(57)【要約】【課題】撮影された画像から、人が目で知覚した色により近い色を再現できる色情報を取得し、生成することができる、対象物の色を測定する方法を提供する。【解決手段】対象物の画像を取得し、前記画像からＲＧＢ値を取得し、前記ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換し、前記ＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換することを含む対象物の色を測定する方法において、前記ＲＧＢ値から前記ＸＹＺ値への変換を、変換式［Ｘ  Ｙ  Ｚ］ｔ＝Ｍ３×ｎ［Ｓ１  Ｓ２  ・・・  Ｓｎ］ｔ〔前記Ｍ３×ｎは、３×ｎの変換行列であり、前記Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、前記画像から取得されたＲＧＢ値に基づく入力値であり、ｎ＝８〜１４である〕を用いて行う。【選択図】図１
2018106558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の画像を取得し、
前記画像からＲＧＢ値を取得し、
前記ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換し、
前記ＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換することを含み、
前記ＲＧＢ値から前記ＸＹＺ値への変換を、変換式
【数１】
2018106558.tif 000020
〔前記Ｍ３×ｎは、３×ｎの変換行列であり、前記Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、前記画像から取得されたＲＧＢ値に基づく入力値であり、ｎ＝８〜１４である〕
を用いて行う、対象物の色を測定する方法。
【請求項２】
前記Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが、前記ＲＧＢ値のＲ値、Ｇ値及びＢ値それぞれの３乗値を含む、請求項１に記載の対象物の色を測定する方法。
【請求項３】
前記ｎが１４である、請求項２に記載の対象物の色を測定する方法。
【請求項４】
前記画像を取得することが、光源及び撮像手段を用いて画像を撮影することを含み、
前記光源の平均演色評価数Ｒａが９５以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の対象物の色を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の色を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遠隔コミュニケーションや電子商取引が増加する中で、対象物の実際の色に忠実な色を再現することが求められている。そのためには、人が目で知覚した色により近い色を再現できる色情報を取得し、共有できるようにすることが必要である。
【０００３】
色情報を比較的容易に取得できる手段としては、ＲＧＢ表色系の撮像手段（カメラ等）を用いて画像を撮像し、ＲＧＢ値を取得することが知られている。ここで、ＲＧＢ表色系では等色関数に負の部分が生じ、色彩値計算時に不都合が生じる。そのため、画像から得られたＲＧＢ値を、等色関数に負の部分が生じないＸＹＺ値に変換した後、他の表色系（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系等）へと変換して利用されることが多い（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像から得られたＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する場合には、行列を用いて線形変換を行うことが知られている。しかし、化粧料、容器、服飾、塗料等、色調の相違が製品の評価に大きく関わるような分野においては、従来の色情報の取得、生成方法では、知覚した色に近い色の再現を十分に行えない場合もあった。
【０００６】
上記の点に鑑みて、本発明の一形態は、撮影された画像から、人が目で知覚した色により近い色を再現できる色情報を取得し、生成することができる、対象物の色を測定する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一形態によれる対象物の色を測定する方法は、対象物の画像を取得し、前記画像からＲＧＢ値を取得し、前記ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換し、前記ＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換することを含み、前記ＲＧＢ値から前記ＸＹＺ値への変換を、変換式
【０００８】
【数１】
2018106558.tif 000003
【０００９】
〔前記Ｍ３×ｎが、３×ｎの変換行列であり、前記Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、前記画像から取得されたＲＧＢ値に基づく入力値であり、ｎ＝８〜１４である〕
を用いて行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態によれば、撮影された画像から、人が目で知覚した色により近い色を再現できる色情報を取得し、生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態による方法を示すフロー図である。
【図２】本発明の一形態を行うための装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、本発明の一形態による対象物の色を測定する方法のフロー図を示す。また、図２に、本形態による方法を実施するための装置の概略図を示す。図２には、測定対象物１４、測定対象物１４に光を照射するための光源１０、測定対象物１４の画像を撮影するための撮像手段１２、撮像手段１２により得られたデータを処理するための計算手段１８が示されている。
