JPH0672806B2 - 色測定方法 - Google Patents

色測定方法

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JPH0672806B2
JPH0672806B2 JP60060264A JP6026485A JPH0672806B2 JP H0672806 B2 JPH0672806 B2 JP H0672806B2 JP 60060264 A JP60060264 A JP 60060264A JP 6026485 A JP6026485 A JP 6026485A JP H0672806 B2 JPH0672806 B2 JP H0672806B2
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昭彦 昆
俊助 野中
孝宏 坂本
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山武ハネウエル株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/51Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
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    • G01J3/513Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters having fixed filter-detector pairs

Description

【発明の詳細な説明】 「対象技術分野」 この発明は対象物体の色相、彩度および明度を測定する
色測定方法に関するものである。
「従来技術」 従来この種の色測定は第3図に示すように投光器3によ
り対象物体4に可視光を照射し、この対象物体からの反
射光を受光レンズ5を通して光電センサー6に集光また
は結像させ、対象物体4の色情報を電圧等の電気信号に
変換させ、これを増幅器7で増幅させた後、制御装置16
に導き色の識別を行つている。
そして光電センサー6は第4図に示すように異なる分光
感度特性を持つた複数の色分解受光素子群から構成され
ており、これは可視光(380〜780nm)をたとえば赤、
青、緑の波長領域に分け、それぞれに相当した出力を得
るものである。すなわち対象物体の拡散反射光を3原色
である赤、青、緑の色成分に分解するのであるが、その
色成分の構成比が色彩情報であり、色識別の判別基礎デ
ータとなる。
具体的には、光電センサーの出力を電圧増幅器で増幅
し、得られた電圧をVRed,VGreen,VBlueとする。これ
を制御装置内で と4つのパラメータに変換し、これを使うか又は のように、増幅器の出力電圧をそのまま使つて、色の識
別を行なう。
制御装置内には、すでに基準となる複数の色サンプルが
色情報として記憶されており、この情報と対象物体の情
報との比較判定をパラメータ毎にオペレーシヨンアンプ
又はCPUを使つて行ない全てのパラメータが一致した色
サンプルを制御装置から選択し、処理結果を外部に出力
する。
「従来の色測定装置の問題点」 しかし従来の色測定装置と色判別アルゴリズムにおいて
は測定条件の変動を吸収できないという問題が残されて
いる。たとえば、同一サンプルを2回測定して色情報を
得たとしても、設定距離が変動したり、光源の色温度の
変化が生じた場合、この2回の色情報は異なつた値を示
し、このため測定装置は、異なつたサンプルを測定した
と判断する。
実験室で色測定を行なう場合、測定条件を厳しく定める
のは当然であることから、現場で色測定装置を使う測定
条件も同様に厳しいものにしようとしても、周囲環境状
態、たとえば室内照明、設定距離の変動許容幅、測定応
答時間が許さないというケースが多く見られ、新しい形
態の色測定装置が求められている。
「発明の目的」 今回提案するカラーセンシングシステムは、色測定装置
および判別を改良することにより従来の色測定装置が持
つている設定距離変動、光源色温度変動を吸収できない
ことおよび測定装置の操作、測定手順が難しいという問
題を解決し、実験室以外でも正確な色測定のできる色測
定方法を提供しようとするものである。
「発明の概要」 この発明は対象物体から得られる赤、青、緑の色成分を
色彩空間上の色彩ベクトルの3成分とみなすことによ
り、対象物体の色彩情報である色相、彩度、明度をこの
ベクトルを使つて数値演算で求め、色識別を行なうもの
である。
「発明の特徴」 2つの対象物体の色差として、2つの色ベクトルが作る
角度θ又はベクトル外積の大きさから得られるsinθ又
はsin2θを採用することで、この色差は彩度および色相
の差を表現していると解釈できる。CPUが色差を演算す
