JPH08101068A

JPH08101068A - 色彩測定装置

Info

Publication number: JPH08101068A
Application number: JP23733394A
Authority: JP
Inventors: Koji Kameoka; 孝治亀岡; Yoshitaka Motonaga; 佳孝元永
Original assignee: Misuzu Erie Co Ltd
Current assignee: MEC Techno Co Ltd
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】照明の数や位置、撮影位置に依らず、物体の
真の色彩を精度良く、かつ簡便に測定できる色彩測定装
置を提供すること。【構成】カメラ１から得られる照明の影響を含んだア
ナログＲ，Ｇ，Ｂ座標系の信号を、明るさ（明度）成分
と、明るさに影響されない色成分（色相および彩度）成
分に変換する座標変換回路と、変換後の色成分を統計処
理して濃度頻度解析を行う統計処理部を有する信号処理
部２００と、信号処理部２００の出力信号を表示または
印刷する出力部３００から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体の色彩測定装置に関
し、特に不均一な形状を有する物体の色彩測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラ等を用いて物体を撮影し、
その色彩を測定・評価することは従来から行われてい
る。例えば、特公昭６１−７３６０号公報には、プリン
スメロンをＩＴＶカメラで撮影し、その画像信号を基に
果実の色や模様を測定し、果実の等級を判定する技術が
開示されている。

【０００３】また、分光測色法を用いて色彩を測定する
ことも行われている。分光測色法は、測定点の分光反射
率特性を求め、人間の色知覚に準じた処理を行い、色を
算出する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カメラ等の画
像信号を用いて物体の色彩を測定するには、照明および
撮影の条件設定が非常に困難である。すなわち、カメラ
から得られる画像信号は通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の信号だが、これら色情報には明るさ（＝照明）
の成分が含まれている。これは、例えば、赤い球体を上
方から撮影した場合、照明に近い部分から白→明るい赤
→暗い赤→黒と撮影されることからも理解される。さら
に、被測定物の形状が均一な場合はまだ良いが、被測定
物の形状が均一でない場合は、影の影響により一層測定
が困難になり、たとえ実際は同一色の物体でも、測定結
果はばらついたものになってしまう。

【０００５】一方分光測色法は、一点の測定データ量が
大きいこと、一度に測定できる範囲が非常にせまいこと
から、広範囲の色測定や色斑の測定が困難だった。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明の目的は、照明の数や位
置、撮影位置に依らず、物体の真の色彩を精度良く、か
つ簡便に測定できる色彩測定装置を提供することにあ
る。このため、本発明においては、カメラ等の撮像手段
から得られる、照明の影響を含んだＲ，Ｇ，Ｂ座標系の
信号から、明るさ（明度）成分と、明るさに影響されな
い色成分（色相および彩度）成分とを求める信号処理部
を設けるとともに、信号処理部の出力信号から、被測定
体の色彩の濃度頻度分布および色斑を検出する統計処理
部を設けることにより、目的を達成している。

【０００７】ここで、本願の動作原理について説明す
る。前述したように、カメラ等で得られるＲ，Ｇ，Ｂ信
号は、照明の影響を含んでいる。そこで、この信号を明
るさの成分と、そのほかの成分、すなわち被測定体本来
の色彩を表す成分とに分離し、この色彩を表す成分を基
に色彩測定を行う。具体的には次の式に基づいて分離を
行う。

【０００８】以下の各式において、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞ
れデジタル変換されたＲ，Ｇ，Ｂ信号値を０から１の範
囲に規格化した値を表す。また、関数ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）はＲ，Ｇ，Ｂ各値の最小値を、同様にｍｉｄ（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）は中間値を、ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は最大値を
表す。変換後のＨＳＬ座標系は、

