JP3737644B2 - 塗膜の光輝感定量評価方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法及びこの方法に用いられる光輝感定量評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
塗膜の意匠性を高めるためにソリッドカラー仕上げに代えて、リん片状のアルミニウムや雲母粉末などの光輝材を含有せしめた塗料によるメタリック仕上げが多く採用されている。
【０００３】
塗膜外観を評価するための基準として、例えば、Ａ群：光沢感や平滑感などの表面形状と表面層物性、Ｂ群：透明感、深み感、２層感および肉持感などの塗膜の多層的構造、およぴＣ群：陰影感や光輝感などの塗膜内の配向的構造などを挙げることができる。
【０００４】
従来、上記のうち光輝材含有塗膜において重要なＣ群の「光輝感」の定量的評価方法として、特開平１０−１７０４３６号公報には、光輝材含有塗膜面に光照射し、その正反射光が入射しない角度で、光照射されている塗面をＣＣＤカメラで撮影した画像を多数の区画に分割して、該区画の各々における画像の輝度を測定し、該区画の平均輝度を求め、平均輝度の１．０５〜１．５０倍の値である閾値を得て、該区画のそれぞれの輝度から上記閾値を減算し、その減算値が正の値である減算値を該区画の全てにわたり総計した総輝度に従って評価する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記方法は、試料間の明度差が小さく、光輝材濃度が少ない光輝材含有塗膜の光輝感評価には高い相関性を示すが、光輝材の濃度差、明度差が大きい試料（例えば、明度の高いシルバーメタリックと微量のアルミが入った明度の低いブラックメタリック）間では目視との相関性が低いか殆どないという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の欠陥を解消し、光輝材の濃度差、明度差に関係なく、目視評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、上記光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を行うことができる光輝感定量評価装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これまで、目視観察による官能評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法について鋭意研究を行ってきており、目視観察による官能評価から光輝材含有塗膜の光輝感を「キラキラ感」（塗膜中の光輝性顔料から正反射された光によって生じる不規則で微細な輝きの知覚）と「粒子感」（できるだけキラキラ感が発現しにくい照明条件下において試料を観察したときに、光輝材含有塗膜中の光輝性顔料の配向・重なりで起きる不規則・無方向性の模様（ランダムパターン）から発する知覚）に分類し、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」と「粒子感」の官能評価をそれぞれ行った結果、個人差によるバラツキが小さく、一致した結果を得ることができることが分かった。
【０００９】
そこで、前記光輝材含有塗膜の光輝感の従来の定量的評価方法の欠陥を解消し、光輝材の濃度差、明度差に関係なく、目視観察による官能評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を得るため、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」と「粒子感」とをそれぞれ定量的に評価することによって上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【００１１】
しかして、本発明によれば、光輝材含有塗膜面に光照射し、該照射光の正反射光が入射しない角度にて、光照射されている塗膜面をＣＣＤカメラにて撮影して得られる画像を多数の区画に分割して、上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上である閾値αを得て、該閾値α以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＨａｖα＝３Ｖ／Ｓ
（式中、Ｖは閾値α以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値αを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ｓは閾値α以上の輝度を示す各区画の面積の総和である総面積を表す）で示される輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上であり上記閾値α以下である閾値β以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＳａｖ＝Ｄ／ＰＨａｖβ
（式中、Ｄは下記式
【００１２】
【数２】
【００１３】
（上記式中、Ａは閾値β以上の輝度を示す各区画の面積の総和である総面積を表し、Ｃは閾値β以上の輝度を示す光学粒子の個数を表す）を表し、ＰＨａｖβは下記式
ＰＨａｖβ＝３Ｗ／Ａ
（式中、Ｗは閾値β以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値βを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ａは上記と同じ意味を有する）で表される）で示される輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから算出した輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することを特徴とする塗膜の光輝感定量評価方法が提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することに加えて、さらに、撮影によって得られた画像を２次元フーリエ変換してなる空間周波数スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して得られる２次元パワースペクトル積分値から塗膜の粒子感を定量的に評価することを特徴とする上記光輝感定量評価方法が提供される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、光輝材含有塗膜面に光を照射する光照射装置、光照射された塗膜面を該照射光が入射しない角度にて撮影して画像を形成するＣＣＤカメラ、該ＣＣＤカメラに接続され該画像を解析する画像解析装置を具備し、該画像解析装置は、少なくとも画像解析時には、上記画像から上記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める手段を有することを特徴とする光輝感定量評価装置が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、上記画像解析装置が、少なくとも画像解析時には、さらに上記画像を２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得て、該スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得る手段を有することを特徴とする上記光輝感定量評価装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の光輝材含有塗膜のキラキラ感と粒子感の定量的評価方法について具体的に説明する。
【００１８】
本発明の方法に適用できる「光輝材含有塗膜」としては、例えば、リん片状のアルミニウム粉末、雲母状酸化鉄、雲母粉末、金属酸化物被覆雲母粉末などのキラキラ感や干渉作用を有する光輝性顔料を含有する単層塗膜（１）、これらの光輝性顔料と着色顔料とを同一塗膜中に含有する単層塗膜（２）、着色ベース塗膜上に上記単層塗膜（１）又は単層塗膜（２）を積層してなる複層塗膜（３）、上記単層塗膜（１）もしくは（２）又は複層塗膜（３）の塗膜面上にさらにクリヤー塗膜が積層されてなる複層塗膜（４）などを挙げることができる。
