JP2002022537A - 色認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚障害者は色認識が困難であった。 【解決手段】 カラーセンサー4aによる測定データと格
納されている規格データを比較して色を判別する手段を
備え、色判別手段による判別色を音声で外部へ出力する
手段を備えた色認識装置によって、色名を知りたい物体
（対象物）の表面に測定開口部を当てると、測定部４が
物体からの反射光（ＲＧＢ３種類）を測定し、色判別手
段に測定データを送り、色判別手段内のプログラムが測
定データを演算すると共に、演算データと系統的に分類
してある規格データ（テーブルデータ）を比較し、測定
データの色名を選び出し、物体の色名（基本色名、明度
・彩度、色相）をスピーカー28から音声出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、視覚障害
者が利用可能で、色名を知りたい物体（対象物）の表面
に当接させることにより、物体の色を判別して色名を音
声出力して、視覚障害者が物体の色を認識（色判断・色
識別）する色認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、視覚障害者の様に、対象物の色認
識が不得手な人にとっては、色の識別が可能な第３者か
らの説明を受けるか、或いは、点字などの別途手段によ
る説明が存在する様な場合でなければ、色の認識は困難
であった。更に、説明を受けるにしても、明るさ等の色
相が相違する千差万別の色名の説明には限界があった。

【０００３】又、視覚障害者は日常生活の中で、介護者
なしで、自分で洋服をコーディネートしたり、両足に同
じ色の靴下を履いたり、或いは、空き瓶を色ごとに分別
してゴミステーションに出す等、日常生活で色を知りた
いと云う欲求が強かった。

【０００４】しかしながら、色認識が不得手な人に対し
て、色の識別を補助する適当な装置は存在せず、様々な
不便が生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、色認識装置
を物体表面へ当接させるだけで、物体の色名を読み取
り、音声伝達する色認識装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、視覚障害者は色認識が困難な課題に鑑み、受
発光測定部、色判別手段と出力手段を備えた色認識装置
であって、色判別手段は、受光素子による測定データと
格納されている規格データを比較して色を判別する手段
を備え、出力手段は、色判別手段による判別色を音声で
外部へ出力する手段と成した色認識装置によって、色名
を知りたい物体（対象物）の表面に測定開口部を当てる
と、測定部が物体からの反射光（ＲＧＢ３種類）を測定
し、色判別手段に測定データ（ＲＧＢデータ）を送り、
色判別手段内のプログラムが測定データを演算すると共
に、該演算データ（ＨＬＳデータ）と系統的に分類して
ある規格データ（テーブルデータ）を比較し、測定デー
タの色名を選び出し、物体の色名（基本色名、明度・彩
度、色相）を音声出力する。

【０００７】そして、測定部は、対象物に白色光を照射
する白色の光源と、対象物からの反射光を受光する３原
色の受光素子を備えることによって、上記の反射光測定
を３原色であるＲＧＢ３種類で行い、演算比較をＨＬＳ
で行い、色名の選出は人間の視感に準じて行う。

【０００８】更に、色認識装置の継続使用による各部の
劣化、狂い、使用環境変化に対して、測定部と対象物の
間に、特定色の校正試料を配置、退避させる移動手段を
設けると共に、校正試料の測定データと基準データを比
較して自己校正する手段を設けた様な、自己校正（補
正）回路を組み込み、安定的な使用が出来る様にして、
視覚障害者が安心して利用出来る様にして、上記課題を
解決する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。本発明に係る色認識装置は、色名
（基本色名、明度・彩度、色相）を知りたい物体（対象
物）の表面に当接させることにより、色認識装置内の測
定部が受発光して物体からの反射光を測定（ＲＧＢデー
タ）し、色判別手段に測定データを送り、色判別手段内
のプログラムが測定データからＨＬＳ３種類を演算し、
ＨＬＳ演算データと系統的に分類してある規格データ
（テーブルデータ）を比較し、ＲＧＢ測定データの色名
を選び出し、即ち、物体（対象物）の色名を識別して色
名（修飾語を伴った色名）を音声出力して、視覚障害者
が物体の色を認識（色判断）するものである。

【００１０】以下、色認識装置の詳細を説明する。図
１、２に示す様に、偏平箱状の基体ケース１の底面板２
に測定開口部３を設けると共に、該測定開口部３に対向
した基体ケース１の内部に、測定開口部３を通過して対
象物に対して照受光する測定部４を設けている。又、測
定開口部３及び測定部４の間などに校正手段５を設ける
と共に、基体ケース１の内部に制御回路基板６、スイッ
チ７その他の構成部品を内蔵している。又、基体ケース
１の上部に乾電池８を取り替え自在に収容する電源ボッ
クス９を設けている。

