JP2000009535A - 測色装置と測色方式 - Google Patents

測色装置と測色方式

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JP2000009535A
JP2000009535A JP10178681A JP17868198A JP2000009535A JP 2000009535 A JP2000009535 A JP 2000009535A JP 10178681 A JP10178681 A JP 10178681A JP 17868198 A JP17868198 A JP 17868198A JP 2000009535 A JP2000009535 A JP 2000009535A
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JP
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characteristic
calculating
chromaticity coordinate
estimated spectral
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JP10178681A
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Yasuo Kanezashi
康雄 金指
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラウン管や液晶ディスプレイ等の測定対象
の色の持つ属性を、定量的に高精度に測定する測色装置
とその方式。 【解決手段】 カラーカメラ2の出力等からカラーカメ
ラ2に入射する測定対象(ブラウン管等)1の発光分光
特性を推定し、その推定した分布に対して基準となるR
GB値を理論計算によって得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラウン管や液晶
ディスプレイ等の測定対象の色の持つ属性を、定量的に
高精度に測定する測色装置とその方式に関する。
【0002】
【従来の技術】色は人間の目から入った光が網膜内の視
細胞に刺激を与え、脳に伝えられる心理物理量である。
色に対する感度については、CIE(国際照明委員会)
が1931年に、標準観測者の感度をスペクトル三刺激
値(X、Y、Z)として定義している。
【0003】また、CIEは色を物理量として客観的な
量として表すことができるものとして、図3に示すCI
E標準色度座標も作成した。それによると、全ての色は
CIE標準色度座標の馬蹄形の内側に存在することにな
り、また、馬蹄形の周辺部に向かうほど彩度が高くな
る。なお、色の明るさは、CIE標準色度座標のxy軸
に垂直の方向の軸で表現する。
【0004】現在、CIE標準色度座標を用いて一般に
行われている測色方式は、通常、主として以下の2つの
方式の場合が多い。
【0005】第1の方式では、CIE色度座標系で定義
された分光感度分布を持つRGBセンサで測定を行い色
度座標値を求める。
【0006】この方式では、現実のセンサを理想的RG
B分光感度分布に合致させることになるので、センサの
レスポンスが理想的な状態になつている。従って、セン
サ出力を理論に従って処理すれば高精度な色度座標を得
ることができる。
【0007】これらを用いてカラーTV用のブラウン管
についても測色を行っている。NTSC(Nation
al Television System Comm
ittee)方式の基準白色および3原色の色度座標は
図4のように定められているので、次式(l)、(2)
から色度座標値x,yを得ることができる。括弧内の数
値は、重み付けの値で係数である。
【0008】
【数1】 また、第2の方式では、CIE色度座標系で定義された
分光感度分布に近い特性を持つRGBセンサで測定を行
い、この測定値座標系を理想的なRGB分布を持つ色度
座標系に座標変換する。それにより、ずれを補正して精
度を高めた色度座標値を求める。
【0009】この方式では測定センサに一般的なRGB
センサを使うのでその特性は、図5に示すようなNTS
C方式規格の理想受像三原色表色系の三刺激値に完全に
は合致しないため、何らかの補正が必要となる。従っ
て、実際には式(1)を基本に、重み付けとバイアス成
分の付加が必要となつてくる。
【0010】その変換式は式(3)のようになる。
【0011】
【数2】 式(3)のうち、α11…α33,r,g,b
センサおよび測定光学系に依存する定数パラメータであ
る。これらは4色以上の測定値によつてキャリブレーシ
ョンすることができる。
【0012】基準となるRGB特性に近いセンサを使用
し、出力に対して補正を行うことは、使用するセンサ系
に対して一度補正値を求めることで、その後の計測が行
える利点があるため広く用いられている。
【0013】この方式では理論的には、補正は実際には
センサ出力前の段階、すなわち入力情報が波長の関数で
ある段階で行われる必要がある。この段階でRGBの各
領域に対して積分操作を行い、これをセンサ出力とすれ
ば正確な結果が期待できることになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述の第1の方式のよ
うに、センサのレスポンスを、NTSC規格の受像三原
色表色系の三刺激値に正確に合致させることは実際問題
としては非常に困難である。これに近似した分布に特性
を合わせることは出来るが、正確に合わせることは殆ど
不可能である。その理由は、NTSC規格では図5に示
すように分光特性が負になる領域があり、これを通常の