【００１９】
上記光輝材含有塗膜の単層塗膜（１）又は（２）は、例えば、それ自体既知の熱硬化性、熱可塑性、常温硬化性の樹脂組成物に光輝性顔料、さらに必要に応じて着色顔料などを混合分散してなる有機溶剤系または水系塗料を、金属製又はプラスチック製の被塗物（例えば自動車外板など）に直接、又は下塗塗装さらには中塗塗装を介して塗装することによって得ることができる。
【００２０】
上記単層塗膜（１）又は（２）の下層側に着色ベース塗膜を形成しておくことによって複層塗膜（３）を得ることができ、また、上記単層塗膜（１）又は（２）の上層側にクリヤー塗料を塗装することによって複層塗膜（４）を得ることができる。
【００２１】
本発明方法において、まず該光輝材含有塗膜面に光照射する。この光は擬似（人工）太陽光が好ましく、この光源としては、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが適している。光輝材含有塗膜面への光照射角度は塗面の鉛直線に基いて、５〜６０度、好ましくは１０〜２０度の範囲内が適しており、特に鉛直線に対して１５度が好適である。また、光の照射領域の形状は特に限定されるものではないが、通常、円形であり、塗膜面上における照射面積は通常、該塗膜面の１〜１０，０００ｍｍ2 の範囲内が適しているが、この範囲に制限されるものではない。照射光の照度は、通常、１００〜２，０００ルクス（ｌｕｘ）の範囲内が好ましい。
【００２２】
このように光輝材含有塗膜面に光照射し、それに基く反射光のうち、正反射光が入射しない角度で、光が照射されている塗膜面をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮影する。この撮影角度は正反射光が入射しない角度であればよいが、塗膜面に対して鉛直方向が特に好ましい。また、ＣＣＤカメラの撮影方向と正反射光との角度は１０〜６０度の範囲内にあることが好ましい。光照射された塗膜面におけるＣＣＤカメラでの測定範囲は、均一に光が照射されている範囲であれば特に限定されるものではないが、通常、照射部分の中央部を含み、測定面積が１〜１０，０００ｍｍ2 、好ましくは１０〜６００ｍｍ2 の範囲内であることが適当である。
【００２３】
本発明方法においては、ＣＣＤカメラで撮影された画像を画像解析し、キラキラ感と粒子感とをそれぞれ別々に定量的に評価する。
【００２４】
本発明方法の好適な方法について以下に説明する。
【００２５】
本発明の好適な方法において、ＣＣＤカメラで撮影された画像は、２次元画像であり、多数（通常１０，０００〜１，０００，０００個）の区画（ピクセル、画素）に分割され、それぞれの区画における輝度を測定する。本発明においては、「輝度」とは、「ＣＣＤカメラによって撮影して得られた２次元画像の区画毎の濃淡値を示すデジタル階調であり、被写体の明るさに対応するデジタル量」を意味する。８ビット分解能のＣＣＤカメラから出力される区画毎の輝度を意味するデジタル階調は０〜２５５の値を示す。
【００２６】
上記ＣＣＤカメラで撮影された２次元画像において、光輝性顔料の反射光が強い部分に相当する区画はキラキラ感が強いので輝度が高く、そうでない部分に相当する区画では当然ながら輝度は低くなる。また光輝性顔料の反射光が強い部分に相当する区画であっても、光輝性顔料の大きさ、形状、角度、材質などによって輝度が変化する。つまリ区画ごとに輝度を表示でき、本発明ではそれぞれの区画における輝度に基いてＣＣＤカメラで撮影した２次元画像の輝度分布を三次元に表示することが可能である。この輝度の三次元分布図は、山、谷および平地の部分に分けられ、山の高さや大きさは光輝性顔料によるキラキラ感の程度を示し、山が高くなるほどキラキラ感が頭著であることを示し、谷及び平地部分はキラキラ感が無いか小さいことを示し、主として着色顔料又は素地による光の反射を示す。
【００２７】
上記ＣＣＤカメラで撮影された画像の解析は、ＣＣＤカメラに接続された画像解析装置によって行うことができる。この画像解析装置に用いられる画像解析ソフトとしては、例えば三谷商事（株）の「Ｍａｃ ＳＣＯＰＥ」（商品名）が好適である。
【００２８】
上記方法においては、画像を解析して得られた区画毎の輝度を基礎にして、光輝材含有塗膜のキラキラ感と粒子感を定量的に評価する。
【００２９】
本発明の好適方法は、光輝材含有塗膜のキラキラ感を定量的に測定する方法を有するものであり、まずキラキラ感の定量的測定方法について説明する。
【００３０】
前記のようにして、光照射された光輝材含有塗膜面をＣＣＤカメラで撮影してなる２次元画像を多数の区画に分割し、該区画のそれぞれの輝度を該区画の全てにわたり総計して総計値を得て、この総計値を全区画数で割り算して平均輝度ｘを求め、この平均輝度ｘ以上に閾値αを設定する。閾値αは、通常、平均輝度ｘとｙ（ｙは、２４〜４０の数、好ましくは２８〜３６、さらに好ましくは３２）との和であることが適当である。
【００３１】
ついで、上記区画のそれぞれの輝度から閾値αの値を減算し、その減算値が正の値である該減算値を総計し、その総和である総体積Ｖを得る。また、閾値α以上の輝度を有する区画の総数（閾値αで２値化を行うことによって得られる上記閾値α以上の区画の総数）である総面積Ｓを得る。輝度ピークの平均高さＰＨａｖαは、輝度ピークが円錐、角錐に近似できると考えられることから、総体積Ｖを総面積Ｓで割った値を３倍すること、すなわち下記式
ＰＨａｖα＝３Ｖ／Ｓ
によって得られる値とする。
【００３２】
また、上記平均輝度ｘ以上であり上記閾値α以下である閾値βを設定する。閾値βは、閾値α以下であり通常、平均輝度ｘとｚ（ｚは、１６〜３２の数、好ましくは２０〜２８、さらに好ましくは２４）との和であることが適当である。
【００３３】
ついで、上記区画のそれぞれの輝度から閾値βの値を減算し、その減算値が正の値である該減算値を総計し、その総和である総体積Ｗを得る。また、閾値β以上の輝度を有する区画の総数（閾値βで２値化を行うことによって得られる上記閾値β以上の区画の総数）である総面積Ａを得る。閾値βでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖβは、輝度ピークが円錐、角錐に近似できると考えられることから、総体積Ｗを総面積Ａで割った値を３倍すること、すなわち下記式
ＰＨａｖβ＝３Ｗ／Ａ
によって得られる値とする。
【００３４】
また、閾値βでの総面積Ａと閾値β以上の輝度を示す光学粒子の個数Ｃとから光学粒子の平均粒子面積を求めることができる。本発明において、「光学粒子」とは、「２次元画像上で輝度が閾値以上である独立した連続体」を意味するものとする。上記光学粒子の形状を円と仮定し、平均粒子面積と同じ面積を有する円の直径Ｄを、下記式
【００３５】
【数３】
【００３６】
によって求め、上記ＰＨａｖβとＬとから輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖを下記式
ＰＳａｖ＝Ｄ／ＰＨａｖβ
によって得る。
【００３７】
前記のようにして求めた輝度ピーク平均高さＰＨａｖαと上記のようにして求めた輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから輝き値ＢＶを下記式
ＢＶ＝ＰＨａｖα ＋ ａ・ＰＳａｖ
（式中、ａは、ＰＨａｖαが２５未満の場合には３００であり、ＰＨａｖαが４５を超える場合には１０５０であり、ＰＨａｖαが２５〜４５の数である場合には、下記式
ａ＝３００＋３７．５×（ＰＨａｖα−２５）
で示される値である）によって算出することができる。
【００３８】
本発明の好適な方法において、上記のようにして求めた輝き値ＢＶによって、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」を定量的に測定することができ、輝き値ＢＶと目視観察による「キラキラ感」の官能評価結果との相関性は、塗膜における光輝材の濃度差、明度差が大きい場合においても高いものである。
