JPH0829259A

JPH0829259A - 明度測定装置

Info

Publication number: JPH0829259A
Application number: JP16560494A
Authority: JP
Inventors: Atsukimi Nakagawa; 敦仁中川
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】明度測定を非常に簡便に行い得るようにする
と共に、再現性および精度を向上させ得る。【構成】マンセル値が既知の複数の標準色票２４ａ〜
２４ｃをレンズ体１８の反射光１６の通過経路上であっ
てレンズ体１８に一体に配設し、光源１４から被測定物
１０と共に該標準色票２４ａ〜２４ｃに光１２を照射す
る。撮像カメラ２０は、被測定物１０の反射光１６およ
び前記標準色票２４ａ〜２４ｃの反射光１６ａをそれぞ
れ分別して画像信号に変換する。マイクロコンピュータ
２８で変換画像信号から標準色票２４ａ〜２４ｃのマン
セル値に基づき被測定物１０のマンセル値を算出し、算
出された被測定物１０のマンセル値を出力プリンター３
６で表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば生体表面の色の
測定にあたり色の三属性である色相、明度、彩度のうち
明度を測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、色の明度の測定には色差計等が用
いられてきた。また、図８に示すような画像計測技術を
明度測定に展開する試みがなされてきた。図８では、被
測定物ａに光源ｂから光ｃを照射してその反射光ｄをＣ
ＣＤ（電荷結合素子）カメラｅで採光し、該カメラｅで
変換された画像信号ｆ（各画素の濃度：例えば４ｂｉｔ
（１６階調）〜８ｂｉｔ（２５６階調）で表される）か
ら被測定物ａの明度を測定するものである。

【０００３】しかしながら、画像計測技術により明度を
測定する際に、被測定物ａが生体表面例えば皮膚のよう
に計測領域ごとに微妙に色彩が変化するサンプルの場
合、カメラやその焦点に位置決めの困難さがあり、計測
の再現性に問題があった。そのため、数度測定してその
平均値を代表値としているが、その際、測定精度を上げ
るため、おのおのの測定毎に濃度値が既知の標準色票ｇ
を用いた調整（撮像信号の濃度値を標準色票の濃度値に
合わせるアジャストをすること）を繰り返し行う必要が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の明
度測定は、前記のように測定の度ごとに調整を繰り返す
ことが必要なため、例えば臨床試験のように検体数が多
い場合等に測定作業が非常に繁雑なものになるという問
題点があった。また、その調整においては、標準色票を
撮像したときと被測定物を撮像したときとに種々の条件
に差がある（電圧、光源の照度の違い、環境光の違い
等）ことが多くその調整を行っているにもかかわらず、
再現性および測定精度が思うように上がらないという問
題点ある。

【０００５】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、明度測定を非常に簡便に行い
得るようにすると共に、再現性および精度を向上させ得
る明度測定装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
課題を解決するため、被測定物に光を照射する光源と、
光の照射された被測定物の反射光を採光するレンズ体
と、レンズ体を通って来た反射光を画像信号に変換する
撮像部と、変換された反射光の画像信号に基づき対象体
の明度を測定する装置において、前記反射光の通過経路
上であってレンズ体に一体に配設された、マンセル値が
既知の複数の標準色票と、前記被測定物と共に該標準色
票に光を照射する光源と、前記被測定物の反射光および
前記標準色票の反射光をそれぞれ分別して画像信号に変
換可能な撮像部と、撮像部変換画像信号から前記標準色
票のマンセル値に基づき被測定物のマンセル値を算出す
る演算部と、算出された被測定物のマンセル値を表示す
る表示部とを備えたことを特徴とする明度測定装置であ
る。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、マンセル値が既知の
複数の標準色票を反射光の通過経路上であってレンズ体
に一体に配設しており、光源からの光を被測定物と共に
この標準色票に照射する。撮像部で、被測定物からの反
射光と前記標準色票の反射光をそれぞれ分別して画像信
号に変換する。この変換画像信号から、標準色票のマン
セル値に基づき被測定物のマンセル値を算出する。表示
部で、算出された被測定物のマンセル値を表示する。

