JP2012154711A - Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method - Google Patents

Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method Download PDF

Info

Publication number
JP2012154711A
JP2012154711A JP2011012643A JP2011012643A JP2012154711A JP 2012154711 A JP2012154711 A JP 2012154711A JP 2011012643 A JP2011012643 A JP 2011012643A JP 2011012643 A JP2011012643 A JP 2011012643A JP 2012154711 A JP2012154711 A JP 2012154711A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spectral
value
spectrum
equation
learning data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011012643A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Aya Igarashi
彩 五十嵐
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.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Priority to JP2011012643A priority Critical patent/JP2012154711A/en
Publication of JP2012154711A publication Critical patent/JP2012154711A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently acquire learning spectrum data for optical spectrum estimation.SOLUTION: A learning data generation data retention part 132 retains a spectral reflectance of a substrate and an optical spectrum of multiple monochrome coloring materials with 100% of dot ratio on the substrate. A learning data generation part 122 generates multiple optical spectra to be determined as learning data, using: a first expression regulating a relationship between a spectral reflectance of a coloring material and a tristimulus value, on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color-matching function; a second expression regulating a relationship between the tristimulus value and a dot ratio of the coloring material; a third expression regulating a relationship between a reflectance of a coloring material layer on the substrate and a value of S/K (S: scattering coefficient, K: absorption coefficient) thereof; and a fourth expression regulating a relationship between a value of S/K of a mixed-color coloring material, which is obtained by adding a value of S/K of the substrate to a value of S/K of the monochrome coloring materials on the substrate, and the reflectance thereof.

Description

本発明は、印刷物などの分光スペクトルを推定する分光スペクトル推定装置、およびその推定に必要な学習スペクトルデータを生成する学習スペクトル生成方法に関する。   The present invention relates to a spectral spectrum estimation apparatus that estimates a spectral spectrum of a printed material and the like, and a learning spectrum generation method that generates learning spectrum data necessary for the estimation.

近年、分光スペクトル推定技術が多方面で注目されている。分光スペクトル推定とは数十〜数百nm刻み程度のマルチバンド情報から、数nm刻みの分光スペクトル特性を推定する技術である。分光スペクトル特性は分光器を用いて測定することが一般的であるが、分光スペクトル推定技術を用いることにより、分光器より、小型、軽量、安価な装置で測定が可能となる。   In recent years, a spectrum estimation technique has attracted attention in many fields. Spectral spectrum estimation is a technique for estimating spectral spectrum characteristics in increments of several nm from multiband information in the order of tens to hundreds of nm. Spectral spectral characteristics are generally measured using a spectroscope, but by using a spectral spectrum estimation technique, it is possible to measure with a device that is smaller, lighter, and less expensive than the spectroscope.

一画素毎に分光情報を持った分光画像を撮影できるカメラが存在する。例えば、CCD (Charge Coupled Device) イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの固体撮像素子と可動式の複数のフィルタ、液晶チューナブルフィルタ、音響光学フィルタなどの可変バンドフィルタを組み合わせたマルチバンドカメラを使用することで分光画像が撮影できる。しかしこのようなカメラは非常に高価である。一方で、通常の3バンドで検出するカラーカメラ、あるいは6バンド程度のバンド数のカメラで撮影した画像の情報を分光スペクトル推定技術と組み合わせて分光画像を得ることで、安価な装置で代替できる。   There are cameras that can capture spectral images having spectral information for each pixel. For example, a multi-band camera that combines a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and a variable band filter such as multiple movable filters, liquid crystal tunable filters, and acousto-optic filters. Spectral images can be taken using. However, such a camera is very expensive. On the other hand, an inexpensive apparatus can be substituted by obtaining a spectral image by combining information of an image photographed with a normal color camera detecting with 3 bands or a camera with a band number of about 6 bands with a spectral spectrum estimation technique.

分光器では部分的な領域の色の平均値しか得られないが、分光画像を用いることにより、広範囲な領域のスペクトルを観測することができ、分布として捉えることができる。したがって、マルチバンド画像から分光スペクトル特性を推定する手法は、リモートセンシング、医療、化粧品、分析検査、異物検査、糖度や脂肪分計測、カラーマネジメントなどに応用されている。   A spectroscope can only obtain an average value of colors in a partial region, but by using a spectroscopic image, a spectrum in a wide range can be observed and captured as a distribution. Therefore, a method for estimating spectral spectral characteristics from a multiband image is applied to remote sensing, medical care, cosmetics, analytical inspection, foreign matter inspection, sugar content and fat content measurement, color management, and the like.

低次元画像から分光スペクトル特性を推定する手法としては、例えば、ウィナー(Wiener)推定、重回帰分析、マルコフ推定、主成分分析などがある。ウィナー推定は、観測対象の統計的性質と観測ノイズの特性を考慮し、低次元カメラ検出値から推定したスペクトルとスペクトル真値との間の誤差を最小化する推定処理として定式化されたものである。このような推定を実現するには、推定に用いる推定行列を生成するために学習データが必要となる。学習データは、低次元カメラ検出値とスペクトルの既知データであり、多数のデータからなるデータセットとして構成される。学習データは、低次元カメラ検出値とスペクトルが、正しい値であれば、どのような対象物であっても良いが、より推定の精度を上げるには、次のことが望まれる。すなわち、学習データには測定対象物の分光スペクトル特性と同様の特徴を有した分光スペクトルが多く含まれているほうがより精度よく推定できる。そのため、似た特徴でクラス分けされた学習スペクトルデータを選択して推定することにより、高精度化を図る手法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Examples of techniques for estimating spectral spectral characteristics from a low-dimensional image include Wiener estimation, multiple regression analysis, Markov estimation, principal component analysis, and the like. Wiener estimation is formulated as an estimation process that minimizes the error between the spectrum estimated from the low-dimensional camera detection value and the spectrum true value, taking into account the statistical properties of the observation target and the characteristics of the observation noise. is there. In order to realize such estimation, learning data is required to generate an estimation matrix used for estimation. The learning data is known data of the low-dimensional camera detection value and spectrum, and is configured as a data set including a large number of data. The learning data may be any object as long as the low-dimensional camera detection value and the spectrum are correct values, but the following is desired in order to improve the estimation accuracy. That is, it is possible to estimate with higher accuracy that the learning data includes a lot of spectral spectra having the same characteristics as the spectral spectral characteristics of the measurement object. For this reason, there has been proposed a method for achieving high accuracy by selecting and estimating learning spectrum data classified by similar features (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

このような技術を次のように応用できる。カラーマネジメントの一環として、カラープリンタやカラーコピー機において分光反射率測定を用いた色管理が行われている。分光反射率を用いると物体色(すなわち、物が光に照らされたときに見える色)の絶対値を測定できる。分光反射率からはどのような光源/視野の三刺激値でも計算できるため応用範囲は広く、印刷物の色差管理に最適である。異なるメディア間にわたる色差も条件等色(メタメリズム)を含めて管理できる。   Such technology can be applied as follows. As part of color management, color management using spectral reflectance measurement is performed in color printers and color copiers. Spectral reflectance can be used to measure the absolute value of an object color (ie, the color that appears when an object is illuminated by light). Since the tristimulus values of any light source / field of view can be calculated from the spectral reflectance, the application range is wide and it is optimal for color difference management of printed matter. The color difference between different media can be managed including conditional colors (metamerism).

しかしながら、分光器は印刷機に付属させるには高価であり、測定波長域が広ければ測定に時間(例えば、数分)がかかってしまう。また、5×5mm程度の限られた領域の色しか観測できない。そこで、カメラで撮影されたマルチバンド画像から数nm刻みの分光スペクトル特性を推定する手法を用いて、所望の印刷結果に仕上がるように印刷結果を予測し、インキ量をコントロールするカラーマッチングシステムも提案されている。このような広い測定波長域の分光データを使用した管理に、低次元カメラと分光推定を用いたスペクトルによる管理は適合する。   However, a spectroscope is expensive to attach to a printing press, and if the measurement wavelength range is wide, it takes time (for example, several minutes) to measure. Moreover, only the color of a limited area of about 5 × 5 mm can be observed. Therefore, we propose a color matching system that predicts the print result so that the desired print result is finished and controls the amount of ink using a method that estimates the spectral spectrum characteristics in steps of several nanometers from the multiband image captured by the camera. Has been. Management using spectra using a low-dimensional camera and spectral estimation is suitable for management using spectral data in such a wide measurement wavelength range.

スペクトルを用いた印刷の色管理は、インキに特色インキを使う場合により有効である。プロセス印刷では基本となるインキであるシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック(以下、C、M、Y、Kと表記する)では表現できない色を再現するために特色インキがよく用いられる。特色インキはDIC株式会社、東洋インキ製造株式会社、PANTONE株式会社などのインキ会社が各種の色を準備しており、DICカラーガイド(登録商標)にはおよそ2000色が存在する。   The color management of printing using the spectrum is more effective when the special color ink is used as the ink. In process printing, special color inks are often used to reproduce colors that cannot be represented by the basic inks cyan, magenta, yellow, and black (hereinafter referred to as C, M, Y, and K). As for special color inks, ink companies such as DIC Corporation, Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., and PANTONE Corporation have prepared various colors, and there are about 2000 colors in the DIC Color Guide (registered trademark).

スペクトルを用いた色管理を実現する場合、通常のCMYK印刷であれば、ドットゲインやインキの混色の色空間などから統計学などを用いて、数nm刻みの分光スペクトル特性を印刷結果の予測に反映させることも可能であり、比較的高精度に予測できる。これに対して、特色インキを用いた印刷では、過去のデータ数も限られ、また、予測に必要なデータを取得するにも時間と労力がかかる。このためスペクトルを検出した管理が望ましい。   When implementing color management using spectra, if it is normal CMYK printing, the spectral spectrum characteristics in increments of several nanometers can be used to predict printing results using statistics such as dot gain and mixed color space of ink. It can also be reflected and can be predicted with relatively high accuracy. On the other hand, in printing using special color ink, the number of past data is limited, and it takes time and labor to acquire data necessary for prediction. For this reason, the management which detected the spectrum is desirable.

