(57)【要約】【課題】  メタリック感やパールのキラメキ等の質感を明確に簡単に定量化し、検査物と基準物との比較検査を合理化する。【解決手段】  照明部３は、ドーム型筐体４の内壁の内周辺部に円弧状に分散配置され、上方の内壁面に光を照射する間接的な照明となる。照明部３は演色性９２以上のＬＥＤ照明を採用し、間接照明タイプの高演色白色光源であり、小型軽量でありながら、色彩評価用光源の条件を満たし、一般的なLEDで起きる色収差の問題も克服し、ドーム型筐体４は、ドーム形状のカバー４１と、円形の照明用開口４２と、カバー４１の周縁と同心円形状に形成され照明用開口４２を形成し、断面Ｌ字形状の遮光壁４３と、内部上部中央から傾斜した位置にカメラを固定する取付部４４と、を備え、取付部４４にカメラ２を配置し、遮光壁４３の内側に照明部３を配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラと、
測定対象物を間接的に照明する照明部と、
照明用開口を備え、中心部に前記カメラ、照明部を周設し、照明光をドーム内面に向かって照射する照射面を備えるドーム型筐体と、
前記カメラが取得した３バンド視覚感度画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部が、
前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定し、
測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値又はこのＸＹＺ値より正規化されたｘｙ値について演算し、
ｘｙ色度図のｘｙ座標又はＸＹＺ色度図のＸＹＺ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布を作成し、
前記検査物と基準物の２つのｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査することを特徴とする着色検査装置。
【請求項２】
前記ｘｙ値又はＸＹＺ値に代えて、ＸＹＺ値から演算されるＬａｂ値を用い、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布に代えてＬａｂ色度ヒストグラム分布を用いる請求項１の着色検査装置。
【請求項３】
前記色度ヒストグラム分布において、前記２つの画素の画素積算数を格子単位で比較し、小さい方の画素積算数を特定し、当該画素積算数を積算し、前記検査領域の全画素数に対する、前記積算された積算数の割合を演算することにより、前記色分布一致指数を演算する請求項１または２の着色検査装置。
【請求項４】
前記照明部を複数領域に分割して配置し、それぞれの領域に属する照明部を独立に点灯することにより、異なる方向からの投影光により３バンド視覚感度画像を演算し、測定対象物にフリップフロップがあるかどうかを検査する請求項１ないし３いずれかの着色検査装置。
【請求項５】
前記照明部を左右領域に分割して配置し、それぞれ、左右領域に属する照明部を独立に点灯することにより、左右方向からの投影光により３バンド視覚感度画像を演算し、測定対象物にフリップフロップがあるかどうかを検査する請求項４の着色検査装置。
【請求項６】
前記色分布一致指数を示すデータを表示装置に表示し、通信回線を介してコンピュータ間で送受信する請求項１ないし５いずれかの着色検査装置。
【請求項７】
ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラを利用する着色検査方法において、
ドーム型筐体の開口から間接照明光を撮像対象物に照明するステップと、
前記カメラによる撮像により取得した三つの分光感度を有する３バンド視覚感度画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換するステップと、
前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定するステップと、
測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値又はこのＸＹＺ値より正規化されたｘｙ値について演算するステップと、
ｘｙ色度図のｘｙ座標又はＸＹＺ色度図のＸＹＺ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布を作成し、
前記検査物と基準物の２つのｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査するステップと、
を備えたことを特徴とする着色検査方法。
【請求項８】
前記ｘｙ値又はＸＹＺ値に代えて、ＸＹＺ値から演算されるＬａｂ値を用い、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布に代えてＬａｂ色度ヒストグラム分布を用いる請求項７の色検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品の着色を評価するため画像の色分布を検査する着色検査装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電化製品、自動車等の乗物、住宅・建築製品、電化製品、衣料など、塗装あるいは着色を必要とする商品が多々あり、商品の製造過程で塗装や着色が施され、また、販売過程では外観色により商品が選択されることが多い。
【０００３】
例えば、自動車を一例として挙げれば、非特許文献１〜５に記載の発明が提案されているが、フリップフロップ等の対策が未だ十分ではない。また、新型車が登場するたびに、外板色が増え続け、需要者の色に対する要求が多様化している。マイナーチェンジや特別仕様車でも新色が設定されることが少なくない。日本の自動車メーカーが発表する新色は、年に数十色にもなり、色のバリエーションは際限なく広がっており検査が困難になっている。
【０００４】
ところで、従来からある着色情報の取得手段として、ＲＧＢ表色系カメラがある。ＲＧＢ表色系は国際照明委員会（ＣＩＥ）によって提唱されたものであり、実際の分光スペクトルから得られる特定波長の三原色を用いてこれらを加法混色し、求める色について等色を得ようとするものである。しかし、ＲＧＢ表色系において人の眼に対応する分光感度を表したＲＧＢ等色関数には負の部分が生じているところ、加法混色によっては光の引き算をすることはできないので、そのような分光感度の負の値をそのまま扱うことは難しい。そこでＲＧＢ表色系カメラはＲＧＢ等色関数に生じる負の部分を変形・修正して近似的に表している。しかし、この近似処理によって人の眼の色域にある色を正確に捉えることができなくなり、画像や映像の色ズレや色つぶれを起こす原因となっていた。一方、ＲＧＢ等色関数にある負の部分を生じさせないように座標変換した色空間としてＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数（以下、ＸＹＺ等色関数という）があり、これを用いた色情報の取得手段として、分光測色方法と三刺激値直読方法がある。
【０００５】
分光測色方法は、多数個のセンサによって光源から発せられる放射スペクトルを直接測定するか、または、試料の反射スペクトルにおけるそれぞれの波長ごとの反射率を測定し、ＸＹＺ等色関数を用いて感度計算することにより、計測精度の高い三刺激値ＸＹＺを得るというものである。一方、三刺激値直読方法は、３種類のフィルタを装着した光センサ（カラーセンサまたは光電色彩計）により、測色値である三刺激値ＸＹＺを直接に読む方法である。
【０００６】