【００３９】
次に、「粒子感」を定量的に測定する好適な方法について説明する。
【００４０】
上記粒子感の定量的測定方法は、前記のようにして、光照射された光輝材含有塗膜面をＣＣＤカメラで撮影して２次元画像を得て、この２次元画像を２次元フーリエ変換してなる空間周波数スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して得られる２次元パワースペクトル積分値を得て、この２次元パワースペクトル積分値から塗膜の粒子感を定量的に評価する方法である。
【００４１】
２次元フーリエ変換後の空間周波数スペクトルの画像から低空間周波数成分を抽出して、積分及び直流成分での正規化を行なって得られる２次元パワースペクトル積分値を測定するにあたり、空間周波数スペクトルの画像から抽出する低空間周波数成分の抽出領域を、解像度を表す線密度が、下限値０本／ｍｍ〜上限値が２〜１３．４本／ｍｍの範囲のいずれかの数値である領域、好ましくは０本／ｍｍ〜４．４本／ｍｍの領域とすることが、目視観察による「粒子感」の官能評価結果との相関性を高いものとする観点から適している。
【００４２】
２次元パワースペクトル積分値は次式によって求めることができる。
【００４３】
【数４】
【００４４】
（式中、νは空間周波数、θは角度、Ｐはパワースペクトル、０〜Ｌは抽出した低空間周波数領域であり、Ｌは抽出した周波数の上限を意味する）
上記のようにして得られる２次元パワースペクトル積分値と目視観察による「粒子感」の官能評価結果との相関性は高いものである。
【００４５】
本発明方法においては、光輝材含有塗膜の光輝感を「キラキラ感」と「粒子感」の２つに分類するものであり、本発明の好適な方法においては、「キラキラ感」については前記輝き値ＢＶを対応させ、「粒子感」については、上記２次元パワースペクトル積分値を対応させて定量的に評価する。これらの値は、それぞれ、目視観察による官能評価結果との相関性が非常に高いものである。
【００４６】
次に本発明装置について詳細に説明する。
【００４７】
本発明装置は、上記本発明の塗膜の光輝感定量評価方法を行うことができる装置であり、後記図１に示すように、光輝材含有塗膜面に光を照射する光照射装置（１）、光照射された塗膜面を該照射光が入射しない角度にて撮影して画像を形成するＣＣＤカメラ（２）、該ＣＣＤカメラに接続され該画像を解析する画像解析装置（３）を具備する光輝感定量評価装置である。画像解析装置（３）は、少なくとも画像解析時には、上記画像から上記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める手段、例えば画像解析ソフト及びコンピュータを有する。上記画像解析装置によって得られるデータから輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから算出した輝き値ＢＶを求めることができる。これらのＰＨａｖα、ＰＳａｖ及び輝き値ＢＶは、上記画像解析装置を構成するコンピュータなどの手段によって得てもよく、得ることが好ましい。この光輝感定量評価装置によって、少なくとも前記輝き値ＢＶを求めることができる。
【００４８】
光照射装置としては、擬似（人工）太陽光を照射できる装置であり、その光源として、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプなどを挙げることができる。画像解析装置の画像解析ソフトとしては、例えば、三谷商事（株）製の「Ｍａｃ ＳＣＯＰＥ」などを挙げることができる。画像解析ソフトに加えて、それ自体既知の計算ソフトを使用することができる。
【００４９】
上記画像解析装置は、少なくとも画像解析時には、さらにＣＣＤカメラによって撮影された上記光照射された塗膜面の画像を、２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得て、該スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得る手段を有することができる。該手段としては、例えば画像解析ソフト及びコンピュータを挙げることができる。該手段は、前記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める前記手段と異なっていてもよいが、一部同一（例えば、コンピュータのハードが同一で画像解析ソフトが異なる）、全部同一であってもよい。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５１】
実施例
光輝性顔料としてアルミ、マイカ、ＭＩＯ、板状酸化鉄及びガラスフレークのうちの少なくとも１種を含有する光輝材含有塗膜（光輝材・着色顔料塗膜）を有し、図２に示す構成のテストパネル９枚を用意した。この９枚のテストパネルは、光輝材含有塗膜の膜厚、塗装条件を一定とし、光輝性顔料の種類と量及び着色顔料量を変えることによって明度、キラキラ感、粒子感を変動させたものである。各塗装板において、光輝材含有塗膜の着色顔料としてシアニンブルー顔料を使用し、塗膜の色はブルーとした。また、電着・中塗り塗膜、光輝材含有塗膜、クリヤーを形成する塗料は、いずれも熱硬化性樹脂塗料である。
【００５２】
上記９枚のテストパネルについて、まずキラキラ感と粒子感の官能評価を行った。評価条件としては、擬似（人工）太陽灯の下で上記テストパネルに正反射光が入射しない角度で、６名の塗装関係者各人がテストパネルを評価し、キラキラ感及び粒子感のそれぞれについて強さ順（９段階）に並べた。その結果を合成標準法により順位付けを行い、それを官能評価のキラキラ感、粒子感ランクとした。この結果を後記図３及び図４に示した。図３において、横軸はキラキラ感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。図４において、横軸は粒子感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。
【００５３】
次に、前記９枚のテストパネルについて、キラキラ感と粒子感の定量的測定を下記測定装置を用いて行った。
【００５４】
測定装置としては図１に示すと同様のものであり、光源としてハロゲンランプ、光照射された塗膜面の画像を取り込むＣＣＤカメラ、画像解析装置を有し、画像解析装置は、画像解析ソフトである「ＭａｃＳＣＯＰＥ」（三谷商事（株）製）と制御・管理を行うパーソナルコンピュータを有する。
【００５５】
測定条件はハロゲンランプからの照射光とＣＣＤカメラへの入射光との角度を１５度とし、ＣＣＤカメラはテストパネルの塗膜面に対して鉛直とした。照度はテストパネルの塗膜面で７００ルクス（ｌｕｘ）となるようにした。
【００５６】
光照射されたテストパネルの塗膜面をＣＣＤカメラで撮影して画像を得た。その画像は、画像解析装置にて解析を行った。画像解析にあたり、鏡面白磁板（ＪＩＳ Ｋ５４００ ７．６（１９９０）に準じる６０度鏡面光沢値が９２である）の平均輝度を６２とした。また、画像解析する画像の測定面は８．１ｍｍ×８．１ｍｍの大きさとし、これを５１２×５１２個の区画（ピクセル）に分解してキラキラ感に相当する輝き値ＢＶを得るためのデータ処理を行った。
【００５７】
９枚のテストサンプルのうちの１枚であるサンプルＮｏ．２のテストサンプルを例として以下に測定経過などを説明する。サンプルＮｏ．２の画像の拡大図を後記図５に示す。この画像の一部を拡大した３次元輝度分布は後記図６に示すとおりであった。３次元輝度分布における高さは輝度を示す。この図６において山の高い部分がキラキラ感の高い部分である。そこで閾値αを設定し、キラキラ感の高い部分とそれ以外の部分とを閾値αによって分離し、図６の白色部分に相当する総体積Ｖを求めた。
【００５８】
この方法は、まず平均輝度ｘを算出した［ｘ＝６４] 。次にこの平均輝度ｘに３２を加えた閾値αを算出した［閾値α＝９６] 。その後、各区画（ピクセル）毎の輝度について閾値α以上の部分、すなわち総体積Ｖを算出した［総体積Ｖ＝１４７２８３９] 。
【００５９】