これまでに用いたことが「少ない」あるいは「ない」インキを用いる場合には、少数の実測スペクトルデータを用いて多数の学習用データを演算にて生成し、学習用データを用いた推定行列等にて分光スペクトルを推定するとよい。演算にて多数の学習用データを生成する方法とすることで、実測スペクトルデータを基に実際に印刷した印刷物を生成及び測定する必要がなくなる。分光スペクトルを用いた色管理は、最も効率がよく低コストで望ましいと考えられる。   When using “small” or “not” ink that has been used so far, a large number of learning data is generated by calculation using a small number of measured spectrum data, and an estimation matrix using the learning data, etc. The spectral spectrum may be estimated at By adopting a method of generating a large number of learning data by calculation, it is not necessary to generate and measure a printed matter that is actually printed based on the actually measured spectrum data. Color management using a spectroscopic spectrum is considered the most efficient and desirable at low cost.

特開2008−304205号公報JP 2008-304205 A 特開2009−247518号公報JP 2009-247518 A 特開2010−156612号公報JP 2010-156612 A

上述したように低次元カメラ検出値を用いて分光スペクトルを推定する技術は極めて有効な技術である。高精度な分光スペクトル推定を行うためには、測定対象物の分光スペクトル特性の特徴を有した数十〜数百もの学習スペクトルデータの取得が必要であり、これを実測するにはデータ収集に時間と労力がかかってしまう。   As described above, a technique for estimating a spectrum using a low-dimensional camera detection value is a very effective technique. In order to perform high-accuracy spectral spectrum estimation, it is necessary to acquire several tens to several hundreds of learning spectral data having the spectral spectral characteristics of the measurement object. It will take a lot of effort.

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、分光スペクトル推定のための学習スペクトルデータを効率的に計算的手法により生成する技術を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、このような学習データを容易に大量に生成することにある。例えば、上述したような特色インキに対しても、その特色インキの特徴を十分に反映した学習データを容易に大量に生成する技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for efficiently generating learning spectrum data for spectral spectrum estimation by a computational method. That is, an object of the present invention is to easily generate a large amount of such learning data. For example, the present invention provides a technique for easily generating a large amount of learning data that sufficiently reflects the characteristics of the spot color ink as described above.

本発明のある態様の分光スペクトル推定装置は、基材の分光反射率と、基材上における複数の網点率100%の単色色材の分光スペクトルを保持する保持部と、所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを用いて、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成部と、観測すべき色材の低次元情報を測定するマルチバンド測定部と、低次元測定部により測定された色材の低次元情報と、学習データ生成部により生成された学習データから色材の分光反射スペクトルを推定する分光スペクトル推定部と、を備える。学習データ生成部は、第3式および第4式から保持部に保持された複数の網点率100%の単色色材が重ね合わされた混色色材の分光反射率を算出し、第2式に単色色材および混色色材の分光反射率を設定し、単色色材の網点率を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を第1式に設定して学習データとすべき複数の分光反射率を算出する。   A spectral spectrum estimation apparatus according to an aspect of the present invention includes a spectral reflectance of a base material, a holding unit that holds spectral spectra of a plurality of 100% monochrome color materials on the base material, and a predetermined standard light source. Assuming a predetermined color matching function, the first equation defining the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value, and the second equation defining the relationship between the tristimulus value and the halftone dot rate of the color material, , The third equation defining the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), and the S / K value of the substrate and the substrate By using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained by adding the S / K values of a plurality of single color materials, a plurality of learning data should be used. Measured by a learning data generation unit that generates a spectrum, a multiband measurement unit that measures low-dimensional information of the color material to be observed, and a low-dimensional measurement unit Comprising a low-dimensional information of the timber, and a spectrum estimating unit for estimating a spectral reflection spectrum of the color material from the generated learning data by the learning data generating unit. The learning data generation unit calculates the spectral reflectance of the mixed color material obtained by superimposing the plurality of 100% halftone dot color materials held in the holding unit from the third and fourth equations. Set the spectral reflectance of single color material and mixed color material, set multiple types of halftone dot ratio of single color material, calculate multiple tristimulus values, and set the multiple tristimulus values in the first formula Thus, a plurality of spectral reflectances to be used as learning data are calculated.

本発明の別の態様もまた、分光スペクトル推定装置である。この装置は、基材の分光スペクトルと、基材上における含有量100%の物質の分光スペクトルを保持する保持部と、所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを転用して、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成部と、観測すべき物質の低次元情報を測定する低次元測定部と、低次元測定部により測定された物質の低次元情報と、学習データ生成部により生成された学習データから物質の分光スペクトルを推定する分光スペクトル推定部と、を備える。物質は、固有の吸収波長または発光波長を有する物質であって、その含有量の変化に伴い固有の吸収波長または発光波長のピーク位置が変化せずピーク輝度が変化する物質であり、学習データ生成部は、第3式および第4式から保持部に保持された複数の含有率100%の物質が重ね合わされた状態の分光スペクトルを算出し、第2式に非重ね合わせ物質および重ね合わせ物質の分光スペクトルを設定し、非重ね合わせ物質の含有量を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を第1式に設定して学習データとすべき複数の分光スペクトルを算出する。   Another embodiment of the present invention is also a spectral spectrum estimation apparatus. This device is premised on a spectral spectrum of a base material, a holding unit that holds a spectral spectrum of a substance having a content of 100% on the base material, a predetermined standard light source, and a predetermined color matching function. The first equation defining the relationship between the tristimulus value and the tristimulus value, the second equation defining the relationship between the tristimulus value and the halftone dot ratio of the color material, the reflectance of the color material layer on the substrate, and S / Add the third equation that defines the relationship with the K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), the S / K value of the base material, and the S / K values of a plurality of single color materials on the base material. A learning data generation unit for generating a plurality of spectral spectra to be used as learning data by using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained in the above; A low-dimensional measurement unit that measures low-dimensional information of the substance to be measured, low-dimensional information of the substance measured by the low-dimensional measurement unit, and a learning data generation unit And a spectrum estimation unit that estimates a spectrum of the made learning data material. A substance is a substance that has a specific absorption wavelength or emission wavelength, and the peak position of the specific absorption wavelength or emission wavelength does not change with the change in the content of the substance. Calculates a spectral spectrum in a state in which a plurality of substances with a content of 100% held in the holding unit are superimposed from the third and fourth formulas, and the second formula includes the non-overlapping substance and the overlapping substance. Set a spectral spectrum, set multiple types of non-overlapping substance content, calculate a plurality of tristimulus values, set the plurality of tristimulus values in the first equation, A spectrum is calculated.

本発明のさらに別の態様は、学習スペクトル生成方法である。この方法は、所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを用いて、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成ステップを備える。学習データ生成ステップは、基材の分光反射率と、基材上における複数の網点率100%の単色色材の分光反射率を取得するステップと、第3式および第4式から複数の網点率100%の単色色材が重ね合わされた混色色材の分光反射スペクトルを算出するステップと、第2式に単色色材および混色色材の分光反射率を設定し、単色色材の網点率を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を第1式に設定して学習データとすべき複数の分光反射率を算出するステップと、を含む。   Yet another embodiment of the present invention is a learning spectrum generation method. This method presupposes a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, defines the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value, the tristimulus value and the dot rate of the color material, The second equation that defines the relationship of the above, the third equation that defines the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), Using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained by adding the S / K value and the S / K values of a plurality of single color materials on the substrate. And a learning data generation step of generating a plurality of spectral spectra to be learned data. The learning data generation step includes a step of acquiring the spectral reflectance of the base material and the spectral reflectance of a single color material having a halftone dot rate of 100% on the base material, and a plurality of meshes from the third and fourth formulas. Calculating a spectral reflection spectrum of a mixed color material in which a single color material with a dot rate of 100% is superimposed, and setting the spectral reflectance of the single color material and the mixed color material in the second formula, Setting a plurality of types of rates, calculating a plurality of tristimulus values, and setting the plurality of tristimulus values in the first equation to calculate a plurality of spectral reflectances to be learned data.

本発明のさらに別の態様もまた、学習スペクトル生成方法である。この方法は、所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを転用して、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成ステップを備える。物質は、固有の吸収波長または発光波長を有する物質であって、その含有量の変化に伴い固有の吸収波長または発光波長のピーク位置が変化せずピーク輝度が変化する物質であり、学習データ生成ステップは、基材の分光スペクトルと、基材上における複数の含有量100%の物質の分光スペクトルを取得するステップと、第3式および第4式から複数の含有量100%の物質が重ね合わされた状態の分光スペクトルを算出するステップと、第2式に非重ね合わせ物質および重ね合わせ物質の分光スペクトルを設定し、非重ね合わせ物質の含有量を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を第1式に設定して学習データとすべき複数の分光スペクトルを算出するステップと、を含む。   Yet another embodiment of the present invention is also a learning spectrum generation method. This method presupposes a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, defines the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value, the tristimulus value and the dot rate of the color material, The second equation that defines the relationship of the above, the third equation that defines the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), The fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained by adding the S / K value and the S / K values of a plurality of single color materials on the substrate is diverted. Then, a learning data generation step for generating a plurality of spectral spectra to be used as learning data is provided. A substance is a substance that has a specific absorption wavelength or emission wavelength, and the peak position of the specific absorption wavelength or emission wavelength does not change with the change in the content of the substance. In the step, a spectral spectrum of the base material, a spectral spectrum of a substance having a plurality of contents of 100% on the base material, and a substance having a plurality of contents of 100% are superimposed from the third and fourth formulas. Calculating the spectrum of the non-overlapping substance and the overlapping substance in the second equation, setting a plurality of types of non-overlapping substance content, and setting a plurality of tristimulus values. Calculating and setting a plurality of tristimulus values in the first equation to calculate a plurality of spectral spectra to be used as learning data.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described components and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、分光スペクトル推定のための学習スペクトルデータを効率的に取得することができる。   According to the present invention, learning spectrum data for spectral spectrum estimation can be efficiently acquired.

