(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理システムであって、
前記被計測部材に対し光を照射する照射手段と、
それぞれ異なる感度特性の複数のチャネルを有し、前記照射手段から照射され前記被計測部材で反射された光を受光する撮像手段と、
前記撮像手段の前記複数のチャネルで取得された複数の画像に基づいて、前記被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する合成手段と
を含み、前記合成手段は、画素毎に、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に基づいて反射特性の推定値を算出し、前記画像処理システムは、さらに、
それぞれ反射特性が異なる複数の領域を有する校正チャートに基づいて、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルで取得された校正用計測値の組を取得する取得手段と、
前記校正チャートの前記複数の領域各々について与えられた反射特性の標準値と、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルにより取得された前記校正用計測値の組とに基づいて、反射特性の推定パラメータを決定する決定手段と
を含み、前記合成手段は、前記推定パラメータに基づいて前記反射特性の推定値を算出し、前記推定パラメータは、前記複数のチャネル各々の有効計測値範囲と、前記複数のチャネル各々について計測値から反射特性の推定値を与える推定式の係数とを含み、前記合成手段は、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に応じて選択されたチャネルに対応する計測値および前記推定式の係数に基づいて、前記反射特性の推定値を算出する、画像処理システム。
【請求項２】
前記複数のチャネル各々は、互いに異なる分光特性を有し、前記照射手段は、特定の周波数帯にピークを有する、請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記複数のチャネルは、赤のチャネル、緑のチャネルおよび青のチャネルを含む、請求項２に記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記被計測部材は、光沢が付与された転写部材であり、前記撮像手段および前記照射手段は、前記照射手段から照射され前記転写部材の表面で正反射された光を前記撮像手段が受光するような幾何学的条件を満たすよう構成されており、前記反射特性は、光沢度であり、前記分布画像は、光沢の２次元分布である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項５】
被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理装置であって、
照射手段により前記被計測部材に対し光を照射するよう制御する制御手段と、
それぞれ異なる感度特性の複数のチャネルを有する撮像手段から、前記照射手段により照射され前記被計測部材で反射された光を前記撮像手段が受光することで前記複数のチャネルで撮像された複数の画像を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記複数の画像に基づいて、前記被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する合成手段と
を含み、前記合成手段は、画素毎に、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に基づいて反射特性の推定値を算出し、前記画像処理装置は、さらに、
それぞれ反射特性が異なる複数の領域を有する校正チャートに基づいて、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルで取得された校正用計測値の組を取得する取得手段と、
前記校正チャートの前記複数の領域各々について与えられた反射特性の標準値と、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルにより取得された前記校正用計測値の組とに基づいて、反射特性の推定パラメータを決定する決定手段と
を含み、前記合成手段は、前記推定パラメータに基づいて前記反射特性の推定値を算出し、前記推定パラメータは、前記複数のチャネル各々の有効計測値範囲と、前記複数のチャネル各々について計測値から反射特性の推定値を与える推定式の係数とを含み、前記合成手段は、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に応じて選択されたチャネルに対応する計測値および前記推定式の係数に基づいて、前記反射特性の推定値を算出する、画像処理装置。
【請求項６】
被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理装置を実現するためのプログラムであって、コンピュータを、
照射手段により前記被計測部材に対し光を照射するよう制御する制御手段、
それぞれ異なる感度特性の複数のチャネルを有する撮像手段から、前記照射手段により照射され前記被計測部材で反射された光を前記撮像手段が受光することで前記複数のチャネルで撮像された複数の画像を取得する取得手段、および
前記取得手段により取得された前記複数の画像に基づいて、前記被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する合成手段
として機能させるためのプログラムであり、
前記合成手段は、画素毎に、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に基づいて反射特性の推定値を算出し、前記プログラムは、さらに、コンピュータを、
