JP2573434B2 - 特定色抽出方法 - Google Patents

特定色抽出方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、色空間中において特定
の領域に属する色を抽出する特定色抽出方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より、工業製品の製造工程などにお
いて、部品等の品種の識別や、組立作業や製品の検査等
を自動化するに際して、認識対象物体をTVカメラで撮
像し、その画像信号から認識対象物体の面積や形状、位
置等を測定、認識することが行われている。このような
目的には、背景と認識対象物体の輝度(明度)の違いに
基づいて、白黒画像で認識を行うのが一般的である。
【0003】しかしながら、背景と認識対象物体の輝度
(明度)にあまり差がないために、白黒画像では識別で
きないような場合がある。このような場合に、認識対象
物体が特定の色であることを利用し、認識対象物体をカ
ラーテレビカメラで撮像し、カラー画像信号から認識対
象物体の色(特定色)に対応する部分の位置、面積、形
状などを測定したり認識したりすることが行われてい
る。
【0004】たとえば、色信号の各成分がそれぞれ特定
の範囲内であることをもって特定色の範囲であると判定
するものがある。しかしながら、色信号の各成分は、照
明の変動や認識対象物体の面の傾き等の要因によって、
各成分の比率は保ったままで比例して増減することがあ
る。このような場合についても認識対象物体の形状や面
積を測定したり検査したりするには、各色信号の成分の
範囲を大きくとる必要があり、近接した色味の物体や背
景との識別ができないという問題がある。
【0005】これに対して、色信号の成分が比例増減し
ても、同一の特定色として認識できるように、各色信号
の成分比に基づいて特定色に対応する領域を識別するこ
とが考えられている(特公昭59−5944号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、色信号の成分比が特定の領域についてのみ
抽出するようにしているから、彩度のみが異なり色相が
同じである色を抽出することはできず、また、色信号の
成分比のみによって色の抽出を行うから、色空間内で幅
の比較的狭い領域しか抽出できないという問題がある。
すなわち、色空間内で比較的広い範囲内での色の抽出を
するような場合には対応できないという問題がある。
【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、照明の変動や認識対象物体の面の向きによっ
て色信号が比例増減して明度が変化する場合はもちろん
のこと、認識対象物体の色相や彩度が比較的広範囲に亙
る場合であっても認識対象物体に対応する特定色の領域
を安定に判定することができるようにした特定色抽出方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、
識対象物体を撮像するカラー撮像手段から出力される互
いに独立した3色の色信号X,Y,Zを基本軸とする直
交座標系の色空間を設定し、この色空間においてX=Y
=Zで表される直線を無彩色軸に定め、色相パラメータ
をhとして無彩色軸を含む平面を表す関係式を次のいず
れかから選択し、 X−Z=h(2X−Y−Z) Y−X=h(2Y−Z−X) Z−Y=h(2Z−X−Y) 選択した関係式において0≦h≦1の範囲で色相パラー
メータhに2つの値を設定することにより2枚の平面を
規定し、上記色空間内で上記2枚の平面に挟まれる領域
内の信号値を持つ色信号を色相が特定領域である色信号
として 抽出するのである。
【0009】請求項2の発明では、認識対象物体を撮像
するカラー撮像手段から出力される互いに独立した3色
の色信号X,Y,Zを基本軸とする直交座標系の色空間
を設定し、この色空間においてX=Y=Zで表される直
線を無彩色軸に定め、彩度パラメータをcとして上記色
空間の単位面の各辺にそれぞれ平行な直線と原点とを含
