(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の設定条件で複数回撮影し、撮影データを設定条件毎に人間の色感度特性に対応した色情報である三刺激値に精度よく変換することができる、測定装置を提供する。【解決手段】測定対象物を測定する測定システム１００は、測定対象物に光を照射可能である１以上の照明部１１、１２と、光が照射された測定対象物を撮影する１以上の撮影部２１と、撮影画像を三刺激値に変換する変換部を備える情報処理装置と、を有する。照明部および撮影部は、照明部の照明角度または/および撮影部の撮影角度を変えた複数の設定条件で複数回撮影し、変換部では、設定条件毎に三刺激値に変換する条件が異なる。【選択図】図２
2019153931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を測定する測定装置であって、
前記測定対象物に光を照射可能である１以上の照明部と、
前記光が照射された前記測定対象物を撮影する１以上の撮影部と、
撮影画像を三刺激値に変換する変換部と、を備え、
前記照明部および前記撮影部は、前記照明部の照明角度または/および前記撮影部の撮影角度を変えた複数の設定条件で複数回撮影し、
前記変換部では、設定条件毎に前記三刺激値に変換する条件が異なる
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記１以上の照明部および前記１以上の撮影部は、前記撮影部の角度に対して、第１の角度から照明の光を前記測定対象物に照射する第１の設定条件と、撮影部の角度に対して、前記第１の角度と異なる第２の角度からの照明の光を前記測定対象物に照射する第２の設定条件と、を満たすように配置されており、
前記第１の設定条件、第２の設定条件に対して、夫々の前記撮影画像の画素毎のデータを前記三刺激値に変換するための前記三刺激値に変換する条件を、前記設定条件毎に、記憶する、記憶部を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記記憶部には、
複数色の無地のパッチに対して予め規定された参照用の色の真値と、
前記変換部で使用される演算用の前記三刺激値に変換する条件である変換式又は変換テーブルと、
前記変換式又は変換テーブルで代入される更新可能なパラメータと、が記憶され、
前記複数色の無地のパッチを前記第１の設定条件、前記第２の設定条件で夫々撮影された前記撮影画像から、前記変換する条件を用いて変換される三刺激値を、前記真値に近づけるように、前記変換する条件で代入されるパラメータを設定又は更新する、パラメータ設定部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記第１の設定条件は、前記撮影部の角度に対して、正反射もしくは該正反射近傍の角度から照明の光を前記測定対象物に照射するハイライト条件であり、
前記第２の設定条件は、前記撮影部の角度に対して、拡散反射角度から照明の光を前記測定対象物に照射するハイライト条件である
ことを特徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記１以上の照明部は、平均演色評価数Raが95以上のLED又は少なくとも３色以上発光するカラーLEDである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記１以上の撮影部で撮影された後のデータは、３ｃｈのカラーデータである
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれ一項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記１以上の撮影部は、前記複数の設定条件の夫々に対して、複数の露光時間で撮影してRGBデータを取得し、
前記変換部は、前記複数の露光時間で撮影したRGBデータを合成するRGBデータ合成部を備えており、
前記RGBデータ合成部において、
最も長い露光時間のRGBデータのR値において、「飽和している、あるいは飽和に近い画素値」があった場合、その領域を第１の飽和画素領域として抽出して、該第１の飽和画素領域を、次に長い露光時間のRGBデータに置き換える処理と、
前記最も長い露光時間が基準露光時間よりも長い場合は、基準露光時間に合わせて輝度値を小さくなるように規格化する処理と、
前記次に長い露光時間のRGBデータに置き換えられた、前記第１の飽和画素領域において、「飽和している、あるいは飽和に近い画素値」があった場合、その領域を第２の飽和画素領域として抽出して、該第２の飽和画素領域を、３番目に長い露光時間のRGBデータに置き換える処理と、
前記３番目に長い露光時間が基準露光時間より短い場合は、前記基準露光時間に合わせて輝度値が大きくなるように規格化する処理と、を繰り返すことによって、
Rの合成データを取得し、
G、Bに対してもRと同様の処理により合成データを取得する
ことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
変換された前記三刺激値を用いて、前記測定対象物の外観特性を質感として数値化する質感演算部、を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の測定装置。
【請求項９】
前記質感演算部は、
画素毎の前記三刺激値であるXYZを、画素毎のL*a*b*表色系の値に変換するL*a*b*算出部と、
前記L*、a*、b*値の画像内の分散値に相当する変動量に基づいて質感を評価する質感評価部と、を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記撮影部で撮影されるデータは、疑似XYZデータである、又はマルチスペクトルカメラによって撮影される３チャンネル以上のデータである
ことを特徴とする請求項１〜５、８、９のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１１】
測定装置における測色換算用パラメータの設定方法であって、
前記測定装置には、記憶部と、撮影部の角度に対して、第１の角度から照明の光を複数色の無地のパッチに照射する第１の設定条件と、撮影部の角度に対して、前記第１の角度と異なる第２の角度からの照明の光を前記複数色の無地のパッチに照射する第２の設定条件と、を満たして配置するように、１以上の照明部と、１以上の撮影部とが設けられており、
前記設定方法は、
前記記憶部において、更新可能なパラメータを含む測色換算用の変換式又変換テーブルを予め取得しておくステップと、
前記記憶部において、複数色の無地のパッチに対して、前記第１の設定条件、前記第２の設定条件の夫々に対して規定された色参照用の三刺激値の固定の真値を予め取得しておくステップと、
前記測定装置を用いて、前記第１の設定条件で、前記複数色の無地のパッチを撮影して撮影画像を取得するステップと、
前記測定装置を用いて、前記第２の設定条件で、前記複数色の無地のパッチを撮影して撮影画像を取得するステップと、
前記複数色の無地のパッチを前記第１の設定条件で夫々撮影された前記撮影画像から前記変換式又は変換テーブルを用いて変換される三刺激値が、前記第１の設定条件に対して規定された前記色参照用の三刺激値の固定の真値に近づくように、前記変換式又は変換テーブルで代入されるパラメータを設定又は更新するステップと、
前記複数色の無地のパッチを前記第２の設定条件で夫々撮影された前記撮影画像から前記変換式又は変換テーブルを用いて変換される三刺激値が、前記第２の設定条件に対して規定された前記色参照用の三刺激値の固定の真値に近づくように、前記変換式又は変換テーブルで代入されるパラメータを設定又は更新するステップと、を有する
ことを特徴とする測定装置における測色換算用パラメータの設定方法。
【請求項１２】
前記記憶部において、複数色の無地のパッチに対して、前記第１の設定条件、前記第２の設定条件の夫々に対して規定された色参照用の三刺激値の固定の真値を予め取得しておくステップでは、
測色計を用いて、前記第１の設定条件と同じ角度条件で、前記複数色の無地のパッチの三刺激値を測色し、
前記測色計を用いて、前記第２の設定条件と同じ角度条件で、前記複数色の無地のパッチの三刺激値を真値として測色し、
前記記憶部において、前記測色計を用いて測色された、前記第１の設定条件、前記第２の設定条件の夫々の、前記複数色の無地のパッチの三刺激値を、規定された色参照用の三刺激値の固定の真値として記憶しておく
ことを特徴とする請求項１１における測定装置における測色換算用パラメータの設定方法。
