JPH0762635B2 - 色識別基準作成装置 - Google Patents

色識別基準作成装置

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JPH0762635B2
JPH0762635B2 JP30883486A JP30883486A JPH0762635B2 JP H0762635 B2 JPH0762635 B2 JP H0762635B2 JP 30883486 A JP30883486 A JP 30883486A JP 30883486 A JP30883486 A JP 30883486A JP H0762635 B2 JPH0762635 B2 JP H0762635B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は色識別装置に組込まれた色識別基準作成装置
に関し,さらに詳しくは色識別装置の色センサに色を識
別させるべき対象の色サンプルを検知させること(これ
を一般にティーチングという)によって色識別基準作成
のためのデータを入力するタイプの色識別装置内に設け
られた色識別基準作成装置に関する。
従来技術とその問題点 従来の色識別基準作成機能をもつ色識別装置としてX,Y,
ZおよびS成分の許容幅をパーセント%で入力するもの
があった。すなわちこの色識別装置では,ティーチング
において色センサに色サンプルが提示されると,色セン
サから色成分信号,たとえばR(赤),G(緑)およびB
(青)の色成分信号が出力され,色識別装置の制御装置
(一般にマイクロ・プロセッサを含む)に入力される。
この制御装置ではこれらの合計S=R+G+Bが算出さ
れる。続いて,これらの値に基づいて色成分データX=
R/S,Y=G/SおよびZ=B/Sが算出される。一方,操作員
によって上記各色成分データX,Y,Zおよび色成分信号の
合計値Sに対する判別許容値(許容幅)XP,YP,ZPおよび
SP(%)が入力される。制御装置では,これらのデータ
に基づいて次のようにして色識別のための判別基準すな
わち判別上限値と下限値とが設定される。
判別上限値 Xmax=X(1+XP/100) Ymax=Y(1+YP/100) Zmax=Z(1+ZP/100) Smax=S(1+SP/100) 判別下限値 Xmin=X(1−XP/100) Ymin=Y(1−YP/100) Zmin=Z(1−ZP/100) Smin=S(1−SP/100) これらの値は,制御装置のメモリに記憶される。
色識別処理において,被色識別物が色センサによって検
知され,色センサから色成分信号が出力されると,これ
らの色成分信号R,G,Bおよびその合計値S(=R+G+
B)から,色成分データX=R/S,Y=G/S,Z=B/Sが演算
され,上記判別基準を用いて下記の比較照合が行なわれ
る。
Xmin<X<Xmax Ymin<Y<Ymax Zmin<Z<Zmax Smin<S<Smax 色の判定はこれらの条件を満たすかどうかで行なわれ
る。全ての条件を満たした場合に,その被色識別物は上
記判別基準データを作成するための基礎となった色サン
プルの色と同じ色であると判定される。
上記の色成分データに代えて色差に基づいて色識別を行
なうものにおいては色差許容値を操作員が入力するもの
もある。
上述のような従来の色識別装置では,ティーチング時に
色成分信号の判別許容値XP,YP,ZPおよびSPまたは色差許
容値を操作員が入力しなければならない。操作員が自由
にこの値を決めることができるとはいっても容易に決定
できないことが多く,また何を基準に判断してよいか分
らず,さらに複数の色サンプルがある場合は入力データ
が多数にのぼることもある。このため操作者は試行錯誤
を繰り返すなど,時間と手間がかかるという問題があっ
た。
発明の概要 発明の目的 この発明は,被色識別物の色を判定するための基準を作
成するティーチングにおいて操作員がそのためのデータ
を入力する必要がない色識別装置,とくに色識別装置に
組込まれた色識別基準作成装置を提供することを目的と
する。
発明の構成および効果 この発明による色識別基準作成装置は,与えられた色サ
ンプルのそれぞれについてその色を表わす信号を出力す
る色センサ,この色センサから出力される色成分信号に
基づいて色情報を作成し記憶する手段,およびこの記憶
手段に記憶されている一の色サンプルの色情報と他の色
サンプルの色情報との差をそれぞれ算出し,この算出さ
れた差のうちで最も小さい値を2以上の数値で除して得
られる値を上記一のサンプルについての許容値としてそ
の色サンプルの色情報に対して設定するとともに,上記