む平面を次の各関係式によって表し、 X−(Y+Z)/2=c(X+Y+Z) Y−(Z+X)/2=c(X+Y+Z) Z−(X+Y)/2=c(X+Y+Z) 0≦c≦1の範囲で彩度パラメータcに2つの値を設定
することにより2枚の平面の組を3組規定するととも
に、各平面の組に対して無彩色軸を挟んで等距離に位置
する平面の組をそれぞれ規定することにより、無彩色軸
から等距離の平面同士で囲まれる大小2個の六角錐を規
定し、上記色空間内で両六角錐の間の領域内の信号値を
持つ色信号を彩度が特定領域である色信号として抽出す
るのである。
【0010】請求項3の発明では、認識対象物体を撮像
するカラー撮像手段から出力される互いに独立した3色
の色信号X,Y,Zを基本軸とする直交座標系の色空間
を設定し、この色空間においてX=Y=Zで表される直
線を無彩色軸に定め、補助係数sを用いて彩度抽出関数
sat(A)を次式で定義し、 sat(A)=(1+s)・|A|−s(A) 0≦s≦0.5の範囲で補助係数sに適当な値を与え、
彩度パラメータをcとして上記色空間の単位面の各辺に
それぞれ平行な直線と原点とを含む平面を次の各関係式
によって表し、 sat{X−(Y+Z)/2}=c(X+Y+Z) sat{Y−(Z+X)/2}=c(X+Y+Z) sat{Z−(X+Y)/2}=c(X+Y+Z) 0≦c≦1の範囲で彩度パラメータcに2つの値を設定
することにより6枚の平面を2組規定するとともに、各
組の平面で囲まれ無彩色軸を中心線とし原点を頂点とす
る大小2個の六角錐を規定し、上記色空間内で両六角錐
の間の領域内の信号値を持つ色信号を彩度が特定領域で
ある色信号として抽出するのである。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【作用】上記構成によれば、認識対象物体の色の範囲
を、色相、彩度、明度に基づいてついてそれぞれ独立に
認識することができるようになり、入力された色信号が
それぞれの設定領域に含まれるか否かを、複雑な計算を
行うことなく簡単なディジタル演算もしくはアナログ回
路によって高速に判定することによって、リアルタイム
に特定色抽出画像信号を生成する方法を提供する。
【0017】
【実施例】
(原理)本実施例では、カラー撮像装置から出力される
色信号を入力信号とし、撮像されたシーンの中から色空
間内の特定領域に含まれる部分シーンを抽出するように
しているから、以下の説明をRGB表色系によって説明
するが、他の表色系でであっても本発明の技術思想を適
用することは可能である。
【0018】図6に示すように、R,G,Bを軸とする
直交座標を考え、各軸の単位を三刺激値でとる。この場
合、R=G=B=0である原点は色光のエネルギーが零
であり、基礎刺激である白色(無彩色)はR=G=Bで
あるから、白色のベクトルは、1−1−1面、すなわ
ち、(1,0,0)、(0,1,0)、(0,0,1)
の3点を頂点とする正三角形の重心を突き抜けることに
なる。以後、点(0,0,0)と点(1,1,1)とを
結ぶ直線を無彩色軸Cw、1−1−1面を単位面Puと
呼ぶ。このような3次元表示では、色の違いはベクトル
の方向の違いになるから、明度を別にすれば、色は、単
位面Puと色のベクトルとの交点の位置によって表すこ
とができる。すなわち、無彩色軸Cwと色のベクトルと
を含む面に相対する色相Hの色の全部が包含され、無彩
色軸Cwと色のベクトルとの角度によって彩度Sが表さ
れ、また、明度Lが同じ色は単位面Puに平行な面に包
含されることになる。
【0019】まず、色相Hについて考察する。上述した
ように、無彩色軸Cwを含む一つの面には相対する色相
Hを有した色がすべて含まれるから、無彩色軸Cwの回
りの角度と色相Hとが対応するものとして考えてもよい
ことになる。上記直交座標における平面の一般式は、 rR+gG+bB+c=0 (r,g,b,c=定数) (1) であるから、図7に示すように無彩色軸Cwを含む平面
Qpの式は、(1)式に(0,0,0)と(1,1,
1)とを代入することによって、次式のように表すこと
ができる。
