを確認すればよい。
【００５８】
このようにして、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中で複数の輝度測定点が設定されると、次に、設定された各々の輝度測定点が、撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするために、ワーク移動テーブル３０の左右方向、上下方向それぞれの移動量が算出される。
【００５９】
例えば、図３のように、ステップＳ２において、ワーク１０の前面に基準点Ｐ１’（ ｘｗ１、ｙｗ１）、Ｐ２’ （ｘｗ２、ｙｗ２）が設定され、ステップＳ３において、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中から、それらの基準点に対応する点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）が探索されたとする。
【００６０】
そして、基準点Ｐ１’が撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの移動量が、左右方向にＤｘ１、上下方向にＤｙ１であったとする。さらに、基準点Ｐ２’が撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの移動量が、左右方向にＤｘ２、上下方向にＤｙ２であったとする。
【００６１】
このとき、ステップＳ４において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に、輝度測定点Ｑ１（ｘa、ｙa）が設定されたとすると、輝度測定点Ｑ１に対応するワーク１０上の点Ｑ１’（ｘｗa、ｙｗa）が、撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの左右方向移動量Ｄｘaと、上下方向移動量Ｄｙaは、それぞれ、（式１）と（式２）で算出される。
【００６２】
Ｄｘa＝Ｄｘ１＋（Ｄｘ２−Ｄｘ１）{（ｘa−ｘ１）／（ｘ２−ｘ１）} （式１）
Ｄｙa＝Ｄｙ１＋（Ｄｙ２−Ｄｙ１）{（ｙa−ｙ１）／（ｙ２−ｙ１）} （式２）
次に、テンプレート作成部１１０において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中で、ステップＳ４で設定された輝度測定点Ｑ１を中心とするテンプレートが作成される（図４のステップＳ６）。
【００６３】
ステップＳ６では、ステップＳ４で設定した全ての輝度測定点に対してテンプレートが生成され、テンプレート作成部１１０に記憶される。
【００６４】
次に、ステップＳ４で設定した各々の輝度測定点に対して、その輝度測定点が、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に映るように、ワーク移動テーブル３０を移動する（図４のステップＳ７）。このときのワーク移動テーブル３０の移動量は、先に説明した（式１）と（式２）に従って算出すればよい。
【００６５】
ワーク移動テーブル３０が所定量移動した後で、撮像部２８でワーク１０の画像Ｉ（ｘ、ｙ）が撮影され、撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）に対して、合焦度合演算部５０において、画像の合焦度合が算出される（図４のステップＳ８）。
【００６６】
合焦度合は、例えば、撮影した画像Ｉ（ｘ、ｙ）を小領域に分割し、分割された小領域の中の階調値のコントラスト比を算出し、このコントラスト比の値に基づいて判断される。具体的なコントラスト比の算出方法は数多く紹介されており、そのいずれの方法を用いて行ってもよい。そして、ピントが合うと、コントラスト比は大きな値になる。
【００６７】
ここで、合焦度合が予め決めた所定値に満たないとき（図４のステップＳ１０がＮＯのとき）は、撮像部２８のピントがずれていると判断して、撮像部移動テーブル４０を前後方向に移動させ（図４のステップＳ９）、撮像部２８で再び画像Ｉ（ｘ、ｙ）を撮影する。この操作を、ピントが合った画像が得られるまで繰り返す。なお、ピントが合っている位置（前ピンか後ピンか）を判断することはできないため、撮像部移動テーブル４０は、予め決めた方向に、所定量ずつ動かせばよい。
【００６８】
例えば、最初に、撮像部移動テーブル４０を、撮像部２８がワーク１０から最も遠ざかる位置まで動かして、そこから、予め決めた所定量ずつ、撮像部２８がワーク１０に近づく方向に動かせばよい。
【００６９】
そして、撮像部移動テーブル４０が所定量移動する毎に、撮像部２８でワーク１０の画像Ｉ（ｘ、ｙ）を撮影して、撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）から、合焦度合演算部５０において、画像のコントラスト比を算出し、コントラスト比が所定値以上となったとき、もしくは、コントラスト比が、所定値以上のピークをなすことが検出されたとき、ピントが合ったと判断して（図４のステップＳ１０がＹＥＳのとき）、テンプレートマッチング演算部１２０において、テンプレートマッチングを行う（図４のステップＳ１１）。
【００７０】
次に、このテンプレートマッチングについて、図１０を用いて説明する。
【００７１】
図１０は、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）から抽出したエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の左上隅に、図８（１）の横長矩形状のテンプレートを重ね合わせた例である。
【００７２】
なお、画像Ｉ（ｘ、ｙ）からエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）を抽出する処理は、画像処理の基本的な手法として一般的に広く行われているものであり、様々なエッジ抽出方法が提案されている。ここでは、そのいずれの方法を適用してエッジ抽出を行ってもよい。
【００７３】
ここで、横長矩形状のテンプレートをＳ１（α、β）で表す。そして、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の中で黒く映った画素には１が格納され、白く映った画素には０が格納されているものとする。また、テンプレートＳ１（α、β）の中で黒く映った画素には１が格納され、白く映った画素には０が格納されているものとする。
【００７４】
テンプレートマッチング演算部１２０では、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）とテンプレートＳ１（α、β）の重なり合った画素に対して、（式３）から（式５）に示す演算を行って、評価関数値ｍ（ｘ、ｙ）が算出される。
Ｅ（ｘｉ、ｙｊ）＝１、Ｓ１（ｘｉ、ｙｊ）＝１のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝１（式３）
Ｅ（ｘｉ、ｙｊ）＝０、Ｓ１（ｘｉ、ｙｊ）＝０のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝１（式４）
それ以外のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝０ （式５）
ここで、ｘｉ、ｙｊは、それぞれ、テンプレートを当てはめたエッジ画像の位置に応じて、テンプレートの座標を、エッジ画像の座標に変換した値である。
【００７５】
そして、このようにして算出された評価関数値ｍ（ｘｉ、ｙｊ）が、テンプレートＳ１（α、β）で覆われた領域の全ての画素について算出され、その総和が算出される。この評価値の総和を、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）と呼ぶことにする。
【００７６】
（式３）〜（式５）より、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）は、黒い画素と黒い画素とが重なり、かつ、白い画素と白い画素とが重なるほど大きい値になる。そして、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）と、そこに重ね合わせたテンプレートＳ１（α、β）とが、完全に一致したとき、マッチング度数は最大値ｎ２となる。
【００７７】
同様の演算を、図１０に示すように、テンプレートＳ１（α、β）の中心点Ｏの位置を、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）上で、左から右、そして上から下へと変えながら、繰り返して行う。その結果、最も高いマッチング度数を出力する点を決定する。
【００７８】
次に、図８（２）の縦長矩形状のテンプレートＳ２（α、β）、図８（３）の正方形状のテンプレートＳ３（α、β）に対しても、同様の演算を行う。
【００７９】
３種類のテンプレートについて演算が終了した後、最も高いマッチング度数を出力したテンプレートの種類と、そのテンプレートを当てはめた中心点Ｏの位置が特定され（エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の中の中心点Ｏの座標値を（ｘ０、ｙ０）とする）、そのときに算出されたマッチング度数が、予め決めておいた所定値以上であるとき、点（ｘ０、ｙ０）においてマッチングがとれたと判断される。
【００８０】
なお、３種類の異なるテンプレートを使ってテンプレートマッチングを行うのは、マッチングされるべき点が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、確実にマッチングをとるためである。
【００８１】
