JPS63163219A - 色識別基準作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 ２種類の色識別基準を自動的に設定する機能を備えた装
置である。与えられた色サンプルのそれぞれについて色
センサの出力に基づいて色情報（色差；Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｓ
値；Ｌ＊、３本、ｂ零値など）を作成して記憶する。第
１の色識別基準は、ある色サンプルの色情報と他の色サ
ンプルの色情報との差の最小値に関係する値（たとえば
そのｌ／２）をその色サンプルについての許容値として
設定することにより作成される。第２の色識別基準は色
情報の最高精度を許容値として設定することにより作成
される。モードの設定により、上記の第１または第２の
色識別基準が設定される。作成された色識別基準に基づ
いて色識別処理が行なわれる。

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＃よびＳ成分の許容幅をパーセント９６で人力す
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２
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１色識別装置の
制御装置（−役にマイクロ・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十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（％）が人力される。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。

判別り限値　　Ｘ　　　−Ｘ（１＋ＸＰ／１（ｔｏ）ｍ
ａｘ Ｙ　　　−Ｙ（１＋ＹＰ／１００） ｍａｘ Ｚ　　　−Ｚ　（１＋ＺＰ／１００） ｍａｘ Ｓ　　　−３（１＋ＳＰ／１ｏｎ） ｍａｘ 判別下限値　　Ｘ　　、　　−Ｘ　（１−ＸＰ／１００
）ｆｌｌｎ Ｙ　　、　　−Ｙ　（１−ＹＰ／１００）＋１１１ｎ Ｚ　　、　　−Ｚ　（１−ＺＰ／１００）Ｓ　　　−３
（１−３Ｐ／１００） ｉｎ 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検知され
９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１色成分データＸ−Ｒ／Ｓ、Ｙ−Ｇ／Ｓ、Ｚ−
Ｂ／Ｓ力（ｌ寅算され、上記判別基準を用いて下記の比
較照合が行なわれる。

Ｘ、＜Ｘ＜Ｘ ０１１１１　　　　　　　　　　　１１１ａＸＹ＜Ｙ＜
Ｙｆｆｌａｘ ｉｎ ｚ　　　＜　ｚ　＜　ｚ　ｍａｘ ｉｎ Ｓ　・　〈Ｓ＜Ｓ□、 ｌｎ 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
判別基桑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１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愚かそのためのデータ
を人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１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、第１
の色識別基準作成モードが設定されている場合に、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
値に関係す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第１
の基準作成手段、および第２の色識別基準作成モードが
設定されている場合に、あらかじめ定められた色情報分
解能の最高値またはこれに近い値を許容値として各色サ
ンプルの色情報に対応して記憶する第２の基準作成手段
を備えていることを特徴とする。

上記の色情報としては色差、上記の色成分データｘ、ｙ
、ｚ、ｓおよびり、ａ＊、ｂ＊値など＊ がある。第１の色識別基準作成手段において許容値とし
て設定される差の最小値に関係する値としては差の最小
値の１／２が好ましい。

第１の色識別基準作成モード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。また第２の色識別基準作成モードにおいて自動
設定される許容値は色識別基準の高精度化を図る場合に
好適である。

この発明では１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ツティング
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。さらにこの発明では、
２種類の色識別基準の作成が可能であるから１色識別装
置の使用条件、環境等に応じていずれか一方の基準を選
択することが可能となり１色識別装置の応用範囲が広が
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Ｏ１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１
０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０．を照明しでもよい。

被色識別物体０．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．入射光の等色間数に近似した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刺激値の等色間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１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
ノリシカリイ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３Ｇ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モートは、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２！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１〜３９６程
度０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、Ｗｉ妙な色のずれの判定、ＣＣＭ（コンピュータ・
カラー・マツチング）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１色差；色成分データｘ、ｙ、ｚ、Ｓ；および
り、ａ＊、ｂ’値があ＊ るが、以下に示す実施例では色差が用いられる。

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＊値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もちろん用いることが可能であ
るが、この場合に４つの色成分データのすべてに対して
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木 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、ｘ、ｙｎ、ｚ　　を完全拡散反射ｎ 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。

＊　　　　　　＊ これらの差をΔＬ　、Δａ　、Δｂ＊とする。

ΔＬ＊−Ｌ　＊−Ｌ　＊ Ｉ　　　　　　　ｎ Δａ＊−ａ　＊−ａ　＊　　　　　　　　　　　　　　
・・・（２）■ｎ Δｂ１．ｂ　＊−ｂ　＊ Ｉ　　　　　　　ｎ これら２つの物体ｍ、ｎの色差ΔＥは次式で与えられる
。