【0020】 rR+gG+bB=0 (r+g+b=0) (2) この平面Qpは、無彩色軸Cwを含んでいるから、他に
1つの点を決めれば一意に決定することができるのであ
って、自由度は1ということになる。つまり、(2)式
における係数r,g,bは、パラメータを置き換えるこ
とによって、一つのパラメータで表現することができる
のである。置き換えるパラメータは、r+g+b=0と
いう束縛条件を満たすのであれば任意に選択できるが、
パラメータの変化と単位面Puの中で(2)式の平面と
の交線の移動する領域との対応関係がわかりやすくなる
ように、本実施例では、次のような色相パラメータhr
を用いることにする。
【0021】 r=2hr −1, g=−hr , b=−hr +1 上式のように定義した色相パラメータhr を用いると、
(2)式を次のように表すことができる。 R−B=hr (2R−G−B) (3) (3)式について考察する。ここで、(3)式によって
表される平面は、単位面Pu(この三角形を色三角形T
cと呼ぶ)に対して直交しているから、単位面Puとの
交線に着目して説明する。また、色相Hは、単位面Pu
の中での交線の角度に対応するから、色三角形Tcの各
頂点がそれぞれR,G,Bであるものとして説明する。
r =0のときにはB=Rになるから、図8のように、
色三角形Tcの辺BRに対する垂直二等分線になり、h
r =0.5のときにはG=Bになるから、色三角形cの
辺GBに対する垂直二等分線になり、hr =1のときに
はR=Gになるから、色三角形Tcの辺RGに対する垂
直二等分線になる。そこで、2つの平面を次のように設
定する。
【0022】 R−B=hr1(2R−G−B) (4) R−B=hr2(2R−G−B) (5) この2平面について、 hr1(2R−G−B)≦R−B≦hr2(2R−G−B)
(ただし、0≦hr1≦hr2≦1) という条件が満たされるのは、(4)式の平面と(5)
式の平面とに挟まれた領域((4)式の平面から(5)
式の平面に向かって左回りで考える)のうちで色三角形
Tcの中心に対して頂点R側の領域ということになる。
また、 hr2(2R−G−B)≦R−B≦hr1(2R−G−B)
(ただし、0≦hr1≦hr2≦1) という条件が満たされるのは、(4)式の平面と(5)
式の平面とに挟まれた領域のうちで色三角形Tcの中心
に対して辺GB側の領域ということになる。要するに、
条件は、R−B≧0の領域(辺BRの垂直二等分線の
右側領域)において、両平面に挟まれる領域に対応する
のであって、この条件の領域では色相は赤系になる。ま
た、条件は、R−B≦0の領域(辺BRの垂直二等分
線の左側領域)において、両平面に挟まれる領域に対応
するのであって、このときには色相は赤の反対色である
シアン系になる。
【0023】同様にして、(2)式の係数r,g,b
を、下のように定義した一つの色相パラメータhg ,h
b によって表し、 r=−hg +1, g=2hg −1, b=−hg r=−hb , g=−hb +1, b=2hb −1 以下の〜の条件を設定すれば、各条件に応じて緑
系、マゼンタ系、青系、黄系の領域に対応させることが
できる。
【0024】 hg1(2G−B−R)≦G−R≦hg2(2G−B−R) (ただし、0≦hg1≦hg2≦1) h g2 (2G−B−R)≦G−R≦h g1 (2G−B−R) (ただし、0≦hg1≦hg2≦1) hb1(2B−R−G)≦≦hb2(2B−R−G) (ただし、0≦hb1≦hb2≦1) h b2 (2B−R−G)≦≦h b1 (2B−R−G) (ただし、0≦hb1≦hb2≦1) 次に、彩度Sについて考察する。彩度Sは、上述したよ
うに、色のベクトルと無彩色軸Cwとがなす角度として
表すことができる。そこで、図8に示した色三角形Tc
に対して辺GBに平行になる交線を有し、かつ原点を含
む平面Qrを設定すれば、この平面Qrが無彩色軸Cw
に対してなす角度は、赤系とシアン系との色相について
の彩度Sを示すと考えることができる。
【0025】このような平面Qrは、直線(G+B=