それぞれ反射特性が異なる複数の領域を有する校正チャートに基づいて、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルで取得された校正用計測値の組を取得する取得手段、および
前記校正チャートの前記複数の領域各々について与えられた反射特性の標準値と、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルにより取得された前記校正用計測値の組とに基づいて、反射特性の推定パラメータを決定する決定手段
として機能させるためのものであり、前記合成手段は、前記推定パラメータに基づいて前記反射特性の推定値を算出し、前記推定パラメータは、前記複数のチャネル各々の有効計測値範囲と、前記複数のチャネル各々について計測値から反射特性の推定値を与える推定式の係数とを含み、前記合成手段は、前記複数のチャネルで取得された計測値の組に応じて選択されたチャネルに対応する計測値および前記推定式の係数に基づいて、前記反射特性の推定値を算出する、プログラム。
【請求項７】
被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理システムであって、
前記被計測部材に対し光を照射する照射手段と、
それぞれ異なる感度特性の複数のチャネルを有し、前記照射手段から照射され前記被計測部材で反射された光を受光する撮像手段と、
前記撮像手段の前記複数のチャネルで取得された複数の画像に基づいて、前記被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する合成手段であって、画素について、前記複数のチャネル各々の有効計測値範囲および前記複数のチャネルで取得された計測値の組に応じてチャネルを選択し、選択されたチャネルに対応する計測値と、選択されたチャネルに対応する、計測値から反射特性の推定値を与える推定式の係数とに基づいて、反射特性の推定値を算出する、当該合成手段と
を含む、画像処理システム。
【請求項８】
それぞれ反射特性が異なる複数の領域を有する校正チャートに基づいて、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルで取得された校正用計測値の組を取得する取得手段と、
前記校正チャートの前記複数の領域各々について与えられた反射特性の標準値と、前記複数の領域各々での前記複数のチャネルにより取得された前記校正用計測値の組とに基づいて、前記複数のチャネル各々について計測値から反射特性の推定値を与える推定式の係数を含む推定パラメータを決定する決定手段と
をさらに含む、請求項７に記載の画像処理システム。
【請求項９】
前記複数のチャネル各々は、互いに異なる分光特性を有し、前記照射手段は、特定の周波数帯にピークを有する、請求項７または８に記載の画像処理システム。
【請求項１０】
前記複数のチャネルは、赤のチャネル、緑のチャネルおよび青のチャネルを含む、請求項９に記載の画像処理システム。
【請求項１１】
前記被計測部材は、光沢が付与された転写部材であり、前記撮像手段および前記照射手段は、前記照射手段から照射され前記転写部材の表面で正反射された光を前記撮像手段が受光するような幾何学的条件を満たすよう構成されており、前記反射特性は、光沢度であり、前記分布画像は、光沢の２次元分布である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性の計測技術に関し、より詳細には、被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理システム、画像処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像の高付加価値への要求の高まりに伴い、印刷物に対して光沢を付与できる装置が提供されている。例えば、紫外線の照射により硬化するＵＶニスを用いて光沢を付与する技術、紙に浸透しない透明インクや、透明トナーを使ってドット形成する技術などが知られている。
【０００３】
このような背景から、色再現性や階調再現性などの画質評価項目と並んで、光沢感が重要な画質特性となってきている。そして、印刷物における光沢感を評価し、その異常を検出する技術が種々提案されている。例えば、特開２００５−２７７６７８号公報（特許文献１）は、用紙の表側にて拡散反射された光および同じ表側にて正反射された光をラインセンサで受光し、得られた像に基づき光沢の検査を行う技術を開示する。
【０００４】
しかしながら、正反射光条件では特に、反射光の強さが表面の特性に比較的敏感であるため、拡散反射光を取り込む場合とは異なり、被計測部材の特性に合わせて、照明光量、撮像感度を調整した上で撮影する必要がある。例えば、表面が粗く、光沢感および写像性が低い対象物を撮影する場合は、照明光量を上げ、撮像感度を高く調整しなければ、暗い画像になってしまう。反対に、光沢感および写像性が高い対象物を撮影する場合は、照明光量を落とし、撮像感度を低く調整しなければ、明るすぎる画像になってしまう。このように、光沢といった反射特性を評価しようとする場合は、被計測部材の特性に合わせた撮像系の調整が都度必要となる。また、様々な光沢が混在するような広範囲の反射特性を有する被計測部材の場合、計測レンジが不足し、画像の一部で黒飽和したり、白飽和したりする場合があり、適切な画像を得ることが難しかった。
【０００５】
