(57)【要約】【課題】  外光の強度の強弱に関わらず一律の処理により物体色の正確な情報を得る。【解決手段】  本発明の物体色測定方法は、外光により照明されている被写体１０の物体色の測定を行うものであり、赤色（以下Ｒという）、緑色（以下Ｇという）及び青色（以下Ｂという）の各単色光を合成してなる白色（以下Ｗという）、Ｒ及びＢの各単色光を合成してなるマゼンタ色（以下Ｍという）、Ｂ及びＧの各単色光を合成してなるシアン色（以下Ｃという）、並びに、Ｇ及びＲの各単色光を合成してなる黄色（以下Ｙという）の照明光を使用し、外光及びＷの照明光の双方、外光及びＭの照明光の双方、外光及びＣの照明光の双方、並びに、外光及びＹの照明光の双方によって照らされた被写体１０の各光情報を測定する段階と、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体の各光情報を算出する段階とを含んでいる。【選択図】      図１
2010121982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光により照明されている被写体の物体色の測定を行う物体色測定方法において、
赤色（以下Ｒという）、緑色（以下Ｇという）及び青色（以下Ｂという）の光を合成してなる白色（以下Ｗという）、Ｂ及びＧの光を合成してなるシアン色（以下Ｃという）、Ｇ及びＲの光を合成してなる黄色（以下Ｙという）、並びに、Ｒ及びＢの光を合成してなるマゼンタ色（以下Ｍという）の照明光を使用し、
外光及び前記Ｗの照明光の双方、外光及び前記Ｃの照明光の双方、外光及び前記Ｙの照明光の双方、並びに、外光及び前記Ｍの照明光の双方によって照らされた被写体の各光情報を、光電変換を利用して測定する段階と、
次式（１）〜（３）によって、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体の各光情報を算出する段階と
を含む物体色測定方法。
JR＝JaW−JaC                                                              (1)
JG＝JaW−JaY                                                              (2)
JB＝JaW−JaM                                                              (3)
但し、
Jj：jの照明光によって照らされた状態の被写体の光情報(j＝R，G，B)
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体の光情報
(i＝W，C，Y，M)
【請求項２】
外光により照明されている被写体の物体色の測定を行う物体色測定装置において、
赤色（以下Ｒという）、緑色（以下Ｇという）及び青色（以下Ｂという）の光を合成してなる白色（以下Ｗという）、Ｂ及びＧの光を合成してなるシアン色（以下Ｃという）、Ｇ及びＲの光を合成してなる黄色（以下Ｙという）、並びに、Ｒ及びＢの光を合成してなるマゼンタ色（以下Ｍという）の照明光をそれぞれ生成する照明装置と、
前記被写体の光情報を、光電変換を利用して測定する測色装置と、
前記照明装置及び前記測色装置を制御することにより、外光及び前記Ｗの照明光の双方、外光及び前記Ｃの照明光の双方、外光及び前記Ｙの照明光の双方、並びに、外光及び前記Ｍの照明光の双方によって照らされた被写体の各光情報を測定するとともに、
次式（１）〜（３）によって、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体の各光情報を算出する制御・演算手段と
を備えた物体色測定装置。
JR＝JaW−JaC                                                              (1)
JG＝JaW−JaY                                                              (2)
JB＝JaW−JaM                                                              (3)
但し、
Jj：jの照明光によって照らされた状態の被写体の光情報(j＝R，G，B)
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体の光情報
(i＝W，C，Y，M)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の外光に照明されている被写体の物体色を外光の影響を受けずに正確に測定できるようにする物体色測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
背景技術としては、特許文献１に記載された物体色測定方法を例示する。同文献の［従来技術］に記載されているように、任意の外光下において物体の分光反射率を測定するためには、既知の照明を外光に加えた状態の分光分布と、外光のみの場合の分光分布をそれぞれ測定し、被写体の同じ位置における分光光度を比較すれば良い。そして、同文献の物体色測定方法も基本的には、この原理に基づくものとなっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４３２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記原理における照明の光をＯＮ／ＯＦＦする方法では、被写体の色情報の測定手段として光電変換を利用したＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを使用する場合に、暗電流の問題がある。
【０００５】