【００１３】
図２は、装置を上から見た図であり、光源１０、撮像手段１２、測定対象物１４は、ほぼ水平に配置されている。そして、撮像手段１２は、測定対象物１４の正面に設けられており、光源１０は、光源１０からの光が測定対象物１４の表面に対して角度をなして照射されるように配置されている。光源１０は、撮像手段１２による測定対象物１４の撮像を妨げない位置であれば、図示のものとは別の角度で光が照射されるように配置されていてよい。
【００１４】
なお、光源１０としては、演色性の高いものを用いることが好ましい。具体的には、光源１０の、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２６に基づき求めた平均演色評価数Ｒａが９０以上であると好ましく、９５以上であるとより好ましい。また、光源１０は、測定対象物１４から５０ｃｍ以下の距離だけ離して配置することが好ましい。
【００１５】
本形態による方法では、まず、撮像装置１２によって、色を測定したい対象物の画像を取得する（Ｓ１）。撮像装置１２は、対象物の色情報を取得することのできるものであれば特に限定されないが、ノイズが少ないことから冷却ＣＣＤカメラを用いることが好ましく、例えば、ＢＩＴＲＡＮ社製のＢＵ−５５Ｃ等を用いることができる。
【００１６】
撮像手段１２としてカメラを用いた場合、撮像に際し、いわゆる暗ノイズ除去をしておくことが好ましい。具体的には、カメラのレンズにキャップをした状態で画像（ダーク画像）を取得し、その後、ダーク画像の画素値がゼロとなるように、カメラのＲＧＢの各チャンネルを調整することができる。
【００１７】
さらに、輝度ムラ補正を行って、均質な明るさの画像を取得することが好ましい。具体的には、反射率１８％のグレー板（グレーカード）をＬＥＤ光源下にて画像（グレー画像）を撮影し、画面全域の画素値が所定値になるよう、ＲＧＢの各チャンネルを調整する。例えば、画素値（輝度）のレンジが０〜６５５３５のカメラであれば、取得したグレー画像の画素値が１１７９６となるように調整する。
【００１８】
また、上記の暗ノイズ除去及び輝度ムラ補正に加え、カラーチャートを用いた補正を行うこともできる。カラーチャートには、Ｘ−ｒｉｔｅ社製のＣｏｌｏｒ  Ｃｈｅｃｋｅｒ  Ｐａｓｓｐｏｒｔ（２４色）等を利用することができる。カラーチャートを撮像し、画像（カラーチャート画像）を得て、上記の暗ノイズ除去及び輝度ムラ補正を行った後、最終的に、カラーチャート画像の輝度が０．１８倍未満、好ましくは０．１５倍以上０．１８倍未満となるよう調整する。グレー画像の反射率は１８％であるため、本来であれば０．１８倍とするところ、バッファを持たせることで、より見た目の色に近い色情報を得ることができる。
【００１９】
測定対象１４は、撮像手段１２に向けられた側に、測定対象表面１４ａを有しており、測定対象表面１４ａには色を測定したい対象物を配置又は塗布することができる。測定対象物１４としては、色を有するあらゆる全ての物を用いることができるが、本形態による方法は、化粧料、塗料等の有色の組成物を塗布した面を測定対象物として、色情報を得るために好適に用いられる。特に、微妙な色差が製品の選定や評価に大きく影響し、精度の高い色測定が必要とされている化粧料において好適に用いられる。中でも、口紅、アイシャドー、頬紅、ファンデーション等の化粧料、とりわけ、口紅及びアイシャドーの色の測定に好適に使用することができる。
【００２０】
なお、色測定を行いたい対象物が、口紅等の化粧料のように、投影面積の小さい半固体である場合には、測定対象表面１４ａに対象物を塗布することが好ましい。その場合、疑似皮膚を準備し、測定対象表面１４ａに疑似皮膚を被着し、その上に化粧料を塗布したものを利用することができる。また、化粧料が施された人の顔を測定対象物とすることもできる。
【００２１】
図２の装置を用いて画像を撮影した後（Ｓ１）、撮影された画像からＲＧＢ値を取得する（Ｓ２）。得られたＲＧＢ値は、最終的には、知覚的な均等性の高い（色値の変化量と人間が感じる変化の量とが等しい）Ｌ＊ａ＊ｂ＊値（ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）へ変換するが、上述のような色彩値計算時の不都合を回避するため、一旦、ＲＧＢ値を、デバイスに依存しないＸＹＺ値（ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系）に変換する（Ｓ３）。
【００２２】
本形態では、ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換に際し、以下の行列変換式
【００２３】
【数２】
2018106558.tif 000004
【００２４】
〔前記Ｍ３×ｎは、３×ｎの変換行列であり、前記Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、前記画像から取得されたＲＧＢ値に基づく入力値であり、ｎ＝８〜１４である〕
を用いる。
【００２５】
ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換に関しては、典型的には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値を入力値とし、３×３の変換行列（マトリクス）を用いて変換を行うことが知られている。しかし、本形態では、従来のものとは異なる上記の変換行列を利用することによって、人が目で認識する色により近い色を再現できる（色再現性の高い）色情報を獲得することが可能となる。
【００２６】
上記の入力値Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、多次項を含んでいてよく、例えば、２次項を含み得る。また、入力値としてＲ２、Ｇ２、Ｂ２を含んでいてよく、ＲＧ、ＧＢ、ＢＲを含んでいてよい。