一方、計測装置の感度範囲が充分に広ければ、一回の調整で、広範囲な反射特性を有する被計測部材を評価できるようになる。さらに、一枚の分布画像として得ることができれば、結果の一覧性が向上する。このような背景から、計測装置の感度範囲を広く確保しながら、被計測部材の反射特性の分布を表す結果を１枚の分布画像として生成し、一覧性を向上させることができる技術の開発が望まれていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術における不充分な点に鑑みてなされたものであり、本発明は、撮影手段が備える複数のチャネルを活用して、被計測部材の反射特性の計測可能な範囲を広げながら、一覧性の高い計測結果を生成することができる画像処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記課題を解決するために、被計測部材の反射特性の分布を計測するための、下記特徴を有する画像処理システムを提供する。本画像処理システムは、上記被計測部材に対し光を照射する照射手段と、それぞれ異なる感度特性の複数のチャネルを有し、上記照射手段から照射され被計測部材で反射された光を受光する撮像手段とを有する。本画像処理システムは、さらに、上記撮像手段の複数のチャネルで取得された複数の画像に基づいて、被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する合成手段とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、撮影手段が備える複数のチャネルを活用して、被計測部材の反射特性の計測可能な範囲を広げながら、一覧性の高い計測結果を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態による光沢検査システムにおける撮像系の側面図。
【図２】本実施形態による光沢検査システムにおける制御系の概略構成図。
【図３】光沢ノイズの一種である光沢スジを説明する図。
【図４】（Ａ）本実施形態による照明装置および撮像装置の分光特性を模式的に示すグラフ、および（Ｂ，Ｃ）ＢチャネルおよびＧチャネルの撮像系全体としての分光特性を模式的に示すグラフ。
【図５】本実施形態による光沢検査システムが実行する、校正処理を示すフローチャート。
【図６】本実施形態で用いることができる校正チャートを例示する図。
【図７】図６に示す校正チャートの各パッチ領域で計測されたＲＧＢ各チャネルの計測値に対し各パッチ領域の光沢度の所与の標準値をプロットしたグラフ。
【図８】図７に示した各チャネルの計測値とともに、計測値の有効範囲および計測値および光沢度の関係を近似する推定式を示す図。
【図９】本実施形態による光沢検査システムが実行する、光沢分布計測処理のフローチャート。
【図１０】種々の光沢感を有する部分が混在する印刷物の表面を模式的に示す図。
【図１１】図１０に示す印刷物で計測された（Ａ）各領域の計測値および（Ｂ）選択されるチャネルを示す図。
【図１２】図１０に示す印刷物から計測された２次元光沢分布を示す検査画像を模式的に示す図。
【図１３】特定の実施形態による画像処理装置のハードウェア構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態について説明するが、本実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、被計測部材の反射特性の分布を計測するための画像処理システムとして、撮像画像に基づいて印刷物表面の光沢の分布を検査するための光沢検査システムを一例として説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態による光沢検査システム１０の撮像系を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態による光沢検査システム１０の撮像系は、光沢を計測するための正反射用照明装置１８と、濃度を計測するための拡散反射用照明装置２２と、被計測面からの反射光を受光して撮像する撮像装置２０とを含み構成される。なお、図１は、光沢検査システム１０の撮像系を模式的に示すものであり、その他のミラーやレンズといった要素の詳細な図示が省略されている点に留意されたい。
【００１２】
光沢検査システム１０は、例えばローラなどで構成された搬送装置１２をさらに含み、搬送装置１２は、被計測部材である印刷物１４を読み取り位置１６へと搬送する。印刷物１４は、表面に画像が形成され、また表面の一部または全部に光沢処理が施されている紙などの媒体である。印刷物１４の画像および光沢の形成面が被計測面となる。読み取り位置１６は、撮像装置２０によって印刷物表面での反射光分布が読み取られる、１ライン分の読み取り領域である。印刷物１４は、搬送装置１２によって矢印で示す副走査方向に走査され、１ラインずつ読み進められる。
【００１３】
正反射用照明装置１８は、特に限定されるものではないが、例えば複数の反射型発光ダイオードの配列として構成される。正反射用照明装置１８から照射された光は、図示しないミラーなどを介して、印刷物１４の読み取り位置１６の全域に入射角θ１で入射する。この照明光は、印刷物１４の読み取り位置１６の全域において、入射角と等しい反射角θ２（θ１＝θ２）で、正反射光を生じさせる。なお、入射角θ１および反射角θ２は、読み取り位置１６における印刷物１４の被計測面の法線に対する角度として定義される。
【００１４】
拡散反射用照明装置２２は、特に限定されるものではないが、例えばキセノン・ランプや発光ダイオードなどを用いることができる。拡散反射用照明装置２２は、読み取り位置１６の被計測面に所定の角度で入射するよう照明光を照射する。ここで、所定の角度は、入射角θ１と異なる角度であり、典型的には、被計測面の法線方向、つまり０度とすることができる。
【００１５】
撮像装置２０は、特に限定されるものではないが、複数の画素からのラインが構成され、入射する光量を取得して、電気信号に変換するラインセンサを用いることができる。ラインセンサとしては、例えば、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）、ＣＣＤ（電荷結合素子）などを用いることができる。説明する実施形態では、詳細を後述するが、撮像装置２０は、異なる分光感度特性の複数のチャネルを有するよう構成されている。典型的には、ＲＧＢ３原色の各色（赤，緑，青）のカラーフィルタが各ラインに設けられた３ライン方式のラインセンサなどを用いることができる。
【００１６】