る途中、明度は省かれることになり、設定距離の変動、
光源の色温度の変動を吸収することができ、周囲環境が
厳しい状態でも、色判別を行なうことができる。
また、微妙な色差判別を行なうに当り、この微小色差は
彩度、色相ではなく、明度差で判別できる場合が多くあ
り、上記色判別方法のままでは明度情報を省いた演算を
行なうので、微小色差判別ができなくなるのだが、この
色差θ、sinθ又はsin2θを演算処理する途中で、明度
情報も同時に演算させるパラメータの設定を自由に行な
うことができるようにしてあるので、この微小色差判別
も可能となる。
またこの方法は、無彩色系の対象物体の色判別にも適応
で、結局彩度、色相、明度全ての色彩情報を使つて色彩
測定と判別が行なえる。
さらに色判別の演算を行なうに当り、色差のしきい値θ
T又はSTを任意に設定できるので、色判別基準の幅を自
由に変化させることができ、カラーセンシングシステム
使用の自由選択度を向上させている。
なお色判別にCPUを使用することで、色情報の演算制度
が向上し、かつ演算時間が短くなり、また色測定システ
ム全体としての操作性も向上する。さらに対象物体に変
更があつてもテイーチングにより色情報を容易に記憶さ
せることができる。
「実施例」 以下図によつてこの発明の実施例について説明する。
すなわち第1図において投光器3は可視光光源1たとえ
ば直流点灯のハロゲンランプと透光レンズ2とから構成
され、その光源1からの光を対象物体4に照射する。ま
たセンサーヘツド部10は対象物体4からの拡散反射光を
集光または結像させる受光レンズ5と3色を分解する複
数の受光素子群を有する光電センサー6とこの光電セン
サーの出力を増幅する増幅器7、アナログ−デイジタル
変換器8およびこれらの電子回路の制御と通信を司るCP
U9から構成される。さらにコントロール部16はセンサー
ヘツド部10からのデイジタル信号化された色情報を加
工、処理および演算するCPU11と、出力ポート12、入力
ポート13、デイスプレイキーボード14およびシステム全
体にエネルギー供給を行なう電源15を含んでいる。
次に第2図においてカラーセンシングシステムの色識別
アルゴリズムについて説明する。
カラーセンシングシステムにインプリメントしている色
識別アルゴリズムは、基本的には色情報のうち明度(光
量)の情報を省いたもの、すなわち色相と彩度の色彩情
報により色識別を行なう独自の方法をとつている。
センサーヘツド部10からコントロール部16へ取り込んだ
赤、青、緑の3つのデイジタル信号を、色彩空間におけ
る色彩ベクトルの赤、青、緑成分とみなすことにより、
対象物体の色は色彩ベクトルに1対1で対応する。この
色彩ベクトルの角度および方向は、色彩情報のうち彩度
と色相を、また色彩ベクトルの大きさすなわち長さは、
明度を意味することになる。
ここで2つの対象物体を測定して得られる色彩ベクトル
を X(Rx,Gx,Bx) Y(Ry,Gy,By) とした時、この2つの色彩ベクトルの方向は一致してい
るが、その大きさだけが異なるばあい、その色相、彩度
は同じであるため、これは「同一対象物体を2回測定し
たのだが、設定距離又は光源色温度の測定条件が異なつ
ている場合」に相当すると解釈する。すると、対象物体
の色が異なると、2つの色彩ベクトルの向く方向は必ず
異なることになる。
以上のことから、対象物体の色識別は色差の表現とし
て、色彩ベクトルの成す角θ又はベクトル外積の大きさ
から得られるsinθからsin2θを採用することで、従来
の色彩測定装置では不可能であつた設定距離変動、光源
色温度変動の吸収が可能となる。
これまで検討した内容から、カラーセンシングシステム
に採用する色差<S>の具体的案としては以下に示すよ
うに、 <S>≡Ao×sin2θ =Ao×(1−cos2θ) …式3 但し、 としており、小数点以下は無視し、整数部分4桁を利用
している。
さて、色差<S>が0となつた時、これは2つの色彩ベ
クトルの成す角度が0であるので、同色であると判定す
る。色差<S>の値が0でない時、色の差があることに
なる。したがつて色の違いが大きい程、色差<S>の値
も大きくなる。
次に明度判定の必要性について説明する。
上で述べたように、式3の色差<S>で色識別が数値演
算により可能となるのだが、このままでは微小色差判別
と無彩色系の色判別ができなくなる。すなわち、色差<
S>を演算により求める途中、色彩ベクトルX(Rx
Gx,Bx),Y(Ry,Gy,By)のベクトルの大きさを自動的
に規格化し、単位長の長さにしてしまうのだが、白、薄
い灰色、濃い灰色、黒等の無彩色系の対象物体は色彩ベ
クトルの方向は同じで、ベクトルの大きさだけが異なる
場合に相当し、この色識別アルゴリズムをそのまま使つ
たのでは、この無彩色系の色判別には無力となる。
