JPH02284030A - 周囲の光と表面反射率を測定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、周囲の光と測定の行なわれる表面から反射し
た光の表面スペクトル反射率を測定するための方法と装
置に係る。

照明用の光源から発された光が被測定表面に当たると、
反射光線が生じる。照明用の光はそれぞれにスペクトル
・エネルギー分布を持ち、また被測定表面もそれぞれの
スペクトル反射率特性を備えている。また、被測定表面
によって反射された光もスペクトル取分を備え、該取分
は照明用の光のスペクトル・エネルギー分布と被測定表
面のスペクトル反射率によって決定される。

人間の目と脳は、被測定表面から反射してきた光を見た
だけで被測定表面の色を判断する能力を備えている。実
際には、こうした視覚能力によれば、様々な照明条件の
下で表面の色を判断することができる。人間の目は、周
囲の照明条件が異なっている状況の下で同じ色の表面を
識別している。

コンピュータ映像機、カラーテレビ、写真等の分野でも
、こうした装置に人間の目と同じ視覚能力を持たせるこ
とが必要とされている。

従来の技術、および発明が解決しようとする課題Ｗａｎ
ｄｅｌ！氏その他の者による米国特許第４，６４８゜０
５１号は、多数のセンサーとプログラムコンピュータを
用いて被測定表面から反射してきた光の分析を行なうシ
ステムを明らかにしている。このシステムに使用される
コンピュータは、照明用の光と被測定表面の表面スペク
トル反射率を近似的に求めるのに使われている。そうし
た近似法を実施するには、照明用の光または表面の反射
率を記述するために多数の自由度あるいは實数が必要と
される。Ｗａｎｄｅ＋１氏のシステムでは、周囲の光線
を高い自由度で近似的に求めようとすれば少なくともそ
れだけの数の１類のセンサーが必要となり、また被測定
表面の反射率を近似的に求める際の自由度よりも多（の
種類のセンサーを使用しなくてはならない。しかもこう
したＷａｎｄｅ１１氏の装置によったのでは、被測定表
面上の全域にわたり照明用の光を均一に当てなくてはな
らず、また被測定表面上の複数の地点を観察する必要が
あり、被測定表面の狭い区域内で表面の色にかなりの違
いがなければならないっ 本発明によれば、被測定表面の１箇所の地点だけの観％
ｌを行ない、この地点の表面スペクトル反射率の概算値
を求め、測定地点に当たっている照明用の光の凡その実
態を判断する操作を行なっている。このため、被観測表
面上の箇々の地点の表面スペクトル反射率を個別に測定
することができ、また各地点を別個′ＶＣ観察する方式
のため、被観察表面上の狭い区域内で表面の色が大＠番
（変化していなくてもよく、また被観察表面の全域にわ
たりほぼ均一な照明を行なわなくても済む。

課題を解決するための手段 本発明によれば、被照明表面から反射した照明用の光を
その構成部分と被照明表面の表面スペクトル反射率とに
分離する新たな装置が得られる。

この装置は、被照明表面から反射した光を測定して得た
スペクトル・エネルギー分布Ｉｍ（λ）を表わす信号を
受け取るための受信手段を備えている。またこの装置は
、照明用の光を表わすＭ個の照明基準関数Ｅｂｉ〔λ〕
それぞれの加重係数ξｉを算出し、さらに被照明表面の
反射率を得るために、Ｎ個の反射率基準関数Ｓｂｊ（λ
）それぞれの加重係数σｊが算出される。またこの装置
により、測定したスペクトル・エネルギー分布Ｉ　ｍ　
（λ）の近似値Ｉａ（λ）を比較する操作が行なわれる
。

近似値Ｉａ（λ）は以下の関係式により求められる。

Ｉａ（λ）− ここで、Ｅｂ・（λ）Ｓｂｊ（λ）の各々の積の集合ノ は線形に独立している。

異なっている加重係数が、前記Ｉａ（λ）とＩ　ｍ　（
λ）がほぼ等しくなるまで繰り返して算出される。前記
ｆｆａ（λ）を前記Ｉ　ｍ　（λ）にほぼ等しくするよ
うに算出した加重係数ξｉとσｊに基づいて照明用の光
の構成成分と前記表面スペクトル反射率との少なくとも
一方を表わす信号を発生させる。この装置は、信号を出
力するための出力装置を備えている。

実施例 第１図を参照する。現場ｌＯは、表面１６に照明用の光
１４を照らす光源１２を備えている。表面１６を照らす
光１４は、あるスペクトル・エネルギー分布Ｅ（λ）を
備えている。このエネルギー分布によれば、光は可視ス
ペクトルの複数の波長域において相対的な強度を備えて
いる。この実施例では、光′ｆＪ２１２は、第２図に示
すようなスペクトル・エネルギー分布からなる自然光で
ある。

