JP4775572B2 - Pigment identification method - Google Patents

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Description

本発明は顔料の同定方法に係り、特に、日本画の顔料同定方法に関するものである。   The present invention relates to a pigment identification method, and more particularly to a pigment identification method for Japanese painting.

近年、色の同定についてはコンピュータによる自動化が進み、様々な方法が提起されている。
しかしながら、自然顔料を含む顔料に関しては、同一とみなされるべき顔料の光学的特性に微妙なバラツキがあるために異なる顔料と判定されたり、逆に、異なるとみなされるべき顔料間の光学的特性の差が僅少であるために同一の顔料と判定される場合があり、その同定は困難であった。
このような事情は日本画の顔料の場合特に顕著であり、その顔料の同定は最終的には伝統的な専門家の熟練に依存する所が大きかった。
In recent years, color identification has been automated by computers, and various methods have been proposed.
However, with regard to pigments including natural pigments, they are judged as different pigments due to subtle variations in the optical properties of the pigments that should be regarded as the same, or conversely, the optical properties between the pigments that are considered as different. Since the difference is small, it may be determined that the same pigment is used, and its identification is difficult.
This situation is particularly remarkable in the case of Japanese painting pigments, and the identification of the pigments ultimately depends largely on the skills of traditional experts.

テレビジョンやコンピュータグラフィクスで常用される光学的特性の表現方法としては、RGB三原色表現、RGB三原色を変換してできる3刺激値XYZ表現、又は3刺激値XYZ表現をさらに変換してできるLab表現、及びLab表現を円筒座標に変換してできるLCh(明度・彩度・色相)表現等があり、RGB三原色表現が物理的測定値であるのに対して、最後のLCh表現が人の色感に最もマッチしている。   As an expression method of optical characteristics commonly used in television and computer graphics, RGB tri-primary color expression, tristimulus value XYZ expression obtained by converting RGB three primary colors, or Lab expression obtained by further converting tristimulus value XYZ expression, In addition, there are LCh (lightness / saturation / hue) representations, etc., which can be converted by converting the Lab representation into cylindrical coordinates, while the RGB three primary color representations are physical measurements, while the last LCh representation is for human color sense. The best match.

従って、顔料の分類にもLCh表現を採用するのが自然であり、例えばもとのRGB各三原色に対して256階調を使うと、分解能はほぼ十分であり、上記RGB表現からLCh表現への変換係数も確立されているので、顔料の大分類である色領域分類によく使われている。
しかし同一色領域の中での細かい異同の判定が上記のように微妙であるため、顔料の正確な同定はLCh表現でも困難な場合があった。
Therefore, it is natural to adopt the LCh expression for the classification of the pigment. For example, when 256 gradations are used for each of the three primary colors of RGB, the resolution is almost sufficient, and the above RGB expression is converted to the LCh expression. Since conversion coefficients are also established, they are often used for color area classification, which is a major classification of pigments.
However, since the determination of fine differences in the same color region is delicate as described above, accurate identification of the pigment may be difficult even in LCh expression.

そこでRGB三原色表現に代わる物理的測定値として分光反射率による表現が注目されている。
分光反射率は、例えば可視光域400nm〜700nmの範囲での反射率のスペクトル波形で表現されるが、顔料の分類上の異同が分光反射率のスペクトル波形の異同とよく対応するからである。
Therefore, attention is paid to the expression based on the spectral reflectance as a physical measurement value instead of the RGB primary color expression.
This is because the spectral reflectance is expressed by a spectral waveform of reflectance in the visible light range of 400 nm to 700 nm, for example, but the difference in pigment classification corresponds well with the spectral waveform of spectral reflectance.

しかしながら、同定したい顔料に対して、RGB表現データは容易に得られるが、分光反射率データは一般に容易には得られない。
そこで、RGB表現データを分光反射率データに変換する必要があるが、変換係数の決定が困難であり、特に日本画等の自然顔料の微妙な判定では依然正確に判定できなかった。
However, although RGB representation data can be easily obtained for the pigment to be identified, spectral reflectance data is generally not easily obtained.
Therefore, although it is necessary to convert the RGB expression data into spectral reflectance data, it is difficult to determine the conversion coefficient, and in particular, it has not been possible to accurately determine the subtle determination of natural pigments such as Japanese painting.

例えば、特許文献1には、特定の色彩の調色に関連して、送り側で分光反射率を測定(算出)して送信し、受け側ではこれから3刺激値XYZ表現を算出して、正確なカラープリンタでの発色を再現する技術が開示されている。
しかしながら、分光反射率からXYZ表現を算出する方法については、分光反射率からXYZ表現への変換の変換係数の決定方法を含めて、何も触れていない。
特開2001−275001号公報
For example, in Patent Document 1, the spectral reflectance is measured (calculated) on the sending side and transmitted on the receiving side in relation to the toning of a specific color, and the tristimulus value XYZ expression is calculated from the receiving side. A technique for reproducing color in a color printer is disclosed.
However, nothing is touched on the method of calculating the XYZ expression from the spectral reflectance, including the method for determining the conversion coefficient for conversion from the spectral reflectance to the XYZ expression.
JP 2001-275001 A

上記のような、顔料の同定、特に日本画の顔料同定における諸問題を解決するためになされた本発明の目的は、顔料、特に日本画の顔料を、そのRGB表現データから効率的に同定できる方法を提供することにある。   The object of the present invention, which has been made in order to solve the problems in the identification of pigments as described above, particularly pigments in Japanese painting, is to efficiently identify pigments, particularly pigments in Japanese painting, from their RGB representation data. It is to provide a method.

本発明の他の目的は、顔料、特に日本画の顔料を精度よく同定できるような、前記方法のパラメータの決定方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for determining the parameters of the above-mentioned method so that pigments, particularly Japanese painting pigments, can be accurately identified.

上記の課題を解決するためになされた本発明による顔料同定方法は、請求項1に示すようにステージ1、2、及び3からなり、より具体的には、
前記ステージ1は、
対象顔料(同定したい顔料)のソースRGBデータを実測するステップ1と、
前記ソースRGBデータをガンマ(γ)補正して、RGBベクトルを得るステップ2と、
前記RGBベクトルを線形変換してXYZベクトルを得るステップ3と、
前記XYZベクトルをLabベクトルに変換するステップ4と、
前記Labベクトルに対して円筒座標変換を行ってLChベクトルを得るステップ5と、
前記LChベクトルにより、前記対象顔料が複数の色領域のうちのいずれの色領域に属するかを決定するステップ6と、
前記RBGベクトルから、高次RGBベクトルを算出するステップ7と、を含み、
前記ステージ2は、
複数個の参照顔料の各々についてソースRGBデータを実測し、前記ステージ1におけるステップ1〜ステップ5と同じ手順により、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、前記LChベクトルにより前記参照顔料の所属する色領域を決定し、前記RGBベクトル及びLChベクトルを、前記所属色領域別に分けた顔料データベースに格納するステップ11と、
複数個の参照顔料の各々について、参照反射率ベクトルを実測し、前記参照反射率ベクトルを前記所属色領域別に分けた顔料データベースに格納するステップ12と、
各色領域に固有の変換パラメータ行列を、その色領域に属する全ての前記参照顔料のRGBベクトルと前記参照分光反射率ベクトルに基き算出して顔料データベースに格納するステップ13と、を含み、
前記ステージ3は、
対象顔料が属する色領域に対して規定された前記変換パラメータ行列を、前記顔料データベースから選択して読み出すステップ21と、
前記高次RGBベクトルを変換パラメータ行列により変換して推定分光反射率ベクトルを得るステップ22と、
前記推定分光反射率ベクトルと、該当色領域に属する前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルとを順次比較してその差異を算出するステップ23と、
前記推定分光反射率ベクトルと前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルの差異が最も小さい参照顔料を、対象顔料の同定候補とするステップ24と、
を含むことを特徴とする。
The pigment identification method according to the present invention made to solve the above problems comprises stages 1, 2, and 3, as shown in claim 1, and more specifically,
The stage 1
Step 1 of actually measuring the source RGB data of the target pigment (the pigment to be identified);
Step 2 of performing gamma (γ) correction on the source RGB data to obtain an RGB vector;
Step 3 of linearly transforming the RGB vector to obtain an XYZ vector;
Converting the XYZ vector into a Lab vector; and
Performing a cylindrical coordinate transformation on the Lab vector to obtain an LCh vector; and
A step 6 of determining, by the LCh vector, which color region the target pigment belongs to among a plurality of color regions;
Calculating a high-order RGB vector from the RBG vector,
Stage 2 is
The source RGB data is measured for each of the plurality of reference pigments, and the RGB vector, the XYZ vector, the Lab vector, and the LCh vector are sequentially calculated according to the same procedure as Step 1 to Step 5 in the stage 1, and the LCh vector is used. Determining a color region to which the reference pigment belongs, and storing the RGB vector and the LCh vector in a pigment database divided by the belonging color region;
Measuring a reference reflectance vector for each of the plurality of reference pigments, and storing the reference reflectance vector in a pigment database divided by the color area;
Storing a conversion parameter matrix specific to each color region based on the RGB vectors and the reference spectral reflectance vectors of all the reference pigments belonging to that color region and storing them in the pigment database;
Stage 3 is
Selecting and reading out the conversion parameter matrix defined for the color region to which the target pigment belongs from the pigment database;
Transforming the higher order RGB vector with a transformation parameter matrix to obtain an estimated spectral reflectance vector;
Calculating the difference by sequentially comparing the estimated spectral reflectance vector and a reference spectral reflectance vector of the reference pigment belonging to the corresponding color region;
A reference pigment having a smallest difference between the estimated spectral reflectance vector and a reference spectral reflectance vector of the reference pigment as an identification candidate of a target pigment;
It is characterized by including.