また、微小色差はたとえば薄い青と濃い青、薄い赤と濃
い赤のように色の濃淡の差すなわち角度θは同じでベク
トルの長さの差の場合で分かるように、彩度、色相が同
じで明度(光量)の差だけが意味を持つ場合が多くあ
り、無彩色系の場合と同様にこの色差<S>はそのまま
では使用できない。そこで色差<S>の演算の中に明度
判定を入れる必要があり、これがないと実用的な色彩測
定装置ができなくなる。
すなわち式3の色差<S>を改良してできる新しい色差
<S>newは、(イ)色差<S>と同様明度情報の除去
により、設定距離や光源の色温度が変動してもその影響
を受けないようにしなくてはならず、同時に(ロ)無彩
色系、微小色差判別の為、明度情報処理を保持しなくて
はならないという相矛盾した性質を同時に解決するもの
であるが、これを解決する色識別アルゴリズムとして、
新たな色差 但し、Ao=10000 Γ;スケール係数(整数化係数) Γは0〜5000までの任意の値 を採用することで問題の解決が図れる。ここで、<S>
newは小数点以下は無視し、整数部分4桁を利用してい
る。
式4の色差<S>newの第1項は、式3の色差<S>そ
のものであり、色彩情報のうち彩度、色相の情報処理を
行ない、第2項は、2つの色ベクトルの明度差を表わす
無次元の量であり、明度の情報処理を行なう。この第2
項の色差<S>new全体に占める割合はスケース係数Γ
の大きさで決めることができる。この係数Γは任意に設
定入力することができ、実際には0から2000までの範囲
が適当である。この色差<S>newにおいて(イ)スケ
ール係数Γを小さな値にしておくことにより、光量変動
の吸収が行なわれ、設定距離、光源の色温度の変動の影
響を受け難く、(ロ)逆にスケール係数Γを大きな値に
すると、光量変動に敏感となり、無彩色系、微小色差の
判別が可能となる。
このようにして、スケール係数Γに適切な値を設定する
ことにより、色彩情報の全ての情報である明度、彩度、
色相で色識別できることになる。
また、このシステムは色判別基準となるしきい値STを任
意に設定することが可能であり <S>new≦ST ならば同色と判定し、 <S>new>ST ならば異なつた色と判定するシーケンスを組み込んであ
る。したがつてそのしきい値STとスケール係数Γを固定
せず、任意に設定、すなわち調整可能にすることによ
り、広い範囲にわたつて色判別することができる。
また、この実施例においては色ベクトルの記憶作業すな
わちシヨーイングによる対象物の色情報、しきい値そし
てスケール係数の組を総数で12個記憶することが可能で
あり、色判別を行なうに当り、1つ以上複数(最大12
個)選び出し、同時に判定と判定出力を行なわせること
ができるようにされている。
なお上記色識別アルゴリズムとして式4の色差<S>ne
wを使用しているが、この色差に別の表現を使つても色
識別判定が可能である。たとえば、色彩ベクトルの成す
角度の次元のもので、 但し、 又は、 Γ;スケール係数 等があり、この式を使うことにより色識別を行なうアル
ゴリズムは式4の<S>newとまつたく同じにすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明における色測定方法の一実施例を示す
ブロツク図、第2図は色彩空間と色彩ベクトルを示す
図、第3図は従来の色測定装置のブロツク図、第4図は
光電センサーの分光特性を示す図である。 1……光源、2……レンズ、3……投光器、4……対象
物体、5……受光レンズ、6……光電センサー、7……
増幅器、8……アナログ−デイジタル変換器、9……CP
U、10……センサーヘツド部、11……CPU、12……出力ポ
ート、13……入力ポート、14……デイスプレイキーボー
ド、15……電源、16……コントロール部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】色の測定が要求されている対象物体からの
    拡散反射光を分光感度特性の異なる複数の受光素子群で
    構成される光電センサーで検出することにより上記対象
    物体の色ベクトルを測定するとともに、この色ベクトル
    と前もって装置内に登録されている2つの色ベクトルが
    作る角度θまたはベクトル外積で得られるsinθないしs
    in2θと、明度を比較する項を加えて作られた色識別演
    算を行い、両者間の色相および彩度の同否ならびに両者
    間の明度の同否を選択的または同時に判別することを特
    徴とする色測定方法。
JP60060264A 1985-03-25 1985-03-25 色測定方法 Expired - Lifetime JPH0672806B2 (ja)

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