次に図５に示す画像を上記の閾値αで２値化した。２値化した図を後記図７に示す。図７における明るい部分は、閾値α以上の輝度を有する部分を意味し、独立した各明るい部分は、それぞれ光学粒子を示す。次に、２値化したとき閾値αより大きい部分の区画（ピクセル）数の総面積Ｓを算出した［総面積Ｓ＝３７８７１] 。これがサンプルＮｏ．２の総面積Ｓとなる。この総体積Ｖを総面積Ｓで割り、３倍の積をして輝度ピークの平均高さＰＨａｖαを得た［ＰＨａｖα＝１１６．６７] 。
【００６０】
次に、平均輝度ｘに２４を加えた閾値βを算出［閾値β＝８８］した。上記輝度ピークの平均高さＰＨａｖαを求める方法において、閾値αを閾値βに置き換える以外は同様にして閾値βにおける輝度ピークの平均高さＰＨａｖβを得た［ＰＨａｖβ＝１１４．５６］。図５に示す画像を閾値βで２値化したとき、閾値βより大きい部分のピクセル数を総面積Ａを算出した。また、閾値βで２値化したときの光学粒子の総個数Ｃ［Ｃ＝６１３７］で総面積Ａ［４７３２３］を除した値である平均粒子面積を得た。この平均粒子面積と同じ面積を有する円の直径Ｄを算出した［Ｄ＝３．１３３４］。この直径Ｄを閾値βでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖβで除し、輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖを得た［ＰＳａｖ＝０．０２７４] 。
【００６１】
上記のようにして得た閾値αでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと閾値βで求めた輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとをもとに、下記式
輝き値ＢＶ＝ＰＨａｖα ＋ ａ・ＰＳａｖ
に基づいて輝き値ＢＶを算出した。ＰＨａｖαが１１６．６７であり、４５を超えるのでａの値は１０５０とした。輝き値ＢＶは、１４５．４４であった。
【００６２】
上記サンプルＮｏ．２の場合と同様にして、他の８枚のテストサンプルについても輝き値ＢＶを算出した。各テストサンプルについて求めた各輝き値ＢＶと官能評価によるキラキラ感ランクとの対応関係を示したグラフを図８に示す。このグラフにおける相関係数は０．９４であり非常に良い対応関係を示した。
【００６３】
また、サンプルＮｏ．２のテストサンプルについて、光照射された塗膜面をＣＣＤカメラで撮影した画像を２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得た。この空間周波数スペクトルから解像度を表す線密度が０〜４．４本／ｍｍとなる領域の低空間周波数成分（０〜４．４）のパワーを積分し、ついで直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得た。上記領域の２次元パワースペクトル積分値は、２次元パワースペクトル積分値を得るための前記式
【００６４】
【数５】
【００６５】
において、０〜Ｌを解像度を表す線密度が０〜４．４本／ｍｍとなる周波数領域として計算することによって得た。サンプルＮｏ．２における２次元パワースペクトル積分値は、０．４１６であった。
【００６６】
上記サンプルＮｏ．２の場合と同様にして、他の８枚のテストサンプルについても２次元パワースペクトル積分値を算出した。各テストサンプルについて求めた各２次元パワースペクトル積分値と官能評価による粒子感ランクとの対応関係を示したグラフを図９に示す。このグラフにおける相関係数は０．９１であり非常に良い対応関係を示した。
【００６７】
比較例
実施例で使用した９枚のテストサンプルについて、上記実施例において官能評価を行った６名の塗装関係者各人が実施例におけると同様の評価条件にてテストパネルについて光輝感評価し、光輝感の強さ順（９段階）に並べた。その結果を合成標準法により順位付けを行い、それを官能評価の光輝感とした。この結果を後記図１０に示す。図１０において、光輝感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。図１０において、横軸は光輝感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。標準偏差がかなり大きく評価にばらつきがあった。
【００６８】
次に、９枚のテストサンプルについて、光照射された塗膜面をＣＣＤカメラで撮影した画像をもとに、特開平１０−１７０４３６号公報に記載の方法に準じて下記のように光輝感の定量評価を行った。すなわち、上記画像を実施例と同様に多数の区画に分割し、実施例における総体積Ｖを求める方法において、閾値αを平均輝度ｘの１．５倍の数値である閾値γに置き換える以外は同様に行い、各区画（ピクセル）毎の輝度について閾値γ以上の部分の輝度の総和である総輝度（Ｓ）を求めた。
【００６９】
各テストサンプルについて求めた各総輝度（Ｓ）と官能評価による光輝感ランクとの対応関係を示したグラフを図１１に示す。このグラフから、両者の相関性は低く、明度、光輝材濃度に大きく差があるテストパネル間の光輝感評価は十分に行うことができなかった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は、光輝材含有塗膜面の光輝感を「キラキラ感」及び「粒子感」に分け、そのそれぞれについて定量評価して光輝感を評価することによって目視による官能評価によく対応した評価を行うことができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光輝感定量評価装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例におけるテストサンプルの構成を示すモデル断面図である。
【図３】実施例における官能評価によるキラキラ感ランクを示す図。
【図４】実施例における官能評価による粒子感ランクを示す図。
【図５】ＣＣＤカメラによって撮影された光照射された塗膜面の画像である。
【図６】撮影された画像を３次元化した図である。
【図７】撮影された画像を閾値αで２値化を行ってなる、光学粒子を示す図である。
【図８】官能評価によるキラキラ感ランクと輝き値ＢＶとの対応関係を示す図である。
【図９】官能評価による粒子感ランクと２次元パワースペクトル積分値との対応関係を示す図である。
【図１０】比較例における官能評価による光輝感ランクを示す図である。
【図１１】比較例における官能評価による光輝感ランクと総輝度との対応関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法及びこの方法に用いられる光輝感定量評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
塗膜の意匠性を高めるためにソリッドカラー仕上げに代えて、リん片状のアルミニウムや雲母粉末などの光輝材を含有せしめた塗料によるメタリック仕上げが多く採用されている。
【０００３】
塗膜外観を評価するための基準として、例えば、Ａ群：光沢感や平滑感などの表面形状と表面層物性、Ｂ群：透明感、深み感、２層感および肉持感などの塗膜の多層的構造、およぴＣ群：陰影感や光輝感などの塗膜内の配向的構造などを挙げることができる。
【０００４】
