(57)【要約】【課題】被評価物の平面性が良好でない場合にも、主観的な光沢度に対応した評価値を求める。【解決手段】制御部は、設定された撮像条件に基づいて、ｘ軸角度制御部およびｙ軸角度制御部に支持台の姿勢を制御し（ＳＡ１）、撮像部に被評価物を撮像させて画像信号を生成させる（ＳＡ２）。画像処理部は、画像信号に応じた画像データを生成すると（ＳＡ３）、被評価物の部分領域毎にマクロ光沢度を算出する（ＳＡ４）。画像処理部は、設定された姿勢で被評価物を撮像したと判断すると（ＳＡ５；ＹＥＳ）、部分領域毎の光沢度を示す評価値や被評価物全体としての評価値を算出する（ＳＡ６）。【選択図】図１０
2009074981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被評価物が置かれる支持台と、
前記支持台に置かれた被評価物に対して光を照射する照射手段、及び、当該照射手段により光が照射された前記被評価物からの反射光を受光してその受光光に応じた画像信号を生成する受光手段を有し、前記照射手段により光が照射された前記被評価物表面を撮像する撮像手段と、
前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置または姿勢を制御して前記被評価物表面の各部分領域を前記撮像手段に撮像させる制御手段であって、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を変化させることで、前記被評価物に対する前記照射手段による光の照射位置を移動させつつ、前記照射手段による光の照射角度及び前記被評価物からの反射光の反射角度が各々の前記部分領域で一定となるように、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を変化させるよう制御する制御手段と、
前記制御手段による制御により、前記撮像手段によって生成された画像信号に基づいて、前記被評価物の光沢度を示す評価値を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする画像評価装置。
【請求項２】
前記算出手段は、
前記被評価物表面の各部分領域において最大強度の受光光に応じた画像信号から算出した評価値を、各部分領域の評価値とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項３】
前記算出手段は、
前記被評価物表面の各部分領域からの反射光の受光強度のうちの最大強度に対して０以上１未満の所定の係数を乗じて各部分領域における閾値を求め、その部分領域の各々において、その閾値以上の反射光強度の平均値に基づく評価値を、各部分領域の評価値とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項４】
前記算出手段は、
前記被評価物表面の各部分領域について算出した評価値を平均した値を、前記被評価物に対する光沢度を示す評価値として算出することを特徴とする請求項２または３に記載の画像評価装置。
【請求項５】
前記算出手段は、
前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の最大値と最小値との和を２で除した値以上となる輝度成分を平均した値を、各部分領域に対する光沢度を示す評価値として算出することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項６】
前記算出手段は、
前記画像信号の輝度成分の周波数スペクトルを１次元化し、周波数で積分して算出した値を前記画像信号の輝度成分の平均値で除算することにより、各部分領域に対する光沢度を示す評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項７】
前記算出手段は、
前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の最大値と最小値との和を２で除した値以上となる輝度成分を平均した値を、各部分領域に対する光沢度を示す第１の評価値として算出し、
前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の周波数スペクトルを１次元化し、周波数で積分して算出した値を前記画像信号の輝度成分の平均値で除算することにより、各部分領域に対する光沢度を示す第２の評価値を算出し、
前記第１および第２の光沢度を示す評価値に基づいて、前記被評価物に対する光沢度を示す評価値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項８】
前記支持台において前記被評価物が置かれる支持面を基準として、その支持面に置かれた前記被評価物表面の各位置の変位量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された変位量に応じて、前記被評価物における前記部分領域について、前記照射手段による光の照射角度及び前記被評価物からの反射光の反射角度が各々の前記部分領域で一定となるような、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を決定する決定手段と、
前記制御手段が、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を制御するための制御パラメータであって、前記撮像手段が各部分領域を撮像する際に、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方が前記決定手段によって決定された姿勢をとるような制御パラメータを前記部分領域毎に生成する生成手段と、
前記生成手段によって前記部分領域毎に生成された制御パラメータを、各部分領域を識別する識別子と対応付けて記憶する記憶手段とを備え、
前記制御手段は前記記憶手段によって記憶された制御パラメータに従って、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置または姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被評価物の光沢を示す評価値を算出するに際して、人間の視覚特性により対応した評価値を算出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体表面の光沢度を評価する方法として、被評価物からの正反射方向の反射光束を測定することで鏡面光沢度を求める方法がＪＩＳ（日本工業規格）により定められている（ＪＩＳ  Ｚ８７４１）。この鏡面光沢度は正反射方向の反射拘束の大きさを表す物理量であるから、必ずしも人間の目による評価（主観的な光沢度）とは一致しない。そこで、人間の視覚特性に良好に対応した評価方法としては、例えば特許文献１および２に記載された技術がある。特許文献１に記載された技術は、被評価物に対し、その表面のシボのサイズより小さいビーム径の光を射出したときの反射光の光量のばらつきと、そのシボのサイズよりも大きいビーム径の光を射出したときの反射光の光量に応じて光沢度を求めるものである。また、特許文献２に記載された技術は、被評価サンプルからの正反射光成分に基づいて被評価画像の画素毎に平均値からの偏差を求めて偏差画像を算出し、この偏差画像の空間周波数特性に人の視覚の空間周波数特性を乗じて積分した値を算出し、さらに、この積分により得られた値に比例係数を乗じた値を光沢むらの評価量とするものである。
