JP4189493B2

JP4189493B2 - 色彩コンフォートメータ

Info

Publication number: JP4189493B2
Application number: JP2004094036A
Authority: JP
Inventors: 賢佐川
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP2005283184A

Description

この発明は、色彩の快適度、例えば色づかいの快適度を客観的な指標で提示するための色彩コンフォートメータに関するものであり、詳細には、様々な色彩が分布する色彩環境を見た時、人が感じる視覚的快適度を画像計測装置と反対色理論に基づく色彩分析によって計測し、より快適な色調への指針を得ることのできる色彩コンフォートメータに関するものである。

従来から、色彩工学の進展によって色彩が日常に溢れるなか、人間にとって快適な色彩環境を評価すると共に、人間にとって快適な色彩環境を創造するための技術が求められている。このような技術開発のためには、色彩環境に対する人間の快適感に関する心理量について、環境に分布する色彩の測色学的計測量（輝度、色度）を用いて客観的に表すことが必要不可欠なものとなる。

このような人間にとって快適な色彩環境を創造するための技術としては、例えば、特許文献１〜３に記載されている技術が参照できる。特許文献１に記載されている「配色決定方法」の技術は、色を選び出すための配色の決定を、色マトリックス図を用いて行い科学的に迅速に行うものである。また、特許文献２に記載の「色彩決定方法」の技術は、色彩の組み合わせを容易に選定できるように、色彩選定チャートを用いて色彩の選定を行うものである。この場合の色彩の選定は、基板上に形成された複数の互いに異なる色彩のパッチの中から、任意の色彩のパッチを選択した後、マスクを基板上に被せ、マスクに形成された複数の透孔の１つを選択したパッチに合わせ、他の透孔に位置する基板上のパッチの色彩を選定することによりおこなう。

特許文献３に記載の「配色決定方法」の技術は、２以上の色彩を組み合わせて、視覚を通じて快適さを与える配色を決定する方法に関するものであり、４枚の円盤状のカラーカードを用いて、自然の色調と調和して、人に快適な印象を与える配色を容易に決定できるものとなっている。
特公平５−６１６３５号公報特開平９−８６０９９号公報特開２０００−３５６９４７号公報

ところで、色彩環境の快適感に関する心理量は、一般的には多くの環境要因に影響をうけるものの、それらの中で主たる要因として、「色彩数」と「鮮やかさ」の２つの要因が大きく影響することが明らかとなっているが、このような原理を用いて、理論的にも信頼度が高く、商品の色、パッケージの色、店舗の色、衣服の色、室内装飾の色などの配色を決定することは行われていない。また、配色を決定した場合に、その配色の評価が十分に客観的に行われておらず、人が様々な色彩が分布する色彩環境を見た時、人が感じる視覚的快適度を表示することができる色彩コンフォートメータが所望されていた。

したがって、本発明の目的は、人が様々な色彩が分布する色彩環境を見た時、人が感じる視覚的快適度を画像計測装置と反対色理論に基づく色彩分析によって計測し、さらには赤、緑、黄、青の画面色調を調整することにより、より快適な色調への指針を得ることのできる色彩コンフォートメータを提供することにある。

上記のような目的を達成するため、本発明による色彩コンフォートメータは、基本的な構成として、評価対象の画像の色データを取り込む撮像装置と、前記撮像装置により取り込んだ色データから当該撮像装置の色彩特性を補正する色度変換部と、色度変換部から出力される色データから赤色、緑色、黄色、青色の色成分量を抽出し所定の演算式により鮮やかさ度を算出する色データ処理部と、色度変換部から出力される色データからその色彩数を色度図上において類似色グループに分類された領域に基づき求める色彩分析処理部と、前記色データ処理部により算出された鮮やかさ度および前記色彩分析処理部により求められた色彩数により視覚的快適度の度数を算出して出力する快適度評価処理部を備える。

本発明による色彩コンフォートメータは、前記色データから抽出された赤色、緑色、黄色、青色の色成分量を調整して画面色調を調整する色調調整手段を備えており、さらに、前記快適度評価処理部により出力された視覚的快適度の度数を表示すると共に、その視覚的快適度の度数が算出された元の評価対象の画像を表示する快適度表示部を備えることを特徴とする。