暗電流とは、入射光がなくても発生する電荷のことで、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子に固有のものである。暗電流の存在のためイメージセンサ出力は、入射光が無くても検出値が０にならない、即ち光の強度が弱い領域では、入射光の強度に対してその検出値がリニアにならない問題がある。
【０００６】
このため、前記原理では、照明の光をＯＮした状態に対し外光が著しく弱い場合、照明の光をＯＦＦした状態においては、暗電流により被写体の色情報を正確に測定することができず、物体色を正確に測定することができないという問題がある。この問題に対しては、例えば、外光の強度が弱い場合のみ別処理とすることが考えられるが、そうすると処理が煩雑になる等の課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の物体色測定方法は、
外光により照明されている被写体の物体色の測定を行う物体色測定方法において、
赤色（以下Ｒという）、緑色（以下Ｇという）及び青色（以下Ｂという）の光を合成してなる白色（以下Ｗという）、Ｂ及びＧの光を合成してなるシアン色（以下Ｃという）、Ｇ及びＲの光を合成してなる黄色（以下Ｙという）、並びに、Ｒ及びＢの光を合成してなるマゼンタ色（以下Ｍという）の照明光を使用し、
外光及び前記Ｗの照明光の双方、外光及び前記Ｃの照明光の双方、外光及び前記Ｙの照明光の双方、並びに、外光及び前記Ｍの照明光の双方によって照らされた被写体の各光情報を、光電変換を利用して測定する段階と、
次式（１）〜（３）によって、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体の各光情報を算出する段階と
を含んでいる。
JR＝JaW−JaC                                                              (1)
JG＝JaW−JaY                                                              (2)
JB＝JaW−JaM                                                              (3)
但し、
Jj：jの照明光によって照らされた状態の被写体の光情報(j＝R，G，B)
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体の光情報
(i＝W，C，Y，M)
【０００８】
また、本発明の物体色測定装置は、
外光により照明されている被写体の物体色の測定を行う物体色測定装置において、
Ｒ、Ｇ及びＢの光を合成してなるＷ、Ｂ及びＧの光を合成してなるＣ、Ｇ及びＲの光を合成してなるＹ、並びに、Ｒ及びＢの光を合成してなるＭの照明光をそれぞれ生成する照明装置と、
前記被写体の光情報を、光電変換を利用して測定する測色装置と、
前記照明装置及び前記測色装置を制御することにより、外光及び前記Ｗの照明光の双方、外光及び前記Ｃの照明光の双方、外光及び前記Ｙの照明光の双方、並びに、外光及び前記Ｍの照明光の双方によって照らされた被写体の各光情報を測定するとともに、
次式（１）〜（３）によって、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体の各光情報を算出する制御・演算手段と
を備えている。
JR＝JaW−JaC                                                              (1)
JG＝JaW−JaY                                                              (2)
JB＝JaW−JaM                                                              (3)
但し、
Jj：jの照明光によって照らされた状態の被写体の光情報(j＝R，G，B)
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体の光情報
(i＝W，C，Y，M)
【０００９】
ここで、本発明では、外光及び被写体に関し、次のことを仮定している。
（ａ）外光の経時変化がないこと、又は外光の経時変化が無視できるほどの時間内計測を行うこと。
（ｂ）外光に照明光が重畳する場合、相互反射の影響を無視できるとして、被写体表面を照らす光の分光分布はE(λ)＝Ea(λ)＋Es(λ)と表すことができること（Ea(λ)：外光の分光分布、Es(λ)：照明光の分光分布）。
（ｃ）被写体は静止していること。
【００１０】
また、前記照明光を生成する照明手段又は照明装置としては、画像や映像をスクリーン等に投影することにより表示するプロジェクタや、Ｒ、Ｇ及びＢの発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）を利用した照明装置等の公知の照明装置を例示する。また、前記光電変換を利用して測定する測定手段又は測定装置（以下、測定手段等という。）としては、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサを例示する。また、前記各照明光の強度及び／又は撮影条件は、前記光電変換を利用して測定する測定手段等において暗電流の問題（測定手段等への入射光が弱すぎる場合の問題）及び電荷の飽和の問題（測定手段等への入射光が強すぎる場合の問題）が生じない程度に設定するものとする。
【００１１】
また、前記光電変換を利用して測定する測定手段又は測定装置が出力する前記光情報Jは、次式で表すことができるものとする。
Ｊ＝∫E(λ)S(λ)R(λ)dλ                                                  (4)
但し、
E(λ)：被写体表面を照らす光の分光分布
S(λ)：被写体表面の分光反射率
R(λ)：前記測定手段又は前記測定装置の分光感度
【００１２】
