JPH03282335A - Colorimetric device for cylindrical surface - Google Patents
Colorimetric device for cylindrical surfaceInfo
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- JPH03282335A JPH03282335A JP8594190A JP8594190A JPH03282335A JP H03282335 A JPH03282335 A JP H03282335A JP 8594190 A JP8594190 A JP 8594190A JP 8594190 A JP8594190 A JP 8594190A JP H03282335 A JPH03282335 A JP H03282335A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、円筒面の色を計測する装置に関するものであ
り、例えばカラーコードの自動msに適用可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a device for measuring the color of a cylindrical surface, and is applicable to, for example, automatic color code MS.
[従来の技術]
はじめに測色原理と色空間について説明し、次にその置
体的な測色方法とその問題点について述べる。測色方法
は光源の分光分布、物体の分光反射率、人間の視覚系の
色感度特性を代表する等色間数を用いて物体の色を定量
化するというものである。色を決定するためには、基本
法則として3つの独立した量が必要であり次のようにし
て決定される(冨永昌治、測色論に基づいたコンピュー
タカラー・ビジョンのための写像法、情報処理学会論文
誌、Vol、26. No、 2. pll、 318
−327.1985)。[Prior Art] First, the principle of colorimetry and color space will be explained, and then the stereoscopic colorimetry method and its problems will be described. The color measurement method quantifies the color of an object using the spectral distribution of the light source, the spectral reflectance of the object, and the color equivalence number that represents the color sensitivity characteristics of the human visual system. In order to determine color, three independent quantities are required as a basic law, and they are determined as follows (Masaharu Tominaga, Mapping method for computer color vision based on colorimetry, Information processing Academic journal, Vol, 26. No, 2. pll, 318
-327.1985).
分光分布W(λ)を有する光源から放射された光は、分
光反射率ρ(λ)を有する物体表面で反射し、人間の眼
に放射エネルギーW(λ)ρ(λ)を有する光として入
射する。人間の眼は、第8図に示すような等色間数と呼
ばれる分光感度特性×(λ)、y(λ)、2(λ)を有
しているため、入射光はそれぞれの分光感度特性で重み
付けされて3つの成分に分解されて可視領域での積分量
を感じることになる。この量は物体色の刺激値と呼ばれ
ている。×(λ)、y(λ)、2(λ)に対応する刺激
値X、Y、Zは、
λ1
・・・(1a)
λ2
Y=ll W(λ) ρ (λ)y(λ)dλλ
1 ・・・(1b)λ2
Z=Kf W(λ)ρ(λ)2(λ) dλλ1
・・−(1c)より求められる。Light emitted from a light source with a spectral distribution W(λ) is reflected by an object surface with a spectral reflectance ρ(λ), and enters the human eye as light with radiant energy W(λ)ρ(λ). do. The human eye has a spectral sensitivity characteristic called the isochromatic number x (λ), y (λ), 2 (λ) as shown in Figure 8, so the incident light has each spectral sensitivity characteristic. It is weighted and decomposed into three components, and the amount of integration in the visible region can be felt. This amount is called the object color stimulus value. The stimulus values X, Y, and Z corresponding to ×(λ), y(λ), and 2(λ) are: λ1...(1a) λ2 Y=ll W(λ) ρ(λ)y(λ)dλλ
1...(1b)λ2 Z=Kf W(λ)ρ(λ)2(λ) dλλ1
...-(1c).
ただし、Kは正視化定数であり、ρ(λ)=1【λ=λ
〜λ2)の完全白色面に対してY=100となるよう
に
λ2
に=100# W(λ)V(λ)dλ21
・・・(2)
で与えられる。なお、λ 、λ2は可視領域での最短、
最長波長で、380nm、780nmFある。特にy(
λ)は人間の眼の明るさの感度、すなわち比視覚度曲線
になっているので、Yは物体の明るさを示すことになる
。However, K is the emmetropization constant, and ρ(λ)=1 [λ=λ
~λ2) = 100# W(λ)V(λ)dλ21 so that Y=100 for a completely white surface of λ2)
...(2) is given by. Note that λ and λ2 are the shortest in the visible range,
The longest wavelength is 380 nm and 780 nmF. Especially y(
Since λ) is the brightness sensitivity of the human eye, that is, it is a specific visual power curve, Y indicates the brightness of the object.
以上が、3刺激値X、Y、Zを用いて行う物理的な測色
方法である。しかし、XYZ色空間は、マンセル色空間
のように知覚的に等間隔になっていない。すなわち、X
YZ色空間内において距離が同じ2組の色を見たとして
も、色の違いの感じ方が異なる。マンセル色空間とは、
人間の心理実験に基づいて知覚的に色を均等に配置した
ものである。この色空間は、第9図に示すように(池田
光力5芭彩工学の基礎、朝倉書店、P11図1゜7引用
)、色相H1明度■、彩度Cから成る円筒座標系を有し
ている。色相Hは光の波長に関係し、赤、緑、青のよう
にどんな色であるかを示す量、明度Vは色の明るさを示
す量、彩度Cは色の純度を示す量である。しかし、この
空間は物理量とは対応関係を有していない。The above is a physical color measurement method using tristimulus values X, Y, and Z. However, the XYZ color space is not perceptually equidistant like the Munsell color space. That is, X
Even if two sets of colors are seen at the same distance in the YZ color space, the difference in color will be perceived differently. What is Munsell color space?