従来、上記のうち光輝材含有塗膜において重要なＣ群の「光輝感」の定量的評価方法として、特開平１０−１７０４３６号公報には、光輝材含有塗膜面に光照射し、その正反射光が入射しない角度で、光照射されている塗面をＣＣＤカメラで撮影した画像を多数の区画に分割して、該区画の各々における画像の輝度を測定し、該区画の平均輝度を求め、平均輝度の１．０５〜１．５０倍の値である閾値を得て、該区画のそれぞれの輝度から上記閾値を減算し、その減算値が正の値である減算値を該区画の全てにわたり総計した総輝度に従って評価する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記方法は、試料間の明度差が小さく、光輝材濃度が少ない光輝材含有塗膜の光輝感評価には高い相関性を示すが、光輝材の濃度差、明度差が大きい試料（例えば、明度の高いシルバーメタリックと微量のアルミが入った明度の低いブラックメタリック）間では目視との相関性が低いか殆どないという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の欠陥を解消し、光輝材の濃度差、明度差に関係なく、目視評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、上記光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を行うことができる光輝感定量評価装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これまで、目視観察による官能評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法について鋭意研究を行ってきており、目視観察による官能評価から光輝材含有塗膜の光輝感を「キラキラ感」（塗膜中の光輝性顔料から正反射された光によって生じる不規則で微細な輝きの知覚）と「粒子感」（できるだけキラキラ感が発現しにくい照明条件下において試料を観察したときに、光輝材含有塗膜中の光輝性顔料の配向・重なりで起きる不規則・無方向性の模様（ランダムパターン）から発する知覚）に分類し、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」と「粒子感」の官能評価をそれぞれ行った結果、個人差によるバラツキが小さく、一致した結果を得ることができることが分かった。
【０００９】
そこで、前記光輝材含有塗膜の光輝感の従来の定量的評価方法の欠陥を解消し、光輝材の濃度差、明度差に関係なく、目視観察による官能評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する方法を得るため、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」と「粒子感」とをそれぞれ定量的に評価することによって上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【００１１】
しかして、本発明によれば、光輝材含有塗膜面に光照射し、該照射光の正反射光が入射しない角度にて、光照射されている塗膜面をＣＣＤカメラにて撮影して得られる画像を多数の区画に分割して、上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上である閾値αを得て、該閾値α以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＨａｖα＝３Ｖ／Ｓ
（式中、Ｖは閾値α以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値αを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ｓは閾値α以上の輝度を示す各区画の面積の総和である総面積を表す）で示される輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上であり上記閾値α以下である閾値β以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＳａｖ＝Ｄ／ＰＨａｖβ
（式中、Ｄは下記式
【００１２】
【数２】
（上記式中、Ａは閾値β以上の輝度を示す各区画の面積の総和である総面積を表し、Ｃは閾値β以上の輝度を示す光学粒子の個数を表す）を表し、ＰＨａｖβは下記式
ＰＨａｖβ＝３Ｗ／Ａ
（式中、Ｗは閾値β以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値βを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ａは上記と同じ意味を有する）で表される）で示される輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから算出した輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することを特徴とする塗膜の光輝感定量評価方法が提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することに加えて、さらに、撮影によって得られた画像を２次元フーリエ変換してなる空間周波数スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して得られる２次元パワースペクトル積分値から塗膜の粒子感を定量的に評価することを特徴とする上記光輝感定量評価方法が提供される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、光輝材含有塗膜面に光を照射する光照射装置、光照射された塗膜面を該照射光が入射しない角度にて撮影して画像を形成するＣＣＤカメラ、該ＣＣＤカメラに接続され該画像を解析する画像解析装置を具備し、該画像解析装置は、少なくとも画像解析時には、上記画像から上記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める手段を有することを特徴とする光輝感定量評価装置が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、上記画像解析装置が、少なくとも画像解析時には、さらに上記画像を２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得て、該スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得る手段を有することを特徴とする上記光輝感定量評価装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の光輝材含有塗膜のキラキラ感と粒子感の定量的評価方法について具体的に説明する。
【００１８】
本発明の方法に適用できる「光輝材含有塗膜」としては、例えば、リん片状のアルミニウム粉末、雲母状酸化鉄、雲母粉末、金属酸化物被覆雲母粉末などのキラキラ感や干渉作用を有する光輝性顔料を含有する単層塗膜（１）、これらの光輝性顔料と着色顔料とを同一塗膜中に含有する単層塗膜（２）、着色ベース塗膜上に上記単層塗膜（１）又は単層塗膜（２）を積層してなる複層塗膜（３）、上記単層塗膜（１）もしくは（２）又は複層塗膜（３）の塗膜面上にさらにクリヤー塗膜が積層されてなる複層塗膜（４）などを挙げることができる。
【００１９】
上記光輝材含有塗膜の単層塗膜（１）又は（２）は、例えば、それ自体既知の熱硬化性、熱可塑性、常温硬化性の樹脂組成物に光輝性顔料、さらに必要に応じて着色顔料などを混合分散してなる有機溶剤系または水系塗料を、金属製又はプラスチック製の被塗物（例えば自動車外板など）に直接、又は下塗塗装さらには中塗塗装を介して塗装することによって得ることができる。
【００２０】
上記単層塗膜（１）又は（２）の下層側に着色ベース塗膜を形成しておくことによって複層塗膜（３）を得ることができ、また、上記単層塗膜（１）又は（２）の上層側にクリヤー塗料を塗装することによって複層塗膜（４）を得ることができる。
【００２１】
本発明方法において、まず該光輝材含有塗膜面に光照射する。この光は擬似（人工）太陽光が好ましく、この光源としては、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが適している。光輝材含有塗膜面への光照射角度は塗面の鉛直線に基いて、５〜６０度、好ましくは１０〜２０度の範囲内が適しており、特に鉛直線に対して１５度が好適である。また、光の照射領域の形状は特に限定されるものではないが、通常、円形であり、塗膜面上における照射面積は通常、該塗膜面の１〜１０，０００ｍｍ2 の範囲内が適しているが、この範囲に制限されるものではない。照射光の照度は、通常、１００〜２，０００ルクス（ｌｕｘ）の範囲内が好ましい。
【００２２】
