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JP2006098095A - Moisture content-measuring instrument - Google Patents

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JP2006098095A
JP2006098095A JP2004281620A JP2004281620A JP2006098095A JP 2006098095 A JP2006098095 A JP 2006098095A JP 2004281620 A JP2004281620 A JP 2004281620A JP 2004281620 A JP2004281620 A JP 2004281620A JP 2006098095 A JP2006098095 A JP 2006098095A
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JP
Japan
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moisture content
ccd camera
region
water content
image
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Withdrawn
Application number
JP2004281620A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Nakano
修 中野
Yoshihisa Fujiwara
義久 藤原
Hidefumi Matsuura
英文 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moisture content-measuring instrument capable of obtaining a visible image by one exposure without requiring the changeover of a filter and capable of measuring moisture content. <P>SOLUTION: The moisture content-measuring instrument is equipped with a CCD camera 1 having sensitivity up to a near infrared region, the near infrared light cutting filter provided to the valid pixel region of the CCD imaging element of the CCD camera 1 and a visible light cutting filter provided to the invalid pixel region of the CCD imaging element of the CCD camera 1. The image of the valid pixel region photographed by the CCD camera 1 is displayed on a display device 4 and moisture content is calculated on the basis of the output from the imaging element of the invalid region is calculated by a controller 3 and the calculation result is displayed on a display device 4. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、皮膚などが含有する含水量を測定する含水量測定装置に関するものである。   The present invention relates to a moisture content measuring apparatus for measuring the moisture content contained in skin or the like.

化粧品や医薬品を選定するに際し、皮膚が含有する含水量を把握することは重要なファクタである。そこで、皮膚の水分含有量を測定するために、従来は、高周波インピーダンスを測定する方法、マイクロ波の伝導性を計る方法などが知られている。   In selecting cosmetics and pharmaceuticals, it is an important factor to grasp the moisture content contained in the skin. Therefore, in order to measure the moisture content of the skin, conventionally, a method for measuring high-frequency impedance, a method for measuring microwave conductivity, and the like are known.

しかしながら、上記した測定方法は、電極などを皮膚に接触させて測定する必要があり、その測定作業に手間がかかるなどの難点があった。   However, the above-described measurement method has a problem that it is necessary to perform measurement by bringing an electrode or the like into contact with the skin, and the measurement work is troublesome.

また、化粧品の販売時など、皮膚の含水量を測定する場合には、皮膚の状態と共に、その部分の皮膚の含水量が表示することができれば、ユーザにとってその状態が確認できて便利である。   Also, when measuring the moisture content of the skin, such as when selling cosmetics, if the moisture content of the skin along with the skin condition can be displayed, it is convenient for the user to check the condition.

この出願者等は、既に、CCDカメラと、可視光透過フィルタと、赤外光透過フィルタとを備え、CCDカメラのレンズが可視光透過フィルタで覆われた第1状態でCCDカメラによって撮影された可視光画像の画像データとCCDカメラのレンズが赤外光透過フィルタで覆われた第2の状態でCCDカメラによって撮影された赤外光画像の画像データとに基づいて、測定エリアの含水量の分布を算出する含水量測定装置を提案している(特許文献1参照)。   The applicants have already taken a CCD camera, a visible light transmission filter, and an infrared light transmission filter, and the CCD camera lens was photographed in the first state covered with the visible light transmission filter. Based on the image data of the visible light image and the image data of the infrared light image taken by the CCD camera in the second state where the lens of the CCD camera is covered with the infrared light transmission filter, the water content of the measurement area is determined. A water content measuring device for calculating the distribution has been proposed (see Patent Document 1).

そして、上記含水量測定装置を用いて、この装置をCRTディスプレイに接続して、測定エリアの含水量の分布をユーザに認識させるように構成できる。
特開2002−98633号公報
And it can comprise so that a user may recognize distribution of the moisture content of a measurement area by connecting this apparatus to a CRT display using the said moisture content measuring device.
JP 2002-98633 A

しかしながら、上記した特許文献1に記載した装置においては、可視光透過フィルタと赤外線透過フィルタとを切り替えるための機構部が必要であるとともに、可視光画像と近赤外線画像をフィルタを切り替えて撮像するために、少なくとも2回の露光が必要となり、リアルタイムに状態を表示することは困難であった。   However, in the apparatus described in Patent Document 1 described above, a mechanism unit for switching between a visible light transmission filter and an infrared transmission filter is necessary, and a visible light image and a near infrared image are captured by switching the filter. In addition, at least two exposures are required, and it is difficult to display the state in real time.

