JPH06300682A - カラー画像処理による混合度測定および色比較装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、粉体の混合状態を測定する為
に、粉の粒径の影響を受けず、色を高精度で検出して粉
を比較し、しかも同色の粉の混合状態も高精度で測定で
きるようにすることである。 【構成】高精度に混合度の測定をする為に、本発明の構
成は、カラービデオカメラからの入力アナログ信号であ
るＲＧＢ（光の三原色）の各信号とＲＧＢの色信号から
作られた輝度信号とで成るが、輝度信号のフルスケール
は、ゼロ調整およびゲイン調整により、（混合する２つ
の原料の色に応じて）相対的な値に設定できる様になっ
ている。 【効果】本発明により、粉体の混合度の測定の場合、混
合する原料の色が大きく違う場合も、同色の原料の場合
でも、混合時の輝度信号の変化を大きく測定でき混合度
を高精度で測定でき、微妙な色の違いの識別にも十分応
用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は粉体の混合状態の測定
に関するものであり、また微少な色の比較にも応用でき
るカラー画像処理による混合度測定および色比較装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉体の混合度を測定する方法は、従来よ
り種々の方法が考えられている。混合度を光学的に測定
する場合は、粉に光を当ててその反射光量を測定すると
いう方法がある。

【０００３】その混合度測定の原理は、例えば白い粉と
黒い粉の混合の場合、光を粉の表面に照射し、その反射
光をアンプ部へ導き反射光量の大きさを測定すると、白
い粉の反射光量は大きく黒い粉の反射光量は小さくな
る。そして混合が進むに従って反射光量は測定箇所によ
って大きくなったり小さくなったりしながらある一定の
値に（灰色）に収束して行く。その時の反射光量の収束
値からのバラツキを標準偏差の式で計算した数１を混合
度としている。

【０００４】

【数１】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような場合に粉に
光が当たる部分（プローブ）の面積は一定であるので、
測定する粉の粒径が大きい場合は、測定誤差が生じると
いう問題点があった。

【０００６】また根本的な問題として、粉の色調の違い
を明度の違いとして識別するのであるから、いくら精密
に測定しても、見た目には明らかに色が違うのに反射光
量が同じ値を示す粉が有り得る。（例えば灰色の粉とピ
ンク色の粉）この様な場合、２つの粉の違いを識別でき
ない事があり、正確な混合度の計算が出来ないという問
題点があった。

【０００７】また粉を色の絶対値のみで測定し比較する
と、先程の灰色の粉とピンク色の粉の場合などは十分な
識別が出来るが、白色の粉と白色の粉の混合の場合や、
黒色の粉と黒色の粉の混合の場合などは２つの粉の色の
違いは識別できず、正確な混合度の計算が出来ないとい
う問題点があった。

【０００８】本発明は粉体の混合状態を測定する為に、
粉の粒径の影響を受けず、（明度の検出ではなく）、色
を高精度で検出して粉を比較し、しかも同色の粉の混合
状態も高精度で測定できる事を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、カラー画像処理の技術を応用し
て、粉体の混合度を測定するシステムとした。

【００１０】カラービデオカメラで粉を写す場合、写す
範囲は構図やピント、またはズーム機能等の使用により
自由に決められるので、先程の粒径の大きさによる測定
誤差は無くなる。

【００１１】カラービデオカメラを使って粉を写し、そ
の画像を縦横何ドットかに分解し、１ドットを光の三原
色のＲＧＢに分け、ＲＧＢのアナログ電圧をそれぞれ８
ビットに分解すると色を約１６７７万色に分解でき、１
０ビッ卜に分解した時は約１０億色、１２ビットに分解
した時は約６８０億色、１６ビットに分解した時は約２
８０兆色となり非常に細かく色を分解する事ができ、高
精度で混合度の計算は可能になる。

【００１２】しかし、同色の原料の混合度を測定する場
合は、色を測定しただけでは区別がつかない。それはＲ
ＧＢの色信号が絶対値測定であるから、（同色の場合
に）区別がつかないのであるから、本装置では色の微少
な違いを測定する為に、色を相対的に比較する為の対策
を施している。そのためにＲＧＢの色信号から輝度信号
（明度信号）を作り、その輝度信号に対してゼロ調整と
ゲイン調整をする機能を持たせている。輝度信号はＲＧ
Ｂの各成分が一定の比率で合成された信号であり、その
関係は以下の数２の様に決められている。

【００１３】

【数２】

【００１４】輝度信号はゼロ調整回路とゲイン調整回路
とを通ったあとＡ／Ｄコンバーターに接続され、デジタ
ル信号となってマイクロコンピューターへとつながって
いるが、ゼロ調整とゲイン調整の機能により、アナログ
回路部のみで、輝度信号のフルスケールを（絶対値では
なく、混合する２つの原料や、輝度の差を測定したい２
つの色に応じて、）相対的に任意に設定が可能であるよ
うになされている。