上記の課題を解決するためになされた本発明による顔料同定方法は、請求項2に示すようにステージ1、2、及び3からなり、より具体的には、
前記ステージ1は、
対象顔料のソースRGBデータを実測するステップ1と、
前記ソースRGBデータをガンマ(γ)補正して、RGBベクトルを得るステップ2と、
前記RGBベクトルを線形変換してXYZベクトルを得るステップ3と、
前記XYZベクトルをLabベクトルに変換するステップ4と、
前記Labベクトルに対して円筒座標変換を行ってLChベクトルを得るステップ5と、
前記LChベクトルにより、前記顔料が複数の色領域のうちのいずれの色領域に属するかを決定するステップ6と、を含み、
前記ステージ2は、
複数個の参照顔料の各々についてソースRGBデータを実測し、前記ステージ1におけるステップ1〜ステップ5と同じ手順により、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、前記LChベクトルにより前記参照顔料の所属する色領域を決定し、前記RGBベクトル及びLChベクトルを、前記所属色領域別に分けた顔料データベースに格納するステップ11、を含み、
前記ステージ3は、
ステップ6で判定された前記対象顔料が属する色領域に属する全ての参照顔料のLabベクトルを前記顔料データベースから読み出して、ステップ4で得られた対象顔料のLabベクトルと順次比較して、その差異を算出するステップ31と、
前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差異が最も小さい参照顔料を、対象顔料の同定候補とするステップ32と、
を含むことを特徴とする。
The method for identifying a pigment according to the present invention made to solve the above problems comprises stages 1, 2, and 3, as shown in claim 2, and more specifically,
The stage 1
Step 1 of actually measuring the source RGB data of the target pigment;
Step 2 of performing gamma (γ) correction on the source RGB data to obtain an RGB vector;
Step 3 of linearly transforming the RGB vector to obtain an XYZ vector;
Converting the XYZ vector into a Lab vector; and
Performing a cylindrical coordinate transformation on the Lab vector to obtain an LCh vector; and
Determining, according to the LCh vector, which color region of the plurality of color regions the pigment belongs to, and
Stage 2 is
The source RGB data is measured for each of the plurality of reference pigments, and the RGB vector, the XYZ vector, the Lab vector, and the LCh vector are sequentially calculated according to the same procedure as Step 1 to Step 5 in the stage 1, and the LCh vector is used. Determining a color region to which the reference pigment belongs, and storing the RGB vector and the LCh vector in a pigment database divided by the belonging color region,
Stage 3 is
The Lab vectors of all reference pigments belonging to the color region to which the target pigment belongs determined in Step 6 are read from the pigment database, and sequentially compared with the Lab vectors of the target pigment obtained in Step 4, and the difference is determined. Calculating step 31;
A reference pigment having the smallest difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment as a candidate for identification of the target pigment, step 32;
It is characterized by including.

また、請求項3に示すように、前記ステージ1のステップ3において、前記RGBベクトルから前記XYZベクトルを算出する方法は、次式に示す行列による線形変換であることを特徴とする。

Figure 0004775572
According to a third aspect of the present invention, the method for calculating the XYZ vector from the RGB vector in step 3 of the stage 1 is a linear transformation using a matrix represented by the following equation.
Figure 0004775572

また、請求項4に示すように、前記ステージ1のステップ4において、前記XYZベクトルから前記Labベクトルを算出する方法は、照明光の3刺激値をxn、yn、znとして、前記XYZの各成分x、y、zに対して次式で定義した変換を行い、変換結果であるel、a、bを成分とするLabベクトルを得るものであることを特徴とする。

Figure 0004775572
Further, according to the fourth aspect of the present invention, in step 4 of the stage 1, the method of calculating the Lab vector from the XYZ vector is configured such that the tristimulus values of illumination light are xn, yn, and zn, and each component of the XYZ The conversion defined by the following equation is performed on x, y, and z, and a Lab vector whose components are el, a, and b, which are conversion results, is obtained.
Figure 0004775572

また、請求項5に示すように、前記ステージ1のステップ7における前記高次RGBベクトルは、前記RGBベクトルの成分をr、g、bとして、少なくとも、 1次成分r、g、及びb、 2次成分r、g、b、gb、br、及びrg、 3次成分r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、及びrgb、 4次成分r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、r、g、b、rgb、gbr、及びbrg、を成分として含んで算出されることを特徴とする。 Further, as shown in claim 5, the high-order RGB vector in Step 7 of the stage 1 has at least the primary components r, g, and b, 2, where r, g, and b are components of the RGB vector. Secondary components r 2 , g 2 , b 2 , gb, br and rg, tertiary components r 3 , g 3 , b 3 , r 2 g, rg 2 , g 2 b, gb 2 , b 2 r, br 2 , And rgb, quaternary components r 4 , g 4 , b 4 , r 3 g, rg 3 , g 3 b, gb 3 , b 3 r, br 3 , r 2 g 2 , g 2 b 2 , b 2 r 2 , r 2 gb, g 2 br, and b 2 rg as components.

また、請求項6に示すように、前記ステージ3のステップ23において、前記推定分光反射率ベクトルと前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルとの差異は、前記推定分光反射率ベクトルと前記参照分光反射率ベクトルの差ベクトルの長さの2乗を反射率誤差とし、前記推定分光反射率の差分ベクトルと、前記参照分光反射率の差分ベクトルの差ベクトルの長さの2乗を反射率微分誤差とした場合の、前記反射率誤差と前記反射率微分誤差の加重平均であることを特徴とする。   In addition, as shown in claim 6, in step 23 of the stage 3, the difference between the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance vector of the reference pigment is the difference between the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance. The square of the length of the difference vector of the rate vector is defined as a reflectance error, and the square of the length of the difference vector of the difference vector of the estimated spectral reflectance and the difference vector of the reference spectral reflectance is defined as a reflectance differential error. In this case, it is a weighted average of the reflectance error and the reflectance differential error.

また、請求項7に示すように、前記ステージ3のステップ31において、前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差異は、前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差ベクトルの長さであることを特徴とする。   Also, as shown in claim 7, in step 31 of the stage 3, the difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment is the difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment. It is the length of a vector.