そのような着色情報の取得手段がある中、上述のように色情報を取得し分析するための手段が求められているところ、これに関連する先行技術として特許文献１が挙げられる。これは、容易に色ムラ検査を実施可能な色ムラ検査方法、および色ムラ検査方法で用いる検査用画像データ生成装置を提供することを課題とするものである。またその解決手段は、色ムラ検査方法は、プロジェクタ２に色ムラ検査用画像を表示させる検査画像表示工程と、プロジェクタ２のＲＧＢ／ＸＹＺ変換特性を取得する色空間変換特性取得工程と、色ムラ検査用画像を撮像手段により撮像して、撮像画像データを取得する撮像工程と、プロジェクタ２のＲＧＢ／ＸＹＺ変換特性に基づいて、撮像画像データの第二の色空間形式をプロジェクタ２の第一の色空間形式に変換した変換画像データを生成する色空間変換工程と、変換画像データをプロジェクタ２により表示させる変換画像表示工程と、色ムラ検査用変換画像に基づいて、色ムラの検査を実施する色ムラ検査工程と、を備えるというものである。また、特許文献２は原稿画像データと、マスク処理済み検査画像データとの重なり率から品質不良か否かを判定する発明がある。
【０００７】
着色の評価については、非特許文献１に示す通りの自動車の塗装外観計測の発明が提案されている。塗装外観には色、光沢、平滑性(ゆず肌)、メタリック感、深み感、といった質感と、ぶつ、でこ、へこ、たれ、はじき、といった欠陥があるが、ここでは、欠陥検査と質感計測が提案され、そのうち、質感計測については、すり傷性、色、メタリック感、肉持ち感、深み感であるが、その背景には自動車のカラートレンドの変化や感性品質に対する世の中の関心の高まりなどがある。
【０００８】
近年、自動車用上塗り塗膜はホワイトで代表される淡色系に代わって、レッドやブルーなどの濃色系が増加しつつある。濃色系は塗膜表面の汚れや傷が目立ちやすい色であることが経験的に知られており、すり傷性の計測と耐すり傷性向上塗料の開発が必要になってきた。
【０００９】
色の測定については、塗膜の光学特性がソリッドとメタリック系で異なることから、色の測定法、測定機も両者で異なる。
【００１０】
ソリッド塗膜では色の情報を有している層内拡散反射光分布が等方性であるので、通常の測色計で測定することができる。測色計には分光測色計と測色色差計がある。分光測色計は対象の分光反射率ρ(λ)を測定して、照明光の分光分布P(λ)とスペクトル三刺激値x(λ)、y(λ)、z(λ)から式(2)を使って計算で三刺激値ＸＹＺを求めるものである。
【００１１】
測色色差計は三刺激値ＸＹＺを直接測定するもので、その原理は人間が対象(試料)を見て色を知覚する過程と類似している。眼球に相当する積分球は試料からの拡散反射光を集めて受光器に導く役目を持ち、網膜にあるスペクトル三刺激値x(λ)、y(λ)、z(λ)の感度特性を有する３種類の視細胞に相当するものを色フィルタとフォトダイオードを組み合わせた受光器に置き換え、視神経を通じて大脳に伝達された刺激量は受光器により生じた出力に比例し、これが増幅器を経てX、Y、Z値として表示される。
【００１２】
測色色差計は前述のように測色原理が人間の眼に似ており、小型でハンディな製品が多く、現場での使用に向いている。しかし、光源による条件等色(メタメリズム)を示す塗膜があるので注意が必要である。2種類の塗膜が自然昼光の下では色が同じに見えても、白熱電球の照明下では違う色に見える場合がある。このように特定の光源下で色が一致しても、光源が変わると等色がずれる現象を光源による条件等色という。条件等色は顔料の種類の違い、すなわち、２種類の塗膜の分光反射率の違いによって起こるものである。したがって、このような塗膜の色を測定する場合は分光測色計を使う必要がある。
【００１３】
メタリック系塗膜は、ベース層に光輝材を含むため、その層内拡散反射光分布は異方性を示す。したがって、入射角、受光角が異なると色が違って見える現象、すなわち、幾何学的メタメリズムを示す。このようなメタリック系塗膜の測色には入射角、受光角が変えられる変角分光光度計が使われる。現在、角度条件で分光反射率ρ(λ)を測定して三刺激値ＸＹＺを求めることが提案されている。
【００１４】
メタリック感の計測については、メタリック感は塗膜中のアルミニウムフレークが光って見えることによる感覚で、キラキラ感、スパークル感、あるいは光輝感とも言われる。計測法としては顕微光沢計で塗膜を走査して、反射光強度曲線を解析する方法が提案されたが、あまり普及していない。最近、レーザ式メタリック感測定器(ALCOPE)が開発され、徐々に普及しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１４５０９７号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８８１７号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】「自動車の塗装外観計測」  豊田中央研究所R&Dレビュー  Vol.29No.2(1994.6)
【非特許文献２】JＡMＡGＡZINE   2007年4月号  クルマの“塗料”自動車用塗料に用いる顔料の変化と今後  有元 正存
【非特許文献３】「カラーコーディネーションの実際  商品色彩」  発行：東京商工会議所
【非特許文献４】「テクノコスモス」15号 『カラーデザインと塗色設計』  発行：日本ペイント
【非特許文献５】「塗料の研究」140号 『トヨタ・ソアラ向け「コスモシルバー」の開発』  発行：関西ペイント
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１の発明、特許文献２の発明、非特許文献１の発明、非特許文献２〜５の記載によって、検査員の目視に頼らずに色を客観的に評価することは可能であるが、色情報の取得すなわち撮像手段であるカメラの精度や手法が従来と変わりなく、近年求められる着色の評価精度と手法に課題が残っていた。
【００１８】
メタリック感等の色合いについて、従来、人の目で判別しているが、その判別が困難であり、解決が求められる。とりわけ、乗物等の着色のフリップフロップ等に伴う正確な評価は困難であり、こうした場合には、正確な色分布についての解析・評価が必要となる。
【００１９】
近年、メタリック塗装等が新しく開発され、アルミニウムだけではなくて、様々な他の材料、例えば、マイカ等、各種材料を混ぜた塗装がある。メーカーが意図した色形態になっていればよいのであるが、塗装が施工される場合には、気温、湿度等の気候条件、下地塗りの出来具合によるばらつき、エアガンがスキャンして塗装する場合のエアガンの動作等、その他の製造条件に左右され、着色についてばらつきがあり、思わぬ事態が起きる可能性がある。フリップフロップと言われている現象で問題になっているのは、下地の材料等が違うと、乗物の外見色が見る角度によって、濃淡や明るさが変わる現象である。同じ位置でドアとフェンダー、ボンネットとフェンダーがある等、違う素材のものの組み合わせに見えるおそれがある。
【００２０】
また、色に関する品質管理の方法は様々あるが、現在でも多くの現場でベテラン検査員による限度見本に頼った目視検査が行われている。品質に厳しい業種ではいくつかの問題点がある。問題点１は客観性に欠けることである。色の管理目的が人の目にどのように映るかを判断したい場合、同じく人の目で判断する目視検査はそれなりの精度をもって検査できる。顧客に品質の保証をしたい場面などでは、客観的なデータと言うには乏しい。問題点２は色を再現できない。トレーサビリティを求める風潮が高まる中、目視検査で残せるデータは検査員の官能合否のみであり不十分である。日々蓄積される検査結果を後から見ても分かる形でいつでも取り出せることが重要である。問題点３は人材確保がハードルである。限度見本となるものさえ用意すれば目視検査はそれなりの精度とスピードをもって検査できるが、担当者を育成・雇用するのには時間もお金もかかる。担当者は人間なので不安定要素もある。体調により検査精度が変化するおそれがある。様々な理由からの離職、検査員の個人差やヒューマンエラーもある。また、目視検査では、人件費の問題や品質の安定性を欠くため、製品不良損失や、工場とユーザ間での製品の往復による輸送コストと時間損失がある。
【００２１】