【０００９】

【数２】

【００１０】この変換により、Ｒ，Ｇ，Ｂの直交座標系
（図３（ａ））から規格化されたＨＳＬ座標系（図３
（ｂ））に座標変換される。図３（ｂ）から判るよう
に、変換後のＨＳＬ座標系において、明るさを表す明度
（Ｌ）は、円柱の中心線上の値であるため、中心線から
半径方向への変位で示される彩度（Ｓ）、中心線を原点
とする円における円周角で示される色相（Ｈ）とは独立
している。そこで、明度を除いた彩度および色相の値
を用い、被測定体の色彩を測定することによって、どの
ような照明条件であっても、また形状の異なる場合であ
っても同一色の物質に対しては同一測定結果を得ること
ができる。

【００１１】

【実施例】次に、図面を参照して、本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明の色彩測定装置の一実施例の構成
を示す概略図である。色彩測定装置は、撮像部１００、
信号処理部２００、および表示部３００から構成されて
いる。撮像部１００は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた
カメラ１と、このカメラ１を支持するとともにカメラ１
の放熱を促進する冷却ケース１１と、冷却ケース１１を
保持し、カメラの撮像面を測定台１３に対して平行かつ
所定距離に支持するカメラ支持台１２と、キセノンラン
プ等、発行色温度が既知のランプを有し、光ファイバー
等の導光手段で測定台１３を照らす照明手段５とから構
成される。

【００１２】信号処理部２００は、カメラ１からのアナ
ログ信号を受けて、後述するように種々の信号処理を行
い、その結果をＣＲＴおよび／またはプリンタから構成
される出力部３００に出力する。次に、図２をも参照し
て、動作について説明する。図２は、図１における信号
処理部２００のブロック図である。

【００１３】カメラ１は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）にそれぞれ対応し、所定の画素数を有する３枚
のＣＣＤを有し、被測定体の撮像面についてＲ，Ｇ，Ｂ
のアナログ信号を独立して発生する。これらの信号は、
信号処理部２００の画像入力部２１０に入力する。Ｒ，
Ｇ，Ｂの各信号は画像入力部２１０で、それぞれ第１〜
第３のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路２１１〜
２１３により、例えば一画素毎に２５６段階のデジタル
値に変換される。このデジタル値は、それぞれ第１〜第
３のフレームメモリ２１４〜２１６に書き込まれた後、
信号処理回路２２０で座標変換等の信号処理が施され
る。

【００１４】座標変換回路２２１は、画素毎にＲ，Ｇ，
Ｂ各色のデジタル信号を基に、Ｈ，Ｓ，Ｌ座標系の信号
に変換する。座標変換後、Ｈ，Ｓ，Ｌ各値は、デジタル
Ｒ，Ｇ，Ｂ値と同様、Ｈ，Ｓ，Ｌ信号用に設けた第４か
ら第６のフレームメモリ２２２から２２４に書き込まれ
る。次に、統計処理部２２５は、第４のフレームメモリ
２２２から色相（Ｈ）データを、第５のフレームメモリ
２２３から彩度（Ｓ）データを読みだし、濃度頻度分布
の解析を行う。濃度頻度分布は、正規分布の重ね合わせ
であると仮定し、式

【００１５】

【数３】

【００１６】で示される正規分布関数を用い、重回帰計
算により、平均値（μ）および分散（σ²）を求める。
また、分散から標準偏差（σ）も求められる。平均値が
撮像面の色成分、分散が色斑の程度を示す。これら解析
結果は、必要に応じて出力部３００で表示および／また
は印刷される。これら一連の動作は、図示しない制御装
置により制御される。制御装置としては、市販の汎用マ
イクロコンピュータを用いることができる。

【００１７】次に、本装置を用いた応用例について説明
する。被測定体に、トマトを用い、その熟れ具合による
測定結果の変化を調べた。Ａ／Ｄ変換は一画素あたり
Ｒ，Ｇ，Ｂ各２５６段階とし、照明にはキセノンランプ
（色温度５５００Ｋ）の拡散光を用いた。ランプは、測
定台に対して正反射となるよう、測定台に対し鉛直にセ
ットした。また、正確な測定を期すため、照度０（暗
闇）におけるカメラのオフセット出力を測定しておき、
色彩測定値からこのオフセットを取り除く処理を行っ
た。

