JPH0765934B2 - 色彩別分類法 - Google Patents

色彩別分類法

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JPH0765934B2
JPH0765934B2 JP6310786A JP6310786A JPH0765934B2 JP H0765934 B2 JPH0765934 B2 JP H0765934B2 JP 6310786 A JP6310786 A JP 6310786A JP 6310786 A JP6310786 A JP 6310786A JP H0765934 B2 JPH0765934 B2 JP H0765934B2
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耕作 盛田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 近年レンガ色のタイルが盛んに使用されているが、同じ
レンガ色でありながら各々色彩の異なるタイルをモザイ
ク状に張ることによって壁面を微妙な配色に仕上げる手
法が好まれている。従ってタイルを供給するに際して
は、製造されたタイルを色彩によって分類する作業が必
要とされる。この場合一枚のタイルにおいても色彩が微
妙に分布しているために、タイル全体の色彩を観察しな
ければならない。
このように同系色でありながら製品毎に色彩が異なり、
しかも1つの製品中においても色彩が分布している製品
を、色彩の範囲別に分類する必要は上記の例に限られな
い。例えば寄木つくりの床材等の木材製品、塗装製品等
の分類においても必要とされる。
本発明は上記分類を自動的かつ誤作動なく実現し、しか
も廉価な設備で実施できる方法に関するものである。
(従来の技術) 物体(果物類)の表面の平均色に基づいて物体を分類す
る技術が特開昭51−58365号公報に開示されている。こ
の技術では、物体表面での反射光から、フィルタ等によ
って、赤色系の波長(例えば6800オングストローム)と
緑色系の波長(例えば5500オングストローム)という2
つの波長光を取出し、各波長に関する強度を全表面につ
いて積分する。そして赤色系の波長の強度積分値と、緑
色系の波長の強度積分値の比を指標として、色彩による
分類(選別)を行なうものである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながらこの技術は、次のような問題を残してい
る。
A. 物体の種類毎に色調は異なる。例えば「みかん」を
分類するときと「りんご」を分類するときとでは扱う色
調が異なる。みかんにはみかんの分類に適した2波長が
存在し、りんごにはりんごに適した2波長が存在する。
そして、これらは同一波長ではあり得ない。
しかしながらこの技術では分類に適した波長を決定する
ためのプロセスが不明であり、たまたま合っていればよ
いが、合っていないと分類がうまくゆかないことになっ
てしまう。またこの技術では扱う波長が固定されてお
り、一つの装置でりんごもみかんも分類するというわけ
にゆかない。
B. この技術では分類の指標として、2波長の強度の比
を採用している。しかしながらこの指標は合理的なもの
でない。例えば黄色の強いみかんと赤色の強いみかんと
の間を5段階程度に分類しようとすると、強度の比を指
標するかぎり、黄色の強い側では閾値の間隔を大きくと
り、赤色の強い側では閾値の間隔を小さくとらないと、
人の感性に適合した分類をなし得ない。すなわちこの場
合赤色成分の強い側での分類精度が低下してしまう。
本発明はこれらの問題を解決するものであり、分類に適
した最良の波長を合理的に決定したうえで、良好な分類
精度が一様に得られるようにするものである。
(課題を解決するための手段) このために、本発明では、物体毎にその色彩が同系色内
で分布し、しかも物体内でも色彩が分布している物体群
を、人間の視覚に関知される色彩範囲毎に分類する方法
であり、 (1)人間の視覚によって分類された物体を、各分類毎
に統計処理可能な数用意する試料準備工程と、 (2)前記(1)の工程で用意された試料をTVカメラで
撮影し、物体毎に、複数の測定点における3原色別光強
度データを得る工程と、 (3)前記(2)の工程で得られた3原色別光強度デー
タを相対的光強度データに変換する工程と、 (4)前記(3)の工程で得られた相対的光強度データ