また、従来の分光方式による測色計での色管理の弱点としては、１．撮像範囲は狭く（例えば 5mm 程度の円）、色測定については、この範囲の平均X,Y,Z値を測定するため、模様（テクスチャーやメタリック感）については、平均化されるため、分からないのが現状であり、色を正確に撮影できないため、色や質感が見た目とは微妙に違った色に写る、２．数値データだけでは実際に色のイメージが浮かびづらい、３．従来のカメラで標準となる色サンプルを撮影しても見た目とは微妙に違った色に写る、４．色サンプルそのものも時間の経過と共に褪色が進み元の色と違ってしまう、５．人によって見る色に対する感覚が異なるという課題がある。
【００２２】
従来のカメラはＲＧＢの三角形で囲まれた色域の色データしか検出できないため、色精度が低く色を正確に表示できない。表示される画像の色データもsＲＧＢ色域内にて表示され正確な色情報は失われる。従来のカメラで撮影した画像の色が、実際の色より異なって表示されるのは、sＲＧＢ領域内で色を表示しているためである。また、ラメ・パール成分を含む顔料は全反射が加わるので、測色が困難である。従来の分光測色計では測色範囲が非常に狭いため、測る場所によって数値がかなりバラつく。
【００２３】
さらに、照明の明度によっては、色が異なるように見えるが、これも考慮されていなかった。
【００２４】
そこで、本発明は、着色分野における忠実な色情報の取得、再現や分析等の要求に応え、また、人の眼に忠実で正確な画像色分布を取得して、製品、人体等のラメやパール感、メタリック感等の質感、凹凸などの微妙な色合いを正確で簡便に検査するための着色検査装置及び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】
【００２５】
上記課題に鑑み本発明は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラと、測定対象物を間接的に照明する照明部と、照明用開口を備え、中心部に前記カメラ、照明部を周設し、照明光をドーム内面に向かって照射する照射面を備えるドーム型筐体と、前記カメラが取得した３バンド視覚感度画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換する演算処理部と、を備え、前記演算処理部が、前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定し、測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値又はこのＸＹＺ値より正規化されたｘｙ値について演算し、ｘｙ色度図のｘｙ座標又はＸＹＺ色度図のＸＹＺ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布を作成し、前記検査物と基準物の２つのｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査することを特徴とする着色検査装置である。
【００２６】
なお、ｘ+ｙ+ｚ＝１であるので、ｚの演算は省略が可能である。２次元の格子に代えて、ＸＹＺをすべて演算し３次元の格子とする場合は演算時間は多くなる。また、２つのＸＹＺ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合は、２次元的な重なりでの指数、また、３次元的な重なりでの指数としてもよい。
【００２７】
また、別の態様の発明は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラと、測定対象物を間接的に照明する照明部と、照明用開口を備え、中心部に前記カメラ、照明部を周設し、照明光をドーム内面に向かって照射する照射面を備えるドーム型筐体と、前記カメラが取得した３バンド視覚感度画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換する演算処理部と、を備え、前記演算処理部が、前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定し、測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値をＬａｂに変換し、Ｌａｂ色度図のＬａｂ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、Ｌａｂ色度ヒストグラム分布を作成し、前記検査物と基準物の２つのＬａｂ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査することを特徴とする着色検査装置である。
【００２８】
前記色度ヒストグラム分布において、前記２つの画素の画素積算数を格子単位で比較し、小さい方の画素積算数を特定し、当該画素積算数を積算し、前記検査領域の全画素数に対する、前記積算された積算数の割合を演算することにより、前記色分布一致指数を演算することが好ましい。
【００２９】
前記照明部を複数領域に分割して配置し、それぞれの照明部を独立に点灯することにより、異なる方向からの投影光により３バンド視覚感度画像を演算し、測定対象物にフリップフロップがあるかどうかを検査することが好ましい。
【００３０】
前記照明部を左右領域に分割して配置し、左右の照明部を独立に点灯することにより、左右方向からの投影光により３バンド視覚感度画像を演算し、測定対象物にフリップフロップがあるかどうかを検査することが好ましい。
【００３１】
前記色分布一致指数を示すデータを通信回線を介してコンピュータ間で送受信することが好ましい。
【００３２】
さらに別の態様の本発明は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラを利用する着色検査方法において、ドーム型筐体の開口から間接照明光を撮像対象物に照明するステップと、前記カメラによる撮像により取得した三つの分光感度を有する画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換するステップと、前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定するステップと、測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値又はこのＸＹＺ値より正規化されたｘｙ値を検査領域について演算するステップと、ｘｙ色度図のｘｙ座標又はＸＹＺ色度図のＸＹＺ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布を作成するステップと、前記検査物と基準物の２つのｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査するステップと、を備えたことを特徴とする着色検査方法である。格子は平面格子でも立体格子でも良い。
【００３３】
さらに異なる別の本発明は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラを利用する着色検査方法において、ドーム型筐体の開口から間接照明光を撮像対象物に照明するステップと、前記カメラによる撮像により取得した三つの分光感度を有する画像をＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換するステップと、前記測定対象物の撮像により得られた３バンド視覚感度画像のうち、特定された検査領域を設定するステップと、測定対象物として、検査物と基準物について、それぞれ、前記検査領域の各画素のＸＹＺ値をＬａｂに変換するステップと、Ｌａｂ色度図のＬａｂ座標の検査領域を格子で区画し、各格子に属する前記検査物と基準物の画素数を積算することにより、Ｌａｂ色度ヒストグラム分布を作成するステップと、前記検査物と基準物の２つのＬａｂ色度ヒストグラム分布の重なり合った割合を示す色分布一致指数を演算することにより、色を検査するステップと、を備えたことを特徴とする着色検査方法である。
【００３４】
カメラは単数でも複数でも良い。カメラを固定して撮像しても、移動させて撮像してもよい。カメラが複数の場合、撮像角度に対応する場所にそれぞれ設置できる。
【００３５】