【請求項１３】
前記複数色の無地のパッチは、反射率100%以上もしくは明度が100以上のパッチを含む
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の測定装置における測色換算用パラメータの設定方法。
【請求項１４】
前記複数色の無地のパッチは、少なくとも８色以上である
ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の測定装置における測色換算用パラメータの設定方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載された測定装置を用いて検査し、生産される
ことを特徴とする工業製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観特性を測定する測定装置、該測定装置における測色換算用パラメータの設定方法、及び該測定装置によって検査された工業製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の外観の見栄え、つまり質感は、購買意欲に影響する重要な要素である。そこで、質感の品質の管理・向上のために質感を評価することが重要となるが、人が目視で質感を評価するとばらついてしまう危険性がある。そのため、質感を数値化する計測器が必要となる。
【０００３】
製品の外観を人が見るとき、見る角度によって色や光沢が変化するため、人は様々な角度で製品を観察する。よって、質感を数値化するには、複数の角度条件で製品を計測しなくてはならない。そのため、照明角度、受光角度を変えて計測できる測色計が販売されている。しかし、測色計は、微小点の測定径内の平均的な色しか測ることができず、面内のテクスチャ情報を計測することはできない。ここでいうテクスチャ情報とは、サンプル面の模様や、ざらざらした様子、きらきらした様子のことを示す。テクスチャ情報がないと、質感を数値化することはできない。そのため、カメラにより撮影する必要がある。
【０００４】
ここで、複数の照明と、カラーカメラを組み合わせて、計測しようとすると、RGBデータを人の感度に対応した三刺激値XYZ、あるいはL*a*b*表色系のL*a*b*に変換する必要がある。しかし、RGBデータを一般的な換算式でXYZあるいはL*a*b*に変換して質感をいくら数値化しようとしても、RGBは人の感度に対応していないため、人の感覚とズレた値になってしまう。
【０００５】
そこで、RGBデータを、人の色感度に対応させたXYZに変換する方法として、特許文献１には、RGBデータをXYZデータに変換する目的で、予め取得した多格子３Ｄ―ＬＵＴ（色変換用Look  Up  Table）を用いた変換方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法を用いて、照明角度又は受光角度によって、色が変化するような光沢仕上げの塗装のような角度依存性が強いサンプルを測定する際、ある一定の角度の色変換テーブルだけを他の角度にも採用すると、変換誤差が大きくなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、複数の設定条件で複数回撮影し、撮影データを設定条件毎に人間の色感度特性に対応した色情報である三刺激値に精度よく変換することができる、測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
測定対象物を測定する測定装置であって、
前記測定対象物に光を照射可能である１以上の照明部と、
前記光が照射された前記測定対象物を撮影する１以上の撮影部と、
撮影画像を三刺激値に変換する変換部と、を備え、
前記照明部および前記撮影部は、前記照明部の照明角度または/および前記撮影部の撮影角度を変えた複数の設定条件で複数回撮影し、
前記変換部では、設定条件毎に前記三刺激値に変換する条件が異なる
ことを特徴とする測定装置、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
一態様によれば、測定装置において、複数の設定条件で複数回撮影し、撮影データを設定条件毎に人間の色感度特性に対応した色情報である三刺激値に精度よく変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の外観特性測定システム。
【図２】図１の外観特性測定システムに含まれるハードウエアブロック図の例。
【図３】図１の情報処理装置の機能ブロック図の例。
【図４】本発明の第１実施例の測色プロセスを示す全体フロー。
【図５】測定対象物の素材による反射の違いを説明する図。
【図６】出荷時に測色換算用パラメータを初期設定する状態を示す説明図。
【図７】測色換算用パラメータの初期設定フロー。
【図８】測色換算用パラメータの更新フロー。
【図９】シェード条件で作成したパラメータの色変換式で、使用される１２色のカラータイルのシェードのRGBデータをXYZに変換した値を示す図。
【図１０】ハイライト条件で作成したパラメータの色変換式で、使用される１２色のカラータイルのシェードのRGBデータをXYZに変換した値を示す図。
【図１１】本発明の第２の制御例における測色プロセスにおける合成RGBデータを作成する詳細フロー。
【図１２】本発明の一体型外観特性測定装置の概略構成例。
【図１３】本発明の第２実施形態の外観特性測定システム。
【図１４】本発明の第２実施形態の変形例の外観特性測定システム。
【図１５】本発明の第３実施形態の外観特性測定システムに含まれる分光カメラの分光部の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に於ける外観特性測定装置の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１３】
本発明の外観特性測定装置は、物体の表面に複数の角度で光を照射し、撮影部で物体の表面を撮影し、その撮影した画像データを、照明角度ごとに又は受光角度ごとに、予め取得した色変換式を用いて、XYZデータ（測色値）及び質感を示す値に変換して出力する。この機能を実現するための構成について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る外観特性測定システム１００の全体模式図である。図２は、第１実施形態に係る外観特性測定システム１００のハードウエアブロック図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る測定装置である外観特性測定システム１００は、光源装置１と、撮影装置２と、検査台３と、情報処理装置４と、モニタ装置５とを備える。
【００１６】
本実施形態では、光源装置１は、検査台３上に載置された、測定対象物であるサンプルＳに対して、少なくとも２つ以上の照明角度で光を照射するように、２つの照明部１１及び１２を備える。
【００１７】
本実施形態では、照明部１１及び１２には、高演色タイプの表面実装型の白色LED（light  Emitting  Diode）を用いる。演色指数Raは95以上である。一般的なLEDはスペクトルの形状が特殊であるため、演色性が低く、太陽光（自然光）のもとで見たときと色が異なってしまい、正確な色を捉えることができない。そのため、本発明では、高演色のLEDを用いることで、色変換精度を向上することができる。
【００１８】
第１の照明部１１は、撮影部２１に対して正反射方向の角度から１５°回転させた位置に配置している。第２の照明部１２は、前記正反射方向の角度から４５°回転させた位置に配置している。
【００１９】
よって、第１の照明部１１は、撮影部２１に対して正反射近傍からの光をサンプルＳに照射していることになり（ハイライト条件）、第２の照明部１２は拡散方向からの光を照射していることになる（シェード条件）。
【００２０】
なお、本例では、ハイライト条件と、シェード条件について説明するが、撮影部の角度に対して、第１の角度から照明の光をサンプルＳに照射する第１の設定条件と、撮影部の角度に対して、前記第１の角度と異なる第２の角度からの照明の光をサンプルＳに照射する第２の設定条件の２種類の設定条件で、撮影ができるように１以上の照明部と１以上の撮影部が配置されていればよい。
【００２１】
撮影装置（撮像装置）２は、撮影部（カメラ）２１を有し、撮影することで、検査台３に載置されるサンプルＳの画像データ（RGB：Rawデータ）を取得する。
【００２２】
本実施形態では、照明部１１，１２及びカメラ２１は、円弧状のベースプレート８によって支持されている。