すなわち、マッチングされるべき点が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、縦長矩形状のテンプレートＳ２（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行うことによって、正方形状のテンプレートＳ３（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行う場合に対して、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）のより左右隅部までマッチングをとることができる。また、横長矩形状のテンプレートＳ１（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行うことによって、正方形状のテンプレートＳ３（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行う場合に対して、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）のより上下隅部までマッチングをとることができる。なお、３種類のテンプレートは、全て等しい面積を有しているため、各々のテンプレートを当てはめたときに算出されるマッチング度数は、換算等を行うことなく、互いに比較可能である。
【００８２】
なお、ワーク１０の発光部には段差があるため、輝度測定点にピントを合わせる毎に、撮像部２８で観測される画像Ｉ（ｘ、ｙ）のスケールが異なる。
【００８３】
したがって、上述したテンプレートマッチング処理は、テンプレートのスケールを変えて、いくつかのサイズのテンプレートについて行う必要がある。
【００８４】
この処理は、作成したテンプレートを、予め決めておいた所定の倍率で拡大、または縮小し、こうして拡大、または縮小したテンプレートを、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）に作用させて、テンプレートマッチングを行えばよい。そして、マッチング度数が所定値以上の値を有し、かつ最大になる、テンプレートの種類と、マッチングがとれた点の座標が特定される。
【００８５】
なお、テンプレートを拡大、または縮小して作用させるため、テンプレートのサイズが異なることによって、完全にマッチングがとれたときのマッチング度数の最大値にも差異が生じる。
【００８６】
したがって、異なるサイズのテンプレートを当てはめたときに得られるマッチング度数を互いに比較することはできないため、異なるサイズのテンプレートを当てはめたときに得られるマッチング度数を比較するときには、例えば、算出されたマッチング度数を、テンプレートの面積で正規化して、正規化されたマッチング度数同士を比較すればよい。
【００８７】
次に、テンプレートマッチングによって算出されたマッチングのとれた位置（ｘ０、ｙ０）と、輝度測定部２６の測定点とが一致するように、ワーク移動テーブル制御部１３０の指示によって、ワーク移動テーブル３０を移動させる（図４のステップＳ１２）。
【００８８】
このとき、ワーク移動テーブル制御部１３０からワーク移動テーブル３０に対して、左右方向移動量Ｄｘｉと、上下方向移動量Ｄｙｉとが指示され、指示された量に対応するように、ワーク移動テーブル３０を移動させる。
【００８９】
ここで、Ｄｘｉ、Ｄｙｉは、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心座標と、テンプレートマッチングがとれた座標（ｘ０、ｙ０）との偏差から算出される値であり、ワーク移動テーブル３０を移動させて、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心が（ｘ０、ｙ０）となるための、ワーク移動テーブル３０に与える移動量である。そして、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中の座標の偏差と、ワーク移動テーブル３０の移動量との関係は、予め、校正作業によって求めておけばよい。
【００９０】
次に、輝度測定部２６によって輝度の測定が行われる（図４のステップＳ１３）。具体的には、輝度測定部２６の前面に装着したカラーフィルタを回転させて、輝度のＲ（赤）成分、Ｇ（緑）成分、Ｂ（青）成分がそれぞれ測定される。
【００９１】
この輝度の測定は、ステップＳ４で設定した輝度測定点全てに対して行われ、全ての輝度測定点の輝度測定が終了したら（図４のステップＳ１４がＹＥＳのとき）、測定を終了する。
【００９２】
そして、測定された各点の輝度情報に対して、その絶対値やばらつきが、設計値通りの値になっているか否かが分析される。
【００９３】
なお、図４のステップＳ３で行われる基準点の対応点探索は、上述したようにテンプレートマッチングを適用して行ってもよいし、操作者が目視で対応点を指定することによって行ってもよい。
【００９４】
また、上記説明では、図８に示すテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行ったが、これは、図９に示す４枚のテンプレートＵ１（α、β）、Ｕ２（α、β）、Ｕ３（α、β）、Ｕ４（α、β）を用いて行ってもよい。
【００９５】
図９に示した４枚のテンプレートは、それぞれ、図８の点Ｏに相当する点Ｐを、テンプレートの４隅に配した、１辺がｎ’画素の正方形状のテンプレートである。なお、テンプレートのサイズに格別の制約はなく、撮影される画像のサイズに応じて、適宜設定すればよい。また、図９の例では、テンプレートの縦方向のサイズと横方向のサイズが等しいが、これは、縦横のサイズが異なっても差し支え無い。
【００９６】
このようにして、４枚のテンプレートＵ１（α、β）、Ｕ２（α、β）、Ｕ３（α、β）、Ｕ４（α、β）の４隅の点Ｐを、それぞれ、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の点（ｘｉ、ｙｊ）に当てはめて、テンプレートの位置をずらしながら、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）を算出する。そして、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）の最大値を与えるテンプレートの種類と、それを当てはめた位置とを求め、算出されたマッチング度数が、予め決めておいた所定値以上であるとき、マッチングがとれたと判断する。
【００９７】
そして、マッチングがとれた位置が、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に観測されるようにワーク移動テーブル３０を移動させて、輝度測定部２６によって輝度の測定を行う。
【００９８】
このように、図９のテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行うことによって、マッチングされるべき画素が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、確実にマッチングをとることができる。そして、これによって、マッチングがとれる範囲をより一層拡大することができ、ワークの設置位置にずれが生じたり、発光部を有するスイッチの設置位置にずれが生じたりしても、予め設定した輝度測定点の輝度を精度よく測定することができる。
【００９９】
このように構成された本実施形態１に係る輝度測定装置および輝度測定方法によれば、合焦度合演算部５０によって、撮像部２８で撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部移動テーブル制御部６０によって、撮像部移動テーブル４０が、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動して、ワーク１０の前面に焦点を合わせることができるため、ワーク１０の発光部に段差があっても、輝度測定部２６によって、ワーク１０の前面の発光部の輝度を測定することができる。また、対応点探索部８０によって、ワーク１０の前面の基準点と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応付けを行った結果に基づいて、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中に設定した輝度測定点に対応するワーク１０の前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、多くの人手や時間をかけずに測定することができる。さらに、テンプレートマッチング演算部１２０によって、輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、実際に輝度測定部２６が輝度を測定する点を含む領域とテンプレートマッチングを行うため、発光部を有するスイッチの設置位置が、がたつきによってずれを生じたり、或いは、輝度測定時のワーク１０の設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの表示面の輝度を、高い再現性で測定することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態１は本発明の例示にしか過ぎないものであるため、本発明は実施形態１の構成にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。 例えば、上記実施形態１では、基準点設定部７０において、ワーク１０の前面に２つの基準点を設定したが、より多くの基準点を設定することによって、ワーク１０とレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係の精度をより向上させることもできる。
【０１０１】
また、上記実施形態１では、ワーク１０をワーク移動テーブル３０に固定して、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させ、さらに、輝度および画像情報取得部２０を撮像部移動テーブル４０に固定して、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動させるように構成したが、実施形態の構成はこの限りではなく、ワーク移動テーブル３０、または撮像部移動テーブル４０のどちらか一方のみを、上下左右前後の３方向に移動させるようにしてもよい。これによって、ワーク移動テーブル３０、または撮像部移動テーブル４０のうち、いずれか一方のテーブルの移動機能は不要になるとともに、そのテーブルに接続された移動テーブル制御部が不要になるため、システムの構成を簡略化することができる。