これとは別に、ロウツク、タングステン灯、黒体発光器
、その他の人工的または天然の光源、あるいはこれらを
組み合わせたものを光源として利用することもできる。

再び第１図を参照する。照明用の光１４は表面１６の地
点Ｘに当たっている。この地点Ｘの表面は照明用の光を
反射光１８として反射する。照明用の光１４は、現場全
体にわたり一定にする必要はなく、現場の各地点はそれ
ぞれ異なったスペクトル・エネルギー分布の照明用の光
で照らすことができる。表面１６は不透明でしかも光沢
がない。

従って、地点Ｘから反射した光１８は、地点Ｘに当たっ
た照明用の光の一部として記述することができる。表面
は、全ての波長の光１４を同じ割合で反射することはな
い。反射光１８に対する照明用の光１４の比率を表わす
それぞれの分数値は、表面を照らす光の波長毎に求めな
くてはならない。

箇々の分数値の全てを集めれば、地点Ｘの表面の表面ス
ペクトル反射率Ｓ（λ）が明らかになる。

表面の各地点はそれぞれ違ったスペクトル反射率を備え
ている可能性がある。

この例における表面１６は湿地帯を伴う渓谷である。こ
の表面のスペクトル反射率は予め測定されており、１９
４７年にカナダの国立調査機関から発行されたクリノフ
氏（Ｋｒ１ｎｏｖ　）による技術報告書Ｔ　Ｔ　４３９
　（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ　Ｔ
　Ｔ　４３ＬＴｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅ５ｅａｒ
ｃｈ　Ｃｏｕｎｃｉｌ　ｏｆ　Ｃａｎａｄａ　）　Ｋ記
載されている。従りて詳しくは説明しない。この表面１
６のスペクトル反射率は第３図のグラフに詳しく示され
ている。

さらに第１図を参照する。地点Ｘからの反射光１８はス
ペクトロメータ２０が受けている。このスペクトロメー
タは反射光１８の必要とする帯域スペクトル分析を行な
い、第４図に示すようなスペクトル・エネルギー分布Ｉ
　ｍ　（λ）を求めるためのものである。スペクトロメ
ータは、Ｌ波長の下で複数の光強度サンプルを採取して
、反射光のスペクトル・エネルギー分布Ｉ　ｍ　（λ）
を表わしている。第１図に示すように、これらサンプル
は、例えば直列伝送系統の信号電線２４を通じてコンビ
エータ２２に送られる。

以下の説明から明らかなように１光強度サンプルの数は
、少な（とも照明用の光の成分を近似するために使用し
た基準関数の数と表面スペクトル反射≧―の成分を近似
するために使用した基準関数の数を合計した数値に等し
くする必要がある０この実施例におけるコンピュータ２
２は、４，２ＢＳＤ−Ｕｎｉｘ操作システムで稼動させ
る５ＵＮ−２ワークステーシヨンである。分離アルゴリ
ズム計算２８を実施するために用いられる２６の破線で
示したアプリケージ菖ン・プログラムはＣプログラム８
飴で書かれており、Ｕｎｉｘ操作システムに基づいて作
動するタイプのものである。コンビエータ２２は主要な
プログラム組込み手段としての役割を果している。コン
ビエータ２２、操作システムおよびアプリケージ、ン・
プログラム２６は、分離アルゴリズム２８を実行するた
めに互いに連動している。これとは別に、コンピュータ
２２とソフトウェアは、ハードワイヤード電子回路また
はアナログ式コンビエータに置き換えることもできる。

アプリケージ１ン・プログラム２６は、照明基準関数の
ライブラリー３０と反射率基準関数のライブラリー３２
を備えている。ライブラリー３０は複数の照明基！Ｓ関
数Ｅ　ｂｉ（λ）を備えている。これら照明基準関数は
、光源１２から発射された照明用の光１４のスペクトル
・エネルギー分布の近似値を求めるために、加重比率の
計算に使用される。こうした近似値は、以下の数式；（
より照明基準ｒＡＩＩＬの加重合計値として表わされる
。

ここで、Ｅａ（λ）は、照明用の光のスペクトル・エネ
ルギー分布の近似 値である。

ξＬは、１番目の基部関数の加重係数 である。

Ｅｂｊ（λ）は、照明用の光を表わす１番目の基準関数
である。

Ｍは、使用された照明基準関数の数を 意味している。

前記数式により、照明用の光は照明光のベクトルの加重
値によりて特定される。

−（Ｃ１＊　　Ｃ２ｅ　　Ｃ３ｅ　””　ＣＭ　）この
実抛例における照明基準間数Ｅｂｉ（λ）は、１９６４
年８月に発行されたアメリカ光学製会誌５４（８）、１
０３１頁から１０４０頁に掲載されているＪｕｄｃＬＤ
ｅａｎｅ　Ｂ、　＋　ＭａｃＡｄａｒｎ、　Ｄａｖｉｄ
　Ｌ、およびＷｙｓｚｅｃｋｉ。