【特許文献１】特開平５−３２２７６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、被評価物が、画像が形成された用紙などのシート状物である場合には、その画像形成時にインクやトナーの液体が吸収されることによるカールが生じたり、搬送不良などによるシワ（カックル）が生じたり、或いは定着時の熱などによる波打ち等が発生してしまうことがある。このような原因により、被評価物の表面が平らでなくなる。この場合、特許文献１および２に記載された技術においては、被評価物の位置に応じて照射光の入射角や反射光の反射角が異なってしまうため、光沢度の測定の精度が悪化してしまい意図する測定値を求めることができない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被評価物の表面が平らでない場合にも、主観的な光沢度に対応した評価値を求めることを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するために、本発明は、被評価物が置かれる支持台と、前記支持台に置かれた被評価物に対して光を照射する照射手段、及び、当該照射手段により光が照射された前記被評価物からの反射光を受光してその受光光に応じた画像信号を生成する受光手段を有し、前記照射手段により光が照射された前記被評価物表面を撮像する撮像手段と、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置または姿勢を制御して前記被評価物表面の各部分領域を前記撮像手段に撮像させる制御手段であって、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を変化させることで、前記被評価物に対する前記照射手段による光の照射位置を移動させつつ、前記照射手段による光の照射角度及び前記被評価物からの反射光の反射角度が各々の前記部分領域で一定となるように、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を変化させるよう制御する制御手段と、前記制御手段による制御により、前記撮像手段によって生成された画像信号に基づいて、前記被評価物の光沢度を示す評価値を算出する算出手段とを備えることを特徴とする画像評価装置を提供する。
【０００５】
この画像評価装置において、前記算出手段は、前記被評価物表面の各部分領域において最大強度の受光光に応じた画像信号から算出した評価値を、各部分領域の評価値とすることを特徴とする。また、前記算出手段は、前記被評価物表面の各部分領域からの反射光の受光強度のうちの最大強度に対して０以上１未満の所定の係数を乗じて各部分領域における閾値を求め、その部分領域の各々において、その閾値以上の反射光強度の平均値に基づく評価値を、各部分領域の評価値としてもよい。これらの場合において、前記算出手段は、前記被評価物表面の各部分領域について算出した評価値を平均した値を、前記被評価物に対する光沢度を示す評価値として算出することを特徴とする。
【０００６】
また、この画像評価装置において、前記算出手段は、前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の最大値と最小値との和を２で除した値以上となる輝度成分を平均した値を、各部分領域に対する光沢度を示す評価値として算出することを特徴とする。また、前記算出手段は、前記画像信号の輝度成分の周波数スペクトルを１次元化し、周波数で積分して算出した値を前記画像信号の輝度成分の平均値で除算することにより、各部分領域に対する光沢度を示す評価値を算出するようにしてもよい。
【０００７】
前記算出手段は、前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の最大値と最小値との和を２で除した値以上となる輝度成分を平均した値を、各部分領域に対する光沢度を示す第１の評価値として算出し、前記被評価物表面の各部分領域において、当該部分領域に対応する前記画像信号の輝度成分の周波数スペクトルを１次元化し、周波数で積分して算出した値を前記画像信号の輝度成分の平均値で除算することにより、各部分領域に対する光沢度を示す第２の評価値を算出し、前記第１および第２の光沢度を示す評価値に基づいて、前記被評価物に対する光沢度を示す評価値を算出するようにしてもよい。
【０００８】
また、この画像評価装置において、前記支持台において前記被評価物が置かれる支持面を基準として、その支持面に置かれた前記被評価物表面の各位置の変位量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された変位量に応じて、前記被評価物における前記部分領域について、前記照射手段による光の照射角度及び前記被評価物からの反射光の反射角度が各々の前記部分領域で一定となるような、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を決定する決定手段と、前記制御手段が、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の姿勢を制御するための制御パラメータであって、前記撮像手段が各部分領域を撮像する際に、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方が前記決定手段によって決定された姿勢をとるような制御パラメータを前記部分領域毎に生成する生成手段と、前記生成手段によって前記部分領域毎に生成された制御パラメータを、各部分領域を識別する識別子と対応付けて記憶する記憶手段とを備え、前記制御手段は前記記憶手段によって記憶された制御パラメータに従って、前記支持台又は前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置または姿勢を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、被評価物の表面が平らでない場合にも、主観的な光沢度に対応した評価値を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（１）第１実施形態
（１−１）第１実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像評価装置１の構成を示した図で、特に検査対象物Ｐを読み取るための機構を側面から見た様子を表している。図１に示したように、画像評価装置１は、台座部１０と、照明部２０と、撮像部３０とに大別される。この画像評価装置１によって読み取られる被評価物Ｐは紙等のシート状の物体である。この被評価物Ｐには、カラープリンタ等の画像形成装置により形成された画像が形成されているものとする。例えばこの被評価物Ｐは、１０ミリ角の正方形のパッチ画像が所定方向に形成された用紙とし、これらのパッチ画像の光沢度は一様であるとする。
【００１１】
台座部１０は、支持台１１と基準板１２とを有する。支持台１１は、被評価物Ｐを置くための平面状の台座であり、同図の紙面に垂直な方向に移動可能に設けられている。この方向のことを、以下では「ｙ軸方向」という。支持台１１によって支持され、被評価物Ｐが置かれる面のことを、以下では「支持面」という。基準板１２は、屈折率１．５６７の黒ガラスからなる板状の部材であり、被評価物検査対象物Ｐに近接するように設けられている。この基準板１２は後述する画像データの規格化（校正）に用いられるものである。
【００１２】
照明部２０は支持台１１に置かれた被評価物Ｐに光を照射する。撮像部３０は被評価物Ｐの表面に照射した光により生じる正反射光を受光して、受光光の強度に応じた画像信号を生成する。以下では、照明部２０から照射される光の照射位置、および撮像部３０によって受光される被評価物の反射位置のことを「撮像点」（図１に示した点Ｏ）という。また、照明部２０の照明系と撮像部３０の撮像系は、後述するｘ軸駆動部９０により図中の矢印ｘの方向に移動させられる。この矢印ｘで示した方向のことを、以下では「ｘ軸方向」という。また、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交し、高さに相当する方向のことを、以下では「ｚ軸方向」という。この画像評価装置１が水平面に置かれている場合には、ｘ軸及びｙ軸は水平面と平行で、ｚ軸は水平面に垂直である。
【００１３】
図２は、照明部２０の照明系と撮像部３０の撮像系の構成を示した図である。同図に示すように、照明部２０は、光源２１と、集光レンズ２２と、拡散板２３とを備える。光源２１は光を連続的に照射する大光量の発光源であり、例えばハロゲンファイバー照明装置である。集光レンズ２２は、光源２１より照射された光を集束させる１または複数の光学部材である。拡散板２３は、集光レンズ２２により収束された光を拡散させるものであり。拡散板２３としては、例えばすりガラスである。
【００１４】