【０１０２】
さらに、上記実施形態１において、撮像部２８は、輝度測定点の周辺のみを撮影するものであったが、カメラを１台増やして、撮像部２８よりも広い観測視野を有する撮像部を、輝度および画像情報取得部２０に追加してもよい。このように、広視野を観測可能な撮像部で撮影した画像を用いることにより、１回の撮影で、ワーク１０の広範囲を画像化することができるため、これによって、図４のステップＳ３において、発光部のレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中からワーク１０の前面に設定した基準点に対応する点を探索する処理を、より一層迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ ワーク
２０ 輝度および画像情報取得部
２２ 光学系
２３ ハーフミラー
２４ ミラー
２５ 光路分岐部
２６ 輝度測定部
２８ 撮像部
３０ ワーク移動テーブル
４０ 撮像部移動テーブル
５０ 合焦度合演算部
６０ 撮像部移動テーブル制御部
７０ 基準点設定部
８０ 対応点探索部
９０ 輝度測定点設定部
１００ 輝度測定点算出部
１１０ テンプレート作成部
１２０ テンプレートマッチング演算部
１３０ ワーク移動テーブル制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルの表示面に組み込まれた発光部の輝度を測定する輝度測定装置、および輝度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルのスイッチ面や表示面には、夜間の視認性や操作性を高めるために照明機能が組み込まれている。
【０００３】
そして、このスイッチ面や表示面の照明機能が設計値通りに作られていることを確認するために、スイッチ面や表示面に組み込まれた発光部の輝度を測定することによって、発光部が所定の明るさで発光していることや、スイッチ面や表示面の輝度の均一性などが評価される。
【０００４】
従来、操作パネルのスイッチ面や表示面に組み込まれた発光部の輝度の測定は、輝度計を、直交する２方向に沿って移動するスライダーに、操作パネルに対向するように設置して、予め設定した操作パネル上の複数の測定点に、それぞれ、輝度計の測定点とピントを合わせて、輝度を順次測定していた。
【０００５】
また、最近では、カメラを使って、２次元平面の輝度を同時に測定する輝度測定装置も提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、最近のカーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルには、操作性を向上させるために、そのスイッチ面や表示面に段差を設けて、スイッチ面や表示面の高さが異なるように配置されている場合が多い。
【０００８】
このように、段差のあるスイッチ面や表示面の発光部の輝度を測定する際、平面状の発光体の輝度をその面に対向する方向から測定する輝度測定装置を適用すると、段差のある部分で輝度計のピントが合わなくなるため、高さが異なる発光部に、その都度輝度計の測定領域とピントを合わせながら、輝度の測定を行う必要がある。
【０００９】
さらに、同じ形態を有する異なる操作パネルの照明の輝度を測定する際にも、同様に、輝度計の測定領域とピントを合わせながら、測定を繰り返す必要がある。
【００１０】
したがって、段差のあるスイッチ面や表示面の発光部の輝度を容易に測定することができないという問題があった。また、同じ形態を有する異なる操作パネルの同じ位置の輝度を、容易に繰り返して測定することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、スイッチ面や表示面に段差がある操作パネルであっても、予め設定した測定点の輝度を容易に測定でき、なおかつ、同じ形態を有する異なる操作パネルの輝度を測定するときにも、同一位置の輝度を、容易に繰り返し測定することができる、輝度測定装置および輝度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、発光部を有する複数のスイッチ面や表示面が段差をもって配置されたワークと、発光部の特定点の輝度を、ワークに対向する方向から測定する輝度測定部と、輝度測定部と一体化され、互いの光軸が同軸系をなすように配置されて、特定点を含む周辺領域を撮影する撮像部と、ワークを固定して、固定したワークを、輝度測定部、および撮像部の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブルと、輝度測定部、および撮像部を固定して、固定した輝度測定部、および撮像部を、輝度測定部、および撮像部の光軸に沿って、前後方向に移動させる撮像部移動テーブルと、発光部の前面に、上下左右に離隔した少なくとも２つの基準点を設定する基準点設定部と、発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像の中から、基準点に対応する点を探索する対応点探索部と、発光部のレイアウト画像の中に、複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部と、対応点探索部の探索結果に基づいて、輝度測定点設定部で設定した複数の輝度測定点にそれぞれ対応する、ワークの前面の点の座標を算出する輝度測定点算出部と、輝度測定点算出部で算出されたワークの前面の点と輝度測定部の測定点とが一致するように、ワーク移動テーブルに対して、ワーク移動テーブルの移動方向と移動量とを指示するワーク移動テーブル制御部と、撮像部で撮影された発光部の画像の合焦状態を検出する合焦度合演算部と、合焦度合演算部の演算結果に基づいて、ワークの前面に合焦した画像が撮影できるように、撮像部移動テーブルに対して、撮像部移動テーブルの移動方向と移動量とを指示する撮像部移動テーブル制御部と、輝度測定点設定部で設定されたレイアウト画像の中の各輝度測定点を中心とする領域をテンプレートとして設定するテンプレート作成部と、テンプレート作成部で設定された各テンプレートと、撮像部で撮影された、各輝度測定点に対応する点を含む画像とのテンプレートマッチングを行い、各輝度測定点に対応する輝度測定点に対応する点を含む画像の中の点の座標をそれぞれ算出するテンプレートマッチング演算部と、を有し、各輝度測定点が、テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように、ワーク移動テーブルを移動させて、輝度測定部で輝度を測定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載された発明は、上記において、輝度測定点設定部が、テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に含まれる発光部の領域の形状と、互いに合同もしくは相似な形状を有する発光部の領域が、レイアウト画像の中に存在しないように、輝度測定点を設定することを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項３に記載された発明は、上記において、輝度測定点設定部が、テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に、発光部の複数の領域が含まれるように、輝度測定点を設定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載された発明は、上記において、テンプレート作成部において設定されるテンプレートが、縦長矩形状、横長矩形状、および正方形状であり、これら複数のテンプレートに対して、テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項５に記載された発明は、上記において、テンプレート作成部において設定されるテンプレートが、輝度測定点設定部で設定された点をそれぞれ４隅に配した矩形状であり、これら４つのテンプレートに対して、テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする。
【００１７】
そして、請求項６に記載された発明は、上記請求項１から５のいずれか１項に記載された輝度測定装置を用いた輝度測定方法であって、輝度測定部で輝度を測定する際、各輝度測定点がテンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するようにワーク移動テーブルを移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された請求項１の発明によれば、ワークの前面に設置されたスイッチ面や表示面の発光部に段差があっても、合焦度合演算部によって、撮像部で撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部移動テーブル制御部によって、撮像部移動テーブルがワークに対して前後方向に移動して、ワークの前面に焦点を合わせることができるため、輝度測定部によって、段差があるワークの前面の発光部の輝度を測定することができる。
【００１９】
また、対応点探索部によって、ワークの前面の基準点と発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像との対応付けを行って、発光部のレイアウト画像の中に設定した輝度測定点に対応するワークの前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、容易に測定することができる。
【００２０】
