JPH0786471B2 - 表面性状の変化度の自動評価方法 - Google Patents

表面性状の変化度の自動評価方法

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JPH0786471B2 JP5947490A JP5947490A JPH0786471B2 JP H0786471 B2 JPH0786471 B2 JP H0786471B2 JP 5947490 A JP5947490 A JP 5947490A JP 5947490 A JP5947490 A JP 5947490A JP H0786471 B2 JPH0786471 B2 JP H0786471B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は画像解析装置を用いて外壁等の壁面や床面、天
井面あるいは各種部材表面の汚れやキズ、塗料剥落等の
表面性状の変化度を評価する方法に関する。
[従来の技術] 建築物の床や外壁等の汚れを数値化する方法として、暴
露試料の反射率、色度、分光反射率等を測定したり、窓
ガラスの場合には光透過率を測定することが行なわれて
いる。
[発明が解決しようとする課題] 従来の汚れ測定法は、基準となる標準試料(新品試料又
は非暴露試料)と実際の試料とについて反射率、透過率
等の物性値を比較して汚れの程度を判断するものであ
り、常に判断の基準となる標準試料が必要である。
ところが、実際の建築物の外壁面の汚れの程度を判定す
る場合、基準となる標準試料が現存せず、対照できない
ことが多い。
また、人がある部材(例えば壁面や床)を視覚した場合
に当該部材が汚れているか否かを判断する場合には、通
常、標準試料との対比により汚れの程度を判断するので
はなく、視覚した当該試料の表面性状にのみ基いて判断
するのであるから、標準試料との対比に基く従来の評価
方法では、実際に人が視覚して判断する汚れ度評価との
乖離が大きくなるおそれがある。
[課題を解決するための手段] 本発明の表面性状の変化度の自動評価方法は、評価対象
面の撮像を画像解析装置に入力し、各画素の明度値に基
づいて表面性状の変化度を測定する方法に関する。
本発明では、各画素の明度値の集合を閾値LtによりLtよ
りも小なる明度値のグループとLtよりも大なる明度値の
グループとに分割した場合に、次式で示される2グルー
プの分散σ σ=ωs(Ls−La)+ωb(Lb−La) ωs:低明度値グループに属する画素比率 ωb:高明度値グループに属する画素比率 Ls:低明度値グループに属する画素の平均明度 Lb:高明度値グループに属する画素の平均明度 La:全画素の平均明度 (明度はJIS Z 8729のL値である。) が最大となる閾値Ltを求め、このLt値により低明度値の
グループの画素と高明度値のグループの画素とを確定す
ると共に、各画素のa値及びb値(JIS Z 8729)を
演算する。
請求項(1)の方法では、この確定されたグループのう
ち一方のグループに属する画素数と全画素数との比率を
Arとし、確定された両グループの平均明度差▲▼−
▲▼をコントラストΔL、平均a値の差 をΔa、平均b値の差 をΔbとし、これらから色差ΔEを として求め、一方のグループに属する画素の平均明度▲
▼又は▲▼と との重回帰により評価対象面の変化度を評価する。
請求項(2)の方法では、上記のようにして評価対象面
の変化度を評価する請求項1の方法において、評価対象
面に目地があるときに、目地の明度値の範囲を設定し、
設定された範囲にある明度値を有した画素を評価対象画
素から除外して表面性状の変化度を評価する。
[作用] 本発明に従い評価対象面の汚れの程度を評価する場合を
例にとって本発明の作用を説明する。
評価対象面に汚れが付着していると、通常の場合、この
汚れは評価対象面全面に均一に付着するのではなく、あ
る程度のムラを伴なうように付着する。
本発明方法では、評価対象面の撮像の各画素の明度値に
基づいて各画素が高明度値グループに属するか、低明度
値グループに属するかを分類する。
本発明では、この確定されたグループのうち一方のグル
ープ(多くの場合は低明度値グループ)に属する画素の
集合が汚染部分として扱われる。なお、本発明では、判
別分析法により、高明度値グループと低明度値グループ
とを区画する閾値が決定されている。
この低明度値グループに属する画素の集合域を汚染部分
として扱う場合を例にとって説明する。
汚染部分の面積、平均明度等の特徴を抽出するために
は、汚染部分を特定しなければならない。しかしなが
ら、汚染部分の境界線は明確でない場合が多く、そのよ
うな濃淡画像の2値化は困難が伴なう。通常、人が汚染
部分を認識する状況を考えると、色の濃い部分と薄い部
分との差が最も明確となる境界線を想定し、前者を汚染
部分として認識している。このような人間の判断に近い
2値化の方法として、本発明では判別分析法が適用され
ている。具体的には、画像解析装置に取り込んだ全画素
の明度分布において、明度値の集合を閾値Ltで2つのグ
ループに分割した場合に、2つのグループの分離(分