【０００８】したがって、表示されたマンセル値により
被測定物の明度を測定することができる。また、光源か
らは標準色票と共に被測定物に光を同時に照射できるた
め、標準色票被測定物との照明条件、電圧条件や環境光
等は異なることがなく、しかも、標準色票はレンズ体を
反射光の通過経路上であってレンズ体に一体に配設され
ているため、被測定物の反射光と共に標準色票を同時に
撮像することができる。よって、標準色票と被測定体の
撮像条件が異なることがないため、被測定物のマンセル
値により精度および再現性良く被測定物の明度を測定す
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の実施例に係る明度測定装置
の電気的な全体構成の説明図、図２、図３は明度測定装
置の光源およびマイクロスコープ対物レンズの構成説明
図、４図はこの明度測定装置の測定説明図、図５〜図７
は、明度測定装置のマンセル値の測定フローチャートで
ある。

【００１０】図１、図４に示すように、実施例の明度測
定装置は、被測定物１０に光１２を照射する光源１４
と、光１２の照射された被測定物１０の反射光１６を採
光するレンズ体１８と、レンズ体１８を通って来た反射
光１６を画像信号に変換するＣＣＤからなる撮像カメラ
２０とを有して、変換された反射光１６の画像信号に基
づき対象物の明度をマンセル値（マンセルバリュー）で
測定するものである。さらに、レンズ体１８および撮像
カメラ２０を含むビデオマイクロスコープ３０と、レン
ズ体１８に取り付けられるフィルター２２と、標準色票
２４ａ〜２４ｃと、ビデオストレージシステム３２と、
マイクロコンピュータ２８と、演算結果出力用プリンタ
ー３６とを主に有している。

【００１１】図２、図３に示すように、光源１４は、ビ
デオマイクロスコープ（撮像顕微鏡）３０内に内蔵され
レンズ体１８の受光側端から被測定物に向けて光（照明
光）１２を出射するようになっている。光源１４には、
画像入力用照明として、例えばＥＬＩ−１００Ｈ（商品
名：三菱レイヨン（株）製）を用いることができる。こ
のＥＬＨ−１００Ｈは、自動電圧モニタ付き電源装置を
使用し、自己調光機能によりランプ光量を制御できる。
また、ビデオマイクロスコープ３０は、ＶＭＳ−１１０
Ａ（商品名：スカラ（株）製）を用いることができる。
ＶＭＳ−１１０ＡはＡＧＣ回路を遮断でき、出力電圧モ
ニタ付き電源装置を使用することができるものである。

【００１２】また、レンズ体１８はビデオマイクロスコ
ープ３０の撮影側の先端部に配設される。フィルター２
２は、図３（ｂ）に示すように、無光沢、無色透明の例
えば、ガラスあるいは樹脂性のフィルター体２６ａが縁
部２６ｂに挟持されるものであって、レンズ体１８の先
端部にスクリューマウントで着脱可能に固定される。ま
た、フィルター２２は、図３の（ｂ）に示すように、そ
の裏側面（入射面の反対側面つまり撮像側）２２ａのや
や周縁部に寄った箇所２２ａ１に、マンセル値が既知の
複数例えば３つの標準色票２４ａ〜２４ｃが貼り付けら
れている。この標準色票２４ａは、被測定物１０からの
反射光１６の通過経路上であってレンズ体１８の先端の
フィルター２２に張り付けられていて、レンズ体１８に
一体に配設される。したがって、前記光源１４の照明光
は、被測定物１０と共に該標準色票２４ａ〜２４ｃに同
時に照射されるようになっている。

【００１３】前記標準色票２４ａ〜２４ｃはそのマンセ
ル値が各々異なり、その一つは被測定物１０群の推定マ
ンセル値より低めのものを、他の一つは当該推定マンセ
ル値より高めのものを用いるのが好ましい。実施例で
は、標準色票２４ａ〜２４ｃは、３枚用いているが、２
枚でも、また３枚を超えてもよい。標準色票を３枚以上
用いる場合には、そのマンセル値が前記推定マンセル値
より高めのものと低めのものとの他、中間値のものを用
いる。実施例では各標準色票２４ａ、２４ｂ、２４ｃは
被測定物１０の推定マンセル値より高いもの、ほぼ同じ
もの、低いものになっている。なお、標準色票等のマン
セル値は（ＮＶＳ３８（Neutral Value Scale ３８）あ
るいはＪＩＳ８７２１に従うマンセル値とすることがで
きる。