【００１１】上記の照受光する測定部４は、底面板２に
設けた測定開口部３の上方対向位置に３原色の受光素子
を１パッケージ化したカラーセンサー4aを配置すると共
に、該カラーセンサー4aの両側に２個の白色光源4b、4c
を４５度傾斜で配置している。カラーセンサー4aに採用
している３原色の受光素子の１例としては、最大感度波
長がＲｅｄ（６６０ｎｍ）、Ｇｒｅｅｎ（５４０ｎ
ｍ）、Ｂｌｕｅ（４６０ｎｍ）となる様に、ＲＧＢ３種
類のフィルターを付けた３個のフォトダイオード（光電
変換素子）を採用し、３原色に感度を有したフォトダイ
オードで３原色の入射（受光）光量を別々に測定する。
又、白色光源4b、4cを２個配置することにより、光源光
量を必要量確保し、更に、白色光源4b、4cを傾斜させる
ことにより、測定開口部３を通過して対象物に白色光を
照射すると共に反射光をカラーセンサー4aで受光させ、
且つ、対象物での乱反射に対応して測色（測定データ）
の正確性を向上させるために４５度傾斜に設定してい
る。

【００１２】以下、具体的に説明する。基体ケース１内
に上下方向にスイッチ基軸10を設けると共に、該スイッ
チ基軸10に略半円板状のスイッチ基板11を回転自在に取
付け、該スイッチ基板11の弦部の半分が突出して押圧可
能状態となる様に、スイッチ基板11の弦部の半分及び半
円部の一部から成る扇状の押圧部12を基体ケース１から
突出させてレバースイッチ７を構成している。そして、
スイッチ基軸10に部分巻装した捩じりスプリング（図示
せず）の一対のアームの端部を底面板２及びスイッチ基
板11に取付けて、回転させたスイッチ基板11を自動復帰
させる様にしている。

【００１３】又、基体ケース１内に収納されているスイ
ッチ基板11の半円部に突出状（段差状）のスイッチ起動
部14を形成すると共に、基体ケース１内に設けた制御回
路基板６にスイッチアーム15を設け、スイッチ基板11の
回動でスイッチ起動部14とスイッチアーム15が当接（段
差押圧）することにより、スイッチアーム15が傾動して
スイッチが入る様にしている。

【００１４】又、スイッチ基板11の半円部の一部外周縁
に、平歯車（ラック）16を設ける一方、その外側対向位
置にレバー速度調整用のダンパー17を設け、該ダンパー
17の外周縁に設けた平歯車18をスイッチ基板11の平歯車
16に噛合させている。この構成により、スイッチ基板11
における基体ケース１の突出扇状の押圧部12を押圧操作
すると、スイッチが入ると共に、スイッチ基板11とダン
パー17の係合関係により、スイッチ基板11の回動速度は
低速化される。

【００１５】又、スイッチ基板11の平歯車16の先端側の
対向位置に測定基軸20を設けると共に、該測定基軸20に
円板状の測定基板21を回動自在に取付け、且つ、測定基
板（回転板）21と固定状態で平歯車22を測定基軸20に取
付け、測定基板21の平歯車22をスイッチ基板11の平歯車
16と噛合させている。この構成により、ダンパー17の作
用で低速回転するスイッチ基板11に応じて測定基板21が
回動する。

【００１６】又、測定基板21は測定開口部３及び測定部
４の間に配置され、測定基板21には所定位置に特定色の
校正試料である黒色試料23及び白色試料24、並びに空間
である測定用窓25が設けられている。又、測定基板21の
他側の外周縁部には、黒色試料23、白色試料24、測定用
窓25に夫々対応するドグ26、26a 、26b を設けると共
に、制御回路基板６にドグ26、26a 、26b を検出するタ
イミング検出センサー27を設けている。この構成によ
り、スイッチ基板11及び測定基板21の回動によって、黒
色試料23、白色試料24、測定用窓25、ドグ26、26a 、26
b が回転移動し、測定部４と測定開口部３の間に黒色試
料23が位置した時に、ドグ26の検出タイミングで黒色試
料23の反射光を測定し、次に、ドグ26a の検出タイミン
グで白色試料24の反射光を測定し、後述する様な自己校
正を行う。そして、測定部４と測定開口部３の間に測定
用窓25が位置した時に、ドグ26bの検出タイミングで測
定用窓25（空間）を光が通過して対象物の反射光を測定
し、色判別する。

【００１７】又、基体ケース１内には対象物の判別色を
音声で外部出力する手段としてスピーカー28を内蔵して
いるが、スピーカー28に代えてイヤホーン（図示せず）
（その端子を含む）を設けても良い。

【００１８】次に、制御回路基板６に設けた回路（手
段）を説明する。図３に示す様に、基体ケース１には上
述の稼働部分（スイッチ基板11、測定基板21等）、照受
光部、タイミング検出部、スイッチ、音声出力部、電源
部の他、色判別手段を担う制御回路基板６が内蔵されて
いる。制御回路基板６に装着されている主要部として
は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ａ／Ｄ等から構成されて
おり、以下、作用と共に説明する。