本発明におけるカメラは、三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）により、すなわち、観測対象物を三つのチャンネルに分けて撮像することが好ましいが、その手段としては、これらの分光感度を得るために設定された光学フィルタまたはダイクロイックミラーもしくはダイクロイックプリズム等のいずれであるかを問わず用いることができる。
【００３６】
前記カメラの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、ＣＩＥ  ＸＹＺ分光特性から負の値を持たない、単独ピークを持つ山形であり、それぞれの分光感度曲線のピーク値が等しく、かつ分光感度の曲線の重なりは最小限にするという条件から等価変換したものであって、分光特性Ｓ１のカーブは、ピーク波長が５８２ｎｍであり、半値幅が５２３〜６２９ｎｍであり、１／１０幅が４９１〜６６３ｎｍである。分光特性Ｓ２のカーブは、ピーク波長が５４３ｎｍであり、半値幅が５０６〜５８９ｎｍであり、１／１０幅が４６４〜６３２ｎｍである。分光特性Ｓ３のカーブは、ピーク波長が４４６ｎｍであり、半値幅が４２３〜４７８ｎｍであり、１／１０幅が４０９〜５０８ｎｍである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、着色分野における忠実な色情報の取得、再現や分析等の要求に応え、人の眼に忠実で正確な画像色分布を取得し、製品や人体等のラメやパール感、メタリック感等の質感、凹凸などの微妙な色合いを正確、簡便に検査することができる。演算時間を短縮できる上、応用例も広く、産業上の利用価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明実施形態１の着色検査装置１のブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明実施形態１の着色検査装置１の縦断面図、（ｂ）は同X−X線視断面図である。
【図３】本発明実施形態１の着色検査装置１の斜視図である。
【図４】本発明実施形態１の着色検査装置１の使用状態を示す斜視図である。
【図５】本発明実施形態１におけるＸＹＺ表色系カメラであるカメラ２の分光感度を示す関数である。
【図６】本発明実施形態１において三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従って画像情報を取得する方式の具体例である。（ａ）はダイクロイックミラーを用いる場合の説明図である。（ｂ）はフィルタターレットを用いる場合の説明図である。（ｃ）は光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを撮像素子２３に微視的に貼着した場合の説明図である。
【図７】本発明実施形態１のカメラ２におけるフローチャートである。
【図８】本発明実施形態１の演算処理装置７におけるフローチャートである。
【図９】本発明実施形態１の演算処理装置７におけるサブーチャートである。
【図１０】（ａ）は発明実施形態１の演算処理装置７における検査領域Ｔを示す説明図、（ｂ）は検査領域Ｔに対応する色度図上の色度領域Ｋを示すｘｙ色度図、（ｃ）は格子Ｇで区画された色度領域Ｋの説明図、（ｄ）はｘｙ２次元色度図上での色度の重なりの様子を示す模式図、（ｅ）はミニマム分布を示す説明図、（ｆ）はｘｙ色度ヒストグラム分布の一例を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は測定対象物のメタリック度を示す説明図、（ｂ）はｘｙ色度ヒストグラム分布図、（ｃ）はｘｙ色度ヒストグラム分布の立体イメージ図である。
【図１２】本発明実施形態２の演算処理装置７におけるサブーチャートである。
【図１３】（ａ）は従来方式、（ｂ）は実施形態３の着色検査装置３０１の応用例である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の好適な実施形態１による着色検査装置１について図１〜図１１を参照して説明する。
【００４０】
着色検査装置１は、撮像対象物である自動車Jを撮像するカメラ２と、自動車Jを照明するＬＥＤを有する複数の照明部３と、カメラ２と照明部３を内部に装着したドーム型筐体４と、把持部５と、照明電源をオン／オフするスイッチ６と、カメラ２と接続可能な演算処理装置７と、表示装置８と、を備え、２次元色彩計として機能することができるものである。以下、詳細に説明する。
【００４１】
カメラ２の分光感度はルータ条件を満たすものであって、その規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、図５に示す通り、ＸＹＺ等色関数から、負の値を持たず、単独ピークを持つ山形であり、それぞれの分光感度曲線のピーク値が等しく、かつ分光感度の曲線の重なりはできるだけ少なくするという条件から等価変換したものである。規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は具体的には以下の特性を持つ。
記
ピーク波長            半値幅                １／１０幅
Ｓ１    ５８２ｎｍ      ５２３〜６２９ｎｍ      ４９１〜６６３ｎｍ
Ｓ２    ５４３ｎｍ      ５０６〜５８９ｎｍ      ４６４〜６３２ｎｍ
Ｓ３    ４４６ｎｍ      ４２３〜４７８ｎｍ      ４０９〜５０８ｎｍ
【００４２】
上記の分光特性Ｓ１のピーク波長を５８０±４ｎｍ、分光特性Ｓ２のピーク波長を５４３±３ｎｍ、分光特性Ｓ３のピーク波長を４４６±７ｎｍとして取り扱うこともできる。
【００４３】
３つの規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）と三刺激値ＸＹＺとの間の変換は次の数式１を用いて求められる。分光特性自体についての詳細は特開２００５−２５７８２７号公報を参照されたい。
【数１】
2016194449.tif 000003
【００４４】
画像について、第一次的に得られる色情報はＸＹＺ等色関数と等価な関数による三つの規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）による３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３i（i＝１〜ｍ、ｍは画素数である。）であるため、ＲＧＢにより取得する場合と比べて人の眼の感度に忠実で高精度である。規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）の重なり合いは小さく、Ｓ／Ｎ比も十分にとれ、規格化感度の曲線におけるカーブも自然に変化するため、測色における誤差は最低限に留められる。
【００４５】
カメラの仕様は、例えば、有効頻度値約500万画素、有効面積9.93mm×8.7mm、画像サイズ3.45μm×3.45μm、ビデオ出力12Ｂit、カメラインターフェイスGigE、フレーム数(ピント調整時)3〜7フレーム/sec、シャッタースピード1/15,600sec〜1/15sec、積算時間3秒まで、S/N比60dＢ以上、レンズマウントFマウント、動作温度０℃〜40℃、動作湿度20％〜80％である。
【００４６】
カメラ２は、図１に示すように、撮影レンズ２１と、この撮影レンズ２１の後方に配置された三つの光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの後方に配置された撮像素子２３（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）と、を備えている。カメラ２の三つの規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの分光透過率と撮像素子２３の分光感度との積により与えられるものである。図１における光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと撮像素子２３との配列的関係は模式的に示したものにすぎないものである。三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従って３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iを取得する方式について以下に具体例を挙げるが、本実施形態１ではこれらのうちいずれをも採ることができ、また、その他の方式を採ることもできる。