【００１５】よって、例えば、混合する（２つの）原料
の色が（赤と青の場合の様に）大きく違う場合は、色信
号データに大きな違いが表れるので、色信号で混合度を
計算できる。また（２つの）原料が同じ様な色なら、色
信号はほとんど同じ値を示すので、（ゼロ調整とゲイン
調整によりフルスケールを相対的に設定した）輝度信号
データで混合度を計算すれば良く、どのような場合も精
度良く混合度の測定が出来る事になる。

【００１６】

【作用】カラービデオカメラからの入力アナログ信号で
あるＲＧＢ（光の三原色）の各信号をデジタル信号に変
換し、色の比較により、粉体の混合度の計算を行うと、
（従来の明度のの比較による混合度の測定では、明度の
区別が出来なかった）灰色の粉とピンク色の粉の混合の
場合など、十分な識別が出来、混合度が高精度で計算で
きる。

【００１７】また白色の粉と白色の粉の混合の場合や、
黒色の粉と黒色の粉の混合の場合など、同色の粉の混合
の場合は、輝度信号のフルスケールを（混合する原料に
応じて、ゼロ調整とゲイン調整により）相対的に設定し
ておけば、混合する原料の輝度の変化（明度の変化）を
大きく識別でき、混合度を測定できる。

【００１８】カラービデオカメラで粉を写し混合度を測
定する場合、写す範囲は構図やピント、またはズーム機
能等の使用により自由に決められ、粒径の大きさによる
測定誤差は無くなる。

【００１９】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１に測定システム全体の基本的な構成を示し、図２に本
装置の構成図を示す。

【００２０】画像情報はカラービデオカメラ（２）から
アナログ電圧で本装置（３）に入力される。 カラービ
デオカメラ（２）からの入力アナログ信号であるＲＧＢ
（光の三原色）の各信号（Ｒ信号（１１）、Ｇ信号（１
２）、Ｂ信号（１３））はそれぞれＡ／Ｄコンバーター
（１４）に接続されてデジタル信号化され、メモリー
（２６）に記憶され、また、マイクロコンピューター
（４）のデータとして処理され計算される。本装置のメ
モリー（２６）に記憶された色信号データは、Ｄ／Ａコ
ンバーター（２４）によりアナログ信号化されＲ信号
（２１）、Ｇ信号（２２）、Ｂ信号（２３）の出力信号
となり、カラーモニターＣＲＴ（５）に表示される。

【００２１】輝度信号はカラービデオカメラ（２）から
直接入力（９）されるか、（カラービデオカメラからの
入力信号である）Ｒ信号（１１）、Ｇ信号（１２）、Ｂ
信号（１３）より合成され、変換されて、作られてい
る。

【００２２】輝度信号はゼロ調整回路（１６）とゲイン
調整回路（１７）とを通ったあとＡ／Ｄコンバーター
（１８）に接続され、デジタル信号となってマイクロコ
ンピューター（４）へとつながっている。

【００２３】図３、図４においては物体や粉の画像をカ
ラービデオカメラ（２）から色信号として取り込む方法
が書かれており、本装置の信号入力部である。

【００２４】図３はカラービデオカメラ（２）からの信
号が光の三原色のＲＧＢに分解されている場合の説明で
ある。カラービデオカメラ（２）から入力されたＲＧＢ
３色のアナログ電圧はそれぞれ超高速のＡ／Ｄコンバー
ター（１４）に接続され、デジタル信号となってマイク
ロコンピューター（４）へとつながると同時に、輝度信
号回路（３０）に接続されている。

【００２５】図４はカラービデオカメラ（２）からの信
号がコンポジット信号である場合の説明である。カラー
ビデオカメラ（２）から入力されたコンポジット信号は
ＮＴＳＣデコーダー（８）により光の三原色のＲＧＢに
分解される、ＲＧＢ３色の入力アナログ電圧（１１，１
２，１３）はそれぞれ超高速のＡ／Ｄコンバーター（１
４）に接続され、デジタル信号となってマイクロコンピ
ューター（４）へとつながると同時に、輝度信号回路
（３０）に接続されている。

【００２６】図５は輝度信号回路部（３０）の概略の説
明である。輝度信号はＲＧＢの色信号から作られてい
る。輝度信号（ＥＹ）はＲＧＢの各成分 （ＥＲ、Ｅ
Ｇ、ＥＢ）が一定の比率で合成された信号であり、その
ＲＧＢ＝＞変換回路（１５）は数２の関係が満足される
ように作られている。