さらに、テンプレートマッチング演算部によって、発光部のレイアウト画像の中で輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、輝度測定部の輝度測定点を含むワークの画像とテンプレートマッチングを行うため、発光部を有するスイッチの設置位置に、がたつきによってずれが生じたり、或いは、輝度測定時のワークの設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの発光部の輝度を、容易に繰り返し測定することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明によれば、輝度測定点設定部の作用によって、テンプレートの中に含まれる発光部の形状が合同、または相似な形状となるような点を輝度測定点に設定しないため、テンプレートマッチングを行った際に、誤ったマッチングの発生を回避することができ、これによって、テンプレートマッチングの精度が向上し、予め設定した点の輝度を精度よく測定することができる。
【００２２】
さらに、請求項３の発明によれば、輝度測定点設定部の作用によって、テンプレートの中央の点が属する発光部の他に、その近傍に別の発光部が含まれるような輝度測定点が設定されるため、仮に、設定した輝度測定点を含む発光部と合同、または相似な形状となる領域があっても、その点を輝度測定点として設定することができ、これによって、輝度測定点設定の自由度を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項４の発明によれば、テンプレート作成部において、縦長矩形状、横長矩形状、正方形状のテンプレートが作成されるため、テンプレートマッチングの対象となるワークの画像の辺縁部近くにまでテンプレートを配置することができる。そのため、テンプレートマッチングを行うことができる領域が広くなり、これによって、ワークの設置位置にずれが生じたり、発光部を有するスイッチの設置位置にずれが生じたりしても、予め設定した点の輝度を精度よく測定することができる。
【００２４】
さらに、請求項５の発明によれば、テンプレートの４隅に設定した点に対してテンプレートマッチングを行うようにしたため、撮影された画像の中でテンプレートマッチングを行うことができる領域がより一層広くなり、これによって、ワークの設置位置のずれや、発光部を有するスイッチの設置位置のずれに対する許容量を、より一層大きくすることができる。
【００２５】
そして、請求項６の発明によれば、ワークの前面に設置されたスイッチ面や表示面の発光部に段差があっても、撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部が前後方向に移動して、ワークの前面に焦点を合わせることができるため、段差があるワークの前面の発光部の輝度を測定することができる。
【００２６】
また、ワークの前面の基準点と発光部のレイアウト画像との対応付けを行って、発光部のレイアウト画像の中に設定した輝度測定点に対応するワークの前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、容易に測定することができる。
【００２７】
さらに、発光部のレイアウト画像の中で輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、輝度測定点を含むワークの画像とテンプレートマッチングを行うため、発光部の設置位置に、がたつきによってずれが生じたり、或いは、輝度測定時のワークの設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの発光部の輝度を、容易に繰り返し測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】は、本発明に係る輝度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】は、ワークの実例を示す図である。
【図３】は、ワークに実装された発光部のレイアウト画像の実例である。
【図４】は、本発明の実施形態の流れを示すフローチャートである。
【図５】は、輝度測定点の設定方法について説明する図である。
【図６】は、撮像部で撮影される画像Ｉ（ｘ，ｙ）の実例である。
【図７】は、撮像部で撮影された画像から抽出されたエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の実例である。
【図８】（１）は、縦長矩形状テンプレートの実例であり、図８（２）は、横長矩形状テンプレートの実例であり、図８（３）は、正方形状テンプレートの実例である。
【図９】（１）は、テンプレートの右下隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（２）は、テンプレートの左下隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（３）は、テンプレートの右上隅に輝度測定点を配置した例であり、図９（４）は、テンプレートの左上隅に輝度測定点を配置した例である。
【図１０】は、テンプレートマッチングの方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る輝度測定装置および輝度測定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
[実施形態１]
【００３０】
本実施形態１は、本発明を、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオを操作する操作パネルのスイッチ面や表示面の発光部の輝度測定に適用したものである。以下、本発明の実施形態１を図１に従って説明する。
【００３１】
本装置は、図１に示すように、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオの操作パネルであるワーク１０と、ワーク１０の前面に配置されたスイッチ面や表示面の発光部の輝度を測定する輝度および画像情報取得部２０と、ワーク１０を固定した状態で、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブル３０と、輝度および画像情報取得部２０を固定した状態で、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿った方向に、ワーク１０に対して前後方向に移動させる撮像部移動テーブル４０と、輝度および画像情報取得部２０で撮影したワーク１０の画像に対して、ワーク１０に対する合焦度合を算出する合焦度合演算部５０と、合焦度合演算部５０で算出した合焦度合に基づいて、撮像部移動テーブル４０を前後方向に所定量だけ移動させる撮像部移動テーブル制御部６０と、ワーク１０の実際のスケールと、輝度および画像情報取得部２０で撮影した画像のスケールを合わせるために、ワーク１０の前面に、上下左右に離隔した最低２つの基準となる点を設定する基準点設定部７０と、基準点設定部７０で設定した基準点に対応する、ワーク１０の表示面の発光部の辺縁位置が線画像として表現された、ワーク１０の発光部のレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上の点を探索する対応点探索部８０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上に複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部９０と、対応点探索部８０で算出した結果に基づいて、輝度測定点設定部９０でレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の上に設定した輝度測定点に対応する、ワーク１０の前面の点の位置を算出する輝度測定点算出部１００と、輝度測定点設定部９０で算出した輝度測定点の周辺の画像の中から、テンプレートを作成するテンプレート作成部１１０と、テンプレート作成部１１０で作成したテンプレートを用いて、輝度測定点算出部１００によって算出されたワーク１０の前面の点を含む画像に対してテンプレートマッチングを行う、テンプレートマッチング演算部１２０と、テンプレートマッチングの結果に基づいて、マッチングがとれた点と、輝度および画像情報取得部２０による輝度測定点と、が一致するように、ワーク移動テーブル３０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブル制御部１３０と、からなる。
【００３２】
なお、輝度および画像情報取得部２０は、光学レンズからなる光学系２２と、光学系２２を通過した光線を２つに分岐させる、ハーフミラー２３とミラー２４とからなる光路分岐部２５と、輝度測定点の輝度を測定する輝度測定部２６と、輝度測定点を含む領域を撮影して画像情報を得る撮像部２８と、からなる。
【００３３】
ここで、輝度測定部２６は、一般に用いられている輝度計と同じ構成を有し、撮像部２８は、一般に用いられているＣＣＤやＣ−ＭＯＳといった撮像素子を有するカメラと同じ構成を有しているため、より詳細な構成の説明は省略する。
【００３４】
なお、ワーク１０は、車載用の操作パネルを想定している。その実例を図２に示す。この操作パネルには、カーエアコンやカーナビゲーション、カーオーディオ等の車載機器を操作するための多くのスイッチが配置されており、各々のスイッチの前面には、スイッチの機能を表す文字やシンボルが表示されている。そして、その文字やシンボルの部分は、夜間の操作性を向上するために、イルミネーションスイッチと連動して発光する発光部を備えている。
【００３５】
以下、本実施形態１に係る輝度測定装置について、図２、３、および図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
輝度の測定を行うにあたり、まず、ワーク１０をワーク移動テーブル３０に設置して固定する（図４のステップＳ１）。
【００３７】