ΔＥ　　−９（ΔＬ　）　＋（Δａ　）　＋（Δｂ　）
２−（３）闘 色識別基準の作成処理は１色サンプルを色センサ２１に
検知させ９色センサの出力に基づいて上記＊ のｘ、ｙ、ｚおよびり、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＊ ７１色差についての上述した最高精度（最高精度色差Δ
Ｅ　、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ｎ　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〜ｎ　が付けられている。各ＳＣＴ
には１色を 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＊、８本、
ｂ＊値および色識別基準としての許容色差ΔＥ（ｎ−１
〜ｎ　）がそれぞれ記憶さＣｎ　　　　　　　　　　　
　　す れる。色識別装置の表示装置３３には１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１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１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２
１の前に置くかまたはコンベア」二を流す。すると１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）式に従ってり、ａ’、
ｂ＊＊ の値が算出される（ステップ４２）。算出されたり、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４
４）。

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２色番号ｎの色識別基準すなわち許容色差Δ
Ｅ　を決定するために、他のすべての色ｆｌ サンプルとの色差（第（３）式）ΔＥ（ｍ−１〜ｎ ｎｔ、ｍ≠ｎ）を算出し、その仲で最も小さいものΔＥ
　、を捜し出す。この色差最小値ΔＥｆｆｉｉｎｆｌｌ
１１ を２で割った値を許容色差ΔＥ　とする。

Ｃｎ ΔＥ　−ΔＥ　、／２　　　　　　・・・（４）Ｃｎ　
　　　　　　ｆｆ１ｌｎ この許容色差ΔＥ　は最高精度色差ΔＥ　よりＣｎ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃは大きく
なければならない。

ΔＥ　〉ΔＥ　　　　　　　　　　　・・・（５）Ｃｎ
　　　　　　　Ｃ 第（５）式を満たさない場合には１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’　−Ｌ　’）２＋　（ａ＊−ａ　＊）２＋　（ｂ
＊−ｂ　＊）”ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎ≦ΔＥ　　　
　　・・・　（６） Ｃｎ となる。

Ｌ＊、ａ木、ｂ本位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ｎ　　−３の場合について第３を 図に示されている。最高精度色差ΔＥ　もまた図示され
ている。

上述の例では、最小色差ΔＥ　、を２で割ってｍｌ口 許容色差ΔＥ　を決定しているが、２以外の適当ｅｌ＋ な数字（２以上が好ましい）で除してもよい。

上述した第１モードの色識別基僧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〜ｎ
　まで変えながら（ステップ５２．６０．８２）　　（
ただしｍ−ｎは除く）１色番号ｎとｍのＳＣＴか＊ らそれぞれデータＬ、ａ”、ｂ＊を読出しくステップ５
３）　、　１（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（ΔＥ　）が現わＣｎ 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５８．５９）。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１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５８．５７）。

以」一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８１．６３）。

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ΔＥ　を書込めばよい（ステップ７
１〜７４）。

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。

＊　　　＄２　　　　＊　　　＊２ （Ｌ　　−Ｌ　　）　　＋（ａ　　−ａ　　）　　＋（
ｂ＊−ｂ＊）２ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎ≦ΔＥ　　　
　・・・（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Δ
Ｅ　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か
、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人力によって検知されると（外部ト
リが）、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１色センサ２１の信号が読込まれ
（ステップ８１）、Ｘ、Ｙ、Ｚ値の決定とり、ａｌ　ｂ
’値よ の算出が行なわれ、ＣＭＴに格納される（ステップ！（
２，８３）。

＊ この測定データＬ、ａ＊、ｂ＊とＳＣＴ内の零＊＊ Ｌ　　、ａ　　、ｂ　　とを用いてこれらの色差ΔＥが
ｎ　　　　　　ｎ　　　　　　ｎ 求められ、このΔＥがＳＣＴ内に登録されている許容色
差ΔＥ　（ΔＥ　）より小さいかどうかがＣｎ　　　　
　　　Ｃ 判定される（ステップ８５．８８）。この処理は。

ΔＥ〈ΔＥ　である色番号ｎがみつかるまで続けＣｎ られ（ステップ８Ｂ、　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に出力指定符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ほこの出力指定番地出力は２
選別制御信号としても用いられる。ΔＥくΔＥ　である
色番号がみつＣｎ 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９１）。

【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図はり、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）ｉ、ｌｆＩ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。 以　　上 第３図 第　　４　　図 第　　６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 与えられた色サンプルのそれぞれについて、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。 第１の色識別基準作成モードが設定されている場合に、
   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
   さい値に関係す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
   第１の基準作成手段、および 第２の色識別基準作成モードが設定されている場合に、
   あらかじめ定められた色情報分解能の最高値またはこれ
   に近い値を許容値として各色サンプルの色情報に対応し
   て記憶する第２の基準作成手段、 を備えている色識別基準作成装置。