を、各試料毎に平均して3原色別平均相対的光強度デー
タを得る工程と、 (5)前記(4)の工程で得られた3原色別平均相対的
光強度データに基づいて、第1主成分に変換する係数
を、任意の2原色の組合せのすべてについて決定する工
程と、 (6)前記(5)の工程で決定された係数と、前記
(4)の工程で得られた3原色別平均相対的光強度デー
タとから、試料毎の第1主成分を、任意の2原色の組合
せのすべてについて求める工程と、 (7)前記(6)の工程で求められた第1主成分を前記
(1)の分類毎に平均し、分類毎の平均値の差が最大と
なる2原色の組合せを特定する工程と、 (8)前記(7)の工程で特定された2原色の組合せに
関する第1主成分の値を、分類ごとに区切る閾値を求め
る工程とからなる準備工程と、 (9)分類用物体を前記TVカメラで撮影し、その物体の
複数の測定点における3原色別光強度データを得る工程
と、 (10)前記(9)の工程で得られた3原色別光強度デー
タを、前記(7)の工程で特定された2原色について、
相対的光強度データに変換する工程と、 (11)前記(10)の工程で得られた2原色に関する相対
的光強度データをその分類用物体について平均して2原
色に関する平均相対的光強度データに変換する工程と、 (12)前記(11)の工程で得られた2原色に関する平均
相対的光強度データと、前記(5)の工程で決定された
係数とから、その分類用物体の第1主成分を求める工程
と、 (13)前記(12)の工程で求められた第1主成分を前記
(8)の工程で求められた閾値と比較して、分類を決定
する工程とからなる実分類工程とを備えたことを特徴と
する色彩分類法を開発した。
なおここでいう第1主成分とは、多変量解析法で用いら
れる第1主成分のこという。
(作 用) 本方法によると、工程(1)〜(7)によって、分類し
ようとする物体に関する最適と2原色の組合せが誤りな
く特定される。また本方法によると、第1主成分が指標
として用いられる。この第1主成分は、多変量解析法で
多用されているように、2原色に関する強度という2つ
の値を1つの値に変換する際に、情報損失を最小限にと
どめることのできる値であり、かつ同系色内で分布して
いる物体に対しては人間の感性によって受けとめられる
色彩によく比例した値をとる特性がある。このため本発
明の方法によると、分類に用いる閾値の間隔をほぼ一様
とでき、しかも人間の感性による分類結果とよく一致し
た分類が可能となる。
(実施例) 次に本発明に関わる実施例を説明する。
分類テストに用いた物体はタイルであり、これは焼成温
度の相違により色彩が微妙に変化する性質のものを使用
した。第2図はテスト用タイルを通常の測色計で測定し
(各タイルについて複数箇所測色し平均化処理したの
ち)、国際照明委員会(CIE)が推奨するL,a,b
表色系により求めたa,bの値をプロットしたもので
ある。この図ではテスト用タイルを予め人間の視覚によ
り、4つの色彩範囲に分類しておき(以下各分類をA,B,
C,Dという)、各分類毎にマークを分けて表示してあ
る。この図からテスト用タイル群はほぼ一定の色相であ
り、彩度が異なっていることがわかる。各分類ごとに測
定されたL,a,bの値から求めた色差ΔEは3程度
で色差は小さいことが認められる。
テストに用いた装置は第1図に示される。TVカメラはカ
ラーMOS型で解像度が水平260本、垂直350本のものを使
用した。被撮影面の照明のために演色性の良好なハロゲ
ンランプを用いた。これを光ファイバーを通してカメラ
レンズの先端に付設されたリング状の照明装置から被撮
影面を照明した。これにより被撮影面の照明ムラは防止
された。撮影により得られる画面情報は各画素毎の3原
色別光強度データ(RGB信号)であるが、テストでは10
×10の100点のRGB信号を画像メモリーに入力し記憶し
た。各点の各信号は8ビット(0〜255の範囲の値をと
る)に記憶し、計300バイトの記憶容量を使用した。テ
ストでは1画素の大きさは約0.5mm角であり、入力箇所
は第6図に示すようにほぼタイルの全域にわたるように
設定した。なおタイルは108×60mmのサイズである。
RGB信号に基いて相対的光強度データr(R/R+G+
B)、g(G/R+G+B)、b(B/R+G+B)の値を計
算した。さらにこれを各タイル毎に平均化し、r′,
g′,b′を計算した。参考の為にテスト用タイルの全数
に対するr′,g′,b′を各組合せ毎にプロットしたもの
を第3,4,5図に示す。