【００１９】照受光部（カラーセンサー4a、白色光源4
b、4c）の測定データ（アナログ）を入力側のＯＰ Ａ
ＭＰ30で増幅してメイン回路31へ送信すると共に、タイ
ミング検出部（ドグ26、26a 、26b 、センサー27）のタ
イミングデータをＩ／Ｏ ＩＮＦ．32を経由してメイン
回路31へ送信する。メイン回路31では、Ｉ／Ｏ ＩＮ
Ｆ．32から送信されたタイミングデータに呼応したＯＰ
ＡＭＰ30からの測定データ（アナログ）を特定すると
共に、Ａ／Ｄでデジタル変換する。そして、測定データ
（デジタル）のＲＧＢデータから、ＲＯＭに格納されて
いる演算式、規格データ（図１５〜１８等のテーブルデ
ータ）に基づいて色判別する。そして、色判別に基づい
て３種類（色名によっては１、２種類）の発声データ
（デジタル）をＥＥＰーＲＯＭ33から抽出して、メイン
回路31から出力側のＯＰＡＭＰ34へ送信する。そして、
発声データ（デジタル）をＤ／Ａでアナログ変換した
後、ＯＰ ＡＭＰ34で増幅した音声信号をスピーカー28
へ送信して音声出力する。

【００２０】次に本発明に係る色認識装置の作用につい
て説明する。スイッチ基板11を把握押圧することにより
回動し、色認識装置の電源がＯＮされると、測定部４が
起動（照受光）すると共に、測定基板21が低速回動し、
黒色試料23、白色試料24、測定用窓25が測定部４と測定
開口部３の間に順次移動する。当該測定位置に黒色試料
23等が位置した時にドグ26、26a 、26b をセンサー27が
検出し、その時点のカラーセンサー4aにおける受光（測
定）データを制御回路基板６に転送する。即ち、白色光
源4b、4cから照射された白色光が校正試料で反射した時
に、又は（照受光ともに測定用窓25を通過して）対象物
で反射した時に、校正試料又は対象物に応じた特定波長
の光が反射され、カラーセンサー4aで受光した３原色の
受光量に応じて光電変換された測定値が制御回路基板６
に転送される。

【００２１】そして、測定データが転送された制御回路
基板６では、測定データのＲＧＢデータから演算データ
のＨＬＳデータに演算変換され、ＨＬＳデータに基づい
て「物体の色名」が選出される。尚、「物体の色名」は
ＪＩＳ規定に準拠した３種類の「基本色名」、「明度お
よび彩度に関する修飾語」、「色相に関する修飾語」で
表現される。ＪＩＳ規定に準拠しＨＬＳデータから選出
された「基本色名」および「２種類の修飾語」の音声デ
ータが抽出された後、音声データはスピーカー28に転送
され、発声されて視覚障害者が聴取して対象物の色名を
認識する。

【００２２】以下、人間の視感と本発明の関係、人間の
視感とＪＩＳ規定（Ｚ ８１０２他）の関係、ＪＩＳ規
定とＨＬＳデータの関係、測定データのＲＧＢデータと
演算データのＨＬＳデータの関係、測定データからの色
名選出の方式などを説明し、最後に校正方式を説明す
る。

【００２３】先ず、物体の光線反射および人間の色知覚
の基本原理、並びに人間の視感と本発明の関係を説明す
る。３原色（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）から成る白色光を対象
物に照射すると、対象物（物体）は可視光線中、特定波
長の光を多く反射したり、多く吸収する。つまり、対象
物によって可視光線のどの部分を反射し、どの部分を吸
収するかの相対量が相違し、人間は物体から反射する色
（可視光線）を認識して色を区別している。

【００２４】そして、本発明では反射光を数値測定した
後、色判別を行っているが、人間の色判別と本発明によ
る色判別の方式は相違している。即ち、人間は物体から
の反射光と目の感度から導き出される視感（３原色の視
感の合計）から色を区別している。尚、３原色毎の視感
及び３原色合計の視感は波長毎の反射率と目の感度の重
なった部分で、積分値として計算可能である。それに対
して、本発明では３原色（ＲＧＢ）の反射光を測定し
て、測定ＲＧＢデータを演算ＨＬＳデータと成した後、
ＨＬＳデータをＪＩＳに準拠させたテーブルデータに当
て嵌め、後述のＪＩＳに規定されている色知覚の三属性
（色相、明度、彩度）を求め、色名（基本色名、明度・
彩度、色相）の音声データを抽出し、音声出力してい
る。

【００２５】そして、人間の視感（色判別）の表現とし
てＪＩＳ規格がある。対象物を測色して視覚障害者に伝
達する色名の表現、即ち、色知覚の三属性（色相、明
度、彩度）は、ＪＩＳ規格「物体の色名」Ｚ８１０２に
沿った表現を採用している。即ち、図４(a) 、(b) の基
本色名表に示す様に、物体の基本色名を有彩色および無
彩色の１３種類で表現すると共に、この基本色名に図
５、６の修飾語表に示す２種類の修飾語を付加して全て
の色名を表現している。

【００２６】そして、色知覚の属性中、１０種類の有彩
色の基本色名である色相名は、図９の〔色相に関する修
飾語の相互関係〕に示す様に、色相環に沿って分類（図
１０、１１参照）し、明度および彩度は、図１２の〔無
彩色の明度並びに有彩色の明度及び彩度の相互関係〕に
示す様に、等色相面に明度および彩度の配列に沿って分
類（図１２、１３参照）している。本件発明では、上記
の色相環は３６０度、或いは２０段階（１〜１８）で分
類して基本色名に対する色相が付与され、明度および彩
度は２０段階（１〜２０）で分類して明度表示および彩
度表示が付与されている。