【００２７】
さらに、３次項として、Ｒ、Ｇ及びＢの各値を乗じたもの、つまりＲＧＢを含んでいることが好ましい。また、Ｒ、Ｇ及びＢの各値の３乗値、すなわち、Ｒ３、Ｇ３及びＢ３を含んでいることが好ましい。これは、３乗項を設けることで暗部のＲＧＢ値のズレが強調されて補正がかるためと考えられる。
【００２８】
入力値は、０〜３次項を全て含んでいることが好ましい。特に、入力値Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、１、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、ＲＧ、ＧＢ、ＢＲ、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、ＲＧＢを含んでおり、Ｍが３×１４の変換行列であることが好ましい。
【００２９】
なお、入力値Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、５次以上の項を含んでいないことが好ましく、４次以上の項を含んでいないことがより好ましい。
【００３０】
Ｍ３×ｎの生成においては、図２に示した計算手段１８、例えばパソコン等に搭載されたソフトを利用することができる。具体的には、Ｍ３×ｎを生成するには、複数の所定の色についてそれぞれ撮像によりＲＧＢ値を取得し、同じ各色についてのＸＹＺ値の真値を準備する。真値としては、例えば、人の視覚に極めて近い色情報が得られると評価されている分光放射輝度計の計測値から得たＸＹＺ値を用いることができる。複数の色は、カラーチャート等を用いることによって、２４色以上、好ましくは１４０色以上の色を用いることが好ましい。
【００３１】
さらに、各色について得られたＲＧＢ値（撮像により取得）とＸＹＺ値の真値とのデータを上式（１）に導入し、最適化を行うことによってＭ３×ｎを求めることができる。最適化は、例えば、パソコン１８上でソフトウェアを用いて行うことができる。例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社の最適化ソフトウェアであるＭＡＴＬＡＢ（登録商標）や、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＯｆｆｉｃｅ  Ｅｘｃｅｌ（登録商標）のソルバー機能等を用いることができる。
【００３２】
上述のようにして得られたＭ３×ｎを含む式（１）に基づき、Ｓ２で取得したＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する（Ｓ３）。さらに、ＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する（Ｓ４）。変換に際しては、公知の変換式を用いることができる。
【００３３】
なお、近年、分光放射輝度計を用いて色度と輝度を測定することによって、色再現性の高い色情報を得ることは可能である。しかし、分光放射輝度計での測定には時間がかかること等から実用には向いていない。一方、本形態によれば、ＲＧＢ値の色情報を利用できるので、カメラ等の撮像手段を用いることができる。そのため、短い測定時間で容易に、再現性の高い色情報を取得することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の一形態を、実施例、比較例に基づきさらに詳説する。
【００３５】
図１を参照して説明した装置において、測定対象物１４の測定対象面１４ａに、カラーチャートを配置した。カラーチャートとしては、Ｘ−ｒｉｔｅ社製のＣｏｌｏｒ  Ｃｈｅｃｋｅｒ  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＳＧ（１４０色）を用いた。また、光源１０としては、Ｒｉｃｈ  Ｃｏｌｏｒ  Ｎｏ．１１（シャープ株式会社製、演色評価指数Ｒａ＝９６）を用い、カメラ１２としては、ＢＩＴＲＡＮ社製冷却ＣＣＤカメラ、ＢＵ−５５Ｃ（−１０℃設定）を用いた。
【００３６】
光源１０からの光を測定対象面１４ａ上のカラーチャートに当て、カラーチャート全体の画像をカメラ１２によって撮影し、得られた画像から、カラーチャートの全１４０色それぞれについてＲＧＢ値を取得した。
【００３７】
一方、カラーチャートの色彩値を分光放射輝度計でも計測し、その計測に基づき、各色についてＸＹＺ値を得て、これを真値（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とした。分光放射輝度計は、測定対象物の反射スペクトルにおける波長ごとの反射率に基づいて色情報を取得するため、一般に、人の視覚に極めて近い色情報が得られると評価されている。本検討においては、分光放射輝度計として、ＫＯＮＩＣＡ  ＭＩＮＯＬＴＡ社製のＣＳ−２０００分光放射輝度計を用いた。
【００３８】
次に、ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換のための変換行列を作成した。ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換のための変換式としては、次式を用いた。
【００３９】
【数３】
2018106558.tif 000005
【００４０】
但し、式中、Ｍ３×ｎは、３×ｎの変換行列（マトリクス）であり、
【００４１】
【数４】
2018106558.tif 000006
【００４２】
である。式（２）の右側の行列において、各成分の左側のアルファベットａ、ｂ、ｃは行を表す符号であり、右側の数字１、２、・・・、ｎは列を表す符号である。また、式（１）中のＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、ＲＧＢ値に基づく入力値である。
【００４３】