【００２３】
本実施形態では、撮影部２１のカメラはベイヤー配列RGBタイプのカメラを用いている。ベイヤー配列のため、R-G（赤-緑）フィルターが並んだ列と、G-B（緑-青）フィルターが並んだ列が交互になる様にフォトダイオードが配列されている。
【００２４】
また、撮影部２１は、例えば、数１０ｍｍ×数１０ｍｍ程度（例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍ）のサンプルＳの表面を、測定サイズとして、一度に撮像することができるように構成されている。
【００２５】
さらに、撮影部２１は、RGBを各10bitで取得できるカメラによって構成されている。例えば、この撮影部２１は撮影された画像データの解像度が１pixelあたり20μmとなるように、カメラのフォーカスおよびワーキングディスタンスを調整する。
【００２６】
情報処理装置４は、画像データ（RGB：Rawデータ）を基に、設定条件毎に、測色値を演算する、測色値変換と質感演算の機能を有する。
【００２７】
なお、図１では、情報処理装置４は、照明部や撮影部から離れて設けている構成を示しているが、情報処理装置４が行う、色演算部の機能は、照明部や撮影部と一体化した筐体内に設けられて装置化していてもよい。一体化された構成については、図１２とともに後述する。
【００２８】
あるいは、色演算部として動作する測色処理部（情報処理装置）の機能は、照明部や撮影部から完全に独立した、別個のコンピュータ等の演算装置（情報処理装置）によって実行されてもよい。
【００２９】
モニタ装置５は、撮影された画像や、三刺激値、質感に関する情報を表示する。
【００３０】
本実施形態では、照明を複数（照明部１１，１２）、設けることにより、少なくとも２つ以上の照明角度からサンプルＳに光を当てることが出来る。なお、本構成では、２つの照明角度から照射することができるが、一度に２方向から照射するのではなく、１つの撮影につきに１つの照明角度で光が照射される。
【００３１】
なお、本例ではサンプルＳは、検査台３の上に載置した例を示しているが、例えば、検査台３は、搬送ベルトであってもよい。この場合、搬送ベルトによって例えば図１紙面手前又は奥行方向に搬送される工業製品であるサンプルＳを、一旦停止して図１に示す外観特性測定システムで複数の照射方向又は複数の撮影方向で撮影することで、製造中に、その工業製品の色（測色値）及び質感の検査を行うことが可能になる。
【００３２】
また、工業製品とは金属材料や非金属材料および両者を組合せた材料などから加工が施された製品であり、特に表面処理を施して作られる製品を指す。工業製品の一例として、二輪・四輪を含む自動車や鉄道などの車両、車両に用いられる板金、自動車内の座席シートやダッシュボードなどの内装類、航空機、船舶、建築資材およびそれを用いた建造物、撮像装置、パソコンなどの情報処理装置、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末、時計・テレビ・冷蔵庫・エアコンなどの家電製品、食器や鍋などの料理機器、などが挙げられ、特に外観特性を測定可能な工業製品であれば測定対象とすることが出来る。
【００３３】
図２を参照して、光源装置１は、複数の照明部である第１の照明部１１と、第２の照明部１２と、各照明部１１，１２を点灯駆動する点灯制御部１３とを有している。なお、図２では、点灯制御部１３は共通で１つの場合を示しているが、照明部１１，１２夫々に点灯照明部を設けていてもよい。
【００３４】
撮影装置２は、１つの撮影部（カメラ）２１および画像処理部２２を備えており、各角度に固定されている光源装置１の照明部１１，１２の２つの照射角度（照明角度）に対応して、夫々１回の撮影動作（ワンショット）で取得する。
【００３５】
また、情報処理装置４としては、一般的なコンピュータ装置を用いることができる。詳しくは、コンピュータ装置は、本願の外観特性測定装置内で専用であってもよいし、測色値変換プログラムを読み込むことにより、外部のコンピュータを測色値変換のために使用してもよい。
【００３６】
図２を参照して、情報処理装置４は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)４１、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)４２、ＲＡＭ(Random  Access  Memory)４３、ＨＤＤ(Hard  Disk  Drive)４４を備える。また、情報処理装置４は、各種インタフェース（Ｉ／Ｆ）４５と、Ｉ／Ｏコントローラと、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）４６を有している。ＣＰＵ４１〜Ｉ／Ｏ４６は、バスライン４８を介して相互に接続されている。
【００３７】
ＨＤＤ４４には、サンプルやパッチ等の測定対象物の表面を測定するために、撮影装置２の撮影制御、光源装置１の光源点灯制御用のプログラムと共に、取得されたRGB・Rawデータを用いて測色値変換等を行う測色値変換プログラムや、質感演算プログラムが記憶されている。
【００３８】
モニタ装置５としては、例えば液晶モニタ装置を用いることができる。モニタ装置５には、撮影データや演算結果に加えて、設定メニューおよび操作メニュー等が表示可能である。また、モニタ装置５は、撮影されたハイライト条件及びシェード条件の夫々の条件における、RGB画像、RGB数値、演算後の三刺激値XYZの数値、L*a*b*の数値、L*a*b*の分散値、及び各数値から作製可能な、参照用の各種グラフや画像等を表示可能である。
【００３９】
例えば、参照用のグラフや画像として、三刺激値XYZに対応する色度図、L*a*b*値を基にしたL*a*b*色空間上の座標位置、L*a*b*色彩値を基にした規定の各光源下の色の見え方のシミュレーション例などを表示してもよい。
【００４０】
＜情報処理装置＞
図３に、本発明の実施形態に係る外観特性測定装置の情報処理装置の機能ブロック図を示す。なお、本実施形態で使用する機能は実線で示し、後述する制御例に係るものは点線で示している。
【００４１】
図３では、測色値変換プログラムに従ってＣＰＵ４１が動作することで実現される各機能の機能ブロック図を示している。図３では、情報処理装置４のうち、本発明の測色処理部に係る部分の機能を示している。
【００４２】
また、測色値変換プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイル形式でＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)、ブルーレイディスク（登録商標）、半導体メモリなどのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、測色値変換プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよい。また、測色値変換プログラムは、機器内のＲＯＭ等に予め組み込んで提供してもよい。
【００４３】
情報処理装置４は、データ入力部８０Ａと、照明制御部８１と、撮影制御部８２と、画像データ記憶部８３と、演算用データ記憶部８４と、測色換算用パラメータ更新部８５と、測色値演算部８６と、質感演算部８７と、測定データ蓄積部８８と、通信部８９と、モニタ出力部８０Ｂとを実現可能に有している。
【００４４】
図２に示した、ＣＰＵ４１は、図５の照明制御部８１と、撮影制御部８２と、測色換算用パラメータ更新部８５と、測色値演算部８６と、質感演算部８７の各機能をソフトウェア的に実現する。ソフトウェア的に実現されることとして説明を進めるが、照明制御部８１と、撮影制御部８２と、測色換算用パラメータ更新部８５と、測色値演算部８６と、質感演算部８７のうち、一部または全部をハードウェアで実現してもよい。
【００４５】
また、画像データ記憶部８３と、演算用データ記憶部８４と、測定データ蓄積部８８は、図２に示す、ＨＤＤ４４、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３あるいはＥＥＰＲＡＭのいずれかによって実現される。
【００４６】
データ入力部８０Ａ、通信部８９、モニタ出力部８０Ｂ、は、各種インタフェース（Ｉ／Ｆ）４５と、Ｉ／Ｏコントローラと、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）４６等のいずれかによって実現される。
【００４７】
図３を参照して、照明制御部８１は、照明部を択一的に選択して点灯・消灯を制御する機能を有している。