【００１８】未熟トマトを１０℃の恒温室に保存し、追
熟過程における表面色を毎日測定し、経時変化を観察し
た。未熟トマトとして、やや赤く色づきはじめたトマト
（実験１）と、ほとんど緑色のトマト（実験２）を用い
た。背景を黒としてトマト画像を取得し、得られた画像
のうち完全反射部分を除去した。完全反射部分の除去
は、色差を利用し、白より色差がある程度大きな部分を
完全反射部と見なすことにより行った。

【００１９】次に、背景からトマトの画像を抜き出し、
画素毎にアナログＲＧＢ信号をディジタル化し、さらに
ＨＳＬ信号へ変換した。色相（Ｈ）および彩度（Ｓ）に
ついて平均値と標準偏差をそれぞれ求めた。図４に色相
の標準偏差、図５に色相の平均値、図６に彩度の標準偏
差、図７に彩度の平均値のそれぞれにおける経時変化を
示す。

【００２０】図４において、観測開始から約１０日間の
内は、測定開始時の熟し具合の差から標準偏差のばらつ
きが認められる。特にほとんど緑色のトマトを使った実
験２では、始めは比較的均一な緑色のため標準偏差は低
いが、赤く色づき始めるに従い、色むらが生じ、標準偏
差が大きくなる。しかし、実が熟してくると、ほぼ均一
な赤色に変化し、実験１とほぼ同様の標準偏差に収束す
る。

【００２１】また、図５からも実験開始時の色相は異な
っても、最終的にはほぼ同じ色相に収束していることが
わかる。また、図６および図７の彩度については若干個
体差が認められるが、やはりほぼ同様な変化を見せてい
ることがわかる。

【００２２】

【発明の効果】この様に、本願発明によれば、形状にば
らつきがある物体について、ほぼ同一の色彩測定結果を
得ることが出来るため、例えば予め好ましい熟度の果実
の色相と彩度を本発明の装置で測定し、その測定値を基
準として選別を行うことにより、従前の類似装置に比べ
飛躍的に精度の高い選別が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による色彩測定装置の構成例を示す図で
ある。

【図２】図１における信号処理部のブロック図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は画像信号の表示座標を示す図
である。

【図４】応用例における色相の標準偏差の経時変化を示
す図である。

【図５】応用例における色相の平均値の経時変化を示す
図である。

【図６】応用例における彩度の標準偏差の経時変化を示
す図である。

【図７】応用例における彩度の平均値の経時変化を示す
図である。

【符号の説明】

１カメラ５照明手段１１冷却ケース１２カメラ支持台１３測定台２００信号処理部３００表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物を所定の方向から撮影し、その
画像信号をアナログＲＧＢ信号として出力するテレビカ
メラ手段と、前記被測定物を所定の方向から照らす照明手段と、前記アナログＲＧＢ信号を受け、前記アナログ信号を色
相（Ｈ）信号、彩度（Ｓ）信号、明度（Ｌ）信号に変換
する信号変換手段と、前記色相信号および彩度信号の平均値および分散を求
め、出力する演算手段と、前記色相信号および彩度信号の平均値および分散を表示
又は印字する出力手段とから構成されることを特徴とす
る色彩測定装置。
【請求項２】前記信号変換手段が、前記アナログＲＧ
Ｂ信号を所定の精度でディジタル信号に変換し、ディジ
タルＲＧＢ信号として出力するアナログ／ディジタル変
換手段と、前記ディジタルＲＧＢ信号を下式に従って前記色相信
号、彩度信号および明度信号に変換する変換演算部とか
ら構成されることを特徴とする請求項１記載の色彩測定
装置。【数１】ただし、各式において、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれデジタル
変換されたＲ，Ｇ，Ｂ信号値を０から１の範囲に規格化
した値を表す。また、関数ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）はＲ，
Ｇ，Ｂ各値の最小値を、同様にｍｉｄ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は
中間値を、ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は最大値を表す。