次に、基準点設定部７０において、ワーク１０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係を明確にするために、ワーク１０の前面に最低２つの基準点を設定する（図４のステップＳ２）。
【００３８】
この基準点の設定は、まず、操作者が、ワーク１０の前面に目視で決めた基準点が、撮像部２８で撮影された画像の中央にピントが合った状態で映るように、ワーク移動テーブル３０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させ、かつ、撮像部移動テーブル４０を、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動させることによって行われる。
【００３９】
そして、そのときに、ワーク１０のスイッチ面や表示面の発光部が点灯した状態で、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）（例えば図６）と、そのときのワーク移動テーブル３０の上下方向と左右方向の基準位置からの移動量とが、対応点探索部８０に送られて記憶される。
【００４０】
そして、同じ操作を繰り返して、ワーク１０の前面に、最低２つの基準点を設定する。このとき、ワーク１０と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係の精度を上げるために、ワーク１０の前面で、水平座標が左右に離隔し、垂直座標が上下に離隔した最低２つの基準点が選択される。そして、ここで設定される２点は、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）と実際のワーク１０とのスケール換算に用いられるため、その精度が高くなるように、なるべく離れた２点とすることが望ましい。
【００４１】
次に、対応点探索部８０において、ステップＳ２でワーク１０の前面に設定した最低２つの基準点にそれぞれ対応する点が、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中から探索される（図４のステップＳ３）。ここで、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、ワーク１０の設計図面から、図２に配置されたスイッチ面や表示面の発光部のみを抽出して、発光部の辺縁位置を線図化したものである。そして、このレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、ワーク１０のＣＡＤ図面から容易に生成することができる。このレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）は、予め対応点探索部８０に記憶しておくものとする。
【００４２】
ステップＳ３では、ステップＳ２で撮影されたワーク１０の前面の画像Ｉ（ｘ、ｙ）に対してエッジ検出を行い、図７のエッジ画像Ｅ（ｘ，ｙ）をテンプレートとして、このテンプレートと、図３に示すレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）との間でテンプレートマッチングを行い、対応する点が探索される。テンプレートマッチングの具体的な方法は後述する。
【００４３】
なお、ワーク１０の前面の画像Ｉ（ｘ、ｙ）のスケールと、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）のスケールとは異なっているため、テンプレートマッチングを行うために、両者のスケールを合わせる必要がある。このスケール合わせは、例えば、予め、ワーク１０と輝度および画像情報取得部２０との位置関係と、撮像部２８の光学系の仕様とに基づいて、撮像部２８の１画素の観測範囲を算出して、算出された観測範囲に基づいて、画像Ｉ（ｘ、ｙ）がレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）のスケールと一致するように、画像Ｉ（ｘ、ｙ）を拡大または縮小して、画像Ｉ（ｘ、ｙ）とレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）との間でテンプレートマッチングを行えばよい。
【００４４】
なお、ここで、テンプレートを図３のレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）全体で動かしてテンプレートマッチングを行う必要はなく、ステップＳ２で設定した基準点におおよそ対応するレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の位置の周辺でのみ、テンプレートマッチングを行えばよい。
【００４５】
このようにして、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から探索された点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）の座標と、ステップＳ２で設定した基準点を撮像部２８で撮影した画像の中央に観測できるようにするためのワーク移動テーブル３０の基準位置からの上下方向移動量Ｄｙ１と、基準位置からの左右方向移動量Ｄｘ１と、が対応付けられて、対応点探索部８０に記憶される。
【００４６】
そして、同様の対応点探索が、ステップＳ２で設定された全ての基準点に対して行われ、こうして算出された結果に基づいて、後述する（式１）、（式２）のように、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中の座標系から、実際のワーク１０の前面の座標系への換算式が算出される。
【００４７】
次に、輝度測定点設定部９０において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から、実際に輝度測定を行うワーク１０の発光部の複数の点が設定される（図４のステップＳ４）。
【００４８】
ステップＳ４では、対応点探索部８０に記憶されたレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中から、輝度測定を行う複数の点が選択される。これは、操作者が、対応点探索部８０に記憶されたレイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）を、図１には図示しない表示部に表示させて、この表示部を目視しながら、必要な点を選択すればよい。
【００４９】
このとき、仮に、図３の領域Ｒ１の中から、図５の点Ａ１が選択されたとする。
【００５０】
次に、輝度測定点算出部１００において、点Ａ１と対応する点が、ワーク１０を撮影した画像の中から検出される（図４のステップＳ５）。
【００５１】
点Ａ１に対応する点の検出は、点Ａ１を中心に設定したテンプレートＴ１と対応する領域を、撮像部２８でワーク１０を撮影した画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中からテンプレートマッチングによって探すことによって行われる。そのために、まず画像Ｉ（ｘ、ｙ）のほぼ中心に、点Ａ１に対応する点が観測されるように、予め、後述する（式１）、（式２）のスケール換算式によって算出される量だけ、ワーク移動テーブル３０を移動させておく。
【００５２】
なお、ここで、予めワーク移動テーブル３０を移動させるのは、ワーク１０の製造公差やスイッチ面のがたつき等によって、スケール換算式に則ってワーク移動テーブル３０を移動させても、点Ａ１に対応する点が、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に観測されるとは限らないためである。すなわち、テンプレートマッチングの処理を効率的に行うための措置である。
【００５３】
そして、図５の点Ａ１に対してテンプレートマッチングを適用すると、点Ａ１に対応する点として、点Ａ１の実際の対応点の他に、例えば、点Ａ２の対応点も選択されてしまい、輝度測定点が１つに定まらない。
【００５４】
これは、テンプレートＴ１の中の発光部の辺縁形状と、点Ａ２の近傍の発光部の辺縁形状とが、ほぼ等しくなるため、テンプレートマッチングを行ったときに演算されるマッチング度数Ｍ（後述）がほぼ等しい値になるためである。
【００５５】
したがって、ステップＳ４において、図３の中から選択される輝度測定点は、選択された点を中心として設定されるテンプレートの中に含まれる発光部の辺縁形状と、互いに合同な形状、あるいは相似な形状になるような領域が、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に存在しないような位置に設定する必要がある。
【００５６】
なお、ここで、合同な形状である以外に、相似な形状にならないようにするのは、輝度の測定を行う際、ワーク１０の発光部に輝度計のピントを合わせると、発光部の段差に応じてピントの位置が変化し、これによって撮影される画像の倍率が変化して、観測される発光部のサイズが変化するためである。
【００５７】
テンプレートの中に含まれる発光部の辺縁形状と、互いに合同な形状、あるいは互いに相似な形状を有する領域が存在しないようにするためには、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に設定した輝度測定点を中心とするテンプレートを設定して、そのテンプレートを適用して、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中で後述するテンプレートマッチングを行い、マッチング度数Ｍが高い点がないことを確認すればよい。
【００５８】
このようにして、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中で複数の輝度測定点が設定されると、次に、設定された各々の輝度測定点が、撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするために、ワーク移動テーブル３０の左右方向、上下方向それぞれの移動量が算出される。