Ｇｕｎｔｅｒの連名による「相対的な色＞Ｗ度の関係に
基づく通常の自然光の下でのスペクトル分布」と題する
論文（Ｊｕｄｄ、　Ｄｅａｎｅ　Ｂ、、　ＭａｃＡｄａ
ｍ、　ＤａｖｉｄＬ、　ａｎｄ　Ｗｙｓｚｅｃｋｉ、　
Ｇｕｎｔｅｒ　’　５ｐｅｃｔｒａｌ　Ｄｉｓｔｒｉｂ
ｕｔｉｏｎｏｆ　Ｔｙｐｉｃａｌ　Ｄａｙｌｉｇｈｔ　
ａｓ　ａ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｒｒｅｌａｔ
ｅｄＣｏｌｏｕｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ’、　ｔｈ
ｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅＯｐｔｉｃａｌ　５
ｏｃｉｅｔｙ　Ａｍｅｒｉｃａ　５４（８）　：　１０
３１−１０４０　。

Ａｕｇｕｓｔ　１９６４　）　Ｋ記載されている。この
資料を引用することにより、その内容についての説明は
省略する。尚、照明光関数Ｅｂｉ（λ）にはフーリエの
基準関数を用いることもできる。

反射率基準関数のライブラリー３２は複数の反射率基準
関数Ｓｂｊ（λ）を備えている。これら照明基準関数は
、地点Ｘのような表面上の地点の表面スペクトル反射率
の近似値を求めるために、加重比率の計算に使用するこ
とができる。こうした近似ｆ［は、以下の数式により反
射率基準関数の加重治計館として表わされる。

Ｓａ（λ）−Σσ・Ｓｂ、（λ） 」−１ ここで、Ｓａ（λ）は、表面上の地点の表面スペクトル
反射率の近似値で ある。

σｊは、ｊ％目の基準関数の加重係数 である。

Ｓｂｊ（λ）は、表面スペクトル反射率を表わすｊ番目
の基準関数 である。

Ｎは、使用された反射率基準関数の数 を意味している。

前記数式により、スペクトル反射率は表面反射率のベク
トルの加重値によりて特定することができる。

σ−（σ７．σ３．σ８．・°°σＮ）この実施例にお
ける反射率基準関数Ｓｂｊ（λ）は、１９６４年発行さ
れた精神衛生科学誌屋１，３６９頁から３７０　ｊｉに
３ｕ　ｋｃされたＣｏｈｅｎ＋　Ｊ−ＶＣよる題名［マ
ンセル式力２−チップのスペクトル反射率曲綜の傾向」
と居する記事（Ｃｏｈｅｎ、　Ｊ”＋　Ｄｅｐｅｎｄｅ
ｎｃｙ　ｏｆＴｈｅ　５ｐｅｃｔｒａｌ　ｌ１ｅｆｌｅ
ｃｔａｎｅｅ　Ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｍｕｎｓ
ｅｆｌＣｏｌｏｒ　Ｃｈｉｐｓ＋　Ｐｓｙｃｈｏｎ、　
Ｓｃｉ、　１　：　３６９−３７０　ｅ１９６４　）に
記載されている。この資料を引用することにより、その
内容の説明は省略する。あるいは、スヘクトル反射率基
単関数Ｓｂｊ（λ）にはフーリエの基準関数を用いるこ
ともできる。

２つの近似値Ｅａ（λ）およびＳａ（λ〕は掛は合わさ
れ、近似値Ｉａ（Ｊ）の時に以下の数式に則ったスペク
ｔ・ル・エネルギー分布の反射光線になる。

Ｉａ（λＪ−Ｅａ（λ）Ｓａ　（λ） この数式からは、独立した一次式のＦｌ；ｂ、（１）Ｓ
ｂｊ（λ）の−群の積が得られる。

プログラム２６の働きＫより、照明用の光１４を表わす
ためにＭ個の照明基準関数Ｅ　ｂ、　（λ）毎に加重係
数ξ・が求められる。Ｍ個の照明基準関数を用いるには
、プログラムは各々のＭ個の照明加重係数を算出する必
要がある。従りて、照明ベクトルの加重値ξ−（ξｉ．
ξ２．ξ５．・・・８Ｍ）はＭ成分を備えている。照明
用の光１４を表わすのに必要な基準関数の数Ｍは、近似
値Ｅａ（λ）に必要な精度によって決まる。照明光の測
定に用いる統計学的解析作業により、必要な数の基準関
数が求められる。４つまたは５つの照明基準関数を使え
は適当な近似値Ｅａ（λ）が求められる。先に指摘した
Ｊｕｄｄ氏の資料では５つ（即ち、Ｍ−ｓ）までの数の
照明基準関数が使われており、この数の基準関数の使用
によって野外の照明用の光に関し妥当な近似値の得られ
ることが判明したとされている。