1,R=pr )と原点とを含む平面であると考えること
ができ、pr を0≦pr<∞の範囲で変化させることに
よって、図9に示すように、この平面Qrと色三角形T
cとの交線を、辺GBと頂点Rとの間で移動させること
ができるのである。平面Qrは、次式で表すことができ
る。
【0026】 R= r G+B) (6) ただし、0≦pr <∞である。(6)式は(G+B)の
値が小さい時に係数prの値が大きくなるから、次式の
ような置き換えによって、彩度パラメータcr を導入す
ることにする。 pr =(cr +0.5)/(1−cr ) 彩度パラメータcr を用いると、(6)式を、 R−(G+B)/2=cr (R+G+B) (7) と変形できる。R軸と(G+B)軸を含む平面、すなわ
ち、単位面における辺GBの垂直二等分線と原点とを含
む平面を考えると、この平面内には(R−(G+B)/
2)軸と(R+G+B)軸とが含まれるから、(7)式
を考察するために、図10に示すように、(R−(G+
B)/2)軸と(R+G+B)軸とを基本軸とする直交
座標系について考える。この座標系において、彩度パラ
メータcrを0から1まで変化させると,平面Qrは無
彩色軸Cwを含む位置からR軸を含む位置まで連続的に
移動することになる。また、彩度パラメータcr を0か
ら−0.5まで変化させると、平面Qrは無彩色軸Cw
を含む位置からGB平面(平面R=0)まで連続的に移
動する。
【0027】ここで、ほぼ同一の彩度を有する領域が無
彩色軸Cw(すなわち、(R+G+B)軸)の両側に存
在することに着目すれば、(R−(G+B)/2)の値
が正である領域について考えるだけで、反対色(たとえ
ば、赤に対してシアン)の関係にある2つの色について
同一の彩度になる領域を表すことができると考えられ
る。また、無彩色軸Cwを挟んで彩度が同一の領域を表
す彩度パラメータcr の値は1:1ないし1:2の間
なるから、(R−(G+B)/2)の値が、正ならばそ
のままの値を取り、負ならば−1ないし−2の間の値
乗じるようにする。
【0028】(R−(G+B)/2)の値に応じて上述
の演算を行うような関数として、彩度抽出関数sat
(X)を設定する。すなわち、彩度抽出関数は、 sat(X)=(1+s)・|X|−s・(X) (8) (ただし、sは0≦s≦0.5の適当な値をとる補助係
数) となるから、(8)式について、X=(R−(G+B)
/2)と置き、(7)式の左辺を彩度抽出関数sat
(X)で置き換えると、 sat{R−(G+B)/2)}=cr (R+G+B) (9) になるのであって、(9)式は、絶対値を含むことによ
って2枚の平面を示すことになるから、一つの式によっ
て2つの反対色(赤とシアン)の色相領域で同一の彩度
を持つ点の集合を示すことになる。
【0029】上記説明では、色三角形Tcに対して辺G
Bに平行な交線を有し、原点を通る平面の振る舞いにつ
いて考察したが、他の辺BR,RGについても同様の関
係を求めることができる。すなわち、平面G=pg (B
+R)および平面B=pb (R+G)についても(9)
式と同様の変形を加えると、 sat{G−(B+R)/2)}=cg (R+G+B) (10) sat{B−(R+G)/2)}=cb (R+G+B) (11) という関係が得られる。彩度パラメータcg を0から1
の間で変化させれば、緑とマゼンタとの色相領域につい
て同一の彩度を持つ点の集合を指定でき、彩度パラメー
タcb を0から1の間で変化させれば、青と黄との色相
領域について同一の彩度を持つ点の集合を指定できるこ
とになる。
【0030】そこで、 sat{R−(G+B)/2)}≧c1 (R+G+B) sat{G−(B+R)/2)}≧c1 (R+G+B) sat{B−(R+G)/2)}≧c1 (R+G+B) のいずれか一つが成立(条件)し、かつ、 sat{R−(G+B)/2)}≦c2 (R+G+B) sat{G−(B+R)/2)}≦c2 (R+G+B) sat{B−(R+G)/2)}≦c2 (R+G+B) がすべて成立する(条件)領域を考える。ここに、0