【００５９】
例えば、図３のように、ステップＳ２において、ワーク１０の前面に基準点Ｐ１’（ ｘｗ１、ｙｗ１）、Ｐ２’ （ｘｗ２、ｙｗ２）が設定され、ステップＳ３において、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中から、それらの基準点に対応する点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）が探索されたとする。
【００６０】
そして、基準点Ｐ１’が撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの移動量が、左右方向にＤｘ１、上下方向にＤｙ１であったとする。さらに、基準点Ｐ２’が撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの移動量が、左右方向にＤｘ２、上下方向にＤｙ２であったとする。
【００６１】
このとき、ステップＳ４において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中に、輝度測定点Ｑ１（ｘa、ｙa）が設定されたとすると、輝度測定点Ｑ１に対応するワーク１０上の点Ｑ１’（ｘｗa、ｙｗa）が、撮像部２８で撮影された画像の中央に映るようにするための、ワーク移動テーブル３０の基準位置からの左右方向移動量Ｄｘaと、上下方向移動量Ｄｙaは、それぞれ、（式１）と（式２）で算出される。
【００６２】
Ｄｘa＝Ｄｘ１＋（Ｄｘ２−Ｄｘ１）{（ｘa−ｘ１）／（ｘ２−ｘ１）} （式１）
Ｄｙa＝Ｄｙ１＋（Ｄｙ２−Ｄｙ１）{（ｙa−ｙ１）／（ｙ２−ｙ１）} （式２）
次に、テンプレート作成部１１０において、レイアウト画像Ｌ（ｘ、ｙ）の中で、ステップＳ４で設定された輝度測定点Ｑ１を中心とするテンプレートが作成される（図４のステップＳ６）。
【００６３】
ステップＳ６では、ステップＳ４で設定した全ての輝度測定点に対してテンプレートが生成され、テンプレート作成部１１０に記憶される。
【００６４】
次に、ステップＳ４で設定した各々の輝度測定点に対して、その輝度測定点が、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に映るように、ワーク移動テーブル３０を移動する（図４のステップＳ７）。このときのワーク移動テーブル３０の移動量は、先に説明した（式１）と（式２）に従って算出すればよい。
【００６５】
ワーク移動テーブル３０が所定量移動した後で、撮像部２８でワーク１０の画像Ｉ（ｘ、ｙ）が撮影され、撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）に対して、合焦度合演算部５０において、画像の合焦度合が算出される（図４のステップＳ８）。
【００６６】
合焦度合は、例えば、撮影した画像Ｉ（ｘ、ｙ）を小領域に分割し、分割された小領域の中の階調値のコントラスト比を算出し、このコントラスト比の値に基づいて判断される。具体的なコントラスト比の算出方法は数多く紹介されており、そのいずれの方法を用いて行ってもよい。そして、ピントが合うと、コントラスト比は大きな値になる。
【００６７】
ここで、合焦度合が予め決めた所定値に満たないとき（図４のステップＳ１０がＮＯのとき）は、撮像部２８のピントがずれていると判断して、撮像部移動テーブル４０を前後方向に移動させ（図４のステップＳ９）、撮像部２８で再び画像Ｉ（ｘ、ｙ）を撮影する。この操作を、ピントが合った画像が得られるまで繰り返す。なお、ピントが合っている位置（前ピンか後ピンか）を判断することはできないため、撮像部移動テーブル４０は、予め決めた方向に、所定量ずつ動かせばよい。
【００６８】
例えば、最初に、撮像部移動テーブル４０を、撮像部２８がワーク１０から最も遠ざかる位置まで動かして、そこから、予め決めた所定量ずつ、撮像部２８がワーク１０に近づく方向に動かせばよい。
【００６９】
そして、撮像部移動テーブル４０が所定量移動する毎に、撮像部２８でワーク１０の画像Ｉ（ｘ、ｙ）を撮影して、撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）から、合焦度合演算部５０において、画像のコントラスト比を算出し、コントラスト比が所定値以上となったとき、もしくは、コントラスト比が、所定値以上のピークをなすことが検出されたとき、ピントが合ったと判断して（図４のステップＳ１０がＹＥＳのとき）、テンプレートマッチング演算部１２０において、テンプレートマッチングを行う（図４のステップＳ１１）。
【００７０】
次に、このテンプレートマッチングについて、図１０を用いて説明する。
【００７１】
図１０は、撮像部２８で撮影された画像Ｉ（ｘ、ｙ）から抽出したエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の左上隅に、図８（１）の横長矩形状のテンプレートを重ね合わせた例である。
【００７２】
なお、画像Ｉ（ｘ、ｙ）からエッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）を抽出する処理は、画像処理の基本的な手法として一般的に広く行われているものであり、様々なエッジ抽出方法が提案されている。ここでは、そのいずれの方法を適用してエッジ抽出を行ってもよい。
【００７３】
ここで、横長矩形状のテンプレートをＳ１（α、β）で表す。そして、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の中で黒く映った画素には１が格納され、白く映った画素には０が格納されているものとする。また、テンプレートＳ１（α、β）の中で黒く映った画素には１が格納され、白く映った画素には０が格納されているものとする。
【００７４】
テンプレートマッチング演算部１２０では、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）とテンプレートＳ１（α、β）の重なり合った画素に対して、（式３）から（式５）に示す演算を行って、評価関数値ｍ（ｘ、ｙ）が算出される。
Ｅ（ｘｉ、ｙｊ）＝１、Ｓ１（ｘｉ、ｙｊ）＝１のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝１（式３）
Ｅ（ｘｉ、ｙｊ）＝０、Ｓ１（ｘｉ、ｙｊ）＝０のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝１（式４）
それ以外のとき、ｍ（ｘｉ、ｙｊ）＝０ （式５）
ここで、ｘｉ、ｙｊは、それぞれ、テンプレートを当てはめたエッジ画像の位置に応じて、テンプレートの座標を、エッジ画像の座標に変換した値である。
【００７５】
そして、このようにして算出された評価関数値ｍ（ｘｉ、ｙｊ）が、テンプレートＳ１（α、β）で覆われた領域の全ての画素について算出され、その総和が算出される。この評価値の総和を、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）と呼ぶことにする。
【００７６】
（式３）〜（式５）より、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）は、黒い画素と黒い画素とが重なり、かつ、白い画素と白い画素とが重なるほど大きい値になる。そして、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）と、そこに重ね合わせたテンプレートＳ１（α、β）とが、完全に一致したとき、マッチング度数は最大値ｎ２となる。
【００７７】
同様の演算を、図１０に示すように、テンプレートＳ１（α、β）の中心点Ｏの位置を、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）上で、左から右、そして上から下へと変えながら、繰り返して行う。その結果、最も高いマッチング度数を出力する点を決定する。
【００７８】
次に、図８（２）の縦長矩形状のテンプレートＳ２（α、β）、図８（３）の正方形状のテンプレートＳ３（α、β）に対しても、同様の演算を行う。
【００７９】
３種類のテンプレートについて演算が終了した後、最も高いマッチング度数を出力したテンプレートの種類と、そのテンプレートを当てはめた中心点Ｏの位置が特定され（エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の中の中心点Ｏの座標値を（ｘ０、ｙ０）とする）、そのときに算出されたマッチング度数が、予め決めておいた所定値以上であるとき、点（ｘ０、ｙ０）においてマッチングがとれたと判断される。
【００８０】
なお、３種類の異なるテンプレートを使ってテンプレートマッチングを行うのは、マッチングされるべき点が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、確実にマッチングをとるためである。
【００８１】
すなわち、マッチングされるべき点が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、縦長矩形状のテンプレートＳ２（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行うことによって、正方形状のテンプレートＳ３（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行う場合に対して、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）のより左右隅部までマッチングをとることができる。また、横長矩形状のテンプレートＳ１（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行うことによって、正方形状のテンプレートＳ３（α、β）を用いてテンプレートマッチングを行う場合に対して、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）のより上下隅部までマッチングをとることができる。なお、３種類のテンプレートは、全て等しい面積を有しているため、各々のテンプレートを当てはめたときに算出されるマッチング度数は、換算等を行うことなく、互いに比較可能である。