この発明は、フィルタの切替を必要とせずに、1回の露光で可視画像を得るとともに、水分含有量を測定できる含水量測定装置を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the moisture content measuring apparatus which can measure a moisture content while obtaining a visible image by one exposure, without requiring the switch of a filter.

この発明は、近赤外領域まで感度を有するCCDカメラと、このCCDカメラのCCD撮像素子の有効外画素領域に設けられた近赤外光の波長域に通過帯域を有するとともに可視光の波長域に通過阻止帯域を有するフィルタと、前記有効外領域の撮像素子からの出力に基づいて含水量を算出する演算処理手段と、を備えたことを特徴とする。   The present invention relates to a CCD camera having sensitivity up to the near-infrared region, and a pass-band in the wavelength region of near-infrared light provided in a non-effective pixel region of the CCD image pickup device of this CCD camera and the wavelength region of visible light And a processing unit that calculates a water content based on an output from the imaging device in the non-effective region.

また、この発明は、前記CCDカメラのCCD撮像素子の有効画素領域に、近赤外光の波長域に通過阻止帯域を有するとともに可視光の波長域に通過帯域を有する第2のフィルタを設け、CCDカメラで撮像した有効画素領域の画像を表示装置で表示するとともに、前記演算手段で有効外領域の撮像素子からの出力に基づいて含水量を算出し、その結果を表示装置で表示するように構成できる。   In the present invention, the effective pixel region of the CCD image pickup device of the CCD camera is provided with a second filter having a pass-stop band in the near-infrared light wavelength region and a pass-band in the visible light wavelength region, An image of the effective pixel area imaged by the CCD camera is displayed on the display device, and the moisture content is calculated based on the output from the imaging device in the non-effective area by the calculation means, and the result is displayed on the display device. Can be configured.

上記したこの発明によれば、CCDカメラの画素領域の画素配分を上手く利用し、画像データを含水量測定用と表示用に使い分けることができ、1回の露光で可視画像の撮影と含水量の検出が行え、リアルタイムの表示と含水量の検出が容易に行える。   According to the present invention described above, the pixel distribution of the pixel area of the CCD camera can be used effectively, and the image data can be used separately for the moisture content measurement and for the display. Detection can be performed, and real-time display and moisture content can be easily detected.

以下、この発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施形態にかかる含水量測定装置の構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moisture content measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

この発明にかかる含水量測定装置は、近赤外線領域まで感度を有する高感度CCDカメラ1を備える。このCCDカメラ1は、図5の感度特性図に示すように、従来のCCDカメラに比べて近赤外線領域まで感度を有するものであり、900nm〜1200nmといった水の吸収波長周辺帯域まで感度を有する。この帯域の光量変化を検出することで含水量を検出することができる。図4は、反射率(%)と入射波長(nm)との関係を示す図である。この図4から、水の吸収波長は1.45μmと1.95μmであるが、含水量増加に伴い周辺波長帯域も変化していることが分かる。よって、近赤外線領域まで感度を有するCCDカメラ1を用いれば、含水量が検出できる。   The water content measuring device according to the present invention includes a high sensitivity CCD camera 1 having sensitivity up to the near infrared region. As shown in the sensitivity characteristic diagram of FIG. 5, the CCD camera 1 has a sensitivity up to the near infrared region as compared with the conventional CCD camera, and has a sensitivity up to a water absorption wavelength peripheral band of 900 nm to 1200 nm. The water content can be detected by detecting the change in the amount of light in this band. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the reflectance (%) and the incident wavelength (nm). FIG. 4 shows that the absorption wavelengths of water are 1.45 μm and 1.95 μm, but the peripheral wavelength band also changes as the water content increases. Therefore, if the CCD camera 1 having sensitivity up to the near infrared region is used, the water content can be detected.

