JP2018151165A - 色測定装置、色情報処理装置、色測定システム、色測定方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
測定対象物及び基準物の表面に、複数の照明角度から光を照射可能である照明部と、
1つの撮像につき1つの照明角度で光が照射される前記測定対象物の表面を、所定の撮影角度で撮像して、複数の照明角度での測定対象物の分光反射率画像を取得し、前記複数の照明角度と夫々同じ角度で光が照射される前記基準物の表面を、前記所定の撮影角度で撮像して、前記複数の照明角度での基準物の分光反射率画像を取得する撮像部と、
前記測定対象物の表面の色を演算により測定する色演算部と、を備えた色測定装置に於いて、
前記色演算部は、
前記複数の照明角度夫々において、特定の照明角度で光が照射された測定対象物の分光反射率画像の撮像領域に含まれる各画素を、前記特定の照明角度と同じ角度で光が照射された基準物の分光反射率画像を用いて、規格化し、測定対象物の規格化された分光反射率画像を生成する規格化部と、
前記複数の照明角度夫々での、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する数値化部と、を有する
ことを特徴とする、色測定装置を提供する。
本発明の第1実施形態に於ける色測定装置の構成について図2〜図5を用いて説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る色測定装置100の全体模式図である。図3は、第1実施形態に係る色測定装置100のブロック図である。
次に、図5及び図6を用いて、第1実施形態における色測定手順について説明する。図6は、第1実施形態の色測定装置における色測定のフローチャートである。
(A)照明角度α1、照明角度α2のときの、所定の波長のときの1つのバンドでの基準サンプル全体の平均値
(B)照明角度α1、照明角度α2のときの、所定の波長のときの1つのバンドでの基準サンプルの各画素毎の値
(C)照明角度α1、照明角度α2のときの、可視光領域で、波長Xnm刻み、複数(B個)のバンドでの基準サンプルの各画素毎の値
のいずれかを取得して比較する。
図7に、基準サンプルの分光画像に撮像領域全体の平均値を用いる場合の二次元分光画像の規格化例を示す。
図8に、基準サンプルの分光画像に撮像画像内で各画素を用いた場合の、画素ごとに同一の画素値で規格化した二次元分光画像の例を示す。
図9は、基準サンプルの分光画像に、複数の波長帯で、撮像画像内で各画素を用いた場合の、各画素位置、各波長で、被評価サンプルSの画素値を、基準サンプルS0の画素値で規格化する二次元分光画像の例を示す。
X=k∫S(λ)x(λ)R(λ)dλ
Y=k∫S(λ)y(λ)R(λ)dλ
Z=k∫S(λ)z(λ)R(λ)dλ
S(λ):光源の分光分布
x(λ)、y(λ)、z(λ):等色関数
R(λ):分光反射率
k:係数
係数kは以下の式で求める。
k=100/∫S(λ)y(λ)dλ
S10:S9で算出した三刺激値(XYZ)を使用して、照明角度α1での、分光反射率画像S'の各画素の、L*a*b*色彩値(色度値)を算出する。
詳しくは、色度値に変換するため、XYZをL*a*b*に変換する。変換式はCIEで定められた方法を用いる。
L*=116(Y/Yn)1/3−16
a*=500[(X/Xn)1/3−(Y/Yn)1/3]
b*=500[(Y/Yn)1/3−(Z/Zn)1/3]
ここでXn,Yn,Znは、完全拡散反射面での三刺激値である。
D50の分光分布の場合は、
Xn:96.42, Yn:100, Zn:82.49
である。
この操作を、分光反射率画像の、全ての画素に対して適用する。
図10は、複数の条件で測定した被評価サンプルとしてアルミフレークを含んだ塗装面を撮影したL*画像(輝度画像)の例を示す。
図11に本発明の第2実施形態に係る色測定装置100Aの全体模式図を示す。
図13に、図11に示した構成の第2実施形態の色測定装置における、色測定のフローチャートである。
(A)撮影角度β1、撮影角度β2のときの、所定の波長のときの1つのバンドでの基準サンプル全体の平均値
(B)撮影角度β1、撮影角度β2のときの、所定の波長のときの1つのバンドでの基準サンプルの各画素毎の値
(C)撮影角度β1、撮影角度β2のときの、可視光領域で、波長Xnm刻み、複数(B個)のバンドでの基準サンプルの各画素毎の値。
図14は、本発明の第3実施形態に係る色測定装置100Cの全体模式図である。
追加調整例1は、暗電流時のノイズにより黒色を調整する例である。
図17は、輝度に応じて、被評価サンプルと基準サンプルとで露光時間を変更した場合の画像の例を示す。
部位ごとの輝度ムラを調整する例を図18、図19に示す。
図20に、白色板ノイズ低減補正の例を示す。
1 光源装置
11,11A,11C 照明部(第1の照明部)