≦c1 ≦c2 ≦1とすれば、条件は、原点を頂点とし
底面の各辺が色三角形Tcの各辺に平行である六角形の
外側領域を表すことになり、条件は、原点を頂点とし
底面の各辺が色三角形Tcの各辺に平行である六角錐の
内側領域を表すことになる。したがって、条件と条件
とが同時に成立すれば、色三角形Tcの上では、図1
1に示す大小2つの六角形hl,hsの間の領域を表す
ことになる。
【0031】次に明度について説明する。明度は、R+
G+Bと近似することができるから、明度の特定領域
は、2つの明度パラメータv1 ,v2 によって、 v1 ≦R+G+B≦v2
と表すことができる。上述した原理に基づいて、特定色
を抽出する装置を以下に説明する。
【0032】本実施例では、図1に示すように、カラー
TVカメラのようなカラー撮像装置1により認識対象物
体を含む領域を撮像し、カラー撮像装置1から出力され
る互いに独立した3種の色信号(R,G,B)に基づい
て上記の原理に従った処理を行うことにより、領域内の
特定色を抽出するように構成されている。特定の色相に
属する領域を抽出する手段としては、入力された色信号
に対して条件〜の判定を行う色相判定手段2と、色
相判定手段2に対して色相パラメータの値を設定する色
相設定手段3とが設けられる。また、特定の彩度に属す
る領域を抽出する手段としては、入力された色信号に対
して条件,の判定を行う彩度判定手段4と、彩度パ
ラメータの値を設定する彩度設定手段5とが設けられ
る。さらに、特定の明度に属する領域を抽出する手段と
しては、入力された色信号に対して条件の判定を行う
明度判定手段6と、明度パラメータを設定する明度設定
手段7とを備える。色相判定手段2、彩度判定手段4、
明度判定手段6により、色空間内の特定の3次元領域を
指定することができるから、この領域を抽出するため
に、色相判定手段2と彩度判定手段4と明度判定手段6
との出力を総合する論理演算手段8が設けられる。論理
演算手段8の出力は、画像に基づいて位置、面積、形状
などの幾何学的特徴を認識する画像認識手段9に入力さ
れ、カラー撮像装置1の撮像領域に含まれる特定色を有
する認識対象物体について、画像処理によって位置、面
積、形状などが認識されるのである。ここにおいて、論
理演算手段8から出力される信号には、色相、彩度、明
度に関する情報は含まれていないから、濃淡画像を2値
化した2値化信号と同様に扱うことができるのであっ
て、画像認識手段9には、画像情報に基づいて位置、面
積、形状などを認識する装置として従来より提供されて
いる画像認識装置を用いることが可能である。要する
に、論理演算手段8までの処理を前処理として機能する
第1の画像処理段階とし、従来より提供されている画像
認識装置に付加することによって第2の画像処理段階と
して上述したような幾何学的特徴の測定や認識を行うこ
とができるのである。
【0033】図2に、色相判定手段2および色相設定手
段3の具体構成例を示す。この回路への入力信号X,
Y,Zとしては、それぞれカラー撮像装置1から出力さ
れる色信号を組み合わせて入力される。組み合わせかた
は、前段に設けたセレクタ(図示せず)によって選択さ
れ、このセレクタによって、抽出すべき色相が赤−シア
ン、緑−マゼンタ、青−黄のうちいずれの系統であるか
が決められることになる。各入力信号X,Y,Zは、そ
れぞれ重み付け回路21a,21b,21c,21dを
通して重み付けがなされた後に、加算器22a,22b
に入力される。すなわち、加算器22aは、重み付け回
路21a,21b,21cとともに、(2X−Y−Z)
という演算を行うのであり、また、加算器22bは、重
み付け回路21dとともに、(X−Z)という演算を行
うのである。すなわち、重み付け回路21a,21b,
21c,21dに設定された重み係数は、それぞれ2,
−1,−1,−1となっている。色相の判定条件は〜
であるから、加算器22aの出力に色相パラメータh
1 ,h2 を乗じることが必要である。色相パラメータh
1 ,h2 は、色相設定手段3としての一対の可変抵抗器