このCCDカメラ1は、図2に示すように、CCD撮像素子は、複数の受光素子がエリア状に配列されて、画素領域10を形成する。各画素は、上記のように、900nm〜1200nmといった水の吸収波長周辺帯域まで感度を有する高感度CCDで構成されている。   As shown in FIG. 2, in the CCD camera 1, the CCD image pickup element forms a pixel region 10 by arranging a plurality of light receiving elements in an area. As described above, each pixel is composed of a high-sensitivity CCD having sensitivity up to the water absorption wavelength peripheral band of 900 nm to 1200 nm.

通常、CCDカメラ1は、CCD素子で撮像した全ての情報を画像として用いるのではなく、一部の周辺画素データは表示装置などに用いる画像データとしては用いない。このため、CCDカメラ1の画素領域10は、有効画素領域12とその周囲の有効外画素領域11とで構成され、両画素領域の各画素は同じ感度を有するセンサで構成されている。この発明の含水量測定装置は、このCCDカメラ1の画素領域10の画素配分を上手く利用し、画像データを含水量測定用と表示用に使い分けるものである。   Normally, the CCD camera 1 does not use all information captured by the CCD element as an image, and some peripheral pixel data is not used as image data used for a display device or the like. For this reason, the pixel region 10 of the CCD camera 1 is composed of an effective pixel region 12 and a surrounding non-effective pixel region 11, and each pixel in both pixel regions is composed of a sensor having the same sensitivity. The water content measuring apparatus of the present invention makes good use of the pixel distribution of the pixel area 10 of the CCD camera 1 and uses image data separately for water content measurement and display.

このため、表示用の画像データとして用いる有効画素領域12上には、近赤外光の波長域に通過阻止帯域を有するとともに可視光の波長域に通過帯域を有す近赤外線カットフィルタが設けられ、含水量測定用のデータとして用いる有効外画素領域11上には、近赤外光の波長域に通過帯域を有するとともに可視光の波長域に通過阻止帯域を有する可視光カットフィルタが設けられている。肌含水量のように、画像と含水量をリアルタイムに計測する必要がある場合には、上記のように、高感度CCDカメラ1のCCDの受光部の前面に透過特性の異なる光学フィルタ、すなわち、有効画素領域12上に、近赤外線カットフィルタを設け、有効外画素領域11上に、可視光カットフィルタを設ければ、中央の有効画素領域12で画像を撮像し、そして、周辺画素で含水量を検出することができる。   For this reason, on the effective pixel region 12 used as display image data, a near-infrared cut filter having a pass-stop band in the near-infrared light wavelength region and a pass-band in the visible light wavelength region is provided. A visible light cut filter having a pass band in the near-infrared light wavelength region and a pass-inhibiting band in the visible light wavelength region is provided on the non-effective pixel region 11 used as data for water content measurement. Yes. When it is necessary to measure the image and water content in real time like the skin water content, as described above, an optical filter having different transmission characteristics on the front surface of the light receiving unit of the CCD of the high sensitivity CCD camera 1, that is, If a near-infrared cut filter is provided on the effective pixel region 12 and a visible light cut filter is provided on the non-effective pixel region 11, an image is picked up in the central effective pixel region 12, and the water content in the peripheral pixels Can be detected.

CCDカメラ1は、太陽光などの自然光による撮像も可能であるが、この実施形態では、含水量測定の正確性を図るために、CCDカメラ1に光源を備えている。この光源は可視光領域から近赤外線領域まで広帯域な分光特性を有する電球を用いている。図6に、光源として用いることができるハロゲン電球の発光スペクトルの例を示す。図6は、電球の電力を一定にした場合の分光特性である。   Although the CCD camera 1 can capture an image using natural light such as sunlight, in this embodiment, the CCD camera 1 includes a light source in order to ensure the accuracy of moisture content measurement. This light source uses a light bulb having a broadband spectral characteristic from the visible light region to the near infrared region. FIG. 6 shows an example of an emission spectrum of a halogen bulb that can be used as a light source. FIG. 6 shows the spectral characteristics when the electric power of the bulb is constant.