また、請求項8に示すように、前記ステージ2のステップ13において、前記各色領域毎に固有の変換パラメータ行列Hを、その色領域に属する全ての前記参照顔料のRGBベクトルと前記参照分光反射率ベクトルに基き算出する方法は、
前記色領域を、隣接する色領域と部分的に重畳するように拡大するステップ41と、
前記拡大された色領域に属する全ての参照顔料の各々の、RGBベクトルの各成分に対して乱数値を加算して、複数個の派生RGBベクトルを生成して、元の参照顔料と合わせて拡大参照顔料を生成するステップ42と、
前記拡大参照顔料の各々のRGBベクトルから高次RGBベクトルを算出するステップ43と、
前記拡大参照顔料の各々の分光反射率ベクトルを、もとの参照顔料の分光反射率ベクトルと同一であると定義し、推定分光反射率ベクトルを、未知の行列と前記高次RGBベクトルの積により定義し、前記分光反射率ベクトルと前記推定分光反射率ベクトルの差が最小になるように前記未知の行列を決定して前記変換パラメータ行列Hとするステップ44と、
を含むことを特徴とする。
Further, as shown in claim 8, in step 13 of the stage 2, the conversion parameter matrix H unique to each color region is converted into the RGB vectors of all the reference pigments belonging to the color region and the reference spectral reflectance. To calculate based on a vector:
Expanding the color area to partially overlap with an adjacent color area, 41;
A random value is added to each component of the RGB vector for each of the reference pigments belonging to the enlarged color region to generate a plurality of derived RGB vectors, which are enlarged together with the original reference pigment. Generating a reference pigment 42;
Calculating a higher order RGB vector from each RGB vector of the enlarged reference pigment; and
Define the spectral reflectance vector of each of the enlarged reference pigments to be the same as the spectral reflectance vector of the original reference pigment, and calculate the estimated spectral reflectance vector by the product of the unknown matrix and the higher-order RGB vector Defining 44 and determining the unknown matrix so as to minimize the difference between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector to be the conversion parameter matrix H;
It is characterized by including.

また、請求項9に示すように、前記ステップ44において、前記分光反射率ベクトルと前記推定分光反射率ベクトルの差は、分光反射率ベクトルと推定分光反射率ベクトルの差ベクトルの長さの2乗の、全ての拡大参照顔料にわたる総和であり、前記変換パラメータ行列が重回帰分析法により決定されることを特徴とする。   In addition, as shown in claim 9, in the step 44, the difference between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector is the square of the length of the difference vector between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector. And the conversion parameter matrix is determined by a multiple regression analysis method.

本発明の請求項1による顔料同定方法によれば、対象顔料の、比較的容易に入手できるRGB表現データのみを原データとして用い、別途、RGB表現データと顔料の異同に敏感で判別力の強い分光分散率データとを備えた参照顔料を用意しておき、同一の色領域に属する参照顔料に基づいてRGB表現から分光反射率への変換パラメータを決定し、これを用いて対象顔料のRGB表現データを推定分光反射率に変換し、これに最も近い分光反射率を有する参照顔料を求めて対象顔料を同定する。
従って、顔料の同定、特に微妙な異同に敏感な日本画の顔料の同定が精度よく、かつ効率的にできる。
According to the pigment identification method of the first aspect of the present invention, only the RGB expression data of the target pigment that is relatively easily available is used as the original data, and separately sensitive to the difference between the RGB expression data and the pigment and has strong discrimination power. Prepare a reference pigment with spectral dispersion rate data, determine a conversion parameter from RGB representation to spectral reflectance based on the reference pigment belonging to the same color region, and use this to determine the RGB representation of the target pigment The data is converted into an estimated spectral reflectance, and a target pigment is identified by obtaining a reference pigment having a spectral reflectance closest to the estimated spectral reflectance.
Therefore, pigment identification, particularly Japanese painting pigment sensitive to subtle differences, can be accurately and efficiently performed.

本発明の請求項2による顔料同定方法によれば、対象顔料の、比較的容易に入手できるRGB表現データのみを原データとして用いてLabベクトルを算出し、別途、RGB表現データとこれから算出したLabベクトルを備えた参照顔料を用意しておき、同一の色領域に属する参照顔料のうち、最も近いLabベクトルを有する参照顔料を求めて対象顔料を同定する。
従って、顔料の同定、特に微妙な異同に敏感な日本画の顔料の同定が比較的簡便かつ効率的にでき、予備的な同定に適している。
According to the pigment identification method of the second aspect of the present invention, the Lab vector is calculated using only the RGB expression data of the target pigment that can be obtained relatively easily as the original data, and separately the RGB expression data and the Lab calculated from the RGB expression data. A reference pigment having a vector is prepared, and a target pigment is identified by obtaining a reference pigment having the closest Lab vector among reference pigments belonging to the same color region.
Therefore, identification of pigments, particularly identification of Japanese pigments sensitive to subtle differences, can be performed relatively simply and efficiently, and is suitable for preliminary identification.

本発明の請求項3、4による顔料同定方法によれば、RGBベクトルからXYZベクトルへの変換、XYZベクトルからLabベクトルへの変換が、各々確立された方法により行われる。   According to the pigment identification method of claims 3 and 4 of the present invention, the conversion from the RGB vector to the XYZ vector and the conversion from the XYZ vector to the Lab vector are performed by established methods.

本発明の請求項5による顔料同定方法によれば、分光反射率をRGBベクトルの非線形関数として扱う場合に、少なくとも4次の非線形依存性まで反映させることになり、対象顔料の分光反射率の推定精度が高い。   According to the pigment identification method of claim 5 of the present invention, when the spectral reflectance is handled as a nonlinear function of the RGB vector, at least the fourth-order nonlinear dependence is reflected, and the spectral reflectance of the target pigment is estimated. High accuracy.

本発明の請求項6による顔料同定方法によれば、対象顔料の推定分光反射率ベクトルと参照顔料の分光反射率ベクトルとの差異は、個々の周波数における反射率の差の2乗和と、反射率の勾配の差の2乗和をさらに加重平均して算出されるので、分光反射率スペクトル全体の形状の差異として、精密に評価できる。   According to the pigment identification method of the sixth aspect of the present invention, the difference between the estimated spectral reflectance vector of the target pigment and the spectral reflectance vector of the reference pigment is the sum of squares of the difference in reflectance at each frequency, Since the sum of squares of the difference in rate gradient is further weighted and averaged, it can be accurately evaluated as the difference in shape of the entire spectral reflectance spectrum.

本発明の請求項7による顔料同定方法によれば、対象顔料のLabベクトルと参照顔料のLabベクトルとの差異は、Labベクトルの要素L、a、b各々の差の2乗和として簡便に算出される。   According to the pigment identification method of the seventh aspect of the present invention, the difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment is simply calculated as the sum of squares of the differences between the Lab vector elements L, a, and b. Is done.

本発明の請求項8による顔料同定方法によれば、特定の色領域毎に固有の変換パラメータの決定が、隣接する色領域と部分的に重畳するように拡大された色領域に属する全ての参照顔料に基くことになり、色領域の境界付近の参照顔料が測定誤差のせいで失われるのを防ぐ。
さらにそのRGBベクトルの各成分に対して乱数値を加算して、複数個の派生RGBベクトルを生成してなる拡大参照顔料に基づいて行われるので、かつすべての参照顔料の測定誤差がランダマイズされて、測定誤差が変換パラメータに及ぼす影響が緩和される。
According to the pigment identification method according to claim 8 of the present invention, the determination of the conversion parameter unique to each specific color area is all references belonging to the color area expanded so as to partially overlap with the adjacent color area. It is based on the pigment and prevents the reference pigment near the border of the color region from being lost due to measurement errors.
Furthermore, random number values are added to each component of the RGB vector to generate a plurality of derived RGB vectors, and the measurement error of all reference pigments is randomized. The effect of measurement errors on the conversion parameters is mitigated.