【００４８】
撮影制御部８２は、照明点灯後に、所定のタイミングで撮影部に撮影させる機能を実行可能に有している。
【００４９】
画像データ記憶部８３は、少なくとも、撮影した画像を測色値演算のために記憶する、ハイライト画像記憶部８３１と、シェード画像記憶部８３２の機能を有している。
【００５０】
演算用データ記憶部８４は、測色値演算部や質感演算部で参照されるデータを記憶しておく。
【００５１】
詳しくは、演算用データ記憶部８４は、ノイズ処理用データ記憶部８４１と、RGB合成用データ記憶部８４２と、ハイライト演算用変換式記憶部８４３と、シェード演算用変換式記憶部８４４と、L*a*b*演算用データ記憶部８４５と、変換式元データ記憶部８４６と、固定の真値記憶部８４７とを有している。
【００５２】
測色換算用パラメータ更新部８５は、ハイライト演算用変換式記憶部８４３、シェード演算用変換式記憶部８４４で記憶されている、変換式（又は変換テーブル）に代入されるパラメータを更新する。パラメータの更新については、図６〜図８とともに後述する。
【００５３】
測色値演算部（変換部）８６は、少なくとも、キャリブレーション処理部８６１と、デモザイキング処理部８６２と、三刺激値XYZ算出部８６４とを備えている。
【００５４】
キャリブレーション処理部８６１は、撮影部２１のレンズによる画像の歪みを補正する、キャリブレーションを行う。
【００５５】
デモザイキング処理部８６２は、ベイヤー配列のRaw画像を、一般的なRGB配列に変換するデモザイキングを行う。
【００５６】
三刺激値XYZ算出部８６４は、ハイライト画像の場合では、ハイライト演算用変換式記憶部８４３で記憶されたハイライト用の変換式（色変換式、測色値変換式）を用いて、RGBデータを、三刺激値XYZに変換する。
【００５７】
三刺激値XYZ算出部８６４は、シェード画像の場合では、シェード演算用変換式記憶部８４４で記憶されたシェード用の変換式を用いて、画素毎に、三刺激値XYZに変換する。
【００５８】
なお、測色値演算部８６には、合成RGBデータ作成部（RGBデータ合成部）８６３が設けられていてもよい。合成RGBデータの作成については、図１１とともに後述する。
【００５９】
質感演算部８７は、L*a*b*算出部８７１と、L*a*b*分散値算出部８７２とを備えている。
【００６０】
L*a*b*算出部８７１は、三刺激値XYZ算出部８６４で算出した三刺激値XYZを基に、ハイライト条件、シェード条件夫々の画像の画素毎に対して、色を数値化した値であるL*a*b*色彩値を算出する。
【００６１】
L*a*b*分散値算出部８７２とは、L*a*b*色彩値の分散値を算出して、質感データとする。
【００６２】
測定データ蓄積部８８は、測色値演算部８６で演算された画素ごとの三刺激値XYZ及び、質感演算部８７で演算された画素ごとのL*a*b*色彩値、及び分散値を蓄積して記憶する。
【００６３】
通信部８９は、測定データを、有線又は無線により接続された他の装置（例えば、別の情報処理装置）に送信する。また、図６で示す出荷前の上位システムと通信を行う。
【００６４】
モニタ出力部８０Ｂは、撮影画像や、三刺激値XYZ、L*a*b*色彩値、及びL*a*b*分散値等の測色データをモニタ装置５での表示形式に合わせて出力する。
【００６５】
＜第１の測色値演算プロセス＞
図４は、本発明の第１実施例の測色値演算プロセスを示す全体フローである。
【００６６】
Ｓ１で、サンプルＳを検査台３の上にセットする。
【００６７】
Ｓ２で、第１の照明部１１を点灯させる。
【００６８】
Ｓ３で、サンプルＳを撮影部２１で撮影する。この撮影により、ハイライト条件の照明角度で、サンプルＳのRGB画像（Rawデータ）を、撮影部２１で取得することになる。撮影したデータは輝度情報が記載されたRawデータとして、ハイライト画像記憶部８３１に保存される。
【００６９】
Ｓ４で、第１の照明部１１を消灯し、第２の照明部１２を点灯させる。
【００７０】
Ｓ５で、サンプルＳを撮影部２１で撮影する。この撮影により、シェード条件の照明角度で、サンプルＳのRGB画像（Rawデータ）を、撮影部２１で取得することになる。撮影したデータは輝度情報が記載されたRawデータとして、シェード画像記憶部８３２に保存される。
【００７１】
Ｓ６で、キャリブレーション処理部８６１は、データのノイズ低減処理や平滑化処理を行った後、白色基準板の計測データを用いた画像のキャリブレーションを行う。
【００７２】
Ｓ７で、デモザイキング処理部８６２は、取得したデータに、たとえば適応型カラーブレーン補間法などを用いてデモザイキング処理を行う。なお、Ｓ６とＳ７の補正工程の順序は逆であってもよい。
【００７３】
上記のような手順で、ハイライトRGB輝度データとシェードRGB輝度データの二種類を取得する。
【００７４】
Ｓ８で、三刺激値XYZ算出部８６４は、ハイライトRGB輝度データに対して、ハイライト条件に対して設定された色変換式で三刺激値へ変換して、ハイライトXYZデータを作成する。また、三刺激値XYZ算出部８６４は、シェードRGB輝度データに対して、シェード条件に対して設定された色変換式で三刺激値へ変換して、シェードXYZデータを作成する。Ｓ８を主工程として、Ｓ６、Ｓ７の補正工程も含めて、測色値演算工程とする。
【００７５】
次に、Ｓ９、Ｓ１０で、上記のXYZデータに基づいてサンプルの質感を数値化する（質感数値化工程）。
【００７６】
Ｓ９において、ハイライトXYZデータ、シェードXYZデータに対して国際照明委員（CIE）が策定した変換式でL*a*b*へ変換する。
【００７７】
なお、XYZデータを用いて質感を数値化しても良いが、XYZは人間の色の感覚にリニアではないため、本実施例ではL*a*b*表色系に変換してから、質感の演算処理を行う。Ｓ９で、XYZ画像からL*a*b*画像への変換は、CIEで定められている、下記の変換式（式１）を用いて行う。
【００７８】
【数１】
2019153931.tif 000003
（式１）中、X0,Y0,Z0は基準白色面の三刺激値を示す。
【００７９】
ここで、質感の一種として、光輝材が含まれる塗装面特有の「きらきら感」がある。それを数値化する例を説明する。きらきら感が強いということは画像内の色が変動しているということでもある。
【００８０】
そこで、Ｓ１０で、ハイライトL*a*b*データ、シェードL*a*b*データのそれぞれのデータにおけるL*a*b*の分散値を算出する。この全画素のL*、a*、b*の分散により、きらきら感が数値化される。本実施形態では、L*a*b*の分散値の四則演算、たとえば乗算値をきらきら感とする。
【００８１】
測定対象がソリッドであれば、色度が変動しないため、乗算値は小さくなり、逆にきらきらしていると画像内の色度変動が大きいため、乗算値は大きくなる。このように輝度の変動量できらきら感を評価することが可能となる。
【００８２】
そして、Ｓ１１で、L*a*b*の分散値を質感として出力する。
【００８３】
本フローでは、Ｓ３、Ｓ５で、照明角度ごとに測定対象を撮影し、Ｓ８で照明角度ごとの輝度データを、予め照明角度の条件毎（ハイライト条件、シェード条件）に取得した色変換式を用いて、XYZデータ（測色値）及び質感を示す値に変換している。そのため、撮影データを、人間の色感度特性に対応した色情報である三刺激値XYZに、精度よく変換することができる。
【００８４】
また、Ｓ９で三刺激値XYZをさらにL*a*b*表色系の色彩値に変換することで、正確な質感を数値化することが可能となる。
【００８５】
さらに、Ｓ１０でL*、a*、b*の分散値を算出することで、粒子の色も含めた粒子の特性である「きらきら感」を、質感として数値化することが可能となる。
【００８６】
＜測定対象物の質感＞
下記、図５を用いて、測定対象物のきらきら感について説明する。図５は、測定対象物の素材による反射の違いを説明する図である。
【００８７】
図５（ａ）は、一般的な印刷物における光の反射を示す。一般的な印刷物は、角度依存性が低い。つまり、印刷物を様々な角度で観察しても、色が大きく変わるといったことは起きない。印刷物は印刷表面に凹凸があり、表面で光が拡散するためである。
【００８８】
図５（ｂ）は、メタリックやパールにおける光の反射を示す。図５（ｂ）に示す光沢が強いメタリックやパールなどの塗装面は、以下の２点の理由により、角度依存性が大きい。
（１）：表面が平滑である。
（２）：光輝材が含まれている。
【００８９】
（１）について説明する。測定対象物の表面が平滑であると、正反射（入射角と受光角が同じ場合）の条件で、光が最も強く反射するのに対し、拡散反射方向（正反射以外の方向）は、光が反射する量が小さくなる。そのため、たとえば、測定対象物の撮影において、ハイライト（光が強くあたる条件）は非常に明るくなるが、シェード（光が弱くあたる条件）では、色が急激に暗くなる。