図3(a)に示すように、手のひらの一部(図中四角で囲む領域)をCCDカメラ1で1回の露光で撮影する。この露光の際、自然光などのノイズを少なくするために、なるべく手のひらにCCDカメラ1のレンズを近づけて撮影する。このとき、手のひらには、CCDカメラ1に設けたランプからの光が照射され、その反射光がCCDカメラ1内の画素領域10に導かれる。そして、同図(b)に示すように、画素領域10には、有効画素領域12に近赤外線カットフィルタを透過した可視光による表示用画像データが与えられ、有効外画素領域11には、可視光カットフィルタを透過した含水量検出用の画像データが与えられる。   As shown in FIG. 3A, a part of the palm (area surrounded by a square in the figure) is photographed by the CCD camera 1 with one exposure. In this exposure, the lens of the CCD camera 1 is photographed as close to the palm as possible in order to reduce noise such as natural light. At this time, the palm is irradiated with light from a lamp provided in the CCD camera 1, and the reflected light is guided to the pixel region 10 in the CCD camera 1. Then, as shown in FIG. 5B, the pixel area 10 is given display image data by visible light that has passed through the near-infrared cut filter to the effective pixel area 12, and the non-effective pixel area 11 is visible. Image data for water content detection that has passed through the light cut filter is provided.

CCDカメラ1で撮像した有効外画素領域11、有効画素領域12のすべての画像データはメモリ2に与えられ格納される。このメモリ2に格納された画像データがコントローラ3の制御のもと、コントローラ3内に取り込まれ、所定の処理が行われる。コントローラ3は、マイクロプロセッサ等で構成され、内部に動作を制御するためのプログラムが書き込まれたメモリ、画像データを取り込み処理するためワークメモリなどを備える。これらメモリは、コントローラ3内部に設けても外部に設けてもよく、必要に応じて適宜選択される。   All the image data of the non-effective pixel area 11 and the effective pixel area 12 imaged by the CCD camera 1 are given to the memory 2 and stored therein. The image data stored in the memory 2 is taken into the controller 3 under the control of the controller 3, and a predetermined process is performed. The controller 3 is constituted by a microprocessor or the like, and includes a memory in which a program for controlling operations is written, a work memory for capturing image data, and the like. These memories may be provided inside or outside the controller 3 and are appropriately selected as necessary.

コントローラ3は、含水量検出のためにCCDカメラ1で撮像した画像データのうち、可視光カットフィルタで可視光領域の波長がカットされ、近赤外線領域の波長を受光した有効外画素領域11の画像データを取り込み、その画像データに基づき後述するように、含水量を算出する。   The controller 3 is an image of the non-effective pixel region 11 in which the wavelength of the visible light region is cut by the visible light cut filter among the image data captured by the CCD camera 1 for detecting the water content, and the near infrared region wavelength is received. The data is taken in, and the water content is calculated based on the image data as described later.

また、コントローラ3は、CRT、液晶表示装置などで構成される表示装置4に撮像した画像を表示するために、有効画素領域12が受光した近赤外線カットフィルタを透過した可視光の画像データを取り込み、表示装置4に与える。表示装置4には、CCDカメラ1で撮像した有効画素領域12の画像が表示される。また、表示装置4には、測定した含水量をスーパインポーズまたは表示装置4の画像領域を分割して表示するように構成している。   Further, the controller 3 takes in the image data of visible light transmitted through the near-infrared cut filter received by the effective pixel region 12 in order to display the captured image on the display device 4 constituted by a CRT, a liquid crystal display device, or the like. To the display device 4. On the display device 4, an image of the effective pixel region 12 captured by the CCD camera 1 is displayed. Further, the display device 4 is configured to display the measured water content by superimposing or dividing the image area of the display device 4.

次に、含水量の算出方法の一例について説明する。この発明のおいては、測定対象に応じた含水量算出式を用いて、コントローラ3が含水量を算出する。このため、コントローラ3には、後述するような算出式データが格納される。   Next, an example of a method for calculating the water content will be described. In the present invention, the controller 3 calculates the water content using a water content calculation formula corresponding to the measurement object. For this reason, the controller 3 stores calculation formula data as described later.

上記のように、測定対象に応じた含水量算出式を用いるので、測定対象物ごとに、教指データを測定し、測定データから重回帰によって含水量算出式を得る。一般的に、多波長帯域の近赤外光を用いた定量分析では、重回帰式を用いて下記のように表すことができる。   As described above, since the water content calculation formula corresponding to the measurement target is used, the teaching data is measured for each measurement target, and the water content calculation formula is obtained from the measurement data by multiple regression. In general, quantitative analysis using near-infrared light in a multi-wavelength band can be expressed as follows using a multiple regression equation.