またプログラム２６の働きにより、表面１６の１箇所の
反射率を表わすためにＮ個の反射率基準関数ｓｂ・（λ
）毎に加重係数σｊが求められる。Ｎノ 個の反射率基準関数を用いるには、プログラムは各々の
Ｎ個の表面反射率加重係数を算出する必要がある。従っ
て、表面反射率ベクトルの加重値σ龜（ｔｌ３．σ２．
σ１．・・・σＮ）はＮ成分を備えている。表面反射率
の測定に用いる統計学的解析作業により、必要な数の基
準関数が求められる。４つから７つの反射率基準関数を
使えば十分な近似値Ｓａ（λ）が求められる。先に指摘
したＣｏｈｅｎ氏の資料では４つ（８ち、Ｎ−４）まで
の数の基準関数が使われており、この数の基準関数の使
用によって様々な表面の表面反射率に関し妥当な近似値
の得られることが判明したとされている。

プログラム２６は、以下の数式（１）と（２）を用いて
照明ベクトルの加重値ξと表面反射率ベクトルの加重値
σを求めている。これら数式を用い、順列計算法に則っ
て計算が行なわれる。

数式（１） −Ｉ　ｍ　（λｚ））−０ （ただし、ｋは１からＮ） 数式（２） ％式％）） （ただし、ｋは１からＭ） これら数式を解いてξとσを求めるに当たり、プログラ
ム２６は、例えば真昼の日光を用いて照明用の光の基準
値を想定しておき、第１の照明ベクトルの加重値を算出
する。この第１の照明ベクトルの加重値を数式（１）に
代入し、第１の表面反射率ベクトルの加重値が求められ
る。この計算に際し、数式（１）はσｊに関しては一次
式であるため一般的な手法で計算を行なうことができる
。第１の表面反射率ベクトルの加重値を求め、これら加
重値を数式（２）に代入して第２の照明ベクトルの加重
値が求められる。次いでこの第２の照明ベクトルを数式
（１）に代入して、第２の表面反射率ベクトルが求めら
れる。さらにこの第２の表面反射率ベクトルを数式（２
）に代入し、第３の照明ベクトル等を算出する。数式ｌ
と２を交互に計算する繰返し計算法は、算出した照明ベ
クトルが収束し、また算出した反射率ベクトルが収束す
るまで繰り返して行なわれる。照明ベクトルの収束する
値から合成照明ベクトルが求められ、また表面反射率ベ
クトルの収束する値から表面１６上の地点Ｘの合成反射
率ベクトルが得られる。

前記２つの数式に加えて最小二乗法を用い、測定したＩ
ｍ（λ）の許容範囲内に近似値Ｉａ（λ）が収まるよう
な適当な照明ベクトルと表面反射率ベクトルを求める。

この過程において、照明ベクトルと表面反射率ベクトル
は、以下の数式関係が−Ｉ　ｍ　（λＬ））２ または、 または、 照明ベクトルと表面反射率ベクトルは、近似値Ｉａ（λ
）が先の数式の下で最小となるまで繰り返して再計算さ
れる。先の数式の下で最小値をとる照明ベクトルの成分
と表面反射率ベクトルの成分が、照明用の光１４と表面
１６の地点Ｘの表面皮＃を率を正確に反映した照明ベク
トルと表面反射率ベクトルである。

