WO2015107889A1 - 着色検査装置および着色検査方法 - Google Patents

Abstract

　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。　着色検査装置の１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２と、カメラ２が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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理装置３と、測定対象物の一例である自動車５を照射する照明部６と、を備え、検査物Ｑと基準物Ｒの２つの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。

Description

着色検査装置および着色検査方法

　本発明は、商品の塗装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。

　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。

　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。

　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。

　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Ｘ、Ｙ、Ｚ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Ｘ、Ｙ、Ｚを直接に読む方法である。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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３刺激値x(λ)、y(λ)、z(λ)から式(2)を使って計算で3刺激値X、Y、Zを求めるものである。

　測色色差計は３刺激値X、Y、Z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3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。

　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。

　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3刺激値X、Y、Zを求めることが提案されている。

　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。

特開２０１０－１４５０９７号公報 特開２００５－２３８８１７号公報

「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) 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 「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 「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 「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

　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。

　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。

　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、違う素材のものを組み合わせに見えるおそれがある。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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、前記カメラが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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理部と、測定対象物を照射する照明部と、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着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ値より正規化されたｘ，ｙ，ｚ値を検査領域について演算し、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、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。

　なお、ＸＹＺ色度ヒストグラム分布データをとる場合、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。

　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、前記カメラが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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理部と、測定対象物を照射する照明部と、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着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ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。

　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。

　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。

　前記カメラを支持部材に取り付けて、生産ライン上を流れる検査物を撮像することが好ましい。

　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、照明下で、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Ｘ，Ｙ，Ｚに変換した着色データを生成するステップと、前記測定対象物の撮像により得られた着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ値より正規化されたｘ，ｙ，ｚ値を検査領域について演算するステップと、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、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。格子は格子でも格子でも良い。

　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、照明下で、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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを生成するステップと、前記測定対象物の撮像により得られた着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ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。

　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。

　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。

　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。

　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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
本発明実施形態１の着色検査装置１の動作を示す図である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の斜視図である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の斜視図１である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の斜視図２である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の斜視図３である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の平面図１である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の平面図２である。 本発明実施形態１の着色検査装置１の上部の平面図３である。 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。 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。 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。 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。 本発明実施形態１のカメラ２による自動車５のパネルの境目を撮像する例１を示す斜視図である。 本発明実施形態１のカメラ２による自動車５のパネルの境目を撮像する例２を示す斜視図である。 本発明実施形態１のカメラ２による自動車５のパネルの境目を撮像する例３を示す斜視図である。 本発明実施形態１のカメラ２による自動車５のパネルの境目を撮像する例４を示す斜視図である。 本発明実施形態１のカメラ２による自動車５のパネルの境目を撮像する例５を示す斜視図である。 本発明実施形態１の演算処理装置３におけるフローチャートである。 本発明実施形態１の演算処理装置３におけるサブーチャートである。 （ａ）は発明実施形態１の演算処理装置３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。 （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。 本発明実施形態２の着色検査装置１０１の構成を示すブロック図である。 本発明実施形態２の着色検査装置１０１の演算処理装置１０３におけるフローチャートである。 本発明実施形態３の着色検査装置２０１の構成を示すブロック図である。 本発明実施形態４の着色検査装置３０１の構成及び動作を示す図である。 本発明実施形態４の着色検査装置３０１の構成を示すブロック図である。 本発明実施形態５の着色検査装置４０１の構成を示すブロック図である。 本発明実施形態６の着色検査装置５０１の構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明実施形態７の着色検査装置６０１の縦断面図、（ｂ）は同X－X線視断面図である。 （ａ）は従来方式、（ｂ）は実施形態７の着色検査装置６０１の応用例である。 本発明実施形態８の着色検査装置７０１の使用状態を示す斜視図である。

　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２１を参照して説明する。

　着色検査装置１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２と、カメラ２が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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理装置３と、測定対象物の一例である自動車５を照射する照明部６と、を備えている。演算処理装置３が、測定対象物の撮像により得られた着色データのうち、特定された検査領域Ｋを設定し、測定対象物として、検査物Ｑと基準物Ｒについて、それぞれ、検査領域Ｋの各画素のＸ，Ｙ，Ｚ値より正規化されたｘ，ｙ値を検査領域Ｋについて演算し、ｘｙz色度図のｘｙz座標の検査領域Ｋを格子Ｇで区画し、各格子Ｇに属する検査物Ｑと基準物Ｒの画素数を積算することにより、ｘｙz色度ヒストグラム分布を作成し、検査物Ｑと基準物Ｒの２つの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、色を検査するものである。