フィルタなどで実現することは不可能なためである。
【0015】第2の方式では、RGBセンサ出力値に対
して補正を行つているため、完全な補正を期待すること
は出来ない。
【0016】また、センサ出力はRGB各領域の入力光
に対して既に積分が行われているため、例えば、各セン
サの透過帯域が大幅にシフトしている等の場合には、大
きな誤差になつて結果に現れることになる。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による手
段によれば、測定対象を撮像する撮像手段と、この撮像
手段によって撮像された画像をデータ処理する画像処理
部と、この画像処理部で処理された画像データとデータ
ベースに予め格納されているデータとを演算して推定分
光特性を算出する演算手段と、この演算手段が算出した
推定分光特性にもとづいて実際の色度座標値を算出する
色度座標値算出手段を有することを特徴とする測色装置
にある。
【0018】請求項2の発明による手段によれば、前記
色度座標値算出手段は前記演算手段が算出した推定分光
特性と、基準となるRGB特性を有するセンサの推定分
光特性の各チャンネルとから得られる測定値から算出す
ることを特徴とする請求項1記載の測色装置にある。
【0019】請求項3の発明による手段によれば、前記
データベースに予め格納されているデータは、少なくと
もカメラの分光感度特性とブラウン管の蛍光体の発光波
長分布を有することを特徴とする請求項1記載の測色装
置にある。
【0020】請求項4の発明による手段によれば、前記
撮像手段は、CCDカメラであることを特徴とする請求
項1記載の測色装置にある。
【0021】請求項5の発明による手段によれば、前記
測定対象は、ブラウン管又は液晶ディスプレイであるこ
とを特徴とする請求項1記載の測色装置にある。
【0022】請求項6の発明による手段によれば、測定
対象を撮像する撮像工程と、この撮像工程で撮像した画
像をデータ処理するデータ処理工程と、このデータ処理
工程で処理されたデータとデータベースに予め格納され
ているデータとを演算して推定分光発光特性D(λ)を
算出する推定分光発光特性算出工程と、この推定分光発
光特性算出工程から算出された結果と別途算出された基
準となるRGB特性を持つセンサの推定分光発光特性の
各チャンネルから得られる測定値R1、G1、B1とか
ら実際の色度座標値を算出する色度座標値算出工程とを
有することを特徴とする測色方式にある。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明では、撮像手段として一般
的に良く使われているカラーカメラを使用しても、カラ
ーカメラの出力等からカラーカメラに入射する測定対象
(ブラウン管等)の発光分光特性を推定し、その推定し
た分布に対して基準となるRGB値を理論計算によって
得ることで、高精度な色度座標値の測定を可能にしたも
のである。
【0024】これによって、安価なカメラを使用しなが
ら高精度な測定が実現できるだけではなく、カメラの2
次元センサとしての特性を生かした画面内の複数領域の
測色も行うことができる。
【0025】以下本発明の実施の形態を図面を参照して
説明する。図1は本発明の構成を示す概略図で、図2は
本発明の処理の概要を示すブロック図である。
【0026】測定対象であるブラウン管1を撮像する撮
像手段はカラーCCDカメラ2である。カラーCCDカ
メラ2の出力は画像入力インターフェース3を介して画
像処理部4に接続されている。また、画像処理部4は演
算部5に接続され、演算部5は結果表示部6に接続され
ている。
【0027】これらの構成により、まず、測定対象であ
るブラウン管1の表示面に対向して、画像データの入力
系であるカラーCCDカメラ2を配置する。カラーCC
Dカメラ2は、ブラウン管1の所定箇所を撮影し、その
出力は画像入力インターフェース3を介して画像処理部
4へ入力される。
【0028】画像処理部4では必要に応じて、取得画像
の前処理として、シェーディング補正など測定領域画像
の切り出し、切り出し画像の平均化といった一般的な処
理が施されデータ処理される。
【0029】画像処理部4でデータ処理されたブラウン
管1の入力画像データは演算部5に入力される。演算部
5では、予め記憶部のデータベース7に格納されている
カラーカメラの各成分分光感度特性r(λ)、g
(λ)、b(λ)や、測定対象ブラウン管のRGB蛍光
体の発光波長分布Dr(λ)、Dg(λ)、Db(λ)
データを基に演算処理され、ブラウン管1の持つ推定分
光発光特性D(λ)が求められる。
【0030】すなわち、カラーCCDカメラ2に入射す
る映像の波長分布の推定方法は以下のように行う。カラ
ーCCDカメラ2から得られるRGB出力値は、測定対
象のブラウン管1のRGB各蛍光体の発光波長分布をD
r(λ)、Dg(λ)、Db(λ)、カラーCCDカメ
ラ2のRGB各チャネルの分光感度特性を以下のように
定義すると、 カラーCCDカメラr成分分光感度特性:r(λ) カラーCCDカメラg成分分光感度特性:g(λ) カラーCCDカメラb成分分光感度特性:b(λ) となる。
【0031】また、カラーCCDカメラ2からのRGB
各成分の出力値は以下のように式(4)、式(5)、式
(6)で表すことが出来る。
【0032】
【数3】 ここで、a、b、cはそれぞれ比例係数で、現段階では
未知のものである。積分範囲を示すvは可視領域を表し
ており、−般的には400nm〜780nm程度であ
る。
【0033】ここで上式の被積分関数をそれぞれ以下の
式(7)、式(8)、式(9)ように再定義すると、 Dr(λ)r(λ)=Mr(λ) (7) Dg(λ)g(λ)=Mg(λ) (8) Db(λ)b(λ)=Mb(λ) (9) となる。