合成照明ベクトルξと台底表面反射率ベクトルσを求め
る際、照明用の光Ｅａ（λ）の近似値と表面スペクトル
反射率Ｓａ（λ）の近似値は以下の数式により求められ
る。

Ｅａ（λ　）−ΣξｉＥｂｉ（λ〕 ここで、Ｅａ（λ）は、照明用の光のスペクトル・エネ
ルギー分布の近似 値である。

ξｉは、ｉ番目の基準関数の加重係 数であり、この加Ｎ係数 は算出した照明ベクトル の加重値から求められる。

Ｅｂｉ（λ）は、照明用の光を表わす ｉ番目の基準関数である。

Ｍは、使用された照明基Ｑ関数の数 を意味している。

Ｓａ（λ）−ぎσｊＳｂＪ（λ） 」−１ ここで、Ｓａ（λ）は、表面上の地点の表面スペクトル
反射率の近似値 である。

σｊは、ｊ番目の基準関数の加Ｎ係 数であり、この加重係数 は算出した照明ベクトル の加重値から求められる。

Ｓｂｊ（λ）は、表面スペクトル反射 率を表わすｊ番目の基準 関数である。

Ｎは、使用された反射率基準関数の 数を意味している。

プログラムは複数の波長の下で複数の光強度サンプルを
採取し、照明用の光の近似値Ｅａ（λ）を算出する。同
じく、このプログラムは、複数の波長の下で複数の反射
率サンプルを採取して表面反射率の近似イ１すを求めて
いる。これらサンプルは、電線４２と４４を経て送られ
る電気信号に変換される。信号は、第１図番て示すよう
なビデオデイスプレィ端末機３６用のインク−フェース
３４′ＶＣ送られる。こうした方法とは別に、電気信号
をインターフェース（図示せず）に送って通信チャンネ
ルを経由して電送を行なりたり、またインク−７エース
（図示せず）を設けて電線４２と４４の汎用の接読場所
とすることもできる。

あるいは、こうした信号を用いコンピュータにより新た
な処理を加えることもできる。例えば、現場からの反射
率サンプルに従来のカラー処理技術を利用したコンピュ
ータにより処理を加え、Ｃｏｍｍ１ｔｔｅｅ　Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌｅ　ｄ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ　　（
ＣＩＥ、）カラー三次元立体座標の３Ｌ算を行なうこと
もできる。これら座標を用いて信号を処理すれば、様々
なカラーデイスプレィ媒体、印刷装置またはその他のシ
ステムを用いて現場の状態を正確！ｃ描写することがで
きる。

またこの装置を用いてカラーフィルタの役割を持つ信号
を発生させることもできる。本件出願においては、照明
用の光は現場の数箇所の地点で測定され、これら地点間
の場所の照明用の光の成分は補間法を利用して算定され
る。その結果、現場の箇々の地点で照明用の光の成分を
針筒する必要がな（なり、計算ｇ３−間を短縮すること
ができる。

こうした方法によれば、照明用の光の成分を’Ｊ　１の
繰返し処理方程式で反復使用しさえすれば、表面反射率
ベクトルが求められ、その結果、現場の各地点における
表面反射率を算出することができる。筒々の地点におけ
る表面反射率の成分を求めるに当たり、従来技術を利用
してカラーフィルターとしての役割を果たす補正信号を
作り出すことができる。

第７図を参照する。本発明の実施例に係る分離アルゴリ
ズムが全体を参照番号２００で示されている。分離アル
ゴリズムの実行く先立ち、照明基準関数とスペクトル反
射率基準関数がＥ（照明用）ライブラリー２０２とＳ（
反射率用）ライブラリー２０４に記憶される。照明用ラ
イブラリー２０２では、照明基準関数は、基準関数の数
を表わすＭ１瞬間的波長を表わすλ、所定の波長λの下
でのｉ番目の基準関数の瞬間値を表わすＥ　ｂ、および
基準関数の加重係数を表わすξｉとして記憶される。同
様に、反射率用ライブラＩＪ−２０４では、反射率基準
関数は、基準関数の数を表わすＭ１瞬間的波長を表わす
λ、所定の波長λの下でのｊ番目の基準関数の瞬間値を
表わすｓｂ、および反射率基準関数の加重係数を表わす
σｊとして記憶される。

分離アルゴリズムは、第１図のスペクトロメータ２０か
らλおよびＩ　ｍ　（λ）サンプルを表わす信号を受取
りこれを蓄えるタスク２０６を開始する。

スペクトロメータから得た１およびＩｍ（λ）サンプル
は、第７図のタスク２０８に人力される。

λとＩ　ｍ　（λ）のサンプルを受取りこれらを記憶し
た後に、タスク２１０は照明基準関数ライブラリか２０
２から真昼の日光を表わすξｉサンプルを受け取る。次
いで、タスク２１２は数式（１）の照明基準関数と反射
率基準関数と共にξにサンプルを使用し、反射率ベクト
ルの加重値σを求めている。

公式（１）は従来の算術法を用いて計算される。

第１の反射率ベクトルの加重値σを求めるに当たり、タ
スク２１４は数式（２）で求めた最新の反射率ベクトル
を用い、数式（２）を解いて新たな加重値ξを算出する
操作が行なわれる。数式（２）は、数式（１）を解くの
と同じ算術法を用いて計算される。

タスク２１４の操作終了により、アルゴリズムは反射率
ベクトルの加重値σの第１の近似値と、照明ベクトルの
加重値ξの第１の近似値を取得する。

これら近似値を使用して、第７ｂ図のタスク２１６は照
明ベクトルと反射率ベクトルの加重値から所定の数式の
Ｚの値を求めている。、Ｚを求める数式から、ξおよび
σの最新の近似値から得た測定値Ｉｍ（λ）と近似値１
ａ（λ）の差を表わす値Ｚが求められる。