【００２７】そこで、図９、１２等のＪＩＳに基づいて
明度・彩度の相互関係を簡単に説明すると、図１２の表
示では、色相が０度の赤を例にすると、彩度（横軸）が
０の時は無彩色（白色、灰色、黒色）となり、数値が大
きくなると赤となり、彩度０の無彩色の時に、明度（縦
軸）が０の時には黒となり、大きくなると白になる。彩
度の数値が中間値や大きい値の時には、明度が大の時は
「うすい」又は「明るい」と成り、彩度が大きいと「鮮
やかな」と成り、小さいと「くすんだ」感じと成り、こ
れらは色相角度に共通する（赤に限らず全ての有彩色に
基本的に共通する）。図９の表示では、彩度０の無彩色
（白色、灰色、黒色）が中心側に表示され、周辺に有彩
色が表示されている。

【００２８】上記の色相と明度・彩度の関係を実施例に
示す計測例で説明すると、図７に示す様に、白（白色試
料）のＲＧＢデータはＲ＝２３１、Ｇ＝２２８、Ｂ＝２
３５であって３原色の波長が全て多量にあり、後述する
ＨＬＳデータの演算式では、基本色（Ｈ＝１６）では紫
色であるが、Ｌ＝２、Ｓ＝５で白色となる。黒（黒色試
料）のＲＧＢデータはＲ＝２２、Ｇ＝２２、Ｂ＝１７で
３原色の波長が全て微量であり、基本色（Ｈ＝６）では
黄色であるが、Ｌ＝１９、Ｓ＝３で黒色である。又、赤
のＲＧＢデータはＲ＝１８２、Ｇ＝２２、Ｂ＝２９で赤
色の波長だけが多量にあり、色相Ｈ２、色相角度３５７
度で基本色が赤であって、Ｌ＝１３、Ｓ＝１６で基本色
だけの赤となる。

【００２９】そして、ＪＩＳ規定では、色知覚の三属性
（色相、明度、彩度）を尺度化して表示する方法をＺ８
７２１で規定している。そして、Ｚ８７２１による表示
と系統色名（修飾語＋基本色名など）の関係はＺ８１０
２の付図１〜２０（本件明細書では抜粋）に示されてい
る。そして、Ｚ８７２１では三刺激値Ｙｃ及び色度座標
ｘｃ，ｙｃから色の表示記号Ｈｃ、Ｖｃ及びＣｃを求め
ている（その計算式の一例もＢＡＳＩＣ言語で紹介され
ている）。

【００３０】ところが、ＪＩＳ規定では、先ず、三刺激
値を計測する必要があって、機器又は計算が複雑となる
ので、ＲＧＢデータからの簡易な計算式が各種提案され
ており、本発明ではＲＧＢから計算容易なＨＬＳ色空間
を採用し、ＪＩＳ規定に準拠した色相、明度・彩度を選
別している。以下、ＲＧＢ、ＨＬＳ、ＪＩＳ規定の関係
等を説明する。

【００３１】色はＲＧＢ３つの要素が合成されており、
図８に示す様にＲＧＢ３要素を軸とする立体空間で表示
する場合がＲＧＢ色空間と称され、ＲＧＢ３つの値で色
空間内での位置が決まる。しかしながら、ＲＧＢ色空間
では測定された３値による位置が特定されても色判別が
困難である。それに対して、従来からマンセルの色相環
と云う色表現が存在し、基本色名（色相）の分類が行わ
れており、色相の認識（色判別）が一般化している。

【００３２】そして、このマンセルの色相環に明度と彩
度が付加されて色表現を行うことを基本として上述のＪ
ＩＳ規定が成されている。又、この色相、明度・彩度を
表現するものの１例としてＨＬＳ色空間（円筒形ＨＬＳ
座標系）があり、ＲＧＢ色空間とＨＬＳ色空間の関係を
図８に示している。尚、ＨＬＳ採用理由は座標系が円筒
形であるために、ＪＩＳの諸表に近いためであって、Ｒ
ＧＢからの変換先データ形式はＨＬＳに限定されない
が、ＨＬＳ以外のものとした時には、別の計算式を採用
すると共に、計算式に適合するテーブルを作成する必要
がある。

【００３３】以下、測定データのＲＧＢデータから演算
データのＨＬＳデータへの演算変換、及び色相、明度、
彩度の求め方を説明する。先ず、色相角度Ｈを求める計
算式を次に示す（尚、端数処理は後述の実例参照）。こ
こで、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ０〜２５５の値をとる。
（即ち、カラーセンサー4aで測定されたＲＧＢデータ
を、ＯＰ ＡＭＰ30による増幅後、Ａ／Ｄでデジタル数
値に変換すると共に、２５６階調に尺度化している。） そして、ｒ、ｇ、ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ２５５で
割った値、ｍａｘは、ｒ、ｇ、ｂのなかで一番大きい
値、ｍｉｎは、ｒ、ｇ、ｂのなかで一番小さい値とす
る。