【００１４】前記撮像カメラ２０は、被測定物１０の反
射光１６および前記標準色票２４ａ〜２４ｃの反射光を
画像信号に変換するものである。撮像カメラ２０の反射
光を画像信号へ変換する変換部は、実施例では複数のＣ
ＣＤが面状に展開して配列されており各素子で画素ごと
にＮＴＳＣ信号に変換しその画素ごとの信号の集合とし
画像信号を出力するものである。この構成により、撮像
カメラ２０は、被測定物１０の反射光と標準色票２４ａ
〜２４ｃの反射光とを分別して取り込むことができる。
撮像カメラ２０で出力するアナログの画像信号（アナロ
グＮＴＳＣ信号）を、ビデオストレージシステム３２に
格納する。

【００１５】ビデオストレージシステム３２には、例え
ばＭＭＤ−Ｃ５０（商品名：アイワ（株）製）を用いる
ことができる。このＭＭＤ−Ｃ５０によれば、撮像カメ
ラ２０出力等のアナログのＮＴＳＣ信号をデジタル化し
て保存しかつアナログのＮＴＳＣ信号で画像信号を出力
する。このビデオストレージシステム３２に保存された
画像は必要に応じてマイクロコンピュータ２８あるいは
表示モニター３８に出力することができる。ビデオスト
レージシステム３２からマイクロコンピュータ２８に対
する入出力は、入出力ボード３４を介して行う。入出力
ボード３４には例えばＳ２２００（商品名：ＤａｔａＣ
ｅｌｌ社製）を用いることができる。このＳ２２００は
入力が２４Ｂｉｔ、標準入力サイズ６４０ｘ４８０（ド
ット）である。

【００１６】マイクロコンピュータ２８は、入出力ボー
ド３４を介して保存されている画像信号を取り込んで図
５〜図７のプログラムソフトにより被測定物１０のマン
セル値を算出するものである。マイクロコンピュータ２
８には、ＳＰＡＲＣＳｔａｔｉｏｎ２（商品名：日本
サン・マイクロシステムズ（株）製）を用いることがで
きる。また、解析ソフトウェアには、ｖｉｓｉｌｏｇ４
（商品名：ＮＯＥＳＩＳ社製）のサポート下で作成した
マンセル値算出ソフトを用いることができ、６４ｂｉｔ
の演算を行う。また、マイクロコンピュータ２８の算出
濃度は８ｂｉｔ（２５６階調）とできるが、１０ｂｉｔ
〜１２ｂｉｔ（１０２４〜４０９６階調）とすることが
できる。

【００１７】マイクロコンピュータ２８の演算結果であ
る被測定物１０のマンセル値は、出力プリンタ３６でプ
リントアウトするようになっている。出力プリンタ３６
には、例えばレーザープリンターＬＢＰ４０６（商品
名：キヤノン（株）製）を用いることができる。

【００１８】実施例の明度測定装置には、動作の安定化
のために安定化電源４０から電源が供給されて、測定環
境の安定化が図られている。この安定化電源４０によ
り、この明度測定装置は、画像入力時、解析時共に供給
電圧を常時１００Ｖ（ボルト）にコントロールされてい
る。なお、マイクロコンピュータ２８等の演算ユニット
には電源はさらに誤差の少ない矩形波に変換して供給す
る。また、光源１４には光量自己チェック機能のあるも
のを使用しており、ランプハウス内の光量を計測し、変
化分を投入電力を変化させることにより補うものであ
る。また、計測の際には、光源１４の光量を照度計によ
ってモニターする。