の処理をすべての色サンプルについて行なう基準作成手
段を備えていることを特徴とする。
上記の色情報としては上記の色成分データX,Y,Z,Sおよ
びL,a,b値などがある。
この発明では,色識別基準としての上記の許容値が自動
的に設定されるから,従来の色識別装置においてティー
チング時に操作員が入力しなければならなかった判別基
準作成のための判別許容値を入力する必要がなくなり操
作員は色サンプルを色センサの検知範囲にセッティング
する一連の作業を行なうのみでよいことになる。したが
って,従来のように判別許容値をいくらにすればよいか
試行錯誤を繰り返す必要もなくティーチングに要してい
た時間が短縮される。また,複雑なキー操作も特別な知
識も要求されないため,一連の作業に熟達した者以外の
者でも利用できるという効果を奏する。この発明におい
て自動設定される許容値は色識別基準の最適化に好都合
のもので,とくに多数色の中からいくつかの色を選択す
るような場合に適している。
実施例の説明 第1図は,この発明による色識別基準作成装置を組込ん
だ色識別装置の電気的構成の概要を示している。
被色識別物体またはその色サンプルOjはコンベア上を移
送されるか,または検知範囲内に置かれる。コンベア上
にまたは所定位置に設定された検知範囲は,投光器10か
らの投射光によって照明される。投光器10はハロゲン・
ランプ11とレンズを含む投光光学系12とから構成され
る。投光器10を用いずに天井螢光灯等により物体Ojを照
明してもよい。
被色識別物体Ojの散乱光は受光器20によって受光され
る。受光器20は,入射光を集束またはコリメートする受
光光学系23,入射光の等色関数に近似した3刺激値R,G,B
を表わす電流または電圧を出力する上述の色センサ21,
および色センサ21の出力信号の増幅回路22から構成され
ている。
色センサ21は,3つのフォトダイオードと,これらのフォ
トダイオードの受光面前面にそれぞれ配置された3原色
R(赤),G(緑)およびB(青)の色フィルタとから構
成されており,フォトダイオードから,XYZ表色系におけ
る3刺激値の等色関数に近似した値を表わす電流(また
は電圧)が得られるように,フォトダイオードの分光感
度,色フィルタの分光透過特性等が定められている。フ
ォトダイオードおよびフィルタが基板上にモノシリカリ
ィに作製されている色センサもあれば,ハイブリッドに
組立てられているものもある。
受光器20の3刺激値を表わす出力信号は次にコントロー
ラ30に送られる。コントローラ30はCPU31によって統括
され,CPU31は,必要なデータを記憶するとともに後述す
る処理実行プログラムを格納したメモリ32,測定した色
情報を表示するための表示器33,およびモード設定,各
種コマンドの入力のための入力装置,たとえばキーボー
ド34を備えている。受光器20から送られてきた3刺激値
信号はマルチプレクサ36で順次切替えられ,A/D変換器35
でディジタル量に変換されたのちCPU31に入力する。
2通りの色識別基準作成のやり方がある。その一方を第
1モード,他方を第2モードとする。これらのモードを
設定するためのモード選択スイッチは入力装置34に備え
られている。
第1モードは,複数の色サンプルの読取信号に基づいて
作成した色情報相互の関係において色識別基準を作成す
るものであり,相対的な色識別基準の作成といってよ
い。これは,与えられた色サンプルの色を相互に識別す
るのに適している。たとえば,比較すべき多数色の中か
ら所定のいくつかの色を選択する場合に適している。比
較する色が10色ありそのうちの3色を選択する場合に
は,10色のすべてを色データとして色センサ21に読み込
ませる必要がある。
第2モードは,この色識別装置の性能によって定まる色
情報分解能(最高精度)を用いて色識別基準を作成する
ものであり,いわば絶対的な色識別基準の作成に当た
る。色情報分解能は,ノイズ,温度変化等の測定誤差を
考慮して定められる第1図の装置固有の値であり,設計
段階で,または装置作製後実測することによって定めら
れる。たとえば色成分データX,Y,Zでいえば1〜3%程
度,色差でいうと0.5〜1程度の値となろう。第2モー
ドにおいて使用する許容値は上記の最高精度に全く等し
い値でなくてもこれに近い値であればよい。第2モード
によって作成された色識別基準は高い精度をもつから,
微妙な色のずれの判定,CCM(コンピュータ・カラー・マ
ッチング)等において利用されよう。比較する色が10色
あり,そのうちの3色を選択する場合に,この第2モー
ドでは3色だけを色センサに読み込ませればよい。
色識別基準作成および色識別処理のために用いる色情報