Colors are arranged perceptually evenly based on human psychological experiments. This color space has a cylindrical coordinate system consisting of hue H1 lightness ■ and saturation C as shown in Figure 9 (Ikeda Koryoku 5 Basics of Basai Engineering, Asakura Shoten, P11 Figure 1゜7 cited). ing. Hue H is related to the wavelength of light and indicates what kind of color it is, such as red, green, or blue. Brightness V is an amount that indicates the brightness of a color. Saturation C is an amount that indicates the purity of a color. . However, this space has no correspondence with physical quantities.
そこで、物理量から求められるXYZ色空間を知覚に近
づけるためにXYZ色空間からL*c*h3色空間へ変
換することが行われる。これらの、*、C1,h*は心
理量、すなわち明度、彩度、色相と相関を有する心理メ
トリック量であり、それぞれメトリック明度、メトリッ
ククロマ、メトリック位相角と呼ばれる。L”、c”h
ゞは、CIE (国際照明委員会)が推奨する、知覚的
に均等な色空間であるL*a*b8色空間あるいはL”
U”V’色空r+aヲ介t、−c、3刺111X、Y。Therefore, in order to bring the XYZ color space obtained from physical quantities closer to perception, the XYZ color space is converted to the L*c*h3 color space. These *, C1, and h* are psychological quantities, that is, psychometric quantities that have a correlation with brightness, saturation, and hue, and are called metric brightness, metric chroma, and metric phase angle, respectively. L", c"h
This is the L*a*b8 color space or L” which is a perceptually uniform color space recommended by CIE (Commission Internationale de Illumination).
U"V' colored sky r + awo intert, -c, 3 stings 111X, Y.
Zから次のように求められる(納谷嘉信、産業色彩子、
朝倉書店、1987)。The following is required from Z (Yoshinobu Naya, Shiroko Sangyo,
Asakura Shoten, 1987).
(ア)L” a” b”色空間を介する場合XYZ色空
間内の点は、次式によってL * a*b1色空間内の
点に変換される。(a) In the case of passing through the L"a"b" color space A point in the XYZ color space is converted to a point in the L*a*b1 color space by the following equation.
ただし、X、Y、Z、は標準白色面に対すn
る3刺激値であり、X/X 、Y/Y 、Z/Zn
を満たす。なお、満たさない場合の計算方法は、“JI
S Z8729:L”a”b”表色系及びL* u*
■*表色系による物体色の表示方法”に示されている
。さらに、a” 、b”は次式によっh =jan−
1(b”/a”) ・−(7)ただし、h*
は0≦h” <360°である。However, X, Y, and Z are n tristimulus values for a standard white surface, and satisfy X/X, Y/Y, and Z/Zn. In addition, if the calculation method is not satisfied, please refer to “JI
S Z8729: L"a"b" color system and L* u*
■* Method of displaying object color using color system”.Furthermore, a” and b” can be expressed as
1(b”/a”) ・-(7) However, h*
is 0≦h”<360°.
したがって式(3)〜(7)を用いることによっで、X
、Y、Zからそれに対応するL * c*h*を求め
ることができる。Therefore, by using equations (3) to (7),
, Y, and Z, the corresponding L*c*h* can be obtained.
(イ)し*u*■8色空間を介する場合し は、Lab
空間を介した場合の式(3)を用いて求める。一方
、残りのu、v”については、次式によってX、Y、Z
及びL*を変換して求める。(b) When passing through shi*u*■8 color space, Lab
It is determined using equation (3) for the case through space. On the other hand, regarding the remaining u, v'', X, Y, Z
and L* are converted and obtained.
u”=131”(u’ −u ) −(8)
v =131” (v’ −v ) −
・・(9)ここで、
u’ =4X/ (X+15Y+32) −(1o)
v’ =9Y/ (X+15Y+3Z) −(1
1)u、 =4Xo/(Xo+15Yo+3Z、)・
・・(12)
vo’ =9Y / (X、+15Yo+32.)・
・・(13)
ネ
である。そしてc 、h はu v”から、・
5F耳てマ
C= ・・
・(14)h” =jan ’ (v” /u’ )
・(15)で算出される。u"=131"(u'-u)-(8)
v = 131” (v' −v ) −
...(9) Here, u' = 4X/ (X+15Y+32) -(1o)
v' = 9Y/ (X+15Y+3Z) -(1
1) u, =4Xo/(Xo+15Yo+3Z,)・
...(12) vo' =9Y / (X, +15Yo+32.)・
...(13) It is ne. And c and h are from u v”,・
5F Ear C=...
・(14)h" = jan'(v"/u')
- Calculated by (15).
次に、具体的な測定方法とその問題点について述ヘル。Next, I will explain the specific measurement method and its problems.
“JIS Z8727:101[野XYZ系による物
体色の表示方法”には4種類の照明および受光条件が示
されている。装置構成が簡単なことからこの中で条件1
あるいは条件2がよく用いられる。条件1とは、第10
図に示すように、試料面1に対して45°方向から光源
2により照射光L1が照明し、試料面1に垂直な方向の
反射光L2をセンサ3で受光するものである。その理由
は、正反射光は物体色でなく光源色を有しているので取
り除く必要があるからである。なお、条件2とは第10
図において光源2とセンサ3の位置関係が逆になった場
合である。“JIS Z8727:101 [Method of displaying object color using XYZ system”] shows four types of illumination and light reception conditions. Condition 1 is selected because the device configuration is simple.