そして、光には線形な性質が成り立つことを利用すると、式（４）は、相互反射を無視できるとした場合には次式で表すことができる。
J＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫Es(λ)S(λ)R(λ)dλ                           (5)
【００１３】
この構成によれば、照明光の強度を変更するのではなく、照明光の色を変更するようにしているので、従来技術とは異なり、被写体の色情報の測定手段として光電変換を利用したＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合に、暗電流の問題が生じない。このため、外光の強度の強弱に関わらず、被写体の物体色の測定を一律に処理することができ、該物体色の正確な情報を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る物体色測定方法及び装置によれば、外光の強度の強弱に関わらず、被写体の物体色の測定を一律に処理することができ、該物体色の正確な情報を得ることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を物体色測定装置に具体化した実施形態について、同装置を使用して実施する方法とともに、図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明の物体色測定装置１の構成について説明する。図１に示すように、本装置１は、被写体１０に対し照明光を放射する照明装置２と、被写体１０の光情報を測定する測色装置３と、照明装置２及び測色装置３を制御するとともに外光の影響を除外した被写体１０の光情報を演算する制御・演算装置４とを備えている。
【００１７】
照明装置２は、Ｒ、Ｇ及びＢの光を任意に合成して放射することができるように構成されており、例えば、画像や映像をスクリーン等に投影することにより表示するプロジェクタや、Ｒ、Ｇ及びＢのＬＥＤを利用した照明装置等の公知の照明装置を光源として利用することができる。本例の照明装置２は、制御・演算装置４からの指令に応じて、Ｒ、Ｇ及びＢの光を合成してなるＷ、Ｂ及びＧの光を合成してなるＣ、Ｇ及びＲの光を合成してなるＹ、並びに、Ｒ及びＢの光を合成してなるＭの照明光をそれぞれ生成するようになっている。
【００１８】
測色装置３は、被写体１０の光情報を、光電変換を利用して測定するものであり、本例では、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサを用いるものとする。また、イメージセンサとしては、被写体１０のモノクロの光情報を測定するモノクロイメージセンサ、被写体１０のカラーの光情報を測定するカラーイメージセンサ等の公知の装置を利用することができる。モノクロイメージセンサに比べ、カラーイメージセンサを用いた方が光情報に関してマルチバンド入力ができ、物体表面の光情報をより細かい分解能で得ることができる。本例では、モノクロイメージセンサを利用する場合について説明するが、カラーイメージセンサを利用する場合も同様である。
【００１９】
ここで、イメージセンサの出力は入射光に対して正比例になっていると仮定している。すべてのイメージセンサでこの仮定が保証されている訳ではないが、通常イメージセンサの出力は入射光に対し単調増加するようになっており、線形性が成り立つように出力を補正することは容易である。
【００２０】
制御・演算装置４により実行される物体色測定方法について図２を参照しながら説明する。この制御・演算装置４は、まず、照明装置２及び測色装置３を制御することにより、外光及びＷの照明光の双方、外光及びＣの照明光の双方、外光及びＹの照明光の双方、並びに、外光及びＭの照明光の双方によって照らされた被写体１０の各光情報を入力する（ステップＳ１１）。言うまでもないが、これら４回の光情報の入力の順番については、任意に変更することができる。次いで、次式によって、Ｒの照明光、Ｇの照明光、及び、Ｂの照明光によって照らされた状態の被写体１０の各光情報を算出するようになっている（ステップＳ１２）。
【００２１】
JR＝JaW−JaC                                                              (1)
JG＝JaW−JaY                                                              (2)
JB＝JaW−JaM                                                              (3)
但し、
Jj：jの照明光によって照らされた状態の被写体の光情報(j＝R，G，B)
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体の光情報
(i＝W，C，Y，M)
【００２２】
次に、本物体色測定方法で使用する式（１）〜（３）の導出方法について説明する。まず、外光及びＷの照明光の双方、外光及びＣの照明光の双方、外光及びＹの照明光の双方、並びに、外光及びＭの照明光の双方によって照らされた被写体１０の光情報は、式（５）より、次の式（６）〜（９）でそれぞれ表される。
【００２３】
JaW＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EW(λ)S(λ)R(λ)dλ                         (6)
JaC＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EC(λ)S(λ)R(λ)dλ                         (7)
JaY＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EY(λ)S(λ)R(λ)dλ                         (8)