本発明による色彩コンフォートメータにおいて、特徴的なことは、「色彩環境の快適感に関する心理量の主たる要因として「色彩数」と「鮮やかさ」の２つの要因が大きく影響する」という原理を用いて、これらの２つの量の求め方を具体化し、色彩コンフォートメータとして構成している。また、色調を変化するフィードバック機構を設けて、より快適な色調への設計指針を得ることのできるように構成している。

本発明の色彩コンフォートメータは、上記のような特徴を有するので、本発明の色彩コンフォートメータによれば、色彩環境を見たときの人間の視覚的快適度が、環境内に存在する色彩カテゴリーの数と鮮やかさの成分である反対色成分に重みをつけて計測され、その指標を得ることができることになる。また、さらに反対色成分を調整するように構成されるので、色成分の調整をそれぞれに試行することにより、より快適な色彩設計の指針を得ることができるものとなる。

以下、本発明を実施するため場合の一形態について図面を参照して説明する。図１は、色彩コンフォートメータのシステム構成の概要を示すブロック図である。図１において、１００はビデオカメラ等の画像入力部の画像計測部、１０１はビデオカメラ等の画像入力部の計測色特性を補正する色度変換部、１０２は赤，緑，黄，青の４色のそれぞれの色成分の色成分設定レジスタ、１０３は鮮やかさ評価処理部、１０４は測色学的に色データの処理を行う色データ処理部、１０５は快適度評価処理部、１０６は色彩快適度を表示する色彩快適度表示部、１２０は色彩分析処理部、１２１は色彩数判定部、１２２は色彩数を分析するための色彩カテゴリー分類テーブルである。

図１に示すシステム構成において、画像計測部１００は、評価対象の画像の色データを取り込む。画像計測部１００により取り込んだ色データは、色度変換部１０１により画像計測部１００として用いられるビデオカメラにおける色彩特性を補正した色データに変換される。色度変換部１０１から出力される色データは、色データ処理部１０４に入力されると共に色彩分析処理部１２０に入力される。

色データ処理部１０４には、赤，緑，黄，青の４色のそれぞれの色成分の色成分設定レジスタ１０２および鮮やかさ評価処理部１０３が備えられており、これらにより、色度変換部１０１により入力される画像の色データから赤色、緑色、黄色、青色の色成分量を抽出し、この赤色、緑色、黄色、青色の色成分量から、後述するように、重み付け加算を行う所定の演算式により鮮やかさ度Ｓを算出する。また、色成分設定レジスタ１０２に設定されている赤色、緑色、黄色、青色の色成分量は、色調フィードバック機構１０７により調整される。算出された鮮やかさＳは視覚的快適度評価処理部１０５に出力される。

色彩分析処理部１２０には、色度変換部１０１から出力される色データが入力され、評価対象の画像の色データの色彩数が求められる。そのため、色彩数を分析するための色彩カテゴリー分類テーブル１２２および色彩数判定部１２１が備えられており、色彩数判定部１２１が色彩カテゴリー分類テーブル１２２を参照して、色彩数を色度図上において類似色グループに分類された領域に基づき、色データの色彩数Ｎを求める。つまり、画像の各画素の色データが、色度図上において類似色グループに分類された領域のどこの領域に属しているかを判定して、色データの全体の画素の色彩数Ｎを求める。求められた色彩数Ｎは視覚的快適度評価処理部１０５に出力される。ここでの色彩カテゴリー分類テーブル１２２は色度図データが表現されたデータメモリであり、この２次元表現された色データのテーブルの所定の領域に対応して類似色の色データが分類されるものである。

視覚的快適度評価処理部１０５は、色データ処理部１０４により算出された鮮やかさ度Ｓおよび色彩分析処理部１２０により求められた色彩数Ｎにより、重み付け加算を行う所定の演算式により視覚的快適度の度数を算出して出力する。この視覚的快適度評価処理部１０５から出力される視覚的快適度の度数は、色彩快適度表示部１０６において表示される。その際、表示画面には、視覚的快適度の度数が算出された元の評価対象の画像が共に表示される。