Alternatively, condition 2 is often used. Condition 1 means the 10th
As shown in the figure, a light source 2 illuminates a sample surface 1 with irradiation light L1 from a 45° direction, and a sensor 3 receives reflected light L2 in a direction perpendicular to the sample surface 1. The reason for this is that the specularly reflected light has the light source color, not the object color, and therefore needs to be removed. Note that condition 2 is the 10th
This is a case where the positional relationship between the light source 2 and the sensor 3 is reversed in the figure.
[発明が解決しようとする課題]
従来の測色は平面を対象としたものであり、円筒面につ
いては正しい色の測定を行うことができなかった。その
原因は、円筒面では光の反射方向が円筒面上の位置によ
って異なるため、平面に比べ反射光により拡散する。ま
た、この拡散のしかたが円筒面の直径、表面の反射特性
によって異なるからである。すなわち、曲面であること
の影響を取り除いて測色することが困難であった。その
ため、従来のシステムでは正しい色を測定する代わりに
、予め測定対象を用いて基準とする色データを求め、そ
のデータと次々に計測されるデータとを比較して色を分
類する程度であった。また、円筒面についても正確な測
色が必要な場合には、円筒面が平面と近似できるように
レンズで大きく拡大して測色を行う方法が考えられる。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional color measurement is aimed at flat surfaces, and it has not been possible to perform accurate color measurements on cylindrical surfaces. The reason for this is that on a cylindrical surface, the direction of light reflection differs depending on the position on the cylindrical surface, so the reflected light is more diffused than on a flat surface. This is also because the method of diffusion differs depending on the diameter of the cylindrical surface and the reflection characteristics of the surface. That is, it was difficult to measure color while removing the influence of the curved surface. Therefore, in the conventional system, instead of measuring the correct color, the standard color data was obtained in advance using the measurement target, and the color was classified by comparing that data with the data measured one after another. . Further, if accurate color measurement is required for a cylindrical surface, a method of performing color measurement by greatly enlarging the cylindrical surface with a lens so that the cylindrical surface can be approximated to a plane may be considered.
しかし、この場合には、反射光量が少なくなるため、ノ
イズに弱く、あるいは強力な照明光によって測色対象表
面を破損するおそれがある。拡大によって視野が狭くな
るので、測定間隔を短くすると共に測定位置の位置決め
精度を高くして測定しなければならず、処理の高速化が
難しくなるなどの問題が生じる。However, in this case, since the amount of reflected light is reduced, there is a risk that the surface to be measured is susceptible to noise or damaged by strong illumination light. Since the field of view becomes narrower due to enlargement, it is necessary to shorten the measurement interval and increase the positioning accuracy of the measurement position, which causes problems such as making it difficult to speed up the processing.
こ)において、本発明は、従来は正しく測定することが
困難であった円筒面に対して、正確に測色を行う円筒面
の測色装置を提供することにある。In this respect, it is an object of the present invention to provide a cylindrical surface colorimeter that accurately measures the color of a cylindrical surface, which has conventionally been difficult to measure accurately.
[課題を解決するための手段]
前記課題の解決は、本発明の円筒面の測色装置が、円筒
面の中心軸を平行移動させる機構と、前記中心軸の移動
軌跡が描く基準平面に視軸が垂直となるように配設せら
れたカラーセンサと、前記中心軸に交差しかつ前記基準
平面に垂直な面内に光軸が含まれ、該光軸が前記視軸と
該垂直面内かつ前記円筒面上で交わりの関係にある光源
と、前記円筒面の反射特性、前記円筒面と前記カラーセ
ンサとの相対的位置、視野と前記円筒面の直径の比に対
する前記カラーセンサへの入射光量等の関係式を用いて
、前記円筒面で計測された色空間上の座標値を平面の座
標値に変換する装置とから成る、以上の構成手段を採用
することにより達成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems can be solved by using a cylindrical surface colorimeter according to the present invention, which includes a mechanism that moves the center axis of the cylindrical surface in parallel, and a mechanism that moves the central axis of the cylindrical surface in parallel and a reference plane that is drawn by a movement locus of the center axis. a color sensor arranged such that its axis is perpendicular; an optical axis is included in a plane that intersects the central axis and is perpendicular to the reference plane; and light sources intersecting on the cylindrical surface, reflection characteristics of the cylindrical surface, relative positions of the cylindrical surface and the color sensor, and incidence on the color sensor relative to the ratio of the field of view and the diameter of the cylindrical surface. This is achieved by employing the above configuration means comprising a device that converts coordinate values on the color space measured on the cylindrical surface into coordinate values on a plane using a relational expression such as the amount of light.