12 照明部(第2の照明部)
13 照明制御部
2,2A,2B,2C 撮像装置
20 撮像部(ラインセンサ)
21,21C 撮像部(分光カメラ)
21A 撮像部(分光カメラ、第1の撮像部)
22 撮像制御部
23 撮像装置(分光カメラ、第2の撮像部)
3 検査台
4 情報処理装置
5 モニタ装置
80 入力部
85 色演算部
851 規格化演算部(規格化部)
852 分光反射率画像生成部(規格化部)
853 刺激値XYZ算出部(数値化部)
854 L*a*b*算出部(数値化部)
S 被評価サンプル(測定対象物)
S0 基準サンプル(基準物)
Claims (20)
- 測定対象物及び基準物の表面に、複数の照明角度から光を照射可能である照明部と、
1つの撮像につき1つの照明角度で光が照射される前記測定対象物の表面を、所定の撮影角度で撮像して、複数の照明角度での測定対象物の分光反射率画像を取得し、前記複数の照明角度と夫々同じ角度で光が照射される前記基準物の表面を、前記所定の撮影角度で撮像して、前記複数の照明角度での基準物の分光反射率画像を取得する撮像部と、
前記測定対象物の表面の色を演算により測定する色演算部と、を備えた色測定装置に於いて、
前記色演算部は、
前記複数の照明角度夫々において、特定の照明角度で光が照射された測定対象物の分光反射率画像の撮像領域に含まれる各画素を、前記特定の照明角度と同じ角度で光が照射された基準物の分光反射率画像を用いて、規格化し、測定対象物の規格化された分光反射率画像を生成する規格化部と、
前記複数の照明角度夫々での、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する数値化部と、を有する
ことを特徴とする色測定装置。 - 測定対象物及び基準物の表面に、光を照射可能である照明部と、
所定の照明角度から光が照射される前記測定対象物の表面を、複数の撮影角度で撮像して、複数の撮影角度での測定対象物の分光反射率画像を取得し、前記所定の照明角度と同じ角度から光が照射される前記基準物の表面を、前記複数の撮影角度と同じ撮影角度で撮像して、前記複数の撮影角度での基準物の分光反射率画像を取得する撮像部と、
前記測定対象物の表面の色を演算して測定する色演算部と、を備えた色測定装置に於いて、
前記色演算部は、
前記複数の撮影角度夫々において、特定の撮影角度で撮像された測定対象物の分光反射率画像の撮像領域に含まれる各画素を、前記特定の撮影角度と同じ角度で撮像された基準物の分光反射率画像を用いて、規格化し、測定対象物の規格化された分光反射率画像を生成する規格化部と、
前記複数の撮影角度夫々での、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する数値化部と、を有する
ことを特徴とする色測定装置。 - 前記撮像部は、
前記測定対象物の表面を撮像するとき、撮像領域に含まれる各画素を、所望の可視光波長内で所定数に分割された波長帯ごとに取得し、
前記基準物の表面を撮像するとき、撮像領域に含まれる各画素を、前記所望の可視光波長で一括して取得し、
前記規格化部は、前記測定対象物の前記分光反射率画像の各画素の情報、前記基準物の分光反射率画像の各画素の情報を用いて、規格化する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の色測定装置。 - 前記撮像部は、
前記測定対象物の表面を撮像するとき、撮像領域に含まれる各画素を、所望の可視光波長内で所定数に分割された波長帯ごとに取得し、
前記基準物の表面を撮像するとき、撮像領域に含まれる各画素を、前記所望の可視光波長内で前記所定数に分割された波長帯ごとに取得し、
前記規格化部では、前記各波長帯の前記測定対象物の分光反射率画像の各画素の情報を、前記各波長帯の前記基準物の分光反射率画像の各画素の情報を用いて、規格化する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の色測定装置。 - 前記撮像部は、少なくとも波長380nm〜780nmの可視光波長の領域で撮像し、波長380nm〜780nmに対応した、前記測定対象物の分光反射率画像及び前記基準物の分光反射率画像を取得できる
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の色測定装置。 - 前記撮像部は少なくとも8つ以上の波長帯で分光反射率画像を撮像できるマルチスペクトルカメラ、又はハイパースペクトルカメラである
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の色測定装置。 - 前記基準物として、白色基準板を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の色測定装置。 - 前記測定対象物の表面の色を示す、前記色を数値化した値は、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素の情報から、評価したい観察照明条件における分光分布を用いて、演算される三刺激値XYZ表色系の値及び/又はL*a*b*表色系の値である