C=K0+K1×log(1/R1
+K2×log(1/R2
+K3×log(1/R3
+・・・
+Kn×log(1/Rn
ここで、Cは含水量、Knは重回帰により求められる定数、log(1/Rn)は測定波長帯域の吸光度、Rnは測定波長帯域の反射率である。
C = K 0 + K 1 × log (1 / R 1 )
+ K 2 × log (1 / R 2 )
+ K 3 × log (1 / R 3 )
+ ...
+ K n × log (1 / R n )
Here, C is the water content, K n is a constant obtained by multiple regression, log (1 / R n ) is the absorbance in the measurement wavelength band, and R n is the reflectance in the measurement wavelength band.

この発明では、用いる波長帯域は、900nm〜1200nm程度の一つの帯域のみなので、上記の式は以下のようになる。   In the present invention, since the wavelength band to be used is only one band of about 900 nm to 1200 nm, the above formula is as follows.

C=K0+K1×log(1/R1
ここで、Cは含水量、K0、K1は重回帰により求められる定数、log(1/R1)は900nm〜1200nm帯域の吸光度、R1は900nm〜1200nm帯域の反射率である。
C = K 0 + K 1 × log (1 / R 1 )
Here, C is the water content, K 0 and K 1 are constants obtained by multiple regression, log (1 / R 1 ) is the absorbance in the 900 nm to 1200 nm band, and R 1 is the reflectance in the 900 nm to 1200 nm band.

含水量既知の教指データ測定時の反射率から吸光度を算出し、含水量と吸光度の関係から重回帰的に定数を決定し、含水量算出式を求めておき、この算出式データをコントローラ3内に格納する。   The absorbance is calculated from the reflectance at the time of measuring the finger data with the known moisture content, a constant is determined in a multiple regression manner from the relationship between the moisture content and the absorbance, and the formula for calculating the moisture content is obtained. Store in.

なお、反射率の算出方法は、予め既知の反射率を有する標準反射板を測定しておくことで、実際の測定値から簡単な式により反射率を導くことができる。たとえば、反射率95%と5%の標準反射板を用いて実測値の反射率を求める場合には、次の式により得られる。   In addition, the reflectance calculation method can derive | lead-out a reflectance with a simple formula from an actual measurement value by measuring the standard reflecting plate which has a known reflectance beforehand. For example, when the reflectance of the actual measurement value is obtained using a standard reflector having a reflectance of 95% and 5%, the following equation is obtained.

R=0.05+(0.95−0.05)×(Data−DB)/(DW−DB)
ここで、Rは対象物の反射率、Dataは対象物測定データ、DBは反射率5%の標準反射板測定データ、DWは反射率95%の標準反射板の測定データである。
R = 0.05 + (0.95-0.05) × (Data-DB) / (DW-DB)
Here, R is the reflectance of the object, Data is the object measurement data, DB is the standard reflector measurement data with a reflectance of 5%, and DW is the measurement data of the standard reflector with a reflectance of 95%.

このようにして算出した反射率から、先の重回帰式にあてはめることにより、含水量を算出することができる。   The water content can be calculated from the reflectance thus calculated by applying the above multiple regression equation.

この発明では、含水量算出式が簡単な一次式で表すことができるから、測定対象物によっては、対象物測定データと含水量の変換テーブルを作成しておき、そのテーブルをメモリに格納することで、容易に含水量を測定するように構成することもできる。   In the present invention, since the water content calculation formula can be expressed by a simple primary formula, depending on the measurement object, a conversion table between the object measurement data and the water content is created and the table is stored in the memory. Thus, the water content can be easily measured.

次に、この発明にかかる含水量測定装置を用いて、肌の含水量を測定する方法につき図7および図8を参照して説明する。図7、図8に示す例は、測定した肌の代表含水量を表示する場合を示している。   Next, a method for measuring the moisture content of the skin using the moisture content measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The example shown in FIGS. 7 and 8 shows a case in which the measured representative moisture content of the skin is displayed.