　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、ここでは、カメラ２を手動で移動して、少なくとも３つの相違する角度から撮像する。照明部６があって、カメラ２がその下に設置され、カメラ２が手動でその角度を変えられる。カメラ２により多角度から自動車５の塗装色及びその色分布データを測定できる。

　また、この実施形態では、カメラ２を移動可能に取り付けるガイド部４を備えている。

　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、その分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、図１０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。分光感度（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

　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。

　三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は次の数式１を用いて求められるものである。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。

　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。

　カメラ２は、図９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の三つの分光感度（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９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)）に従って画像情報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。

　図１１（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。

　図１１（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により三つの分光感度Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を得るものである。

　図１１（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。

　カメラ２は分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）により取得した画像情報を演算処理装置３に送信し、演算処理装置３でＸＹＺ表色系における三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換し、取得した三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚによる画像データを変換処理によって正規化しｘｙｚに変換する演算処理を行い、視覚化処理された画像を表示する表示装置（図示略）を備える。

　演算処理装置３はカメラ２により取得した画像の任意の位置における輝度、色度等を演算し視覚化処理するものである。自動車５の斜めから照明を照射し、手動で支持部４を操作して、塗装色の色分布データ同士を比較して指数化する。

　支持部４は、ヘッド４０と、ヘッド４０を移動させる複数のビームから構成されるアーム４１と、アーム４１を回動可能に取り付ける支柱４２と、支柱４２を固定する架台４３と、支柱４２の支持を補強する補強材４２ａと、備えている。

　ヘッド４０は直線ガイド４４と、直線ガイド４４に連結された円孤部材４５とを備え、照明部６がヘッド４０の両端部にランプ調整具４６により位置や角度調整が可能に固定され、直線ガイド４４にカメラ２が移動可能に取り付けられている。カメラ２の撮像角度を調整可能なカメラ角度調整具４７が取り付けてある。ヘッド４０にカメラ・シフト調整モータ４８ａ及びカメラ・パン調整モータ４８ｂが設けてあり、カメラ２は直線ガイド４４に沿ってスライド移動可能である。ヘッド４０は、アーム４１に対して、ヘッド・チルト調整具４９によってチルト可能に取り付けてある。アーム４１の下端末には錘４１ａが固定されている。アーム４１は支柱４２に対して高さ調整具４１ｂにより連結されている。

　カメラ２で自動車５を１ヶ所で撮像し、カメラ２が移動して、他の別の場所で撮像する。ここでは、例えば、正面、左右４５度の３箇所（適宜数の箇所でも良い）で撮影することもできる。

　測定対象物の自動車５に対して、着色検査装置１を設置し、車が並んでいる中から適宜に自動車５を抽出して塗装が適切に施工されているか否かを測定し、塗装の抜き取り検査とする。

　照明部６の照明源はキセノンランプ（擬似太陽光）を採用する。照明部６はキセノンランプのほかに、フレネルレンズ・アセンブリを備えている。キセノンランプは自動車５の斜め上から均一に照らすものとする。キセノンランプ以外にLEDの人工太陽灯でもよい。ロボットアーム等に取り付ける場合には、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。

　表示装置７は演算処理装置３と接続され、演算処理装置３で処理された画像信号を受信して、画像を画面に表示するようになっている。演算処理装置３または表示装置７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。

　なお、図示は略すが、検査の状況によっては、着色検査装置１に遮光カバーを取り付けてもよい。

　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９に示す通り、カメラ２と、演算処理装置３と、表示装置７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１２に、演算処理装置３におけるフローチャートを図１９に、それぞれ示す。

　カメラ２の電源が入ると、図１２に示す通り、初期化をする（初期化Ｓ１）。つぎに、分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）により自動車５を撮像し（撮像処理Ｓ２）、その後、撮像された画像データを撮像素子２３により入力し（入力処理Ｓ３）、演算処理装置３にて三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換する（変換処理Ｓ４）。分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は表示装置７に送信される（データ送信Ｓ５）。画像が動画である場合には、撮像処理Ｓ２からデータ送信Ｓ５の一連の処理が連続的に行われる。画像は画像表示装置７に表示される。