なお、ＲＧＢ３ライン方式のラインセンサは、汎用でありコストを低減できる観点から好ましいが、チャネルの具体的な構成は、特に限定されるものではない。他の実施形態では、赤外光、紫外光、その他のＲＧＢ三原色のフィルタでは対応できない波長の光を捉えることができる３色以上のチャネルを有するセンサであってもよい。また、以下に説明する実施形態では、撮像装置２０として、１次元で読み取るラインセンサを用いるものとするが、特に限定されるものではなく、他の実施形態では、２次元で読み取るイメージセンサを用いてもよい。
【００１７】
撮像装置２０および正反射用照明装置１８を含む撮像系は、正反射用照明装置１８から照射されて読み取り位置１６の印刷物表面で正反射された正反射光が撮像装置２０で受光可能な幾何学的条件を満たすように配置される。さらに、光沢検査システム１０において、拡散反射用照明装置２２は、印刷物表面で拡散反射された拡散反射光の一部が撮像装置２０で受光可能な幾何学的条件を満たすように配置される。特に限定されるものではないが、例示の実施形態では、正反射用照明装置１８から被計測面に法線に対して６０度入射で照明され、法線に対して６０度で受光するよう構成される。また、拡散反射用照明装置２２から被計測面の法線方向に照明し、法線に対して６０度の角度で受光するよう構成することができる。
【００１８】
説明する実施形態では、正反射用照明装置１８および拡散反射用照明装置２２は、撮像装置２０の駆動に合わせて交互に光を放射するように制御される。例えば、正反射用照明装置１８および拡散反射用照明装置２２を交互に点滅させて、この点滅速度の２倍のレートで撮像装置２０により撮像することによって、正反射光および拡散反射光の両方を計測することができる。
【００１９】
図２は、本実施形態による光沢検査システム１０の制御系の概略構成図である。画像処理装置３０は、光沢検査システム１０の各部の動作を制御する制御装置である。正反射用照明装置１８および拡散反射用照明装置２２は、画像処理装置３０の制御下で、点灯および消灯を交互に繰り返す。搬送装置１２は、画像処理装置３０の制御下で、印刷物１４を副走査方向に間欠的または連続的に搬送する。撮像装置２０は、画像処理装置３０の制御下で、正反射用照明装置１８および拡散反射用照明装置２２の点灯に合わせて、印刷物表面からの正反射光の分布および拡散反射光の分布を撮像する。
【００２０】
画像処理装置３０は、典型的には、汎用コンピュータ、画像処理ボード、コントローラ・ユニットまたはこれらの組み合わせとして構成される。画像処理装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置を備えてもよい。
【００２１】
画像処理装置３０は、上述したように光沢検査システム１０の各部の動作を制御するとともに、撮像装置２０で読み取られた画像を取り込んで、被計測部材である印刷物表面の光沢分布および濃度分布を検査する。画像処理装置３０は、上述した検査を行うための検査部４０を備え、検査部４０は、照明制御部４２と、画像取得部４４とを含み構成される。光沢検査システム１０における光沢分布および濃度分布の検査は、典型的には、以下のように行われる。
【００２２】
まず、画像処理装置３０は、照明制御部４２により、正反射用照明装置１８を点灯させて（この間、拡散反射用照明装置２２は消灯される。）、読み取り位置１６に照明光を照射する。撮像装置２０は、印刷物１４からの正反射光を受光し、各チャネルで１ラインの画像（１次元光沢分布画像）を読み取る。画像処理装置３０は、画像取得部４４により、撮像装置２０から、読み取った画像を取得し、読み取られた画像を記憶装置に記憶する。続いて、同様に、照明制御部４２が、拡散反射用照明装置２２を点灯させて（この間、正反射用照明装置１８は消灯される。）、読み取り位置１６に照明光を照射する。撮像装置２０でその拡散反射光の一部を受光し、各チャネルで１ラインの画像（１次元濃度分布画像）を読み取る。画像取得部４４により、撮像装置２０から、読み取られた画像を取得し、記憶装置に記憶する。
【００２３】
次に、搬送装置１２は、印刷物１４を矢印で示す副走査方向に所定の距離だけ搬送し、次の１ラインについて、上記と同様の動作が行われる。各ラインについて同様な動作を繰り返すことによって、画像処理装置３０の記憶装置上に、印刷物１４の全域の２次元光沢分布画像および２次元濃度分布画像が構成される。ここで、２次元光沢分布画像は、主として印刷物１４の正反射光の分布を意味し、２次元濃度分布画像は、主として印刷物１４の拡散反射光の分布を意味するものとする。なお、上記では、撮像および搬送が間欠的に行われるように説明しているが、連続的に印刷物１４を搬送し、正反射用照明装置１８および拡散反射用照明装置２２を交互に点灯しながら、連続的に印刷物１４表面を撮像するようにしてもよい。
【００２４】
画像処理装置３０は、検査部４０により、記憶装置に記憶された２次元光沢分布画像および２次元濃度分布画像に基づいて、被計測部材である印刷物１４の全域にわたり、光沢分布と濃度分布の状態を検査する。例えば、これら画像に基づいて、検査結果として得られる検査画像をディスプレイに表示させたり、ファイル保存したり、あるいは画像解析により光沢スジや光沢不均一性などのノイズの検出結果を表示したりすることができる。
【００２５】
光沢スジは、印刷物を正反射条件で観察した際に現れる図３に示すようなスジ状の光沢ノイズをいう。光沢スジは、加熱ロールや搬送時のガイドなどの摩耗等により、２次元光沢分布画像において、周辺の画像よりも光沢が増加する形で現れる。光沢不均一性は、ページ間、ページ内の光沢変動や、色材量および面積率による光沢変動によるマクロなムラをいう。その他、微小な光沢差による光沢ムラ、非画像部および画像部間、画像部間の境界付近における段差感などの光沢ノイズもある。
【００２６】
このとき、濃度分布については、ＲＧＢ複数チャネルのカラー画像として構成することができる。これに対して、光沢分布に関しては、いずれか１チャネルの情報のみで光沢性を表すことができるため、条件によっては、いずれか１チャネルの画像として２次元光沢分布画像を構成してもよい。
【００２７】