【００９０】
（２）について説明する。測定対象物の表面に施されたメタリックやパールの塗装面（例えば、車の塗装面）は、光輝材と呼ばれるアルミフレークあるいはマイカフレークと呼ばれる物質が含まれるため、角度によって明るさや色が大きく変わる。下記、アルミフレークと、マイカフレークの反射について説明する。
【００９１】
図５（ｃ）は、アルミフレークにおける光の反射の例を示す。測定対象物の表面の、アルミフレークが含まれている塗装は、塗料層内に入り込んだ光の角度依存性が大きくなる。塗料層内のアルミ金属によって強く光を反射するためである。
【００９２】
図５（ｄ）は、マイカフレークにおける光の反射の例を示す。測定対象物の表面の、マイカフレークが含まれている塗装は、反射角度に対して色が変わる。マイカフレークによって光が干渉するためである。
【００９３】
本実施形態では、撮影部２１のカメラがカラーであるため、色の情報を得ることができる。そのため、マイカフレークが含まれるパール塗装面のような、色づいたきらきらの特性をRGBデータで取得することができる。
【００９４】
しかし、メタリック/パールの塗装面などは、角度依存性が大きいため、照明する角度によって大きく色が変化する。そのため、ひとつの角度で作成したRGB→XYZ色変換式のみで、他の角度における色変換を行ってしまうと、変換誤差が大きくなってしまう。
【００９５】
そこで、本発明では、照明角度あるいは受光角度ごとに色変換式を用意し、それぞれに対応する角度ごとに別々の色変換式を使用することで、変換誤差を小さくする。
【００９６】
測定対象物の画像から、上記の「きらきら感」のような質感を数値化するためには以下の２点が必須となる。
（A）：色を考慮する必要がある。その色はデバイス依存しない、人間の色感度特性と対応する色、例えば三刺激値XYZあるいはL*、a*、b*であることが必須になる。
（B）：（A）の色の値は、正確なXYZ値でなくてはならない。誤差が大きいと、質感の数値にも誤差が乗るためである。そのため、RGBカメラを用いて撮影するときは、変換誤差を出来る限り小さくする必要がある。
【００９７】
そこで、上記の図４のフローのＳ８において、RGB輝度データから三刺激値XYZ値への変換を精度よく実施できるように、予め、出荷前に色変換式の設定を行っておく。詳しくは、RGBデータから測色値である三刺激値XYZに換算するための、「三刺激値に変換する条件」に相当する変換式又は変換テーブルで代入されるパラメータを予め、設定しておく。そのパラメータ（測色換算用パラメータ）の設定について、下記説明する。
【００９８】
＜測色換算用パラメータの設定＞
図６は、出荷時に測色換算用パラメータを初期設定する状態を示す説明図である。外観特性測定システム１００を製造後、出荷前に、測色換算用パラメータを設定する前準備として、あらかじめ分光測色計６を用いて、複数色の無地のパッチの、図１の照明角度条件に対応する15°（ハイライト）、および45°（シェード）の三刺激値XYZを取得しておく。
【００９９】
そして、分光測色計を用いて取得した三刺激値XYZを固定の真値として、その値にできるだけ一致させるように色変換式におけるパラメータを設定する。
【０１００】
詳しくは、分光測色計６を用いて取得した三刺激値XYZを、上位システム９に予め記憶させておく。そして、各外観特性測定システム１００（Ａ，Ｂ）において、撮影部２１及び照明部１１，１２の組立て製造後、出荷前の設定として、複数の外観特性測定システムＡ、Ｂ…で共通して、分光測色計６を用いて取得した三刺激値XYZを、固定の真値として情報処理装置４（あるいは図１２の制御部７４又は記憶部７５）に記憶させる。
【０１０１】
測色換算用パラメータの設定には、分光測色計６での測定及び、本発明の外観特性測定システム１００（Ａ，Ｂ）での測定の何れも、複数色のパッチを用いて測定する。本例では、複数色の無地のパッチの例として、１２色のセラミック製のタイルを含むCCS  IIカラータイルセットを使用する例について説明する。
【０１０２】
ここで、複数色の無地のパッチには、反射率１００％未満の１２枚のカラータイルであってもよいが、複数色の中に反射率１００％以上もしくは明度が１００以上のカラータイルを含むと、より好適である。光輝材を含む塗面の反射輝度は非常に高いため、反射率の高いパッチを含めて色校正を実施したほうが、高い反射率のサンプルを計測したときの色変換精度が高まるためである。
【０１０３】
そして、色変換式のパラメータの最適化のために、複数色の無地のパッチとして、８色以上の色を測定すると、好ましい。
【０１０４】
また、分光測色計６の例として、BYKガードナー社のBYK mac iを使用し、分光測色計において計測した分光反射率から、D65光源および10度視野の等色関数の条件でXYZ値を算出した。
【０１０５】
なお、図６では、上位システム９を介して分光測色計６の測色値を、複数の外観特性測定装置A，Bに記憶させる例を示したが、上位システム９を設けずに、分光測色計６と外観特性測定装置A，Bを夫々接続して、分光測色計６が取得した測色値を、外観特性測定装置A，Bに直接送信して記憶させてもよい。
【０１０６】
図７に、測色換算用パラメータの初期設定フローを示す。
【０１０７】
図７は、図４のＳ８の測色値演算におけるパラメータを事前に設定するための工程であり、この設定は、製造後、出荷前に実施される。
【０１０８】
Ｓ８０１において、記憶部（変換式元データ記憶部８４６）に、予め変換式の元データを記憶しておく。
【０１０９】
変換に使用する変換式元データの例である（式２）を下記に示す。a1〜a7はパラメータである。（式２）は、RGB値を用いてXYZを求める式となっている。
【０１１０】
【数２】
2019153931.tif 000004
本実施例では（式２）を用いる例を説明するが、１次や３次の変換式を用いても構わない。また、RGB値がすべて０のときに、XYZ値が０となるように、定数項（（式２）でいえばa7）を0に設定しても構わない。
【０１１１】
Ｓ８０２において、分光測色計６で、ハイライト条件と同じ角度条件で、１２色のパッチの三刺激値XYZを測色する。
【０１１２】
Ｓ８０３において、分光測色計６で、シェード条件と同じ角度条件で、１２色のパッチの三刺激値XYZを測色する。
【０１１３】
Ｓ８０４において、Ｓ８０２、Ｓ８０３で測色された三刺激値XYZを、外観特性測定システム１００の固定の真値記憶部８４７で、固定の真値として記憶する。
【０１１４】
Ｓ８０５において、ハイライト条件の照明角度で、１２色のパッチのRGB画像（Rawデータ）を、外観特性測定システム１００の撮影部２１で取得する。
【０１１５】
Ｓ８０６において、Ｓ８０５で取得したRawデータを基に、ハイライトRGB輝度データを作成する。
【０１１６】
この際、RGBデータ（Rawデータ）の中心部の画像領域を抽出し、領域内の平均R、G、B値を求めて、ハイライトRGB輝度データとする。外観特性測定システム１００の撮影部（カメラ）２１で捉える画像の計測範囲は、分光測色計６が測定する微小径の範囲と比較して広いため、画像の中心部以外は、厳密には各照明角度条件とズレを生じるためである。本例では、中心部の画素128×128pixelを抽出して平均化した。なお、上記の平均値抽出を行う前に、図４で示したように、ノイズ処理や、キャリブレーション処理、デモザイキング処理を実施してもよい。
【０１１７】
Ｓ８０７において、シェード条件の照明角度で、１２色のパッチのRGB画像（Rawデータ）を、外観特性測定システム１００の撮影部２１で取得する。
【０１１８】
Ｓ８０８において、Ｓ８０７で取得したRawデータを基に、シェードRGB輝度データを作成する。この際、Ｓ８０６と同様に、RGBデータ（Rawデータ）の中心部の画像領域を抽出し、領域内の平均R、G、B値を求めて、シェードRGB輝度データとする。
【０１１９】
Ｓ８０９において、測色換算用パラメータ更新部８５において、Ｓ８０１で記憶した変換式（式２）及びＳ８０４で記憶した固定の真値を読み出す。
【０１２０】
Ｓ８１０において、測色換算用パラメータ更新部８５は、Ｓ８０６で作成されたハイライトRGBデ―タから、変換式を用いて変換される三刺激値XYZが、ハイライト条件に対してＳ８０４で規定された三刺激値XYZの固定の真値に近づくように、パラメータを設定する。
【０１２１】
詳しくは、１２色のハイライトRGB輝度データと、測色計で計測された１２色のハイライトXYZデータとを基にして、色変換式（式２）におけるパラメータa1〜a7を演算により設定する。