本発明の請求項9による顔料同定方法によれば、分光反射率ベクトルと推定分光反射率ベクトルの差ベクトルの長さの2乗の、全ての拡大参照顔料にわたる総和が最小になるように、変換パラメータ行列が重回帰分析法により決定されるので、最適の変換パラメータ行列が得られる。   According to the pigment identification method of claim 9 of the present invention, the conversion is performed so that the sum of the squares of the lengths of the difference vectors between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector over all the enlarged reference pigments is minimized. Since the parameter matrix is determined by the multiple regression analysis method, an optimal conversion parameter matrix is obtained.

以下、本発明に係る実施の形態と効果を、図1ないし図6に従って具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments and effects according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

以下の記述において、全てのスカラー量(例:RGB表現におけるR、G、B)は英小文字(例:r、g、b)で表わし、これに対して全てのベクトル量(例:RGBベクトル R=[r、g、b])は英大文字で表わし、成分は前記のように行表示を標準とし、列表示はRで表わす。
またベクトルRのi番目(i=1〜N)の成分はr、ベクトルRの成分rによる表示はR=[r]とし、行列も大文字(例:変換パラメータ行列M)で表わし、その成分mijによる表示はM=[mij]とする。
またベクトルRとRのスカラー積はR*Rで、行列MとベクトルRの積はM*Rで表わし、前記スカラー積及び、前記行列とベクトルの積における個々の成分の積和表現は、スカラー積の定義により自明であるので省略した。
In the following description, all scalar quantities (eg, R, G, B in RGB representation) are represented by lowercase letters (eg, r, g, b), and all vector quantities (eg, RGB vector R). = [R, g, b]) is represented by uppercase letters, and the component is represented by row display as described above, and the column display is represented by RT .
The component r i of the i-th vector R (i = 1 to N), the display by the component r i of the vector R and R = [r i], the matrix is case: expressed in (Example transformation parameter matrix M), The display by the component m ij is M = [m ij ].
The scalar product of vectors R and R T in R * R T, a product of the matrix M and vector R T represents at M * R T, a product sum of the individual components in a product of the scalar product and the matrix-vector The expression is omitted because it is obvious by the definition of scalar product.

図1は本実施例に係る顔料同定方法のフローチャートである。
本方法は、ステージ1、2、3からなる。
ステージ1では、対象顔料(同定したい顔料)のソースRGBデータからLChベクトル等を得る。
最初にステップ1では、対象顔料のソースRGBデータ(sr、sg、sb; ここでは各々0〜255の256階調とする)を実測する。
FIG. 1 is a flowchart of a pigment identification method according to this embodiment.
The method consists of stages 1, 2, and 3.
In stage 1, LCh vectors and the like are obtained from the source RGB data of the target pigment (the pigment to be identified).
First, in step 1, source RGB data (sr, sg, sb; here, 256 gradations of 0 to 255 are measured) of the target pigment.

次にステップ2では、ソースRGBデータ(sr、sg、sb)の各成分に対して、γ補正値としてγ=2.2を用いて、次の変換を行い、変換結果を各々r、g、bとし、これらを成分とするRGBベクトル、R=[r、g、b]を定義する。
r= (sr/255)2.2
g= (sg/255)2.2
b= (sb/255)2.2
Next, in step 2, the following conversion is performed on each component of the source RGB data (sr, sg, sb) using γ = 2.2 as the γ correction value, and the conversion results are respectively expressed as r, g, Let b be an RGB vector whose components are R = [r, g, b].
r = (sr / 255) 2.2
g = (sg / 255) 2.2
b = (sb / 255) 2.2

次にステップ3では、RGBベクトル、Rに対して次式で定義した行列Aによる線形変換を行い、変換結果を各々x、y、zとし、これらを成分とするXYZベクトル、X=[x、y、z]を定義する。
=A*R

Figure 0004775572
Next, in step 3, the RGB vector and R are linearly converted by the matrix A defined by the following equation, and the conversion results are x, y, and z, respectively, and XYZ vectors having these as components, X = [x, y, z].
X T = A * R T
Figure 0004775572

次にステップ4では、XYZベクトル、Xの各成分x、y、zに対して次式で定義した変換を行い、変換結果を各々el(エル)、a、bとし、これらを成分とするLabベクトル、L=[el、a、b]を定義する。
照明光の3刺激値xn、yn、znとして、照明光線D65の場合を用いる。

Figure 0004775572
Next, in step 4, the XYZ vector and the components x, y, and z of X are subjected to conversion defined by the following equation, and the conversion results are el (el), a, and b, respectively, and Lab using these as components. Define a vector, L = [el, a, b].
Tristimulus value xn of the illumination light, yn, as zn, using the case of the illumination light D 65.
Figure 0004775572

次にステップ5では、Labベクトル、Lに対して下記のように円筒座標変換を行い、変換結果を明度el(エル)、彩度ρ、色相角θとし、これらを成分とするLChベクトル、K=[el、ρ、θ]を定義する。
el= el
ρ= {a+b1/2
θ= arctan(b/a)
Next, in step 5, cylindrical coordinates conversion is performed for the Lab vector L, as follows, and the conversion results are set to lightness el (el), saturation ρ, hue angle θ, and LCh vector K having these as components, K = [El, ρ, θ] is defined.
el = el
ρ = {a 2 + b 2 } 1/2
θ = arctan (b / a)

次にステップ6では、表1又はこれと等価である図2を参照して、上記ベクトルL又はこれと等価であるベクトルKが、25個の色領域Rv〜Nwwのどれに属するかを判定する。
本実施例では、色領域が図2に示す特定の25種である場合を示したが、これに限定されるものではない。
図2において図2(A)は、a−b平面(ρ−θ平面、即ち、彩度―色相平面)における色領域分割図であり、図2(B)は、L座標(明度)による色領域の細分割を示す。
日本画に用いられる顔料は一般に、赤(R)、黄(Y)、緑(G)、白(w)系の色相、特に黄(Y)の種類が多く、青緑(T)、青(B)、紫(P)、黒(b)系の色相の種類が少ないので、これを反映できるように、表1及び図2の色領域区分は、種類の多い箇所は細分し、種類の少ない箇所は粗く分割してある。

Figure 0004775572
Next, in step 6, referring to Table 1 or equivalent FIG. 2, it is determined to which of the 25 color regions Rv to Nww the vector L or the vector K equivalent thereto belongs. .
In the present embodiment, the case where the color areas are the specific 25 types shown in FIG. 2 is shown, but the present invention is not limited to this.
2A is a color area division diagram in the ab plane (ρ-θ plane, that is, the saturation-hue plane), and FIG. 2B is a color according to the L coordinate (brightness). The subdivision of the area is shown.
In general, pigments used in Japanese paintings have many red (R), yellow (Y), green (G), and white (w) hues, particularly yellow (Y), blue-green (T), blue ( B) Since there are few types of hues of purple (P) and black (b), in order to reflect this, the color area divisions in Table 1 and FIG. The parts are roughly divided.
Figure 0004775572