次にr′−g′,g′−b′,b′−r′のデータの組合せ
に関する第1主成分を計算した。第1主成分の求め方を
b′−r′の組合せを例として次に説明する。まずテス
ト用タイルの全数についてb′とr′の平均値(b″,
r″)を求める。次に平方和Sbb(全テスト用タイルにつ
いてb′とb″の差を次乗したものを加算した値)、S
rr(全テスト用タイルについてr′とr″の差を次乗し
たものを加算した値)と、積和Sbr(各タイルについて
b′とb″の差とr′とr″の差との積を求め、これを
全テスト用タイルについて加算した値)を求める。つぎ
に tan2θ=2Sbr/(Srr−Sbb) の式からθの値を求める。テストした例ではθ=−40.7
2degであった。このθを用いてb′−r′の組合せに関
するテスト用タイルの第1主成分の平均値Zbrを Zbr=r″*cosθ+b″*sinθ の式から計算することができる。
Zrg,Zgbも同様に求めることができる。
上記変換式で変換された値はr,g,bないしはr′,g′,
b′データの持つ主要な特性を失うことなく1次元に圧
縮して表現した値といえる。
またこの変換式は各r′,g′,b′データに用いて各タイ
ル毎の特性を示す値としても使用できる。各タイル毎の
r′,g′,b′について前記変換式を適用して各タイルに
対する変換値Z′rg,Z′gb,Z′brを求めれば、各タイル
の特性が1次元で示される。Z′brの値を全テスト用タ
イルについてプロットした図を第7図に示す。この図に
おいては予め人間の視覚で分類したタイル群毎に異なる
マークで示されている。
ここで分類された各タイル群毎にZ′brの平均値を求
め、この平均値間の差を計算することができる。同様の
計算はZ′rg,Z′gbについても可能である。ここで平均
値間の差が最も大きくなる組合せが最もよい分類の基準
を提供していることとなる。本実施例の場合にはrとb
の組合せが最適であった。
次にZ′brの値から色彩範囲毎に分類するためのしきい
値の求め方を説明する。
まず人間の視覚で各色彩範囲毎に分類されたタイル毎に
Z′brの値から平均値と標準偏差の値を求める。
色彩範囲Aに属するタイルのZ′brの値から計算された
平均値をZA、標準偏差をVAとし、以下同様に色彩範囲
B,C,DについてZB、VB、ZC、VC、ZD、VDを計算す
る。
AとBのグループを分類するためのしきい値をTAB、B
とCのグループを分類するためのしきい値をTBC、Cと
Dのグループを分類するためのしきい値をTCDとすれば の式で各しきい値を設定することができる。このしきい
値を求める過程では分散の影響を考慮し、できるだけ妥
当な値となるように配慮されているが、より単純には平
均値の間の中間値をとってしきい値とすることもでき
る。
本実施例で計算されたZ′brの平均値と標準偏差ならび
に各しきい値を次の表に示す。
以上の手法により、色差ΔE=3程度の微妙な色彩の相
違でも確実に分類できることが理解される。
本方法では予め所定数のテスト用タイルについて測色
し、3基準色の内いかなる2色の組合せを用いて判別す
るかを定め、これを主要な特性を失わせることなく1次
元の値に変換するための変換式を決定し、さらに人間の
視覚に対応するようにしきい値を決定しておけば、あと
は自動的に分類作業が実施できる。
ちなみに本実施例でテスト用に用いたタイルについて10
×10の100の測定点ごとに前記変換式で第1主成分に変
換した値を各色彩別グループ毎にヒストグラム化した図
を第8図に示す。この図から明らかに一枚のタイル中に
おいても微妙に色彩が分布しており、従来のようなスポ
ットについて測色する方法では極めて誤差が生じやすい
ことが分かる。従って精度良く分類するためには何箇所
も測定しなければならず分類作業がスピード化すること
ができない。
なお本実施例では10×10のサンプリングとしたが、これ
にかぎられるものでなく、サンプリング箇所は随時プロ
グラムすることができる。またしきい値の設定の仕方に
よって、分類を細かな色彩範囲で実現することができ
る。本実施例ではb−rの組合せで最も良く分類された
が、これは被分類物体の色相によって当然かわる可能性
があるものである。いずれにせよテスト用物体群から一
旦2原色を選択すれば、実際の分類工程においては2原
色についてのみ計算をすすめればよい。
(効果) 本発明の方法により、色彩が微妙に異なる物体を人間の
視覚に感知される色彩範囲毎に分類することが可能にな