【００３４】そして、３原色中、どの要素（ＲＧＢデー
タ）が最大かによって、式（１）、（２）、（３）のい
ずれかが選択されて変数ｈが計算される。ＲがＲ、Ｇ、
Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝（ｇ−ｂ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・・（１） ＧがＲ、Ｇ、Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝２＋（ｂ−ｒ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・（２） ＢがＲ、Ｇ、Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝４＋（ｒ−ｇ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・（３）と
する。 変数ｈが計算された後、変数ｈを３６０度表示にするた
めに、Ｈ＝ｈ×６０とすると共に、右回りと左回りを調
整してＨが０〜３６０の整数値となる様に、 Ｈ≧０のとき、Ｈ＝Ｈ・・・・・・・・・・・（４） （右回りのときは、そのまま） Ｈ＜０のとき、Ｈ＝Ｈ＋３６０・・・・・・・（５）と
する。 （左回りのときは、３６０を足して右回り表示とす
る。） 尚、ｍａｘ−ｍｉｎ＝０のときは、Ｈ＝０とする。

【００３５】上記の様に求められた色相角度Ｈから色相
が選出される。図１１はＪＩＳ−Ｚ８７２１の色相環の
分割表（図１０参照）に、ＨＬＳデータが適用されるカ
ラーテーブル番号（図１５参照）を追記したものであ
り、図１５はＨＬＳにおけるカラーテーブル番号と色相
角度の関係を示すものである。そして、求められた色相
角度Ｈを図１５の関係表に当て嵌めてカラーテーブル番
号を抽出し、そのカラーテーブル番号を図１１の色相環
に当て嵌めて（有彩色の）色相を求める。尚、無彩色に
関しては、上述の色相が直接あてはまらず、明度Ｌと彩
度Ｓの関係で決定される。

【００３６】次に、明度Ｌを求める計算式を次に示す。
明度Ｌの計算方式は式（６）で変数ｌを求めた後、２０
段階で表示すべく、式（７）で０〜２０の数値となる様
にしている。 ｌ＝（ｍａｘ＋ｍｉｎ）／２・・・・・・・・・・・・・・・・（６） Ｌ＝｛１００−（１×１００）｝／５・・・・・・・・・・・・（７）とする。 そして、図１６に示す様に、下段の計算値Ｌから上段の
明度１〜２０を求める。

【００３７】次に、彩度Ｓを求める計算式を次に示す。
彩度Ｓを求める時には、明度Ｌの計算過程における変数
ｌによって、式（８）、（９）のいずれかが、選択され
て変数ｓが計算される。ｌ≦０．５のとき、 ｓ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）・・・・・・（８） ｌ＞０．５のとき、 ｓ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／｛２−（ｍａｘ＋ｍｉｎ）｝・・（９）とする。 そして、変数ｓが求められたら、２０段階で表示すべ
く、式（10）で０〜２０の数値となる様にしている。 Ｓ＝（ｓ×１００）／５・・・・・・・・・・・・・・・・・・（10） 尚、ｍａｘ−ｍｉｎ＝０のときは、ｓ＝０とする。そし
て、明度Ｌの時と同様に、図１６から彩度１〜２０を求
める。尚、図１３に示す様に、明度Ｌと彩度Ｓは、ＪＩ
Ｓでは１０段階程度で尺度化しているが、本発明に係る
ＨＬＳでは２０段階で尺度化している。

【００３８】そして、上記の様に求められた明度Ｌと彩
度Ｓから、修飾語の有無、無彩色が選出される。図１７
はカラーテーブル５の色相におけるＬ−Ｓ表であり、こ
のＬ−Ｓ表はＪＩＳ Ｚ８１０２の付図５（本件明細書
では図１４）にリンクさせたものである。そして、縦軸
の明度Ｌと横軸の彩度Ｓの夫々の数値から表内のＬＳ値
を抽出して、このＬＳ値の該当位置とリンクするＪＩＳ
付図から、彩度Ｓが２以下の時に無彩色、彩度Ｓが３以
上の時に有彩色の色相が適用され、彩度Ｓおよび明度Ｌ
から修飾語（有無を含む）が選出され、色名が求められ
る。尚、ＬＳ値と色名の関係は図１８に示している。

【００３９】上述のＲＧＢデータから演算されたＨＬＳ
データを基礎として色名を求める方式を整理すると次の
様になる。 （１）色相角度（Ｈ）が求まる。 （２）カラーテーブル番号が決まる。 （３）色相（基本色名）が決まる（無彩色は別途変更あ
り）。 （４）明度（Ｌ）と彩度（Ｓ）の値が決まる。 （５）Ｌ−Ｓ表の中から番号を得る。 （６）色名を得る。

【００４０】次に、色名を得た後の発声方式（音成外部
出力）を説明する。制御回路基板６のＥＥＰ−ＲＯＭ33
には、色名における基本色名、明度・彩度、色相に関す
る発声データが別々に格納されている。そして、色名に
応じて、例えば、基本色名だけの場合は修飾語の発声デ
ータが抽出されず、基本色名のデータだけがＥＥＰ−Ｒ
ＯＭ33から抽出され、修飾語付きの場合は、その順番も
含めて複数の発声データが抽出される。そして、ＥＥＰ
−ＲＯＭ33から抽出された発声データはＤ／Ａ変換し、
ＯＰＡＭＰ34で増幅されてスピーカー28へ送信され、音
声として外部出力される。