次いで、タスク２１８はＺの値が最小値であるか否かを
判断する検算を行なう。この値が最小値でなければ、タ
スク２１２と２１４は再び計算を行ない、最新の近似値
ξを数式（１）Ｋ用いて新たなσを求め、この新たなσ
を数式（２）に用いて新たなξを求めている。さらにタ
スク２１６は新たなＺの値を求め、またタスク２１８は
２の値が最小値であるか否かを判断する検算を行なう。

タスク２１２．２１４．２１６および２１８は、その都
度計算して求めた最新のξとσの値を用いて、Ｚの値が
最小となるかまたは所定の範囲に収まるまで繰り返して
計算を行なう。

Ｚの値がこの条件を満たすようになれば、アルゴリズム
はタスク２２０を引き続き行なう。

タスク２２０は照明基準関数と共に最後Ｋｆｉ算した照
明ベクトルの加重値ξを使用し、照明用の光の近似値を
求めている。近似値は、波長λの下での近似値Ｅａ（λ
）を表わす数字対〔すなわち、λ、Ｅａ（λ）〕を含む
テーブルとして扱われる。

同様に、タスク２２２は反射率基準関数と共に最後に算
出した反射率ベクトルの加重値σを用い、被視側表面の
表面反射率の近似値を求めている。

近似値は、波長λの下での近似値Ｓａ（λ）を表わす数
字対〔すなわち、λ、Ｓａ（λ）〕を含むテーブルとし
て扱われる。

タスク２２４は、それぞれの信号１を線４２と４４を通
じて数字対〔λ、Ｅａ（λ）〕と〔λ、Ｓａ（λ）〕を
送信している。

第５図を参照する。複数の反射率サンプルがグラフに示
されている。表面の持つ実際の表面反射率は、実線３１
で示されている。前述の繰返し計算法を用いて算出した
表面反射率の近似値は、他線４０で示されている。

第６図を参照する。第６図には本発明の第２０冥施例が
示されている。この第２の実施例では、第１の実施例の
スペクトロメーターに代えて、被照明表面から反射した
光を受ける複数のＹセンサーが用いられている。また、
照明近似値アルゴリズム１３３の組み込まれたアプリケ
ージ冒ンプログラム１２６を備えている。第２の実施例
における観測地点並びにその他の諸要素は、第１の実施
例のものに類似している。ｖＪｌの実施例に対応する第
２の実施例の諸要素には、第１の実施例の参照番号に１
００を加えた１００番台の参照番号が付しである。

地点Ｘからの反射光１１８はセンサーにより検知されろ
。この実施例におけるセンサーは、それぞれ第１のセン
サー１１９、ｉ２のセンサー１２１および第３のセンサ
ー１２３である。筒々のセンサーはそれぞれが固有のス
ペクトル感度を備えており、これらセンサーで受けた光
の強さとスペクトル成分に応答してセンサー信号ρｙが
発せられる。箇々のセンサーの持つスペクトル感度は以
下関係式により特定することができる。

ρ　−、／″Ｒ，（λ）Ｉ（λ）ｄλ この関係式において、 Ｒ，（λ）は、λを関数とするｙ番目のセンサーのスペ
クトル感度である。

Ｉ（λ）は、λを関数とする被照明表面から反射した光
の強さを意味している。

この実施例では、各々のセンサーはほぼ赤色、緑色およ
び青色に応答する広帯域のスペクトル感度を備えている
。これらセンサーは、反射光１１８に含まれるそれぞれ
赤色、紅色および青色の強さに応じた係数値を表わす第
１の電気センサー信号１２５、第２の電気センサー信号
１２７および第３の電気センサー信号１２９を発する。

第１の電気センサー信号１２５、ｉ２の電気センサー信
号１２７、第３の電気センサー信号１２９は、アプリケ
ーションプログラム１２６の組み込まれたコンピュータ
１２２に送られる。このアプリケーションプログラムは
、分離アルゴリズム１２Ｂト基準関数ライブラリー１３
０，１３２に加えてプログラムが照明近似値アルゴリズ
ム１３３を備えている点を除けば、前述した第１の実施
例のプログラム２６と同じものである。プログラム１２
６は照明近似値アルゴリズムを用いてセンサー信号１２
５．１２７．１２９を処理し、’ｌ［ｆｉ１２４を通じ
て送られるデータ信号を作り出している。これらデータ
信号は反射光１１８から測定したスペクトル・エネルギ
ー分布Ｉ　ｍ　（λ）を表わしている。

プログラムの働きにより、ｙｌＴ５のフーリエ基準関数
Ｆｂｙ（Ｘ）それぞれのフーリエ加重係数αノが求めら
れる。このフーリエ加重係数を用いて、以下の関係式に
則り反射光１１８から測定したスペクトル・エネルギー
分布Ｉ　ｍ　（λ）に近似した近似値Ｉａｍ（λ）が算
出される。