散)が最も大きくなるようにLt値を決定する。低明度値
グループ(汚染部、L<Lt、このLは任意の画素の明度
値である。)及び高明度値グループ(汚染がない又は少
ない下地部、L≧Lt)の画素比率と平均明度とをそれぞ
れωs,ωb,Ls,Lb、全体の平均明度をLaとすると、グル
ープ間の分散σはωs(Ls−La)+ωb(Lb−La)
となり、これを最大にするLtが求められる。そして、
この求められた、上記分散を最大にするLt値をもって低
明度値(汚染部)グループと高明度値グループ(非汚染
部)との区画を確定させる。
この確定された閾値により分類されたグループのうちの
一方(以下、この[作用]の項では低明度値をこの一方
のグループとした場合を例にして説明する。)のグルー
プに属する画素数と撮像されて入力された全画素数との
比率をArとする。
また、確定された両グループの平均明度差▲▼−▲
▼をコントラストΔLとする。さらに、両グループ
の平均a値の差 をΔa、平均b値の差 をΔbとする。そして、色差ΔEを として求める。
しかして、本発明者が種々研究を重ねた結果、汚染部分
の平均明度値▲▼と との重回帰は、検査員の視覚上の汚染度合の判断結果と
良好な相関関係を有することが認められた。請求項
(1)はかかる知見に基く。
なお、評価対象面に目地が存在すると、この目地部分は
例え汚染されていなくても周囲とは明度が著しく相違す
る。(通常の場合、目地は著しい暗色を呈する。) そこで、請求項(2)では、この目地部が有するであろ
うと推測される明度範囲を指定しておき、この指定範囲
に該当する画素を評価対象から除外することにより、評
価精度を向上させるようにした。
[実施例] 実施例1(外壁面の汚染程度の自動評価) 以下の如くして外壁面の表面の撮像を画像解析して諸物
理量を計測し、汚染度を自動評価した。なお、後述の通
り、汚れに対する感覚量も測定し、実壁面に対し感覚量
と物理量の評価を行なった。
(1) 物理量の計測方法 物理量の計測は画像解析装置(Nexus 6510)およびマイ
クロコンピューターによった。試料(本実施例では試料
を撮影した写真)の色採情報はビデオカメラによりRGB
(赤、緑、青)各256諧調のデータとして画像解析装置
にシェーディング補正後、取り込まれる。
ここで光量を一定に保つため、カラーチャートの白の譜
調を255にした状態で写真をカメラに取込むことにし
た。
なお、色の値はXYZ表色系とL表色系で表わ
す。画像解析装置のカラー表示であるRGBは、CIE(国際
照明委員会)の定めるRGB表色系と同一のものではな
く、この装置特有のものである。RGBの値を正式な表色
系に変換するための変換式を以下の方法により導いた。
まず、標準色標JIS Z 8721の色を画像解析装置で測定し
それぞれのRGBの値を出す。そして色表に記載されてい
るXYZの値(JIS Z 8701のXYZ表色系による)と照合し、
RGBとXYZとの関係式をつくった。変換式を以下に示す。
X=0.0665R+0.0704G−0.0323B+0.000756R2 +0.000050G2+0.000355B2+3.1686 Y=0.0676R+0.3331G−0.0180B+0.00001043G3 +0.001269G2+0.00514RG+4.4703 Z=0.0165R+0.0066G+0.0661B−0.000064R2 −0.000157G2+0.001438B2+0.7246 このX,Y,Z値からJIS Z 8729の明度L値と色相及び彩
度に係る色度a値及びb値とを次式で算出した。
下記式において、X0,Y0,Z0は照明光源の三刺激値であ
り、値は次の通りである。
X0=98.072 Y0=100 Z0=118.225 a=500{(X/X01/3−(Y/Y01/3} b=200{(Y/Y01/3(Z/Z01/3} L=116(Y/Y01/3−16 次に、次式で定義される分散σを最大にする明度閾値
Ltを求めた。
σ=ωs(Ls−La)+ωb(Lb−La) なお、ωs,ωb,Ls,La,Lbは次の通りである。
ωs:低明度値グループに属する画素比率 ωb:高明度値グループに属する画素比率 Ls:低明度値グループに属する画素の平均明度 Lb:高明度値グループに属する画素の平均明度 La:全画素の平均明度 この閾値Ltを境界として低明度値グループの画素と高明
度値のグループの画素とを確定した。
この確定された低明度値のグループに属する画素数と全
画素数との比率をArとし、確定された両グループの平均
明度差▲▼−▲▼をコントラストΔLとした。
また、両グループの平均a値の差 をΔa、平均b値の差 をΔbとし、 をΔEとした。
また、次式のK値を2値化後自動計測し、汚染部形状の
複雑さを表わす物理量とした。
Ss:汚染部面積 Ps:汚染部周長 (2) 感覚量の測定方法 汚れに対する感覚量の測定は官能検査(系列範ちゅう
法)によった。写真試料に対する評価の妥当性の検討を
行った。
宇都宮大学構内において34の壁面に対して感覚量と物理
量の評価を行った。実験は、実物の壁面と写真試料につ
いて、その汚れの程度を5段階において検査員により評