VR1 ,VR2 により設定される。すなわち、各可変抵
抗器VR1 ,VR2 は、それぞれ定電圧を任意の比率で
分圧することによって色相パラメータh1 ,h2 を設定
する。この色相パラメータh1 ,h2は、それぞれ加算
器22aの出力とともに、一対の乗算器23a,23b
に入力され、h1 (2X−Y−Z)とh2 (2X−Y−
Z)とが求められる。各乗算器23a,23bの出力
は、それぞれ電圧比較器24a,24bにおいて加算器
22bの出力と比較される。電圧比較器24a,24b
の出力はアンド回路25に入力されて電圧比較器24
a,24bの出力の論理積が求められる。すなわち、条
件〜のいずれを満たすかが判定されることになり、
入力された色信号が特定の色相領域に含まれるかどうか
の判定結果が出力されるのである。抽出する色相の領域
は、可変抵抗器VR1 ,VR2 によって任意に選択する
ことができる。
【0034】次に、彩度判定手段4および彩度設定手段
5の具体構成例を図3に示す。彩度の判定条件は条件
と条件とであったから、加算器41aによって、R+
G+Bを求め、可変抵抗器VR3 ,VR4 によって設定
された彩度パラメータc1 ,c2 とともに乗算器42
a,42bに入力することによって、c1 (R+G+
B)と、c2 (R+G+B)とを求める。また、それぞ
れ3個の重み付け回路43a,43b,43c,43
d,43e,43f,43g,43h,43iを通して
色信号を加算器41b,41c,41dに入力し、R−
(G+B)/2、G−(B+R)/2、B−(R+G)
/2がそれぞれ求められる。すなわち、各重み付け回路
43a,43b,43c,43d,43e,43f,4
3g,43h,43iによる重み係数は、1,−0.
5,−0.5,1,−0.5,−0.5,1,−0.
5,−0.5に設定されているのである。加算器41
b,41c,41dの出力結果は、彩度抽出関数回路4
4a,44b,44cに入力されて、各加算器41b,
41c,41dの出力に対する彩度抽出関数の値が求め
られる。各彩度抽出関数回路44a,44b,44cの
出力値は、各乗算器42a,42bの出力値と電圧比較
器45a,45b,45c,45d,45e,45fに
よて比較され、乗算器42aの出力値との比較結果は、
アンド回路46によって論理積がとられ、乗算器42b
の出力値との比較結果は、オア回路47によって論理輪
がとられる。すなわち、アンド回路46の出力結果は上
述した大きいほうの六角錐の内側であるかどうかに対応
し、オア回路47の出力結果は上述した小さいほうの六
角錐の外側であるかどうかに対応する。したがって、ア
ンド回路46とオア回路47との出力値の論理積をアン
ド回路48によってとれば、入力された色信号が両六角
錐に挟まれた領域の彩度を有しているかどうかが判定で
きるのである。オア回路47には、入力値をHレベルと
Lレベルとの間で切り換えるスイッチSW1 が設けられ
ており、オア回路47への入力値をHレベルに設定して
おけば、小さい方の六角錐の外側であるか否かの判定
を、彩度の判定に関与しないように設定できるのであ
り、無彩色を抽出するときに用いることができる。
【0035】図4は、明度判定手段6および明度設定手
段7の具体構成例を示しており、加算器61によって入
力された色信号の和R+G+Bを求めるようになってい
る。加算器61の出力は、電圧比較器62a,62bに
おいて、明度設定手段7である可変抵抗器VR5 ,VR
6 によって設定された明度パラメータv1 ,v2 と比較
されし、さらに、電圧比較器62a,62bの出力の論
理積がアンド回路63で求められることによって、条件
の判定がなされるのである。すなわち、明度が特定領
域に含まれるかどうかの判定結果がアンド回路63から
出力されるのである。
【0036】図1における論理演算手段8は、たとえ
ば、色相の判定結果、彩度の判定結果、明度の判定結果
の論理積をとるようにアンド回路によって構成され、こ
れによって、入力された色信号のうち、設定された特定
色の領域で真、それ以外の領域で偽となる二値画像信号
