JPH08297097A - マット調塗光紙の光沢むら測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マット調塗光紙の光沢むらを定量的に測定す
る。 【構成】 １つの光源２１から可視光を対象物（マット
調塗光紙）２３の外表面に照射し、その反射光をテレビ
カメラ２４で受光し、得られた明暗の階調分布を持つ２
次元画像を画像解析装置２０においてフーリエ変換し、
次いでフーリエ逆変換する際に特定波長範囲において強
調係数を用いて画像の明暗を２極化し、閉区画を形成す
る明部の画像領域を光沢むら部分としてそれぞれ別々に
面積を計算し、その面積の分布パラメータを測定結果と
して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マット調塗光紙および
表面光沢の少ない製品表面の光沢むらを品質の１項目と
して定量的に測定するマット調塗光紙の光沢むら測定方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製品表面の光沢の強さの他に光沢
むらが製品の品質面で重要視されるようになってきてい
る。例えば塗工紙の「面感」、成形プラスチック表面の
「フローマーク」および自動車塗装の「鮮映性」などが
ある。

【０００３】塗工紙の面感について述べると、すなわ
ち、製品の外観は光沢度が均一なもの程、面感が良いと
されている。その評価は従来、塗工紙表面の主としてサ
ブミリメーター領域の光沢むらを検査員が目視して視覚
的に判定することによってなされている。また、テレビ
カメラなどの撮像装置で製品の外観を撮像し、撮像結果
から、製品外観の輝度レベル（反射光強度）の分布を算
出する下記の検査方法も提案されている。

【０００４】その一つはクロマトスキャナーを改造し
て、０．４ｍｍφの光束を７５°の入反射角で塗工紙表
面上に走査し、反射光の強さの標準偏差が目視順位と関
係することを明らかにしたものである（Ｈ．Ｆｕｊｉｗ
ａｒａ ｅｔ．ａｌ．，１９９０ ＴＡＰＰＩ Ｃｏａ
ｔ．Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏｃ．，２０９（１９９０））。

【０００５】他の一つはＣＣＤカメラから入力した印刷
紙の表面反射２次元画像を画像解析して平均目視順位と
の相関を調べ、反射光の強さすなわち階調の変動係数と
相関性が良いことを明らかにしたものである。しかし、
白紙の光沢むらに関しては相関しないケースが多かった
としている＜Ｍ．Ａ．ＭａｃＧｒｅｇｏｒ ｅｔ．ａ
ｌ．，１９９１ ＴＡＰＰＩ Ｃｏａｔ．Ｃｏｎｆ．Ｐ
ｒｏｃ．，４９５（１９９１）＞。

【０００６】なお、特開平６−２２２００２号では光沢
むらを従来の方法と違って光沢面からの反射光の強い部
位（明部）または弱い部位（暗部）の大きさ（面積）お
よびその分布として捉え、光沢の強いグロス調塗光紙に
ついては暗部の面積が視覚評価と一致する相関を得てい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらマット調
塗光紙の光沢むらの目視検査による光沢むらや印刷むら
の検査は評価に個人的な主観が入り込み易く定量性に欠
けるので、良否を客観的に判定するために専門的な検査
員を多数必要とする。

【０００８】一方、前記のマット調塗光紙の光沢むらの
光学的な検査方法については次のような欠点がある。

【０００９】光学的な光沢むらの測定は、反射光強度分
布で定量化が試みられているが、目視判定の結果と必ず
しも対応しない欠点がある。特に白紙面感（印刷される
前の面感）は拡散反射光が強く正反射光による光沢むら
が弱められて反射光強度分布を調べる光学的検査方法は
誤差が大きかった。また、特開平６−２２２００２号の
提案はマット調塗光紙の測定に関しては未だ改善の余地
があった。

【００１０】そこで、本発明は、上述の点に鑑みて、光
沢の弱いマット調塗光紙の光沢むらを光の強度分布より
も光沢むらの大きさおよび分布を以て光沢むらの測定結
果を定量化して表わすことの可能なマット調塗光紙の光
沢むら測定方法および装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、マット調塗光紙を撮像装
置により撮像し、画像解析装置により、撮像結果として
得られる画像の中から閉区画を形成する明部の画像領域
を前記マット調塗光紙の光沢むら部分として検出し、当
該検出した閉区画画像領域の各々の面積を算出し、当該
算出した面積の各々の分布を算出し、その算出結果を定
量化した光沢むらの測定結果とする。