このように光輝材含有塗膜面に光照射し、それに基く反射光のうち、正反射光が入射しない角度で、光が照射されている塗膜面をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮影する。この撮影角度は正反射光が入射しない角度であればよいが、塗膜面に対して鉛直方向が特に好ましい。また、ＣＣＤカメラの撮影方向と正反射光との角度は１０〜６０度の範囲内にあることが好ましい。光照射された塗膜面におけるＣＣＤカメラでの測定範囲は、均一に光が照射されている範囲であれば特に限定されるものではないが、通常、照射部分の中央部を含み、測定面積が１〜１０，０００ｍｍ2 、好ましくは１０〜６００ｍｍ2 の範囲内であることが適当である。
【００２３】
本発明方法においては、ＣＣＤカメラで撮影された画像を画像解析し、キラキラ感と粒子感とをそれぞれ別々に定量的に評価する。
【００２４】
本発明方法の好適な方法について以下に説明する。
【００２５】
本発明の好適な方法において、ＣＣＤカメラで撮影された画像は、２次元画像であり、多数（通常１０，０００〜１，０００，０００個）の区画（ピクセル、画素）に分割され、それぞれの区画における輝度を測定する。本発明においては、「輝度」とは、「ＣＣＤカメラによって撮影して得られた２次元画像の区画毎の濃淡値を示すデジタル階調であり、被写体の明るさに対応するデジタル量」を意味する。８ビット分解能のＣＣＤカメラから出力される区画毎の輝度を意味するデジタル階調は０〜２５５の値を示す。
【００２６】
上記ＣＣＤカメラで撮影された２次元画像において、光輝性顔料の反射光が強い部分に相当する区画はキラキラ感が強いので輝度が高く、そうでない部分に相当する区画では当然ながら輝度は低くなる。また光輝性顔料の反射光が強い部分に相当する区画であっても、光輝性顔料の大きさ、形状、角度、材質などによって輝度が変化する。つまリ区画ごとに輝度を表示でき、本発明ではそれぞれの区画における輝度に基いてＣＣＤカメラで撮影した２次元画像の輝度分布を三次元に表示することが可能である。この輝度の三次元分布図は、山、谷および平地の部分に分けられ、山の高さや大きさは光輝性顔料によるキラキラ感の程度を示し、山が高くなるほどキラキラ感が頭著であることを示し、谷及び平地部分はキラキラ感が無いか小さいことを示し、主として着色顔料又は素地による光の反射を示す。
【００２７】
上記ＣＣＤカメラで撮影された画像の解析は、ＣＣＤカメラに接続された画像解析装置によって行うことができる。この画像解析装置に用いられる画像解析ソフトとしては、例えば三谷商事（株）の「Ｍａｃ ＳＣＯＰＥ」（商品名）が好適である。
【００２８】
上記方法においては、画像を解析して得られた区画毎の輝度を基礎にして、光輝材含有塗膜のキラキラ感と粒子感を定量的に評価する。
【００２９】
本発明の好適方法は、光輝材含有塗膜のキラキラ感を定量的に測定する方法を有するものであり、まずキラキラ感の定量的測定方法について説明する。
【００３０】
前記のようにして、光照射された光輝材含有塗膜面をＣＣＤカメラで撮影してなる２次元画像を多数の区画に分割し、該区画のそれぞれの輝度を該区画の全てにわたり総計して総計値を得て、この総計値を全区画数で割り算して平均輝度ｘを求め、この平均輝度ｘ以上に閾値αを設定する。閾値αは、通常、平均輝度ｘとｙ（ｙは、２４〜４０の数、好ましくは２８〜３６、さらに好ましくは３２）との和であることが適当である。
【００３１】
ついで、上記区画のそれぞれの輝度から閾値αの値を減算し、その減算値が正の値である該減算値を総計し、その総和である総体積Ｖを得る。また、閾値α以上の輝度を有する区画の総数（閾値αで２値化を行うことによって得られる上記閾値α以上の区画の総数）である総面積Ｓを得る。輝度ピークの平均高さＰＨａｖαは、輝度ピークが円錐、角錐に近似できると考えられることから、総体積Ｖを総面積Ｓで割った値を３倍すること、すなわち下記式
ＰＨａｖα＝３Ｖ／Ｓ
によって得られる値とする。
【００３２】
また、上記平均輝度ｘ以上であり上記閾値α以下である閾値βを設定する。閾値βは、閾値α以下であり通常、平均輝度ｘとｚ（ｚは、１６〜３２の数、好ましくは２０〜２８、さらに好ましくは２４）との和であることが適当である。
【００３３】
ついで、上記区画のそれぞれの輝度から閾値βの値を減算し、その減算値が正の値である該減算値を総計し、その総和である総体積Ｗを得る。また、閾値β以上の輝度を有する区画の総数（閾値βで２値化を行うことによって得られる上記閾値β以上の区画の総数）である総面積Ａを得る。閾値βでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖβは、輝度ピークが円錐、角錐に近似できると考えられることから、総体積Ｗを総面積Ａで割った値を３倍すること、すなわち下記式
ＰＨａｖβ＝３Ｗ／Ａ
によって得られる値とする。
【００３４】
また、閾値βでの総面積Ａと閾値β以上の輝度を示す光学粒子の個数Ｃとから光学粒子の平均粒子面積を求めることができる。本発明において、「光学粒子」とは、「２次元画像上で輝度が閾値以上である独立した連続体」を意味するものとする。上記光学粒子の形状を円と仮定し、平均粒子面積と同じ面積を有する円の直径Ｄを、下記式
【００３５】
【数３】
によって求め、上記ＰＨａｖβとＬとから輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖを下記式
ＰＳａｖ＝Ｄ／ＰＨａｖβ
によって得る。
【００３７】
前記のようにして求めた輝度ピーク平均高さＰＨａｖαと上記のようにして求めた輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから輝き値ＢＶを下記式
ＢＶ＝ＰＨａｖα ＋ ａ・ＰＳａｖ
（式中、ａは、ＰＨａｖαが２５未満の場合には３００であり、ＰＨａｖαが４５を超える場合には１０５０であり、ＰＨａｖαが２５〜４５の数である場合には、下記式
ａ＝３００＋３７．５×（ＰＨａｖα−２５）
で示される値である）によって算出することができる。
【００３８】
本発明の好適な方法において、上記のようにして求めた輝き値ＢＶによって、光輝材含有塗膜の「キラキラ感」を定量的に測定することができ、輝き値ＢＶと目視観察による「キラキラ感」の官能評価結果との相関性は、塗膜における光輝材の濃度差、明度差が大きい場合においても高いものである。
【００３９】
次に、「粒子感」を定量的に測定する好適な方法について説明する。
【００４０】
上記粒子感の定量的測定方法は、前記のようにして、光照射された光輝材含有塗膜面をＣＣＤカメラで撮影して２次元画像を得て、この２次元画像を２次元フーリエ変換してなる空間周波数スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して得られる２次元パワースペクトル積分値を得て、この２次元パワースペクトル積分値から塗膜の粒子感を定量的に評価する方法である。
【００４１】
２次元フーリエ変換後の空間周波数スペクトルの画像から低空間周波数成分を抽出して、積分及び直流成分での正規化を行なって得られる２次元パワースペクトル積分値を測定するにあたり、空間周波数スペクトルの画像から抽出する低空間周波数成分の抽出領域を、解像度を表す線密度が、下限値０本／ｍｍ〜上限値が２〜１３．４本／ｍｍの範囲のいずれかの数値である領域、好ましくは０本／ｍｍ〜４．４本／ｍｍの領域とすることが、目視観察による「粒子感」の官能評価結果との相関性を高いものとする観点から適している。
【００４２】
２次元パワースペクトル積分値は次式によって求めることができる。
【００４３】
【数４】
（式中、νは空間周波数、θは角度、Ｐはパワースペクトル、０〜Ｌは抽出した低空間周波数領域であり、Ｌは抽出した周波数の上限を意味する）
上記のようにして得られる２次元パワースペクトル積分値と目視観察による「粒子感」の官能評価結果との相関性は高いものである。
【００４５】
本発明方法においては、光輝材含有塗膜の光輝感を「キラキラ感」と「粒子感」の２つに分類するものであり、本発明の好適な方法においては、「キラキラ感」については前記輝き値ＢＶを対応させ、「粒子感」については、上記２次元パワースペクトル積分値を対応させて定量的に評価する。これらの値は、それぞれ、目視観察による官能評価結果との相関性が非常に高いものである。