CMY3色で網点印刷された印刷物Pの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the printed matter P by which the halftone printing was carried out by CMY3 color. 65標準光源の分光スペクトルを示す図である。Is a diagram showing the spectrum of D 65 standard light source. CIE(1964)X10Y10Z10Color Matching Functionを示す図である。It is a figure which shows CIE (1964) X10Y10Z10Color Matching Function. CMYにおける網点の重なりパターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the overlapping pattern of the halftone dot in CMY. クベルカ−ムンク理論を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Kubelka-Munk theory. CMYKと特色インキDIC589を加えた計5色を用いた場合を例として実際にシミュレーションを行った図を示す図である。It is a figure which shows the figure which actually performed the simulation by making into an example the case where a total of 5 colors which added CMYK and special color ink DIC589 were used. 図6に示したCMYKSの網点率100%の分光反射スペクトルを用い、それぞれの網点率が0.3、0.6、0.9のときの組み合わせを、全通り(35=243通り)計算した結果を示す図である。Using the spectral reflectance spectrum of CMYKS 100% shown in FIG. 6, all combinations (35 = 243) when the halftone ratios are 0.3, 0.6, and 0.9, respectively. It is a figure which shows the calculated result. 図8(A)は、特色インキDIC589の網点率100%で印刷された印刷物の分光反射スペクトルの実測データおよび推定データを示す図である。図8(B)は、シアンインクCの網点率40%と特色インキDIC589の網点率100%で重ね合わせ印刷された印刷物の分光反射スペクトルの実測データおよび推定データを示す図である。FIG. 8A is a diagram showing measured data and estimated data of the spectral reflection spectrum of a printed matter printed with a dot ratio of 100% of the special color ink DIC589. FIG. 8B is a diagram showing measured data and estimated data of the spectral reflection spectrum of a printed material that is overprinted with a dot ratio of 40% for cyan ink C and a dot ratio of 100% for spot color ink DIC589. 本発明の実施の形態に係る分光スペクトル推定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the spectral-spectrum estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の変形例に係る分光スペクトル推定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the spectral-spectrum estimation system which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る分光スペクトル推定装置の動作例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation example of the spectral-spectrum estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention.

図1は、CMY3色で網点印刷された印刷物Pの一例を示す図である。図1ではCMYによるプロセス印刷の例を示している。図1の右側の拡大図は、印刷物Pの描画領域Dの一部を拡大した図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a printed material P that is dot-printed in three colors of CMY. FIG. 1 shows an example of process printing by CMY. The enlarged view on the right side of FIG. 1 is an enlarged view of a part of the drawing area D of the printed matter P.

本発明の実施の形態では、CMY3色で網点印刷された印刷物Pを低次元カメラで撮影し、分光反射スペクトル推定を行う。以下、分光反射スペクトル推定に必要な学習データの生成方法について説明する。なお、CMYは色の例であり、これらの色に限定されるものではない。   In the embodiment of the present invention, the printed matter P halftone-printed in CMY three colors is photographed with a low-dimensional camera, and the spectral reflection spectrum is estimated. A method for generating learning data necessary for spectral reflection spectrum estimation will be described below. CMY is an example of colors, and is not limited to these colors.

図2は、D65標準光源の分光スペクトルを示す図である。図2に示すグラフの横軸は波長[nm]、縦軸は放射エネルギーを示す。図3は、CIE(1964)X10Y10Z10Color Matching Functionを示す図である。図3に示すグラフの横軸は波長[nm]、縦軸は感度を示す。 Figure 2 is a diagram showing the spectrum of D 65 standard light source. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 indicates wavelength [nm], and the vertical axis indicates radiant energy. FIG. 3 is a diagram showing the CIE (1964) X 10 Y 10 Z 10 Color Matching Function. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis represents wavelength [nm], and the vertical axis represents sensitivity.

下記(式1)は所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射スペクトルと三刺激値との関係を規定した式である。ここでは、光源をD65標準光源(図2参照)、等色関数をCIE(1964)X10Y10Z10Color Matching Function(図3参照)とする。 The following (Expression 1) is an expression that prescribes a relationship between the spectral reflection spectrum of the colorant and the tristimulus values on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color matching function. Here, the light source is a D65 standard light source (see FIG. 2), and the color matching function is CIE (1964) X 10 Y 10 Z 10 Color Matching Function (see FIG. 3).

基材(本実施の形態では、紙)の可視光域における分光反射率Reflectance(λ)、およびその基材に網点率100%(すなわち、ベタ印刷)で印刷されたCMY各色の可視光域における分光反射率Reflectance(λ)を実測する。例えば、分光器で実測する。そして、各色の分光反射率Reflectance(λ)を下記(式1)に代入する。これにより、当該基材および当該基材に網点率100%で印刷されたCMY各色の三刺激値XYZを算出できる。   Spectral reflectance Reflectance (λ) in the visible light region of the base material (paper in this embodiment), and the visible light region of each color of CMY printed on the base material with a dot ratio of 100% (that is, solid printing) The spectral reflectance Reflectance (λ) at is measured. For example, it is measured with a spectroscope. Then, the spectral reflectance Reflectance (λ) of each color is substituted into the following (Equation 1). Thereby, the tristimulus value XYZ of each color of CMY printed on the base material and the base material at a dot ratio of 100% can be calculated.

次に、ノイゲバウア(neugebauer)式について説明する。ノイゲバウア式とは、三刺激値と、色材の網点面積率(以下、単に網点率という)の関係を表した線形方程式である。以下、一例を挙げる。   Next, the Neugebauer equation will be described. The Neugebauer equation is a linear equation that expresses the relationship between the tristimulus value and the halftone dot area ratio (hereinafter simply referred to as the halftone dot ratio) of the color material. An example is given below.

図4は、ドット印刷物で生じうるCMYの重なりパターンを説明するための図である。重なりは、以下の0〜7で示す8パターンがある。図4に示すドット印刷物おいて、
「0」は紙(白(以下、Wと表記する))のみの部分
「1」はCのみの部分
「2」はMのみの部分
「3」はYのみの部分
「4」はCとMが重なっている部分
「5」はCとYが重なっている部分
「6」はMとYが重なっている部分
「7」はCとMとYが重なっている部分
をそれぞれ示す。各部分0〜7は異なる三刺激値を有する。このようなドットが集まった領域に着目して、各領域の三刺激値をそれぞれ示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining a CMY overlapping pattern that can occur in a printed dot product. There are 8 overlapping patterns shown by 0 to 7 below. In the dot print shown in FIG.
“0” is a piece of paper (white (hereinafter referred to as W)) only “1” is a portion of C only “2” is a portion of M only “3” is a portion of Y only “4” is C and M "5" where C and Y overlap, "6" where C and Y overlap, and "7" where M and Y overlap each other, where C, M and Y overlap. Each part 0-7 has a different tristimulus value. The tristimulus values of each region are shown by paying attention to the region where such dots are gathered.

次に印刷物の三刺激値を考える。着目した領域の三刺激値を考えることとする。この領域は多数のドットで構成され、ドットの数は、C、M、Y各インキの網点率で決まっている。着目する領域の三刺激値は、各インキの重なり部分の三刺激値を、着目する領域における面積比率で重み付けし、足し合わせることで求めることができる。着目する領域での、各インキの重なり部分の面積比率は、C、M、Yの網点率c、m、yから計算できる。   Next, consider the tristimulus values of the printed material. Let us consider the tristimulus values of the region of interest. This area is composed of a large number of dots, and the number of dots is determined by the dot ratio of each of the C, M, and Y inks. The tristimulus value of the region of interest can be obtained by weighting and adding the tristimulus values of the overlapping portions of the respective inks with the area ratio in the region of interest. The area ratio of the overlapping portions of the inks in the region of interest can be calculated from the dot ratios c, m, and y of C, M, and Y.

ここで、左辺X、Y、Zは対象とする物体の三刺激値である。右辺のXx、Yx、Zxはx部分の三刺激値で、小文字のxは上述した重なり領域を示す。例えばXwは、W(紙)の領域のX刺激値を示し、同様にXc、Xm、Xy、Xcm、Xmy、Xcy、Xcmyは、C、M、Y、CM、MY、CY、CMYの各領域の、X刺激値を示す。そして、c、m、yは網点率を示す。 Here, the left sides X, Y, and Z are tristimulus values of the target object. Xx, Yx, and Zx on the right side are tristimulus values in the x portion, and the lowercase letter x indicates the overlapping region described above. For example, Xw indicates the X stimulation value of the W (paper) area, and similarly, Xc, Xm, Xy, Xcm, Xmy, Xcy, and Xcmy are the C, M, Y, CM, MY, CY, and CMY areas. The X stimulation value is shown. C, m, and y indicate halftone dot ratios.

インキが重なった部分である「4」〜「7」の二次、三次色の三刺激値XYZは、CMY一次色100%の重ね印刷を行い実測から求めてもよいが、CMY一次色100%の分光反射スペクトルからクベルカ−ムンク(Kubelka-Munk)理論および混色理論を用い、下記(式3)、(式4)によって求めることができる。   The tristimulus values XYZ of the secondary and tertiary colors “4” to “7” where the inks are overlapped may be obtained from actual measurement by performing overprinting of the CMY primary color 100%, but the CMY primary color 100% Using the Kubelka-Munk theory and the color mixing theory, the following (Equation 3) and (Equation 4) can be used.