なお、概略的に示されているだけであるが、色彩快適度表示部１０６の表示画面は、色調フィードバック機構１０７のための入出力ユーザインタフェース画面を構成しており、この画面上において、色調を調整するための赤色、緑色、黄色、青色の色成分量の調整設定値が入力される。ここで色調調整のための色成分量の調整設定値が入力された場合、色調フィードバック機構１０７により、色成分設定レジスタ１０２に設定されている赤色、緑色、黄色、青色の色成分量が調整される。この調整された値に基づいて、再び、視覚的快適度の度数が算出されて表示される。その際、図示されていないが、色調が調整された画像、元の評価対象の画像が、例えば所定時間毎に繰り返して共に表示される。また、２画面表示を行い同時表示できるようにしても良い。

次に、本発明にかかる色彩コンフォートメータの実施例について具体的に説明する。図２は、均等色度図（ＣＩＥｕ’ｖ’色度座標）にプロットした色彩カテゴリーの分類とサンプル画像の色度点分布を説明する図であり、図３は、サンプルシーン１８景を用いて検討した快適度指数と主観評価の相関を実験データの一例を示すグラフである。これらの図を参照する。

人間が生活する環境の色彩情報は、適切な分解能を持つビデオカメラまたはそれに準ずる撮像装置を用いて撮像される。得られた画像の色データから各画素の測色値（輝度値およびＣＩＥ表色系のｘ，ｙ色度座標値）から、ビデオカメラの色彩特性を補正して、全画面の測色学的データを推定する。

ここでの色彩数の求め方は、色彩論で支持されている色彩カテゴリー概念に基づいて、連続的に変化する色彩全体を類似した色のグループに分解する。色のグループは、赤、橙、黄、緑、青、紫、ピンク、茶、白、黒、灰の１１色のグループとして、各グループに対応するそれぞれの色度図における領域を予め定めておく。この場合、色彩をカテゴリーに分類して分析を行うための色彩カテゴリー分類テーブルを用いる。

図２に例示するように、環境に分布する色を測色学的に計測し、色度図上にプロットすることにより、１１種類の色のグループに振り分ける。これによって、対象とする環境に存在する色彩カテゴリーの数を算出し、これを用いて、色彩数Ｎとする。これらのデータ処理は、色彩分析処理部１２０により行われる。

鮮やかさ度Ｓについては、色彩環境の各要素の測色学的なデータから鮮やかさ（飽和度）を算出し、その平均的な鮮やかさで定義している。色彩設計のための技術としては、鮮やかさを反対色特性に基づいて赤、緑、黄、青の４色に分解し、これらに適切な重みを付けて足し合わせることによって鮮やかさ度Ｓを表すことにする。その各成分の重みを調整することによって快適度の指数が調整できる。

反対色に基づいて色彩環境の色成分を赤、緑、黄、青の各成分に分解するために、ビデオカメラ等で計測した画像の各画素を、色度図上でユニーク赤、ユニーク緑、ユニーク黄、ユニーク青の各々の基準線に沿ったベクトル的な成分に分解して、赤、緑、黄、青の各成分に分解する。そして、それぞれの画素の各ユニーク色成分について積分することによって、その環境の赤、緑、黄、青の各成分を抽出する。鮮やかさ度Ｓは、これらの４成分の重み付き加算として表し、次の式（１）のようになる。

Ｓ＝ｗ_ｒＲ＋ｗ_ｇＧ＋ｗ_ｙＹ＋ｗ_ｂＢ・・・・（１）

ここで、Ｒ，Ｇ，Ｙ，Ｂはそれぞれ、ユニーク赤，ユニーク緑，ユニーク黄，ユニーク青の全画素の成分を表し、ｗ_ｒ，ｗ_ｇ，ｗ_ｙ，ｗ_ｂはそれぞれの成分の鮮やかさに及ぼす重みを表す。これらのデータ処理は、色データ処理部１０４により行われる。

実験的検討の結果、色彩環境の快適度は、色彩カテゴリーの数と負の相関関係にあり、なおかつ、鮮やかさとも負の相関関係にあるものなので、色彩カテゴリーの数をＮ（色彩数）、鮮やかさ度Ｓを測色学的な飽和度で表すと、快適度Ｋは、次の式（２）で表される。