しかしながら、広範囲な光沢を有する被計測部材を対象とする場合は、１チャネルでは計測レンジは不充分となる可能性がある。例えば、カタログなどの場合、ページによって、紙質が異なったり、艶を出すためニスや加工がされていたり、ページ内でも光沢を出したい部分だけに部分的な加工がされる場合がある。このような場合、１チャネルでは光沢分布を正確に表現することができない。
【００２８】
そこで、本実施形態では、撮像装置２０の各チャネルの分光感度特性が異なる点に着目し、２次元光沢分布画像の計測時は、それぞれ感度が異なる複数のチャネルで取得した複数の画像に基づいて、被計測部材の反射特性の分布を表す分布画像を合成する構成を採用する。
【００２９】
より具体的には、説明する実施形態による画像処理装置３０は、検査部４０において、上述した光沢分布画像の計測に関連して、さらに、校正部４６と、計測部４８とを含み構成される。校正部４６は、広範囲の光沢度を計測できるように、正反射用照明装置１８および撮像装置２０の特性を把握する。計測部４８は、校正部４６により把握された特性に基づいて、撮像装置２０の複数のチャネルで取得された複数の画像に基づき、被計測部材の反射特性の分布を一括で表す一枚の分布画像を合成する。校正部４６は、本実施形態における決定手段を構成し、計測部４８は、本実施形態における合成手段を構成する。
【００３０】
図４（Ａ）は、本実施形態による正反射用照明装置１８および撮像装置２０の分光特性を模式的に示すグラフである。図４（Ａ）に示すように、正反射用照明装置１８の発光強度（あるいはエネルギー）には、周波数（波長）依存性があり、同様に撮像装置２０の各チャネルも、固体撮像素子自体の感度特性やフィルタ特性に起因して、周波数（波長）依存の分光感度特性を有する。一定の照明条件下で、撮像装置２０のＲＧＢ各チャネルのセンサ素子が感知する光の強度は、正反射用照明装置１８の光源の分光特性と、各チャネルの分光感度特性とに依存し、すなわち、照明系と受光系とを合わせた撮像系全体の分光特性に依存することになる。
【００３１】
このため、図４（Ａ）のような分光分布が与えられた場合、そのかけ合わせた分光特性は、Ｂチャネルについては、図４（Ｂ）に示すように、Ｇチャネルについては、図４（Ｃ）に示すようになる。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）を参照すると理解されるように、正反射光を撮像する場合、同じ照明光量で照明が行われても、Ｂチャネルの方が、Ｇチャネルよりも強く正反射光を検出することになる。
【００３２】
ＧおよびＢのチャネルを比較すると、光沢感および写像性が比較的に高い部分は、実効的な感度が比較的に低いＧチャネルで撮像された画像がより適切であるということになる。一方で、光沢感および写像性が比較的低い部分は、実効的な感度が比較的高いＢチャネルで撮像した画像がより適切であるということになる。
【００３３】
そのため、特定の実施形態では、感度が高いチャネルが、光沢感が低く、写像性が低い部分を担当し、感度が低いチャネルが、光沢感が高く、写像性が高い部分を担当するように構成することができる。これにより、光沢感および写像性を幅広いレンジで計測するとともに、一覧性の高い分布画像を生成することが可能となる。
【００３４】
なお、説明する実施形態では、図４（Ａ）に示すように、正反射用照明装置１８は、波長４５０ｎｍ前後にピークを有する青色のＬＥＤ（Light Emitting Device）を用い、撮像装置２０は、ＲＧＢ３ライン方式のラインセンサを用いた場合を念頭に説明する。図４にはＲチャネルの分光感度特性が示されていないが、Ｒチャネルに対応する波長６２０〜７５０ｎｍの照明装置１８の発光強度が弱いため、Ｒチャネルは、Ｇチャネルよりも感度が低いと言える。したがって、光沢感がより高く、写像性がより高い部分をＲチャネルで担当するように構成するとよい。
【００３５】
なお、正反射用照明装置１８および撮像装置２０の各チャネルの具体的な分光特性は、特に限定されるものではない。異なる特定の周波数帯にピークを有する照明装置や、ＲＧＢとは異なる分光感度特性を有する複数のチャネルを用いる場合においても同様に適用できることは言うまでもない。
【００３６】
以下、図５〜図８を参照しながら、まず、本実施形態による光沢検査システム１０における校正処理について説明する。図５は、本実施形態による光沢検査システム１０が実行する校正処理を示すフローチャートである。なお、以下、正反射条件での光沢計測のための校正処理について説明し、特に断らない限り、正反射用照明装置１８を単に照明装置１８と参照する。
【００３７】
図５に示す処理は、システムが起動したこと、あるいはオペレータからの校正開始の指示がなされたことに応じて、ステップＳ１００から開始される。ステップＳ１０１では、画像処理装置３０は、照明光量の調整を含む初期調整を実行する。初期調整では、画像処理装置３０は、照明装置１８および撮像装置２０の分光特性に基づき、実効的な感度が低い側のチャネルを用いて、照明装置１８の照明光量の調整を行うことができる。照明光量の調整では、光沢感および写像性の高い高光沢基準部材が用意され、実効的な感度が低い側のチャネルで、その高光沢基準部材の正反射光の分布が適切に計測可能なように行われる。このように照明光量を調整することによって、広範囲な写像性および光沢感を有する被計測部材を撮影できるような調整が一回でできる。なお、ここでは、照明光量のみを調整することとしているが、結像レンズの絞りが調整されてもよい。
【００３８】
ステップＳ１０２では、画像処理装置３０は、撮像装置２０で所定の校正チャートを撮像し、画像取得部４４により、撮像装置２０の各チャネルで校正チャートから取得された校正用画像を取得する。
【００３９】
図６は、本実施形態で用いることができる校正チャートを例示する。図６に示す校正チャートは、それぞれ反射特性（光沢感および写像性）が異なる複数の帯状のパッチ領域を含み構成される。校正チャートは、印刷時の顔料の量や素材の違いにより様々な光沢感および写像性を有する複数のパッチ領域を印刷することによって用意することができる。光沢感および写像性の刻みが小さいほど、処理時間や手間が必要となるが、計測精度を向上させることができる。また、ここでは、事前に校正チャートの光沢感および写像性の測定がパッチ領域毎に行われており、各パッチの素性が明らかである（つまり光沢の評価値が既知である。）ものとする。