図5は、クベルカ−ムンク理論を説明するための図である。図5に示すように、ある散乱係数Sと吸収係数Kを持った厚さXである均質な色材層12が、反射率Rgである下地11の上に密着(オプティカルコンタクト)して置かれたときの反射率Rを求めるものである。すなわち、下記(式3)は基材上の色材層の反射率と、S/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した式であり、下記(式4)は、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した式である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the Kubelka-Munk theory. As shown in FIG. 5, a uniform color material layer 12 having a certain scattering coefficient S and absorption coefficient K and having a thickness X is placed in close contact (optical contact) on a base 11 having reflectance Rg. In this case, the reflectance R is calculated. That is, the following (Equation 3) is an equation that defines the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is a scattering coefficient, K is an absorption coefficient). Is an equation that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of a color mixing material obtained by adding the S / K value of the substrate and the S / K values of a plurality of single color materials on the substrate. It is.

ここで、添え字a、b、wはそれぞれ網点率100%で印刷されたインキa、インキb、紙を示し、mixは混色を示す。混色は図4に示した重ね合わせ印刷で形成することができる。 Here, the subscripts a, b, and w indicate the ink a, the ink b, and the paper that are printed with a halftone dot ratio of 100%, respectively, and mix indicates a mixed color. The mixed color can be formed by superposition printing shown in FIG.

各波長におけるRmixが求まれば、上記(式1)のReflectance(λ)に代入して、「4」〜「7」の三刺激値XYZを求めることができる。さらに、上記(式2)から、ある網点率で印刷された印刷物の三刺激値XYZを求め、再度、上記(式1)を用いて分光反射スペクトルを求めることができる。 Once R mix at each wavelength is obtained, the tristimulus values XYZ of “4” to “7” can be obtained by substituting them into Reflectance (λ) in the above (Equation 1). Furthermore, the tristimulus value XYZ of a printed matter printed at a certain dot ratio can be obtained from the above (Equation 2), and the spectral reflection spectrum can be obtained again using the above (Equation 1).

この手法によれば、分光反射スペクトルの実測が必要であるのは、紙などの基材部分と、使用するインクで網点率100%の印刷部分のみであり、基材部分及び網点率100%の印刷部分の実測値から網点率を変化させたときの分光反射率スペクトルを演算で求めることができる。   According to this method, the spectral reflection spectrum needs to be actually measured only for a base material portion such as paper and a printed portion having a halftone dot rate of 100% using the ink used. %, The spectral reflectance spectrum when the halftone dot ratio is changed can be obtained by calculation.

本発明の実施の形態では、このような網点率から印刷結果の予測を行うのではなく、分光スペクトルを測定せずとも低次元カメラで測定し、後述する推定法を用いることにより分光スペクトルを演算により推定する。その際に分光スペクトルの推定に必要な数十〜数百の学習スペクトルデータの生成を、上記(式2)の網点率を変化させることで生成する。   In the embodiment of the present invention, the print result is not predicted from such a dot ratio, but is measured with a low-dimensional camera without measuring the spectral spectrum, and the spectral spectrum is obtained by using the estimation method described later. Estimated by calculation. At this time, the generation of several tens to several hundreds of learning spectrum data necessary for spectral spectrum estimation is generated by changing the dot ratio of the above (Equation 2).

スペクトルを用いた印刷の管理は全てのカラー印刷物で有効かつ有用だが、特色インキを用いた場合は特に有用である。以下の実施形態は、特色インキを用いた場合を説明する。特色インキなどを用いてプロセス印刷を行う場合、特に蛍光を含む特色インキの場合、CMYKインキにはない特徴的なスペクトル形状を有しているものが多い。したがって、CMYK印刷用の学習データでは精度よく分光反射スペクトルを推定することは難しい。そこで、高精度な推定を行うために、特色インキの特徴を有した学習スペクトルデータが必要である。   Management of printing using spectra is effective and useful for all color prints, but is particularly useful when spot inks are used. In the following embodiment, a case where spot color ink is used will be described. When process printing is performed using a special color ink or the like, in particular, in the case of a special color ink including fluorescence, many of them have a characteristic spectral shape that CMYK inks do not have. Therefore, it is difficult to accurately estimate the spectral reflection spectrum with the learning data for CMYK printing. Therefore, in order to perform highly accurate estimation, learning spectrum data having the characteristics of special color ink is necessary.

例えば、CMYKに特色インキ1色を加えた計5色でも、複数の網点率で印刷し、実測するには時間と労力がかかる。そこで、最小限の実測スペクトルデータから学習スペクトルデータを生成することが求められる。ここで、最小限のデータとは、紙、用いるインキ全ての網点率100%で印刷した印刷物の分光反射スペクトルの実測データである。これらの実測データをもとに上記(式2)において網点率を変化させた場合の分光反射スペクトルを上記(式1)〜(式4)を用いて求め、学習スペクトルデータを生成する。ただし、上記(式2)は、用いるインキ数の組み合わせ分だけ行列計算が増えることになる。このように、数バンドの測定のみで印刷物の分光スペクトルデータを高精度に推定することができれば、低コストで分光スペクトルを用いた色管理を実現できる。   For example, it takes time and labor to print and measure with a plurality of halftone dots even with a total of five colors including one special color ink added to CMYK. Therefore, it is required to generate learning spectrum data from minimum measured spectrum data. Here, the minimum data is actual measurement data of the spectral reflection spectrum of a printed matter printed at a dot ratio of 100% for all paper and ink used. Based on these actually measured data, the spectral reflection spectrum when the halftone dot ratio is changed in the above (Formula 2) is obtained using the above (Formula 1) to (Formula 4) to generate learning spectrum data. However, in the above (Equation 2), the matrix calculation is increased by the combination of the number of inks used. In this way, if the spectral data of the printed matter can be estimated with high accuracy only by measuring several bands, color management using the spectral spectrum can be realized at low cost.

図6は、CMYKと特色インキDIC589を加えた計5色を用いた場合を例として実際にシミュレーションを行った図を示す。図6に示すグラフの横軸は波長[nm]、縦軸は反射率[%]を示す。図6では特色インキDIC589の分光反射スペクトルをSで表記している。図6では、CMYKSの網点率100%(ベタ印刷)の分光反射スペクトルを示している。   FIG. 6 is a diagram in which a simulation is actually performed by using as an example a case where a total of five colors including CMYK and special color ink DIC589 are used. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates the wavelength [nm], and the vertical axis indicates the reflectance [%]. In FIG. 6, the spectral reflection spectrum of the special color ink DIC589 is denoted by S. FIG. 6 shows a spectral reflection spectrum of CMYKS with a dot ratio of 100% (solid printing).

図7は、図6に示したCMYKSの網点率100%の分光反射スペクトルを用い、それぞれの網点率が0.3、0.6、0.9のときの組み合わせを、全通り(3=243通り)計算した結果を示す図である。すなわち、243通りの学習スペクトルデータを生成する。なお、網点率の組み合わせは、0.3、0.6、0.9に限るものではない。たとえば、0.25、0.5、0.75であってもよい。また、網点率の種類は3種類に限るものではなく、その種類をさらに増やしてもよい。 7 uses the spectral reflection spectrum of CMYKS shown in FIG. 6 with a dot ratio of 100%, and the combinations when the dot ratios are 0.3, 0.6, and 0.9 are all (3 5 = 243)) It is a figure which shows the calculation result. That is, 243 kinds of learning spectrum data are generated. Note that the combination of halftone dot ratios is not limited to 0.3, 0.6, and 0.9. For example, it may be 0.25, 0.5, or 0.75. Also, the types of halftone dots are not limited to three, and the types may be further increased.

ここで、低次元画像(例えば、3バンド画像、6バンド画像)から物体(例えば、印刷物)の各点の分光反射スペクトルを推定する方法について説明する。当該推定方法として、ウィナー推定、重回帰分析、マルコフ推定、主成分分析などを用いることができるが、以下、ウィナー推定を用いる例を説明する。   Here, a method for estimating a spectral reflection spectrum of each point of an object (for example, a printed material) from a low-dimensional image (for example, a 3-band image or a 6-band image) will be described. As the estimation method, Wiener estimation, multiple regression analysis, Markov estimation, principal component analysis, and the like can be used. An example using Wiener estimation will be described below.

低次元カメラで複数のバンドの広帯域フィルタを通して物体を撮影した場合、画像の座標(x,y)に対応する撮像素子(例えば、CCD素子)に入射する光の分光分布は、t(λ)E(λ)r(x,y;λ)で与えられる。ここで、t(λ)はi番目のフィルタの分光透過率を、E(λ)は照明の分光放射輝度を、r(x,y;λ)は画像の座標(すなわち、画素位置)(x,y)における物体の分光反射率をそれぞれ示す。また、レンズの分光透過率や撮像素子の分光感度などを合わせた総合的な分光績をS(λ)とする。このとき、各素子において得られるセンサ応答v(x,y)は、入射光tE(λ)r(x,y;λ)と分光績(λ)を波長領域で積分したものとで与えられるため、下記(式5)で表される。 When an object is photographed through a wide band filter of a plurality of bands with a low-dimensional camera, the spectral distribution of light incident on an image sensor (for example, a CCD element) corresponding to the coordinates (x, y) of the image is t (λ) E. (Λ) r (x, y; λ). Here, t (λ) is the spectral transmittance of the i-th filter, E (λ) is the spectral radiance of illumination, and r (x, y; λ) is the image coordinates (ie, pixel position) (x , Y) shows the spectral reflectance of the object. Also, S (λ) is the total spectral performance that combines the spectral transmittance of the lens and the spectral sensitivity of the image sensor. At this time, the sensor response v i (x, y) obtained in each element is given by integrating the incident light tE (λ) r (x, y; λ) and the spectral (λ) in the wavelength region. Therefore, it is represented by the following (formula 5).

ここで、mは低次元カメラのバンド数を示す。分光積S(λ)は波長400〜700nmの可視光域以外ではゼロであるとした。mを大きな数に設定した場合は、マルチバンドカメラと呼ばれることがある。mがいくつ以上であればマルチバンドとするか定義された数値はなく、9バンド以上であったり、1024バンド以上であったりと、マルチバンドを実現する手法と用途に応じて幅がある。本実施形態では、mが一桁の数値である場合を、低次元カメラと呼ぶ。 Here, m represents the number of bands of the low-dimensional camera. The spectral product S (λ) was assumed to be zero outside the visible light range of wavelength 400 to 700 nm. When m is set to a large number, it may be called a multiband camera. There is no numerical value that defines the number of multibands for m or more, and there are widths depending on the method and application for realizing multibands, such as 9 bands or more or 1024 bands or more. In this embodiment, the case where m is a single-digit numerical value is called a low-dimensional camera.