【００１２】請求項２の発明は、前記閉区画を形成する
明部の画像領域の検出に際し、撮像結果の明暗を強調す
ることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、マット調塗光紙を撮像
する撮像手段と、当該撮像の結果として得られる画像の
中から、閉区画を形成する明部の画像領域を、前記マッ
ト調塗光紙の光沢むら部分として検出する検出手段と、
当該検出した閉区画画像領域の各々の面積を算出する第
１の算出手段と、当該算出した面積の各々の分布を算出
することにより当該算出した面積の各々の分布を算出
し、その算出結果をマット調塗光紙の光沢むらの測定結
果として出力する第２の算出手段とを具えたことを特徴
とする。

【００１４】ここで、マット調塗工紙は紙および板紙の
７５度鏡面光沢度試験方法（ＪＩＳＰ−８１４２）を用
いると、マット調塗工紙は４０％以下の光沢度を有する
ものとする。

【００１５】

【作用】マット調塗光紙の光沢むらは明暗の差異が生じ
るために、撮像画像中ではマット調塗光紙の明部が閉区
画を形成することを、本願発明者が発見し、請求項１、
３の発明では、この閉区画の画像の面積分布を算出する
ことによりマット調塗光紙の光沢むらの測定結果を定量
化する。

【００１６】請求項２の発明では、撮像結果の明暗を強
調することによりマット調塗光紙の光沢むら部分を正確
に識別することができる。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は、本発明実施例の基本構成を示す。

【００１９】図１において、１０００はマット調塗光紙
を撮像する撮像手段である。

【００２０】１１００は当該撮像の結果として得られる
画像の中から、閉区画を形成する画像領域を、前記マッ
ト調塗光紙の光沢むら部分として検出する検出手段であ
る。

【００２１】１２００は当該検出した閉区画画像領域の
各々の面積を算出する第１の算出手段である。

【００２２】１３００は当該算出した面積の各々の分布
を算出することにより、その算出結果を光沢むらの測定
結果として出力する第２の算出手段である。

【００２３】なお、後述するが検出手段１１００、第
１，第２の算出手段１２００，１３００の機能は画像解
析処理装置の演算機能により実現される。

【００２４】図２は本発明を適用した測定装置の概略構
造を示す。

【００２５】図２において、マット調塗光紙２３に対し
て撮像装置（図１の撮像手段１１００）１０内の光源２
１から光が偏光フィルタ２２を介して投射される。マッ
ト調塗光紙２３で反射された光は偏光フィルタ２５を介
してテレビカメラ２４において受光される。テレビカメ
ラ２４は受光した光を画素毎の画像信号に変換し、画像
解析装置２０に出力する。

【００２６】本実施例に用いる光源２１には可視の単色
光または白色光を用いることが好ましい。また、対象物
２３の表面上への入射光は平行光または平行光に近い状
態の光が好ましい。平行光もしくは平行光に近い光でな
いと光沢むらが画像全体にわたって捕えにくくなること
がある。入射角は１５°〜３５°が好ましいがこれに限
定されない。

【００２７】本実施例において、テレビカメラ２４によ
って受光する反射光は入射角の値に対し−１０°〜＋１
０°の反射角で捕えることが好ましい。その範囲をはず
れると、光沢の主をなす正反射光を捕えることが難しく
なる。

【００２８】入射光および反射光を同位相の偏光フィル
タ２２，２５に通すことにより、拡散反射光を遮断し、
正反射光を透過させる。このため光沢むらがより強調さ
れる。

【００２９】本実施例で用いるテレビカメラ２４は対象
物２３の２次元（平面）画像を得る装置を指し、平面内
の位置に対する明暗の変化を電気信号で捕えるものであ
れば、何を用いてもよい。市販されているものとしてＣ
ＣＤカメラ，ビデオカメラなどがあるが、明暗と電気信
号が直線関係にあるＣＣＤカメラを用いることが好まし
い。テレビカメラのレンズの焦点距離は画像の分解能が
対象物表面の大きさで表わすと０．５ｍｍ以下になり、
かつ画像全体に相当する対象物の測定面積が２×２ｍｍ
以上になるよう選定することが好ましい。

【００３０】本発明は画像信号の解析方法に特徴があ
り、本発明に関する画像解析処理を説明する。

【００３１】テレビカメラ２４により得られた１画面分
の画像信号、すなわち、画素毎の輝度値（階調表現）は
画像解析装置２０内のメモリに記憶された後、中央演算
処理装置により読出され、以下の処理ステップで画像解
析される。

【００３２】（１） ２次元画像に対して次式によりフ
ーリエ変換を施す。

【００３３】

【数１】

【００３４】フーリエ変換の結果は周波帯毎の強度分布
を示し、パワースペクトルと呼ばれる。

【００３５】（２） フーリエ変換結果を逆フーリエ変
換する際に肉眼で認識できる特定波長範囲に該当する部
分に強調係数を乗じることにより、撮像時の２次元画像
の明暗を強調した強調画像を得る。逆フーリエ変換式は
次式で表わされる。