撮像部３０は、結像レンズ３１とＣＣＤカメラ３２とを備える。結像レンズ３１は、被評価物Ｐに照射した光により生じる正反射光をＣＣＤカメラ３２が撮像する位置に結像させる。ＣＣＤカメラ３２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）エリアセンサを有する撮像装置である。このＣＣＤカメラ３２は、１３９２×１０４０ピクセルの有効画素数を有しており、その撮像分解能は１４．５μｍである。ゆえに、このＣＣＤカメラ３２の有効撮像領域は、およそ２０×１５ｍｍである。ＣＣＤカメラ３２は、結像レンズ３１により結像された正反射光の強度に応じ、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各色の色信号からなる画像信号を生成する。支持台１１の支持面が水平面に平行な状態（以下、「基本状態」という）である場合には、照明部２０が照射する光の入射角は２０°であり、撮像部３０の撮像角ω2は２０°で、画角ω3は４．２°である。すなわち、撮像部３０は被評価物Ｐからの反射光のうちの正反射光を主に受光する。このようにして、照明部２０と撮像部３０により、光が照射された被評価物Ｐの表面が光学的に撮像される。
【００１５】
続いて、画像評価装置１の制御系統について図３のブロック図を参照しながら説明する。画像評価装置１は、制御部４０と、操作部５０と、表示部６０と、照明系制御部７０と、撮像系制御部８０と、ｘ軸駆動部９０と、ｙ軸駆動部１００と、ｘ軸角度制御部１１０と、ｙ軸角度制御部１２０と、画像処理部１３０とを備える。制御部４０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶手段であるメモリ等を備えた演算装置であり、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって画像評価装置１各部の動作を制御する。操作部５０は各種ボタンを備えており、ユーザによる入力指示を受け付ける。表示部６０は例えば液晶ディスプレイであり、各種情報を表示する。
【００１６】
照明系制御部７０は、照明部２０の動作を制御する。撮像系制御部８０は、撮像部３０の動作を制御する。ｘ軸駆動部９０はモータ等を備えており、照明部２０の照明系と撮像部３０の撮像系とをｘ軸方向に移動させる。ｙ軸駆動部１００は、モータ等を備えており図示せぬガイドレールに沿って支持台１１をｙ軸方向に移動させる。ｘ軸駆動部９０およびｙ軸駆動部１００の制御により、照明部２０および撮像部３０と支持台１１との相対位置を自在に変更することで、撮像部３０に被評価物Ｐ全体を走査（スキャン）させることができる。
【００１７】
ｘ軸角度制御部１１０は、支持台１１の支持面のｘ軸方向に対する角度を制御する。ｙ軸角度制御部１２０は、支持台１１の支持面のｙ軸方向に対する角度を制御する。ｘ軸角度制御部１１０およびｙ軸角度制御部１２０は、支持台１１の支持面の角度を制御することにより、光源２１から被評価物Ｐに照射される光の入射角（照明部２０の入射角）や、撮像部３０によって撮像される光の反射角（撮像部３０の撮像角）を変更することができる。
【００１８】
画像処理部１３０は、ＣＣＤカメラ３２によって生成された画像信号を取得すると、この画像信号に対してＡ／Ｄ変換およびシェーディング補正等の処理を施して、８ビット（２５６階調）で各画素の階調値が表された画素が複数含まれる画像データを生成する。すなわち、この画像データは、ｘ軸方向、ｙ軸方向の各画素について８ビット数の階調値を有しており、以下では、位置（ｘ，ｙ）の画素の階調値を（Ｒｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）、Ｂｓ（ｘ，ｙ））と表現する。これらのＲｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）およびＢｓ（ｘ，ｙ）はそれぞれ、位置（ｘ，ｙ）におけるレッド、グリーンおよびブルーの階調値である。
【００１９】
また、画像処理部１３０は、撮像部３０から取得する画像信号に基づいて被評価物Ｐのを示す評価値を算出する。図４は、画像処理部１３０により実現される機能を示す機能ブロック図である。画像処理部１３０の機能は、撮像画像記憶部１３１と、露光時間記憶部１３２と、輝度変換部１３３と、２次元フーリエ変換部１３４と、視覚空間周波数特性乗算部１３５と、２次元逆フーリエ変換部１３６と、領域抽出部１３７と、マクロ光沢度算出部１３８とに大別される。なお、図中の矢印は、データの流れを示したものである。
【００２０】
撮像画像記憶部１３１は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、例えば、撮像部３０の撮像によって得られた画像信号に応じた画像データを、その撮像時の露光時間と対応付けて記憶している。
【００２１】
露光時間記憶部１３２は、画像データの規格化（校正）に用いる基準板１２に対応する画像データに関する情報と、その露光時間（ＥＴ0）とを対応付けて記憶している。これれは以下のようにして露光時間記憶部１３２に記憶される。
まず、撮像系制御部８０は、制御部４０による制御の下、撮像部３０に基準板１２の撮像を行わせる。具体的には、ＣＣＤカメラ３２は基準板１２を撮像し、受光光の強度に応じた画像信号を生成する。画像処理部１３０は、ＣＣＤカメラ３２から画像信号を取得すると、それに応じた画像データを生成し、この画像データの全画素の階調値の平均値（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）を、レッド、グリーンおよびブルーのそれぞれについて算出する。そして、画像処理部１３０は、この平均値（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）を撮像画像記憶部１３１に記憶し、撮像時の露光時間（ＥＴ0）を露光時間記憶部１３２に記憶しておく。次に、撮像系制御部８０は、撮像部３０に被評価物Pを撮像させ、画像処理部１３０は、生成した各画素の画像データ（Ｒｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）、Ｂｓ（ｘ，ｙ））、及び露光時間（ＥＴｓ）もそれぞれ撮像画像記憶部１３１、露光時間記憶部１３２に記憶しておく。
【００２２】
輝度変換部１３３は、撮像画像記憶部１３１から画像データ（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）、（Ｒｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）、Ｂｓ（ｘ，ｙ））を取得し、露光時間記憶部１３２から露光時間ＥＴ0とＥＴｓとを取得すると、この画像データを、階調値が輝度成分によって表される画像データ（以下、「輝度データ」という）に変換する。輝度変換部１３３が取得した画像データに含まれる被評価物Ｐを撮像した各画素の階調値は、（Ｒｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）、Ｂｓ（ｘ，ｙ））で表されているから、輝度変換部１３３は以下の（１）式に示す演算を実行することにより、ある位置（ｘ，ｙ）の画素の輝度成分Ｙ（ｘ，ｙ）を算出する。この輝度成分Ｙｓ（ｘ，ｙ）は、８ビット数の階調値で表現されており、黒色画素は階調値「０」で表され、白色画素が階調値「２５５」で表される。輝度が小さいほど暗い、つまり、検査対象物Ｐが低反射率であることを意味しており、輝度が大きいほど明るい、つまり、検査対象物Ｐが高反射率であることを意味している。
（数１）
Ys(x,y) = {(krRs(x,y)+kgGs(x,y)+kbBs(x,y))/ETs}/{(krR0+kgG0+kbB0)/ET0}・K
・・・（１）
【００２３】
なお、（１）式において、ｋr、ｋgおよびｋbは、電子写真方式およびインクで形成した所定の１６０色のカラーパッチをＣＣＤカメラ３２で撮像するとともに、分光放射輝度計で測定し、それらに応じた階調値（Ｒｓ（ｘ，ｙ）、Ｇｓ（ｘ，ｙ）、Ｂｓ（ｘ，ｙ））と輝度成分Ｙｓ（ｘ，ｙ）との関係から、重回帰分析を用いて算出された係数である。ここでは、ｋr＝０．１２０、ｋg＝０．２６６、ｋb＝０．０４７という値を用いる。また、Kは規格化のための係数であり、ここではK＝１００とする。また、Ｒ0、Ｇ0およびＢ0は、基準板１２を読み取ったときに得られる画像データのレッド、グリーンおよびブルーの階調値である。また、（１）式において、露光時間記憶部１３２に記憶された露光時間ＥＴｓ、及びＥＴ０で除算することにより、撮像部３０のダイナミックレンジを仮想的に拡大し、被評価物Ｐが低光沢度から高光沢度までの幅広い光沢度を有する場合にも、良好なＳＮ比（signal-to-noise ratio）で主観的な光沢度を求められるようにしている。
以上のようにして、画像データの規格化が行われる。
【００２４】