次に、数学的な取扱を簡単にするため、分光分布を離散化し、ベクトルや行列を用いて表す。vをm個のバンドのセンサ応答を表したm個の要素を持つ行ベクトル、rを物体の分光反射率を表すl個の要素で構成される行ベクトルで表すと、上記(式5)は下記(式6)のようにベクトル行列を用いて表される。
Next, in order to simplify mathematical handling, the spectral distribution is discretized and expressed using vectors and matrices. When v is a row vector having m elements representing sensor responses of m bands and r is a row vector composed of l elements representing the spectral reflectance of the object, the above (formula 5) is It is expressed using a vector matrix as shown below (Formula 6).

ここで、画像の座標(x,y)は省略した。また、行列Fはi番目のフィルタの分光透過率を表す行ベクトルtをまとめた行列T(下記(式7)参照)と、照明とカメラの分光感度に対応するl×l対角行列である行列E、Sを用いて下記(式8)のように定義される。
Here, the coordinates (x, y) of the image are omitted. The matrix F is a matrix T (see (Equation 7) below) in which row vectors t representing the spectral transmittance of the i-th filter are combined, and an l × l diagonal matrix corresponding to the spectral sensitivity of the illumination and the camera. Using the matrices E and S, it is defined as (Equation 8) below.

ウィナー推定は複数の学習データサンプルの分光反射率rと、推定された分光反射率(rチルダ)の間の平均二乗誤差Eを最小化する手法であり、平均二乗誤差Eは下記(式9により表される。   The Wiener estimation is a technique for minimizing the mean square error E between the spectral reflectance r of a plurality of learning data samples and the estimated spectral reflectance (r tilde). expressed.

〈 〉は分光反射率サンプルに対するアンサンブル平均を表す。 <> Represents an ensemble average for a spectral reflectance sample.

下記(式10)より、センサ応答ベクトルから分光反射率を推定する推定行列Gを考える。
From the following (Equation 10), an estimation matrix G for estimating the spectral reflectance from the sensor response vector is considered.

このとき、上記(式9)で表される平均二乗誤差Eを最小化する推定行列は、下記(式11)で与えられる。
ここで、Rrv(下記(式12)参照)はサンプルに関するrとvの相互相関行列を示し、Rvv(下記(式13)参照)はvの自己相関行列を示す。また、Rrr(下記(式14)参照)はrの自己相関行列を示す。
At this time, an estimation matrix that minimizes the mean square error E expressed by the above (formula 9) is given by the following (formula 11).
Here, R rv (see (Expression 12) below) represents the cross-correlation matrix of r and v related to the sample, and R vv (see (Expression 13) below) represents the autocorrelation matrix of v. R rr (see (Expression 14) below) represents an autocorrelation matrix of r.

したがって、上記(式11)は下記(式15)と書き換えることができる。
Therefore, the above (formula 11) can be rewritten as the following (formula 15).

また、センサ応答にノイズnが含まれる場合、上記(式6)は下記(式16)となる。
When the sensor response includes noise n, the above (formula 6) becomes the following (formula 16).

ノイズnの自己相関行列Rnnは、下記(式17)と表される。
The autocorrelation matrix R nn of noise n is expressed as (Equation 17) below.

このように、ウィナー推定は信号とノイズの統計量が分かっている場合、簡単な線形演算で、推定値の平均二乗誤差を最小化する推定行列を与える。ここで、入力スペクトルとノイズスペクトルが無相関ならば、平均二乗誤差を最小化する推定行列は、下記(式18)で与えられる。
Thus, the Wiener estimation gives an estimation matrix that minimizes the mean square error of the estimated value by a simple linear operation when the statistics of the signal and noise are known. Here, if the input spectrum and the noise spectrum are uncorrelated, an estimation matrix for minimizing the mean square error is given by (Equation 18) below.

これにより、推定行列Gが求まれば、測定対象物を低次元カメラにて撮影した画像の検出値(x,y)における物体の分光反射率をvとして 上記(式10)式から推定分光反射率(rチルダ)を求めることができる。例えば、vをRGB値(3バンド)とし、400nm〜700nmまで2nmおきの分光反射率データを求める場合、下記(式19)のように表される。
As a result, when the estimation matrix G is obtained, the spectral reflectance of the object in the detection value (x, y) of the image obtained by photographing the measurement object with the low-dimensional camera is set as v, and the estimated spectral reflection is calculated from the above equation (10). The rate (r tilde) can be determined. For example, when v is an RGB value (3 bands) and spectral reflectance data is obtained every 2 nm from 400 nm to 700 nm, it is expressed as (Equation 19) below.

図8(A)は、特色インキDIC589の網点率100%で印刷された印刷物の分光反射スペクトルの実測データおよび推定データを示す図である。図8(A)にて、分光反射スペクトルAは実測データを示す。分光反射スペクトルE1は上記図7に示した学習データを用いた推定データを示し、分光反射スペクトルE2はJISのインキデータ(特色インキを含まない)を用いて作成された推定データを示す。   FIG. 8A is a diagram showing measured data and estimated data of the spectral reflection spectrum of a printed matter printed with a dot ratio of 100% of the special color ink DIC589. In FIG. 8A, the spectral reflection spectrum A indicates actually measured data. The spectral reflection spectrum E1 indicates estimation data using the learning data shown in FIG. 7, and the spectral reflection spectrum E2 indicates estimation data created using JIS ink data (not including spot color ink).

図8(B)は、シアンインキCの網点率40%と特色インキDIC589の網点率100%で重ね合わせ印刷された印刷物の分光反射スペクトルの実測データおよび推定データを示す図である。図8(B)にて、分光反射スペクトルAは実測データを示す。分光反射スペクトルE1は上記図7に示した学習データを用いた推定データを示し、分光反射スペクトルE2はJISのインキデータ(特色インキを含まない)を用いて作成された推定データを示す。   FIG. 8B is a diagram showing measured data and estimated data of the spectral reflection spectrum of a printed material that is overprinted with a dot ratio of 40% for cyan ink C and a dot ratio of 100% for spot color ink DIC589. In FIG. 8B, the spectral reflection spectrum A indicates measured data. The spectral reflection spectrum E1 indicates estimation data using the learning data shown in FIG. 7, and the spectral reflection spectrum E2 indicates estimation data created using JIS ink data (not including spot color ink).

図8(A)、(B)いずれの場合も、上記図7の学習データを用いた推定データのほうがJISのインキデータを用いた推定データより、実測データとの一致度が高いことが分かる。   8A and 8B, it can be seen that the estimated data using the learning data in FIG. 7 has a higher degree of coincidence with the actually measured data than the estimated data using JIS ink data.

図9は、本発明の実施の形態に係る分光スペクトル推定装置100の構成を示す図である。実施の形態に係る分光スペクトル推定装置100は、低次元測定部110、制御部120、記憶部130、入力部140および出力部150を備える。   FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the spectral spectrum estimation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. The spectral spectrum estimation apparatus 100 according to the embodiment includes a low-dimensional measurement unit 110, a control unit 120, a storage unit 130, an input unit 140, and an output unit 150.

低次元測定部110は、測定対象物の低次元情報を取得する。低次元測定部110には、例えば低次元カメラを採用することができる。なお、低次元測定部110は低次元の情報を測定できる手段であればカメラ以外であってもよい。ここで、低次元情報とは、いくつかの任意波長域での反射率を指す。以下の説明では、ある光源(例えば、白色光源)を測定対象物に照射して低次元情報を取得し、外光の影響はないものとする。   The low-dimensional measurement unit 110 acquires low-dimensional information of the measurement object. For the low-dimensional measurement unit 110, for example, a low-dimensional camera can be employed. The low-dimensional measuring unit 110 may be other than a camera as long as it can measure low-dimensional information. Here, low-dimensional information refers to the reflectance in several arbitrary wavelength regions. In the following description, it is assumed that low-dimensional information is acquired by irradiating a measurement target with a certain light source (for example, a white light source) and that there is no influence of external light.

低次元測定部110は撮像素子111を含む。撮像素子111には、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサを用いることができる。一般的なカメラに搭載される撮像素子111には、三原色フィルタが装着されており、当該撮像素子111は、赤、緑、青(以下、R、G、Bと表記する)の三原色信号を出力する。すなわち、RGBの3バンド情報を出力する。   The low-dimensional measurement unit 110 includes an image sensor 111. As the image sensor 111, a CCD image sensor or a CMOS image sensor can be used. An image sensor 111 mounted on a general camera is equipped with a three primary color filter, and the image sensor 111 outputs three primary color signals of red, green, and blue (hereinafter referred to as R, G, and B). To do. That is, RGB 3-band information is output.

また、任意の別のカラーフィルタが撮像素子111に装着されることにより、当該撮像素子111は、任意の別の波長域の輝度情報を出力できる。例えば、分光感度特性が異なる2種類のフィルタを用いてもよい。すなわち、RGBフィルタと、そのRGBフィルタの不感帯域を補間するような分光感度特性を持つR’G’B’フィルタを用いることにより、当該撮像素子111は計6バンド情報を出力できる。さらに任意の画像情報が必要なければ、撮像素子111を用いずに、任意波長の光源を照射し、図示しないフォトダイオードで反射率を測定する方法を用いてもよい。   In addition, by attaching any other color filter to the image sensor 111, the image sensor 111 can output luminance information in any other wavelength region. For example, two types of filters having different spectral sensitivity characteristics may be used. That is, by using an RGB filter and an R′G′B ′ filter having spectral sensitivity characteristics that interpolate the dead band of the RGB filter, the image sensor 111 can output a total of 6 band information. If any image information is not required, a method of irradiating a light source having an arbitrary wavelength without using the image sensor 111 and measuring the reflectance with a photodiode (not shown) may be used.