化してもらった。実物壁面と写真試料を尺度値により比
較したグラフを第1図に示す。
この結果、実物の壁面と写試料の価値では、尺度値の値
が水平45度の直線上にあり、官能検査を行う上で写真試
料により、壁面と同様のデータを得られると言える。
また、部位別に変動係数を表したグラフを第2図に示
す。これにより、全体的に変動係数の値は屋外が屋内よ
り大きくなっているのが分かる。これは、写真試料の方
が、検査のバラつきが少ないためと思われる。なお、ば
らつきが大きい壁面は判断に嗜好がまざったものだと考
えられるため以降の分析から取り除いた。
(3) 物理量と感覚量の評価の対応結果 様々な壁面について写真試料のみの官能検査を行った。
壁面について分類わけをすると表−1のように2つに分
類できた。単回帰の結果を表−2、表−3に示す。重回
帰分析の結果を表−4、表−5、表−6に示す。
それぞれの試料について重回帰分析を行った結果、色差
ΔE、汚染部明度、汚染部面積比、複雑さ係数Kのとき
相関が非常によく色差のT値は、4.1で相関係数は約0.8
となった。
この結果、平均明度や汚染部面積比は単回帰ではそれほ
ど相関がよくないが他の物理量と組み合わすことにより
相関がたかくなっているのがわかる。また、色差の方が
明度差より相関が高くなっている。これは、明度だけで
は色彩の情報を取入れられないためであると考えられ
る。官能尺度の対数をとると感覚尺度のときよりも一
層、各物理量との相関が高くなることが分かる。
以上のように、汚染度に関する物理測定量と感覚量での
対応結果を比較・検討してみたところ汚染度に対する人
間の客観量は、明度差よりも色差が相関が高くそれに汚
染部面積・複雑さ係数などを加えることにより、よりよ
い相関が得られることが認められた。また、壁面に目地
が入ったりしていた場合であっても、相関性はある程度
落ちるものの、十分に精度良く判定できることも認めら
れた。
[効果] 以上の実施例からも明らかな通り本発明方法によると、
標準試料と対比することなく、評価対象面の撮像を画像
処理することによるだけで評価対象面の汚染の程度を判
別することができる。この判別は、汚染部の大きさ、形
状、明度、色度、目地の有無等に基いて総合的に判断す
るものであり、人の目視判断結果に極めて近似した結果
が得られる。
本発明方法は壁面等の各種部材の汚染だけでなく、塗料
の剥れ、ひび割れなど、視覚上、閾値により2値化でき
る部分の外観の判断を行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は写真試料と実際壁面との相関を示すグラフ、第
2図は変動係数を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田阪 裕一 愛知県常滑市鯉江本町3丁目6番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 石田 秀輝 愛知県常滑市鯉江本町3丁目6番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 橘高 義典 栃木県宇都宮市下平出町950―13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】評価対象面の撮像を画像解析装置に入力
    し、各画素の明度、色相及び彩度に基づいて表面性状の
    変化度を測定する方法であって、 各画素の明度値の集合を閾値LtによりLtよりも小なる明
    度値のグループとLtよりも大なる明度値のグリープとに
    分割した場合に、次式で示される2グループの分散σ σ=ωs(Ls−La)+ωb(Lb−La) ωs:低明度値グループに属する画素比率 ωb:高明度値グループに属する画素比率 Ls:低明度値グループに属する画素の平均明度 Lb:高明度値グループに属する画素の平均明度 La:全画素の平均明度 (明度はJIS Z 8729のL値である。) が最大となる閾値Ltを求め、このLt値により低明度値の
    グループの画素と高明度値のグループの画素とを確定す
    ると共に、 各画素のa値及びb値(JIS Z 8729)を演算し、 この確定されたグループのうち一方のグループに属する
    画素数と全画素数との比率をArとし、確定された両グル
    ープの平均明度差▲▼−▲▼をコントラストΔ
    L、平均a値の差 をΔa、平均 をΔbとし、これらから色差ΔEを として求め、 一方のグループに属する画素の平均明度▲▼又は▲
    ▼と との重回帰により評価対象面の変化度を評価することを
    特徴とする表面性状の変化度の自動評価方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、評価対象面に目地があ
    るときに、目地の明度値の範囲を設定し、設定された範
    囲にある明度値を有した画素を評価対象画素から除外す
    ることを特徴とする表面性状の変化度の自動評価方法。
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