【００８２】
なお、ワーク１０の発光部には段差があるため、輝度測定点にピントを合わせる毎に、撮像部２８で観測される画像Ｉ（ｘ、ｙ）のスケールが異なる。
【００８３】
したがって、上述したテンプレートマッチング処理は、テンプレートのスケールを変えて、いくつかのサイズのテンプレートについて行う必要がある。
【００８４】
この処理は、作成したテンプレートを、予め決めておいた所定の倍率で拡大、または縮小し、こうして拡大、または縮小したテンプレートを、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）に作用させて、テンプレートマッチングを行えばよい。そして、マッチング度数が所定値以上の値を有し、かつ最大になる、テンプレートの種類と、マッチングがとれた点の座標が特定される。
【００８５】
なお、テンプレートを拡大、または縮小して作用させるため、テンプレートのサイズが異なることによって、完全にマッチングがとれたときのマッチング度数の最大値にも差異が生じる。
【００８６】
したがって、異なるサイズのテンプレートを当てはめたときに得られるマッチング度数を互いに比較することはできないため、異なるサイズのテンプレートを当てはめたときに得られるマッチング度数を比較するときには、例えば、算出されたマッチング度数を、テンプレートの面積で正規化して、正規化されたマッチング度数同士を比較すればよい。
【００８７】
次に、テンプレートマッチングによって算出されたマッチングのとれた位置（ｘ０、ｙ０）と、輝度測定部２６の測定点とが一致するように、ワーク移動テーブル制御部１３０の指示によって、ワーク移動テーブル３０を移動させる（図４のステップＳ１２）。
【００８８】
このとき、ワーク移動テーブル制御部１３０からワーク移動テーブル３０に対して、左右方向移動量Ｄｘｉと、上下方向移動量Ｄｙｉとが指示され、指示された量に対応するように、ワーク移動テーブル３０を移動させる。
【００８９】
ここで、Ｄｘｉ、Ｄｙｉは、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心座標と、テンプレートマッチングがとれた座標（ｘ０、ｙ０）との偏差から算出される値であり、ワーク移動テーブル３０を移動させて、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心が（ｘ０、ｙ０）となるための、ワーク移動テーブル３０に与える移動量である。そして、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中の座標の偏差と、ワーク移動テーブル３０の移動量との関係は、予め、校正作業によって求めておけばよい。
【００９０】
次に、輝度測定部２６によって輝度の測定が行われる（図４のステップＳ１３）。具体的には、輝度測定部２６の前面に装着したカラーフィルタを回転させて、輝度のＲ（赤）成分、Ｇ（緑）成分、Ｂ（青）成分がそれぞれ測定される。
【００９１】
この輝度の測定は、ステップＳ４で設定した輝度測定点全てに対して行われ、全ての輝度測定点の輝度測定が終了したら（図４のステップＳ１４がＹＥＳのとき）、測定を終了する。
【００９２】
そして、測定された各点の輝度情報に対して、その絶対値やばらつきが、設計値通りの値になっているか否かが分析される。
【００９３】
なお、図４のステップＳ３で行われる基準点の対応点探索は、上述したようにテンプレートマッチングを適用して行ってもよいし、操作者が目視で対応点を指定することによって行ってもよい。
【００９４】
また、上記説明では、図８に示すテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行ったが、これは、図９に示す４枚のテンプレートＵ１（α、β）、Ｕ２（α、β）、Ｕ３（α、β）、Ｕ４（α、β）を用いて行ってもよい。
【００９５】
図９に示した４枚のテンプレートは、それぞれ、図８の点Ｏに相当する点Ｐを、テンプレートの４隅に配した、１辺がｎ’画素の正方形状のテンプレートである。なお、テンプレートのサイズに格別の制約はなく、撮影される画像のサイズに応じて、適宜設定すればよい。また、図９の例では、テンプレートの縦方向のサイズと横方向のサイズが等しいが、これは、縦横のサイズが異なっても差し支え無い。
【００９６】
このようにして、４枚のテンプレートＵ１（α、β）、Ｕ２（α、β）、Ｕ３（α、β）、Ｕ４（α、β）の４隅の点Ｐを、それぞれ、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の点（ｘｉ、ｙｊ）に当てはめて、テンプレートの位置をずらしながら、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）を算出する。そして、マッチング度数Ｍ（ｘｉ、ｙｊ）の最大値を与えるテンプレートの種類と、それを当てはめた位置とを求め、算出されたマッチング度数が、予め決めておいた所定値以上であるとき、マッチングがとれたと判断する。
【００９７】
そして、マッチングがとれた位置が、画像Ｉ（ｘ、ｙ）の中心に観測されるようにワーク移動テーブル３０を移動させて、輝度測定部２６によって輝度の測定を行う。
【００９８】
このように、図９のテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行うことによって、マッチングされるべき画素が、エッジ画像Ｅ（ｘ、ｙ）の隅部にあっても、確実にマッチングをとることができる。そして、これによって、マッチングがとれる範囲をより一層拡大することができ、ワークの設置位置にずれが生じたり、発光部を有するスイッチの設置位置にずれが生じたりしても、予め設定した輝度測定点の輝度を精度よく測定することができる。
【００９９】
このように構成された本実施形態１に係る輝度測定装置および輝度測定方法によれば、合焦度合演算部５０によって、撮像部２８で撮影された画像の合焦状態が検出され、検出された合焦状態に応じて、撮像部移動テーブル制御部６０によって、撮像部移動テーブル４０が、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動して、ワーク１０の前面に焦点を合わせることができるため、ワーク１０の発光部に段差があっても、輝度測定部２６によって、ワーク１０の前面の発光部の輝度を測定することができる。また、対応点探索部８０によって、ワーク１０の前面の基準点と、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応付けを行った結果に基づいて、レイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中に設定した輝度測定点に対応するワーク１０の前面の点の座標を算出することができるため、予め設定した輝度測定点に対応する点の輝度を、多くの人手や時間をかけずに測定することができる。さらに、テンプレートマッチング演算部１２０によって、輝度測定点を含む領域をテンプレートとして、実際に輝度測定部２６が輝度を測定する点を含む領域とテンプレートマッチングを行うため、発光部を有するスイッチの設置位置が、がたつきによってずれを生じたり、或いは、輝度測定時のワーク１０の設置位置にずれが生じたりしても、測定すべき点の輝度を確実に測定することができ、これによって、同じ形態を有する異なる操作パネルの表示面の輝度を、高い再現性で測定することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態１は本発明の例示にしか過ぎないものであるため、本発明は実施形態１の構成にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。 例えば、上記実施形態１では、基準点設定部７０において、ワーク１０の前面に２つの基準点を設定したが、より多くの基準点を設定することによって、ワーク１０とレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）との対応関係の精度をより向上させることもできる。
【０１０１】
また、上記実施形態１では、ワーク１０をワーク移動テーブル３０に固定して、輝度および画像情報取得部２０の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させ、さらに、輝度および画像情報取得部２０を撮像部移動テーブル４０に固定して、輝度および画像情報取得部２０の光軸に沿って前後方向に移動させるように構成したが、実施形態の構成はこの限りではなく、ワーク移動テーブル３０、または撮像部移動テーブル４０のどちらか一方のみを、上下左右前後の３方向に移動させるようにしてもよい。これによって、ワーク移動テーブル３０、または撮像部移動テーブル４０のうち、いずれか一方のテーブルの移動機能は不要になるとともに、そのテーブルに接続された移動テーブル制御部が不要になるため、システムの構成を簡略化することができる。
【０１０２】
さらに、上記実施形態１において、撮像部２８は、輝度測定点の周辺のみを撮影するものであったが、カメラを１台増やして、撮像部２８よりも広い観測視野を有する撮像部を、輝度および画像情報取得部２０に追加してもよい。このように、広視野を観測可能な撮像部で撮影した画像を用いることにより、１回の撮影で、ワーク１０の広範囲を画像化することができるため、これによって、図４のステップＳ３において、発光部のレイアウト画像Ｌ（ｘ，ｙ）の中からワーク１０の前面に設定した基準点に対応する点を探索する処理を、より一層迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ ワーク
２０ 輝度および画像情報取得部
２２ 光学系
２３ ハーフミラー
２４ ミラー