としては,色成分データX,Y,Z,S;およびL,a,b
がある。色成分データX,Y,Z,Sは上述の3刺激値R,G,Bか
らS=R+G+B,X=R/S,Y=G/S,Z=B/Sとして求められ
る。これら色成分データX,Y,Z,SまたはL,a,b
を色識別基準作成のためのおよび色識別処理のための色
情報として用いることが可能である。この場合に4つの
色成分データX,Y,Z,Sのすべてに対して許容値を設定し
ても,その1またはいくつかに許容値を設定してもどち
らでもよい。L,a,b値についても同じである。
さて,X,Y,ZをXYZ系におけるある物体色の3刺激値,Xn,Y
n,Znを完全拡散反射面のXYZ系における3刺激値とする
と,L,a,bは次式で与えられる。ここに示すX,Y,Z
としては上述した3刺激値R,G,Bでも上述した成分デー
タX,Y,Zでもどちらの値を採用してもよい。
2つの物体mおよびnの上記値をそれぞれ,Lm ,am ,b
m およびLn ,An ,Bn とし,これらの差をΔL
Δa,Δbとする。
これら2つの物体m,nの色差ΔEは次式で与えられる。
色識別基準の作成処理は,色サンプルを色センサ21に検
知させ,色センサの出力に基づいて上記のX,Y,Zおよび
,a,bのデータを作成することから始まり,この
処理は与えられたすべての色サンプルについて行なわれ
る。ここで色サンプルとは,被色識別物体それ自体でも
よいし,それと同じ色の物でもよい。
コントローラ30内のメモリ32には,第2図に示すような
色情報管理テーブル(以下CMTという)と個別色情報テ
ーブル(以下SCTという)とが設けられている。CMTに
は,測定データX,Y,Z,L,a,bを記憶するエリア,
色差についての上述した最高精度(最高精度色差ΔEc,
これは上述のように最高精度に近似の値でもよい)を記
憶するエリア,色サンプルの種類総数ntを記憶するエリ
ア,および各色サンプルについてのSCTのアドレスを記
憶するエリアがある。各色サンプルについては便宜的に
色番号1〜ntが付けられている。各SCTには,色番号に
対応して,出力指定の有無,出力指定有の場合の出力指
定番地,その色サンプルについてのL,a,b値およ
び色識別基準としての許容色差ΔEcn(n=1〜nt)が
それぞれ記憶される。色識別装置の表示装置33には,色
識別した色を表わすためのいくつかの表示灯が設けられ
ている。これらの表示灯には番号が付けられている。こ
の番号が上述した出力指定番地である。たとえば10色の
色サンプルが存在しても10色のすべてについて対応する
表示灯を点灯させる必要はないし,一般に表示灯は3〜
5個程度設けられているだけであるので10色を表示する
ことはできない。そこで,表示を希望する色のみを登録
する訳であるが,登録されたときには上述の出力指定有
となり,登録されていないときには出力指定無となる。
さて,色識別基準作成のための色サンプルの検知処理は
第4図に示されている。この処理および後述する第5図
〜第7図の処理はCPU31によって実行される。操作者
は,第1番目の色サンプル(色番号1)を色センサ21の
前に置くかまたはコンベア上を流す。すると,色センサ
21がこの色サンプルを検知してその出力信号がCPU31に
読込まれ(ステップ41),X,Y,Zの値が決定されるととも
に第(1)式に従ってL,a,bの値が算出される
(ステップ42)。算出されたL,a,bの値は色番号
1のSCTに格納される(ステップ43)。上述の処理が色
番号ntまでのすべての色サンプルについて行なわれる
(ステップ44)。
操作者によって入力装置34のモード設定スイッチを用い
て第1モードが設定されている場合には,第5図に示さ
れる処理に進む。
この処理は,色番号nの色識別基準すなわち許容色差Δ
Ecnを決定するために,他のすべての色サンプルとの色
差(第(3)式)ΔEmn(m=1〜nt,m≠n)を算出
し,その中で最も小さいものΔEminを捜し出す。この色
差最小値ΔEminを2で割った値を許容色差ΔEcnとす
る。
ΔEcn=ΔEmin/2 …(4) この許容式差ΔEcnは最高精度色差ΔEcよりは大きくな
ければならない。
ΔEcn>ΔEc …(5) 第(5)式を満たさない場合には,色nとmとは相互に
識別できないことになる。
ある被色識別物体が色nと同一であると判定される条件
は,この被色識別物体の測定値をL,a,bとする
と, (L−Ln +(a−an +(b−bn
≦ΔEcn 2 …(6) となる。
,a,b値をそれぞれ直交軸とした場合の色空間に
おいて,上述のようにして決定された許容色差の範囲が
nt=3の場合について第3図に示されている。最高精度
色差ΔEcもまた図示されている。
