JP2021103835A - 対象物の色を数値化する方法、信号処理装置、および撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
(A)各々が1つ以上の色にそれぞれ対応する1つ以上の画素値を有する複数の画素を含む画像のデータを取得する。
(B)前記画像から、n個(nは3以上の整数)の画素ブロックを抽出する。
(C)抽出した前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値を決定する。
(D)前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値との差の程度を示す値の総和を計算する。
(E)前記n個の画素ブロックのうち、前記差の程度を示す値の総和が小さいものから順に選択されたm個(mは2以上n未満の整数)の画素ブロックにおける前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値に基づく1つの色を示す値を決定して出力する。
(D1)前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の色のそれぞれの画素値の代表値を、前記複数の色によって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における複数の値に変換する。
(D2)前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を、前記差の程度を示す値の総和として計算する。
(a)対象物を撮像することによって生成された、各々が赤(R)、緑(G)、および青(B)の画素値を有する複数の画素を含むRGB画像のデータを取得する。
(b)前記RGB画像から、n個(nは3以上の整数)の画素ブロックを抽出する。
(c)抽出した前記n個の画素ブロックの各々について、R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を決定する。
(d)前記n個の画素ブロックの各々について、前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記R、G、Bによって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における3つの値に変換する。
(e)前記n個の画素ブロックの各々について、前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を計算する。
(f)前記n個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択されたm個(mは2以上n未満の整数)の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値を計算して出力する。
(g)前記m個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値(例えば平均値)が示す前記第2の色空間上での点と、予め記録された前記3つの値のそれぞれの参照値が示す前記第2の色空間上での点との距離を計算する。
(h)前記距離に応じて、前記対象物の色の良否を判定し、判定結果を出力する。
(a’)他の対象物を撮像することによって生成された他のRGB画像のデータを取得する。
(b’)前記他のRGB画像から、他のn個の画素ブロックを抽出する。
(c’)抽出した前記他のn個の画素ブロックの各々について、R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を決定する。
(d’)前記他のn個の画素ブロックの各々について、前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記第2の色空間における3つの値に変換する。
(e’)前記他のn個の画素ブロックの各々について、前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点と、前記他のn個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を計算する。
(f’)前記他のn個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択されたm個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値を計算する。
(g’)前記他のm個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値が示す前記第2の色空間上での点と、予め記録された前記3つの値のそれぞれの前記参照値が示す前記第2の色空間上での点との距離を計算する。
(h’)前記距離に応じて、前記他の対象物の色の良否を判定し、判定結果を出力する。
[1.構成]
図1は、本発明の例示的な実施形態における撮像システム100の構成を模式的に示す図である。このシステム100は、対象物230の色を識別し、識別結果を出力する。対象物230は、例えば、地紋や折り目などがある布地、紙(特に繊維が大きいもの)、絨毯、壁、またはムラのある手塗りの塗料もしくはインクなどの、表面の色が均一ではない物である。なお、対象物230は、色が均一ではない物に限定されず、任意の物が対象物230になり得る。対象物230は、例えば手作業または製造ラインによって量産される製品であり得る。その場合、製品ごとに色のばらつきが生じ得る。このため、生産された対象物230ごとに、本実施形態における色識別処理が実行され、色の良否の判定が行われる。以下の説明では、一例として、対象物230が地紋や折り目などがある布地であるものとする。
図3は、信号処理装置110によって実行される処理の概要を示すフローチャートである。本実施形態においては、対象物230の色の良否を判定する処理の事前準備として、対象物230の色の登録処理が行われる(ステップS10)。この登録処理では、信号処理装置110は、後述する処理により、対象物230の色を示す数値を決定し、当該数値を参照値としてメモリ114などの記録媒体に記録する。登録処理が完了した後、色が登録された対象物230と同じ種類の対象物230の色判定処理(ステップS20)が行われる。各処理の具体例を説明する。
図4は、ステップS10における色登録処理の流れを示すフローチャートである。信号処理装置110におけるプロセッサ112は、ステップS101からS107を実行することにより、対象物230の色を登録する。
(1)RGB画像の中から、n個(例えば100個)の点を選択する。図5は、RGB画像310から選択されるn個の点の例を示している。図5における+印は、選択される点を示している。図5における色の濃い領域230iは、対象物230を示す領域である。n個の点は、図5に示すように縦方向および横方向のそれぞれについて一定の間隔で選択されてもよいし、ランダムに選択されてもよい。図5の例において、n個の点の一部は、対象物を示す領域230iの内部にあり、残りの点は当該領域230iの外部にある。このように、選択されるn個の点の全てが対象物を示す領域230iの内部にある必要はない。