[作 用]
本発明は、前記手段を講じ、円筒面の中心軸を平行移動
させる機構と、円筒面中心軸の移動軌跡が描く基準平面
に垂直な視軸を有するカラーセンサと、円筒面中心軸に
交差しかつ基準平面に垂直な面内に光軸が含まれ、その
光軸がカラーセンサ視軸と円筒面上で交わりの関係にあ
る光源とを用いて、円筒面を移動しながらカラーセンサ
で円筒面の反射光量を測定し、そのデータに基づいて演
算変換処理し測色する。このように、試料、カラーセン
サ、光源の設置に関する制約条件を明確にし、試料ある
いはカラーセンサの位置を変化させながら測定すること
が出来る。[Function] The present invention takes the above-mentioned means and provides a mechanism for moving the center axis of the cylindrical surface in parallel, a color sensor having a visual axis perpendicular to a reference plane drawn by a movement locus of the center axis of the cylindrical surface, and a color sensor that moves the center axis of the cylindrical surface in parallel. Using a light source whose optical axis is included in a plane that intersects the axis and is perpendicular to the reference plane, and whose optical axis intersects with the visual axis of the color sensor on the cylindrical surface, color measurement is performed while moving on the cylindrical surface. A sensor measures the amount of light reflected from the cylindrical surface, and based on that data, arithmetic conversion processing is performed and color measurement is performed. In this way, the constraints regarding the installation of the sample, color sensor, and light source are clarified, and measurements can be made while changing the position of the sample or color sensor.
[実施例]
以下、本発明の実施例を第′1図〜第2図を用いて説明
する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described using FIGS. 1 to 2.
第1図は、本実施例の測色装置全体の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the entire color measuring device of this embodiment.
同図において、ステージ4によって、測色対象である円
筒面5は、その中心軸6を水平方向に平行移動する。カ
ラーセンサ7は、円筒面5の中心軸6の移動軌跡が描く
基準水平面に対して視軸が垂直となるように配設せられ
ており、第8図に示した分光感度特性を有している。一
方、光源8は、円筒面5の中心軸6に直交し、前記基準
水平面に垂直な面内に光軸を合み、光軸が当該垂直面内
かつ円筒面6上でカラーセンサ7視軸と交わりの関係を
有するように取り付けられている。光源8は、前述のJ
IS Z8727を参考にすれば、第10図に示すよ
うに、照射光Ll’が円筒面5の中心軸6と45°をな
す角度αで取り付ければ良い。In the figure, a stage 4 causes a cylindrical surface 5, which is a colorimetric object, to move its central axis 6 in parallel in the horizontal direction. The color sensor 7 is disposed so that its visual axis is perpendicular to the reference horizontal plane drawn by the locus of movement of the central axis 6 of the cylindrical surface 5, and has the spectral sensitivity characteristics shown in FIG. There is. On the other hand, the light source 8 has its optical axis aligned in a plane perpendicular to the central axis 6 of the cylindrical surface 5 and perpendicular to the reference horizontal plane. It is attached so that it has a relationship of communion with. The light source 8 is the above-mentioned J
Referring to IS Z8727, as shown in FIG. 10, the irradiation light Ll' may be attached at an angle α of 45° with the central axis 6 of the cylindrical surface 5.
この角度αは、円筒面5の正反射光L2’がカラーセン
サ7に反射すれば何度であっても良い。この光源8によ
って円筒面5は標準の照射光Ll’で照明され、この反
射光L2’ がカラーセンサ7に入射する。This angle α may be any angle as long as the specularly reflected light L2' of the cylindrical surface 5 is reflected on the color sensor 7. The light source 8 illuminates the cylindrical surface 5 with standard irradiation light Ll', and this reflected light L2' enters the color sensor 7.
第1図において、反射光L2’ はカラーセンサ7で光
電変換され、そのアナログ出力がアンプ9で増幅される
。さらに、A/D (アナログ/ディジタル)変換器1
0で量子化されて反射光L2’量に比例した数値が計算
機11に入力される。この計算機11は、円筒面5の反
射特性1円筒面5とカラーセンサ7との相対的位置、視
野と円筒面5の直径の比に対するカラーセンサ7への反
射光L2’lの関係式を用いて、円筒面5で計測された
色空間上の座標値を平面の色空間上の座rAiに変換す
る装置であり、その原理については次の測色原理で説明
する。12はステージ4を駆動するためのモータであり
、計算機11によってコントロールされる。本装置のよ
うに、ステージ4で円筒面5を移動する代わりに、カラ
ーセンサ7を移動じても良い。In FIG. 1, reflected light L2' is photoelectrically converted by a color sensor 7, and its analog output is amplified by an amplifier 9. Furthermore, an A/D (analog/digital) converter 1
A numerical value that is quantized by 0 and is proportional to the amount of reflected light L2' is input to the computer 11. This calculator 11 uses a relational expression of the reflection characteristics of the cylindrical surface 5, the relative position of the cylindrical surface 5 and the color sensor 7, and the ratio of the field of view and the diameter of the cylindrical surface 5 to the light L2'l reflected to the color sensor 7. This is a device that converts the coordinate values on the color space measured on the cylindrical surface 5 to the coordinates rAi on the plane color space, and the principle thereof will be explained in the following colorimetric principle. 12 is a motor for driving the stage 4, and is controlled by the computer 11. Instead of moving the cylindrical surface 5 on the stage 4 as in the present device, the color sensor 7 may be moved.
そこで、円筒面5に対する測色原理について説明する。Therefore, the principle of color measurement for the cylindrical surface 5 will be explained.