上述の例では,最小色差ΔEminを2で割って許容色差Δ
Ecnを決定しているが,2以外の適当な数字(2以上)で
除してもよい。
上述した第1モードの色識別基準作成処理手順の一例が
第5図に示されている。
nを固定しておいて(ステップ51),mを1〜ntまで変え
ながら(ステップ52,60,62)(ただしm=nは除く),
色番号nとmのSCTからそれぞれデータL,a,b
読出し(ステップ53),第(4)式と同等の演算を行な
い(ステップ54),第(5)式を満たすことを条件とし
て(ステップ55),より小さい値(ΔEcn)が現われれ
ば色番号nのSCTの許容色差を更新することにより,最
小値に対応する許容色差が求められている(ステップ5
8,59)。第(5)式の条件が満たされないならば,ブザ
ー等の警報出力が発生し,色nとmは色識別不能である
ことが表示される(ステップ56,57)。
以上の処理はすべての色サンプルについて行なわれ,す
べての色サンプルについての許容色差が設定される(ス
テップ61,63)。
第2モードが設定されている場合には,第4図のデータ
測定処理ののち,第6図に示す処理に進む。第2モード
における色識別基準作成処理は非常に簡単で,すべての
色サンプルのSCTの許容色差としてCMTに設定されている
最高精度色差ΔEcを書込めばよい(ステップ71〜74)。
ある被色識別物体が色番号nの色と同じかどうかの判定
は次式を満たすかどうかによって決定される。
(L−Ln +(a−an +(b−bn
≦ΔEc 2 …(7) 第2モードの処理においても必要ならば第5図ステップ
54〜57と同じように,2つの色間の色差の半分がΔEc以下
の場合にはエラー処理を行なうようにすることが好まし
い。
以上のようにして設定された許容色差を用いた色識別
は,第(6)式または第(7)式を満足する色があるか
どうかを判定することである。この色識別処理の一例が
第7図に示されている。
被色識別物体が色センサ21の検知範囲に入ったことが,
この物体の検知センサの検知信号によって,または操作
者によるスイッチ入力によって検知されると(外部トリ
ガ),もしくは装置内部のトリガ装置からの内部トリガ
信号が与えられると,色センサ21の信号が読込まれ(ス
テップ81),X,Y,Z値の決定とL,a,b値の算出が行
なわれ,CMTに格納される(ステップ82,83)。
この測定データL,a,bとSCT内のLn ,an ,bn
とを用いてこれらの色差ΔEが求められ,このΔEがSC
T内に登録されている許容色差ΔEcn(ΔEc)より小さい
かどうかが判定される(ステップ85,86)。この処理
は,ΔE<ΔEcnである色番号nがみつかるまで続けら
れ(ステップ86,90,92),みつかればその色番号nの色
が表示装置33に表示されるとともに同色nのSCTに出力
指定有のデータがあるかどうかが判定され,あれば出力
指定番地が出力されることにより対応表示灯が点灯する
(ステップ87〜89)。コンベア上を物体を搬送しておい
てその物体を色識別結果に基づいて選別するようなとき
にはこの出力指定番地出力は,選別制御信号としても用
いられる。ΔE<ΔEcnである色番号がみつからなけれ
ば該当色なしが表示装置33に表示される(ステップ9
1)。
【図面の簡単な説明】
第1図は色識別装置の電気的構成を示すブロック図,第
2図はメモリの内容の一部を示す図,第3図はL,
a,b色空間における色識別許容範囲を示す図,第4
図は測定データ取込処理を示すフロー・チャート,第5
図は第1モードの色識別基準作成処理を示すフロー・チ
ャート,第6図は第2モードの色識別基準作成処理を示
すフロー・チャート,第7図は色識別処理を示すフロー
・チャートである。 21……色センサ,31……CPU, 32……メモリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】与えられた色サンプルのそれぞれについて
    その色を表わす信号を出力する色センサ, 上記色センサから出力される色成分信号に基づいて色情
    報を作成し記憶する手段,および 上記記憶手段に記憶されている一の色サンプルの色情報
    と他の色サンプルの色情報との差をそれぞれ算出し,こ
    の算出された差のうちで最も小さい値を2以上の数値で
    除して得られる値を上記一のサンプルについての許容値
    としてその色サンプルの色情報に対して設定するととも
    に,上記の処理をすべての色サンプルについて行なう基
    準作成手段, を備えている色識別基準作成装置。
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