(2)選択されたn個の点のそれぞれを中心に、その周囲の一定の面積(例えば100画素程度)の画素ブロックを抽出する。図6は、抽出されたn個の画素ブロックの例を示す図である。図6において、□印の領域が画素ブロックを示している。図6に示す例では、n個の画素ブロックのいずれも、他の画素ブロックに重なっていないが、画素ブロック間で重なりが生じていてもよい。また、画素ブロックごとに大きさが異なっていてもよい。
続いて、図3に示すステップS20の色判定処理を説明する。
次に、前述の数1〜6における変換係数K11、K12、K13、K21、K22、K23、K31、K32、K33、Kl、Ka、Kb、Olを決定する方法の例を説明する。本実施形態では、これらの変換係数を、誤差逆伝搬法などの機械学習アルゴリズムを利用して決定する。変換係数の決定は、図3に示す色登録処理の前に予め実行され得る。変換係数の決定には、予め複数の色見本を配列したカラーチャートが用いられ得る。例えば、図13に示すマクベスカラーチェッカー(Macbeth Color Checker)が用いられ得る。マクベスカラーチェッカーでは、24個の矩形の色見本が表のように2次元的に配列されている。各色見本の色は既知である。
(a)まず、カラーチャートにおける1つの色見本について、撮像を行う。そして、図4に示すステップS101からS103と同様の処理を実行する。これにより、n個の画素ブロックの各々について、R、G、Bの各色の代表値が決定される。
(b)次に、前述の数1〜6における各変換係数を仮の値に設定して、ステップS104からS107と同様の処理を実行する。これにより、L*、a*、b*のそれぞれの値の代表値が得られる。これらの代表値を実測値と呼ぶ。
(c)次に、L*、a*、b*の実測値と、予め規定された当該色見本のL*、a*、b*の値との誤差を計算する。誤差は、例えば前述の数8と同様の計算によって行われる。
(d)上記の(a)から(c)の処理を、カラーチャートの他の全ての色について順次実行する。これにより、色ごとに、L*、a*、b*の実測値と規定値との誤差を計算する。
(e)それぞれの色について得られた誤差の和または二乗和を算出する。
(f)上記(b)における色変換処理で使用される各係数を変化させる。
以上のように、本実施形態によれば、信号処理装置110は、対象物230の色の登録処理と、色判定処理とを行う。登録処理において、信号処理装置110は、撮像装置140から取得したRGB画像データが示す画像から、n個の画素ブロックを決定し、画素ブロックごとにR、G、Bのそれぞれの画素値の代表値(例えば平均値)を決定する。そして、各画素ブロックについて、R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、RGB色空間とは異なる第2の色空間(例えばL*a*b*色空間)における3つの値(例えばL*、a*、b*値)に変換する。さらに、各画素ブロックについて、当該3つの値が示す第2の色空間上での点と、n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての当該3つの値が示す第2の色空間上での点との距離の総和を計算する。n個の画素ブロックのうち、距離の総和が小さいものから順に選択されたm個の画素ブロックにおける上記3つの値のそれぞれの代表値(例えば平均値)を計算して参照値として出力する。以上の処理が、色の登録が必要な全ての対象物について実行され得る。色判定処理において、信号処理装置110は、被測定物である対象物についても上記と同様の方法で、第2の色空間における3つの値のそれぞれの代表値を測定値として計算する。そして、測定値が示す前記第2の色空間上での点と、予め記録された参照値が示す第2の色空間上での点との距離を計算する。信号処理装置は、当該距離に応じて、対象物の色の良否を判定し、判定結果を出力する。
次に、上記の実施形態の変形例を説明する。
110 信号処理装置
112 プロセッサ
114 メモリ
116 入出力インタフェース
120 照明装置
140 撮像装置
160 制御装置
220 ディスプレイ
230 対象物
Claims (16)
- 各々が1つ以上の色にそれぞれ対応する1つ以上の画素値を有する複数の画素を含む画像のデータを取得するステップと、
前記画像から、n個(nは3以上の整数)の画素ブロックを抽出するステップと、
抽出した前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値を決定するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値との差の程度を示す値の総和を計算するステップと、
前記n個の画素ブロックのうち、前記差の程度を示す値の総和が小さいものから順に選択されたm個(mは2以上n未満の整数)の画素ブロックにおける前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値に基づく1つの色を示す値を決定して出力するステップと、
を含む、対象物の色を数値化する方法。 - 前記1つ以上の色は、複数の色である、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の色は、赤(R)、緑(G)、および青(B)を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記差の程度を示す値の総和を計算するステップは、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の色のそれぞれの画素値の代表値を、前記複数の色によって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における複数の値に変換するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を、前記差の程度を示す値の総和として計算するステップと、
を含み、
前記1つの色を示す値は、前記n個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択された前記m個の画素ブロックにおける前記複数の値のそれぞれの代表値である、
請求項2または3に記載の方法。 - 前記1つ以上の色は、赤(R)、緑(G)、および青(B)を含み、
前記画像のデータは、対象物を撮像することによって生成された、各々が赤(R)、緑(G)、および青(B)の画素値を有する複数の画素を含むRGB画像のデータであり、
前記1つ以上の色のそれぞれの画素値は、R、G、Bのそれぞれの画素値であり、
前記差の程度を示す値の総和を計算するステップは、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記R、G、Bによって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における3つの値に変換するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を、前記差の程度を示す値の総和として計算するステップと、
を含み、
前記1つの色を示す値は、前記n個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択された前記m個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値である、