が得られることになる。したがって、上述したように、
画像認識手段9において、論理演算手段8の出力結果
に、一般的な二値画像処理を施すことによって認識対象
物体の位置、面積、形状などの幾何学的特徴を測定した
り認識することができるのである。
【0037】図5は、画像認識手段9への入力信号の前
処理装置として、論理演算手段8までの処理を行う装置
を分離したものであって、図示例では2台の前処理装置
1 ,A2 を画像認識手段9に接続している。各前処理
装置A1 ,A2 には、それぞれカラー撮像装置1からの
色信号が入力される入力端子T1 、色信号を別装置に送
ることができる送り端子T2 、論理演算手段8からの出
力信号が出力される出力端子T3 が設けられる。また、
各前処理装置A1 ,A2 には、濃淡画像作成手段10が
付加されており、色信号に基づいて濃淡画像信号が生成
できるようになっている。論理演算手段8と濃淡画像作
成手段10との出力は、スイッチSWを切り換えること
によって、出力端子T3に選択的に送出される。色相判
定手段2、色相設定手段3、彩度判定手段4、彩度設定
手段5、明度判定手段6、明度設定手段7、論理演算手
段8については、図1の構成と同様である。
【0038】このように複数の前処理装置A1 ,A2
設けたことによって、色空間内の複数の特定領域につい
ての色の抽出が可能になるものである。ここにおいて、
論理演算手段8から送出される信号は、色空間内で特定
領域の色に対応した2値化信号と考えられるから、入力
画像のうちの特定色に対応する領域だけを抽出した二値
画像になる。このような画像では、装置の初期設定時に
視野やピントの調整行うことが難しくなる。そこで、濃
淡画像作成手段10を設けているのであって、たとえ
ば、R+G+Bの演算を行うように回路を構成しておけ
ば、スイッチSWを切り換えて白黒濃淡画像を画像認識
手段9に入力することができ、これによって、視野やピ
ントを確認することができるのである。
【0039】
【発明の効果】本発明は上述のように、認識対象物体の
色の範囲を、色相、彩度、明度に基づいてついてそれぞ
れ独立に認識することができるようになり、入力された
色信号がそれぞれの設定領域に含まれるか否かを、複雑
な計算を行うことなく簡単なディジタル演算もしくはア
ナログ回路によって高速に判定することによって、リア
ルタイムに特定色抽出画像信号を生成することができる
という利点を有するのである。とくに、色空間内で認識
対象物体の色を抽出する領域を任意に設定できるのはも
ちろんのこと、広い範囲に亙って設定することが可能で
あり、応用範囲の広い特定色の認識が可能になるのであ
る。さらに具体的に説明すると、請求項1ないし請求項
3の発明では、いずれもカラー撮像手段から出力される
3色の色信号を基本軸とする直交座標系の色空間を設定
しているので、色相や彩度と等価に扱うことのできる空
間領域を簡単な形式(線形形式)で表すことができ、し
かも、特定色を抽出すべき領域を色相パラメータや彩度
パラメータを用いた上述の形式で表しているので、特定
色を抽出する演算も簡単な線形演算になる。その結果、
色空間を正確に表現する場合に比較すれば、色の抽出精
度は若干低いとはいうものの実用レベルで問題のない特
定色の抽出を行なうことができ、しかも、抽出すべき領
域を簡単な形式で表すことができるとともに、領域の形
状も単純な形状であって比較演算が容易になり、特定色
の抽出を高速に処理することができ、しかもこの方法を
用いた装置を安価に提供することができるという効果を
奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示すブロック図である。
【図2】実施例に用いる色相判定手段および色相設定手
段の具体回路図である。
【図3】実施例に用いる彩度判定手段および彩度設定手
段の具体回路図である。
【図4】実施例に用いる明度判定手段および明度設定手
段の具体回路図である。
【図5】他の実施例を示すブロック図である。
【図6】本発明における色相と彩度と明度との関係を示
す説明図である。