【0034】また、未知の定数であるa,b,cは以下
のように式(10)、式(11)、式(12)から求め
ることが出来る。
【0035】
【数4】 ここでVはへヴィサイド(Heaviside)の演算
子で、▽=d/dλ、分子のR,G,BはRGB各チャ
ネルからの出力値を表す。
【0036】蛍光体の発光分布が輝度によらず中央部の
山の高さが異なる曲線であるとの仮定の下に、比例係数
a、b、cをブラウン管1のRGB蛍光体発光分光特性
に乗ずることで実際の発光分布を推定することができ
る。
【0037】すなわち、可視領域のブラウン管1の推定
分光発光特性D(λ)は以下の式で表すことが出来るよ
うになる。
【0038】 D(λ)=aDr(λ)+bDg(λ)+cDb(λ) (l3) また、演算部5では基準となるRGB特性r1(λ)、
g1(λ)、b1(λ)を持つセンサ(CCD等)を使
用した場合の推定分光発光特性D(λ)の各チャンネル
から、本来あるべき測定値R1、G1、B1を式(1
4)、式(15)、式(16)から算出する。
【0039】
【数5】 この算出された本来あるべき測定値R1、G1、B1と
ブラウン管1の持つ推定分光発光特性D(λ)の値か
ら、x、y、Y座標値を算出する。
【0040】なお、実際の色度座標値は式(1)、
(2)に上式の結果を適用することで求めることが出来
る。それにより、この方式でブラウン管の色座標値を求
めた結果、色座標値の誤差が従来の方式に比べて1/5
になったことが確認できた。
【0041】それらの算出結果について、結果表示部
(6)では少なくともこの色度座標値の表示を行う。も
ちろん、必要に応じて途中結果の表示を行うようにする
ことも可能である。
【0042】なお、入カに使用する撮像手段はカラーC
CDカメラ2でなくてもよく、他の方式のカラーカメラ
や、モノクロカメラにフィルタ等を装着して使用するこ
とも可能である。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明はカラーカメラの
出力等からカラーカメラに入射する測定対象(ブラウン
管等)の発光分光特性を推定し、その推定した分布に対
して理想的なRGB値を理論計算によって得るようにし
たので、高精度な色度座標値の測定が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す概略図。
【図2】本発明の処理の概要を示すブロック図。
【図3】CIE標準色度座標図。
【図4】NTSC方式の基準白色および3 原色の色度座
標値。
【図5】NTSC規格の理想受像三原色表色系の特性を
示すグラフ。
【符号の説明】
1…ブラウン管、2…カラーCCDカメラ、3…画像入
力インターフェイス、4…画像処理部、5…演算部、6
…結果表示部、7…データベース

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象を撮像する撮像手段と、この撮
    像手段によって撮像された画像をデータ処理する画像処
    理部と、この画像処理部で処理された画像データとデー
    タベースに予め格納されているデータとを演算して推定
    分光特性を算出する演算手段と、この演算手段が算出し
    た推定分光特性にもとづいて実際の色度座標値を算出す
    る色度座標値算出手段を有することを特徴とする測色装
    置。
  2. 【請求項2】 前記色度座標値算出手段は前記演算手段
    が算出した推定分光特性と、基準となるRGB特性を有
    するセンサの推定分光特性の各チャンネルから得られる
    測定値とから算出することを特徴とする請求項1記載の
    測色装置。
  3. 【請求項3】 前記データベースに予め格納されている
    データは、少なくともカメラの分光感度特性とブラウン
    管の蛍光体の発光波長分布を有することを特徴とする請
    求項1記載の測色装置。
  4. 【請求項4】 前記撮像手段は、CCDカメラであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の測色装置。
  5. 【請求項5】 前記測定対象は、ブラウン管又は液晶デ
    ィスプレイであることを特徴とする請求項1記載の測色
    装置。
  6. 【請求項6】 測定対象を撮像する撮像工程と、この撮
    像工程で撮像した画像をデータ処理するデータ処理工程
    と、このデータ処理工程で処理されたデータとデータベ
    ースに予め格納されているデータとを演算して推定分光
    発光特性D(λ)を算出する推定分光発光特性算出工程
    と、この推定分光発光特性算出工程から算出された結果
    と別途算出された基準となるRGB特性を持つセンサの
    推定分光発光特性の各チャンネルから得られる測定値R
    1、G1、B1とから実際の色度座標値を算出する色度
    座標値算出工程とを有することを特徴とする測色方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113125117A (zh) * 2021-03-18 2021-07-16 苏州华兴源创科技股份有限公司 显示模组色度检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113125117A (zh) * 2021-03-18 2021-07-16 苏州华兴源创科技股份有限公司 显示模组色度检测方法
CN113125117B (zh) * 2021-03-18 2024-04-19 苏州华兴源创科技股份有限公司 显示模组色度检测方法

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