【００４０】
ここで、光沢感とは、印刷物表面に対する心理的な光沢の大きさあるいは艶の大きさを表したものである。写像性（像鮮明度）とは、表面に写り込んだ像の鮮明さを表したものである。光沢を計測する方法としては、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１で規定されている、鏡面反射光（正反射光）の強さを測定する鏡面光沢度測定法が知られている。その他、正反射光以外の拡散反射光も使用した評価方法も知られている。写像性の測定方法は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ７３７４に規定されたものが知られている。なお、説明する実施形態では、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１で規定される６０°入射の鏡面光沢度（以下、単に光沢度と参照する。）Ｇｓ（６０°）を光沢感の評価値として用いる。
【００４１】
上述したステップＳ１０２により、複数のパッチ領域各々における複数のチャネルで取得された計測値の組（計測値Ｒ，計測値Ｇ，計測値Ｂ）が取得される。図７は、図６に示す校正チャートの各パッチ領域で計測されたＲＧＢ各チャネルの計測値に対し各パッチ領域の光沢度の所与の標準値をプロットしたグラフを示す。なお、Ｇｓ（６０°）の低光沢から高光沢までを計測対象として、校正データが用意されるものとする。図７に示すグラフにより、ある光沢度を有する部分が、各チャネルでどの程度の信号強度として観測されるかの対応付けができるとともに、各チャネルの信号強度が下限値または上限値の範囲内となる計測可能な範囲も把握される。そして、その結果を用いることにより、計測時に、各部分に対し適切なチャネルを選択する条件を設定することができる。
【００４２】
ステップＳ１０３およびＳ１０４では、上記取得した校正用画像から得られた校正データに基づいて、照明装置１８の分光分布および光量や撮像装置２０の分光感度によって変化する光沢度の推定式を求める。
【００４３】
ステップＳ１０３では、画像処理装置３０は、校正部４６により、ステップＳ１０２で得られた校正データ（各パッチ領域の計測値の組）から、ＲＧＢ各チャネルで計測できる光沢度の範囲を決定する。図７には、上述したように取得された画像の計測値およびパッチの光沢度の標準値の関係がプロットされている。そして、Ｂチャネルでは主に低光沢の範囲の部分でおおむね線形となっており、Ｇチャネルでは中程度の光沢の範囲の部分でおおむね線形となっており、Ｒチャネルでは主に高光沢の範囲の部分でおおむね線形となっていることが理解される。
【００４４】
有効範囲の決定方法の一例としては、特に限定されるものではないが、図８に示すように、計測値に対し上限および下限を設定して行うことができる。まず、各チャネルで計測することが適切ではない光沢度の部分は、計測値が０付近の場合（つまり黒飽和に対応する。）と、８ビットでは２５５付近の場合（つまり白飽和に対応する。）とを含む。このため、所定のマージンを取って、例えば８ビットでは計測値が２０〜２２０部分のみを有効として、有効範囲を決めることができる。図７および図８に示す例では、計測値の範囲から定めると、Ｂチャネルは、Ｇｓ（６０°）が５〜２５の範囲が有効であり、Ｇチャネルは、Ｇｓ（６０°）が２５〜５５の範囲が有効であり、Ｒチャネルは、Ｇｓ（６０°）が５５〜７５の範囲が有効であるといえる。好ましくは、ＲＧＢの複数チャネルを合計して、計測対象とする光沢度の全域が網羅されるように、計測値の有効範囲を定めることが好ましい。
【００４５】
ステップＳ１０４では、画像処理装置３０は、校正部４６により、ステップＳ１０３で決定した有効範囲に基づいて、各チャネルの計測値および光沢度の関係を近似する光沢度の推定式を求める。より具体的には、ステップＳ１０４においては、校正チャートの複数のパッチ領域各々について所与の光沢度の標準値と、複数のパッチ領域各々での複数のチャネルで取得された計測値の組とに基づいて、光沢度の推定式の係数（推定パラメータ）が決定される。
【００４６】
まず、ＲＧＢ各チャネルの計測値を光沢度に対応して直線近似する場合について説明する。なお、図７および図８に示す校正データのプロットでは、説明の便宜上、各パッチで１つだけ計測点がプロットされている。しかしながら、図６に示す校正チャートでは、パッチ領域の幅の分だけの計測値が得られるので、これらの多数の計測値のうち、有効な範囲内にある計測値を用いて推定式の係数を算出することができる。
【００４７】
例えば、推定式から算出される推定値と、所与の標準値との残差の二乗和が最小となるような係数を決定する最小二乗法を用いて、以下のような推定式（１）〜（３）の係数を求めることができる。図８には、例示の校正データから求められた計測点を直線近似する光沢度の推定式が図示されている。
【００４８】
（数１）
Ｂチャネル：  光沢度  ＝  ａＢ×計測値Ｂ＋ｂＢ（２０≦計測値Ｂ≦２２０）…（１）
Ｇチャネル：  光沢度  ＝  ａＧ×計測値Ｇ＋ｂＧ（２０≦計測値Ｇ≦２２０）…（２）
Ｒチャネル：  光沢度  ＝  ａＲ×計測値Ｒ＋ｂＲ（２０≦計測値Ｒ≦２２０）…（３）
【００４９】
なお、上述した推定式は、直線近似の場合を示し、各ＲＧＢの有効な計測値の範囲に対応して推定式が選択される。校正チャートのパッチ領域の数を増加させて、光沢度の刻みを細粒度なものにすれば、推定値の精度を向上させることができる。また、直線近似する場合、推定パラメータには、さらに、チャネル各々の有効計測値範囲が含まれる。有効計測値範囲は、上記例では、計測値が８ビットであるとして、２０〜２２０が設定されている。
【００５０】