原理を要約すると、円筒面5に対して測定されたL*
、 C11、h *の測定値を、JISで定められてい
るように、平面に対して測定した値となるように補正す
る。すなわち、L * 、 CI。To summarize the principle, L* measured for the cylindrical surface 5
, C11, h* are corrected so that they become values measured on a plane as defined by JIS. That is, L*, CI.
h*について円筒面5と平面との間に成り立つ関係式を
理論的に導出し、この関係式に基づいて測定値から正し
い色空間上の座標を求めるというものである。X、Y、
Zとじ、C、h*との関*
係は、L*a$b*色空間あるいはL”u”V1色空間
のどちらを介すかによって異なるため、別々に両者の関
係を求める。A relational expression that holds true between the cylindrical surface 5 and the plane with respect to h* is theoretically derived, and correct coordinates in the color space are determined from measured values based on this relational expression. X, Y,
Since the relationship between Z binding, C, and h* differs depending on whether it is through the L*a$b* color space or the L"u"V1 color space, the relationship between the two is determined separately.
ここでは、形状が異なる2物体間の3刺激値X。Here, the tristimulus value X between two objects with different shapes.
Y、Zの比率rは、2物体の色が同一であれば、に等し
いとみなせると仮定する。ここで、添字C1pは、それ
ぞれ円筒面5、平面を表すこととする。It is assumed that the ratio r of Y and Z can be regarded as equal if the colors of the two objects are the same. Here, the subscript C1p represents the cylindrical surface 5 and the plane, respectively.
(ア)L*a*b*色空間を介する場合円筒面5、平面
それぞれのL * 、 a* 、 b *は、式(3)
、(4)、(5)r示したX、Y、Zとし* a*、
b*との関係式により、となる。さらに、
(7)で示したC3
h8については、式(6)
とam、b*との関係式
円筒面5と平面との間に成り立つ 、 h *の関係
は、Lab 色空間を介した場合と同様に、式(8)
〜(13)で示したx、y、zおよびL8と、 *
v*との関係式、式(14)、 (15)で示したU
、V と h、hHとの関係式、さらに式(16)
を連立することによって、
となる。式(17)〜(22)を式(23)〜(26)
に代入してam、b8を消去し、さらに、式(16)を
連立させることによって、円筒面5と平面との間に成り
立つL* 、 C* h*の関係を求めると、h 、
* == hc*
となる。(A) When passing through L*a*b* color space L*, a*, b* of the cylindrical surface 5 and the plane, respectively, are expressed by formula (3)
, (4), (5) Assuming X, Y, and Z shown by r*a*,
According to the relational expression with b*, it becomes. Furthermore, for C3 h8 shown in (7), the relationship between Equation (6) and am, b* holds between the cylindrical surface 5 and the plane. Similarly, equation (8)
- x, y, z and L8 shown in (13), *
The relational expression with v*, U shown in equations (14) and (15)
, the relational expression between V and h, and hH, and also equation (16)
By combining , we get . Formulas (17) to (22) are converted to formulas (23) to (26)
By substituting into , canceling am and b8, and also making equation (16) simultaneous, we find the relationship between L*, C* and h* that holds between the cylindrical surface 5 and the plane, h,
*==hc*.
(イ)
L”a”
bI色空間を介する場合
・・・(29)
と求められる。なお、Llについては式(27)で与え
られる。(b) When passing through the L"a" bI color space...(29) is obtained. Note that Ll is given by equation (27).
したがって、rを求めれば、rと円筒面5の測定値を式
(27)、 (28)あるいは式(30)に代入するこ
とによって、円筒面5についても正しい色の測定が行え
る。なお、式(29)、 (31)よりメトリック位相
角については、円筒面5に対しても正しい測定が行えて
いることがわかる。Therefore, once r is determined, correct color measurement can be performed for the cylindrical surface 5 by substituting r and the measured value of the cylindrical surface 5 into equations (27), (28), or equation (30). Note that from equations (29) and (31), it can be seen that correct measurement of the metric phase angle can also be performed for the cylindrical surface 5.
このrは次のようにして計算する。前述のように、角度
αが45°の照射光L1’ と垂直反射光L2’を考え
、その計算モデルを第2図に示す。This r is calculated as follows. As mentioned above, considering the irradiated light L1' with the angle α of 45° and the vertically reflected light L2', a calculation model thereof is shown in FIG.