JaM＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EM(λ)S(λ)R(λ)dλ                         (9)
但し、
Jai：外光及びiの照明光の双方によって照らされた被写体１０の光情報
(i＝W，C，Y，M)
λ：光の波長
Ea(λ)：外光の分光分布
S(λ)：被写体表面の分光反射率
R(λ)：センサーの分光感度
Ei(λ)：iの照明光の分光分布(i＝W，C，Y，M)
【００２４】
照明光の各色は、ＷがＲ、Ｇ、Ｂの合成、ＣがＧ、Ｂの合成、ＹがＲ、Ｇの合成、ＭがＲ、Ｂの合成、からそれぞれなっているので、Ｒ、Ｇ、Ｂの照明光の分光分布をそれぞれER(λ)、EG(λ)、EB(λ)とすると、次の式（１０）〜（１３）が得られる。
【００２５】
JaW＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋
∫ER(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EG(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EB(λ)S(λ)R(λ)dλ  (10)
JaC＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EG(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EB(λ)S(λ)R(λ)dλ  (11)
JaY＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫ER(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EG(λ)S(λ)R(λ)dλ  (12)
JaM＝∫Ea(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫ER(λ)S(λ)R(λ)dλ＋∫EB(λ)S(λ)R(λ)dλ  (13)
【００２６】
そして、式（１０）及び（１１）、式（１０）及び（１２）、並びに、式（１０）及び（１３）より、次の式（１４）〜（１６）が得られ、式（１）〜（３）が導出される。
【００２７】
JaW−JaC＝∫ER(λ)S(λ)R(λ)dλ＝JR                                       (14)
JaW−JaY＝∫EG(λ)S(λ)R(λ)dλ＝JG                                       (15)
JaW−JaM＝∫EB(λ)S(λ)R(λ)dλ＝JB                                       (16)
但し、
Jj：jの照明光に照らされた被写体の光情報(j＝R，G，B)
【００２８】
上式はいずれも外光の分光分布Ea(λ)を含んでいない。ここで得られる光情報はS(λ)R(λ)に対応したものであり、純粋にS(λ)に対応したものではないが、予め色の分かった被写体で校正を施しておくことにより、物体固有の光情報を得ることができる。
【００２９】
以上のように構成された本例の物体色測定方法及び装置によれば、照明光の強度を変更するのではなく、照明光の色を変更するようにしているので、従来技術とは異なり、被写体の色情報の測定手段として光電変換を利用したＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合に、暗電流の問題が生じない。このため、外光の強度の強弱に関わらず、被写体１０の物体色の測定を一律に処理することができ、該物体色の正確な情報を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）相互反射の影響を低減するために、照明装置２により被写体１０にスポット状に照明光を照射するとともに、照明装置２及び測色装置３の光軸を一致させるようにすること。スポット状に照明光を照射することは、前記実施形態のように光源としてプロジェクタを用いれば容易に実現することができる。また、光軸を一致させる方法としては、公知の方法を適宜採用することができ、ビームスプリッタ２０（図３参照）やハーフミラーを利用することを例示する。このようにしておくことで、測色装置３で捉えた画像中の対象が存在する領域だけにスポット状に照明を当てることが可能になる（画像から対象物は抽出されているものとする。）。対象物にスポット状に照明光を当てることにより、相互反射の影響は大幅に減少させることが可能になり、対象表面のより正確な光情報の取得が可能になる。
（２）誘電体の物質（プラスチック、果実など金属を除いた大部分の物質）の色を判別する場合、照明装置２及び測色装置３に偏光フィルターを装着することにより、スペキュラー反射の影響を低減させるようにすること。こうする理由は、一般に、スペキュラー反射成分の色は照明の色と同じになるとされており、式（４）には従わないため、スペキュラー反射が含まれる部分では、色の判別が正しく行われない可能性があるためである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を具体化した一実施形態に係る物体色測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】同装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の変更例に係る物体色測定装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    物体色測定装置
２    照明装置
３    測色装置
４    制御・演算装置
１０    被写体
２０    ビームスプリッタ 
【図１】
2010121982.tif 000003
【図２】
2010121982.tif 000004
【図３】
2010121982.tif 000005