また、上記推定式の例では、Ｂチャネルについて、計測値の下限を２０としているが、低い光沢度も範囲に入れるため０としてもよい。Ｒチャネルについて、計測値の上限を２２０としているが、高い光沢度も範囲に入れるため２５５としてもよい。さらに、説明する実施形態では、計測値が８ビットであるものとして説明しているが、他の実施形態では、計測値が１０ビットや１６ビットなど他の階調数で計測される場合もあり、その場合は、階調数に応じた値で有効範囲を定めればよい。
【００５１】
また、直線近似以外にも、Ｂチャネル、Ｇチャネル、Ｒチャネルの有効範囲を設定せずに、校正データから、下記式に示す複数のチャネルで取得された計測値の組から光沢度の推定値を与える推定式を求め、下記式（４）から直接求めるよう構成することもできる。
【００５２】
（数２）
光沢度＝ｃＢ×Ｅｘｐ（計測値Ｂ）＾ｄＢ＋ｃＧ×Ｅｘｐ（計測値Ｇ）＾ｄＧ＋ｃＲ×Ｅｘｐ（計測値Ｒ）＾ｄＲ…（４）
【００５３】
ステップＳ１０４で推定式が求められると、ステップＳ１０５で、校正処理を終了し、計測準備が完了する。
【００５４】
以下、図９〜図１２を参照しながら、本実施形態による光沢検査システム１０における光沢計測処理について説明する。図９は、本実施形態による光沢検査システム１０が実行する光沢計測処理のフローチャートを示す。図９（Ａ）は、上述した直線近似により複数チャネル各々に対して準備された複数の推定式を使用する場合の光沢計測処理を示す。一方、図９（Ｂ）は、上述した複数チャネルに対してまとめて準備された単一の推定式を使用する場合の光沢計測処理を示す。
【００５５】
以下、まず、図９（Ａ）を参照して説明する。図９（Ａ）に示す処理は、図５に示したステップＳ１０５で計測準備が完了した後、ユーザから検査開始の指示がなされたことに応じて、ステップＳ２００から開始される。
【００５６】
ステップＳ２０１では、画像処理装置３０は、撮像装置２０で被計測部材を撮像し、画像取得部４４により、撮像装置２０の各チャネルで取得された２次元光沢分布画像を取得する。図１０は、種々の光沢感を有する部分が混在する印刷物の表面を模式的に示す。ここでは、被計測部材が、図１０に示すような、それぞれ光沢度が異なる３つの領域から構成される印刷物であるとして説明する。
【００５７】
ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５では、２次元光沢分布画像を構成する画素毎に、ステップＳ２０３およびＳ２０４の処理が実行される。
【００５８】
ステップＳ２０３では、画像処理装置３０は、計測部４８により、対象となる画素のＲＧＢの計測値の組に基づいて、使用するチャネルを選択する。図１０に示す印刷物の場合、２次元光沢分布画像を撮影した結果、図１１（Ａ）に示すような計測値の組の分布が得られる。上述した有効計測値範囲に基づいて、図１１（Ａ）に示す各画素の計測値の組から、計測で用いるチャネルを選択すると、図１１（Ｂ）に示すようになる。
【００５９】
ステップＳ２０３では、画像処理装置３０は、計測部４８により、選択したチャネルに対応する計測値および光沢度の推定式に基づき光沢度の推定値を算出する。例えば、図１０に示す印刷物では、丸で示す領域に対しては、Ｂチャネルが選択され、上記式（１）により、Ｂチャネルの計測値Ｂから光沢度の推定値が計算される。
【００６０】
なお、複数のチャネルで有効計測値範囲に該当する場合は、上限または下限から遠い方のチャネルの推定式を用いて光沢度の推定値を算出することができる。または、該当する複数の推定式で求められた光沢度の推定値を平均または重みづけ平均して光沢度の推定値を算出することができる。
【００６１】
ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５の画素毎のループを抜けると、ステップＳ２０６では、画像処理装置３０は、算出された光沢度の推定値を画素値として含む２次元光沢分布を検査画像として保存し、ステップＳ２０７で本処理を終了する。各チャネルの推定式を用いて光沢度の推定値を求め、計測値に代えて、算出された光沢度の推定値を画素値として入力することにより、図１２に示すような２次元光沢分布が得られる
【００６２】
以下、引き続き、図９（Ｂ）を参照して説明する。図９（Ｂ）に示す処理は、図９（Ａ）と同様に、ステップＳ３００から開始される。ステップＳ３０１では、画像処理装置３０は、撮像装置２０の各チャネルで取得された２次元光沢分布画像を取得する。ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４では、画素毎に、ステップＳ３０３の処理が実行される。
【００６３】
ステップＳ３０３では、画像処理装置３０は、計測部４８により、対象となる画素のＲＧＢの計測値の組に基づいて、光沢度の推定値を算出する。ここでは、特にチャネルの選択を行わず、上記式（４）により、計測値の組（計測値Ｒ，計測値Ｇ，計測値Ｂ）から光沢度の推定値が計算される。
【００６４】
ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４の画素毎のループを抜けると、ステップＳ３０５では、画像処理装置３０は、最終的な２次元光沢分布を検査画像として保存し、ステップＳ３０６で本処理を終了する。単一の推定式を用いて光沢度の推定値を求め、計測値に代えて、算出された光沢度の推定値を画素値として入力することにより、同様に、図１２に示すような２次元光沢分布が得られる。
【００６５】
以下、図１３を参照しながら、特定の実施形態による画像処理装置３０のハードウェア構成について説明する。図１３は、特定の実施形態による画像処理装置３０のハードウェア構成を示す図である。本実施形態による画像処理装置３０は、デスクトップ型のパーソナル・コンピュータ、ワークステーションなどの汎用コンピュータなどとして構成されている。図１３に示す画像処理装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１２と、ＣＰＵ１１２とメモリとの接続を担うノースブリッジ１１４と、ＰＣＩバスやＵＳＢなどのＩ／Ｏとの接続を担うサウスブリッジ１１６とをボード１１０上に含み構成される。