【００４７】
図６（ａ）に示すものはダイクロイックミラーを用いる方式である。これはダイクロイックミラー２２ｃ´により特定の波長の光を反射し、透過した残りの光について、さらに別のダイクロイックミラー２２ａ´により別の特定の波長の光を反射して分光し、撮像素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを三つ並列にして読み出す方式である。ここでは、ダイクロイックミラー２２ａ´が光学フィルタ２２ａ、２２ｂに相当し、ダイクロイックミラー２２ｃ´が光学フィルタ２２ｃに相当する。撮影レンズ２１から入射する光はダイクロイックミラー２２ｃ´により分光感度Ｓ３に従う光が反射され、残りの光は透過する。ダイクロイックミラー２２ｃ´により反射された光を反射鏡２６により反射して撮像素子２３ｃにより分光感度Ｓ３を得る。一方、ダイクロイックミラー２２ｃ´を透過した光は、ダイクロイックミラー２２ａ´において、分光感度Ｓ１に従う光が反射され、残りの分光感度Ｓ２に従う光は透過するため、それぞれ撮像素子２３ａ、撮像素子２３ｂにより撮像して分光感度Ｓ１、Ｓ２を得る。ダイクロイックミラーに代えて同様な特性を有するダイクロイックプリズムを用いて三つに分光し、それぞれの光が透過する位置に撮像素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを接着することとしてもよい。
【００４８】
図６（ｂ）に示すものはフィルタターレット２７を用いる方式である。撮影レンズ２１からの入射光と同じ方向を回転軸に持つフィルタターレット２７に光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを設けてこれらを機械的に回転させ、順次透過する光について撮像素子２３により、３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iを得るものである。
【００４９】
図６（ｃ）に示すものは光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを撮像素子２３に微視的に貼着する方式である。撮像素子２３上における光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、ベイヤー配列型に設けられる。この配列は、格子状に分けた撮像素子２３上の領域のうち半分に光学フィルタ２２ｂを設け、残りの半分の領域に光学フィルタ２２ａと光学フィルタ２２ｃとをそれぞれ均等に配置するものである。すなわち、配置量は光学フィルタ２２ａ：光学フィルタ２２ｂ：光学フィルタ２２ｃ＝１：２：１となる。光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの配列をベイヤー配列以外のものとすることは本実施形態１において特に妨げられない。一つ一つの光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは非常に微細であるため、印刷により撮像素子２３に貼着される。ただし、本発明はこの配列に意味があるのではなく、分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）の特性のフィルタを撮像素子に貼着することにある。
【００５０】
カメラ２は、測定対象を外光の影響を受けず、正確な色・質感の測定が可能な計測ヘッド部を備え、色視覚再現カメラ方式を採用し、動きにもぶれない追従性を持たせている。
【００５１】
カメラ２は分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）により３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iを取得し演算処理部２４に記録し、表示部２５に表示する。カメラ２から演算処理装置７に３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iを送信し、演算処理装置７でＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換し、取得した三刺激値ＸＹＺによる画像データをｘｙに正規化し変換する演算処理を行い、ｘｙｚ-ＲＧＢ変換処理によって視覚化処理された画像を表示装置８に表示する。
【００５２】
照明部３は、図２（ａ）（ｂ）に示す通り、ドーム型筐体４の内壁の内周辺部に円弧状に分散配置され、上方の内壁面に光を照射する間接的な照明となる。照明部３は、人工太陽灯であり、演色性９２以上のＬＥＤ照明を採用し、間接照明タイプの高演色白色光源である。小型軽量でありながら、色彩評価用光源の条件を満たし、一般的なLEDで起きる色収差の問題も克服し、大変便利である。
【００５３】
照明部３の照明源はキセノンランプ（擬似太陽光）を採用してもよく、キセノンランプのほかに、フレネルレンズ・アセンブリを備える。キセノンランプは自動車Jの斜め上から均一に照らすものとする。  本実施形態では、カメラ２の位置は固定であるので、フリップフロップ測定において、光の当たる方向で塗装の明るさが変わる現象が生じ得る。このようなフリップフロップの測定について、カメラ２に対して配置された複数のＬED照明部３を独立に点灯することにより、左右からの投影光が得られるため、この画像を使って、例えば、車のドアとフェンダーのフリップフロップがあるかどうかを検査する方式とすることができる。例えば、リング式照明である照明部３の照明領域を２以上の領域に分割することができる。例えば、２分割の例では、左側領域（ここでは６個以下、例えば３個）のみ点燈して撮影（このとき、均一面でミューティングを取って補正する。）することができる。また、右側領域（ここでは６個以下、例えば３個）のみ点燈して撮影（このとき、均一面で右側光ミューティングを取って補正する。）することができる。光は、ON/OFFもしくは強度差いずれでも、一致度の差が出るので、いずれでも適用が可能である。また、照明部３に左右差分布をつけることにより、後述する色分布一致度でのフリップフロップの発生の判定は可能である。
【００５４】
このような構成を採用する理由として、フリップフロップによるメタリック塗装の明暗差が発生するのは、電着塗装でのアルミなどの光輝材が、ある特定方向に整列する現象が生じる場合、照明を一定にしても、その見る角度で、光輝材の反射効果が異なることにある。これは裏返せば、測定角度が一定でも、その照明の入射角度の違いでも、同じような結果となるため、このケースでは、照明部３の左右のバランスを崩すことにより、こうした現象を捉えることになる。さらに、本実施形態では、フリップフロップによる明暗の差を統計的な一致度を指標とするため、拡散照明を使っても、充分に人の見た目の差としての数値化が可能となっている。
【００５５】
ドーム型筐体４は、図２（ａ）（ｂ）に示す通り、ドーム形状のカバー４１と、円形の照明用開口４２と、カバー４１の周縁と同心円形状に形成され照明用開口４２を形成する、所定形状、例えば断面Ｌ字形状の遮光壁４３と、内部上部中央から中心に対してカメラ２を角度をもたせて傾斜して固定するための取付部４４と、を備えている。照明用開口４２からカメラ２の焦点、絞りを調整可能である。この取付部４４にカメラ２を配置し、遮光壁４３の内側に照明部３を配置したものである。取付部４４の位置を中心からずらした理由は、対象物に艶があるものは、レンズが画像に直接うつりこむため、これを防ぐことにある。その角度は、中心から傾斜した角度、例えば、傾斜角度１０°〜３０°、例えば、図２、図４では２０°が例示されている。