請求項1に記載の方法。 - 前記m個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値が示す前記第2の色空間上での点と、予め記録された前記3つの値のそれぞれの参照値が示す前記第2の色空間上での点との距離を計算するステップと、
前記距離に応じて、前記対象物の色の良否を判定し、判定結果を出力するステップと、
をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記3つの値のそれぞれの代表値を計算して出力するステップは、前記3つの値のそれぞれの代表値を、参照値として記録媒体に記録することをさらに含み、
前記方法は、さらに、
他の対象物を撮像することによって生成された他のRGB画像のデータを取得するステップと、
前記他のRGB画像から、他のn個の画素ブロックを抽出するステップと、
抽出した前記他のn個の画素ブロックの各々について、R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を決定するステップと、
前記他のn個の画素ブロックの各々について、前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記第2の色空間における3つの値に変換するステップと、
前記他のn個の画素ブロックの各々について、前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点と、前記他のn個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を計算するステップと、
前記他のn個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択されたm個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値を計算するステップと、
前記他のm個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値が示す前記第2の色空間上での点と、予め記録された前記3つの値のそれぞれの前記参照値が示す前記第2の色空間上での点との距離を計算するステップと、
前記距離に応じて、前記他の対象物の色の良否を判定し、判定結果を出力するステップと、
をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記第2の色空間における前記3つの値は、L*a*b*色空間におけるL*値、a*値、およびb*値である、請求項5から7のいずれかに記載の方法。
- 前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記第2の色空間における前記3つの値に変換するときに使用される変換係数を、機械学習によって決定するステップをさらに含む、請求項5から8のいずれかに記載の方法。
- 前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を決定するステップは、前記R、G、Bのそれぞれの画素値を平滑化して平均化するステップを含む、請求項5から9のいずれかに記載の方法。
- プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されるコンピュータプログラムを格納するメモリと、
を備え、
前記コンピュータプログラムは、前記プロセッサに、
各々が1つ以上の色にそれぞれ対応する1つ以上の画素値を有する複数の画素を含むRGB画像のデータを取得するステップと、
前記画像から、互いに離れたn個(nは3以上の整数)の画素をそれぞれ内包するn個の画素ブロックを抽出するステップと、
抽出した前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値を決定するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値との差の程度を示す値の総和を計算するステップと、
前記n個の画素ブロックのうち、前記差の程度を示す値の総和が小さいものから順に選択されたm個(mは2以上n未満の整数)の画素ブロックにおける前記1つ以上の色のそれぞれの画素値の代表値に基づく1つの色を示す値を計算して出力するステップと、
を実行させる、信号処理装置。 - 前記1つ以上の色は、複数の色である、請求項11に記載の信号処理装置。
- 前記複数の色は、赤(R)、緑(G)、および青(B)を含む、請求項12に記載の信号処理装置。
- 前記差の程度を示す値の総和を計算するステップは、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の色のそれぞれの画素値の代表値を、前記複数の色によって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における複数の値に変換するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記複数の値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を、前記差の程度を示す値の総和として計算するステップと、
を含み、
前記1つの色を示す値は、前記n個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択された前記m個の画素ブロックにおける前記複数の値のそれぞれの代表値である、
請求項12または13に記載の信号処理装置。 - 前記1つ以上の色は、赤(R)、緑(G)、および青(B)を含み、
前記画像のデータは、対象物を撮像することによって生成された、各々が赤(R)、緑(G)、および青(B)の画素値を有する複数の画素を含むRGB画像のデータであり、
前記1つ以上の色のそれぞれの画素値は、R、G、Bのそれぞれの画素値であり、
前記差の程度を示す値の総和を計算するステップは、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記R、G、Bのそれぞれの画素値の代表値を、前記R、G、Bによって構成される第1の色空間とは異なる第2の色空間における3つの値に変換するステップと、
前記n個の画素ブロックの各々について、前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点と、前記n個の画素ブロックに含まれる他の全ての画素ブロックについての前記3つの値が示す前記第2の色空間上での点との距離の総和を、前記差の程度を示す値の総和として計算するステップと、
を含み、
前記1つの色を示す値は、前記n個の画素ブロックのうち、前記距離の総和が小さいものから順に選択された前記m個の画素ブロックにおける前記3つの値のそれぞれの代表値である、
請求項11に記載の信号処理装置。 - 請求項11から15のいずれかに記載の信号処理装置と、
前記対象物を撮像することによって前記画像のデータを生成する撮像装置と、
を備える撮像システム。
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