【０１２２】
例えば、分光測色計６で計測した１２個のハイライト条件でのX、Y、Z値を目的変数、撮影部２１で計測した１２個のハイライト条件でのR、G、B値を説明変数として、最小二乗法により、パラメータa1〜a7を算出する。
【０１２３】
設定されたパラメータa1〜a7が代入された変換式は、ハイライト演算用変換式として、ハイライト演算用変換式記憶部８４３に記憶される。
【０１２４】
Ｓ８１１において、測色換算用パラメータ更新部８５は、Ｓ８０８で作成されたシェードRGBデ―タから変換式を用いて変換される三刺激値XYZが、シェード条件に対してＳ804で規定された三刺激値XYZの固定の真値に近づくように、パラメータを設定する。
【０１２５】
詳しくは、１２色のシェードRGB輝度データと、測色計で計測された１２色のシェードXYZデータとを基にして、色変換式（式２）におけるパラメータa1〜a7を演算により設定する。Ｓ８１０同様に、例えば、分光測色計６で計測した１２個のシェード条件でのX、Y、Z値を目的変数、撮影部２１で計測した１２個のシェード条件でのR、G、B値を説明変数として、最小二乗法により、パラメータa1〜a7を算出する。
【０１２６】
設定されたパラメータa1〜a7が代入された変換式は、シェード演算用変換式として、シェード演算用変換式記憶部８４４に記憶される。
【０１２７】
上記のように、得られた分光測色計のXYZデータと、本発明の外観特性測定装置の撮影部（カメラ）で計測したRGBデータを用いて、各照明角度（ハイライト条件、シェード条件）での色変換式を決定して、記憶しておくことで、外観特性測定装置での測定時に、これらの変換式を用いて、撮影されたRGBデータはXYZデータへ変換される。
【０１２８】
したがって、本発明の外観測定装置では、分光測色計で測定した値に近い精度の良いXYZデータを、分光測色計よりも広い測定範囲の画像に対して、画素毎に測定することができる。
【０１２９】
なお、本実施例では、複数色の無地のパッチの例として、１２色のカラータイルから色変換式を作成したが、例えば１００色以上のカラーパッチから、RGB→XYZへの変換テーブルを作成して、変換する方法でも構わない。
【０１３０】
図８に測色換算用パラメータの更新フローを示す。
【０１３１】
初期設定において、分光測色計の値と近くなるように測色変換式のパラメータを近似していたとしても、長年使用により照明が劣化したり、照明部や、撮影部のレンズを取り替えた際に、固定の真値とずれることが想定されるため、このような事象が発生した場合は適宜更新することが望まれる。
【０１３２】
更新の際のフローを図８に示す。図８のSTARTは、上記のように、長年使用により照明が劣化したり、照明部のLEDや、撮影部のレンズを取り替えること等により、変換式の更新の必要がある場合に発生する。図７と比較して、出荷時に既に、固定の真値は測色されているため、更新時では、対象となる外観特性測定装置における、複数色の無地のパッチを用いたパラメータ更新のみを行う。
【０１３３】
図８のＳ９０１〜Ｓ９０７は、図７のＳ８０５〜Ｓ８１１とほぼ同様である。
【０１３４】
Ｓ９０６では、今回測定したハイライトRGBデ―タから変換式を用いて変換される三刺激値XYZが、ハイライト条件に対して、予め出荷時にＳ８０４で規定された三刺激値XYZの固定の真値に近づくように、パラメータを更新する。更新されたパラメータa1〜a7が代入された変換式は、ハイライト演算用変換式として、ハイライト演算用変換式記憶部８４３に更新して記憶される。
【０１３５】
また、Ｓ９０７では、今回測定したシェードRGBデ―タから変換式を用いて変換される三刺激値XYZが、シェード条件に対して、予め出荷時にＳ８０４で規定された三刺激値XYZの固定の真値に近づくように、パラメータを更新する。更新されたパラメータa1〜a7が代入された変換式は、シェード演算用変換式として、シェード演算用変換式記憶部８４４に更新して記憶される。
【０１３６】
このように、測色変換式又は変換テーブルのパラメータを設定条件毎にそれぞれ更新することで、長年使用しても、演算する測色換算値が、分光測色計で測色した真の値に近い高精度な測色値を出力する状態を維持することが可能になる。
【０１３７】
＜測色値の結果の検証＞
次に、本発明の効果を検証した結果を以下に示す。
【０１３８】
本発明の効果を検証するため、（ｉ）本発明の測色値変換方法を用いてシェード条件で作成した色変換式で、シェード条件で撮影したRGB値をXYZに変換した場合と、（ｉｉ）角度条件ごとに色変換式を設定しなかったと仮定した場合を想定し、ハイライトの条件で作成した色変換式で、シェード条件で撮影したRGB値をXYZに変換した場合、における誤差を比較した。
【０１３９】
図９で示す表は、（ｉ）本発明の測色値変換方法により、シェード条件で作成した測色変換式で、シェード条件で撮影したRGBデータをXYZに変換したときの結果である。
【０１４０】
図９、図１０における|ΔX|、|ΔY|、|ΔZ|は、市販の分光測色計のXYZ値と、撮影部２１で撮影したRGBデータを、変換式で変換したときのXYZ値との差分の絶対値、つまり誤差を示す。市販の分光測色計は、BYKガードナー社のBYK mac iを使用した。
【０１４１】
なお、計算に使用した、撮影部２１で撮影された画像データは、画像の中心128×128pixelの平均XYZ値としている。図９の平均誤差は、Xは0.7、Yは0.46、Zは0.49と非常に小さい。
【０１４２】
次に、図１０の表に、（ｉｉ）ハイライト条件で作成した測色変換式で、シェード条件で撮影したRGBデータをXYZに変換したときの結果を示す。図１０のXの平均誤差は12.63、Yは9.72、Zは20.93と非常に誤差が大きい。
【０１４３】
図９、図１０に示す結果により、本発明のように、照明角度ごと（設定条件ごと）に変換式をそれぞれ作成することで変換精度が著しく向上していることがわかる。
【０１４４】
即ち、特定の照明角度において作成した色変換式あるいは色変換テーブル（Look Up Table（LUT））を用いて、他の照明角度において計測したRGBデータをXYZデータに変換すると、誤差が大きくなることを防ぐことができる。
【０１４５】
また、本実施例では、撮影したRGBデータをそのまま用いて色変換式を作成したが、最初に白色基準板などを計測し、サンプル測定時に、撮影データを白色データで画素ごとに規格化し、規格化後のRGBデータを用いても構わない。規格化を行うことで経時での照明のムラの補正することができる。
【０１４６】
＜第２の測色値演算プロセス＞
図４の測色値演算プロセスでは、各角度でワンショットのデータを用いていたが、実際、世の中に存在する工業製品は非常に明るいサンプルから暗いサンプルまで存在しており、一定の露光時間で明るいサンプルを計測した場合、カメラのダイナミックレンジを超えて飽和してしまうこともある。また、非常に暗いサンプルを計測した場合、データがつぶれてしまう恐れがある。
【０１４７】
そこで、第２の測色値演算プロセスでは、複数の露光時間で露光するマルチ露光を行い、サンプルを計測したデータを合成し、合成したRGBデータを用いて色変換する。この方法により、暗いサンプルから明るいサンプルまで計測することが可能となる。
【０１４８】
ここで、本測色値演算プロセスにおけるデータの合成方法を説明する。ここでは、説明しやすいように、ハイライト条件での方法を説明する。シェードでも同様の手順でデータ合成を行う。
【０１４９】
予め、露光時間を３種類設定する。たとえば、基準となる露光時間を設定したら、基準露光時間に対して、1/2倍したもの、さらに2倍したものを設定する。ここでは基準露光時間をT秒とすると、露光時間は次の三種類となる。「1/2T秒、T秒、2T秒」
【０１５０】
図１１は、本発明の第２の測色値演算プロセスにおいて合成RGBデータを作成する詳細フローを示す。なお、図１１では、測定のときに、サンプルＳを撮影し、測色値を測定する際の例を説明するが、パラメータを更新する際の特定の色のパッチを測定する場合も同様のフローを行う。
【０１５１】
Ｓ１０１において、サンプルＳを検査台３上に載置したことを確認する。
【０１５２】
Ｓ１０２において、第１の照明部１１を点灯させる。
【０１５３】
Ｓ１０３において、ハイライト条件の照明角度で、サンプルＳのRGB輝度データを、カメラで露光時間1/2T，T，2Tで取得して、ハイライト画像記憶部８３１に記憶しておく。
【０１５４】