次にステップ7では、RGBベクトルの高次の因子を導入する。
これは、下記のように、同定したい顔料のRGBベクトル、Rを変換して、分光反射率ベクトル、Mを推定する際に、この変換の非線形性を反映させるためである。
即ち、1次因子ベクトルR=R=[r、g、b]に加えて、本実施例では、
2次因子ベクトルR=[r、g、b、gb、br、rg]、
3次因子ベクトルR=[r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、rgb]、
4次因子ベクトルR=[r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、r、g、b、rgb、gbr、brg]、を導入して、
高次RGBベクトル C=[R、R、R、R]=[c]; i=1〜34
を定義する。(例えば、c=r、・・・c=r、・・・c34=brgとなる)
本実施例では、1次〜4次因子ベクトルからなる高次RGBベクトルを用いているが、全色領域又はクリティカルな色領域について、より高次の因子ベクトル(例えば、5次因子ベクトルR=[r、・・・、bg]の全部又は一部を追加することにより、同定精度をさらに向上できる。
Next, in step 7, high-order factors of the RGB vector are introduced.
This is to reflect the nonlinearity of this conversion when the RGB vector and R of the pigment to be identified are converted and the spectral reflectance vector and M are estimated as described below.
That is, in addition to the primary factor vector R 1 = R = [r, g, b], in this embodiment,
Quadratic factor vector R 2 = [r 2 , g 2 , b 2 , gb, br, rg],
Third-order factor vector R 3 = [r 3 , g 3 , b 3 , r 2 g, rg 2 , g 2 b, gb 2 , b 2 r, br 2 , rgb],
Fourth-order factor vector R 4 = [r 4 , g 4 , b 4 , r 3 g, rg 3 , g 3 b, gb 3 , b 3 r, br 3 , r 2 g 2 , g 2 b 2 , b 2 r 2 , r 2 gb, g 2 br, b 2 rg],
Higher order RGB vector C = [R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ] = [c i ]; i = 1 to 34
Define (For example, c 1 = r,... C 4 = r 2 ,... C 34 = b 2 rg)
In this embodiment, a high-order RGB vector composed of first-order to fourth-order factor vectors is used. However, higher-order factor vectors (for example, fifth-order factor vector R 5 = By adding all or part of [r 5 ,..., B 2 r 2 g], the identification accuracy can be further improved.

一方ステージ2では、複数個の参照顔料のソースRGBデータから、色領域別に変換パラメータ行列Hを得る。
最初にステップ11では、複数個の参照顔料の各々についてRGBベクトル、Rを実測し、ベクトルRからLabベクトル、Lを上記と同様にして算出し、ベクトルR、ベクトルLは、上記と同様にしてベクトルLに基き、表1に示した25個の色領域別に分類して、顔料データベースDBに格納する。
On the other hand, in stage 2, a conversion parameter matrix H is obtained for each color region from source RGB data of a plurality of reference pigments.
In the first step 11, RGB vector, the R r was measured for each of a plurality of reference pigments, Lab vector from the vector R r, an L r is calculated in the same manner as described above, the vector R r, the vector L r, In the same manner as above, based on the vector L r , the data are classified into 25 color regions shown in Table 1 and stored in the pigment database DB.

次にステップ12では、複数個の参照顔料の各々について参照分光反射率ベクトル、Mを実測する。
参照分光反射率ベクトル、Mは、参照顔料について可視光域400nm〜700nmの範囲の10nm刻みで測定した31個の参照分光反射率mrを成分とする。即ち、
=[mr]; i=1〜31
ベクトルMも、上記と同じ、25個の色領域別に分類された顔料データベースDBに格納する。
Next, in step 12, the reference spectral reflectance vector, Mr, is measured for each of the plurality of reference pigments.
The reference spectral reflectance vector, M r, includes 31 reference spectral reflectances m r i measured in increments of 10 nm in the visible light range of 400 nm to 700 nm for the reference pigment. That is,
M r = [ m r i ]; i = 1 to 31
The vector Mr is also stored in the pigment database DB classified by 25 color regions as described above.

次にステップ13では、さらに各色領域に固有の変換パラメータ行列H=[hij]を、その色領域に属する参照顔料のRGBベクトル、Rと参照分光反射率ベクトル、Mに基き算出して顔料データベースDBに格納する。
変換パラメータ行列Hは、下記のステップ22において、同定したい顔料のRGBベクトル、Rを変換して、分光反射率ベクトル、Mを推定するためのもので、その算出方法は下記の実施例3に述べる。
Next, in step 13, a conversion parameter matrix H = [h ij ] specific to each color region is calculated based on the RGB vector, R r , reference spectral reflectance vector, and M r of the reference pigment belonging to that color region. Store in the pigment database DB.
The conversion parameter matrix H is for estimating the spectral reflectance vector and M by converting the RGB vector and R of the pigment to be identified in Step 22 below, and the calculation method will be described in Example 3 below. .

ステージ3では、ステージ1で得た、対象顔料のLChベクトル、Kと、ステージ2で得た、色領域別の変換パラメータ行列Hから、分光反射率ベクトルの推定値Mを得て、対象顔料の同定候補を優先度付きで得る。
最初にステップ21では、ステップ6で判定された、同定したい顔料が属する色領域に対して規定された変換パラメータ行列H=[hij]を、顔料データベースDBから選択して読み出す。
In stage 3, from the LCh vector and K of the target pigment obtained in stage 1 and the conversion parameter matrix H for each color region obtained in stage 2, an estimated value M of the spectral reflectance vector is obtained and Identification candidates are obtained with priority.
First, in step 21, the conversion parameter matrix H = [h ij ] defined for the color region to which the pigment to be identified, determined in step 6, is selected and read from the pigment database DB.

次にステップ22では、ステップ7で得た高次RGBベクトル、Cを変換パラメータ行列Hで次のように変換し、分光反射率ベクトルの推定値Mを得る。
=H*C
Next, in step 22, the high-order RGB vector and C obtained in step 7 are converted by the conversion parameter matrix H as follows to obtain an estimated value M of the spectral reflectance vector.
M T = H * C T

次にステップ23では、推定分光反射率ベクトルMと、該当色領域に属する参照顔料の参照分光反射率ベクトルMとを、順次比較する。
即ち、例えば、反射率誤差E1、及び反射率微分誤差E2を次式のように定義して求める。
E1= root{(M−M)*(M−M
E2= root{(D−D)*(D−D
ただし、ここで、
推定分光反射率の差分ベクトル、D=[d]; i=2〜30
参照分光反射率の差分ベクトル、D=[dr]; i=2〜30
={(mi+1−m)−(m−mi−1)}/2
dr={(mri+1−mr)−(mr−mri−1)}/2
Next, in step 23, the estimated spectral reflectance vector M, and a reference spectral reflectance vector M r of the reference pigment belonging to the relevant color region are sequentially compared.
That is, for example, the reflectance error E1 and the reflectance differential error E2 are obtained by defining them as follows.
E1 = root {(M−M r ) * (M−M r ) T }
E2 = root {(D−D r ) * (D−D r ) T }
Where
Estimated spectral reflectance difference vector, D = [d i ]; i = 2-30
Reference spectral reflectance difference vector, D r = [dr i ]; i = 2-30
d i = {(m i + 1 −m i ) − (m i −m i−1 )} / 2
dr i = {(mr i + 1 -mr i) - (mr i -mr i-1)} / 2

次にステップ24では、反射率誤差E1、及び反射率微分誤差E2を総合して比較判定し、総合誤差が小さい順に優先順位をつけて参照顔料を列挙し、対象とする顔料の同定候補とする。
より具体的には、例えば、反射率誤差E1が、最小、2番目、3番目、4番目以下の場合を各々、α1、α2、α3、α4とし、反射率微分誤差E2が、最小、2番目、3番目、4番目以下の場合を各々、β1、β2、β3、β4として、表2のような総合優先度をつける。
ただし、反射率誤差E1、及び反射率微分誤差E2には、例えば各々、表2に示すα閾値、β閾値を設け、誤差がこの閾値を超える場合は、その順位の対象外とする。

Figure 0004775572
Next, in step 24, the reflectance error E1 and the reflectance differential error E2 are comprehensively compared and determined, and the reference pigments are enumerated in order of increasing overall error, and are used as identification candidates for the target pigment. .
More specifically, for example, when the reflectance error E1 is the minimum, second, third, and fourth or less, respectively, α1, α2, α3, and α4 are set, and the reflectance differential error E2 is the minimum, second. The cases of the third, fourth and lower cases are set as β1, β2, β3, and β4, respectively, and the general priorities as shown in Table 2 are given.
However, for the reflectance error E1 and the reflectance differential error E2, for example, an α threshold value and a β threshold value shown in Table 2 are provided, respectively, and if the error exceeds this threshold value, they are excluded from the ranking.
Figure 0004775572

さらに、総合優先度に対して各々、表3のような信頼度を与える。

Figure 0004775572
このようにして、複数個の有力な同定候補顔料に対して、総合優先度及び信頼度をつけて与えることができる。
なお、これらの総合優先度及び信頼度決定の仕様は環境設定により変更可能であるのが望ましい。 Further, the reliability as shown in Table 3 is given to the overall priority.
Figure 0004775572
In this way, it is possible to give a plurality of potential identification candidate pigments with overall priority and reliability.
In addition, it is desirable that the specifications for determining the overall priority and the reliability can be changed by the environment setting.