【００５６】
把持部５は、図３、図４に示す通り、手で握られるようなグリップの形状に形成されており、手動で自動車Ｊを撮像できるようにする。その近傍にカメラ２の撮像ボタン６が設けてある。
【００５７】
フリップフロップにより角度によって見え方が相違するので、図４に示す通り、カメラ２を手動で移動して、カメラ２により多角度、例えば、少なくとも３つの相違する角度から自動車Jに直接、照明用開口４２を当て撮像する。
【００５８】
演算処理装置７はカメラ２により取得した検査物Ｑと基準物Ｒの３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iに基づいて、任意の範囲における輝度、色度等を演算し視覚化処理し、塗装色及びその色分布データを測定し、塗装色の色分布データ同士を比較して指数化すること等により、基準物Ｒと検査物Ｑの画像を対比表示するものである。
【００５９】
ＲＧＢ表色系の表示装置８は演算処理装置７と接続され、演算処理装置７で処理されたＲＧＢ画像を画面に表示するようになっている。演算処理装置７または表示装置８は、適宜、入力手段（図示略）等を備える。入力手段はキーボード、マウス、画像表示装置に設けられるタッチパネル等である。
【００６０】
着色検査装置１の動作について具体例を挙げつつ説明する。着色検査装置１は、図１に示す通り、カメラ２と、演算処理装置７と、表示装置８とを接続することにより動作する。接続方法は有線・無線を問わず選択できる。カメラ２におけるフローチャートを図７に、演算処理装置７におけるフローチャートを図８及び図９に、それぞれ示す。
【００６１】
カメラ２の電源が入ると、図７に示す通り、初期化をする（初期化Ｓ１）。
【００６２】
基準物Ｒ、検査物Ｑである自動車Jをそれぞれ撮像する（撮像処理Ｓ２）。撮像処理Ｓ２では、自動車Jを相違する角度にてカメラ２で撮像する。撮像箇所は複数個所であり、適宜数を選択できる。ここでは、正面（０度）、左４５度、右４５度の３方向から測定する。また、パネル測定の場所において、カメラ２の０度の光軸は自動車Jのボディー面に垂直になる。照明部３は太陽光と同じく斜め上からの照明である。
【００６３】
撮像処理Ｓ２は、三つの規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラ２によって自動車Jを撮像する工程である。分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）の特性は、図５によって与えられる。撮影レンズ２１と光学フィルタ２２a、２２ｂ、２２ｃと撮像素子２３により撮像される。
【００６４】
基準物Ｒ、検査物Ｑである自動車Jの撮像光をそれぞれ３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iである画像Ａ、画像Ｂに変換する（入力処理Ｓ３）、
【００６５】
カメラ２の演算処理装置２４における演算処理Ｓ４によって、３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iから数式１により三刺激値ＸＹＺが演算される（演算処理Ｓ４）。
【００６６】
三刺激値ＸＹＺを演算処理装置７に送信する（データ送信Ｓ５）。
【００６７】
処理を終了するか否かを判断し（終了処理Ｓ６）、終了する。
【００６８】
つぎに演算処理装置７における処理について図８を参照し、説明する。まず、電源が入ると、初期化する（初期化Ｓ１１０）。
【００６９】
カメラ２から送信された三刺激値ＸＹＺを受信する（Ｓ１２０）。
【００７０】
色度ｘｙz座標ヒストグラムを計算し、色分布一致指数を演算する（Ｓ１４０）。
【００７１】
演算処理Ｓ１４０は、撮像された画像の色分布一致指数を演算し視覚化処理する工程であり、表示装置８に表示するために必要な色情報をＲＧＢに変換処理する。
【００７２】
Ｓ１４０で処理したヒストグラム分布、色分布一致指数、ＲＧＢデータを表示装置８に送信し、表示装置８が表示処理を行う（表示処理Ｓ１５０）。
【００７３】
処理を終了するか否かを判断し（終了処理Ｓ１６０）、終了する。
【００７４】
図９のS１４０のサブフローチャートにつき図９を参照し説明する。基準物Ｒの画像Ａを撮像しておき、次に対比すべき検査物Ｑの画像Ｂを撮像し、以下のとおり色分布一致指数を順次計算する。この色分布一致指数により色度の類似性を判定する。
【００７５】
撮像した画像Ａについて検査したい領域Ｔ（図１０（ａ）参照）に対応する検査領域Ｋ（図１０（ｂ）参照）を切り出し設定する（ステップＳ２０１）。大きさや場所を自由に設定することができる。
【００７６】
次に画像Ａと同様に、画像Ｂからの検査領域を切り出し特定し、設定する（Ｓ２０２）。
【００７７】
上記画像Ａ，Ｂの三刺激値ＸＹＺから色度値ｘｙの演算を行う（Ｓ２０３）。
【００７８】
三刺激値ＸＹＺからＹ´ｘｙ表色系への変換式を数式２、３に挙げる。ここではカメラ２とともに輝度計（図示略）を使用し、Ｙは輝度計の値（ｎｔ）により校正してＹ´としたものである。色空間の変換式は慣用されているものであるため、その他の詳しい式については割愛する。
【数２】
2016194449.tif 000004
【数３】
2016194449.tif 000005
【００７９】
ｘ+ｙ+ｚ＝１であるので、ｚの演算は省略が可能である。ｘｙｚすべてを演算してもよい。
【００８０】
撮像した検査物Ｑの画像Ａから切り出した検査領域Ｋの検査物Qのｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布を作成する（Ｓ２０４）。この色度ヒストグラム分布は、図１０（ｃ）に示す、２つのヒストグラム分布の重なり領域Ｄに属する画素をカウントした積算数である。
【００８１】
ｘｙz座標の位置での比較対象の立体色分布を、図１０（ｃ）に示す通り、２次元平面へ投射し、検査領域Ｋを平面格子Ｇで区画し、その区画内のｘｙ値を有する画素の平面ヒストグラム分布を作成する。特定の幅の平面グリッド、例えば、ｘｙをそれぞれ１／１０００（１０００個の線）で切った平面格子とし、端から端まで数値をスキャンしてゆき、格子Gの領域ごとに、これに属する画素数をスキャンしｚ方向に積算してゆくとヒストグラム分布が求まる。グリッドのマス目を細かくすれば精度は上がるが、演算時間が長くなるので、適宜のマス目とする。
【００８２】
同様に、基準物Ｒの画像Ｂのｘｙ色度ヒストグラム分布を作成する（Ｓ２０４）。ｘｙ色度ヒストグラム分布は、画素の積算数であり、図１０（ｄ）に重なり領域を示す。
【００８３】
ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布のミニマム分布を特定する（Ｓ２０５）。
【００８４】
図１０（ｄ）（ｅ）は図１０（ｃ）をＳ−Ｓ断面で切り取った１つの断面図であり、ｘｙ座標で同じライン上で見た場合には重なり合いがある。立体的な分布を描く代わりに、便宜上、平面で描いている。ヒストグラムであるから、微小な階段形状の分布になっている。図１０（ｄ）の積算数ＨＡと積算数ＨＢはそれぞれ画像Ａ、画像Ｂに対応する。二つのヒストグラム分布を比較すると、重なり領域Dが存在する。ｘｙ色度ヒストグラム分布は、画素の積算数であり、図１０（ｄ）に重なり領域Ｄ、図１０（ｅ）にミニマム分布を示す。
【００８５】
図１０（ｅ）に示す通り、ＨA（ｘ１、ｙ１）を検査物Ｑのｘｙ色度ヒストグラム分布の積算数、ＨB（ｘ２、ｙ２）を基準物Ｒのｘｙ色度ヒストグラム分布の積算数とすると、重なり合った左側領域ではＨA＞ＨBで、中央でＨA＝ＨBとなり、右側ではＨA＜ＨBである。ＨA，ＨBのうち、小さい方の積算数（画素頻度）を取ると、左側ではＨA、右側ではＨBとなり、太線のような階段状のヒストグラム曲線であるミニマム分布が特定できる。これを利用し、重なり領域Ｄの全体領域に対する割合が演算できる。
【００８６】