図7、図8に示すように、手のひらの一部(図中四角で囲む領域)をCCDカメラ1で1回の露光で撮影する(図7(a)参照)。この露光の際、自然光などのノイズを少なくするために、なるべく手のひらにCCDカメラ1のレンズを近づけて撮影する。このとき、手のひらには、CCDカメラ1に設けたランプからの光が照射され、その反射光がCCDカメラ1内の画素領域10に導かれる。そして、図7(b)に示すように、画素領域10には、有効画素領域12に近赤外線カットフィルタを透過した可視光による表示用画像データが与えられ、有効外画素領域11には、可視光カットフィルタを透過した含水量検出用の画像データが与えられ、有効、有効外を含めすべての画像データをメモリ2に格納する(ステップS1)。そして、コントローラ3は、メモリ2から可視光カットフィルタを透過した有効外画素領域11から近赤外光受光画素データを抽出する(ステップS2)。また、コントローラ3は、表示装置4に、有効画素領域12に画像データに基づく画像、すなわち、手のひら部分の映像を表示させるように制御する。   As shown in FIGS. 7 and 8, a part of the palm (area surrounded by a square in the figure) is photographed by the CCD camera 1 with one exposure (see FIG. 7A). In this exposure, the lens of the CCD camera 1 is photographed as close to the palm as possible in order to reduce noise such as natural light. At this time, the palm is irradiated with light from a lamp provided in the CCD camera 1, and the reflected light is guided to the pixel region 10 in the CCD camera 1. Then, as shown in FIG. 7B, the pixel area 10 is given display image data by visible light that has passed through the near-infrared cut filter to the effective pixel area 12, and the non-effective pixel area 11 has visible light. Image data for water content detection that has passed through the light cut filter is given, and all image data including valid and invalid are stored in the memory 2 (step S1). Then, the controller 3 extracts near-infrared light receiving pixel data from the non-effective pixel region 11 that has passed through the visible light cut filter from the memory 2 (step S2). In addition, the controller 3 controls the display device 4 to display an image based on the image data, that is, an image of the palm portion in the effective pixel area 12.

続いて、コントローラ3は、予め算出して格納していた反射率並びに上記した算出式に基づき、近赤外光受光画素データごとの含水量を算出する(ステップS3)。そして、コントローラ3は、算出した画素ごとの含水量データから平均値等の統計値を算出する(ステップS4)。この例においては、すべての画素データの平均値から平均含水量を求めるとともに、最も含水量の多い最大値データ、最も含水量の含水量の少ない最小値データを求める。そして、図7(c)に示すように、表示装置4の表示画面40に、可視画像と含水量統計値の各データを併せて表示させ(ステップS5)、含水量の測定動作を終了するか否か判断され(ステップS6)、終了しない場合には、ステップS1に戻り、前述の動作を繰り返す。   Subsequently, the controller 3 calculates the water content for each near-infrared light receiving pixel data based on the reflectance calculated and stored in advance and the above-described calculation formula (step S3). Then, the controller 3 calculates a statistical value such as an average value from the calculated water content data for each pixel (step S4). In this example, the average water content is obtained from the average value of all the pixel data, and the maximum value data with the largest water content and the minimum value data with the smallest water content are obtained. Then, as shown in FIG. 7C, whether each data of the visible image and the water content statistical value is displayed together on the display screen 40 of the display device 4 (step S5), and the water content measurement operation is terminated. If it is not determined (step S6) and the process does not end, the process returns to step S1 to repeat the above-described operation.

次に、この発明にかかる含水量測定装置を用いて、肌の含水量を測定する他の方法につき図9および図10を参照して説明する。図9、図10に示す例は、測定した肌の含水量の分布を算出して表示する場合を示している。   Next, another method for measuring the moisture content of the skin using the moisture content measuring device according to the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. The example shown in FIGS. 9 and 10 shows a case where the distribution of the measured moisture content of the skin is calculated and displayed.