ことを特徴とする請求項7に記載の色測定装置。 - 前記色演算部では、前記撮像部への入射光を遮断して計測した結果を用いることで黒色の校正を行う
ことを特徴とする請求項7又は8の何れか一項に記載の色測定装置。 - 前記撮像部において、前記測定対象物を撮像する際の露光時間t1と前記基準物を撮像する際の露光時間t2を異ならせ、その露光時間がt1>t2である
ことを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の色測定装置。 - 前記規格化部において、
前記露光時間t1で撮影される前記測定対象物の分光反射率画像と、
前記露光時間t2で撮影される前記基準物の分光反射率画像の画素値を、露光時間t1、t2を基に補正した基準物の分光反射率画像を用いて、規格化する
ことを特徴とする請求項10に記載の色測定装置。 - 前記色演算部は、
前記測定対象物の分光反射率画像から算出した三刺激値XYZ又はL*a*b*のいずれかの色情報を示す2次元画像に対して、前記2次元画像ある基準値からの変動分を表す補正値を算出し、前記補正値を用いて前記2次元画像の色補正を行う
ことを特徴とする請求項8に記載の色測定装置。 - 前記色演算部は、
前記白色基準板の分光反射率画像に対して、規格化を行う前に、画像処理による白色板ノイズ低減補正を行う基準画像補正部を有する
ことを特徴とする請求項7乃至12の何れか一項に記載の色測定装置。 - 前記白色板ノイズ低減補正として、フィルタリングを行う
ことを特徴とする請求項13の色測定装置。 - 前記照明部は位置を移動することにより連続的に照明角度を変更することができる
ことを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載の色測定装置。 - 前記撮像部は位置を移動することにより、連続的に撮影角度を変更することができる
ことを特徴とする請求項1乃至15の何れか一項に記載の色測定装置。 - 複数の所定の照明角度で取得された測定対象物の分光反射率画像と、該所定の角度と同じ複数の照明角度で取得された基準物の分光反射率画像が入力される入力手段と、
所定の照明角度の測定対象物の分光反射率画像に対して、同じ照明角度の基準物の分光反射率画像を用いて、各照明角度で規格化する規格化手段と、
測定対象物の前記規格化された分光反射率画像を生成する手段と、
夫々の照明角度での前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する演算手段と、を有する
ことを特徴とする色情報処理装置。 - サンプル表面に一定の照明角度で光を照射する照明部と
一定の撮影角度で測定対象物の分光反射率画像を撮像する撮像部と、
請求項17に記載の色情報処理装置と、を備える
ことを特徴とする色測定システム。 - 1つの撮像につき1つの照明角度で照明部から光が照射される測定対象物の表面を、所定の撮影角度で、夫々の照明角度について撮像して複数の照明角度での測定対象物の分光反射率画像を取得する撮像ステップと、
前記複数の照明角度夫々において、特定の照明角度で光が照射された測定対象物の分光反射率画像の撮像領域に含まれる各画素を、前記特定の照明角度と同じ角度で光が照射された基準物の分光反射率画像を用いて、規格化し、測定対象物の規格化された分光反射率画像を生成する規格化ステップと、
前記複数の照明角度夫々での、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する数値化ステップと、を有する
ことを特徴とする色測定方法。 - 測定対象物の表面の色を測定する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムであって、
1つの撮像につき1つの照明角度で照明部から光が照射される前記測定対象物の表面を、所定の撮影角度で、夫々の照明角度について撮像して複数の照明角度での測定対象物の分光反射率画像を取得する機能と、
前記複数の照明角度夫々において、特定の照明角度で光が照射された測定対象物の分光反射率画像の撮像領域に含まれる各画素を、前記特定の照明角度と同じ角度で光が照射された基準物の分光反射率画像を用いて、規格化し、測定対象物の規格化された分光反射率画像を生成する規格化機能と、
前記複数の照明角度夫々での、前記測定対象物の前記規格化された分光反射率画像の各画素について、少なくとも1つの色を数値化した値を算出する数値化機能と、を有する
ことを特徴とするコンピュータに実現させるためのプログラム。
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