【００２７】輝度信号はゼロ調整回路（１６）とゲイン
調整回路（１７）とを通ったあとＡ／Ｄコンバーター
（１８）に接続され、デジタル信号となってマイクロコ
ンピューター（４）へとつながっているが、ゼロ調整
（１６）とゲイン調整（１７）の機能により、アナログ
回路部のみで、輝度信号のフルスケールを絶対値ではな
く、混合する（２つの）原料や、輝度の差を測定したい
（２つの）色に応じて、相対的に任意に設定が可能であ
るようになされている。

【００２８】ゼロ調整回路（１６）とゲイン調整回路
（１７）の調整方法の一つは図５のような手動設定（３
１，３２）である。本装置の前面のツマミを回転させる
事により、抵抗値の変化でゼロおよびゲインを調整する
のであるが、その時の手順を説明する。

【００２９】まずゼロ調整ツマミとゲイン調整ツマミを
初期の位置にする。混合する（２つの）原料を測定し
て、輝度が僅かでも小さい方の原料を測定し、本装置の
前面の輝度表示器（１９）の数字が０．００になるよう
に、ゼロ調整ツマミを調整する。次に、輝度が僅かでも
大きいの原料を測定し、本装置の前面の輝度表示器（１
９）の数字が１．００になるように、ゲイン調整ツマミ
を調整する。以上の操作により輝度信号のフルスケール
は混合する（２つの）原料の色に応じて、相対的に設定
される。

【００３０】図６に輝度信号回路部（３０）のゼロ調整
回路（１６）とゲイン調整回路（１７）の自動調整回路
を示す。測定者はソフトからの指示に従って、混合する
（２つの）原料を測定する。例えば、混合する２つの原
料をＡ、Ｂとすると、ソフトの処理は以下の様である。

【００３１】Ａを測定した時のＲＧＢ色信号の全エリア
の平均値、最大値、最小値、標準偏差を計算し記憶す
る、Ｂを測定し同様に平均値、最大値、最小値、標準偏
差を計算し記憶する。ＡとＢそれぞれについて、記憶さ
れたＲＧＢ信号から計算した輝度信号データを記憶し、
輝度信号データから、ＡとＢのどちらの輝度が大きいか
を判定し記憶する。いま例として、Ａの方がＢより輝度
が少し大きい場合を説明する。

【００３２】輝度の小さい方のＢのＲＧＢ信号データ
（記憶されたデータ）をそれぞれＤ／Ａコンバーター
（２４）へ書き込み、その出力アナログＲＧＢ信号をＲ
ＧＢ＝＞輝度変換回路（１５）の入力とすると、変換さ
れた輝度信号はＢの測定時と同じ値になる。そのときゼ
ロ調整回路（１６）の自動調整（３３）へつながってい
るＤ／Ａコンバーター（２４）へ書き込む値を順次大き
くし、輝度信号データのＡ／Ｄコンバーター（１８）へ
の入力データが０．００Ｖになる様にする。

【００３３】次に、輝度の大きい方のＡのＲＧＢ信号デ
ータ（記憶されたデータ）をそれぞれＤ／Ａコンバータ
ーへ（２４）書き込み、その出力アナログＲＧＢ信号を
ＲＧＢ＝＞輝度変換回路（１５）の入力とすると、変換
された輝度信号はＡの測定時と同じ値になる。そのとき
ゲイン調整回路（１７）の自動調整（３４）へつながっ
ているＤ／Ａコンバーター（２４）へ書き込む値を順次
大きくし、輝度信号データのＡ／Ｄコンバーター（１
８）への入力データが１．００Ｖになる様にする。

【００３４】念のためもう一度、ＢのデータとＡのデー
タを与えて調整する。以上の様な自動調整の動作によ
り、輝度信号のフルスケールは、混合する２つの原料の
色に応じて、相対的に設定される。

【００３５】データ測定に必要なメモリー容量は、接続
するカラービデオカメラ（２）により、測定するエリア
を縦横それぞれ何ドットかに分解し、１ドットを三原色
のＲＧＢに分解しＲＧＢをそれぞれ８ビット〜１６ビッ
トに分解し記録する事から、ＲＧＢデータおよび輝度デ
ータを記憶する為に必要となるメモリー容量は、縦をＶ
ドットまた横をＨドットとすると、次の様になる。８ビ
ットに分解するとき、必要メモりー容量は４×Ｖ×Ｈ
（バイト）となり、９から１６ビットに分解するとき、
必要メモリー容量は８×Ｖ×Ｈ（バイト）となる。