図9、図10に示すように、手のひらの一部(図中四角で囲む領域)をCCDカメラ1で1回の露光で撮影する(図9(a)参照)。この露光の際、自然光などのノイズを少なくするために、なるべく手のひらにCCDカメラ1のレンズを近づけて撮影する。このとき、手のひらには、CCDカメラ1に設けたランプからの光が照射され、その反射光がCCDカメラ1内の画素領域10に導かれる。そして、図9(b)に示すように、画素領域10には、有効画素領域12に近赤外線カットフィルタを透過した可視光による表示用画像データが与えられ、有効外画素領域11には、可視光カットフィルタを透過した含水量検出用の画像データが与えられ、有効、有効外を含めすべての画像データをメモリ2に格納する(ステップS11)。そして、コントローラ3は、メモリ2から可視光カットフィルタを透過した有効外画素領域11から近赤外光受光画素データを抽出する(ステップS12)。また、コントローラ3は、表示装置4に、有効画素領域12に画像データに基づく画像、すなわち、手のひら部分の映像を表示させるように制御する。   As shown in FIGS. 9 and 10, a part of the palm (area surrounded by a square in the figure) is photographed by the CCD camera 1 with one exposure (see FIG. 9A). In this exposure, the lens of the CCD camera 1 is photographed as close to the palm as possible in order to reduce noise such as natural light. At this time, the palm is irradiated with light from a lamp provided in the CCD camera 1, and the reflected light is guided to the pixel region 10 in the CCD camera 1. Then, as shown in FIG. 9B, the pixel area 10 is given display image data by visible light that has passed through the near-infrared cut filter to the effective pixel area 12, and the non-effective pixel area 11 is visible. Image data for water content detection that has passed through the light cut filter is given, and all image data including valid and invalid are stored in the memory 2 (step S11). Then, the controller 3 extracts near-infrared light receiving pixel data from the non-effective pixel region 11 that has passed through the visible light cut filter from the memory 2 (step S12). In addition, the controller 3 controls the display device 4 to display an image based on the image data, that is, an image of the palm portion in the effective pixel area 12.

続いて、コントローラ3は、予め算出して格納していた反射率並びに上記した算出式に基づき、近赤外光受光画素データごとの含水量を算出する(ステップS13)。そして、コントローラ3は、算出した画素ごとの含水量データから最も含水量の多い最大値データ、最も含水量の含水量の少ない最小値データを求めるともに、その画素位置も求める(ステップS14)。   Subsequently, the controller 3 calculates the water content for each near-infrared light receiving pixel data based on the reflectance calculated and stored in advance and the above-described calculation formula (step S13). Then, the controller 3 obtains the maximum value data with the largest water content and the minimum value data with the smallest water content and the pixel position from the calculated water content data for each pixel (step S14).

肌などの場合は、撮影範囲が狭いために、含水量分布傾斜方向は一方向と見なしても問題はない。図9(c)に示すように、右上の画素部分が含水量が最大値、それより左斜め下に位置する画素部分が含水量が最小の場合には、図に示すように、斜め方向に含水量が変化していると見なすことができる。そこで、コントローラ3は、最大含水量画素と最小含水量画素の位置から含水量分布傾斜方向を決定する(ステップS15)。続いて、可視画像周辺の含水量データを用い、含水量分布傾斜方向に線形補間で可視画像に対応する含水量を算出する(ステップS16)。   In the case of skin or the like, since the photographing range is narrow, there is no problem even if the water content distribution inclination direction is regarded as one direction. As shown in FIG. 9C, in the case where the upper right pixel portion has the maximum water content and the pixel portion located diagonally to the lower left of the pixel portion has the minimum water content, as shown in FIG. It can be considered that the water content is changing. Therefore, the controller 3 determines the water content distribution inclination direction from the positions of the maximum water content pixel and the minimum water content pixel (step S15). Subsequently, using the water content data around the visible image, the water content corresponding to the visible image is calculated by linear interpolation in the water content distribution inclination direction (step S16).

その後、算出した可視画像画素に対応した含水量から含水量分布図を作成する(ステップS17)。そして、作成した含水量分布図と可視画像と併せて表示させ(ステップS18)、含水量の測定動作を終了するか否か判断され(ステップS19)、終了しない場合には、ステップS11に戻り、前述の動作を繰り返す。なお、含水量分布図とともに、代表的な位置の含水量を表示させるように構成してもよい。   Thereafter, a water content distribution map is created from the water content corresponding to the calculated visible image pixel (step S17). Then, the generated moisture content distribution map and the visible image are displayed together (step S18), and it is determined whether or not to end the moisture content measurement operation (step S19). If not, the process returns to step S11. The above operation is repeated. In addition, you may comprise so that the moisture content of a representative position may be displayed with a moisture content distribution map.