図3は本実施例に係る顔料同定方法のフローチャートであり、上記実施例1(図1)の場合と同様に、ステージ1、2、3からなる。
本実施例においても、ステージ1のステップ1〜6、及びステージ2のステップ11は上記実施例1の場合と同様であるので、説明を省く。
FIG. 3 is a flowchart of the pigment identification method according to the present embodiment, which includes stages 1, 2, and 3 as in the case of the first embodiment (FIG. 1).
Also in the present embodiment, steps 1 to 6 of stage 1 and step 11 of stage 2 are the same as in the case of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

ただし、本実施例では、対象顔料と参照顔料のLabベクトル、L、Lを直接比較し、高次RGBベクトル、C及び変換パラメータ行列Hを用いないので、実施例1におけるステージ1のステップ7、及びステージ2のステップ12、13は不要であり、同定作業が簡便になるので、予備的な同定(プレ推定)に適している。 However, in this embodiment, compared Lab vector of the reference pigment interest pigments, L, a L r directly, higher RGB vector does not use the C and transformation parameter matrix H, Step 7 Stage 1 of Example 1 , And steps 12 and 13 of stage 2 are unnecessary, and the identification work is simplified, which is suitable for preliminary identification (pre-estimation).

そしてステージ3では、最初に、ステップ31では、ステップ4で得られた、同定したい顔料のLabベクトル、Lを、ステップ6で判定された、その顔料が属する色領域に属する参照顔料のLabベクトル、Lと順次比較する。
そしてステップ32では、対象顔料のLabベクトルと参照顔料のLabベクトルの差異が最も小さい参照顔料を、対象顔料の同定候補とする。
例えば、色誤差E3を次式のように定義して求める。
E3= root{(L−L)*(L−L
この場合、色誤差E3が最小の参照顔料から3番目までを、順に優先度1、2、3の同定候補顔料とし、その信頼度は各々、3、2、1とする。
ここで色誤差E3に対して、優先度(信頼度)1、2、3毎に閾値(例えば、各々、5.0、15.0、20.0)を設けておき、色誤差がこの閾値を超える場合は、その順位の対象外とする。
In stage 3, first, in step 31, the Lab vector L of the pigment to be identified obtained in step 4, L is the Lab vector of the reference pigment belonging to the color region to which the pigment belongs, determined in step 6. sequentially compared with the L r.
In step 32, the reference pigment having the smallest difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment is set as the target pigment identification candidate.
For example, the color error E3 is obtained by defining it as follows.
E3 = root {(L−L r ) * (L−L r ) T }
In this case, the third to third reference pigments having the smallest color error E3 are identified as candidate identification pigments of priority 1, 2, and 3, and their reliability is 3, 2, and 1, respectively.
Here, a threshold value (for example, 5.0, 15.0, 20.0, respectively) is provided for each priority (reliability) 1, 2, and 3 for the color error E3, and the color error is the threshold value. If it exceeds, it will be excluded from the ranking.

本実施例は、上記実施例1のステップ13における、各色領域毎に固有の変換パラメータ行列Hを算出、決定する方法に関するものであり、そのフローチャートを図4に示す。   The present embodiment relates to a method for calculating and determining a conversion parameter matrix H specific to each color region in step 13 of the first embodiment, and a flowchart thereof is shown in FIG.

最初にステップ41では、色領域の境界を上記表1における定義よりも、隣接する色領域と互いに一部重畳するように拡張する。
例えば、明度Lは±5、彩度ρは±5、そして色相θは±10°拡張して、LChベクトルがその範囲に属する参照顔料を、該色領域での考察対象とする。
これは、境界付近にある参照顔料が測定誤差により考察対象から漏れてしまうのを防ぐためである。
First, in step 41, the boundary of the color area is expanded so as to partially overlap with the adjacent color area rather than the definition in Table 1 above.
For example, a reference pigment in which the LCh vector is expanded within ± 5 °, the saturation ρ is ± 5, and the hue θ is expanded ± 10 ° is considered in the color region.
This is to prevent the reference pigment near the boundary from leaking out of consideration due to measurement errors.

次にステップ42では、上記拡大された色領域に属する参照顔料の各々に対して、そのRGBベクトルの成分(r、g、b)各々に、−5〜+5の乱数値を加算して10個の派生RGBベクトルを生成する。(乱数加算結果が0以下又は255以上になる場合は各々、0又は255に固定する。)
派生参照顔料の分光反射率ベクトルMは、全てもとの参照顔料のベクトルMと同一とする。
Next, in step 42, for each of the reference pigments belonging to the enlarged color region, a random number value of -5 to +5 is added to each of the components (r, g, b) of the RGB vector to obtain 10 pieces. The derived RGB vector is generated. (When the random number addition result is 0 or less or 255 or more, it is fixed to 0 or 255, respectively.)
The spectral reflectance vector M r of the derived reference pigment is all the same as the vector M r of the original reference pigment.

例えば、拡大された特定の色領域に属する参照顔料がNe=30個ある場合は、派生参照顔料300(=Ne×10)個を加えて合計330(=Ne×11)個を拡大参照顔料と定義して、以下の考察対象とする。いずれにしても拡大参照顔料の個数は、高次RGBベクトル、Cの次数(本実施例では34)よりも大きくなければならない。   For example, when there are Ne = 30 reference pigments belonging to the enlarged specific color region, 300 (= Ne × 10) derived reference pigments are added and a total of 330 (= Ne × 11) is used as the enlarged reference pigment. Define and consider the following. In any case, the number of enlarged reference pigments must be higher than the higher order RGB vector, the order of C (34 in this embodiment).

次にステップ43では、拡大参照顔料の各々について、上記の(原、又は派生)RGBベクトルから高次RGBベクトル、Cを算出する。   Next, in step 43, for each of the enlarged reference pigments, a high-order RGB vector, C, is calculated from the above (original or derived) RGB vector.

次にステップ44では、分光反射率ベクトルMと、推定分光反射率ベクトルM=H*C(上記未知の変換パラメータ行列Hと高次RGBベクトルCの積)の差(M−M)=(M−H*C)が、全ての拡大参照顔料にわたって最小になるように、未知の行列H=[hij]を決定する。 Next, in step 44, the difference (M r −M) between the spectral reflectance vector M r and the estimated spectral reflectance vector M = H * C T (the product of the unknown conversion parameter matrix H and the higher-order RGB vector C). Determine the unknown matrix H = [h ij ] so that = (M r −H * C T ) is minimized across all extended reference pigments.

例えば差(M−M)の評価を、(M−M)ベクトルの長さの2乗の、その色領域に属する全ての(派生参照顔料を含む)拡大参照顔料にわたる総和E4で評価する場合は、E4は次式で定義される。
E4= Σ{(M−H*C)*(M−H*C
この場合、E4の最小化による行列Hの決定は重回帰分析法による推定となる。
For example, the evaluation of the difference (M r −M) is evaluated by the sum E4 of all the extended reference pigments (including derived reference pigments) belonging to the color region, which is the square of the length of the (M r −M) vector. In this case, E4 is defined by the following equation.
E4 = Σ {(M r −H * C T ) * (M r −H * C T ) T }
In this case, the determination of the matrix H by minimizing E4 is an estimation by the multiple regression analysis method.