第2図において、円筒面5の中心軸6に平行にX軸、円
筒面5の移動方向にy軸、カラーセンサ7の視軸方向に
2軸をとる。また、円筒面5の直径をd、視野の大きさ
をf1円筒面5の中心軸6と視野の中心との距離を△y
とする。また、カラーセンサ7は円筒面5から十分離れ
ており、視野を通過するZ軸に平行な反射光r2’がカ
ラーセンサ7に入射するものとする。今、視野fを(2
m+1)個に分割し、各微小面P、を通る光の量I(P
、)の総和として、カラーセンサ7へ入射ず■
る全光量Iを求めると、
I=f (Σ1(P、))/(2m+1) =・
(32)+=m
となる。一方、■とカラーセンサ7の分光特性との積を
波長で積分したものが刺激値であるので、■についても
式(16)と同様に、
1 /I =r
・・・(33) −
が成り立つ。In FIG. 2, the X axis is parallel to the central axis 6 of the cylindrical surface 5, the y axis is parallel to the moving direction of the cylindrical surface 5, and the two axes are parallel to the viewing axis of the color sensor 7. Also, the diameter of the cylindrical surface 5 is d, the size of the field of view is f1, the distance between the central axis 6 of the cylindrical surface 5 and the center of the field of view is △y
shall be. Further, it is assumed that the color sensor 7 is sufficiently far away from the cylindrical surface 5, and that reflected light r2' parallel to the Z-axis passing through the field of view is incident on the color sensor 7. Now, the field of view f is (2
The amount of light I(P
, ) to find the total amount of light I that enters the color sensor 7, I=f (Σ1(P, ))/(2m+1) =・
(32)+=m. On the other hand, since the stimulus value is the product of ■ and the spectral characteristics of the color sensor 7 integrated over the wavelength, 1 /I = r for ■, similarly to equation (16).
...(33) - holds true.
・・・(34)
で計算される(野村、相良、成瀬、輝度変化による姿勢
角計測2日本機械学会論文集54−506゜C(昭和6
3>、2481)。Kは反射光L2’量や表面の反射率
などによって決まる定数で、λは反射特性を示す定数で
ある。 は円筒表面の法線方向の単位ベクトル、 は光
源8方向の単位ベクトルであり、 、 、δは次式で求
められる。...(34) (Nomura, Sagara, Naruse, Attitude angle measurement using luminance changes 2, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, 54-506°C (Showa 6)
3>, 2481). K is a constant determined by the amount of reflected light L2', the reflectance of the surface, etc., and λ is a constant indicating reflection characteristics. is a unit vector in the normal direction of the cylinder surface, is a unit vector in the direction of the light source 8, and , , and δ are determined by the following equation.
官= (−1,0,1)/ご
−1百 マ
δ−COS (、)
・・・(36)
・・・(37)
’= (0,。、1)
・・・(39)
V
である。なお、 はカラーセンサ7視軸方向の単位ベク
トルである。円筒面、5からカラーセンサ7に反射する
光量i。は、式(35a)と式(36)〜(39)とを
用いて、式(34)で表わされるP、における光llI
(P、)を計算し、さらに、求められたI(P、)を
計算し、さらに、求められたI(P、)を式32に代入
して全光量を計算することによって得られる。一方、平
面からの光量I(P、)は、式(35a)の代わりに式
(35b)を用いて同様にして求められる。これらの結
果を式(33)に代入することでrが算出される。算出
されたrを式27に代*
入することによって、円筒面5の測定値し から正し
いメトリック明度[*が得られる。また、同様に、式(
28)に代入することにより、あるいはネ
式(27)からL”、/L を算出し、この結果を
Cρ
式(30)に代入することによってメトリック彩度C9
についても正しい値が得られる。f、λを変化させてL
C8が受ける影響、すなわちL *傘
第4図(A)(B)はL*a*b8色空間を介した場合
について、Δy/d=o、ΔV/d=0.25にあると
きのL ”/L ”、c ”/c ”を視野の
c p c
c位置を変えて式(27)〜(39)により計算した結
果である。また、第5図(A)(B)はL* u* ■
*色空間を介した場合について、△y/d=o、△V/
d=0.25にあるときのC/C*を第4図と同*
p
様にして計算した結果である。なお、メトリック位相角
h については補正する必要はない。Official= (-1,0,1)/Go-100 Ma δ-COS (,) ...(36) ...(37) '= (0,.,1) ...(39) V It is. Here, is a unit vector in the visual axis direction of the color sensor 7. The amount of light i reflected from the cylindrical surface 5 to the color sensor 7. Using equation (35a) and equations (36) to (39), the light llI in P expressed by equation (34)
(P,), further calculate the obtained I(P,), and further substitute the obtained I(P,) into Equation 32 to calculate the total light amount. On the other hand, the amount of light I(P,) from a plane can be found in the same manner using equation (35b) instead of equation (35a). r is calculated by substituting these results into equation (33). By substituting the calculated r into Equation 27, the correct metric lightness [* can be obtained from the measured value of the cylindrical surface 5. Similarly, the expression (
28), or by calculating L'',/L from equation (27) and substituting this result into equation (30), the metric chroma C9
Correct values can also be obtained for . L by changing f and λ
The influence on C8, that is, L "/L", c "/c" in field of view c p c
These are the results calculated using equations (27) to (39) while changing the c position. Also, Figure 5 (A) and (B) are L* u* ■
*For the case via color space, △y/d=o, △V/
This is the result of calculating C/C* when d=0.25 using the same * p as in FIG. 4. Note that there is no need to correct the metric phase angle h.
以上の原理に基づいて、具体的な測色方法を説明する。A specific color measurement method will be explained based on the above principle.
測定は、第1工程から第4工程までの4工程から成って
いる。The measurement consists of four steps, from the first step to the fourth step.