このミニマム分布で小さな方の積算値を特定する。ＨＡとＨＢのうち、少ない方の積算数を加算演算すれば、重なり領域Ｄの積算数が演算でき、全体の画素数に対する割合が特定できる。検査領域Ｋの全体の画素数は決まっており、画像Ａと画像Ｂでは、ともに総画素数は同一値である。この割合の演算は全部の格子Ｇについて３次元的に積算してもよいし、例えば、図１０（ｃ）に示す通り、Ｓ−Ｓ軸に沿って検査領域Ｋを切り、ｙが所定値でｘが端から端まで変化する場合での画素の積算数の分布を２次元的に積算する。図１０（ｆ）が積算結果のｘｙ座標上での２次元マップである。検査領域Ｋにおいて分布がなく画素数がゼロの場合には演算から除外する。
【００８７】
重なり領域Ｄでのｘｙ色度ヒストグラム分布の積算数を演算する（Ｓ２０６）。前述の通り、重なり領域Ｄでの積算数はＨＡとＨＢのうち、少ない方の積算数を加算演算する。２次元のｘｙ色度ヒストグラム分布に代えて、３次元のＸＹＺ色度ヒストグラム分布を利用してもよい。
【００８８】
つぎに色分布一致指数を演算する（Ｓ２０７）。
【００８９】
この指数は、下式により計算する。
【００９０】
色分布一致指数＝（重なり領域Ｄに属する画素の積算数／検査領域Kの全体の画素数）×１００（％）
【００９１】
例えば、検査領域Ｋに属する画素を縦１００画素×横１００画素＝１０，０００画素とする。同じ検査領域Ｋで画像を切り取るので、画像Ａと画像Ｂの全体の画素数はともに１０，０００画素である。ｘｙ色度ヒストグラムから、重なり領域の画素数を積算し、積算数が５，０００個であった場合、色分布一致指数は５０％となる。色分布一致指数が１００％を下回るほど色度の相違度が大きくなる。ｘｙ値の分布が完全に一致していれば１００％となる。これにより、一定以上の数値であると判定された場合に、適合品であると判定することができる。
【００９２】
最後に、ヒストグラム分布、色分布一致指数の保存処理を行い、表示する画像ＡＢのＸＹＺ-ＲＧＢ変換を行い（Ｓ２０８）、処理をリターンする。
【００９３】
このような処理により、画像の質感をヒストグラム分布で把握できるため、色のテキスチャー（メタリック感、きらきら感、まだら模様、色パターン、ごつごつ感等）の違いを反映することにより、微妙な色合いの違いまで判定できる。
【００９４】
例えば、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す通り、メタリック度が小さいものから大きなものまで３種類を検査した場合の例を説明する。メタリック度の小さなものを基準物Ｒ１とし、メタリック度の中程度を検査物Ｑ２とし、メタリック度の大きなものを検査物Ｑ３とする。まず、１〜３を前記の処理を行った後のｘｙ色度図上での分布を作成すると、図１１（ｂ）のｘｙ色度図に示す通り、ハイライト部分が積算されたデータである。積算数を明暗で示してあり、色の明るいほど積算数は大きい。図１１（ｃ）は基準物Ｒ１と検査物Ｑ２，３の３次元で積算数を模式的に表したものである。ｘｙ軸は色度、ｚ軸は画素の積算数である。基本的には、メタリック感が強いほど、低く広がった山形となり、メタリック感が弱いほど、尖った山形になる。メタリック感の元である光輝材（アルミフレーク）は、照明光が当たると、微小突起等できらめき感がでてくるのであるが、このきらめき感は、物理的には光の回折現象である。基準物１と、検査対象２又は３について、２つのヒストグラム分布を比較することで、重なりの度合いを示す色分布一致指数を演算したものである。
【００９５】
表１に示す通り、比較例はΔＥが質感の元となる色を平均値で算出したＬａｂを使用するので、Ｌａｂ値、ΔＥの値が見た目に比べて微小の差異であり、検査が困難であった。本実施形態の色分布一致指数は、検査領域Ｋの範囲内の積算数をそのまま用いるので、基準物Ｒ１に対して、検査物Ｑ２、３がそれぞれ５８％、２７％となり、数値で明確に、かつ、簡単にメタリック度の識別ができる。
【００９６】
【表１】
2016194449.tif 000006
【００９７】
以上、本実施形態１を説明したが、以下の効果がある。
【００９８】
自動車Ｊの表面に開口４２を直接当てて撮像できるので、精度も高くなる。また、本社など拠点で基準物Ｒである自動車Ｊをカメラ２等のＸＹＺ表色系カメラあるいはＸＹＺ系２次元色彩計で撮像し画像Ａを求め、このデータをコンピュータから通信回線（必要により管理サーバーも介する）を利用して、製造工場等に送信する。製造工場等ではデータを受信し、検査物Ｑの自動車Ｊを製造し、この画像Ｂをカメラ２で撮像し、演算処理装置７で色分布ヒストグラム分布、色分布一致指数を演算し、表示装置８に演算結果を表示する。また、画像Ａ、Ｂそのものを表示装置８に対比表示させることも可能である。例えば、ＩＴ技術を応用してタブレット或いはスマートフォン等に検査画像、検査データを表示し、拠点と製造工場の間で送受信する。最終的には自動車の画像、色一致度等を質感も含めて総合的に確認し、判定する。これにより工場等での大量生産時のトラブルを未然に防止でき、時間と費用、エネルギーの削減となる。
【００９９】
その他の応用例を説明する。基準物Ｒ・検査物Ｑの取得された画像Ａ、Ｂの２枚の画像を重ねあわせ、それぞれの色度ヒストグラム分布を表示装置８に表示したり、それぞれの色度ヒストグラム分布をひとつの色度図上で重ね合わせた色度図が表示でき、その重なり合いの度合いを示す色分布一致指数をパーセンテージで表示できる。これにより、検査物Ｑの色度分布の基準物Ｒからのズレを数値で確認できる。各領域Ｋごとに検査結果が数値で表示される。格子Ｇのグリッド幅の調節が可能である。指数のしきい値を任意で設定可能である。測定結果と撮影した画像は保存が可能である。目視検査では避けられなかった個人差の問題や、客先との判断基準のトラブル等を減らして、色の基準化や安定した色管理を行うことが可能となる。
【０１００】
非接触および広範囲での撮影ができるため、フラット照明で複数の角度から測定対象物を撮像することで、フリップフロップの数値化も可能であり、アルミフレークやパール顔料を用いた塗装等、人の目が感じる色、質感に近い評価が可能である。木目パネルなどの不規則な柄のパーツも色合せすることができる。取り込んだ画像Ａ、Ｂを表示装置８に表示することもできるので（オーバーレイ機能）、簡単に位置合わせができる。検査物Ｑは基準物Ｒとは、大きさや材質が異なっていても比較ができる。レザーなどの不規則な柄や質感をもつ生地も色合せできる。樹脂パーツの検査、色ムラ・色ズレの検査が可能である。例えば、自動車のコンソールボックスの検査のように凹凸間のある対象物でも測定できる。さらに自動車の（１）バンパーとフェンダーの色ズレ検査、（２）フェンダーとフロントドアの色ズレ検査、（３）フロントドアの色ムラ・フリップフロップの検査も可能である。床材などの不規則な柄や質感をもつ建材、壁紙などの不規則な柄や木目調・大理石風・幾何学模様などの質感も色合せできる。歯科分野での歯の質感を検査できる。
【０１０１】
色のプロファイルである色、色ムラ、質感をグラフ・数値で検証できる。指定した検査範囲内の色度ヒストグラムのズレを確認でき、ΔEの変化とＬａｂ値の各値を示したグラフも表示できる。また、自動車のフロントドアとフェンダー等の異素材の色検査の場合、始点から終点までの色差（ΔE）を見ることで、異なる素材における発色の違いを検証・検査できる。
【０１０２】
三刺激値ＸＹＺのほか、ＣＭＹＫやＬａｂの各パラメータのゲイン表示が可能である。カメラは等色関数と等価なカメラフィルタを使用しており人の眼が認識できる色域のすべての色データを検出可能である。その検出精度は色差ΔＥが１．０以下という高精度の測定が可能である。
【０１０３】
従来は定量化することが難しかったメタリック感やラメ・パール顔料のキラメキ感等の質感を人と同じように感じ取り、検査領域Ｋの範囲内の格子毎の積算数を用いたデータを持つので、メタリック度等の質感を明確に、かつ、簡単に定量化でき、検査物Ｑと基準物Ｒとの比較検査を合理化できる。
【０１０４】