【００３６】混合度を計算する為のデータの処理および
記憶は以下の様である。混合する２つの原料のＲＧＢ色
信号（記憶されている）の違いの大きさによって、ＲＧ
Ｂ色信号を違いの大きさの順に並べたりした次のような
データのうち、原料の違いを最も良く表しているデータ
を選び、混合状態を測定する毎にそれぞれ最大値、最小
値、平均値、標準偏差、を計算し記憶する。 Ｒデータ、Ｇデータ、Ｂデータの順に並べたもの。 Ｒデータ、Ｂデータ、Ｇデータの順に並べたもの。 Ｇデータ、Ｒデータ、Ｂデータの順に並べたもの。 Ｇデータ、Ｂデータ、Ｒデータの順に並べたもの。 Ｂデータ、Ｒデータ、Ｇデータの順に並べたもの。 Ｂデータ、Ｇデータ、Ｒデータの順に並べたもの。 ＲＧＢそれぞれＭＳＢからＬＳＢまで１ビットずつ取
り出し順に並べたもの。 ゼロ調整およびゲイン調整された輝度信号データ。

【００３７】混合度計算の例を以下に示す。 測定エリアの全ドットのデータの平均値や標準偏差か
ら混合度を数１により計算し比較する。 測定エリアを任意のブロック数に分けて、各ブロック
毎に比較する。 縦方向の比較および横方向の比較。 全ドットのデータを０と１の二値化し、０と次の０迄
のドット間隔のデータを比較する。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３９】本装置は色を高精度で測定するばかりでは
なく、ＲＧＢ色信号から作られる輝度信号について、そ
のフルスケールは、ゼロ調整およびゲイン調整により、
混合する２つの原料の色に応じて相対的な値に設定され
る、という点が大きな特徴である。

【００４０】その特徴を利用すれば、粉体の混合度の測
定の場合、同色原料の混合時でも混合度を高精度で測定
できる。すなわち、白色の粉と黒色の粉の混合の場合で
も、白色の粉と白色の粉の混合の場合でも、黒色の粉と
黒色の粉の混合の場合であっても、輝度信号はいつもフ
ルスケールに設定できるので、混合時の２つの原料の混
合による輝度信号の変化を大きく測定でき混合度を高精
度で測定できることになる。

【００４１】また、粉体の混合度の測定の場合みなら
ず、色々な分野に応用できる。例えば、色の経年変化や
生産ラインにおけるロット毎の製品の色、などの微妙な
色の違いを識別するという用途には十分応用できもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】測定システム全体の基本的な構成

【図２】本装置の構成図

【図３】信号入力部１（ＲＧＢ信号）

【図４】信号入力部２（コンポジット信号）

【図５】輝度信号回路１（手動調整）

【図６】輝度信号回路２（自動調整）

【符号の説明】

１ 粉 ２ カラービデオカメラ ３ 本装置 ４ マイクロコンピューター ５ カラーモニターＣＲＴ ８ ＮＴＳＣデコーダー ９ 輝度信号 １１ Ｒ信号（入力） １２ Ｇ信号（入力） １３ Ｂ信号（入力） １４ Ａ／Ｄコンバーター １５ ＲＧＢ＝＞変換回路 １６ ゼロ調整回路 １７ ゲイン調整回路 １８ Ａ／Ｄコンバーター １９ 輝度表示器 ２１ Ｒ信号（出力） ２２ Ｇ信号（出力） ２３ Ｂ信号（出力） ２４ Ｄ／Ａコンバーター ２６ メモリー ３０ 輝度信号回路 ３１ 手動設定（ゼロ調整用） ３２ 手動設定（ゲイン調整用） ３３ 自動設定（ゼロ調整用） ３４ 自動設定（ゲイン調整用）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉体の混合度を測定する為にカラービデオ
   カメラ（２）を使って粉（１）を写し、そのビデオ信号
   を（光の三原色である）ＲＧＢの色信号に分解し、アナ
   ログーデジタル変換すれば、色を数字で比較する事がで
   き、混合度を色の情報により計算できるが、（ＲＧＢの
   色信号より作られる）本装置の輝度信号のフルスケール
   の最大最小は固定ではなく、ゼロ調整（１６）とゲイン
   調整（１７）の機能により、（混合する２つの粉で）相
   対的に輝度信号のフルスケールの最大最小を設定できる
   という事を特徴としており、（２つの）粉の色の違いを
   高分解能で識別し、しかも同色の粉の混合状態も高精度
   で測定する事ができるカラー画像処理による混合度測定
   装置である。
2. 【請求項２】物体の色を測定し比較する目的に請求項１
   の装置を応用すれば、２つの物体の色が大きく違う場合
   は、ＲＧＢの色信号データを比較する事により目的を達
   成でき、同じような色の物体の比較であれば、輝度信号
   回路のゼロ調整（１６）とゲイン調整（１７）により、
   任意の値に相対的に輝度信号のフルスケールの最大最小
   を設定できるという特徴から、同色の物体の比較も高精
   度で測定する事ができるカラー画像処理による色比較装
   置である。