　撮像処理Ｓ２では、図１３～図１７に例示する通り、様々な自動車５のパネルの境目を測定する例が挙げられているが、撮像位置が相違する楕円で囲った特定領域について、相違する角度にてカメラ２で自動車５を撮像する。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、パネル測定の場所は、カメラ２の０度の光軸は自動車５のボディー面に垂直になる。また、照明は、太陽光と同じく斜め上からの照明であることが特徴となる。

　参考として三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ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。

　撮像処理Ｓ２は、三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を有するカメラ２によって自動車５を撮像する工程である（図９、図１２参照）。分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は上記の数式１に従って与えられるものである。撮影レンズ２１と光学フィルタ２２a、２２ｂ、２２ｃと撮像素子２３により撮像されると同時に入力処理Ｓ３が連続的に行われる。

　入力された画像データは分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従った値であるため、カメラ２の演算処理装置３における変換処理Ｓ４によって、撮像された画像の画像データを三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換する。この変換は数式１に従って行われる。すなわち、数式１における係数の逆行列を乗じて三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを得ることとなる。なお、カメラ２からは分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従った値のまま演算処理装置３に送信する。

　演算処理装置３に電源が入ると、図１８に示す通り、初期化をする（初期化Ｓ１１０）。表示装置７はカメラ２と接続された状態において、カメラ２から送信された分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を受信する（データ受信Ｓ１２０）。その後、分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）から三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換し、色度ｘｙz座標ヒストグラムを計算し、色分布一致指数を計算する（Ｓ１４０）。その内容を表示装置７に送信する（表示処理Ｓ１５０）。カメラ２からデータ受信Ｓ１２０に従い、変換処理Ｓ１３０から表示処理Ｓ１５０の一連の処理が連続的に行われる。

　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７に表示するために必要な場合は、色情報をＲＧＢ等に変換処理する。

　前記の表示処理Ｓ１５０は、視覚化処理された色分布一致指数を画像表示装置に表示する工程であり、処理をリターンする。

　図１９のS１４０のサブフローチャートを説明する。基準物の第１画像を撮像しておき、次に対比すべき検査物の第２画像を撮像し、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。

　撮像した画像ＡＢについて検査したい領域Ｔ（図２０（ａ）参照）に対応する検査領域Ｋ（図２０（ｂ）参照）を設定する（ステップＳ１４１）。大きさや場所を自由に設定することができる。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　色度ｘｙを演算し、色度ｘｙを求める（Ｓ１４２）。ＸＹ色度ヒストグラム分布データをとる場合、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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　撮像した検査物の画像Ａから切り出した領域Ｋの基準物Qのｘｙ色度ヒストグラム分布を作成する（Ｓ１４３）。この色度ヒストグラム分布は、図２０（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。

　図２０（ｃ）に示す通り、ｘｙz座標の位置での比較対象の色分布を平面的に書いたものであり、検査領域Ｋを格子Ｇで区画し、その区画のｘｙｚ値を有する画素のヒストグラム分布を作成する。ｘｙｚ座標を、特定の幅のグリッド（立体マス目）、例えば、ｘｙｚをそれぞれ１／１０００（１０００個の線）で切った立体格子とする。ヒストグラムの端から端までスキャンしてゆき、格子Gに区画した領域ごとに、これに属する画素数を同じｘｙ面でそれぞれスキャンしｚ方向に積算してゆく。また、検査領域Kでｘｙｚ座標で特定の垂直面、あるいは、水平面だけを演算すれば、演算時間が短縮できる。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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　Ｓ１４３と同様に、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（Ｓ１４４）。ｘｙ色度ヒストグラム分布は、画素の積算数であり、図２０（ｄ）に重なり領域を示す。

　ＸＹＺ空間のｘｙz値に代えて、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値を算出してもよい。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３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。

　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、ｘｙz色度を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、Ｕ_１（Ｌ，ａ，ｂ）、Ｕ_２（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Ｕ_１（Ｌ，ａ，ｂ）、Ｕ_２（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Ｄ_１、Ｄ_２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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　色分布一致指数を演算し（Ｓ１４５）、リターンとする。この指数は、下式により計算する。ｘｙ色度ヒストグラム分布は、画素の積算数であり、図２０（ｄ）に重なり領域Ｄ、図２０（ｅ）にミニマム分布を示す。
　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（％）