２次元フーリエ変換部１３４は、輝度変換部１３３から取得した輝度データに２次元フーリエ変換を実行して、この輝度成分の周波数スペクトルを算出する。さらに、２次元フーリエ変換部１３４は、直交座標で表される周波数スペクトルを極座標に変換し、（ｘ，ｙ）空間の輝度成分Ｙ（ｘ，ｙ）から極座標空間（ｒ，θ）で表される２次元周波数スペクトルＦ（ｒ，θ）を算出する。
【００２５】
視覚空間周波数特性乗算部１３５は、２次元フーリエ変換部１３４から取得した２次元周波数スペクトルＦ（ｒ，θ）のそれぞれのθについて、以下の（２）式に示す視覚伝達関数VTF(f)（Visual Transfer Function）を乗算する。この演算は、２次元周波数スペクトルＦ（ｒ，θ）を人間の視覚特性に合わせて補正する処理である。以下では、補正後の２次元周波数スペクトルをＦ’（ｒ，θ）とする。
（数２）
VTF(f) = 5.05{exp(-0.843f)-exp(-1.454f)}  ・・・（２）
【００２６】
２次元逆フーリエ変換部１３６は、視覚空間周波数特性乗算部１３５から取得したＦ’（ｆ，θ）を、逆フーリエ変換することにより補正した輝度データＹｓ’（ｘ，ｙ）（以下、「補正輝度データＹｓ’（ｘ，ｙ）」という）を算出する。
【００２７】
領域抽出部１３７は、２次元逆フーリエ変換部１３６から補正輝度データＹｓ’（ｘ，ｙ）を取得すると、その輝度成分に基づいて光沢度を示す評価値を算出する。具体的には、領域抽出部１３７は、補正輝度データに含まれる画素の輝度成分の最大値と最小値とを特定し、それらの中間値である（最大値＋最小値）／２を求めて、これを閾値とする。そして、領域抽出部１３７は、補正輝度データＹs’（ｘ，ｙ）から、この閾値以上の輝度成分を抽出し、その平均値Ｙs’high を算出する。
【００２８】
マクロ光沢度算出部１３８は、領域抽出部１３７から取得した平均値Ｙｓ’highに基づいて、以下の（３）式に示す演算を実行することによりマクロ光沢度ＭＡＧを算出する。このマクロ光沢度ＭＡＧは、補正周波数スペクトルＦ’ｓ（ｆ、θ）から人間が知覚している正反射光の輝度に相当する物理量である。
（数３）
ＭＡＧ＝１００Ｌｏｇ（１＋９ Ｙｓ’high）  ・・・（３）
【００２９】
人間は正反射光の輝度の高い（光沢度の高い）領域を見て全体の光沢度を知覚していると考えられるため、マクロ光沢度算出部１３８が中間値以上の輝度を有する領域を抽出することで、人間の目から見て光沢度が高いと感じられる領域を抽出することができる。また、人間が視覚により感じるマクロ光沢度と正反射光の輝度の関係は非線形であるため、上述した（３）式では、マクロ光沢度ＭＡＧと視感光沢度との関係式の係数を最適化した非線形変換式となっている。
以上が画像処理部１３０により実現される機能の説明である。
【００３０】
次に、画像評価装置１が被評価物Ｐを撮像する際の処理について説明する。撮像部３０は複数回に亘って被評価物Ｐを撮像し、被評価物の各部分領域からの正反射光を撮像する。以下、撮像部３０による撮像について具体的に説明する。
【００３１】
画像が形成された被評価物（シート状物）においては、その形成過程においてカールやカックル、波打ち等が発生し、被評価物の表面が平面でなくなってしまうことがある。例えば図５に示したように、被評価物Ｐの全面にわたってカールが生じると、支持台１１に被評価物Ｐが置かれたときに、その中央部分が支持面から浮き上がってしまう。このような被評価物の状態のことを、“平面性が良好でない状態”という。より具体的に説明すると、基準となる平面（ここでは水平面）に対する勾配乃至傾きが、被評価物の各部で均一であるほど平面性は良好であり、基準となる平面に対する勾配乃至傾きが各部でばらついているほど平面性は良好ではない。
【００３２】
このような平面性が良好でない被評価物Ｐに対して、所定の位置から照明部２０が光を照射すると、その照射光の入射角は被評価物Ｐの位置によって異なる。被評価物Ｐの各部（例えば被評価物Ｐの中央部分と端部分）を比較すると、被評価物Ｐ各部の表面が水平面に対してそれぞれ異なる勾配で傾いているため、照射光の入射角は各部によって異なる。これに応じて正反射光の反射角も異なる。このように、撮像部３０が受光する反射光の光量は被評価物Ｐの平面性によって変化してしまい、この受光量に応じて測定される光沢度にもばらつきが生じてしまう。
【００３３】
ここで、被評価物Ｐの平面性と光沢度との関係について、より具体的に説明する。
図６および図７は、被評価物Ｐの各部の傾斜と、被評価物Ｐからの正反射光の受光量との関係を模式的に表した図である。図６および図７において、照明部２０によって照射される照射光の光路をＬｉで表し、その反射光の光路をＬｒで表しており、図左上方向から照射光が照射されている。図６は、支持台１１が基本状態のときに、図５の撮像点Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３のぞれぞれに照射光を照射する場合を例示している。この撮像点Ｏ１〜Ｏ３のｙ軸方向の位置は被評価物Ｐのほぼ中心であり、撮像点Ｏ１〜Ｏ３においてはｙ軸方向に傾斜していない。図６および図７においては、それぞれの光路の違いが分かりや易いように図示したが、平面性の悪化によって変化する入射角や反射角は、例えば、後述する１°程度である。
【００３４】
図６（ｂ）に示すように、被評価物Ｐのほぼ中央にある撮像点Ｏ２の表面は、水平面、つまり支持台１１の支持面にほぼ平行であるから、その表面の法線Ｎは、ｚ軸と平行、つまり支持台１１の支持面に対してほぼ垂直となる。このときの照射光の入射角とその正反射光の反射角を、θ２とする。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、被評価物Ｐの図右寄りにある撮像点Ｏ１の表面は、図中、右下がりにやや傾いているから、撮像点Ｏ１の表面の法線Ｎは、図６（ｂ）の法線Ｎよりも、ｚ軸方向から図中、右側に傾いている。この法線Ｎは、撮像点Ｏ１を頂点としてｚ軸と角度φ１（φ１＞０）をなしている。これにより、撮像点Ｏ２への照射光の入射角θ１＝θ２＋φ１となり、θ２よりも大きなθ１の入射角の照射光が照射される。これに応じて、正反射光の反射角もθ２よりも大きなθ１となる。ＣＣＤカメラ３２の向きは、反射角θ２の正反射光を最も感度良く受光するように予め調整されているから、その反射角θ２とは異なる反射角θ１の正反射光の受光量は小さくなる。
【００３６】
また、図６（ｃ）に示すように、被評価物Ｐの図左寄りにある撮像点Ｏ３の表面は、図中、左下がりにやや傾いているから、撮像点Ｏ３の表面の法線Ｎは、図６（ｂ）の法線Ｎよりも、ｚ軸方向から図中、左側に傾いている。この法線Ｎは、撮像点Ｏ３を頂点としてｚ軸と角度φ３（φ３＞０）をなしている。これにより、撮像点Ｏ３には照射される光の入射角θ３＝θ２−φ３となり、θ２よも小さなθ３の入射角の照射光が照射される。これに応じて、正反射光の反射角もθ２よりも小さなθ３となる。この場合も、その反射角θ２とは異なる反射角θ３の正反射光の受光量は小さくなる。
【００３７】
このように被評価物表面の各部によって反射角が異なるという理由により、原点Ｏ１およびＯ３の光沢度が本来よりも小さく測定されてしまう。そこで、あらゆる撮像点で正反射光の反射角が一定となるように支持台１１の姿勢を調整しつつ、被評価物Ｐを撮像する。制御部４０のＲＯＭには、正反射光の反射角が常に同じになるように、支持台１１の姿勢を調整するための姿勢データが予め記憶されている。被評価物がどの程度カールしているかは、予め実測により把握することができるから、そのカールの３次元データを用いることで支持台の姿勢データを求めておくことができる。
【００３８】
例えば撮像点Ｏ１に照射光を照射する場合には、その撮像点の表面が水平になるように支持面の勾配を調整すればよい。つまり、図７（ａ）に示すように、支持面が図中右上がりに傾くように支持台１１の姿勢を調整することで、撮像点Ｏ１に対する照射光の入射角を、図６（ｂ）に示した入射角θ２に一致させることができる。これによって、図６（ｂ）と同じ入射角及び反射角で被評価物を撮像することが可能となる。同様に、撮像点Ｏ３に照射光を照射する場合には、図７（ｂ）に示すように、その撮像点の表面が水平になるように、支持面が図中右下がりに傾くように支持台１１の姿勢を調整すればよい。
図６および７の説明においては、ｙ軸方向に傾斜していない場合を説明したが、被評価物Ｐのｙ軸方向の位置が中心付近でなければ、被評価物Ｐの表面はｙ軸方向に対しても傾斜する。この場合も、上記のｘ軸方向の場合と同様に、ｙ軸方向にも撮像点の表面が水平面に平行になるように、支持台１１の姿勢を調整すればよい。