関係式に則って誤差値が求められる。

Ｅｒ−（（ρ、−ρａ、）＋（ρ２−ρａ２）２＋　（
ρ３−ρａ３）＋　・・・・（ρｙ−ρａｙ）２）２　
。

この′ｎ術式を用い、先の１．！ｓＩ係式による誤差が
最小となるようにフーリエ係数が選択される。次いで、
これらぺ５件を満たすフーリエ係数をフーリエ基準関数
Ｆｂｙ（λ）と共に用いて、以下の関係式に則った計算
が行なわれる。

フーリエ係数は先の関係式を用いて求めらハ、箇々のセ
ンサーから送られてきた数値の近似値が算出される。近
似直は以下の関係式から求められる。

ρ　ａｙ−ｆＲバλ）Ｉａｕｌ（λ）４１次いで、セン
サー近似値ρａｙはセンサーかう求めた実際の数値に比
較され、簡々の近似値と実−のセンサー値の差を二乗し
た値を合計し、以下のデータ信号１２４は、Ｌ波長で採
取した複数の光強度サンプルをＩａｍ（λ）で表わして
いる。サンプルは分離アルゴリズム１２８で処理し、さ
らに第１の実施例で説明したスペクトロメータに送るな
どしてＩｍ（λ）に変換される。Ｉａｍ（λ）サンプル
は分離アルゴリズムを用いて処理が加えられ、第１の実
施例に関連して説明した照明信号と反射信号が求められ
る。これら信号はそれぞれがＩＩ線１４２と１４４を通
じて送られる。次いでこれら信号は、第１の実施例に関
連してすでに説明したように、インター７エス１３４お
よびビデオデイスプレィ端子１３６　Ｋ送られる。

第８図を参照する。照明近似値アルゴリズムが参照番号
３００で示すフローチャートとして表わされている。ア
ルゴリズムを使用するのに先立ち、センサ一応答ライブ
ラリー３０２とフーリエ基準関数ライプラＵ　−３０４
が形成される。センサ一応答ライブラリーは、箇々のセ
ンサーの数字対のリストを備えている。各リストは、そ
れぞれのセンサーの所定のスペクトル感度を表わしてい
る。数字対は、波長λの下でスペクトル感度Ｒ，（λ）
〔スなわちＲ，（λ）、λ〕として記憶される。同様に
、７−リエ基準関数ライブラリーは、筒々の７−りエ基
準関数を表わす数字対のリストを備えている。

数字対は、波長λの下で基準関数Ｆｂ、（λ）の瞬間値
ＣＦｂ、Ｃλ）、λ〕として記憶される。

照明アルゴリズムは、各センサーから入手した単一数字
−ａｙを受け取りこれを記憶するタスク３０６から開始
される。単一数字は、センサーの受けた光に応答したこ
のセンサーの出力を表わしている。

次いで、タスク３０８は、センサーからのｐａｙ値、セ
ンサ一応答ライブラリー３０２からのセンサーの既知の
スペクトル感度ＲｙＣλ）、およびフーリエ基準関数ラ
イブラリーからの既知のフーリエ基準関数値Ｆｂ、（λ
）をＥｒを求める数式に代入する。

Ｅｒを求める数式を解くに当たり、Ｅｒが最大値を取る
かまたは所定の範囲内に収まるようなフーリエ係数αノ
を見付けだす操作が行われる。こうした計算には従来の
算術が用いられ、Ｅｒ公式を解いてαノが算出される。

フーリエ係数αノを求めた後に、タスク３１０は測定し
た光Ｉａｍの近似値を求める。この計算を行なうに当た
り、直前に求めたフーリエ係数と７１７二基準関数を用
い、近似値Ｉ　ａｍ（λ）と波長λをそれぞれ表わす数
字対ＣＩａｍ（λ）、λ〕が求められる。