(ア)第1工程
本工程は、カラーセンサ7と円筒面5とを相対的に移動
しながら、すなわちΔyを変化させながら3刺激値X、
Y、Zを測定する工程である。測定された3本の曲線を
第6図に示す。ただし、測定に用いた円筒面5の直径d
は2 m 、視野の太きさfはlim、サンプリング間
隔0.11MKである。通常は、このように△y/d=
oにピークを有する曲線が得られる。(A) First step In this step, while relatively moving the color sensor 7 and the cylindrical surface 5, that is, while changing Δy,
This is the process of measuring Y and Z. The three measured curves are shown in FIG. However, the diameter d of the cylindrical surface 5 used for measurement
is 2 m, the thickness of the field of view f is lim, and the sampling interval is 0.11 MK. Normally, △y/d=
A curve with a peak at o is obtained.
(イ)第2工程
本工程は、測定対象である円筒面5の反射特性λが未知
である場合にのみ実施する工程である。(a) Second step This step is a step to be carried out only when the reflection characteristic λ of the cylindrical surface 5 to be measured is unknown.
曲線から解析的にλを求めることは困難なので、第7図
に示すように、λをパラメータとして、第1工程の測定
条件に基づいて各測定点における反射光L21を計算し
、曲線を求める。測定結果に最もよく一致する値を円筒
面5の反射特性値λと決定する。本例の場合には、λ−
3である。なお、計算はm=50とした。Since it is difficult to analytically obtain λ from the curve, as shown in FIG. 7, using λ as a parameter, the reflected light L21 at each measurement point is calculated based on the measurement conditions of the first step, and the curve is obtained. The value that most closely matches the measurement results is determined as the reflection characteristic value λ of the cylindrical surface 5. In this example, λ−
It is 3. Note that the calculation was performed on the assumption that m=50.
(つ〉第3工程
本工程は、式(32)より、同じ反射特性λを有する円
筒面5、平面からカラーセンサ7へ入射する反射光L2
’量I 、I。を算出し、両者の比r=(Io/Io
)を求める工程である。安定した測色の位置として、測
定された曲線の特徴点であるピーク、すなわちΔy=0
の点を選ぶものとする。本例の場合には、r= 0.0
87と求められた。(T) Third step In this step, the reflected light L2 incident on the color sensor 7 from the cylindrical surface 5 and the flat surface having the same reflection characteristic λ is obtained from equation (32).
'Quantity I, I. and the ratio r=(Io/Io
). As the position of stable colorimetry, the peak which is the characteristic point of the measured curve, i.e. Δy=0
The point shall be selected. In this example, r=0.0
87 was requested.
(1)第4工程 本工程は、円筒面5を用いて測定されたし 。(1) Fourth step This process was measured using the cylindrical surface 5.
* 、h*を補正して、正しい色空間上の座標を求める
工程である。第3工程で得られたrを用いて円筒面5の
胴側値L * “を補正し、円C・CC
筒面5の影響を取り除く。第1工程より、△y=00と
きのL * 1の測定値は25.322.5C・C
c
ネ
8と求められる。また、h は91°と計測された。*, h* is corrected to obtain correct coordinates on the color space. Using r obtained in the third step, the body side value L*'' of the cylindrical surface 5 is corrected to remove the influence of the circle C/CC cylindrical surface 5. From the first step, L* when Δy=00 The measured value of 1 is 25.322.5C・C
c Ne8 is required. Also, h was measured to be 91°.
これに対し、同一材料で作成した平面での測定値L”
”、h は、それぞれ81.4本
、 C
p p C
52,5,94°である。したがって、本発明の装置に
よって計測された結果と、実験により得られた結果が一
致しており、円筒面5に対しても正しい測定が行えるこ
とが確認された。In contrast, the measured value L'' on a plane made of the same material
”, h are 81.4 lines and C p p C 52,5,94°, respectively. Therefore, the results measured by the device of the present invention and the results obtained by experiment agree, and the cylinder It was confirmed that correct measurements could also be made for surface 5.
[発明の効果]
以上、説明したように、本発明によれば測色対象である
円筒面の中心軸を水平方向へ平行移動する機構と、中心
軸の移動軌跡が描く基準水平面に垂直な視線軸を有する
カラーセンサと、中心軸に直交し基準水平面に垂直な面
内に光軸が含まれ、その光軸が当該垂直面内かつ円筒面
上でカラーセンサ視軸と交わりの関係にある光源とから
成る円筒面の測色装置を用いることによって、従来は困
難であった円筒面の測色を精度良く行うことができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, there is a mechanism for horizontally translating the center axis of a cylindrical surface to be measured, and a line of sight perpendicular to the reference horizontal plane drawn by the movement locus of the center axis. A color sensor having an axis, and a light source whose optical axis is included in a plane perpendicular to the central axis and perpendicular to a reference horizontal plane, and whose optical axis intersects with the color sensor visual axis within the perpendicular plane and on a cylindrical surface. By using a cylindrical surface colorimeter consisting of the following, it is possible to accurately measure the color of a cylindrical surface, which has been difficult in the past.
したがって、カラーコードの色を識別する際に、その誤
りを低減したり、あるいは、色の変化に基づく劣化診断
が可能となる利点がある。Therefore, there is an advantage that errors in identifying the color of the color code can be reduced, or deterioration diagnosis can be performed based on color changes.