【００３９】
図８は、被評価物Ｐを上面から見た図（ｚ軸方向）であり、９つの部分領域Ｔ１，Ｔ２・・・Ｔ９が割り当てられている。この場合、制御部４０は、支持台１１と撮像手段（照明部２０および撮像部３０）のうち少なくともいずれか一方の位置を変化させることで、被評価物Ｐに対する光の照射位置を移動させつつ、その光の照射角度及び被評価物Ｐからの正反射光の反射角度が各々の部分領域Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔ９で一定となるように、支持台１１の姿勢を変化させる。これにより、部分領域Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔ９のそれぞれの表面が水平面に平行となるように支持台１１の姿勢が調整され、各々の姿勢で撮像されて、マクロ光沢度ＭＡＧが算出されることになる。
【００４０】
次に、図９は、支持台１１の姿勢と、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のマクロ光沢度ＭＡＧの測定結果との関係の一覧を表す図である。図９において、「姿勢」のフィールドには、基本状態に対する支持台１１の支持面のｘ軸方向の勾配（ｘ［°］）、基本状態に対する支持台１１の支持面のｙ軸方向の勾配（ｙ［°］）とが書き込まれる。これらは姿勢データに応じて決められた値である。角度ｘ［°］およびｙ［°］においては、支持台１１の支持面が基本状態から下がる（図８の紙面垂直方向の奥方向）ように調整される場合は負の値で表され、支持台１１の支持面が基本状態から上がる（図８の紙面垂直方向の手前方向）ように調整される場合は正の値で表される。「マクロ光沢度（ＭＡＧ）」のフィールドには、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のそれぞれについて算出されたマクロ光沢度ＭＡＧが書き込まれる。
【００４１】
図９の第１行は、部分領域Ｔ１の表面が水平面に平行となるように支持台１１の姿勢が調整された場合の、支持面の勾配とマクロ光沢度ＭＡＧの測定結果とが書き込まれている。図８の部分領域Ｔ１の表面においては、ｘ軸方向に対して紙面垂直奥方向およびｙ軸方向に対して紙面垂直奥方向に、被評価物Ｐに傾斜が発生している。よって、部分領域Ｔ１の表面が水平面に平行となるように、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対して「＋１°」だけ支持台１１の支持面が傾斜されている。したがって、「マクロ光沢度（ＭＡＧ）」のフィールドに示したように、部分領域Ｔ１におけるマクロ光沢度ＭＡＧが「８０」という最大値を示している。
【００４２】
一方で、部分領域Ｔ２〜Ｔ８についてはその表面が水平面に平行でないので、部分領域Ｔ１のマクロ光沢度ＭＡＧよりも小さくなっている。例えば、部分領域Ｔ２については、ｘ軸方向には傾斜は発生しておらず、ｙ軸方向に傾斜が発生しているから、支持面の傾斜によりｙ軸方向には水平面に平行になるが、ｘ軸方向には水平面と平行でなくなる。よって、マクロ光沢ＭＡＧはやや小さくなり「７６」である。また、部分領域Ｔ３については、ｘ軸方向およびｙ軸方向に傾斜が発生しており、ｙ軸方向には水平面に平行になるが、ｘ軸方向には水平面と平行でなくなり、かつ支持台１１の支持面の傾斜によって水平面に対するｘ軸方向の勾配がさらに大きくなっている。よって、マクロ光沢ＭＡＧはさらに小さい「６８」となっている。その他の部分領域Ｔ４〜Ｔ９についても同様であり、各部分領域の表面の水平面に対する勾配が大きくなるほど、マクロ光沢度ＭＡＧは小さくなる。
同様に、図９の第２行は部分領域Ｔ２の表面を水平面に平行とする場合の支持面の傾斜とマクロ光沢度の測定結果とが書き込まれ、第３行は部分領域Ｔ３の表面を水平面に平行とする場合の支持面の傾斜とマクロ光沢度の測定結果とが書き込まれ、その他の部分領域についても同様の内容が書き込まれる。
図９に示すように、各部分領域のマクロ光沢度ＭＡＧの最大値は「８０」で一致している。なぜなら、パッチ画像はすべて同一の光沢度を有し、姿勢データはいずれかの部分領域が水平面に平行となるように求められたものであるからである。水平面に平行な部分領域が撮像されると、撮像部３０によって受光される受光光の強度は最大値で一致する。
【００４３】
このようにして算出したマクロ光沢度ＭＡＧに基づいて、画像処理部１３０は部分領域毎の光沢度を示す評価値を算出する。図９に示した測定値Ｍ１は、同図に示したマクロ光沢度ＭＡＧの測定結果に基づいて、支持台１１の各姿勢で算出されたマクロ光沢度ＭＡＧの最大値を、その部分領域に対する光沢度を示す評価値としたものである。図示したように、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のマクロ光沢度ＭＡＧの最大値はすべて「８０」であるから、各部分領域Ｔ１〜Ｔ９に対する測定値Ｍ１は「８０」である。
【００４４】
また、同図に示した測定値Ｍ２は、支持台１１の各姿勢で算出されたマクロ光沢度ＭＡＧの最大値（撮像部３０による受光光の最大強度）に対して、閾値として９０％以上の値の平均を、評価値としたものである。これは、人間は正反射光の輝度の高い（光沢度の高い）領域を見て全体の光沢度を知覚していると考えられるという理由に基づいて決められている。例えば、部分領域Ｔ１については、各姿勢で測定されたマクロ光沢度ＭＡＧは「８０」、「７６」、「６８」、「７６」、「７６」、「６４」、「６８」、「６５」、「６０」であるから、画像処理部１３０は最大値「８０」の９０％である「７２」以上の値「８０」、「７６」、「７６」、「７６」の平均を求める。よって、部分領域Ｔ１に対する測定値Ｍ２は「７７．０」である。同様に、部分領域Ｔ２は「７５．３」、部分領域Ｔ３は「７７．０」・・・である。
ここでは、９０％以上のマクロ光沢度ＭＡＧの平均値を求めたが、マクロ光沢度ＭＡＧの最大値に対して０以上１未満の所定の係数を乗じて求めた閾値であれば、これとは異なる値であってもよい。
【００４５】
また、画像処理部１３０は部分領域ごとに算出した測定値Ｍ１やＭ２に基づいて、被評価物Ｐ全体としての光沢度を示す評価値を算出する。例えば、画像処理部１３０は、部分領域ごとに算出した測定値Ｍ１，Ｍ２の平均値を、被評価物Ｐの光沢度を示す評価値とする。図９においては、図示したように測定値Ｍ１に基づいて算出されると、被評価物全体としての評価値の測定値Ｍ３は「８０」となり、測定値Ｍ１に基づいて算出されると、測定値Ｍ３は「７６．０」となる。
【００４６】
（１−２）第１実施形態の動作
次に、画像評価装置１の動作について図１０に示すフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、被評価物Ｐに対する評価値を算出する場合について説明する。
まず、制御部４０は、ある姿勢データに応じた制御信号をｘ軸角度制御部１１０およびｙ軸角度制御部１２０に出力し、支持台１１の姿勢を調整させる（ステップＳＡ１）。ここで、図９の第１行に示したような支持台１１の姿勢を調整する場合、制御信号に応じて、ｘ軸角度制御部１１０は支持台１１のｘ軸方向に対する勾配が「＋１．０°」となるよう制御し、ｙ軸角度制御部１２０は支持台１１のｙ軸方向に対する勾配が「＋１．０°」となるよう制御する。
【００４７】
続いて、制御部４０は、照明系制御部７０および撮像系制御部８０に制御信号を出力し、これらに被評価物Ｐの撮像を行わせる（ステップＳＡ２）。この制御信号に応じて、照明系制御部７０は照明部２０に被評価物Ｐに対して光を照射させ、撮像系制御部８０は撮像部３０に照射光によって生じた正反射光を撮像させる。撮像部３０によって画像信号が生成されると、撮像系制御部８０はこれを取得し、画像処理部１３０に出力する。
【００４８】
続いて、画像処理部１３０は、受け取った画像信号に応じた画像データを生成する（ステップＳＡ３）。画像処理部１３０は、各部分領域に対応する画像データに基づいて、被評価物Ｐの部分領域Ｔ１〜Ｔ９のマクロ光沢度ＭＡＧを算出する（ステップＳＡ４）。
次に、制御部４０は、設定した全ての姿勢で被評価物Ｐの撮像を行ったか否かを判断する（ステップＳＡ５）。ここでは、制御部４０は、まだ部分領域Ｔ１を撮像するための条件でマクロ光沢度ＭＡＧを求めただけであると判断し（ステップＳＡ５；ＮＯ）、ステップＳＡ１に戻って、別の支持台１１の姿勢で上記と同様の処理ステップＳＡ１〜ＳＡ５を実行することになる。
