JP2019207198A - 色差判定における情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目視による色差の感度と同様に色差を判定することができる情報処理方法を提供する。【解決手段】多角度測色機器により測定された、複数の幾何光学系における反射光の受光量に基づいて、幾何光学系（例えば受光角θ）ごとの測定対象部位間の色差ΔＥを算出する。この色差ΔＥにフィルタリングを適用して幾何光学系ごとの重みづけを行う。【選択図】図９

Description

本発明は、色差判定における情報処理方法に関する。

自動車の塗装工程において、鋼板製のボデーと樹脂製のバンパーに同色の塗装を施す場合、両部材の色を完全に一致させることは難しい。特に、メタリック塗装やパール塗装のように光輝材を含む塗料を用いた場合は、光輝材の配列等によって色の見え方（反射具合）が大きく異なる。ボデーとバンパーの色が僅かでも異なると、両部材の境界で色が不連続となり、美観が損なわれる恐れがある。従って、両部材の色の差（色差）を確認しながら、塗料の配合や塗装条件を調整する必要がある。

このような色差の確認は、通常、作業者の目視により行われる。しかし、色差を目視で正確に確認することは容易ではないため、一部の熟練作業者のみしか行うことができず、作業効率が非常に悪い。また、作業者ごとに色差の感度にバラつきが生じやすいため、色差の判定結果の信頼性も十分であるとは言えない。

色差の判定結果の信頼性を高めるために、色差を定量的に評価する方法が従前より検討されている。観察位置で色が違って見える自動車用塗料に対応するには、多角度測色機器が有効とされ、実際に複数種の多角度測色機器が上市されている。このような多角度測色機器の存在を反映して、ＪＩＳ Ｚ ８７２２（色の測定方法−反射及び透過物体色）「５．３．１照射及び受光の幾何条件」には、複数の照射光および受光角の方向についての記載がある。

多角度測色機器を活用した色差判定をさらに目視評価の感覚に近づけるために、例えば、下記の特許文献１には、各測定対象部位に入射光を照射して測定された複数の受光角における反射光の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから、反射光の受光角と各刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係を表す近似曲線を算出する色差測定方法が示されている。これにより、実際に反射光を受光した受光角だけでなく、任意の受光角における色差を算出することができるため、複数の測定対象部位間の色差を正確に測定することができる。

しかし、計算された明度Ｌ^＊から算出した色差ΔＬは、メタリックやパール塗色を対象にした場合、目視で感じる色差よりも大きいことが多い。下記の特許文献２には、上記の課題を解決するために、色差ΔＬをΔＬ／Ｓ_Ｌとして補正する係数Ｓ_Ｌを、塗色の５か所の明度Ｌ^＊の測定結果の組み合わせから、視覚特性を踏まえて明度コントラストの大きさや明度変化の急激さを明度差弁別阻害要因として換算し、算出する方法が記載されている。

特開２０１７−９００６０号公報 特開２０１５−１４８５０２号公報

上記のような方法で色差を測定するにあたり、特許文献２のように補正係数で明度差を小さく計算してもまだ、計算した色差の大きさが目視評価と合致しない場合がある。そのようなケースでは、刺激は存在しているが目視では見ていないもしくは無視していると想定せざるをえない。そこで、特許文献１に示されている色差測定方法では、明度Ｌ^＊が過大な範囲（すなわち過度に明るい範囲）や過小な範囲（すなわち過度に暗い範囲）が除外されるように、色差を測定する受光角θの範囲を設定している（特許文献１の段落００３２及び図５のステップ（５）参照）。

上記のように、色差を測定する受光角の範囲を制限した場合、除外した範囲の受光角における色差は全く考慮されない。従って、除外した範囲の受光角における色差が目視による感度に影響をある程度与えている場合や、除外されていない範囲の受光角における色差が目視による感度にそれほど影響を与えていない場合、測定した色差と目視による色差の感度とのズレが大きくなることがある。