Ｋ＝ａＮ＋ｂＳ＋ｃ
＝ａＮ＋ｂ（ｗ_ｒＲ＋ｗ_ｇＧ＋ｗ_ｙＹ＋ｗ_ｂＢ）＋ｃ・・・・（２）

ここでａ，ｂ，ｃは近似係数であり、いくつかのサンプル画像に対して快適度Ｋを最適に表すように設定される。

色彩コンフォートメータは、図１により説明したように、基本的な構成として、画像計測、色彩分析、色調フィードバック、快適度表示部から構成されるので、色彩環境をビデオカメラで画像計測し、カメラの色補正を行う色度変換部を経て、各画素に分けて測色学的データを得る。これらの色彩情報を分析して、
（１）色彩カテゴリーの分類に基づき色彩数Ｎを求め、
（２）４つの反対色成分量とその重みによる鮮やかさ度Ｓを算出し、
（３）これらの量から適切な重みをつけて視覚的な快適度Ｋを算出する。

このようにして、実験した結果、図３に示すような結果が得られている。図３から明らかなように、サンプルシーン１８景を用いて検討した快適度指数と主観評価の相関においては、図３のグラフの下部に示している演算式を用いることにより、快適度指数（横軸）と快適性主観評価値（縦軸）とはほぼ一致しており、このような演算式を用いることにより、適切な数値指標として、快適度の指数が得られるものとなっている。

本発明による色彩コンフォートメータにおいては、反対色に分解した赤、緑、黄、青の各成分を調整することにより、画面の色調を変え、また、この時の快適度を算出し表示することにより、色調変化のフィードバックによって快適度の増減を知ることができ、より快適な色調を得る設計指針を得ることができるものとなっている。

このように本発明による色彩コンフォートメータは、色彩環境を見たときの人間の視覚的快適度を、環境内に存在する色彩カテゴリーの数と、鮮やかさの成分である反対色成分に重みをつけて計測し、さらに反対色成分を調整することにより快適な色彩設計の指針を得ることができるので、より快適な色調を得る設計指針を得ることができ、また、人間にとって快適な色彩環境を客観的に評価できると共に、人間にとって快適な色彩環境を創造するためのツールとして利用できる。

色彩コンフォートメータの全体の構成を示すブロック図である。均等色度図（ＣＩＥｕ’ｖ’色度座標）にプロットした色彩カテゴリーの分類とサンプル画像の色度点分布を説明する図である。サンプルシーン１８景を用いて検討した快適度指数と主観評価の相関を実験データの一例を示すグラフである。

符号の説明

１００画像計測部
１０１色度変換部、
１０２色成分設定レジスタ、
１０３鮮やかさ評価処理部、
１０４色データ処理部、
１０５快適度評価処理部、
１０６色彩快適度表示部、
１２０色彩分析処理部、
１２１色彩数判定部
１２２色彩カテゴリー分類テーブル

Claims

評価対象の画像の色データを取り込む撮像装置と、
前記撮像装置により取り込んだ色データから当該撮像装置の色彩特性を補正する色度変換部と、
色度変換部から出力される色データから赤色、緑色、黄色、青色の色成分量を抽出し所定の演算式により鮮やかさ度を算出する色データ処理部と、
色度変換部から出力される色データからその色彩数を色度図上において類似色グループに分類された領域に基づき求める色彩分析処理部と、
前記色データ処理部により算出された鮮やかさ度および前記色彩分析処理部により求められた色彩数を線形関係により結合した演算式により視覚的快適度の度数を算出して出力する快適度評価処理部と、
前記色データから抽出された赤色、緑色、黄色、青色の色成分量を調整して画面色調を調整する色調調整手段と、
を備えた色彩コンフォートメータにおいて、さらに、
前記快適度評価処理部により出力された視覚的快適度の度数を表示すると共に、その視覚的快適度の度数が算出された元の評価対象の画像を表示する快適度表示部を備え、
前記快適度表示部の表示画面が、色調フィードバック機構のための入出力ユーザインタフェース画面を構成しており、入出力ユーザインタフェース画面上において、色調を調整するための赤色、緑色、黄色、青色の色成分量の調整設定値が入力された場合に、色調フィードバック機構により、色成分設定レジスタに設定されている赤色、緑色、黄色、青色の色成分量が調整され、調整された値に基づいて再び視覚的快適度の度数が算出されて表示されると共に、色調が調整された画像および元の評価対象の画像が共に表示される
ことを特徴とする色彩コンフォートメータ。