詳しくは、撮影部２１であるカメラで１つのサンプルＳを1/2T秒、T秒、2T秒の三回撮影する。撮影された画像データは、露光時間が短い1/2T秒が最も暗く、露光時間が長い2T秒が最も明るい画像となる。そして、撮影した画像データに対して、図７のＳ８０６と同様に中心部の画像領域を抽出し、領域内の平均R、G、B値を求めて、1/2T秒、T秒、2T秒の３種類のハイライトRGB輝度データを作成する。
【０１５５】
次に、Ｓ１０４〜Ｓ１０９において、RGBデータの合成を行う。２T秒で計測したデータをファーストデータとし、T秒で計測したデータをセカンドデータとし、1/2T秒で計測したデータをサードデータとする。
【０１５６】
Ｓ１０４において、合成RGBデータ作成部８６３は、露光時間２Tの全画素データ（ファーストデータ）のRの輝度のうち、飽和している、あるいは飽和値に近いデータの画素位置を抽出する。本実施例では撮影部２１に10bitのカメラを用いているため、飽和値は2の10乗の-1、つまり1023になる。例えば、輝度が1000以上の値のときを飽和画素領域として抽出する。
【０１５７】
Ｓ１０５において、合成RGBデータ作成部８６３は、Ｓ１０４で抽出した画素位置を、露光時間Tの画素データ（セカンドデータ）の輝度に置き換える。つまり、飽和している画素領域を、飽和していない画素値に置き換える処理を行う。
【０１５８】
Ｓ１０６において、合成RGBデータ作成部８６３は、Ｓ１０４で抽出しなかった画像データ（ファーストデータ）の画素領域の輝度値を1/2倍する。即ち、置換後、置換をしていない画素領域の画素値を1/2倍する。露光時間をT秒に規格化するためである。
【０１５９】
Ｓ１０７において、合成RGBデータ作成部８６３は、Ｓ１０５で置き換えられた露光時間Tの画素データ（セカンドデータ）のRの輝度のうち、「飽和している、あるいは飽和値に近い」画素位置を抽出する。例えば、さらに置換を行った画素領域内で輝度が1000以上の値をもつ画素位置を抽出する。
【０１６０】
Ｓ１０８において、合成RGBデータ作成部８６３は、Ｓ１０７で抽出した画素位置を、露光時間1/2Tの画素データ（サードデータ）の輝度に置き換える。
【０１６１】
Ｓ１０９において、合成RGBデータ作成部８６３は、Ｓ１０８で置き換えた画像データ（サードデータ）の画素領域の輝度値を2倍にする。これにより、露光時間を規格化しる。
【０１６２】
図１１で作成した合成RGBデータを用いて、図４のＳ９に進み、変換式を用いてXYZデータを取得し、質感を数値化する。
【０１６３】
なお、本フローでは、置き換えた後の輝度値を2倍又は1/2倍にして規格化する例を示したが、置き換え前に、露光時間2Ｔ、1/2Ｔのデータを予め規格化しておき、それらを使用して置換を行ってもよい。
【０１６４】
なお、本実施例では、RGBデータのうち、Rのみが飽和していた場合、Rのみを置き換える処理を行ったが、たとえば、同画素位置のG,Bについても、飽和していなくても置き換えてしまうという処理方法でも良い。処理方法については、プログラム（アルゴリズム）の作りやすさで決めればよい。
【０１６５】
上記のRGBデータ合成プロセスを実施するための前提となる事前準備として、複数色の無地のパッチを測定して、変換式のパラメータを設定・更新する場合も、予め図１１同様に、マルチ露光によるRGBデータを作成しておく。
【０１６６】
そのため、本プロセスを実施可能なように、出荷前の分光測色計６での測色値取得の際にも、ハイライト条件、シェード条件と同様の条件で、複数の露光条件を用いて測色値を取得し、記憶しておく。
【０１６７】
以上のようにして得られた、複数色の無地のパッチに対する合成RGBデータを用いて、図７、図８で示したように、測色値変換式に代入されるパラメータを求め、変換式を作成する。シェード条件においても同様の処理を行い、シェード条件での色変換式を作成する。
【０１６８】
本実施例では、マルチ露光で計測したデータを合成することで、擬似的にダイナミックレンジを上げて、HDR（ハイダイナミックレンジ）データを作ることができる。そのため、非常に高光沢で明るいサンプルから、低光沢低明度のサンプルまでを、データに黒つぶれや飽和がない状態にすることができる。
【０１６９】
したがって、本実施例のように複数色のパッチに対してＨＤＲデータを用いて色変換式又は色変換テーブルを作り、且つ、サンプルに対してこのＨＤＲデータを用いて測定を行うことで、本発明の外観特性測定装置における、測色値変換の精度及び、質感の数値化の精度を向上させることができる。
【０１７０】
＜一体化測定装置＞
図１２は、本発明の一体型外観特性測定装置の概略構成例である。
【０１７１】
図１では、外観特性測定システム１００において情報処理装置４を、照明部１１，１２及び撮影部２１から別体に設ける例を説明したが、本構成の情報処理機能を実行する制御部及び記憶部は、照明部および撮影部と一体化していてもよい。
【０１７２】
図１２に示す一体型外観特性測定装置７は、全体が筐体７０に囲まれ、照明部７１、照明部７２、撮影部（カメラ）７３、制御部７４、記憶部７５、表示部７６、操作ボタン７７等を備えている。一体型外観特性測定装置７は、本発明の実施形態に係る測定装置の一例である。
【０１７３】
この一体型外観特性測定装置７は、筐体７０をサンプルＳの表面に当接させた状態で、撮影を行う。
【０１７４】
なお、筐体７０において、照明部７１，７２からの光が照射される部分には穴があいているため、穴の外側のサンプルＳから反射する画像を、撮影部７３で撮影することが可能である。
【０１７５】
本構成においても、第１の照明部７１は、撮影部７３に対して正反射近傍（ハイライト条件）からの光をサンプルＳに照射し、第２の照明部７２は拡散方向（シェード条件）からの光を照射する。
【０１７６】
制御部７４及び記憶部７５は、図３に示す情報処理装置４の色測定に係る機能を実行可能である。
【０１７７】
表示部７６は、LCD（Liquid  Crystal  Display）、有機EL（Electro  Luminescence）等のカラーディスプレイ或いは、モノクロのディスプレイである。表示部７６は、モニタ装置５の機能を有し、撮影データや演算結果に加えて、設定メニューおよび操作メニュー等を表示可能である。
【０１７８】
操作ボタン７７は、操作者からの指示を入力する入力部である。
【０１７９】
図１２では、上方に、照明部及び撮影部を設け、下方にサンプルＳが載置される構成を示しているが、筐体の一部を、サンプルに当接させることができれば、例えは、壁面をサンプルとして、一体型外観特性測定装置７を横向きにして使用してもよい。
【０１８０】
本構成においても、上述のように、照明角度の条件ごとに、変換式又は変換テーブルをそれぞれ作成することで、撮影したRGBデータをXYZデータに変換する際の精度を向上させることができる。
【０１８１】
また、一体型外観特性測定装置として、図１２では照明部が２つ、撮影部が１つの例を示したが、後述する図１３のように、一体型外観特性測定装置においてもカメラが２つ、照明が１つ設けられる構成であってもよい。
【０１８２】
＜第２実施形態＞
次に、図１３を用いて本発明の第２実施形態の外観特性測定システムについて説明する。図１３は本発明の第２実施形態に係る外観特性測定システム１００Ａの全体模式図である。
【０１８３】
上記の第１実施形態では複数の照明角度で測定するために複数の照明部を設けていたが、図１３に示すように、複数の撮影部（カメラ２３，２４）を設けることで、複数の撮影角度から測定してもよい。
【０１８４】
図１３に示す構成では、第１の撮影部（カメラ）２３と第２の撮影部（カメラ）２４とは、サンプルＳが載置される検査台３に対して、１つの照明部１４に対して異なる撮影角度になるように配置されている。そのため、撮影装置２Ａは２つの撮影角度で、検査台３上のサンプルを撮影できる。なお、設置するカメラの数を増やすことで、さらに撮影角度の設定数を増やしてもよい。
【０１８５】
本実施形態では、撮影の際に使用する照明の選択を指示するのではなく、撮影に使用される撮影部（カメラ２３又はカメラ２４）の選択を指示する。そのため、本実施形態の情報処理装置４では、第１実施形態のように、図３の照明制御部８１が照明部を選択する代わりに、撮影制御部８２が、撮影部２３，２４を選択する機能を実行可能に有しているものとする。
【０１８６】
本実施形態では、複数の撮影角度で計測することで、サンプルを観察した際の見た目の印象に則した測定値を得ることが出来る。
【０１８７】
また、本構成においては、第１の撮影部２４は、照明部１４に対して正反射近傍（ハイライト条件）からの光をサンプルＳに照射したものを撮影し、第２の撮影部２４は、照明部１４に対して拡散方向（シェード条件）からの光をサンプルＳに照射したものを撮影する。