【００１９】次に、実施例の測定手順を説明する。図４
（ａ）に示すように、ビデオマイクロスコープ３０にお
いては、その内部から光源１４の光１２を被測定物１０
に照射し、その反射光１６をビデオマイクロスコープ３
０（のレンズ体１８）で採光する。その際、光源の光１
２は各標準色票２４ａ〜２４ｃにも照射されその反射光
１６ａもレンズ体１８内に反射して採光される。採光さ
れた各反射光１６、１６ａは同時に撮像カメラ２０に入
射し、撮像カメラ２０はその反射光１６、１６ａを画像
信号に変換する。変換画像信号は図４の（ｂ）に示すよ
うになっている。被測定物１０画像＜１０＞内に必ず標
準色票２４ａ〜２４ｃの入り、測定前に予め標準色票２
４ａ〜２４ｃの画像＜２４ａ＞、＜２４ｂ＞、＜２４ｃ
＞が画面上のどの領域に入るかを設定しておく。

【００２０】マイクロコンピュータ２８は、プログラム
ソフトを用いて、標準色票２４ａ〜２４ｃのマンセル値
に基づき被測定物１０のマンセル値を図５から図７に示
すフローに基づき算出する。このフローの概略は、ビデ
オストレージシステム３２に保存されたデータを例えば
前記ｖｉｓｉｌｏｇ４を用いて、まず標準色票２４ａ〜
２４ｃの反射解析値（濃度の階調値）と各標準色票２４
ａ〜２４ｃのマンセル値からマイクロコンピュータ中に
回帰式を作成する。ついで、被測定物１０の反射光１６
の解析値から、上記の回帰式を用いてマンセル値を算出
するものである。なお、図５はメインルーチンを図６及
び図７はサブルーチンを示している。また、回帰式は一
次回帰（ｙ＝ａ＋ｂｘ）として十分な精度を確保でき
る。

【００２１】詳細に説明すれば、まず、撮像カメラ２
０、マイクロコンピュータ２８、ビデオマイクロスコー
プ３０を含んで画像処理システムを初期化する（ステッ
プ１）。ついで、ＩＤデータを入力する（ステップ
２）。実施例では３つの標準色票（２４ａ〜２４ｃ）を
被測定物１０の色に合わせて（推定されるマンセル値に
合わせて）設けており、ＩＤデータはその設けられた標
準色票２４ａ〜２４ｃの枚数およびそれぞれのマンセル
値データである。

【００２２】ついで、撮像カメラ２０からビデオストレ
ージシステム３２に格納された画像信号をマイクロコン
ピュータ２８に取り込む（ステップ３）。ついで、画像
信号の表色系をＲＧＢ（：赤・緑・青）からＨＬＳ（：
色相・明度・彩度）に変換する（ステップ４）。つい
で、変換された表色系の画像信号から明度Ｌのみをフレ
ーム抽出する（ステップ５）。

【００２３】ついで、濃度計算のサブルーチンを実行す
る（ステップ６）。このサブルーチンにおいては、図６
（ａ）に示すように、標準色票２４ａ〜２４ｃの濃度
（階調値）の計測値を処理し（６−ａ）、その後、被測
定物１０の個別の注目部位の計測値を処理する（６−
ｂ）。標準色票２４ａ〜２４ｃ計測値の処理において
は、図６の（ｂ）に示すように、計測範囲を設定する
（６−ａ１）。この計測範囲は、標準色票２４ａ〜２４
ｃと被測定物１０の個別部位とである。その各の計測範
囲について各範囲内の平均濃度（階調値）を算出する
（６−ａ２）。

【００２４】ついで、回帰分析のサブルーチンを実行す
る（ステップ７）。このサブルーチンにおいては、図７
の（ａ）に示すように、算出された各標準色票２４ａ〜
２４ｃの各平均濃度から標準色票２４ａ〜２４ｃすべて
の濃度平均を算出し（７−１）、標準色票２４ａ〜２４
ｃの濃度分散を算出し（７−２）、標準色票２４ａ〜２
４ｃの共分散を算出する（７−３）。ついで、標準色票
２４ａ〜２４ｃ回帰定数を算出し（７−４）、さらに、
標準色票２４ａ〜２４ｃの相関係数Ｒを算出する（７−
５）。