【００４９】
制御部４０は、設定された全ての姿勢で被評価物Ｐの撮像を行ったと判断すると（ステップＳＡ５；ＹＥＳ）、画像処理部１３０は部分領域Ｔ１〜Ｔ９の評価値の測定値Ｍ１，Ｍ２を算出し、さらに被評価物Ｐ全体としての評価値を算出する（ステップＳＡ６）。
【００５０】
以上のようにして、マクロ光沢度ＭＡＧや測定値Ｍ１，Ｍ２およびＭ３を求めたら、画像処理部１３０は制御部４０に出力し、制御部４０はこれを表示部６０に表示させるなどしてユーザに通知する。これにより、ユーザは被評価物Ｐの光沢度を示す評価値を知ることができる。
【００５１】
以上説明した第１実施形態によれば、被評価物の複数の部分領域の表面が水平面に平行となるように支持台１１の姿勢を調整して被評価物を撮像する。これにより、各部分領域に対して同じ入射角の照射光が照射され、その正反射光の角度も一致するから、被評価物Ｐの表面の平面性が良好でない場合にも、画像評価装置１は主観的な光沢度に良好に対応した評価値を測定することができる。
【００５２】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様に被評価物Ｐを、支持台１１を各姿勢に制御しつつ撮像し、各部分領域および被評価物Ｐ全体としての光沢むらを求める。ここで光沢むらとは、人間が視覚的に判断可能な被評価物からの正反射光の微小な変動に起因する指標のことであり、いわゆる「ぎらつき感」を表すものである。本実施形態の画像評価装置の構成は、上述した第１実施形態の装置構成と同様であるから、画像処理部１３０が実行する画像処理および動作について説明する。
【００５３】
まず、本実施形態において、画像処理部１３０が実行する画像処理を図示すると、図１１のようになる。図１１は、画像処理部１３０により実行される被評価物Ｐの光沢度を示す評価値を算出する機能を示す機能ブロック図である。画像処理部１３０の機能は、撮像画像記憶部１３１と、露光時間記憶部１３２と、輝度変換部１３３と、２次元フーリエ変換部１３４と、視覚空間周波数特性乗算部１３５と、１次元化処理部１３９と、ミクロ光沢度算出部１４０とに大別される。撮像画像記憶部１３１、露光時間記憶部１３２、輝度変換部１３３、２次元フーリエ変換部１３４および視覚空間周波数特性乗算部１３５の機能については、上述した第１実施形態と同じであり、その説明を省略する。以下の画像処理は各部分領域に対応する画像データに対して行われる。
【００５４】
１次元化処理部１３９は、視覚空間周波数特性乗算部１３５によって算出された２次元周波数スペクトルＦｓ’（ｒ，θ）の演算結果を取得すると、Ｆｓ’（ｒ，θ）をθ方向について積分し、１次元周波数スペクトルＧｓ’（ｆ）を算出する。
【００５５】
ミクロ光沢度算出部１４０は、１次元化処理部１３９から取得した１次元周波数スペクトルＧｓ’（ｆ）に以下の（４）式に示す演算を実行して、ミクロ光沢度ＭＩＧを算出する。ミクロ光沢度とは、人間が知覚している正反射光輝度のばらつき（ＳＮ比の逆数）に相当する物理量である。
（数４）
2009074981.tif 000003
【００５６】
式（４）において、ｆnはナイキスト周波数である。ナイキスト周波数ｆnは、サンプリング周波数の１／２の値である。サンプリング周波数は、ＣＣＤカメラ３２の分解能（１４．５μｍ）の逆数により得られる。また、Ｙs,aveは画像データの各部分領域に対応する画像領域の全画素の輝度成分Ｙｓ（ｘ，ｙ）の平均値である。以上のようにしてミクロ光沢度ＭＩＧを求めたら、画像処理部１３０は、制御部４０に出力し、制御部４０は、これを表示部６０に表示させるなどしてユーザに通知する。これにより、ユーザは被評価物Ｐの光沢むらを示す評価値を知ることができる。
以上のようにして、画像処理部１３０は被評価物Ｐの部分領域Ｔ１〜Ｔ９のミクロ光沢度ＭＩＧを算出する。
【００５７】
次に、本実施形態における画像評価装置の動作について説明する。この説明において、第１実施形態と同じ動作については、図１０のステップの符号を括弧書きで示している。
まず、制御部４０は、支持台１１の姿勢データに応じてｘ軸角度制御部１１０およびｙ軸角度制御部１２０に支持台１１の勾配を調整させると（ＳＡ１）、撮像部３０に被評価物Ｐを撮像させる（ＳＡ２）。画像処理部１３０は、撮像部３０から取得した画像信号に応じた画像データを生成し（ＳＡ３）、これを撮像画像記憶部１３１に記憶しておく。
そして、画像処理部１３０は、各部分領域に対応する画像データに基づいて、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のそれぞれのミクロ光沢度ＭＩＧを算出する。画像処理部１３０は、設定した全ての姿勢で被評価物Ｐの撮像を行ったか否かを判断し（ＳＡ５）、全ての姿勢で撮像すると、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のそれぞれのミクロ光沢度ＭＩＧを算出し、光沢度を示す評価値を算出する（ＳＡ６）。
【００５８】
この評価値の算出に際しては、画像処理部１３０は、各部分領域について、各姿勢で算出したミクロ光沢度ＭＩＧの最大値を特定し、その値をその部分領域のミクロ光沢度を示す測定値Ｍ１’とする。また、画像処理部１３０は、ミクロ光沢度ＭＩＧの最大値の所定の割合（例えば９０％）以上のミクロ光沢度ＭＩＧの平均値を、その部分領域のミクロ光沢度を示す測定値Ｍ２’として算出してもよい。さらに、画像処理部１３０は、被評価物Ｐ全体としてのミクロ光沢度を示す測定値Ｍ３’を、測定値Ｍ１’またはＭ２’の平均値として算出する。
【００５９】
以上説明した第２実施形態によれば、各部分領域の表面が水平面に平行となるように支持台１１の姿勢を調整して、被評価物Ｐを撮像し、人間が知覚している正反射光輝度のばらつき（ぎらつき感）である光沢むらを示す評価値を測定する。この構成によると、被評価物Ｐの表面が平らでない場合にも、人間の主観評価に良好に一致する評価値を算出することが可能となる。すなわち、この画像評価装置によれば、低光沢・高光沢によらずさまざまな被評価物について光沢むらの評価を良好に行うことができる。
【００６０】
（３）第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態に係る画像評価装置１ａの構成を示した図で、特に検査対象物Ｐを読み取るための機構を側面から見た様子を表している。図１２に示したように、画像評価装置１ａは、台座部１０と、照明部２０と、正反射光撮像部３０ａと、拡散反射光撮像部３０ｂとに大別される。この画像評価装置１ａは、正反射光を受光する撮像部と拡散反射光を受光する撮像部とを有するから、各々を区別するために「正反射光撮像部３０ａ」と「拡散反射光撮像部３０ｂ」としているが、正反射光撮像部３０ａの構成や機能については、上述した撮像部３０と同じであり、その説明を省略する。
【００６１】
拡散反射光撮像部３０ｂの構成や機能は、正反射光撮像部３０ａと同じであるが、正反射光撮像部３０ａの撮像角は２０°である一方で、拡散反射光撮像部３０ｂの撮像角は０°（法線Ｎ方向）である。拡散反射光撮像部３０ｂは被評価物Ｐからの反射光のうちの拡散反射光を主に受光することになる。
また、画像評価装置１ａの制御系は、図３に示した照明系制御部７０および撮像系制御部８０が正反射光撮像部３０ａおよび拡散反射光撮像部３０ｂを制御対象とする以外は、上述の画像評価装置１と同じである。
【００６２】
次に、本実施形態の画像処理部１３０が実行する機能について具体的に説明する。
画像処理部１３０は、正反射光撮像部３０ａおよび拡散反射光撮像部３０ｂから撮像系制御部８０を介して取得した画像信号に基づいて、被評価物Ｐの各部分領域および全体の光沢度に関する評価値を算出する機能を実現する。
図１３は、画像処理部１３０により実現される機能を示す機能ブロック図である。なお、図中の矢印は、データの流れを示したものである。画像処理部１３０の機能は、正反射光画像記憶部２００と、拡散反射光画像記憶部２０１と、視感度補正部２０２と、視覚空間周波数特性補正部２０３と、マクロ光沢度算出部２０４と、ミクロ光沢度算出部２０５と、評価値算出部２０６とに大別される。以下の画像処理は各部分領域に対応する画像データに対して行われる。
【００６３】
正反射光画像記憶部２００は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、例えば正反射光撮像部３０ａから取得した画像信号に応じた画像データ（以下、「正反射光画像データ」という）を、その露光時間ＥＴｓと対応付けて記憶している。