第1図は本発明の実施例を示す構成の概略を示した図、
第2図は同上構成における計算モデルを説明するための
図であり、照明・受光部分の幾何学的関係、すなわち光
源、測色円筒面、カラーセンサの位!関係を示した図、
第3図(A) (B)はそれぞれL ab 色空間を
介した場合において、視野の大きさ1反射特性を変化さ
せて計算した平面と円筒面の間のメトリック明度の比を
示した図、第4図(A)(B)は第3図(A)(B)と
同じ条件で求めたメトリッククロマの比を示した図、第
5図(A)(B)はそれぞれ第4図(A)(B)と同様
でL”u”V”色空間を介した場合のメトリッククロマ
について平面と円筒面との間の比を示した図、第6図は
本発明の装置によって測定された3刺激値測定結果の一
例を示した図、第7図は第2図の計算モデルを用いて計
算した円筒面の曲線の一例を示した図、第8図は等色間
数の分光感度特性×(λ)、y(λ)、Z(λ)を示し
た図、第9図はマンセル色空間を説明するための図、第
10図はJISで定められている4条件の1つである平
面上における45°照射光と反射受光を説明するための
図である。
1・・・試料面 2.8・・・光源 3,7・・・セン
サ4・・・ステージ 5・・・円筒面 6・・・中
心軸9・・・アンプ 10・・・A/D変換器11・
・・計算機 12・・・モータ
11.11’・・・照射光 し2.12’・・・反射光
α・・・角度
第1図
ΔY/d =0.25
JcL
00
第6図
ΔV/d
c31δ
δ1δ
第7図
Δyld
三刺−Jt J!i
第10図FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram for explaining the calculation model in the same configuration as above, and shows the geometric relationship of the illumination and light receiving parts, that is, the position of the light source, colorimetric cylindrical surface, and color sensor. A diagram showing the relationship,
Figures 3(A) and 3(B) are diagrams showing the ratio of metric brightness between a plane and a cylindrical surface calculated by changing the visual field size 1 reflection characteristics in the case of the L ab color space, respectively, Figures 4 (A) and (B) are diagrams showing the ratio of metric chromas obtained under the same conditions as Figures 3 (A) and (B), and Figures 5 (A) and (B) are respectively ) Similar to (B), but showing the ratio between the plane and the cylindrical surface for the metric chroma through the L"u"V" color space, FIG. Figure 7 shows an example of the stimulus value measurement results, Figure 7 shows an example of the curve of a cylindrical surface calculated using the calculation model in Figure 2, and Figure 8 shows the spectral sensitivity characteristic of isochromatic number × (λ), y (λ), and Z (λ), Figure 9 is a diagram to explain the Munsell color space, and Figure 10 is a plane that is one of the four conditions specified by JIS. It is a diagram for explaining 45° irradiation light and reflected light reception in the above. 1... Sample surface 2.8... Light source 3, 7... Sensor 4... Stage 5... Cylindrical surface 6 ... Central axis 9 ... Amplifier 10 ... A/D converter 11.
...Calculator 12...Motor 11.11'...Irradiated light 2.12'...Reflected light α...Angle Fig. 1 ΔY/d = 0.25 JcL 00 Fig. 6 ΔV/d c31δ δ1δ Fig. 7Δyld Three stings-Jt J! i Figure 10
Claims (1)
軸の移動軌跡が描く基準平面に視軸が垂直となるように
配設せられたカラーセンサと、前記中心軸に交差しかつ
前記基準平面に垂直な面内に光軸が含まれ、該光軸が前
記視軸と該垂直面内かつ前記円筒面上で交わりの関係に
ある光源と、 前記円筒面の反射特性、前記円筒面と前記カラーセンサ
との相対的位置、視野と前記円筒面の直径の比に対する
1記カラーセンサへの入射光量等の関係式を用いて、前
記円筒面で計測された色空間上の座標値を平面の座標値
に変換する装置と、から成ることを特徴とする円筒面の
測色装置。[Scope of Claims] 1. A mechanism for translating a central axis of a cylindrical surface, a color sensor disposed such that its visual axis is perpendicular to a reference plane drawn by a locus of movement of the central axis, and the center a light source whose optical axis is included in a plane intersecting the axis and perpendicular to the reference plane, and where the optical axis intersects with the visual axis in the perpendicular plane and on the cylindrical surface; The color measured on the cylindrical surface using a relational expression such as reflection characteristics, the relative position of the cylindrical surface and the color sensor, and the amount of light incident on the color sensor in item 1 with respect to the ratio of the field of view and the diameter of the cylindrical surface. A cylindrical surface colorimeter comprising: a device for converting coordinate values in space into coordinate values on a plane;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8594190A JPH03282335A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Colorimetric device for cylindrical surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8594190A JPH03282335A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Colorimetric device for cylindrical surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03282335A true JPH03282335A (en) | 1991-12-12 |
Family
ID=13872790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8594190A Pending JPH03282335A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Colorimetric device for cylindrical surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03282335A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021076550A (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | ダイハツ工業株式会社 | Color difference measurement method |
JP7309092B1 (en) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | 三菱電機株式会社 | Information processing device, determination method, and determination program |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8594190A patent/JPH03282335A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021076550A (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | ダイハツ工業株式会社 | Color difference measurement method |
JP7309092B1 (en) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | 三菱電機株式会社 | Information processing device, determination method, and determination program |
WO2024075181A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | 三菱電機株式会社 | Information processing device, determination method, and determination program |
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