以下の説明では、低次元測定部110により測定される低次元情報は、低次元画像であるとする。低次元測定部110により取得された低次元画像は、制御部120に供給される。制御部120は分光スペクトル推定装置100全体を統括的に制御する。より具体的には、制御部120は、トリミング&画素値平均処理部121、学習データ生成部122および分光スペクトル推定部123を含む。   In the following description, it is assumed that the low-dimensional information measured by the low-dimensional measuring unit 110 is a low-dimensional image. The low-dimensional image acquired by the low-dimensional measurement unit 110 is supplied to the control unit 120. The control unit 120 controls the entire spectral spectrum estimation apparatus 100 in an integrated manner. More specifically, the control unit 120 includes a trimming & pixel value averaging processing unit 121, a learning data generation unit 122, and a spectral spectrum estimation unit 123.

これらの構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。   These configurations can be realized by an arbitrary processor, memory, or other LSI in terms of hardware, and can be realized by a program loaded in the memory in terms of software, but here by their cooperation. Draw functional blocks. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.

記憶部130は、測定低次元情報保持部131、学習データ生成用データ保持部132、学習スペクトルデータ保持部133、光源スペクトル特性保持部134およびカメラ分光感度特性保持部135を含む。   The storage unit 130 includes a measurement low-dimensional information holding unit 131, a learning data generating data holding unit 132, a learning spectrum data holding unit 133, a light source spectrum characteristic holding unit 134, and a camera spectral sensitivity characteristic holding unit 135.

測定低次元情報保持部131は、低次元測定部110により測定された低次元情報を一時的に保持する。学習データ生成用データ保持部132は、学習データを生成するために最低限必要な実測スペクトルデータ(本実施の形態では基材(紙)、色材(C、M、Y、K)の網点率100%の分光反射スペクトルデータ)を保持する。当該実測スペクトルデータは、例えば、分光器などにより予め測定される。   The measurement low-dimensional information holding unit 131 temporarily holds low-dimensional information measured by the low-dimensional measurement unit 110. The learning data generation data holding unit 132 is the minimum measured spectrum data necessary for generating learning data (in this embodiment, halftone dots of the base material (paper) and the color materials (C, M, Y, K)). 100% spectral reflectance spectrum data) is retained. The measured spectrum data is measured in advance by a spectroscope or the like, for example.

光源スペクトル特性保持部134は、分光反射スペクトル推定に必要な光源スペクトルデータを保持する。カメラ分光感度特性保持部135は、分光反射スペクトル推定に必要なカメラの分光感度特性を保持する。学習スペクトルデータ保持部133は、学習データ生成部122により生成された学習スペクトルデータを保持する。   The light source spectrum characteristic holding unit 134 holds light source spectrum data necessary for spectral reflection spectrum estimation. The camera spectral sensitivity characteristic holding unit 135 holds the spectral sensitivity characteristic of the camera necessary for spectral reflection spectrum estimation. The learning spectrum data holding unit 133 holds the learning spectrum data generated by the learning data generation unit 122.

トリミング&画素値平均処理部121は、低次元測定部110により取得されたマルチバンド画像のそれぞれについて、測定対象物が写った領域内の画素値を平均化する。その際、当該領域をトリミングする。すなわち、当該領域の境界より数画素、内側の範囲の画素値を平均化する。境界部分は印刷ずれやインキの滲みによる混色が発生しやすいため、境界より内側の範囲の画素値を平均化するとよい。なお、平均値ではなく中央値を用いてもよい。例えば、低次元測定部110からRGBの3バンド画像が供給される場合、分光反射スペクトル推定の基礎となるべき3値が生成される。   The trimming & pixel value averaging processing unit 121 averages the pixel values in the region in which the measurement object is captured for each of the multiband images acquired by the low-dimensional measurement unit 110. At that time, the region is trimmed. That is, the pixel values in the range inside several pixels from the boundary of the region are averaged. Since the boundary portion is likely to cause color mixing due to printing misalignment or ink bleeding, the pixel values in the range inside the boundary may be averaged. Note that a median value may be used instead of the average value. For example, when an RGB three-band image is supplied from the low-dimensional measurement unit 110, three values to be the basis of spectral reflection spectrum estimation are generated.

学習データ生成部122は、上記(式1)〜(式4)を用いて学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する。学習データ生成部122は、上記(式3)および(式4)から複数の網点率100%の単色色材が重ね合わされた混色色材の分光反射率を算出する。そして、上記(式2)に単色色材および混色色材の分光反射率を設定し、単色色材の網点率を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出する。上述した例では、単色色材の網点率として、0.3、0.6、0.9の三種類を設定した。これら網点率はユーザ設定に起因して入力部140から設定される値である。学習データ生成部122は、上記(式2)により算出した複数の三刺激値を上記(式1)に設定して学習データとすべき複数の分光反射率を算出し、学習スペクトルデータ保持部133に格納する。   The learning data generation unit 122 generates a plurality of spectral spectra to be used as learning data using the above (Expression 1) to (Expression 4). The learning data generation unit 122 calculates the spectral reflectance of the mixed color material obtained by superimposing a plurality of 100% halftone color materials from the above (Expression 3) and (Expression 4). Then, the spectral reflectances of the single color material and the mixed color material are set in the above (Equation 2), a plurality of types of halftone dot ratios of the single color material are set, and a plurality of tristimulus values are calculated. In the example described above, three types of 0.3, 0.6, and 0.9 are set as the halftone dot ratio of the single color material. These dot ratios are values set from the input unit 140 due to user settings. The learning data generation unit 122 sets a plurality of tristimulus values calculated by the above (Equation 2) in the above (Equation 1), calculates a plurality of spectral reflectances to be used as learning data, and a learning spectrum data holding unit 133. To store.

分光スペクトル推定部123は、測定低次元情報保持部131に保持される観測すべき色材のマルチバンド画像と、学習データ生成部122により生成され、学習スペクトルデータ保持部133により保持される学習スペクトルデータから色材の分光反射スペクトルを推定する。上述したウィナー推定、重回帰分析、マルコフ推定、主成分分析などを用いることができる。出力部150は、分光スペクトル推定部123により推定された分光反射スペクトルを出力する。例えば、図示しない表示部に表示したり、図示しない別の装置に送信する。   The spectral spectrum estimation unit 123 includes a multiband image of a color material to be observed held in the measurement low-dimensional information holding unit 131, and a learning spectrum generated by the learning data generation unit 122 and held by the learning spectrum data holding unit 133. The spectral reflection spectrum of the colorant is estimated from the data. The above-described Wiener estimation, multiple regression analysis, Markov estimation, principal component analysis, and the like can be used. The output unit 150 outputs the spectral reflection spectrum estimated by the spectral spectrum estimation unit 123. For example, it is displayed on a display unit (not shown) or transmitted to another device (not shown).

図10は、本発明の実施の形態の変形例に係る分光スペクトル推定システム300の構成を示す図である。分光スペクトル推定システム300は分光スペクトル推定装置100および外部演算装置200を備える。本変形例は、上述した学習スペクトルデータの生成処理を外部演算装置200(例えば、PC、サーバ)で行う例である。分光スペクトル推定装置100と外部演算装置200はネットワーク(例えば、インターネット、専用回線)を介してデータをやりとりすることができる。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a spectral spectrum estimation system 300 according to a modification of the embodiment of the present invention. The spectral spectrum estimation system 300 includes a spectral spectrum estimation device 100 and an external calculation device 200. This modification is an example in which the above-described learning spectrum data generation processing is performed by the external arithmetic device 200 (for example, a PC or a server). The spectral spectrum estimation apparatus 100 and the external calculation apparatus 200 can exchange data via a network (for example, the Internet or a dedicated line).

本変形例に係る分光スペクトル推定装置100は、図9に示した分光スペクトル推定装置100と比較し、学習データ生成用データ保持部132および学習データ生成部122を取り除いた構成である。本変形例では、外部演算装置200がそれらに対応する学習データ生成用データ保持部232および学習データ生成部222を備える。外部演算装置200の学習データ生成部222は、学習スペクトルデータを算出すると分光スペクトル推定装置100の学習スペクトルデータ保持部133に送信する。   Compared with the spectral spectrum estimation apparatus 100 shown in FIG. 9, the spectral spectrum estimation apparatus 100 according to the present modification has a configuration in which the learning data generation data holding unit 132 and the learning data generation unit 122 are removed. In this modification, the external arithmetic device 200 includes a learning data generation data holding unit 232 and a learning data generation unit 222 corresponding to them. The learning data generation unit 222 of the external arithmetic device 200 calculates the learning spectrum data and transmits it to the learning spectrum data holding unit 133 of the spectral spectrum estimation device 100.

図11は、本発明の実施の形態に係る分光スペクトル推定装置100の動作例を説明するためのフローチャートである。図11では、CMY3色による印刷物の分光反射スペクトルを推定する例を説明する。まず、分光器などを用いて基材と、網点率100%のCMY単色の分光反射率を測定する(S10)。学習データ生成部122は、クベルカ−ムンク式よりCMYの重なり部分の分光反射率を算出する(S12)。次に、ノイゲバウア式より、CMYの網点率をパラメータとして、複数の三刺激値XYZを算出する(S14)。次に、上記(式1)より複数の三刺激値XYZから分光スペクトルを算出し、学習データとする(S16)。   FIG. 11 is a flowchart for explaining an operation example of the spectral spectrum estimation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 illustrates an example of estimating the spectral reflection spectrum of a printed material with three colors of CMY. First, using a spectroscope or the like, the spectral reflectance of the base material and CMY single color with a dot ratio of 100% is measured (S10). The learning data generation unit 122 calculates the spectral reflectance of the overlapping portion of CMY from the Kubelka-Munk formula (S12). Next, a plurality of tristimulus values XYZ are calculated from the Neugebauer equation using the dot ratio of CMY as a parameter (S14). Next, a spectral spectrum is calculated from the plurality of tristimulus values XYZ from the above (Equation 1) and used as learning data (S16).