【００３６】

【数２】

【００３７】（３）得られた強調画像の中から明部に対
応する白色部または暗部に対応する黒色部が閉区画を形
成する画像領域部分を光沢むらの部分として検出し、検
出の閉区画領域の各々についての面積，平均面積または
標準偏差または変動係数または単位面積当たりの白色部
または黒色部の個数を目視評価に対応する光沢むらの判
定パラメータとして算出する。また、これらのパラメー
タ値が光沢むらの度合（分布）を定量的に表わすことに
なる。

【００３８】ここで白色部および黒色部とは白色および
黒色のそれぞれに準ずる階調を持つ、独立の閉区画領域
を指す。

【００３９】上記パラメータの算出式を参考のために、
以下の式に示しておく。またこの処理を実行するときの
画像解析装置が図１の検出手段１１００，第２の算出手
段１２００，第２の算出手段１３００として動作するこ
とは言うまでもない。

【００４０】

【数３】

【００４１】

【数４】

【００４２】

【数５】

【００４３】上述の特定の波長範囲としては下限が０．
００４〜２．０ｍｍ、上限が２．０〜２００ｍｍとなる
ように波長範囲を設定することが好ましい。下限を０．
００４〜２．０ｍｍの範囲外にすると人間の視覚の分解
能と相違し、有効な測定値が得られなくなる。また、上
限を２．０〜２００ｍｍの範囲外にすると、人間が差と
して知覚する大きさと相違し、有効な測定値が得られな
くなる。

【００４４】数２式における強調係数は２〜５０倍が好
ましい。２倍未満であると明暗の２極化が得られず、ま
た５０倍を越えるとむらの形状が視覚で認識したものと
一致しなくなり、有効な測定値が得られにくくなる。

【００４５】以上の演算処理はコンピュータで計算する
場合、２次元画像を分画して、画素の集合体とし、各画
素の階調は画像信号をデジタル化して入力する。

【００４６】以上述べた画像解析処理のうち、２次元画
像をフーリエ変換および逆変換し、白色部または黒色部
を得る操作は、従来“しきい値”と言われる恣意的にな
りがちな領域設定と置き替わるもので、すべてのサンプ
ルについて同一の条件で設定できるので、再現性・信頼
性の良い測定値が得られる。

【００４７】マット調塗光紙の光沢むらを定量的に測定
する方法および装置は従来の製品表面の光沢むらを視覚
判定する方法に置き替わる方法として好適であり、恣意
的な操作を必要としないことから測定者の経験・判断に
左右されることなく、再現性・信頼性の良い定量的な数
値が簡単に得られる特徴を有している。

【００４８】したがって、本発明は塗工紙の白紙面、お
よび印刷面の微小光沢むらはもちろん、成形プラスチッ
ク表面、各種塗装面およびその他表面の美観・平滑性を
重視する物品の微小光沢むらを定量的に評価するのに有
用な方法および装置を提供するものである。

【００４９】実際に行った光沢むらの測定結果を参考の
ために紹介しておく。塗工紙サンプルは市販のシートオ
フセット用マット調塗工紙（Ａ２品種、９サンプル）を
用いた。

【００５０】白紙の微小光沢むら測定装置は図２に示す
装置を用いた。白色可視の平行光（光照射装置ＨＴ−
２：Ｎｉｋｏｎ）を偏光して、塗工紙表面上に法線に対
し入射角２５°で紙面上に照射し、同２５°の反射光を
入射光と同位相の偏光フィルタを介してＣＣＤカメラ
（ＳＯＮＹ：ＣＥ−７５）で検出した。

【００５１】１画素当たりの対象物表面の撮影面積は４
０×４０μｍで、測定面積は１０×１０ｍｍであった。
データは１サンプル当たり４ケ所撮影し、その相加平均
をもって値とした。

【００５２】各画素の明度はＡ／Ｄコンバータでデジタ
ル化した階調に変換した。階調は黒から白までを２５６
等分し、黒を０、白を２５５のレベルとした。光量は各
群塗工紙サンプル中最も光沢度の高いサンプルの階調分
布が階調レベル２５５にかからないように設定した。

【００５３】画像解析（画像解析装置ＩＰ−１０００：
Ａｓａｈｉ Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．）の条件に関しては、
原画像を２次元フーリエ変換してから、さらに逆変換す
る際に肉眼で認識できる特定の波長範囲に強調係数を掛
け、画像の明暗むらを強調した。むらを強調した画像の
階調において、０〜１の範囲を＜黒色部＞、２５４〜２
５５の範囲を＜白色部＞とした。黒色部（原画像では暗
い部分）および白色部（原画像では明るい部分）の１個
毎の面積を求めた後、その標準偏差を計算した。