【００４１】次に、ＲＧＢデータから色判別する２例
（図７に示す、試料１色名「灰色」および試料２色名
「鮮やかな赤みの黄」）を説明する。この２例はＤＩＣ
見本、Ｎｏ．５４９ １／２とＮｏ．５６９の試料であ
り、両者は色相５「赤みの黄」であるが、明度および彩
度が相違し、無彩色と有彩色が判別される例でもある。
尚、下記の実例において、端数処理例を示しているが、
端数処理位置は適宜変更可能であり、その時は別表を適
宜修正する。

【００４２】試料１（ＤＩＣ見本、Ｎｏ．５４９ １／
２）に対して照受光して得られたＲＧＢデータは、Ｒ＝
１２６、Ｇ＝１２１、Ｂ＝１０４である。Ｒが最大なの
で、式（１）よりｈ＝０．７７２７２７（小数点第７位
を四捨五入） Ｈ≧０なので、式（４）より Ｈ＝４６（小数点以下切
捨）となり、図１５よりカラーテーブル番号が５である
ことがわかる。式（６）より ｌ＝０．４５０９８
（Ｌの演算時は小数点第３位以下切捨、ｓの演算時は小
数点第６位を四捨五入） 式（７）より Ｌ＝１１となり、図１６より明度は１２
であることがわかる。ｌ≦０．５なので、 式（８）より ｓ＝０．０９５６５２２（小数点第８
位を四捨五入、Ｓの演算時（ｓ×１００の計算時）に小
数点以下切捨） 式（10）より Ｓ＝１（小数点以下切捨） 図１６より彩度は２であることがわかる。以上のことか
らＨ＝４６、色相＝５、明度（Ｌ）＝１２、彩度（Ｓ）
＝２となり、色相＝５のＬ−Ｓ表（図１７）にＬ＝１
２、Ｓ＝２をあてはめると、ＬＳ値＝３が得られ、これ
は、「灰色」を示している（図１８参照）。尚、この時
の色名（「灰色」）は基本色名だけで、コンピューター
内での信号種別の一例は（０、０、Ｎ）（図４(b) に示
す様に、Ｎ＝灰色）である。

【００４３】試料２（ＤＩＣ見本、Ｎｏ．５６９）に対
して照受光して得られたＲＧＢデータは、Ｒ＝２５５、
Ｇ＝２１２、Ｂ＝０である。Ｒが最大なので、式（１）
よりｈ＝０．８３１３７３（小数点第７位を四捨五入） Ｈ≧０なので、式（４）より Ｈ＝４９（小数点以下切
捨）となり、図１５よりカラーテーブル番号が５である
ことがわかる。 式（６）より ｌ＝０．５（端数なし） 式（７）より Ｌ＝１０となり、図１６より明度は１１
であることがわかる。 ｌ≦０．５なので、 式（８）より ｓ＝１（端数なし） 式（10）より Ｓ＝２０（小数点以下切捨） 図１６より彩度は２０であることがわかる。以上のこと
からＨ＝４９、色相＝５、明度（Ｌ）＝１１、彩度
（Ｓ）＝２０となり、色相＝５のＬ−Ｓ表（図１７）に
Ｌ＝１１、Ｓ＝２０をあてはめると、ＬＳ値＝２２が得
られ、これは、「鮮やかな赤みの黄」を示している（図
１８参照）。尚、この時の色名（「鮮やかな赤みの
黄」）は、コンピューター内での信号種別の一例は（ｖ
ｖ、ｒ、ｙ）の色相修飾語（図４(a) 、図５、図６に示
す様に、明度彩度の修飾語ｖｖ＝鮮やかな、ｒ＝赤み
の、基本色ｙ＝黄）である。

【００４４】尚、ＪＩＳの付図（本件明細書では図１
４）及びそれにリンクさせた図１７のＬ−Ｓ表におい
て、無表示個所が存在することに対して、演算されたＨ
ＬＳデータでは無表示個所（欄外）に該当する場合があ
るので、修正して色名を得る様にしている。その手法と
しては、明度または彩度の一方または両方を基準にし
て、欄外位置のＬＳ値を決定する様にしている。

【００４５】次に校正方法について説明する。上記のＲ
ＧＢデータからＨＬＳデータへの変換は、３原色のデジ
タルデータが２５６階調（０〜２５５）であることを基
礎としている。そして、色認識装置の使用により、例え
ば、電源の変化（蓄電量の低下、出力電気（電圧、電
流）の低下など）、使用温度、経年劣化が発生して、Ｒ
ＧＢデータが２５６階調で検出できるとは限らない。そ
こで、３原色データを一般的に有している黒色試料、白
色試料などの校正試料のＲＧＢデータを基に、機器使用
時点のデータ校正を行う。

【００４６】即ち、白色試料24と黒色試料23の測定デー
タが、（２３１、２２８、２３５）と（２２、２２、１
７）の基準ＲＧＢデータと一致すれば校正不要である
が、白黒試料で得られるＲＧデータに応じて按分比例
で、対象物のＲＧＢデータを校正し、ＨＬＳデータに変
換し色判別を行う。例えば、白黒試料23、24の実測ＲＧ
Ｂデータが上記基準ＲＧＢデータに比して、両方又は一
方が少値側、中間値側、多値側に振れたかで校正する。
一例としては、ＲＧＢ個々に関して、実測データが少値
側であれば上方修正の係数を設定し、中間値側であれば
１２３以上に対し上方修正し１２２以下に対し下方修正
し、多値側であれば下方修正する。これを、対象物測定
の直前で行うことにより、正確なＲＧＢデータ、ＨＬＳ
データ、色判別を行う。