次いでタスク３１２は、第７ａ図と第７ｂ図に関連して
既に説明した分離アルゴリズムＫ（Ｉａｍ（λ）、１〕
を表わす信号を送る。

本発明の９足の実施例についてこれまで説明してきたが
、説明に利用した実施例は本発明の詳細な説明したにす
ぎず、側段本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る装置の説明用の
ブロック図である。 第２図は、日光のスペクトル・エネルギー分布のグラフ
である。 第３図は、渓谷および湿地帯から反射して（る光の表面
スペクトル反射率の値のグラフである。 第４図は、渓谷および湿地帯の表面から反射してくる光
を測定して得たスペクトル・エネルギー分布を示すグラ
フである。 第５図は、第１図の装置を用いて測定し近似値として得
た表面スペクトル反射率の値のグラフである。 第６図は、本発明の第２の実施例に係る装置の説明用の
ブロック図である。 第７ａ図は、本発明の第１の実施例に係る分離アルゴリ
ズムの説明用のフローチャートである。 第７ｂ図は、第７ａ図のフローチャートの紗きの部分を
示している。 第８図は、本発明の第２の実施例に係る近似値アルゴリ
ズムの説明用のフローチャートである。 １０・・・観測現場（被照明表面）； １２・・・光源；１４・・・照明用の光：１６・・・観
測表面；１８・・・反射光；２０・・・スペクトロメー
タ；２２・・・コンピュータ；２６・・・アプリケーシ
ョンプログラム；２８・・・分離アルゴリズム； ３０．３２・・・ライブラリー； ３４・・・インターフェース； ３６・・・ビデオデイスプレィ端末。 代理人　弁理士　　三　宅　正　夫 （他１名） ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 、！ 長（ｎｍ） ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 波 ！ｋ　（ｎｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被照明表面から反射した照明用の光をその構成部分
   と被照明表面の表面スペクトル反射率とに分離する装置
   にして、当該装置は、 ａ）被照明表面から反射した光を測定して得たスペクト
   ル・エネルギー分布Ｉｍ（λ）を表わす信号を受け取る
   ための受信手段と、 ｂ）照明用の光を表わすＭ個の照明基準関数Ｅｂ＿ｉ（
   λ）それぞれの加重係数ξ＿ｉを算出するためのデータ
   処理手段とを有し、 当該データ処理手段は、被照明表面の反射率を表わすＮ
   個の反射率基準関数Ｓｂ＿ｊ（λ）それぞれの加重係数
   σ＿ｊを算出し、 またこのデータ処理手段は、測定したエネルギー分布Ｉ
   ｍ（λ）の近似値Ｉａ（λ）を比較する役割を果してお
   り、Ｉａ（λ）は以下の数式、▲数式、化学式、表等が
   あります▼ により表わすことができ、 Ｅｂ＿ｉ（λ）Ｓｂ＿ｊ（λ）の各々の積の集合は線形
   に独立しており、 さらに前記データ処理手段は、前記Ｉａ（λ）がほぼＩ
   ｍ（λ）に等しくなるまで異なる加重係数を繰り返して
   算出し、 このデータ処理手段が、照明用の光の前記構成成分と前
   記表面スペクトル反射率との少なくとも一方を表わす信
   号を発生し、該信号は前記表面スペクトル反射率がＩａ
   （λ）をＩｍ（λ）にほぼ等しくするように求めた前記
   加重係数ξ＿ｉ、σ＿ｊに基づいている装置。 ２、請求項１に記載された装置において、前記データ処
   理手段は、繰返し計算処理により照明基準関数の加重係
   数ξ＿ｉと反射率基準関数の加重係数σ＿ｊを算出する
   ようにプログラムされたプログラム可変データ処理装置
   を備え、照明基準関数の加重係数における初期値はあら
   かじめ決められており、前記繰返し計算処理には以下の
   数式（１）￥数式（１）￥ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただしｋ＝１からＮ） を用いて、反射率基準関数の加重係数σ＿ｊが求められ
   、 また、以下の数式（２）、 ￥数式（２）￥ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただしｋ＝１からＭ） を用いて、照明基準関数の加重係数ξ＿ｉが求められる
   ような装置。 ３、被照明表面から反射した照明用の光をその構成部分
   と被照明表面の表面スペクトル反射率とに分離する方法
   にして、当該方法は、 ｉ）被照明表面から反射した光を測定して得たスペクト
   ル・エネルギー分布Ｉｍ（λ）を表わす信号を受け取る
   段階と、 ｉｉ）照明用の光を表わすＭ個の照明基準関数Ｅｂ＿ｉ
   （λ）それぞれの加重係数ξ＿ｉを算出する段階と、 ｉｉｉ）被照明表面の反射率を表わすＮ個の反射率基準
   関数Ｓｂ＿ｊ（λ）それぞれの加重係数σ＿ｊを算出す
   る段階と、 ｉｖ）測定したスペクトル・エネルギー分布Ｉｍ（λ）
   の近似値Ｉａ（λ）を、Ｅｂ＿ｉ（λ）Ｓｂ＿ｊ（λ）
   の両者の積の各々が線形に独立している以下の数式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を用いて求め、これを比較する段階と、 ｖ）前記Ｉａ（λ）がほぼＩｍ（λ）に等しくなるまで
   異なる加重係数を繰り返して算出する段階と、 ｖｉ）前記照明用の光の前記構成成分と前記近似値Ｉａ
   （λ）と前記スペクトル・エネルギー分布Ｉｍ（λ）が
   ほぼ等しい場合に、前記加重係数ξ＿ｉとσ＿ｊに基づ
   いて、照明用の光の前記構成成分と前記表面スペクトル
   反射率との少なくとも一方を表わす信号を発生する段階
   とを有している方法。