【００５４】目視準位に関しては７人の社内外の紙品質
評価にかかわっている専門家が順位をつけて、その順位
の相加平均値を目視平均順位とした。順位のつけ方は各
群において面感の良い順に、１，２，３…と整数でつけ
た。

【００５５】目視評価の平均順位と塗工紙の光沢むらに
相当する強調された白色部と黒色部の面積標準偏差との
関係を図３および図４に示す。この場合のフーリエ逆変
換時の強調波長範囲は０．４〜８．０ｍｍ、強調係数は
２０倍とした。図３および図４から明らかなように相関
係数は白色部をとった場合ｒ＝０．９０，黒色部の場合
ｒ＝−０．２０を得た。これらの結果から、マット紙の
目視評価は光沢むらの暗い部分よりも明るい部分を見て
判定していることがわかる。すなわち、白色部の面積標
準偏差の方が視覚感覚に対する支配的因子であると考え
る。

【００５６】また、目視評価の平均順位と、白色部およ
び黒色部の１個当たり平均面積の関係を図５〜図６に示
す。明部面積の大きさと目視評価は非常に高い相関性を
有する。

【００５７】本実施例に加えて、以下の例を実現でき
る。

【００５８】（１） 第１，第２実施例では光沢むらお
よび印刷むらの測定を行うまでの処理を説明したが、測
定結果を用いて外観検査を自動的に行うこともできる。
この場合、測定結果として得られるパラメータ値を予め
定めたしきい値と比較して異常の有無判定を行う。この
とき、検査結果を表示すると共に、撮像結果を強調した
画像を表示器に表示するとよい。

【００５９】（２） 光沢むらまたは印刷むらの測定結
果を可視出力するには、以下の形態を用いることができ
る。

【００６０】（ａ）算出したパラメータ値を表示装置や
プリンタにより数値出力する。

【００６１】（ｂ）算出したパラメータ値を表示装置や
プリンタによりグラフ出力する。

【００６２】（ｃ）複数のパラメータ値を用いて数値演
算式により光沢むらの度合を数値に変換し、その数値に
対応させて、光沢むらの程度“大”，“中”，“小”の
ようなメッセージを表示させる。

【００６３】（３） 本実施例では画像の中から閉区画
部分の画像領域を検出するための詳細な処理については
説明なかったが、この処理は輪郭線抽出処理として周知
の各種手法を用いればよい。

【００６４】（４） 光沢むらの境界を明確にしたい場
合は閉区画を形成する輪郭線を強調して表示するとよ
い。

【００６５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、マット調塗光紙についても光沢むらを定量的に測定
できるので、光沢むらの程度を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の基本構成を示す機能ブロック図
である。

【図２】本発明実施例の構造を示す構造図である。

【図３】マット調塗光紙における面積標準偏差と視覚評
価の関係を示す図である。

【図４】マット調塗光紙における面積標準偏差と視覚評
価の関係を示す図である。

【図５】目視平均順位と面積標準偏差との関係を示す図
である。

【図６】目視平均順位と面積標準偏差との関係を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 撮像装置 ２０ 画像解析装置 ２１ 光源 ２２，２５ 偏光フィルタ ２３ 対象物（マット調塗光紙）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マット調塗光紙を撮像装置により撮像
   し、 画像解析装置により、撮像結果として得られる画像の中
   から閉区画を形成する明部の画像領域を前記マット調塗
   光紙の光沢むら部分として検出し、 当該検出した閉区画画像領域の各々の面積を算出し、 当該算出した面積の各々の分布を算出し、その算出結果
   を定量化した光沢むらの測定結果とすることを特徴とす
   るマット調塗光紙の光沢むら測定方法。
2. 【請求項２】 前記閉区画を形成する明部の画像領域の
   検出に際し、撮像結果の明暗を強調することを特徴とす
   る請求項１に記載のマット調塗光紙の光沢むら測定方
   法。
3. 【請求項３】 マット調塗光紙を撮像する撮像手段と、 当該撮像の結果として得られる画像の中から、閉区画を
   形成する明部の画像領域を、前記マット調塗光紙の光沢
   むら部分として検出する検出手段と、 当該検出した閉区画画像領域の各々の面積を算出する第
   １の算出手段と、 当該算出した面積の各々の分布を算出することにより当
   該算出した面積の各々の分布を算出し、その算出結果を
   マット調塗光紙の光沢むらの測定結果として出力する第
   ２の算出手段とを具えたことを特徴とするマット調塗光
   紙の光沢むら測定装置。