重回帰分析法による推定の実際例を次に説明する。
この実際例では、色領域分割を上記表1から若干変更して表4のようにした。
即ち、参照顔料の色領域分布に合わせて、参照顔料の存在しない色領域(例えば、Pv)を除外する一方、多く分布する色領域をさらに分割して、全色領域数を26とした。
全参照顔料数は442(Nn欄の総計)、各色領域のサンプル数は、ネット数ではNn欄に示すように、3〜31にわたり、平均17.0であるが、色領域を上記のように隣接色領域の縁辺部まで拡大した場合の数はNe欄に示すように、6〜52にわたり、平均34.1である。
An actual example of estimation by the multiple regression analysis method will be described next.
In this actual example, the color area division is slightly changed from the above Table 1 to be as shown in Table 4.
That is, in accordance with the color area distribution of the reference pigment, the color area where the reference pigment does not exist (for example, Pv) is excluded, and the color area with many distributions is further divided so that the total number of color areas is 26.
The total number of reference pigments is 442 (total in the Nn column), and the number of samples in each color region is 17.0 on average over 3 to 31 as shown in the Nn column in the number of nets. As shown in the Ne column, the number in the case of enlarging to the edge of the adjacent color region ranges from 6 to 52 and is an average of 34.1.

これらの参照顔料グループについて、色領域別に重回帰分析法推定により行列Hを決定した。
その場合の、色領域別の平均2乗平方根誤差の平均値eは、表4の最右欄のようになった。
ただし、eは、各々の拡大された色領域に属するNe個の拡大参照顔料(この場合は、派生参照顔料を含まない)の差ベクトル(M−H*C)を用いて、次式で定義される。
e= (1/Ne)Σroot〔{(M−H*C)*(M−H*C}/31〕
ここで、「31」は分光反射率ベクトルMの次元、即ち、この場合10nm刻みの分光反射率データの数である。
分光反射率は定義により全て0.0〜1.0のスケール範囲にあるので、表4から、平均2乗平方根誤差が、最悪の場合(色領域G1)でもスケールの4.9%に収まっていることが分かる。

Figure 0004775572
For these reference pigment groups, the matrix H was determined by multiple regression analysis estimation for each color region.
In this case, an average value e of the mean square error for each color region is as shown in the rightmost column of Table 4.
Where e is the following equation using the difference vector (M r −H * C T ) of Ne expanded reference pigments (in this case excluding derived reference pigments) belonging to each expanded color region: Defined by
e = (1 / Ne) Σroot [{(M r −H * C T ) * (M r −H * C T ) T } / 31]
Here, “31” is the dimension of the spectral reflectance vector M, that is, the number of spectral reflectance data in increments of 10 nm in this case.
Since the spectral reflectances are all in the scale range of 0.0 to 1.0 by definition, from Table 4, the mean square root error is within 4.9% of the scale even in the worst case (color region G1). I understand that.
Figure 0004775572

また、代表的顔料の分光反射率の真値(分光反射率ベクトルM)と、上記重回帰分析法推定によるHを使った推定値(推定分光反射率ベクトルM=H*C)の比較実例を図5、図6に示す。
図5(A)(B)(C)、図6(A)(B)(C)は各々、辰砂、岱赭、松葉緑青、群青、濃口珊瑚末、方解末、についてのものである。
なお、これらの顔料の所属色領域は、上記の順に各々、R2、YR3、G2、B2、YR1、N1、である。
これらの図から、個々の分光反射率の推定誤差が殆どの場合、0.05、即ちスケールの5%以内に収まっていることが分かる。
このことは、未知の顔料について、そのソースRGBデータから、本発明による方法により、その同定を行う場合、ある一定の高い同定精度が得られることを期待させるものである。
Further, the true value of spectral reflectance of a typical pigment (spectral reflectance vector M r ) is compared with an estimated value (estimated spectral reflectance vector M = H * C T ) using H based on the multiple regression analysis estimation. Examples are shown in FIGS.
5A, 5B, 6C, and 6A, 6B, and 6C, respectively, are related to cinnabar, cocoon, pine needle patina, ultramarine blue, dark mouth powder, and powder solution.
The assigned color regions of these pigments are R2, YR3, G2, B2, YR1, and N1, respectively, in the order described above.
From these figures, it can be seen that the estimation errors of the individual spectral reflectances are in most cases within 0.05, that is, within 5% of the scale.
This makes it possible to expect that a certain high identification accuracy can be obtained when identifying the unknown pigment from the source RGB data by the method according to the present invention.

実施例1に係る、顔料同定方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a pigment identification method according to Example 1. 実施例1に係る、色領域分割図であり、(A)は彩度−色相平面、(B)は明度、に関するものである。FIG. 2 is a color area division diagram according to the first embodiment, where (A) relates to a saturation-hue plane, and (B) relates to lightness. 実施例2に係る、顔料同定方法のフローチャートである。6 is a flowchart of a pigment identification method according to Example 2. 実施例3に係る、変換パラメータ行列Hを算出、決定するフローチャートである。12 is a flowchart for calculating and determining a conversion parameter matrix H according to the third embodiment. (A)(B)(C)は各々、実施例3に係る、代表的顔料の分光反射率の真値と推定値の比較実例である。(A), (B), and (C) are comparative examples of the true value and estimated value of the spectral reflectance of a representative pigment according to Example 3, respectively. (A)(B)(C)は各々、実施例3に係る、代表的顔料の分光反射率の真値と推定値の比較実例である。(A), (B), and (C) are comparative examples of the true value and estimated value of the spectral reflectance of a representative pigment according to Example 3, respectively.

Claims (9)