測定対象物の色の３つのデータを合わせて検査することが可能である。（１）画像による官能比較、（２）色度ヒストグラム分布による客観的かつ視覚的に分かりやすい比較、（３）色度ヒストグラムの一致度（％）による定量化された数値での比較である。これらの３つのデータを合わせて利用することにより、組織内外で色の共通言語として使うことができ、営業・品管・製造・取引先など、意思の疎通がスムーズになる。本発明による色管理は、従来の問題点を解消し、客観的な色管理基準と、見た目の質感や明るさの違いを定量化でき、従来の目視検査・限度見本検査からの脱却が可能となる。本発明は、従来のシステムにはなかった、正確な色データの数値化だけでなく、画像から実際の色を正確に見ることができるという特色を有する。目視検査では避けられなかった個人差の問題や客先との判別基準の隔たりによるトラブル等を減らすことが可能である。
【０１０５】
上記３つのデータの他にも目的に応じて１枚の画像から様々なデータを見ることができるので、トラブルシューティングに役立つ。また、画像やデータを保管することで、色データの集積やトレーサビリティの実現等にも貢献でき、また、製品の履歴資料や復元材料として役立てることもできる。
【０１０６】
色の研究開発に新しい色の開発や、新しい塗料・新しい素材・新しい下地を使った実験などを行う際に定量化された客観的データとともに、忠実な画像データも一緒に保存できるので、色データの集積やトレーサビリティの実現等にも貢献できる。
【０１０７】
インターネットやクラウドなどの通信技術を利用すれば、世界各地の工場で作られている製品を国内本社のオフィスで統一基準により管理することが可能となり、色管理の時間と経費を節約できる。また、立会い検査工程を本社、クライアント等のＰＣモニター上で実施可能である。
【０１０８】
カメラで測定対象物を非接触にて撮影することができるので、製品に傷をつける心配がない。実物を見られない状況で実物に近い色に変換された画像を提示して、後々、実物を見た時にギャップを感じるなどというトラブルを避けることができる。色度図上の広範囲での測定が可能であるので、広範囲の色度分布を見ることができ、色のほか、複雑な柄や質感も含めて測定することができる。色の測定範囲が広いため、測る場所によって色のズレが小さく、毎回測定条件を揃えることが可能である。
【０１０９】
次に本実施形態２の着色検査装置につき、図１２を参照して説明する。本実施形態２は、実施形態１のｘｙ値又はＸＹＺ値に代えて、ｘｙに正規化する前のＸＹＺ値から下記の数式４により変換したＬａｂ空間のＬａｂ値を算出し、ｘｙ色度ヒストグラム分布又はＸＹＺ色度ヒストグラム分布に代えてＬａｂ色度ヒストグラム分布を用いることを特徴とする。
【０１１０】
【数４】
2016194449.tif 000007
【０１１１】
このＬａｂ色空間は補色空間の一種で、明度を意味する次元Ｌと補色次元のＡおよびＢを持ち、ＣＩＥＸＹＺ色空間の座標を非線形に圧縮したものに基づいている。正規化する前のＸＹＺ値からＬａｂに数式４により変換することで、ＸＹＺ色空間上での一致度に対して、Ｌａｂ色空間では、明るさ方向も加味した一致度が得られる。
【０１１２】
検査領域Ｋに対応するＬａｂ空間における色度ヒストグラム分布の演算の場合、ＸＹＺ値からＬａｂへ変換を行う。一致度の演算は、ｘｙ色度又はＸＹＺ色度に代えて、Ｌ軸、ａ軸、ｂ軸の３次元空間での分布により行う。検査物Ｑと基準物ＲでのＬａｂ空間座標でのＬａｂ値を、それぞれ、Ｕ１（Ｌ，ａ，ｂ）、Ｕ２（Ｌ，ａ，ｂ）とする。Ｌａｂの色空間であるとヒストグラム分布は地球儀のような形状になっており、２つのヒストグラム分布が立体的に重なり合っている。３次元空間の検査領域Ｋを格子で区画し、３次元でのＵ１（Ｌ，ａ，ｂ）、Ｕ２（Ｌ，ａ，ｂ）の色度ヒストグラム分布とミニマム分布を求め、同様な一致度の演算を行う。格子の積算数を平面上に投影し、その面内で同様な積算で格子上の重なり合いの領域の積算数を演算する。ｘｙz色度の場合には、明るさの情報が失われてしまうため、色情報のみの一致度を示すが、Ｌａｂ空間では、画像の明るさが変わると、Ｌ値が変化して、一致度の分布Ｄ１、Ｄ２がＬａｂ空間内で位置がずれるため、明暗を考慮に入れた判定が可能である。ｘｙz色度が同じでも画像の明るさが違えば分布の位置がずれるからである。例えば、Ｌａｂ色度ヒストグラム分布は、暗くなれば下方にずれ、明るくなれば上方にずれる。
【０１１３】
次に本実施形態３の着色検査装置３０１につき図１３（ｂ）を参照して説明する。実施形態１では撮像対象物が自動車Jであったが、本実施形態３ではオーダーメイドされたウィッグ（カツラ）と、本人の髪の毛Ｗを比較するものである。対応する同様な要素については３００番台として上記説明を援用し、主として、相違点を説明する。着色検査装置３０１は、本人の毛髪Ｗを照明下でカメラ３０２で撮像し画像を求め、演算処理装置３２４において、検査領域Ｋでのｘｙ色度を求める。このｘｙ色度を演算処理装置３２４から通信回線３２６（必要により管理サーバー３２７も介する）を利用して、製造工場の演算処理装置３０７に送信する。製造工場の演算処理装置３０７ではデータを受信し、検査物Ｑであるウィッグを製造し、タブレットのRGBカメラ３０２Aで撮像し、ｘｙ色度を求め、演算処理装置３０７で色分布ヒストグラム分布、色分布一致指数を演算し、表示装置３０８に演算結果を表示する。ウィッグができあがった際には、できあがった状態を本人に確認するため、ＩＴ技術を応用して携帯情報端末であるタブレット又はスマートフォンに検査画像、検査データを表示し、拠点間で送受信する。最終的には、本人の毛髪とウィッグの３バンド視覚感度画像Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iをＲＧＢ変換した画像を対比し、ｘｙ色度ヒストグラム分布、色分布一致指数を含めて色、質感を総合的に確認し、合格品かどうか判定する。これにより、従来方式である図１３（ａ）の写真プリント若しくは電子ファイル方式によるオーダーメイド注文でのトラブルを未然に防止できる。時間と費用、エネルギーの削減となる。
【０１１４】
なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることができるものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれ、前記技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従って画像情報を取得する方式について、本実施形態において挙げた方式は具体例に過ぎないものであって、これらに限られず、その他の方式によっても本発明の技術的思想は実施されるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の着色検査装置は、電化製品、乗物、住宅建材等の製造現場における正確な色検査、その他の産業上の利用可能性は大である。印刷物の色ズレ・色ムラ等の検査、ラメ・パール顔料を含む化粧品の検査、自動車の塗装検査（色ズレ・色ムラ、異素材間の色のズレを数値化、光輝度のグラフ化によるフリップフロップ現象の数値化）、自動車の木目検査、自動車のレザーシートの検査（複雑なテクスチャ素材の色ムラ・色ズレを検査）、床材の色合せ、タイルの色合せ（色や質感まで正確に撮影）、化粧品、スポーツウェア、シューズ、ゴルフボール等の色合せ検査、歯科分野の人工歯等がある。
【符号の説明】
【０１１６】
１、２０１、３０１・・・着色検査装置
２・・・カメラ
３・・・照明部
４・・・ドーム型筐体
５・・・把持部
６・・・スイッチ
７・・・演算処理装置
８・・・表示装置
J・・・自動車
２１・・・撮影レンズ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・光学フィルタ
２３・・・撮像素子
２２ａ´、２２ｃ´・・・ダイクロイックミラー
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・・撮像素子
２４・・・演算処理部
２５・・・表示部
２７・・・フィルタターレット
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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