式（１）のｎを変化させた数種の変換行列を作成し、ＸＹＺの真値とどの程度の差が生じるかを検証した。
【００４４】
具体的には、上述のようにカラーチャート１４０色についてそれぞれ得られたＲＧＢ値（カメラ１２から取得）と真値Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０（分光放射輝度計の計測値から取得）とを上式（１）に入力し、さらに最適化を行うことで、変換行列Ｍ３×ｎを求めた。最適化には、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社の最適化ソフトウェアであるＭＡＴＬＡＢ（登録商標）を用いた。
【００４５】
（実施例１）
同様にして、式（１）においてｎ＝８とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００４６】
【数５】
2018106558.tif 000007
【００４７】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００４８】
【表１】
2018106558.tif 000008
【００４９】
表１の列（ａ〜ｃ）は、上式（２）における行を表し、行（１〜８）は、上式（２）における列を表している。
【００５０】
（実施例２）
同様にして、式（１）においてｎ＝１１とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００５１】
【数６】
2018106558.tif 000009
【００５２】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００５３】
【表２】
2018106558.tif 000010
【００５４】
（実施例３）
同様にして、式（１）においてｎ＝１４とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００５５】
【数７】
2018106558.tif 000011
【００５６】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００５７】
【表３】
2018106558.tif 000012
【００５８】
（比較例１）
式（１）においてｎ＝３とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００５９】
【数８】
2018106558.tif 000013
【００６０】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００６１】
【表４】
2018106558.tif 000014
【００６２】
（比較例２）
同様にして、式（１）においてｎ＝１７とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００６３】
【数９】
2018106558.tif 000015
【００６４】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００６５】
【表５】
2018106558.tif 000016
【００６６】
（比較例３）
同様にして、式（１）においてｎ＝２０とし、変換行列として以下の式を用いた。
【００６７】
【数１０】
2018106558.tif 000017
【００６８】
上述の最適化を行い、下表に示す変換行列が得られた。
【００６９】
【表６】
2018106558.tif 000018
【００７０】
実施例１〜３及び比較例１〜３の各例において、得られた変換行列を用いて、上記のカラーチャートの各色についてカメラ１２から取得されたＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換した。さらに、換算により得られたＸＹＺ値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と上述の真値（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）との差をとり、差の絶対値をそれぞれＥＸ、ＥＹ、ＥＺとした。
【００７１】
ＥＸ、ＥＹ、ＥＺの値が大きい程、真値（分光放射輝度計により測定されたＸＹＺ値）との隔たりが大きいことになり、真値から遠く、色の再現性が低いということになる。逆に、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺの値が小さい程、実際の色に忠実な色情報が得られていることになる。
【００７２】
ＥＸ、ＥＹ、ＥＺは、カラーチャートの各色について求められているので、代表値として、最大値及び平均値を求めて、比較を行った。結果を表７に示す。
【００７３】
【表７】
2018106558.tif 000019
【００７４】
表７によれば、実施例１〜３（ｎ＝８〜１４）の場合には、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺの最大値の平均は５．５以下であり、またＥＸ、ＥＹ、ＥＺの平均値の平均も１．６以下であり、分光放射輝度計を用いて取得された色情報により近い色情報が得られていることが分かる。特に３×１４のマトリクスを用いた場合には、ＥＸ、ＥＹ、ＥＺの最大値、平均値が共に低く、より真値に近い結果が得られている。
【００７５】
以上のように、本形態によって、人が目で知覚した色により近い色を再現できる色情報を取得し、生成することが可能となるので、的確な色情報を共有することができる。本形態の方法は、化粧料の調製、カウンセリング等に役立てることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０  光源
１２  撮像手段
１４  測定対象
１４ａ  測定対象面
１８  計算手段
【図１】
2018106558.tif 000021
【図２】
2018106558.tif 000022