【００４７】尚、（２５５、２５５、２５５）が白の基
本、（０、０、０）が黒の基本であるが、測定基板21に
装備されている黒色試料23、白色試料24の本来のデータ
（２３１、２２８、２３５）、（２２、２２、１７）を
校正時の基準データと成している。

【００４８】又、自己校正に使用する特定色の校正試料
として黒色試料23及び白色試料24と成したが、これらは
適宜変更可能である。例えば、黒色試料23又は白色試料
24の測定データが（０、０、０）又は（２５５、２５
５、２５５）となる校正試料を採用すると２個の校正試
料が必要になると思料されるが、それ以外の測定データ
となる実施例の校正試料（２２、２２、１７）（２３
１、２２８、２３５）を採用すれば、３種のＲＧＢの数
値が存在するために、１個の校正試料でも良い。又、黒
色試料23又は白色試料24に代えて１〜３個の３原色試料
を採用しても良く、或いは任意の特定色のものを採用し
ても良い。即ち、校正試料の測定データが基準データと
して格納されていて、比較できれば校正試料の色は不問
である。尚、３原色試料を採用した時には、３種中１種
のデータが突出するので、３個を使用すれば、３個の最
高値データを基に校正し、或いは１〜２個の場合は最高
値データと相対的に低数値の２種データを基に校正す
る。

【００４９】

【発明の効果】要するに本発明は、測定部４、色判別手
段と出力手段（スピーカー28）を備えたので、色名を知
りたい物体の表面に一体化された色認識装置を当接させ
ることにより、物体の色を識別して色名を音声出力し
て、視覚障害者が物体の色を認識（色判断）することが
出来る。又、測定部４は、対象物に白色光を照射する白
色の光源4b、4cと、対象物からの反射光を受光する３原
色の受光素子（カラーセンサー4a）を備えたので、信頼
性のある光学系で、且つ、簡単な構成にすることが出
来、又、色判別手段は、受光素子による測定データと格
納されている規格データを比較して色を判別する手段を
備えたので、データ比較で簡単、短時間（瞬時）に色判
別することが出来る。又、出力手段は、色判別手段によ
る判別色を音声で外部へ出力する手段と成したので、視
覚障害者が判別された色名を音声で認識することが出来
る。

【００５０】又、測定データをＲＧＢデータとしたの
で、３原色の受光素子で容易に測定を行うことが出来、
又、ＲＧＢデータからＨＬＳデータを演算する様にした
ので、ＨＬＳデータは慣れ親しんだマンセル色相環との
共通性も存在して、実感があると共に、表示安定性にも
優れたものと成すことが出来、又、ＨＬＳデータと格納
規格データを比較する様にしたので、容易に色を判別す
ることが出来る。

【００５１】又、３原色の受光素子として、３原色に感
度を有した光電変換素子と成したので、測定ＲＧＢデー
タを光電変換素子で簡単に測定することが出来、又、３
原色に感度を有した光電変換素子として、ＲＧＢ３種類
のフィルターを付けた３個のフォトダイオードと成した
ので、フォトダイオードにフィルターを取り付けるだけ
でＲＧＢデータを測定することが出来る。

【００５２】又、測定部４と対象物の間に、特定色の校
正試料を配置、退避させる移動手段を設けたので、自己
校正に使用する校正試料の機器内配置、測定を容易に行
うことが出来、又、校正試料の測定データと校正試料の
基準データを比較して自己校正する手段を設けたので、
電源、各種構成部品等の経年、使用劣化が発生しても、
或いは使用環境の変化に応じて、自己校正により、安定
的に測定、色判別することが出来る。

【００５３】又、特定色の校正試料は黒色試料23又は白
色試料24と成したので、校正試料は３原色を一般的に有
しているため、ＲＧＢ３種の個々データを校正データと
して使用することにより、３種校正を同時に行うことが
出来、又、特定色の校正試料は１〜３個の３原色試料と
成したので、最高値データまたは低数値データが測定さ
れ、中間数値を基準にしないため、校正を確実に行うこ
とが出来る。又、自己校正は対象物の測定データを校正
する様にしたので、使用時毎の使用環境等に対応するこ
とが出来る。

【００５４】又、スイッチ７の操作により、測定部４と
対象物の間に、校正試料を移動、測定、退避させ、対象
物を測定させることを、自動的に実行させる手段を設け
たので、校正並びに測定を自動的に連続的に行うことが
出来る。

【００５５】又、基体ケース１に測定開口部３を開口
し、該測定開口部３の内側に校正試料、空間が順次移動
する様にしたので、校正並びに測定に際する作動が内部
で行われ、色認識装置を対象物に対して移動させること
が不要となり、簡易な当接動作だけで校正、色判別を行
うことが出来る。