【図7】本発明における色相の概念に関する説明図であ
る。
【図8】本発明における色相の特定領域を抽出する原理
の説明図である。
【図9】本発明における彩度の概念に関する説明図であ
る。
【図10】本発明における彩度の特定領域を抽出する原
理の説明図である。
【図11】本発明における彩度の特定領域を抽出する原
理の説明図である。
【符号の説明】
1 カラー撮像装置 2 色相判定手段 3 色相設定手段 4 彩度判定手段 5 彩度設定手段 6 明度判定手段 7 明度設定手段 8 論理演算手段 9 画像認識手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06F 15/68 310

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 認識対象物体を撮像するカラー撮像手段
    から出力される互いに独立した3色の色信号X,Y,Z
    を基本軸とする直交座標系の色空間を設定し、この色空
    間においてX=Y=Zで表される直線を無彩色軸に定
    め、色相パラメータをhとして無彩色軸を含む平面を表
    す関係式を次のいずれかから選択し、 X−Z=h(2X−Y−Z) Y−X=h(2Y−Z−X) Z−Y=h(2Z−X−Y) 選択した関係式において0≦h≦1の範囲で色相パラー
    メータhに2つの値を設定することにより2枚の平面を
    規定し、上記色空間内で上記2枚の平面に挟まれる領域
    内の信号値を持つ色信号を色相が特定領域である色信号
    として抽出することを特徴とする特定色抽出方法
  2. 【請求項2】 認識対象物体を撮像するカラー撮像手段
    から出力される互いに独立した3色の色信号X,Y,Z
    を基本軸とする直交座標系の色空間を設定し、この色空
    間においてX=Y=Zで表される直線を無彩色軸に定
    め、彩度パラメータをcとして上記色空間の単位面の各
    辺にそれぞれ平行な直線と原点とを含む平面を次の各関
    係式によって表し、 X−(Y+Z)/2=c(X+Y+Z) Y−(Z+X)/2=c(X+Y+Z) Z−(X+Y)/2=c(X+Y+Z) 0≦c≦1の範囲で彩度パラメータcに2つの値を設定
    することにより2枚の平面の組を3組規定するととも
    に、各平面の組に対して無彩色軸を挟んで等距離に位置
    する平面の組をそれぞれ規定することにより、無彩色軸
    から等距離の平面同士で囲まれる大小2個の六角錐を規
    定し、上記色空間内で両六角錐の間の領域内の信号値を
    持つ色信号を彩度が特定領域である色信号として抽出す
    ることを特徴とする特定色抽出方法。
  3. 【請求項3】 認識対象物体を撮像するカラー撮像手段
    から出力される互いに独立した3色の色信号X,Y,Z
    を基本軸とする直交座標系の色空間を設定し、この色空
    間においてX=Y=Zで表される直線を無彩色軸に定
    め、補助係数sを用いて彩度抽出関数sat(A)を次
    式で定義し、 sat(A)=(1+s)・|A|−s(A) 0≦s≦0.5の範囲で補助係数sに適当な値を与え、
    彩度パラメータをcとして上記色空間の単位面の各辺に
    それぞれ平行な直線と原点とを含む平面を次の各関係式
    によって表し、 sat{X−(Y+Z)/2}=c(X+Y+Z) sat{Y−(Z+X)/2}=c(X+Y+Z) sat{Z−(X+Y)/2}=c(X+Y+Z) 0≦c≦1の範囲で彩度パラメータcに2つの値を設定
    することにより6枚の平面を2組規定するとともに、各
    組の平面で囲まれ無彩色軸を中心線とし原点を頂点とす
    る大小2個の六角錐を規定し、上記色空間内で両六角錐
    の間の領域内の信号値を持つ色信号を彩度が特定領域で
    ある色信号として抽出することを特徴とする特定色抽出
    方法。
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