【００４６】
次に本発明装置について詳細に説明する。
【００４７】
本発明装置は、上記本発明の塗膜の光輝感定量評価方法を行うことができる装置であり、後記図１に示すように、光輝材含有塗膜面に光を照射する光照射装置（１）、光照射された塗膜面を該照射光が入射しない角度にて撮影して画像を形成するＣＣＤカメラ（２）、該ＣＣＤカメラに接続され該画像を解析する画像解析装置（３）を具備する光輝感定量評価装置である。画像解析装置（３）は、少なくとも画像解析時には、上記画像から上記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める手段、例えば画像解析ソフト及びコンピュータを有する。上記画像解析装置によって得られるデータから輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから算出した輝き値ＢＶを求めることができる。これらのＰＨａｖα、ＰＳａｖ及び輝き値ＢＶは、上記画像解析装置を構成するコンピュータなどの手段によって得てもよく、得ることが好ましい。この光輝感定量評価装置によって、少なくとも前記輝き値ＢＶを求めることができる。
【００４８】
光照射装置としては、擬似（人工）太陽光を照射できる装置であり、その光源として、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプなどを挙げることができる。画像解析装置の画像解析ソフトとしては、例えば、三谷商事（株）製の「Ｍａｃ ＳＣＯＰＥ」などを挙げることができる。画像解析ソフトに加えて、それ自体既知の計算ソフトを使用することができる。
【００４９】
上記画像解析装置は、少なくとも画像解析時には、さらにＣＣＤカメラによって撮影された上記光照射された塗膜面の画像を、２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得て、該スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得る手段を有することができる。該手段としては、例えば画像解析ソフト及びコンピュータを挙げることができる。該手段は、前記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める前記手段と異なっていてもよいが、一部同一（例えば、コンピュータのハードが同一で画像解析ソフトが異なる）、全部同一であってもよい。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５１】
実施例
光輝性顔料としてアルミ、マイカ、ＭＩＯ、板状酸化鉄及びガラスフレークのうちの少なくとも１種を含有する光輝材含有塗膜（光輝材・着色顔料塗膜）を有し、図２に示す構成のテストパネル９枚を用意した。この９枚のテストパネルは、光輝材含有塗膜の膜厚、塗装条件を一定とし、光輝性顔料の種類と量及び着色顔料量を変えることによって明度、キラキラ感、粒子感を変動させたものである。各塗装板において、光輝材含有塗膜の着色顔料としてシアニンブルー顔料を使用し、塗膜の色はブルーとした。また、電着・中塗り塗膜、光輝材含有塗膜、クリヤーを形成する塗料は、いずれも熱硬化性樹脂塗料である。
【００５２】
上記９枚のテストパネルについて、まずキラキラ感と粒子感の官能評価を行った。評価条件としては、擬似（人工）太陽灯の下で上記テストパネルに正反射光が入射しない角度で、６名の塗装関係者各人がテストパネルを評価し、キラキラ感及び粒子感のそれぞれについて強さ順（９段階）に並べた。その結果を合成標準法により順位付けを行い、それを官能評価のキラキラ感、粒子感ランクとした。この結果を後記図３及び図４に示した。図３において、横軸はキラキラ感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。図４において、横軸は粒子感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。
【００５３】
次に、前記９枚のテストパネルについて、キラキラ感と粒子感の定量的測定を下記測定装置を用いて行った。
【００５４】
測定装置としては図１に示すと同様のものであり、光源としてハロゲンランプ、光照射された塗膜面の画像を取り込むＣＣＤカメラ、画像解析装置を有し、画像解析装置は、画像解析ソフトである「ＭａｃＳＣＯＰＥ」（三谷商事（株）製）と制御・管理を行うパーソナルコンピュータを有する。
【００５５】
測定条件はハロゲンランプからの照射光とＣＣＤカメラへの入射光との角度を１５度とし、ＣＣＤカメラはテストパネルの塗膜面に対して鉛直とした。照度はテストパネルの塗膜面で７００ルクス（ｌｕｘ）となるようにした。
【００５６】
光照射されたテストパネルの塗膜面をＣＣＤカメラで撮影して画像を得た。その画像は、画像解析装置にて解析を行った。画像解析にあたり、鏡面白磁板（ＪＩＳ Ｋ５４００ ７．６（１９９０）に準じる６０度鏡面光沢値が９２である）の平均輝度を６２とした。また、画像解析する画像の測定面は８．１ｍｍ×８．１ｍｍの大きさとし、これを５１２×５１２個の区画（ピクセル）に分解してキラキラ感に相当する輝き値ＢＶを得るためのデータ処理を行った。
【００５７】
９枚のテストサンプルのうちの１枚であるサンプルＮｏ．２のテストサンプルを例として以下に測定経過などを説明する。サンプルＮｏ．２の画像の拡大図を後記図５に示す。この画像の一部を拡大した３次元輝度分布は後記図６に示すとおりであった。３次元輝度分布における高さは輝度を示す。この図６において山の高い部分がキラキラ感の高い部分である。そこで閾値αを設定し、キラキラ感の高い部分とそれ以外の部分とを閾値αによって分離し、図６の白色部分に相当する総体積Ｖを求めた。
【００５８】
この方法は、まず平均輝度ｘを算出した［ｘ＝６４] 。次にこの平均輝度ｘに３２を加えた閾値αを算出した［閾値α＝９６] 。その後、各区画（ピクセル）毎の輝度について閾値α以上の部分、すなわち総体積Ｖを算出した［総体積Ｖ＝１４７２８３９] 。
【００５９】
次に図５に示す画像を上記の閾値αで２値化した。２値化した図を後記図７に示す。図７における明るい部分は、閾値α以上の輝度を有する部分を意味し、独立した各明るい部分は、それぞれ光学粒子を示す。次に、２値化したとき閾値αより大きい部分の区画（ピクセル）数の総面積Ｓを算出した［総面積Ｓ＝３７８７１] 。これがサンプルＮｏ．２の総面積Ｓとなる。この総体積Ｖを総面積Ｓで割り、３倍の積をして輝度ピークの平均高さＰＨａｖαを得た［ＰＨａｖα＝１１６．６７] 。
【００６０】
次に、平均輝度ｘに２４を加えた閾値βを算出［閾値β＝８８］した。上記輝度ピークの平均高さＰＨａｖαを求める方法において、閾値αを閾値βに置き換える以外は同様にして閾値βにおける輝度ピークの平均高さＰＨａｖβを得た［ＰＨａｖβ＝１１４．５６］。図５に示す画像を閾値βで２値化したとき、閾値βより大きい部分のピクセル数を総面積Ａを算出した。また、閾値βで２値化したときの光学粒子の総個数Ｃ［Ｃ＝６１３７］で総面積Ａ［４７３２３］を除した値である平均粒子面積を得た。この平均粒子面積と同じ面積を有する円の直径Ｄを算出した［Ｄ＝３．１３３４］。この直径Ｄを閾値βでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖβで除し、輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖを得た［ＰＳａｖ＝０．０２７４] 。
【００６１】
上記のようにして得た閾値αでの輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと閾値βで求めた輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとをもとに、下記式
輝き値ＢＶ＝ＰＨａｖα ＋ ａ・ＰＳａｖ
に基づいて輝き値ＢＶを算出した。ＰＨａｖαが１１６．６７であり、４５を超えるのでａの値は１０５０とした。輝き値ＢＶは、１４５．４４であった。