　図２０（ｄ）（ｅ）は図２０（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。立体的に描く代わりに、便宜上、平面で描いている。また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２０（ｄ）の積算数Ｈ_Ａと積算数Ｈ_Ｂ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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　図２０（ｅ）に示す通り、Ｈ_A（ｘ_１、ｙ_１）を検査物Ｑのｘｙ色度ヒストグラム分布の積算数、Ｈ_B（ｘ_２、ｙ_２）を検査物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Ｈ_A＞Ｈ_Bで、中央でＨ_A＝Ｈ_Bとなり、右側ではＨ_A＜Ｈ_Bである。Ｈ_A，Ｈ_Bのうち、小さい方の積算数（画素頻度）を取ると、左側ではＨ_A、右側ではＨ_B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。

　このミニマム分布で小さな方の積算値を特定する。Ｈ_ＡとＨ_Ｂ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、検査物Ｑと基準物Ｒ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２０（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２０（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。

　最後に、表示・保存処理、送信処理を行い（Ｓ１４６）、処理をリターンする。

　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。ｘｙz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。ｘｙz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。

　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分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）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。分光感度（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、分光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。

　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。

[規則91に基づく訂正 22.01.2015]　
　例えば、図２１（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１とし、メタリック度の中程度を検査物２とし、メタリック度の大きなものを検査物３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２１（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２１（ｃ）は基準物と検査物の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する。

　なお、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１に対して、検査物２、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。

　次の本実施形態２の着色検査装置１０１を図２２、図２３を参照して説明する。対応する同様な要素については１００番台として説明を援用し、主として、相違点を説明する。

　基準物、検査物の車１０５を撮像するカメラ１０２、カメラ１０２とスイッチ１０６を介して接続し信号を受信し、色分布一致指数の演算を行う演算処理装置１０３と、演算処理装置１０３と接続し指数表示を行う表示装置１０７とを備えている。

　図２２に示す通り、演算処理装置１０３は、基準物Ｒとなる自動車１０５を撮像することにより取得される刺激値ＸＹＺ１を計算する演算部１０３Ａと、検査物となる自動車を撮像することにより取得される刺激値ＸＹＺ２を計算する演算部１０３Ｂと、演算部１０３Ａと演算部１０３Ｂと接続し、車の色一致度指数を演算する演算部１０３Ｃと、演算部１０３ＣからのＯＫ信号またはＮＧ信号を表示装置１０７に送信したり、外部に送信するものである。なお、スイッチ１０６は、刺激値ＸＹＺ１と刺激値ＸＹＺ２を選択的に入力するものである。なお、対象物の車は例示である。

　図２３は２つの画像Ａ、Ｂから色度ヒストグラム分布の比較による色分布一致指数を演算するフローチャートである。図２３に示す通り、プログラムが起動すると、画像Ａから検査領域Ｋを切り出し特定し、設定する（Ｓ２０１）。次に画像Ｂから画像Ａと同様の検査領域を切り出し特定し、設定する（Ｓ２０２）。画像Ａ，Ｂより色度値ｘｙｚの演算を行う（Ｓ２０３）。検査領域Ｋにおいて、検査物Ｑと基準物Ｒのｘｙｚ色度ヒストグラム分布をそれぞれ演算し、作成する（Ｓ２０４）。ｘｙｚ色度ヒストグラム分布のミニマム分布を特定する（Ｓ２０５）。重なり領域Ｄでのｘｙｚ色度ヒストグラム分布の積算数を演算する（Ｓ２０６）。なお、ｘｙｚ色度ヒストグラム分布に代えて、ｚが一定値のｘｙ色度ヒストグラム分布を利用してもよい。つぎに色分布一致指数を演算し（Ｓ２０７）、リターンする。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（％）である。重なり領域Ｄでの積算数はＨ_ＡとＨ_Ｂのうち、少ない方の積算数を加算演算する。