２５ 光路分岐部
２６ 輝度測定部
２８ 撮像部
３０ ワーク移動テーブル
４０ 撮像部移動テーブル
５０ 合焦度合演算部
６０ 撮像部移動テーブル制御部
７０ 基準点設定部
８０ 対応点探索部
９０ 輝度測定点設定部
１００ 輝度測定点算出部
１１０ テンプレート作成部
１２０ テンプレートマッチング演算部
１３０ ワーク移動テーブル制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部を有する複数のスイッチ面や表示面が段差をもって配置されたワークと、
前記発光部の特定点の輝度を、前記ワークに対向する方向から測定する輝度測定部と、
前記輝度測定部と一体化され、互いの光軸が同軸系をなすように配置されて、前記特定点を含む周辺領域を撮影する撮像部と、
前記ワークを固定して、固定した前記ワークを、前記輝度測定部、および前記撮像部の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブルと、
前記輝度測定部、および前記撮像部を固定して、固定した前記輝度測定部、および前記撮像部を、前記輝度測定部、および前記撮像部の光軸に沿って、前後方向に移動させる撮像部移動テーブルと、
前記発光部の前面に、上下左右に離隔した少なくとも２つの基準点を設定する基準点設定部と、
前記発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像の中から、前記基準点に対応する点を探索する対応点探索部と、
前記発光部のレイアウト画像の中に、複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部と、
前記対応点探索部の探索結果に基づいて、前記輝度測定点設定部で設定した複数の輝度測定点にそれぞれ対応する、前記ワークの前面の点の座標を算出する輝度測定点算出部と、
前記輝度測定点算出部で算出された前記ワークの前面の点と前記輝度測定部の測定点とが一致するように、前記ワーク移動テーブルに対して、前記ワーク移動テーブルの移動方向と移動量とを指示するワーク移動テーブル制御部と、
前記撮像部で撮影された前記発光部の画像の合焦状態を検出する合焦度合演算部と、
前記合焦度合演算部の演算結果に基づいて、前記ワークの前面に合焦した画像が撮影できるように、前記撮像部移動テーブルに対して、前記撮像部移動テーブルの移動方向と移動量とを指示する撮像部移動テーブル制御部と、
前記輝度測定点設定部で設定された前記レイアウト画像の中の各輝度測定点を中心とする領域をテンプレートとして設定するテンプレート作成部と、
前記テンプレート作成部で設定された各テンプレートと、前記撮像部で撮影された、前記各輝度測定点に対応する点を含む画像とのテンプレートマッチングを行い、各輝度測定点に対応する前記輝度測定点に対応する点を含む画像の中の点の座標をそれぞれ算出するテンプレートマッチング演算部と、
を有し、前記各輝度測定点が、前記テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように、前記ワーク移動テーブルを移動させて、前記輝度測定部で輝度を測定することを特徴とする輝度測定装置。
【請求項２】
前記輝度測定点設定部は、前記テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に含まれる前記発光部の領域の形状と、互いに合同もしくは相似な形状を有する前記発光部の領域が、前記レイアウト画像の中に存在しないように、輝度測定点を設定することを特徴とする、請求項１に記載の輝度測定装置。
【請求項３】
前記輝度測定点設定部は、前記テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に、前記発光部の複数の領域が含まれるように、輝度測定点を設定することを特徴とする、請求項１に記載の輝度測定装置。
【請求項４】
前記テンプレート作成部において設定されるテンプレートは、縦長矩形状、横長矩形状、および正方形状であり、これら複数のテンプレートに対して、前記テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置。
【請求項５】
前記テンプレート作成部において設定されるテンプレートは、前記輝度測定点設定部で設定された点をそれぞれ４隅に配した矩形状であり、これら４つのテンプレートに対して、前記テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置。
【請求項６】
前記輝度測定部で輝度を測定する際、前記各輝度測定点が前記テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように前記ワーク移動テーブルを移動させることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置を用いた輝度測定方法。
【請求項１】
発光部を有する複数のスイッチ面や表示面が段差をもって配置されたワークと、
前記発光部の特定点の輝度を、前記ワークに対向する方向から測定する輝度測定部と、
前記輝度測定部と一体化され、互いの光軸が同軸系をなすように配置されて、前記特定点を含む周辺領域を撮影する撮像部と、
前記ワークを固定して、固定した前記ワークを、前記輝度測定部、および前記撮像部の光軸に直交する面上で、直交する２方向に移動させるワーク移動テーブルと、
前記輝度測定部、および前記撮像部を固定して、固定した前記輝度測定部、および前記撮像部を、前記輝度測定部、および前記撮像部の光軸に沿って、前後方向に移動させる撮像部移動テーブルと、
前記発光部の前面に、上下左右に離隔した少なくとも２つの基準点を設定する基準点設定部と、
前記発光部の辺縁位置を表すレイアウト画像の中から、前記基準点に対応する点を探索する対応点探索部と、
前記発光部のレイアウト画像の中に、複数の輝度測定点を設定する輝度測定点設定部と、
前記対応点探索部の探索結果に基づいて、前記輝度測定点設定部で設定した複数の輝度測定点にそれぞれ対応する、前記ワークの前面の点の座標を算出する輝度測定点算出部と、
前記輝度測定点算出部で算出された前記ワークの前面の点と前記輝度測定部の測定点とが一致するように、前記ワーク移動テーブルに対して、前記ワーク移動テーブルの移動方向と移動量とを指示するワーク移動テーブル制御部と、
前記撮像部で撮影された前記発光部の画像の合焦状態を検出する合焦度合演算部と、
前記合焦度合演算部の演算結果に基づいて、前記ワークの前面に合焦した画像が撮影できるように、前記撮像部移動テーブルに対して、前記撮像部移動テーブルの移動方向と移動量とを指示する撮像部移動テーブル制御部と、
前記輝度測定点設定部で設定された前記レイアウト画像の中の各輝度測定点を中心とする領域をテンプレートとして設定するテンプレート作成部と、
前記テンプレート作成部で設定された各テンプレートと、前記撮像部で撮影された、前記各輝度測定点に対応する点を含む画像とのテンプレートマッチングを行い、各輝度測定点に対応する前記輝度測定点に対応する点を含む画像の中の点の座標をそれぞれ算出するテンプレートマッチング演算部と、
を有し、前記各輝度測定点が、前記テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように、前記ワーク移動テーブルを移動させて、前記輝度測定部で輝度を測定することを特徴とする輝度測定装置。
【請求項２】
前記輝度測定点設定部は、前記テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に含まれる前記発光部の領域の形状と、互いに合同もしくは相似な形状を有する前記発光部の領域が、前記レイアウト画像の中に存在しないように、輝度測定点を設定することを特徴とする、請求項１に記載の輝度測定装置。
【請求項３】
前記輝度測定点設定部は、前記テンプレート作成部で設定されるテンプレートの中に、前記発光部の複数の領域が含まれるように、輝度測定点を設定することを特徴とする、請求項１に記載の輝度測定装置。
【請求項４】
前記テンプレート作成部において設定されるテンプレートは、縦長矩形状、横長矩形状、および正方形状であり、これら複数のテンプレートに対して、前記テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置。
【請求項５】
前記テンプレート作成部において設定されるテンプレートは、前記輝度測定点設定部で設定された点をそれぞれ４隅に配した矩形状であり、これら４つのテンプレートに対して、前記テンプレートマッチング演算部において、それぞれテンプレートマッチングを行い、最も高いマッチング度合を与えるテンプレートが当てはめられた点を、マッチングがとれた点とすることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置。
【請求項６】
前記輝度測定部で輝度を測定する際、前記各輝度測定点が前記テンプレートマッチング演算部で算出された各点と一致するように前記ワーク移動テーブルを移動させることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の輝度測定装置を用いた輝度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５５７５９（Ｐ２０１２−２５５７５９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０３６４（Ｐ２０１１−１３０３６４）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【出願人】（５１１１４２６７１）株式会社イーズ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【出願人】（５１１１４２６７１）株式会社イーズ (1)
【Ｆターム（参考）】
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