【００６２】
上記サンプルＮｏ．２の場合と同様にして、他の８枚のテストサンプルについても輝き値ＢＶを算出した。各テストサンプルについて求めた各輝き値ＢＶと官能評価によるキラキラ感ランクとの対応関係を示したグラフを図８に示す。このグラフにおける相関係数は０．９４であり非常に良い対応関係を示した。
【００６３】
また、サンプルＮｏ．２のテストサンプルについて、光照射された塗膜面をＣＣＤカメラで撮影した画像を２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得た。この空間周波数スペクトルから解像度を表す線密度が０〜４．４本／ｍｍとなる領域の低空間周波数成分（０〜４．４）のパワーを積分し、ついで直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得た。上記領域の２次元パワースペクトル積分値は、２次元パワースペクトル積分値を得るための前記式
【００６４】
【数５】
において、０〜Ｌを解像度を表す線密度が０〜４．４本／ｍｍとなる周波数領域として計算することによって得た。サンプルＮｏ．２における２次元パワースペクトル積分値は、０．４１６であった。
【００６６】
上記サンプルＮｏ．２の場合と同様にして、他の８枚のテストサンプルについても２次元パワースペクトル積分値を算出した。各テストサンプルについて求めた各２次元パワースペクトル積分値と官能評価による粒子感ランクとの対応関係を示したグラフを図９に示す。このグラフにおける相関係数は０．９１であり非常に良い対応関係を示した。
【００６７】
比較例
実施例で使用した９枚のテストサンプルについて、上記実施例において官能評価を行った６名の塗装関係者各人が実施例におけると同様の評価条件にてテストパネルについて光輝感評価し、光輝感の強さ順（９段階）に並べた。その結果を合成標準法により順位付けを行い、それを官能評価の光輝感とした。この結果を後記図１０に示す。図１０において、光輝感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。図１０において、横軸は光輝感の強さ、縦軸は標準偏差を示す。標準偏差がかなり大きく評価にばらつきがあった。
【００６８】
次に、９枚のテストサンプルについて、光照射された塗膜面をＣＣＤカメラで撮影した画像をもとに、特開平１０−１７０４３６号公報に記載の方法に準じて下記のように光輝感の定量評価を行った。すなわち、上記画像を実施例と同様に多数の区画に分割し、実施例における総体積Ｖを求める方法において、閾値αを平均輝度ｘの１．５倍の数値である閾値γに置き換える以外は同様に行い、各区画（ピクセル）毎の輝度について閾値γ以上の部分の輝度の総和である総輝度（Ｓ）を求めた。
【００６９】
各テストサンプルについて求めた各総輝度（Ｓ）と官能評価による光輝感ランクとの対応関係を示したグラフを図１１に示す。このグラフから、両者の相関性は低く、明度、光輝材濃度に大きく差があるテストパネル間の光輝感評価は十分に行うことができなかった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は、光輝材含有塗膜面の光輝感を「キラキラ感」及び「粒子感」に分け、そのそれぞれについて定量評価して光輝感を評価することによって目視による官能評価によく対応した評価を行うことができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光輝感定量評価装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例におけるテストサンプルの構成を示すモデル断面図である。
【図３】実施例における官能評価によるキラキラ感ランクを示す図。
【図４】実施例における官能評価による粒子感ランクを示す図。
【図５】ＣＣＤカメラによって撮影された光照射された塗膜面の画像である。
【図６】撮影された画像を３次元化した図である。
【図７】撮影された画像を閾値αで２値化を行ってなる、光学粒子を示す図である。
【図８】官能評価によるキラキラ感ランクと輝き値ＢＶとの対応関係を示す図である。
【図９】官能評価による粒子感ランクと２次元パワースペクトル積分値との対応関係を示す図である。
【図１０】比較例における官能評価による光輝感ランクを示す図である。
【図１１】比較例における官能評価による光輝感ランクと総輝度との対応関係を示す図である。
Claims (6)
- 光輝材含有塗膜面に光照射し、該照射光の正反射光が入射しない角度にて、光照射されている塗膜面をＣＣＤカメラにて撮影して得られる画像を多数の区画に分割して、上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上である閾値αを得て、該閾値α以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＨａｖα＝３Ｖ／Ｓ
（式中、Ｖは閾値α以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値αを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ｓは閾値α以上の輝度を示す各区画の面積の総和である総面積を表す）で示される輝度ピークの平均高さＰＨａｖαと上記画像の全区画の輝度の平均輝度ｘ以上であり上記閾値α以下である閾値β以上の輝度を有する区画の各々の区画における反射光の輝度から算出した下記式
ＰＳａｖ＝Ｄ／ＰＨａｖβ
（式中、Ｄは下記式
ＰＨａｖβ＝３Ｗ／Ａ
（式中、Ｗは閾値β以上の輝度を示す各区画の輝度から閾値βを減算した計算値の総和である総体積を表し、Ａは上記と同じ意味を有する）で表される）で示される輝度ピークの平均裾広がり率ＰＳａｖとから算出した輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することを特徴とする塗膜の光輝感定量評価方法。 - 閾値αが平均輝度ｘとｙ（ｙは２４〜４０の数）との和であり、閾値βが平均輝度ｘとｚ（ｚは１６〜３２の数）との和であって且つ閾値α以下であることを特徴とする請求項１記載の評価方法。
- 輝き値ＢＶが、下記式
ＢＶ＝ＰＨａｖα＋ａ・ＰＳａｖ
（式中、ＰＨａｖα及びＰＳａｖは、それぞれ上記と同じ意味を有し、ａはＰＨａｖαが２５未満の場合には３００であり、ＰＨａｖαが４５を超える場合には１０５０であり、ＰＨａｖαが２５〜４５の数である場合には、下記式
ａ＝３００＋３７．５×（ＰＨａｖα−２５）
で示される値である）によって算出される値であることを特徴とする請求項１又は２記載の評価方法。 - 輝き値ＢＶによって塗膜のキラキラ感を定量的に評価することに加えて、さらに、撮影によって得られた画像を２次元フーリエ変換してなる空間周波数スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して得られる２次元パワースペクトル積分値から塗膜の粒子感を定量的に評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗膜の光輝感定量評価方法。
- 光輝材含有塗膜面に光を照射する光照射装置、光照射された塗膜面を該照射光が入射しない角度にて撮影して画像を形成するＣＣＤカメラ、該ＣＣＤカメラに接続され該画像を解析する画像解析装置を具備し、該画像解析装置は、少なくとも画像解析時には、上記画像から上記平均輝度ｘ、閾値α以上の総体積Ｖ、閾値αでの総面積Ｓ、閾値β以上の総体積Ｗ、閾値βでの総面積Ｓ、及び光学粒子の個数Ｃを求める手段を有することを特徴とする光輝感定量評価装置。
- 上記画像解析装置が、少なくとも画像解析時には、さらに上記画像を２次元フーリエ変換して空間周波数スペクトルを得て、該スペクトルから低空間周波数成分のパワーを積分及び直流成分で正規化して２次元パワースペクトル積分値を得る手段を有することを特徴とする請求項５記載の光輝感定量評価装置。
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