【０１８８】
本構成において、照明角度の条件に代えて、撮影角度の条件ごとに、変換式又は変換テーブルをそれぞれ作成することで、撮影したRGBデータをXYZデータに変換する際の精度を向上させることができる。
【０１８９】
＜変形例＞
図１３では、複数の撮影角度の画像を、複数の撮影部を用いて取得したが、複数の撮影角度の撮影画像データを取得するように、図１４に示すようにラインセンサ２０からなる１つの撮影部を含む撮影装置を用いてもよい。
【０１９０】
ラインスキャン型の撮影装置であるラインセンサ２０を用いると、連続的に照明角度、または撮影角度を変更させながら画像を取得することで、一枚の測定画像の中に、複数の撮影角度での計測した画像データを収めることが出来る。
【０１９１】
上記のようなラインセンサにより、サンプルＳを撮影することで、複数の照明角度又は/及び撮影角度での画像データを一度に取得することも可能である。
【０１９２】
＜第３実施形態＞
次に、撮影部に分光カメラを用いる、第３実施形態について、図１５を用いて説明する。
【０１９３】
本実施形態の撮影部のカメラは、可視光領域に対応した波長帯域での二次元の分光情報を取得出来る分光カメラ２５を用い、複数バンドでの分光情報が得られるマルチスペクトルカメラや、波長分解能が高い分光情報を取得出来るハイパースペクトルカメラが使用しうる。
【０１９４】
ここで、図１５を用いて、撮像部として使用される分光カメラの分光撮影の概略を説明する。図１５は、第３実施形態に係る外観特性測定装置で使用される撮像部（分光カメラ）２５の要部構造図である。図１５の分光カメラ２５は、一例として、１組のフィルター、および、回折格子で構成したマルチスペクトルカメラの例を示すが、撮像部を構成する分光カメラ２５は、１組以上のフィルター、および、回折格子（または、プリズム）を含むハイパースペクトルカメラ装置等を用いてもよい。
【０１９５】
分光カメラ２５では、２次元の分光情報を取得する分光情報取得部として、メインレンズ内に挿入された分光フィルター群とメインレンズと受光素子の間に挿入されたマイクロレンズアレイによって、マイクロレンズ毎に分光フィルターの数に応じた分光情報を取得する。
【０１９６】
図１５に示すように、メインレンズ５４の集光位置付近には、複数のマイクロレンズ（小レンズ）から構成されるマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）５３が配置されている。イメージ面には、メインレンズ５４により集光された光情報を電子情報（電気信号）に変換する複数の受光素子（センサ）を備えた受光素子アレイ５５が配置されている。
【０１９７】
図１５では、理解を容易とするために、光学系としてのメインレンズ５４は単レンズで示し、メインレンズ５４の絞り位置Ｓを単レンズの中心として示すが、実際には、図１５に示すようにレンズ内にカラーフィルタ５６が位置することはない。カラーフィルタ５６は、メインレンズ５４の絞り付近に配置される。「絞り付近」とは、絞り位置を含み、種々の画角の光線が通過できる部位を意味する。換言すれば、メインレンズ５４に対するカラーフィルタ５６の設計上の許容範囲を意味する。
【０１９８】
図１５において、メインレンズ５４の中心には、光学バンドパスフィルタとしてのカラーフィルタ５６が配置されている。カラーフィルタ５６は、XYZ表色系の等色関数に基づいた分光透過率を持つ色の三刺激値に対応したフィルターである。すなわち、カラーフィルタ５６は、XYZ表色系の等色関数に基づいた分光透過率が異なる複数（ここでは３つ）のカラーフィルタ５６ａ、５６ｂ、５６ｃから構成されている。
【０１９９】
このような光学バンドパスフィルタは、分光透過率が異なるフィルターを複数組み合わせて構成してもよいし、一つのフィルター上で領域毎に分光透過率を異ならせるように構成してもよい。
【０２００】
上記構成により、例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍまでの波長域において、１０ｎｍ刻みで透過波長のピークを持った３１種類の光学バンドパスフィルタを用いた場合、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長域においての分光情報を１０ｎｍ刻みで取得することが可能である。
【０２０１】
このように、カメラの計測可能（撮影可能な）な分光の波長域が、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでをカバーすることで、人間の可視光領域をカバーすることになり、人間の見た目に則した分光情報を取得することができる。
【０２０２】
また、本実施形態に係るマルチスペクトルカメラでも同様に、変換式あるいは変換テーブルを角度ごとに用意することで、変換精度を向上させることができる。４ｃｈ以上のほうが、情報量が多いため、変換精度は3チャンネルよりも高くなる。
【０２０３】
上述では、RGBカメラ及びマルチスペクトルカメラにおける実施例を説明したが、XYZカメラであっても、同様の処理を行っても構わない。たとえ等色関数の特性に近いフィルターなどをカメラに採用していたとしても、等色関数と色特性を完全に一致させることは難しく、変換誤差が生じてしまうためである。その場合は、本実施例のRGBをXYZカメラの疑似XYZデータとして、同様に色変換式を求めればよい。即ち、XYZカメラにおいても「疑似XYZ（カメラの撮影値）→XYZ（真値）変換」を行うことで、測色精度を上げることができる。
【０２０４】
また、撮影部に使用するカメラも単板式に限定されることはなく３板式のカメラでも構わない。
【０２０５】
さらに、上記例では照明部が白色カメラであり、撮影部がカラーカメラである構成を説明したが、照明部をRGBの３色に発光するLED、撮影部をモノクロカメラとしてもよい。この場合、LEDの照明光をR,G,Bと順次点灯させ、モノクロカメラで３回撮影を行う。それによってRGBデータが取得できる。この構成の場合は、デモザイキング処理が不要となるメリットがある。ただし、１角度に対して3回撮影しなければならず、計測時間がかかるというデメリットもあるため、適宜用途に応じて構成を選択する。
【０２０６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０２０７】
１００，１００Ａ，１００Ｂ  外観特性測定システム（測定装置）
１  光源装置
２  撮影装置
３  検査台
４，４Ａ，４Ｂ  情報処理装置
５  モニタ装置
６  分光測色計（測色計）
７  一体型外観特性測定装置（測定装置）
９  上位システム
１１  照明部（第１の照明部、LED）
１２  照明部（第２の照明部、LED）
１４  照明部
２，２Ａ，２Ｃ  撮影装置
２０  マルチペクトルカメラ
２１  撮影部（カメラ）
２３  第１の撮影部（カメラ）
２４  第２の撮影部（カメラ）
２５  分光カメラ
７１  第１の照明部
７２  第２の照明部
７３  撮影部
７４  制御部
７５  記憶部
７６  表示部
７７  操作ボタン
８０Ａ  入力部
８０Ｂ  モニタ出力部
８３  画像データ記憶部
８４  演算用データ記憶部（記憶部）
８５  測色換算用パラメータ更新部
８６  測色値演算部（変換部）
８６３  合成RGBデータ作成部（RGBデータ合成部）
８６４  三刺激値XYZ算出部
８７  質感演算部
８８  測定データ記憶部
Ｓ  サンプル（測定対象物）
Ｐ  カラータイル（複数色のパッチ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０８】
【特許文献１】特開２００９‐２３９４１９号公報
【図１】
2019153931.tif 000005
【図２】
2019153931.tif 000006
【図３】
2019153931.tif 000007
【図４】
2019153931.tif 000008
【図５】
2019153931.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2019153931.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019153931.tif 000015
【図１２】
2019153931.tif 000016
【図１３】
2019153931.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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