　次に本実施形態３の着色検査装置２０１につき図２４を参照して説明する。対応する同様な要素については２００番台として説明を援用し、主として、相違点を説明する。

　図２４に示す通り、色判定対象は自動車５の一部の領域であり、カメラ２０２が自動車５の対象領域を撮像する。演算処理装置２０３は、基準となる刺激値ＸＹＺ１を計算する演算部２０３Ａと、判定対象となる刺激値ＸＹＺ２を計算する演算部２０３Ｂと、演算部２０３Ａと演算部２０３Ｂと接続し色一致度指数を演算する演算部２０３Ｃと、演算部２０３Ｃからの指数値を着色装置２５７に送信するものである。指数値に応じて自動車５の画面を見ながら、適正な塗装色になっているかどうかを、画面を見て判定し、さらに着色処理を行うものである。なお、スイッチ２０６は、基準ＸＹＺと対象ＸＹＺを選択的に入力するものである。主要な処理は概ね実施形態１、２のフローチャートと同様であるので、説明は援用する。

　次に本実施形態４の着色検査装置３０１につき図２５、図２６を参照して説明する。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。

　ここでは、支持部４はロボットアーム３４１に置き換えられ、また、モータ（図示略）でカメラ３０２の角度を自動的に変えられる等の点で、前述実施形態とは相違する。自動車の生産ライン３０９上を移動する自動車３０５の観察したい場所にカメラ３０２を動かして、相違する角度の複数箇所で撮像し、色分布を測定する形態である。適宜、自動車３０５を停止させ、撮像する。

　第１実施形態では手動で撮像角度を換えて自動車５の塗装を評価の出来る構造部を構成しているが、この第４実施形態では、撮像角度の変更を自動化したものであり、このヘッド３４０をロボットアーム３４１の先端につけて、測定をオンライン化したものである。自動車３０５に対して、照明部３０６が両サイド斜め上部より照らすように設定し、カメラ３０２は、モータードライブで自動車３０５を中心に移動できる。ヘッド３４０は、円弧形状の躯体を備えており、この躯体に照明部３０６が固定され、この躯体に沿ってカメラ３０２が円弧形状の軌跡で移動できる構造である。

　検査のインライン処理では、照明とカメラを遮光カバーで覆うことが好ましい。前述の実施形態１～３ではこのような遮光カバーは設けないこともあったが、工場内のインラインの流れの中でロボットアーム３４１により検査する場合には、照明部３０６とカメラ３０２自体を遮光フードで覆うことが好ましい。

　自動車３０５のボディーは、大抵は、見る場所が決まっているので、複数角度を決めておく。そして、自動車の生産ライン３０９にてカメラ３０２で様々な角度から自動車３０５の外観を撮像可能である。照明部３０６は、上側の斜めから自動車３０５を照射して、下方にダイレクトに反射する光を落とすような照明である。なお、カメラ３０２は単数で移動させたが、複数台設置し移動させてもよい。複数のカメラをヘッド３４０に位置調整可能に固定しておいてもよい。

　インラインで全数検査するときの場合で、さらに精密に測定する場合には、左右の角度はさらに細かく取ることもできる。カメラで自動車５をスキャンして検査する方式も採用が可能である。

　インライン化の応用として、製造ラインのロボットアーム等に取り付けることが出来る。製造ラインに組み込めば、全品検査も可能である。ロボットアームの機械制御と合わせることにより広範囲を全品検査することができる。

　次に本実施形態５の着色検査装置４０１につき図２７を参照して説明する。対応する同様な要素については４００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４０１は、概ね実施形態４と同様であり、カメラ４０２及び人工太陽灯４０６を生産ライン４０９の近傍に複数台並べて固定したものであるが、さらに、これらと測定用ＰＣ１～ＰＣ３　４２４を接続して信号を送受信できるようにし、また、ハブ４０８を介して計測制御用メインＰＣ４１０と接続し、また、測定用ＰＣ１～ＰＣ３　４２４を直接、または、ＫＶＭ４１１を介して表示装置４０７と接続したものである。計測制御用メインＰＣは、インラインホストと通信し、車種、色等のデータを送受信できる。カメラ４０２に代えて、２次元色彩計とすることも可能である。指定した検査範囲内の各ピクセルの色をｘｙz色度図に実施形態１と同様にマッピングし、その広がりや密集具合をヒストグラム分布として得るので、メタリック感、ラメやパールのキラキラ感も含めて数値化できる。