【００５６】又、移動手段は、回転板（測定基板21）に
校正試料、空間である測定用窓25を設け、回転板を間欠
移動させる様にしたので、校正に必要とする構成部品の
スペース縮小化が可能で色認識装置を小型化することが
出来る。

【００５７】又、音声を外部出力する手段として、スピ
ーカー28を内蔵したので、色判別、出力をパッケージ
化、取扱容易化を図ることが出来、又、音声を外部出力
する手段として、イヤホーンを設けたので、外部に音声
が漏れず、周囲環境に拘らず、色認識装置を使用するこ
とが出来る等その実用的効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る色認識装置の内部構造を示す部分
断面平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】回路構成を示す図である。

【図４】基本色名の一覧表を示す図である。

【図５】明度および彩度に関する修飾語の一覧表を示す
図である。

【図６】色相に関する修飾語の一覧表を示す図である。

【図７】計測したＲＧＢデータ、変換したＨＬＳデー
タ、選出された色名の関係を示す図である。

【図８】ＲＧＢ色空間の座標系、ＨＬＳ色空間の座標系
を示す図である。

【図９】ＪＩＳ規定の色相に関する修飾語の相互関係を
示す図である。

【図１０】ＪＩＳ規定の色相環の分割を示す図である。

【図１１】ＪＩＳ規定と本願における色相環の分割の関
係を示す図である。

【図１２】ＪＩＳ規定の無彩色の明度並びに有彩色の明
度及び彩度の相互関係を示す図である。

【図１３】ＪＩＳ規定と本願における等色相色における
明度及び彩度の配列を示す図である。

【図１４】ＪＩＳ規定の色の三属性による表示と系統色
名の関係を示す図であって、赤みの黄（試料１、２）に
関する図である。

【図１５】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、カラーテーブル番号と色
相角度の関係を示す図である。

【図１６】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、明度と彩度における演算
値との関係を示す図である。

【図１７】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、明度、彩度、ＬＳ値の関
係を示す図である。

【図１８】ＬＳ値と色名の関係を示す図である。

【符号の説明】

３ 測定開口部 ４ 測定部 4a カラーセンサー 4b、4c 白色光源 ５ 校正手段 ７ スイッチ 21 測定基板 23 黒色試料 24 白色試料 25 測定用窓 28 スピーカー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有谷 秀明 石川県松任市源平島町291−６ Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA03 DA04 DA05 DA22 DA32 DA34 DA35 DA65 5F088 AA01 BB10 JA13 KA08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定部、色判別手段と出力手段を備えた
   色認識装置であって、 測定部は、対象物に白色光を照射する白色の光源と、 対象物からの反射光を受光する３原色の受光素子を備
   え、 色判別手段は、受光素子による測定データと格納されて
   いる規格データを比較して色を判別する手段を備え、 出力手段は、色判別手段による判別色を音声で外部へ出
   力する手段と成したことを特徴とする色認識装置。
2. 【請求項２】 測定データのＲＧＢデータからＨＬＳデ
   ータを演算し、 格納規格データを比較する様にしたことを特徴とする請
   求項１記載の色認識装置。
3. 【請求項３】 ３原色の受光素子として、３原色に感度
   を有した光電変換素子と成したことを特徴とする請求項
   １又は２記載の色認識装置。
4. 【請求項４】 ３原色に感度を有した光電変換素子とし
   て、ＲＧＢ３種類のフィルターを付けた３個のフォトダ
   イオードと成したことを特徴とする請求項３記載の色認
   識装置。
5. 【請求項５】 測定部と対象物の間に、 特定色の校正試料を配置、退避させる移動手段を設ける
   と共に、校正試料の測定データと校正試料の基準データ
   を比較して自己校正する手段を設けたことを特徴とする
   請求項１、２、３又は４記載の色認識装置。
6. 【請求項６】 特定色の校正試料は黒色試料又は白色試
   料と成したことを特徴とする請求項５記載の色認識装
   置。
7. 【請求項７】 特定色の校正試料は３原色試料と成した
   ことを特徴とする請求項５記載の色認識装置。
8. 【請求項８】 自己校正は対象物の測定データを校正す
   る様にしたことを特徴とする請求項５、６又は７記載の
   色認識装置。
9. 【請求項９】 スイッチの操作により、 測定部と対象物の間に、校正試料を移動、測定、退避さ
   せ、対象物を測定させることを、 自動的に実行させる手段を設けたことを特徴とする請求
   項５、６、７又は８記載の色認識装置。
10. 【請求項１０】 基体ケースに測定開口部を開口し、該
    測定開口部の内側に校正試料、空間が順次移動する様に
    したことを特徴とする請求項９記載の色認識装置。
11. 【請求項１１】 移動手段は、回転板に校正試料、空間
    である測定用窓を設け、回転板を間欠移動させる様にし
    たことを特徴とする請求項１０記載の色認識装置。
12. 【請求項１２】 音声を外部出力する手段として、スピ
    ーカーを内蔵したことを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５、６、７、８、９、１０又は１１記載の色認識装
    置。
13. 【請求項１３】 音声を外部出力する手段として、イヤ
    ホーンを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５、６、７、８、９、１０又は１１記載の色認識装
    置。