【００６６】
ノースブリッジ１１４には、ＣＰＵ１１２の作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１１８と、映像信号を出力するグラフィックボード１２０とが接続される。グラフィックボード１２０には、映像出力インタフェースを介してディスプレイ１４０に接続される。
【００６７】
サウスブリッジ１１６には、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）１２２、ＬＡＮポート１２４、ＩＥＥＥ（、The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１３９４ポート１２６、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート１２８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置１３０、オーディオ入出力１３２、シリアルポート１３４が接続される。補助記憶装置１３０は、コンピュータ装置を制御するためのＯＳ、上述した機能部を実現するための制御プログラムや各種システム情報や各種設定情報を格納する。ＬＡＮポート１２４は、画像処理装置３０をＬＡＮに接続させるインタフェース機器である。
【００６８】
ＵＳＢポート１２８には、キーボード１４２およびマウス１４４などの入力装置が接続されてもよく、当該画像処理装置３０の操作者からの各種指示の入力を受け付けるためのユーザ・インタフェースを提供することができる。本実施形態による画像処理装置３０は、補助記憶装置１３０から制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ１１８が提供する作業空間に展開することにより、ＣＰＵ１１２の制御の下、上述した各機能部および各処理を実現する。
【００６９】
以上説明した実施形態によれば、撮影手段が備える複数のチャネルを活用して、被計測部材の反射特性の計測可能な範囲を広げながら、一覧性の高い計測結果を生成することができる画像処理システム、画像処理装置およびプログラムを提供することができる。
【００７０】
上述したように、濃度画像を撮像するための複数のチャネルは、光沢計測に際して、照明の分光分布の影響により、各チャネルで計測される正反射光量が異なり、それにより各チャネルで計測できる光沢度の範囲が異なる。上述した実施形態では、上述した複数のチャネルの特性を活用して計測可能な範囲を広げている。このため、広範囲の光沢を有する対象でも計測可能となる。また、得られる光沢分布は、複数のチャンネルの画像に分割されず、単一の画像としてまとめられるので、境界における情報が分割されることがなく、計測結果の一覧性が向上する。
【００７１】
また、以上説明した好適な実施形態では、濃度画像のために用いられる複数色のチャネルを活用して、光沢画像を計測することができるので、計装コストを削減することができる。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、被計測対象の部材として、画像が形成された印刷物を一例に説明したが、被計測対象の部材は、必ずしも印刷物に限定されるものではない。他の実施形態では、転写前の用紙などの転写部材や、写真印画紙、塗装膜、着色金属であってもよい。また、上述した実施形態では、正反射光の分布を光沢分布画像として測定しているが、光沢の評価において、拡散反射光の測定結果を加味することを妨げるものではない。
【００７３】
また、上記機能部は、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ブルーレイディスク、ＳＤカード、ＭＯなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。また、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができ、上記機能部をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。
【００７４】
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０…光沢検査システム、１２…搬送装置、１４…印刷物、１６…読み取り位置、１８…正反射用照明装置、１８…照明装置、２０…撮像装置、２２…拡散反射用照明装置、３０…画像処理装置、４０…検査部、４２…照明制御部、４４…画像取得部、４６…校正部、４８…計測部、１１０…ボード、１１２…ＣＰＵ、１１４…ノースブリッジ、１１６…サウスブリッジ、１１８…ＲＡＭ、１２０…グラフィックボード、１２２…ＰＣＩ、１２４…ＬＡＮポート、１２６…ＩＥＥＥ１３９４ポート、１２６…ＮＶ−ＲＡＭ、１２８…ＵＳＢポート、１３０…補助記憶装置、１３２…オーディオ入出力、１３４…シリアルポート、１４０…ディスプレイ、１４２…キーボード、１４４…マウス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２００５−２７７６７８号公報
【図１】
0006623599.tif 000002
【図２】
0006623599.tif 000003
【図３】
0006623599.tif 000004
【図４】
0006623599.tif 000005
【図５】
0006623599.tif 000006
【図６】
0006623599.tif 000007
【図７】
0006623599.tif 000008
【図８】
0006623599.tif 000009
【図９】
0006623599.tif 000010
【図１０】
0006623599.tif 000011
【図１１】
0006623599.tif 000012
【図１２】
0006623599.tif 000013
【図１３】
0006623599.tif 000014