った。またこの手法はひとつの物体において微妙に色彩
が分布するような物体についても充分対応可能である。
また本発明の方法はTVカメラとマイクロコンピュータで
実施することができ廉価な費用で実現できる。さらに計
算の過程も極めて簡単化されており、高速度で分類する
ことができる。また処理に要する記憶容量も小さくてす
むことができる。さらに本方法はプログラムにより自在
に修正可能であり、被分類物体の色彩、サイズ等が異な
る場合にも容易に修正して対応させることができる。ま
た他の処理たとえば傷の検査、サイズの測定等も同一の
装置で実現することができ、全体効率の高い方法であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本方法を実施したテストに用いた装置のシステ
ム構成を示す図、第2図はテストに用いた物体の色彩の
分布を示す図、第3図,第4図,第5図はテストの結果
測定された相対的光強度の関係を示す図、第6図はサン
プリング点を示す図、第7図は本方法で変換された値を
テスト用タイル毎に示した図、第8図はテストに用いた
タイルの色彩の不均一の様子を示すヒストグラムであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−58365(JP,A) 特開 昭58−22929(JP,A) 特開 昭49−78589(JP,A) 特開 昭53−13975(JP,A) 特開 昭53−46072(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体毎にその色彩が同系色内で分布し、し
    かも物体内でも色彩が分布している物体群を、人間の視
    覚に関知される色彩範囲毎に分類する方法であり、 (1) 人間の視覚によって分類された物体を、各分類
    毎に統計処理可能な数用意する試料準備工程と、 (2) 前記(1)の工程で用意された試料をTVカメラ
    で撮影し、物体毎に、複数の測定点における3原色別光
    強度データを得る工程と、 (3) 前記(2)の工程で得られた3原色別光強度デ
    ータを相対的光強度データに変換する工程と、 (4) 前記(3)の工程で得られた相対的光強度デー
    タを、各試料毎に平均して3原色別平均相対的光強度デ
    ータを得る工程と、 (5) 前記(4)の工程で得られた3原色別平均相対
    的光強度データに基づいて、第1主成分に変換する係数
    を、任意の2原色の組合せのすべてについて決定する工
    程と、 (6) 前記(5)の工程で決定された係数と、前記
    (4)の工程で得られた3原色別平均相対的光強度デー
    タとから、試料毎の第1主成分を、任意の2原色の組合
    せのすべてについて求める工程と、 (7) 前記(6)の工程で求められた第1主成分を前
    記(1)の分類毎に平均し、分類毎の平均値の差が最大
    となる2原色の組合せを特定する工程と、 (8) 前記(7)の工程で特定された2原色の組合せ
    に関する第1主成分の値を、分類ごとに区切る閾値を求
    める工程 とからなる準備工程と、 (9) 分類用物体を前記TVカメラで撮影し、その物体
    の複数の測定点における3原色別光強度データを得る工
    程と、 (10) 前記(9)の工程で得られた3原色別光強度デ
    ータを、前記(7)の工程で特定された2原色につい
    て、相対的光強度データに変換する工程と、 (11) 前記(10)の工程で得られた2原色に関する相
    対的光強度データをその分類用物体について平均して2
    原色に関する平均相対的光強度データに変換する工程
    と、 (12) 前記(11)の工程で得られた2原色に関する平
    均相対的光強度データと、前記(5)の工程で決定され
    た係数とから、その分類用物体の第1主成分を求める工
    程と、 (13) 前記(12)の工程で求められた第1主成分を前
    記(8)の工程で求められた閾値と比較して、分類を決
    定する工程 とからなる実分類工程 とを備えたことを特徴とする色彩分類法。
JP6310786A 1986-03-19 1986-03-19 色彩別分類法 Expired - Fee Related JPH0765934B2 (ja)

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