拡散反射光画像記憶部２０１は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、拡散反射光撮像部３０ｂから取得した画像信号に応じた画像データ（以下、「拡散反射光画像データ」という）を、その露光時間ＥＴｄと対応付けて記憶している。
【００６４】
視感度補正部２０２は、正反射光画像記憶部２００および拡散反射光画像記憶部２０１から取得した画像データに対して、被評価物Ｐの撮像時の露光時間に応じた補正を行って輝度データ（以下、「正反射光輝度データ」という）算出する。この視感度補正部２０２は、正反射光画像データに対して、上述の第１実施形態で説明した輝度変換部１３３および２次元フーリエ変換部１３４の機能と同等の機能を実現し、輝度成分Ｙｓ（ｘ，ｙ）および２次元周波数スペクトルＦｓ（ｒ，θ）を算出する。
【００６５】
視感度補正部２０２は、拡散反射画像データに対しても被評価物Ｐの撮像時の露光時間ＥＴｄに応じた補正を行う。
視感度補正部２０２は、拡散反射光画像データを階調値が輝度成分によって表される画像データ（以下、「拡散反射光輝度データ」という）に変換する。拡散反射光画像データに含まれる各画素の階調値が（Ｒｄ（ｘ，ｙ）、Ｇｄ（ｘ，ｙ）、Ｂｄ（ｘ，ｙ））で表されるとすると、視感度補正部２０２は以下の（５）式に示す演算を実行することにより、ある位置（ｘ，ｙ）の画素の輝度データの階調値を表す輝度成分Ｙｄ（ｘ，ｙ）を算出する。この輝度成分Ｙｄ（ｘ，ｙ）においても、８ビット数の階調値で表現されており、黒色画素は階調値「０」で表され、白色画素が階調値「２５５」で表される。輝度が小さいほど暗い、つまり、検査対象物Ｐが低反射率であることを意味しており、輝度が大きいほど明るい、つまり、検査対象物Ｐが高反射率であることを意味している。
（数５）
Yd(x,y) = {(krRd (x,y)+kgGd (x,y)+kbBd (x,y))/ETd}/{(krR0+kgG0+kbB0)/ET0}
・・・（５）
【００６６】
視覚空間周波数特性補正部２０３は、視感度補正部２０２から取得した２次元周波数スペクトルＦｓ（ｒ，θ）に視覚伝達関数VTF(f)乗算して２次元周波数スペクトルをＦｓ’（ｒ，θ）を算出する。
【００６７】
マクロ光沢度算出部２０４は、以下の（６）式に示す演算を実行して、マクロ光沢度ＭＡＧ２（第１の評価値）を算出する。なお、マクロ光沢度ＭＡＧ２は、２次元周波数スペクトルをＦｓ’（ｒ，θ）から人間が知覚している正反射光と拡散反射光との輝度差に相当する物理量である。
（数６）
ＭＡＧ２＝１００Ｌｏｇ｛（１＋９ Ｙｓ’high−Ｙｄ,ave）｝  ・・・（６）
【００６８】
具体的には、マクロ光沢度算出部２０４は、２次元周波数スペクトルＦ’（ｒ，θ）を逆フーリエ変換することにより補正した正反射光輝度データの輝度成分Ｙｓ’（ｘ，ｙ）を算出する。マクロ光沢度算出部２０４は、この補正した正反射光輝度データの輝度成分Ｙｓ’（ｘ，ｙ）に注目し、その最大値と最小値とを特定する。マクロ光沢度算出部２０４は、それらの中間値である（最大値＋最小値）／２の演算によって表される値以上の輝度成分Ｙｓ’（ｘ，ｙ）に基づいて、その平均値Ｙｓ’highを算出する。また、マクロ光沢度算出部２０４は、視感度補正部２０２から取得した拡散反射光画像データの拡散反射輝度データの輝度成分Ｙｄ（ｘ，ｙ）に基づいて、この拡散反射光輝度データに含まれる全画素の輝度成分の平均値Ｙｄ,aveを算出する。
このようにして、マクロ光沢度ＭＡＧ２が算出される。
【００６９】
ミクロ光沢度算出部２０５は、視覚空間周波数特性補正部２０３から２次元周波数スペクトルをＦｓ’（ｒ，θ）を取得すると、Ｆｓ’（ｒ，θ）をθ方向について積分し、１次元周波数スペクトルＧｓ’（ｆ）を算出する。また、ミクロ光沢度算出部２０５は、正反射光キドデータの輝度成分Ｙs（ｘ，ｙ）を取得し、この正反射光輝度データに含まれる全画素の輝度成分の平均値Ｙｓ,aveを算出する。ミクロ光沢度算出部２０５は、以下の（７）式に示す演算を実行して、ミクロ光沢度ＭＩＧ２（第２の評価値）を算出する。
（数７）
2009074981.tif 000004
【００７０】
評価値算出部２０６は、マクロ光沢度算出部２０４から取得したマクロ光沢度ＭＡＧ２と、ミクロ光沢度算出部２０５から取得したミクロ光沢度ＭＩＧ２とに基づいて、光沢度を示す評価値ＶＧを算出する。ここでは、評価値算出部２０６は、例えば以下の（８）式に示すように、マクロ光沢度とミクロ光沢度の重み付け線形和から光沢評価値ＶＧを算出する。
（数８）
ＶＧ＝ｋ１・ＭＡＧ２＋ｋ２・ＭＩＧ２＋ｋ３  ・・・（８）
【００７１】
なお、（８）式の変換係数ｋ１〜ｋ３は、官能評価実験から得られた主観的光沢度の重
回帰分析から最適な値を予め求めて適用しており、ここではｋ１＝０．０３５，ｋ２＝０．０５９，ｋ３＝０．７１５としている。
【００７２】
また、光沢評価値ＶＧを算出する場合の演算はこれに限定されるものではなく、例えば、以下の（９）式、（１０）式としてもよい。
（数９）
ＶＧ＝ｋ１・ＭＡＧ２＋ｋ２・ＭＩＧ２＋ｋ３・ＭＡＧ２・ＭＩＧ２＋ｋ４
・・・（９）
（数１０）
ＶＧ＝ｋ１・ＭＡＧ２ｋ２・ＭＩＧ２ｋ３  ・・・（１０）
以上のようにして、光沢評価値ＶＧが算出される。
【００７３】
次に、本実施形態における画像評価装置１ａの動作について説明する。
まず、制御部４０は、支持台１１の姿勢データに応じてｘ軸角度制御部１１０およびｙ軸角度制御部１２０に支持台１１の勾配を調整させると、正反射光撮像部３０ａおよび拡散反射光撮像部３０ｂに被評価物Ｐを撮像させる。画像処理部１３０は、正反射光撮像部３０ａおよび拡散反射光撮像部３０ｂから取得した画像信号に応じた画像データを生成すると、正反射光画像データを正反射光画像記憶部２００に記憶させ、拡散反射光画像データを拡散反射光画像記憶部２０１に記憶させる。
そして、画像処理部１３０は、各姿勢に応じて、各部分領域に対応する画像データに基づいて、部分領域Ｔ１〜Ｔ９のそれぞれのマクロ光沢度ＭＡＧ２とミクロ光沢度ＭＩＧ２とを算出し、さらに光沢評価値ＶＧを算出する。画像処理部１３０は、設定した全ての姿勢で上記の処理を行い、設定した全ての姿勢に基づいてマクロ光沢度ＭＡＧ２、ミクロ光沢度ＭＩＧ２および光沢評価値ＶＧを算出したら、それを出力し、評価値の算出に係る処理が終了となる。
【００７４】
この光沢評価値ＶＧの算出に際して、画像処理部１３０は、支持台１１の各姿勢で算出した光沢評価値ＶＧの最大値を特定し、その値をその部分領域の評価値ＶＧ１とする。また、画像処理部１３０は、光沢評価値ＶＧの最大値の所定の割合（例えば９０％）以上の値の平均を、その部分領域の評価値ＶＧ２として算出してもよい。さらに、画像処理部１３０は、被評価物Ｐ全体としての光沢評価値ＶＧ３を、評価値ＶＧ１またはＶＧ２の平均値として算出する。
【００７５】
以上説明した第３実施形態によれば、人間が知覚しているマクロな光沢度とミクロな光沢度に基づいて光沢度を示す評価値を算出しているため、被評価物Ｐの平面性が良好でなくて、被評価物Ｐに光沢むらがある場合でも、人間の主観的な光沢度と対応の取れた評価値を得ることができる。また、拡散反射光を撮像して得られた拡散反射光画像データに基づいて評価値を補正しているため、被評価物Ｐが様々な色を有する場合でも、主観的な光沢度と対応の取れた評価値を算出できる。
【００７６】
（４）変形例
上述した実施形態を以下のように変形してもよい。これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
【００７７】
上述した実施形態では、支持台１１の姿勢を、支持面のｘ軸方向とｙ軸方向とのそれぞれに対して「１．０°」、「０°」，「−１．０°」という具合に、勾配をもたせることにより、部分領域を水平面に平行にしていたが、支持面の勾配はこれに限定されない。例えば、被評価物Ｐにさらに大きな傾斜が生じている部分領域があれば、例えば「＋１．５°」や「−１．５°」という具合に支持面を傾斜させて撮像してもよい。つまり、被評価物のカールの程度に応じて部分領域の表面が水平となるような姿勢データを制御部４０が記憶しておき、これに応じて支持台１１の姿勢を調整すれば、各部分領域の光沢度を同じ条件で算出することができる。
【００７８】