分光スペクトル推定部123は、ウィナー推定より推定行列を算出する(S18)。最後に、マルチバンド測定値と当該推定行列より分光反射率を演算により推定する(S20)。   The spectral spectrum estimation unit 123 calculates an estimation matrix from the Wiener estimation (S18). Finally, the spectral reflectance is estimated by calculation from the multiband measurement values and the estimation matrix (S20).

以上説明したように本実施の形態によれば、最小限の分光スペクトルの実測値をノイゲバウア式にあてはめ、ノイゲバウア式の網点率を変化させて分光スペクトルシミュレーションを行うことにより、測定対象物の分光スペクトル推定のための学習スペクトルデータを効率的に生成できる。しかも、測定対象物のスペクトルの特徴を有した、高精度な学習スペクトルデータを生成できる。そして、この学習スペクトルデータを用いて、測定対象物の分光スペクトルを高精度に推定できる。   As described above, according to the present embodiment, by applying a measured value of the minimum spectral spectrum to the Neugebauer equation and changing the dot ratio of the Neugebauer equation to perform a spectral spectrum simulation, Learning spectrum data for spectrum estimation can be generated efficiently. In addition, highly accurate learning spectrum data having the characteristics of the spectrum of the measurement object can be generated. And the spectral spectrum of a measurement object can be estimated with high precision using this learning spectrum data.

一般的に、当該学習スペクトルデータは数十〜数百程度必要であるが、本実施の形態によれば、基材と、網点率100%の単色色材の分光スペクトルだけ測定すれば足り、残りは上述した演算により生成できるため、時間と労力を大きく削減できる。   Generally, the learning spectrum data needs several tens to several hundreds, but according to the present embodiment, it is sufficient to measure only the spectral spectrum of the base material and the monochrome color material having a dot ratio of 100%. Since the remainder can be generated by the above-described calculation, time and labor can be greatly reduced.

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on some embodiments. It is understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.

上述した実施の形態による学習スペクトルデータの生成手法は、印刷物以外にも適用可能である。すなわち、ある特徴ピークを有し、スペクトル変化が輝度変化のみであって、ピーク波長がシフトしない物質全般に適用可能である。より具体的には、固有の吸収波長または発光波長を有する物質であって、その含有量の変化にしたがい固有波長でのピーク位置は変化せずピーク輝度のみが増減する物質であれば幅広く適用可能である。   The learning spectrum data generation method according to the above-described embodiment can be applied to other than printed matter. That is, the present invention can be applied to all substances having a certain characteristic peak, the spectral change is only the luminance change, and the peak wavelength is not shifted. More specifically, a substance having a specific absorption wavelength or emission wavelength, which can be widely applied as long as the peak position at the specific wavelength does not change and only the peak luminance increases or decreases according to the change in the content. It is.

例えば、染色による病理診断においては顕微鏡で観察した蛍光スペクトルからある物質の含有量を測定することが行われている。これは、物質の含有量(すなわち、濃度)と蛍光スペクトルのある特定ピーク波長における輝度とが対応しており、輝度から濃度を求めるという手法である。具体的にはインキ量100%(すなわち、網点率100%)のスペクトルの代わりに濃度100%のスペクトルを当てはめればよい。ただし、あくまで本手法はスペクトル特徴を有した学習スペクトルデータの生成法に関するものであるため、例えば、濃度60%と設定した推定結果が実質的に濃度60%のときの分光スペクトルに対応しているわけではない。   For example, in a pathological diagnosis by staining, the content of a certain substance is measured from a fluorescence spectrum observed with a microscope. This is a technique in which the content (that is, the concentration) of the substance corresponds to the luminance at a specific peak wavelength in the fluorescence spectrum, and the concentration is obtained from the luminance. Specifically, a spectrum with a density of 100% may be applied instead of a spectrum with an ink amount of 100% (that is, a halftone dot ratio of 100%). However, since this method is only related to a method for generating learning spectrum data having spectral features, for example, it corresponds to a spectral spectrum when the estimation result set to 60% concentration is substantially 60% concentration. Do not mean.

また、食肉の鮮度管理にも適用可能である。経時変化により肉に含まれる物質の濃度が変化していく。   It can also be applied to freshness management of meat. The concentration of substances contained in meat changes with time.

100 分光スペクトル推定装置、 110 低次元測定部、 111 撮像素子、 120 制御部、 121 トリミング&画素値平均処理部、 122 学習データ生成部、 123 分光スペクトル推定部、 130 記憶部、 131 測定低次元情報保持部、 132 学習データ生成用データ保持部、 133 学習スペクトルデータ保持部、 134 光源スペクトル特性保持部、 135 カメラ分光感度特性保持部、 140 入力部、 150 出力部、 200 外部演算装置、 232 学習データ生成用データ保持部、 222 学習データ生成部、 240 入力部、 300 分光スペクトル推定システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Spectral spectrum estimation apparatus, 110 Low-dimensional measurement part, 111 Image sensor, 120 Control part, 121 Trimming & pixel value averaging process part, 122 Learning data generation part, 123 Spectral spectrum estimation part, 130 Storage part, 131 Measurement low-dimensional information Holding unit, 132 learning data generation data holding unit, 133 learning spectrum data holding unit, 134 light source spectrum characteristic holding unit, 135 camera spectral sensitivity characteristic holding unit, 140 input unit, 150 output unit, 200 external computing device, 232 learning data Data generation unit for generation, 222 Learning data generation unit, 240 input unit, 300 spectral spectrum estimation system.

Claims (5)