【００２５】ついで、相関係数Ｒが０．９以上か否かを
判定する（ステップ８）。判定結果が正（Ｒ≧０．９）
であればステップ９のサブルーチンを実行して算出濃度
をマンセル値に変換し、一方、判定結果が否（Ｒ＜０．
９）であれば、ステップ３に戻って画像信号の取り込み
を行う。すなわち、相関係数Ｒの低いデータは捨てて高
いデータのみ使用してマンセル値を求めることにより、
精度を上げている。もちろん判定基準は０．９以外もよ
いことはもちろんである。０．８５〜１とすることがで
きる。ステップ８のサブルーチンでは、図７（ｂ）に示
すように、前記被測定物１０の注目部位の濃度をステッ
プ７で求めた係数の回帰式に代入してマンセル値を求め
て出力する。ついで、算出された注目部位のマンセル値
を出力プリンター３６に打ち出して出力する。

【００２６】発明者は、本発明の効果を確認するべく、
ある被験者の腕にわずかのシミの生じた部位（シミ部）
とそれに近接する正常と思われる部位（正常部）につい
て、従来技術（濃度を計測し計測の前には標準色票用い
て調整する）と本発明装置（前記実施例の装置）とで各
々５回測定した。その測定結果を次の表１に示す。この
表１では従来技術装置によるものが階調値で示され、本
発明装置によるものがマンセル値で示されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】従来技術装置の測定結果について、Ｓ／Ｎ
（ＳＮ比）ｄＢ（デシベル）を表２のように、統計解析
における分散分析法を用いて求めた。

【表２】

【００２９】 η＝（測定部位の寄与率）÷（誤差の寄与率）＝７．９０４Ｓ／Ｎ＝１０×ｌｏｇη＝１０×ｌｏｇ７．９０４＝８．９８（ｄＢ）

【００３０】これに対して、本発明装置の測定結果につ
いて、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）ｄＢ（デシベル）を表３のよう
に前記分散分析法を用いて求めた。

【表３】

【００３１】 η＝（測定部位の寄与率）÷（誤差の寄与率）＝１２５．５８Ｓ／Ｎ＝１０×ｌｏｇη＝１０×ｌｏｇ１２５．５８＝２０．９９（ｄＢ）以上のように、本発明の測定装置は、従来技術装置に比
べて、２０．９９÷８．９８＝２．３倍感度が良い測定
技術である。よって、本発明の有用性が理解される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、各測
定毎に標準色票等を被測定物とは別に撮像して調整する
必要がないため明度測定を非常に簡便に行い得る。ま
た、電圧、光源の照度の違い、環境光の違い等が測定に
影響しなくなるため明度測定の再現性および精度を向上
させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る明度測定装置の全体構成
をブロック図で説明図するものである。

【図２】図１の明度測定装置の光源、マイクロスコー
プ、およびレンズ体の構成説明図である。

【図３】（ａ）は図１の明度測定装置の光源、マイクロ
スコープおよびレンズ体の構成説明図、（ｂ）はフィル
ター２２の詳細説明図である。

【図４】図１の明度測定装置の測定説明図であって、
（ａ）は光学系の説明図、（ｂ）は撮像画像信号例であ
る。

【図５】図１の明度測定装置のマンセル値の測定フロー
チャートのメインフローの説明図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、図５のマンセル値測定フロ
ーチャートのサブルーチン説明図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、図６の明度測定装置のマン
セル値の測定フローチャートである。

【図８】従来の明度測定装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１０被測定物１２光１４光源１６反射光１８レンズ体２０撮像カメラ２２フィルター２４ａ〜２４ｃ標準色票２８マイクロコンピュータ３０ビデオマイクロスコープ３２ビデオストレージシステム３４入出力ボード３６出力プリンター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に光を照射する光源と、光の照
射された被測定物の反射光を採光するレンズ体と、レン
ズ体を通って来た反射光を画像信号に変換する撮像部
と、変換された反射光の画像信号に基づき対象体の明度
を測定する装置において、前記反射光の通過経路上であってレンズ体に一体に配設
された、マンセル値が既知の複数の標準色票と、前記被測定物と共に該標準色票に光を照射する光源と、前記被測定物の反射光および前記標準色票の反射光をそ
れぞれ分別して画像信号に変換可能な撮像部と、撮像部変換画像信号から前記標準色票のマンセル値に基
づき被測定物のマンセル値を算出する演算部と、算出された被測定物のマンセル値を表示する表示部とを
備えたことを特徴とする明度測定装置。