上述した実施形態では、被評価物Ｐを９つの部分領域Ｔ１〜Ｔ９に分けて、それぞれに応じた支持台１１の姿勢で被評価物Ｐを撮像していたが、被評価物Ｐの平面性や評価の精度に応じて部分領域の数はさらに多くしてもよいし、少なくしてもよい。例えば、被評価物Ｐの平面性が良好であれば、表面の傾斜は各部で一致するから、部分領域の数を少なくし、制御部４０が制御する支持台１１の姿勢の数を少なくしても、被評価物の光沢を精度良く算出できる。一方、被評価物の全面に波打ちが生じている等の平面性が良好でない場合には、多くの部分領域に分けて、支持台１１を適切な姿勢となるように調整することで、評価の精度を向上させることができる。
【００７９】
上述した実施形態では、予めＲＯＭに記憶されている姿勢データに応じて、制御部４０は支持台１１の姿勢を調整していたが、被評価物の平面性を測定し、その平面性に応じた姿勢データを用いてもよい。被評価物の平面性を、例えばレーザ変位計を用いて検出することができる。
図１４は、画像評価装置が備えるレーザ変位計２００、照明部２０の照明系および撮像部３０の撮像系と、この画像評価装置１によって読み取られる被評価物Ｐを側面から見た図である。このレーザ変位計２００は、被評価物が置かれる支持台１１の支持面を基準として、その被評価物Ｐのｚ軸方向の変位量を検出するものである。
【００８０】
画像評価装置に備えられたレーザ変位計２００は、所定のｙ軸方向の位置ごとに、ｘ軸方向の異なる５箇所の測定位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５について被評価物Ｐのｚ軸方向の変位量を検出する。同様に、レーザ変位計２００は、所定のｘ軸方向の位置ごとに、ｙ軸方向の異なる測定位置について、被評価物Ｐのｚ軸方向の変位量を検出する。この各測定位置Ｐ１，・・・Ｐ５は、それぞれＸＬずつ離れているとする。例えば、位置Ｐ１およびＰ３に着目すると、それぞれのｚ軸方向の変位量をそれぞれＺＬ１，ＺＬ３とすると、変位量の差はＺＬ３−ＺＬ１であり、ｘ軸方向の距離は２ＸＬである。したがって、図１４において、測定位置Ｐ１を頂点として、測定位置Ｐ３とＰ１とを結ぶ直線と水平面とがなす角度φは、φ＝ｔａｎ−１｛（ＺＬ３−ＺＬ１）／２ＸＬ｝と表すことができる。これが、レーザ変位計２００によって測定される被評価物Ｐの平面性を表す値である。例えば角度φ＝０であれば、被評価物Ｐが支持台１１に密着した状態を意味し、平面性が良好であるといえる。一方で、角度φが大きいと被評価物Ｐが傾斜し、φの値が大きいほど被評価物Ｐの表面が大きく傾斜しており、平面性が良好でないといえる。
また、ここでは、ｘ軸方向の平面性の測定について説明したが、ｙ軸方向に対しても同様であり、レーザ変位計２００によってｙ軸方向に対する変位量の差に応じて平面性を特定することができる。
続いて、制御部４０は、レーザ変位計２００による測定結果に基づいて、各部分領域において同じ条件で撮像できるように支持台１１の姿勢を決定し、支持台１１の姿勢を調整するための制御パラメータを生成する。そして、制御部４０は、この制御パラメータと、被評価物の部分領域を識別するための識別子とを対応付けてメモリに記憶しておく。被評価物が撮像されるに際しては、制御部４０は制御パラメータに基づいて支持台１１の姿勢を調整し、撮像部３０に被評価物を撮像させることになる。
【００８１】
上述した実施形態では、ｘ軸角度制御部１１０とｙ軸角度制御部１２０とが支持台１１の傾斜を制御することにより、撮像部３０が部分領域からの正反射光を受光するようにしていたが、支持台１１の代わりに照明部２０および撮像部３０の姿勢を調整する構成としてもよい。つまり、制御部４０は、支持台１１又は撮像手段（照明部２０および撮像部３０）のうち少なくともいずれか一方の位置または姿勢を制御することで、被評価物Ｐの各部分領域を撮像させるようにすればよい。
図１５は、照明部２０および撮像部３０の姿勢を調整する機能を備えた画像評価装置１ｂの構成を示した図である。この画像評価装置１ｂは、上述の画像評価装置１の制御系に加えて、ｒ１駆動部１６０とｒ２駆動部１７０とを備えたものである。ｒ１駆動部１６０はモータ等を備えており、照明部２０を矢印ｒ１方向へ回転させて、照射光の方向を変えることができる。また、ｒ２駆動部１７０はモータ等を備えており、撮像部３０を矢印ｒ２方向へ回転させて、撮像角を変えることができる。この場合、被評価物Ｐの表面の平面性が良好でなくても、照明部２０が各位置に応じた方向に光を照射して入射角を制御し、撮像部３０がそれに対する正反射光を受光するよう撮像角が制御して、これの姿勢を制御することにより、各撮像点について同じ条件で被評価物Ｐを撮像することができる。この場合、制御部４０のＲＯＭには、照明部２０および撮像部３０の姿勢を調整するための姿勢データが記憶される。
また、この場合、ｘ軸角度制御部１１０とおよびｙ軸角度制御部１２０に相当する構成が不要であるが、ｘ軸角度制御部１１０とｙ軸角度制御部１２０に支持台１１の勾配を制御しつつ、照明部２０および撮像部３０を制御する構成であってもよい。
【００８２】
また、照明部２０の入射角と撮像部３０の撮像角はいずれも２０°で固定されていたが、これを可変とする構成にするとより望ましい。この場合、入射角と撮像角が常に一致するように、照明部２０と撮像部３０とが連動する構成が好適である。
【００８３】
上述した実施形態では、各撮像条件に応じて被評価物Ｐの全体を撮像していたが、撮像部３０は評価の対象となる部分領域のみを撮像してもよい。この構成によれば、撮像に係る処理や光沢度を評価するための処理をより迅速に行うことができる。
【００８４】
また、上述の実施形態のように、シート状物を被評価物Ｐとする場合であれば、支持台１１に被評価物Ｐを吸着させるための構成（例えば静電吸着、エアー吸引等）を設けて、被評価物Ｐの平面性を高めるようにすると好適である。このようにすれば、被評価物Ｐの平面性が良好になるため、部分領域の数および設定すべき姿勢回数を減らしても、精度良く光沢度を示す評価値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の画像評価装置の構成を示した図である。
【図２】照明部の照明系と撮像部の撮像系の構成を示した図である。
【図３】画像評価装置の制御系統を示したブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る画像処理部により実現される機能を示す機能ブロック図である。
【図５】被評価物Ｐに発生するカールを説明する図である。
【図６】支持台の傾斜と被評価物Ｐへの照射光および正反射光との関係を模式的に表した図である。
【図７】支持台の傾斜と被評価物Ｐへの照射光および正反射光との関係を模式的に表した図である。
【図８】被評価物Ｐの各部分領域を示すである。
【図９】支持台の傾斜と、部分領域ごとのマクロ光沢度ＭＡＧの測定結果の一例を表す図である。
【図１０】画像評価装置が実行する動作の手順を説明するフローチャートである。
【図１１】第２実施形態に係る画像処理部により実現される機能を示す機能ブロック図である。
【図１２】第３実施形態に係る画像評価装置の構成を示した図である。
【図１３】同実施形態に係る画像処理部により実現される機能を示す機能ブロック図である。
【図１４】変形例に係るレーザ変位計および照明部の照明系と撮像部の撮像系の構成を示した図である。
【図１５】変形例に係る画像評価装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１ａ，１ｂ…画像評価装置、１０…台座部、１００…ｙ軸駆動部、１１…支持台、１１０…ｘ軸角度制御部、１２…基準板、１２０…ｙ軸角度制御部、１３０…画像処理部、１３１…撮像画像記憶部、１３１…、１３２…露光時間記憶部、１３３…輝度変換部、１３４…二次元フーリエ変換部、１３５…視覚空間周波数特性乗算部、１３６…２次元逆フーリエ変換部、１３７…領域抽出部、１３８，２０４…マクロ光沢度算出部、１３９…１次元化処理部、１４０，２０５…ミクロ光沢度算出部、２０…照明部、２００…正反射光画像記憶部、２０１…拡散反射光画像記憶部、２０２…視感度補正部、２０３…視覚空間周波数特性補正部、２０６…評価値算出部、３０…撮像部、３０ａ…正反射光撮像部、３０ｂ…拡散反射光撮像部、３１，３１ｂ…結像レンズ、３２，３２ｂ…ＣＣＤカメラ、４０…制御部、５０…操作部、６０…表示部、７０…照明系制御部、８０…撮像系制御部、９０…ｘ軸駆動部、２００…レーザ変位計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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