ステージ1、2、及び3からなり、
前記ステージ1では、
対象顔料(同定したい顔料)のソースRGBデータを実測し、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、
前記LChベクトルにより前記対象顔料が複数の色領域のうちのいずれの色領域に属するかを決定し、
前記RBGベクトルから、高次RGBベクトルを算出する、
前記ステージ2では、
複数個の参照顔料の各々について、ソースRGBデータと参照反射率ベクトルを実測して、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、
前記LChベクトルにより前記参照顔料の所属する色領域を決定し、前記RGBベクトル、LChベクトル、及び前記参照反射率ベクトルを、前記所属色領域別に分けた顔料データベースに格納し、
各色領域毎に固有の変換パラメータ行列を、その色領域に属する全ての前記参照顔料のRGBベクトルと前記参照分光反射率ベクトルに基き算出する、
前記ステージ3では、
対象顔料が属する色領域に対して規定された前記変換パラメータ行列を、前記顔料データベースから選択して読み出し、
前記高次RGBベクトルを変換パラメータ行列により変換して推定分光反射率ベクトルを得、
前記推定分光反射率ベクトルと、該当色領域に属する前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルとを順次比較してその差異を算出し、
前記推定分光反射率ベクトルと前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルの差異が最も小さい参照顔料を、対象顔料の同定候補とする、
ことを特徴とする顔料同定方法。
It consists of stages 1, 2, and 3.
In stage 1,
Measure the source RGB data of the target pigment (the pigment you want to identify), calculate the RGB vector, XYZ vector, Lab vector, and LCh vector in sequence,
The LCh vector determines which color region the target pigment belongs to among a plurality of color regions,
Calculating a higher order RGB vector from the RBG vector;
In stage 2,
For each of the plurality of reference pigments, the source RGB data and the reference reflectance vector are measured, and the RGB vector, the XYZ vector, the Lab vector, and the LCh vector are sequentially calculated.
The color region to which the reference pigment belongs is determined by the LCh vector, and the RGB vector, the LCh vector, and the reference reflectance vector are stored in a pigment database divided by the color region to be assigned,
A conversion parameter matrix unique to each color region is calculated based on the RGB vectors and the reference spectral reflectance vectors of all the reference pigments belonging to the color region.
In stage 3,
The conversion parameter matrix defined for the color region to which the target pigment belongs is selected and read from the pigment database,
The higher order RGB vector is converted by a conversion parameter matrix to obtain an estimated spectral reflectance vector,
Sequentially comparing the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance vector of the reference pigment belonging to the corresponding color region to calculate the difference;
A reference pigment having the smallest difference between the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance vector of the reference pigment is used as an identification candidate of the target pigment.
A pigment identification method characterized by the above.
ステージ1、2、及び3からなり、
前記ステージ1では、
対象顔料(同定したい顔料)のソースRGBデータを実測して、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、
前記LChベクトルにより前記対象顔料が複数の色領域のうちのいずれの色領域に属するかを決定する、
前記ステージ2では、
複数個の参照顔料の各々について、ソースRGBデータを実測して、RGBベクトル、XYZベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを順次算出し、
前記LChベクトルにより前記参照顔料の所属する色領域を決定し、前記RGBベクトル、Labベクトル、及びLChベクトルを、前記所属色領域別に分けた顔料データベースに格納する、
前記ステージ3では、
前記対象顔料が属する色領域に属する全ての参照顔料のLabベクトルを前記顔料データベースから読み出して、前記対象顔料のLabベクトルと順次比較して、その差異を算出し、
前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差異が最も小さい参照顔料を、対象顔料の同定候補とする、
ことを特徴とする顔料同定方法。
It consists of stages 1, 2, and 3.
In stage 1,
Measure the source RGB data of the target pigment (the pigment you want to identify) and calculate the RGB vector, XYZ vector, Lab vector, and LCh vector in sequence,
The LCh vector determines which color region the target pigment belongs to among a plurality of color regions.
In stage 2,
For each of the plurality of reference pigments, the source RGB data is actually measured, and the RGB vector, the XYZ vector, the Lab vector, and the LCh vector are sequentially calculated.
The color region to which the reference pigment belongs is determined based on the LCh vector, and the RGB vector, the Lab vector, and the LCh vector are stored in a pigment database divided according to the color region.
In stage 3,
The Lab vectors of all reference pigments belonging to the color region to which the target pigment belongs are read from the pigment database and sequentially compared with the Lab vector of the target pigment, and the difference is calculated.
A reference pigment having the smallest difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment is used as an identification candidate of the target pigment.
A pigment identification method characterized by the above.
前記ステージ1における、前記RGBベクトルから前記XYZベクトルを算出する方法は、次式に示す行列による線形変換であることを特徴とする請求項1又は2に記載の顔料同定方法。
Figure 0004775572
3. The pigment identification method according to claim 1, wherein the method of calculating the XYZ vector from the RGB vector in the stage 1 is a linear transformation using a matrix represented by the following equation.
Figure 0004775572
前記ステージ1における前記XYZベクトルから前記Labベクトルを算出する方法は、照明光の3刺激値をxn、yn、znとして、前記XYZの各成分x、y、zに対して次式で定義した変換を行い、変換結果であるel、a、bを成分とするLabベクトルを得るものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の顔料同定方法。
Figure 0004775572
The method for calculating the Lab vector from the XYZ vector in the stage 1 is that the tristimulus values of illumination light are xn, yn, and zn, and the transformation defined by the following equations for each component x, y, and z of the XYZ The pigment identification method according to claim 1, wherein a Lab vector having components el, a, and b as conversion results is obtained.
Figure 0004775572
前記ステージ1における前記高次RGBベクトルは、前記RGBベクトルの成分をr、g、bとして、少なくとも、 1次成分r、g、及びb、 2次成分r、g、b、gb、br、及びrg、 3次成分r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、及びrgb、 4次成分r、g、b、rg、rg、gb、gb、br、br、r、g、b、rgb、gbr、及びbrg、を成分として含んで算出されることを特徴とする請求項1に記載の顔料同定方法。 The high-order RGB vectors in the stage 1 are at least primary components r, g, and b, secondary components r 2 , g 2 , b 2 , gb, where r, g, and b are components of the RGB vectors. br, and rg, tertiary components r 3 , g 3 , b 3 , r 2 g, rg 2 , g 2 b, gb 2 , b 2 r, br 2 , and rgb, quaternary components r 4 , g 4 , b 4 , r 3 g, rg 3 , g 3 b, gb 3 , b 3 r, br 3 , r 2 g 2 , g 2 b 2 , b 2 r 2 , r 2 gb, g 2 br, and b 2 The pigment identification method according to claim 1, wherein rg is calculated as a component. 前記ステージ3において、前記推定分光反射率ベクトルと前記参照顔料の参照分光反射率ベクトルとの差異は、前記推定分光反射率ベクトルと前記参照分光反射率ベクトルの差ベクトルの長さの2乗を反射率誤差とし、前記推定分光反射率の差分ベクトルと前記参照分光反射率の差分ベクトルの差ベクトルの長さの2乗を反射率微分誤差とした場合の、前記反射率誤差と前記反射率微分誤差の加重平均であることを特徴とする請求項1に記載の顔料同定方法。   In the stage 3, the difference between the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance vector of the reference pigment reflects the square of the length of the difference vector between the estimated spectral reflectance vector and the reference spectral reflectance vector. The reflectance error and the reflectance differential error when the reflectance differential error is the square of the length of the difference vector of the difference vector of the estimated spectral reflectance and the difference vector of the reference spectral reflectance. The pigment identification method according to claim 1, wherein the pigment identification method is a weighted average. 前記ステージ3において、前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差異は、前記対象顔料のLabベクトルと前記参照顔料のLabベクトルの差ベクトルの長さであることを特徴とする請求項2に記載の顔料同定方法。   The stage 3 is characterized in that the difference between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment is the length of the difference vector between the Lab vector of the target pigment and the Lab vector of the reference pigment. 3. The pigment identification method according to 2. 前記ステージ2において、前記各色領域毎に固有の変換パラメータ行列を、その色領域に属する全ての前記参照顔料のRGBベクトルと前記参照分光反射率ベクトルに基き算出する方法は、
前記色領域を、隣接する色領域と部分的に重畳するように拡大するステップ41と、
前記拡大された色領域に属する全ての参照顔料の各々の、RGBベクトルの各成分に対して乱数値を加算して、複数個の派生RGBベクトルを生成して、元の参照顔料と合わせて拡大参照顔料を生成するステップ42と、
前記拡大参照顔料の各々のRGBベクトルから高次RGBベクトルを算出するステップ43と、
前記拡大参照顔料の各々の分光反射率ベクトルを、もとの参照顔料の分光反射率ベクトルと同一であると定義し、推定分光反射率ベクトルを、未知の行列と前記高次RGBベクトルの積により定義し、前記分光反射率ベクトルと前記推定分光反射率ベクトルの差が最小になるように前記未知の行列を決定して前記変換パラメータ行列とするステップ44と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の顔料同定方法。
In the stage 2, a method for calculating a conversion parameter matrix unique to each color region based on the RGB vectors and the reference spectral reflectance vectors of all the reference pigments belonging to the color region,
Expanding the color area to partially overlap with an adjacent color area, 41;
A random value is added to each component of the RGB vector for each of the reference pigments belonging to the enlarged color region to generate a plurality of derived RGB vectors, which are enlarged together with the original reference pigment. Generating a reference pigment 42;
Calculating a higher order RGB vector from each RGB vector of the enlarged reference pigment; and
Define the spectral reflectance vector of each of the enlarged reference pigments to be the same as the spectral reflectance vector of the original reference pigment, and calculate the estimated spectral reflectance vector by the product of the unknown matrix and the higher-order RGB vector Defining 44 and determining the unknown matrix so as to minimize the difference between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector, and converting the unknown matrix into the conversion parameter matrix;
The pigment identification method according to claim 1, comprising:
前記ステップ44において、前記分光反射率ベクトルと前記推定分光反射率ベクトルの差は、分光反射率ベクトルと推定分光反射率ベクトルの差ベクトルの長さの2乗の、全ての拡大参照顔料にわたる総和であり、前記変換パラメータ行列が重回帰分析法により決定されることを特徴とする請求項8に記載の顔料同定方法。
In step 44, the difference between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector is the sum of the squares of the lengths of the difference vectors between the spectral reflectance vector and the estimated spectral reflectance vector over all the enlarged reference pigments. The pigment identification method according to claim 8, wherein the conversion parameter matrix is determined by a multiple regression analysis method.
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