　次に本実施形態６の着色検査装置５０１につき図２８を参照して説明する。対応する同様な要素については５００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５０１は測定用ＰＣ１～ＰＣ４　５２４である。着色検査装置５０１では、カメラ５０２をロボットアーム５４１に取り付けて、撮像角度を自由にかえることができ、ロボットアーム５４１はロボット制御部１～４により制御されている。これらのロボット制御部１～４のそれぞれに測定用ＰＣ　５２４、液晶モニターの表示装置５０７が設けられ、データの送受信と表示ができる。測定用ＰＣ　５２４はハブ５０８を介して計測制御用メインＰＣ　５１０と接続され、データを送受信できる。

　次に本実施形態７の着色検査装置６０１につき図２９、図３０を参照して説明する。対応する同様な要素については６００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６０１はカメラ６０２、演算処理装置６０３、表示装置６０７、ＬＥＤ照明部６０６と、ドーム型カバー６０８、スイッチ（図示略）を備えている。ドーム型カバー６０８の上部中央部にカメラ６０２を配置し、このカメラ６０２を手で持ちながら下方の測定対象物を撮像できるようにし、また、部の周辺部に照明部６０６を円弧状に上方の内壁面に光を照射し間接的な照明とするように複数配置する。照明部６０６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る。カメラ６０２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（測定計測）を採用し、動きにもぶれない追従性を持たせている。営業拠点等で基準物Ｒである本人の毛髪６０５をカメラ６０２で撮像し画像Ａを求め、検査領域Ｋでのｘｙz色度等を求める。このｘｙz色度等をパソコンから通信回線（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のウィッグを製造し、この画像Ｂをカメラ６０２で撮像し、ｘｙz色度を求め、演算処理装置６０３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６０７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技術を応用してタブレットに検査画像、検査データを表示し、拠点間で送受信する。最終的には本人に毛髪とウィッグの画像、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やオーダーメイド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。

　次に本実施形態８の着色検査装置７０１につき図３１を参照して説明する。対応する同様な要素については７００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７０１は自動車７０５の塗装を検査するものであり、検査対象物が自動車となったことが実施形態７と相違し、他は同様である。

　その他の応用例を説明する。基準品・検査品の取得されたＡＢ画像の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７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、検査品の色度分布の基準品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。

　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７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。検査物は基準物とは、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。

　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を表示できる。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、始点からの終点まで色差（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。

　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。

　以上、本実施形態を説明したが、以下の効果がある。

　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、検査物と基準物との比較検査を合理化できる。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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等がある。

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１・・・着色検査装置
２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２・・・カメラ
３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３・・・演算処理装置
４・・・支持部
５、１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、７０５・・・自動車
６、１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６・・・照明部
６０５・・・人の毛髪
６０８・・・ドーム型カバー
７、１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７・・・表示装置
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
２７・・・フィルタターレット
４０・・・ヘッド
４１・・・アーム
４２・・・支柱
４３・・・架台
４２a・・・補強材
４４・・・直線ガイド
４５・・・円孤部材
４６・・・ランプ調整具
４７・・・カメラ角度調整具
４８a・・・カメラ・シフト調整モータ
４８ｂ・・・カメラ・パン調整モータ
４９・・・ヘッド・チルト調整具
４１ａ・・・錘
４１ｂ・・・高さ調整具
１０６、２０６・・・スイッチ
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ・・・演算部
２０７・・・着色装置
３０９、４０９、５０９・・・自動車生産ライン

Claims (7)

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、
   　前記カメラが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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理部と、
   　測定対象物を照射する照明部と、
   　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着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ値より正規化されたｘ，ｙ，ｚ値を検査領域について演算し、
   　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、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。
2. 　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、
   　前記カメラが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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを取得し演算する演算処理部と、
   　測定対象物を照射する照明部と、
   　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着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ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。
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。
4. 　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３いずれかの着色検査装置。
5. 　前記カメラを支持部材に取り付け、生産ライン上を流れる検査物を撮像する請求項１ないし４いずれかの着色検査装置。
6. 　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、
   　照明下で、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Ｘ，Ｙ，Ｚに変換した着色データを生成するステップと、
   　前記測定対象物の撮像により得られた着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ値より正規化されたｘ，ｙ，ｚ値を検査領域について演算するステップと、
   　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、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。
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、
   　照明下で、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Ｘ、Ｙ、Ｚに変換した着色データを生成するステップと、
   　前記測定対象物の撮像により得られた着色データのうち、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Ｘ，Ｙ，Ｚ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。

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