基材の分光反射率と、基材上における複数の網点率100%の単色色材の分光スペクトルを保持する保持部と、
所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを用いて、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成部と、
観測すべき色材の低次元情報を測定する低次元測定部と、
前記低次元測定部により測定された色材の低次元情報と、前記学習データ生成部により生成された学習データから前記色材の分光反射スペクトルを推定する分光スペクトル推定部と、を備え、
前記学習データ生成部は、前記第3式および前記第4式から前記保持部に保持された複数の網点率100%の単色色材が重ね合わされた混色色材の分光反射率を算出し、前記第2式に前記単色色材および混色色材の分光反射率を設定し、前記単色色材の網点率を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を前記第1式に設定して前記学習データとすべき複数の分光反射率を算出することを特徴とする分光スペクトル推定装置。
A holding unit for holding the spectral reflectance of the base material and the spectral spectrum of a single color material having a plurality of dot ratios of 100% on the base material;
Based on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, the first equation that defines the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value and the relationship between the tristimulus value and the halftone dot rate of the color material are defined. The second equation, the third equation defining the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), and the S / K value of the substrate Learning data using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the color mixing material obtained by adding the S / K values of a plurality of single color materials on the substrate. A learning data generation unit for generating a plurality of spectral spectra to be
A low-dimensional measuring unit that measures low-dimensional information of the colorant to be observed;
Low-dimensional information of the color material measured by the low-dimensional measurement unit, and a spectral spectrum estimation unit that estimates a spectral reflection spectrum of the color material from learning data generated by the learning data generation unit,
The learning data generation unit calculates a spectral reflectance of a mixed color material in which a plurality of 100% halftone dot color materials held in the holding unit are overlapped from the third and fourth formulas, Spectral reflectances of the single color material and mixed color material are set in the second equation, a plurality of dot ratios of the single color material are set, a plurality of tristimulus values are calculated, and the plurality of tristimulus values are calculated. A spectral spectrum estimation apparatus characterized in that a plurality of spectral reflectances to be used as the learning data are calculated by setting a value in the first equation.
基材の分光スペクトルと、基材上における含有量100%の物質の分光スペクトルを保持する保持部と、
所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを転用して、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成部と、
観測すべき物質の低次元情報を測定する低次元測定部と、
前記低次元測定部により測定された物質の低次元情報と、前記学習データ生成部により生成された学習データから前記物質の分光スペクトルを推定する分光スペクトル推定部と、を備え、
前記物質は、固有の吸収波長または発光波長を有する物質であって、その含有量の変化に伴い固有の吸収波長または発光波長のピーク位置が変化せずピーク輝度が変化する物質であり、
前記学習データ生成部は、前記第3式および前記第4式から前記保持部に保持された複数の含有率100%の物質が重ね合わされた状態の分光スペクトルを算出し、前記第2式に非重ね合わせ物質および重ね合わせ物質の分光スペクトルを設定し、前記非重ね合わせ物質の含有量を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を前記第1式に設定して前記学習データとすべき複数の分光スペクトルを算出することを特徴とする分光スペクトル推定装置。
A holding part for holding the spectral spectrum of the substrate and the spectral spectrum of the substance having a content of 100% on the substrate;
Based on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, the first equation that defines the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value and the relationship between the tristimulus value and the halftone dot rate of the color material are defined. The second equation, the third equation defining the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), and the S / K value of the substrate Using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained by adding the S / K values of a plurality of single color materials on the base material and learning A learning data generation unit for generating a plurality of spectral spectra to be data;
A low-dimensional measuring unit that measures low-dimensional information of the substance to be observed;
Low-dimensional information of the substance measured by the low-dimensional measurement unit, and a spectral spectrum estimation unit that estimates a spectral spectrum of the substance from learning data generated by the learning data generation unit,
The substance is a substance having a specific absorption wavelength or emission wavelength, and the peak luminance changes without changing the peak position of the specific absorption wavelength or emission wavelength according to the change in the content thereof,
The learning data generation unit calculates a spectral spectrum in a state in which a plurality of substances having a content rate of 100% held in the holding unit are overlapped from the third formula and the fourth formula, Set the spectral spectrum of the overlapping material and the overlapping material, set multiple types of content of the non-overlapping material, calculate a plurality of tristimulus values, and set the plurality of tristimulus values in the first equation A spectral spectrum estimation apparatus that calculates a plurality of spectral spectra to be set and used as the learning data.
前記第2式はノイゲバウア(neugebauer)方程式であることを特徴とする請求項1または2に記載の分光スペクトル推定装置。   The spectral spectrum estimation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second equation is a Neugebauer equation. 所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを用いて、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成ステップを備え、
前記学習データ生成ステップは、
基材の分光反射率と、基材上における複数の網点率100%の単色色材の分光反射率を取得するステップと、
前記第3式および前記第4式から前記複数の網点率100%の単色色材が重ね合わされた混色色材の分光反射スペクトルを算出するステップと、
前記第2式に前記単色色材および混色色材の分光反射率を設定し、前記単色色材の網点率を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を前記第1式に設定して前記学習データとすべき複数の分光反射率を算出するステップと、を含むことを特徴とする学習スペクトル生成方法。
Based on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, the first equation that defines the relationship between the spectral reflectance of the color material and the tristimulus value and the relationship between the tristimulus value and the halftone dot rate of the color material are defined. The second equation, the third equation defining the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), and the S / K value of the substrate Learning data using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the color mixing material obtained by adding the S / K values of a plurality of single color materials on the substrate. A learning data generation step for generating a plurality of spectral spectra to be
The learning data generation step includes
Obtaining the spectral reflectance of the base material and the spectral reflectance of a single color material having a plurality of dot ratios of 100% on the base material;
Calculating a spectral reflection spectrum of a mixed color material obtained by superimposing the plurality of 100% monochrome color materials from the third and fourth formulas;
Spectral reflectances of the single color material and mixed color material are set in the second equation, a plurality of dot ratios of the single color material are set, a plurality of tristimulus values are calculated, and the plurality of tristimulus values are calculated. And a step of calculating a plurality of spectral reflectances to be used as the learning data by setting a value to the first equation.
所定の標準光源と所定の等色関数を前提とし、色材の分光反射率と三刺激値との関係を規定した第1式と、三刺激値と色材の網点率との関係を規定した第2式と、基材上の色材層の反射率とS/K値(Sは散乱係数、Kは吸収係数)との関係を規定した第3式と、基材のS/K値と基材上の複数の単色色材のS/K値とを加算して得られる混色色材の、S/K値と反射率との関係を規定した第4式とを転用して、学習データとすべき複数の分光スペクトルを生成する学習データ生成ステップを備え、
測定対象の物質は、固有の吸収波長または発光波長を有する物質であって、その含有量の変化に伴い固有の吸収波長または発光波長のピーク位置が変化せずピーク輝度が変化する物質であり、
前記学習データ生成ステップは、
基材の分光スペクトルと、基材上における複数の含有量100%の物質の分光スペクトルを取得するステップと、
前記第3式および前記第4式から前記複数の含有量100%の物質が重ね合わされた状態の分光スペクトルを算出するステップと、
前記第2式に非重ね合わせ物質および重ね合わせ物質の分光スペクトルを設定し、前記非重ね合わせ物質の含有量を複数種類設定して、複数の三刺激値を算出し、当該複数の三刺激値を前記第1式に設定して前記学習データとすべき複数の分光スペクトルを算出するステップと、を含むことを特徴とする学習スペクトル生成方法。
Based on the premise of a predetermined standard light source and a predetermined color matching function, the first equation that defines the relationship between the spectral reflectance of the colorant and the tristimulus value and the relationship between the tristimulus value and the halftone dot rate of the colorant The second equation, the third equation defining the relationship between the reflectance of the color material layer on the substrate and the S / K value (S is the scattering coefficient, K is the absorption coefficient), and the S / K value of the substrate Using the fourth formula that defines the relationship between the S / K value and the reflectance of the mixed color material obtained by adding the S / K values of a plurality of single color materials on the base material and learning A learning data generation step for generating a plurality of spectral spectra to be data;
The substance to be measured is a substance having a specific absorption wavelength or emission wavelength, and the peak luminance changes without changing the peak position of the specific absorption wavelength or emission wavelength according to the change in the content thereof,
The learning data generation step includes
Obtaining a spectral spectrum of the substrate and a plurality of 100% content substances on the substrate;
Calculating a spectroscopic spectrum in a state where the plurality of substances having a content of 100% are overlapped from the third formula and the fourth formula;
A spectral spectrum of a non-overlapping substance and a superposed substance is set in the second equation, a plurality of types of contents of the non-overlapping substance are set, a plurality of tristimulus values are calculated, and the plurality of tristimulus values are calculated. And a step of calculating a plurality of spectral spectra to be used as the learning data by setting to the first equation.
JP2011012643A 2011-01-25 2011-01-25 Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method Pending JP2012154711A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011012643A JP2012154711A (en) 2011-01-25 2011-01-25 Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011012643A JP2012154711A (en) 2011-01-25 2011-01-25 Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012154711A true JP2012154711A (en) 2012-08-16

Family

ID=46836599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011012643A Pending JP2012154711A (en) 2011-01-25 2011-01-25 Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012154711A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014048271A (en) * 2012-09-04 2014-03-17 Ricoh Co Ltd Arithmetic operation device and arithmetic operation method, spectral reflectivity acquisition device, image evaluation device, and image forming device
EP2916116A1 (en) 2014-02-20 2015-09-09 Ricoh Company, Ltd. Spectral characteristic acquisition device, image evaluation device, and image formation apparatus
WO2020005770A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Training spectrum generation for machine learning system for spectrographic monitoring
WO2020008654A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 フェムトディプロイメンツ株式会社 Sample analysis device and program for sample analysis
JP2020094985A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 凸版印刷株式会社 Spectral image estimation system, spectral image estimation method, and program
JP2020118627A (en) * 2019-01-28 2020-08-06 株式会社Screenホールディングス Color prediction method and color prediction program
JP2020179171A (en) * 2019-04-24 2020-11-05 株式会社トプコン Two-dimensional multilayer thickness measurement using reconstructed spectrum

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014048271A (en) * 2012-09-04 2014-03-17 Ricoh Co Ltd Arithmetic operation device and arithmetic operation method, spectral reflectivity acquisition device, image evaluation device, and image forming device
EP2916116A1 (en) 2014-02-20 2015-09-09 Ricoh Company, Ltd. Spectral characteristic acquisition device, image evaluation device, and image formation apparatus
US9224080B2 (en) 2014-02-20 2015-12-29 Ricoh Company, Ltd. Spectral characteristic acquisition device, image evaluation device, and image formation apparatus
US11507824B2 (en) 2018-06-28 2022-11-22 Applied Materials, Inc. Training spectrum generation for machine learning system for spectrographic monitoring
WO2020005770A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Training spectrum generation for machine learning system for spectrographic monitoring
US11651207B2 (en) 2018-06-28 2023-05-16 Applied Materials, Inc. Training spectrum generation for machine learning system for spectrographic monitoring
WO2020008654A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 フェムトディプロイメンツ株式会社 Sample analysis device and program for sample analysis
JP2020008299A (en) * 2018-07-03 2020-01-16 フェムトディプロイメンツ株式会社 Sample analyzer and sample analysis program
JP2020094985A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 凸版印刷株式会社 Spectral image estimation system, spectral image estimation method, and program
JP7206878B2 (en) 2018-12-14 2023-01-18 凸版印刷株式会社 SPECTRAL IMAGE ESTIMATION SYSTEM, SPECTRAL IMAGE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM
JP2020118627A (en) * 2019-01-28 2020-08-06 株式会社Screenホールディングス Color prediction method and color prediction program
JP7353763B2 (en) 2019-01-28 2023-10-02 株式会社Screenホールディングス Color prediction method and color prediction program
JP6991267B2 (en) 2019-04-24 2022-01-12 株式会社トプコン Two-dimensional multilayer thickness measurement using the reconstructed spectrum
JP2020179171A (en) * 2019-04-24 2020-11-05 株式会社トプコン Two-dimensional multilayer thickness measurement using reconstructed spectrum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2651112B1 (en) Color processing method, color processing device, and color processing system
JP2012154711A (en) Optical spectrum estimation device and learning spectrum generation method
US8228559B2 (en) System and method for characterizing color separation misregistration utilizing a broadband multi-channel scanning module
CN106464775B (en) Color model
US9194746B1 (en) System for measuring deviation of printed color at a selected location on a moving substrate from a target color
JP2000102042A (en) Spectral sensitivity characteristic measurement method for image pickup device and image pickup data constitution method
WO1996034259A1 (en) Apparatus for chromatic vision measurement
JP6113319B2 (en) Image color distribution inspection apparatus and image color distribution inspection method
JP5841091B2 (en) Image color distribution inspection apparatus and image color distribution inspection method
JP3848877B2 (en) Color tone control method and apparatus for printing press
JP4715288B2 (en) Spectral reflectance candidate calculation method, color conversion method, spectral reflectance candidate calculation device, color conversion device, spectral reflectance candidate calculation program, color conversion program
JP4174707B2 (en) Spectroscopic measurement system, color reproduction system
EP2672718A1 (en) Color calibration of an image capture device in a way that is adaptive to the scene to be captured
JP2014109562A (en) Color and luminance display apparatus and color and luminance display method
EP3993382A1 (en) Colour calibration of an imaging device
JP4403224B2 (en) Color conversion system, color conversion method, and color conversion program
JP7331439B2 (en) IMAGING DEVICE, SPECTRAL FILTER, AND IMAGING METHOD
JP5282356B2 (en) Spectral data classification method, spectral data classification device, and spectral data classification program
JP5120936B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP2010122080A (en) Method and device for estimating spectral image
Panther et al. Improving light efficiency in multispectral imaging via complementary notch filters
JP2009182845A (en) Apparatus and method for processing image
JP2008160210A (en) Information processing method, and imaging apparatus
Nyström An Expanded Neugebauer formula, using varying microreflectance of the Neugebauer primaries
JP2006030014A (en) Color estimation system and color estimation method