上記のように、この発明の含水量測定装置は、フィルタの切り替えを行うことなく、通常除かれる有効外画素データ部分に可視光カットフィルタを設け、かかる領域の画素データを用いて水分計測を行うことができるので、1度の撮影で、可視画像と水分計測を行うことができ、表示装置でモニターしながら、リアルタイムな水分計測が行える。   As described above, the moisture content measuring apparatus of the present invention provides a visible light cut filter in the non-effective pixel data portion that is normally excluded without switching the filter, and performs moisture measurement using the pixel data in this region. Therefore, a visible image and moisture measurement can be performed with one photographing, and real-time moisture measurement can be performed while monitoring with a display device.

なお、上記した実施形態においては、肌の含水量を測定する場合につき説明したが、この発明は肌の含水量に限らず、地表の含水量などCCDカメラで撮像できるものであれば、その対象物の含水量を測定することができる。   In the above-described embodiment, the case where the moisture content of the skin is measured has been described. However, the present invention is not limited to the moisture content of the skin, and any object that can be imaged with a CCD camera, such as the moisture content of the ground surface. The water content of the product can be measured.

この発明の実施形態にかかる含水量測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the moisture content measuring apparatus concerning embodiment of this invention. この発明に用いられるCCDカメラの撮像素子部分の画素領域を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pixel area | region of the image pick-up element part of the CCD camera used for this invention. この発明の実施形態にかかる含水量測定装置の撮影とCCDカメラの画素領域との関係を示す式図である。It is a model diagram which shows the relationship between imaging | photography of the moisture content measuring device concerning embodiment of this invention, and the pixel area of a CCD camera. 反射率(%)と入射波長(nm)との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a reflectance (%) and incident wavelength (nm). CCDカメラの感度特性を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity characteristic of a CCD camera. 光源として用いることができるハロゲン電球の発光スペクトルの例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the emission spectrum of the halogen bulb which can be used as a light source. 肌の含水量を測定して肌の代表含水量を表示する場合を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the case where the moisture content of skin is measured and the representative moisture content of skin is displayed. 肌の含水量を測定して肌の代表含水量を表示する場合の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement in the case of measuring the moisture content of skin and displaying the representative moisture content of skin. 肌の含水量を測定して肌の分布含水量を表示する場合を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the case where the moisture content of skin is measured and the distribution moisture content of skin is displayed. 肌の含水量を測定して肌の分布含水量を表示する場合の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement in the case of measuring the moisture content of skin and displaying the distribution moisture content of skin.

符号の説明Explanation of symbols

1 CCDカメラ
2 メモリ
3 コントローラ
4 表示装置
1 CCD camera 2 Memory 3 Controller 4 Display device

Claims (2)

近赤外領域まで感度を有するCCDカメラと、このCCDカメラのCCD撮像素子の有効外画素領域に設けられた近赤外光の波長域に通過帯域を有するとともに可視光の波長域に通過阻止帯域を有するフィルタと、前記有効外領域の撮像素子からの出力に基づいて含水量を算出する演算処理手段と、を備えたことを特徴とする含水量測定装置。 CCD camera having sensitivity up to the near-infrared region, and a pass-band in the near-infrared light wavelength region provided in the non-effective pixel region of the CCD image sensor of this CCD camera, and a pass-inhibiting band in the visible light wavelength region A water content measuring device comprising: a filter having a calculation function; and a processing means for calculating a water content based on an output from the imaging device in the non-effective region. 前記CCDカメラのCCD撮像素子の有効画素領域に、近赤外光の波長域に通過阻止帯域を有するとともに可視光の波長域に通過帯域を有する第2のフィルタを設け、CCDカメラで撮像した有効画素領域の画像を表示装置で表示するとともに、前記演算手段で有効外領域の撮像素子からの出力に基づいて含水量を算出し、その結果を表示装置で表示することを特徴とする請求項1に記載の含水量測定装置。
An effective pixel area of the CCD image pickup device of the CCD camera is provided with a second filter having a pass blocking band in the near-infrared light wavelength band and a pass band in the visible light wavelength band. 2. An image of a pixel region is displayed on a display device, the moisture content is calculated based on an output from an imaging device in an invalid effective region by the calculation means, and the result is displayed on the display device. The moisture content measuring device according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011122343A (en) * 2009-12-10 2011-06-23 Chubu Electric Power Co Inc Method for preventing production of dust

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