そこで、本発明は、色差の測定結果を、よりあいまいな目視による色差の感度に近づけることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、多角度測色機器を用いた複数の測定対象部位の色差判定における情報処理方法であって、前記多角度測色機器により測定された複数の幾何光学系における反射光の受光量に基づいて、幾何光学系ごとの測定対象部位間の色差ΔＥを算出する工程と、前記色差ΔＥにフィルタリングを適用して幾何光学系ごとの重みづけを行う工程とを有する色差判定における情報処理方法を提供する。

このように、本発明の色差測定方法では、一部の受光角を除外するのではなく、目視でのあいまいな受け止めに対応して色差ΔＥにフィルタリングを適用して、幾何光学系（所定の入射角及び受光角を有する一本の光線）ごとの重みづけを行う。例えば、入射角が一定の複数の幾何光学系からなる系統において、任意の受光角に対する色差ΔＥのグラフを作成し、このグラフに対し、目視の感度に与える影響が大きい受光角の色差が大きくなり、目視の感度に与える影響が小さい受光角の色差が小さくなるような関数を適用する。このフィルタリング後の色差を用いて評価することで、目視の感度により近い色差の評価結果を得ることができる。

多角度分光測色計を概念的に示す斜視図である。 図１の多角度分光測色計の側面図であり、入射角度４５°の照射部１ａから入射光を照射した場合を示す。 図１の多角度分光測色計の側面図であり、入射角度１５°の照射部１ｂから入射光を照射した場合を示す。 図１の多角度分光測色計の平面図である。 色差測定方法のフロー図である。 各測定対象部位の系統ごとの受光角θと刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係を示すグラフである。 各測定対象部位の系統ごとの受光角θとＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊との関係を示すグラフである。 系統ごとの受光角θと測定対象部位間のΔＬ^＊，Δａ^＊，Δｂ^＊，Δｕ^＊，Δｖ^＊との関係を示すグラフである。 左側の図は、系統ごとの受光角θと測定対象部位間の色差ΔＥ_ａｂ，ΔＥ_ｕｖとの関係を示すグラフである。右側の図は、系統ごとの受光角θとフィルタリング後の色差ΔＥ_ａｂ’，ΔＥ_ｕｖ’との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態に係る色差測定方法は、自動車の塗装面における複数の測定対象部位間の色差を評価する際に用いられる。具体的には、例えば、同色に塗装された異種材料からなる部品（例えば鋼板製のボデーと樹脂製のバンパー）の色差や、同一部品上の複数の測定対象部位の色差を測定し、この色差が許容範囲内であるか否かを評価する。

本実施形態に係る色差測定方法は、多角度測色機器としての多角度分光測色計と、これにより測定された受光量（例えば分光分布）を用いて各種演算を行う演算部（コンピュータ、タブレット等）とを備えた色差測定装置を用いて行われる。多角度分光測色計と演算部とは、有線あるいは無線で通信可能に接続される。

多角度分光測色計は、図１〜３に示すように、測定対象部位Ｏに入射光Ｌ_ｉｎを照射する照射部１ａ，１ｂと、測定対象部位Ｏで反射した反射光Ｌ_ｒｅｆを受光する受光部２ａ，２ｂ，２ｃとを有する。尚、図１〜図３では、入射光Ｌ_ｉｎ及び正反射光Ｌ_ｒｅｆ０を含む平面を主平面Ｐ_０とし、円弧で示している。

照射部１ａ，１ｂは、測定対象部位Ｏに対して異なる角度から入射光Ｌ_ｉｎを照射する位置に設けられる。具体的に、照射部１ａは、測定対象部位Ｏを通る垂線Ｖに対して４５°方向から入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}を照射し（図２参照）、照射部１ｂは、垂線Ｖに対して１５°方向から入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}を照射する（図３参照）。

受光部２ａは、主平面Ｐ_０上の反射光を受光する。本実施形態では、主平面Ｐ_０上に複数の受光部２ａが設けられ、図示例では、垂線Ｖの入射光Ｌ_ｉｎ側及び正反射光側の双方に、それぞれ複数の受光部２ａが設けられる。受光部２ｂ，２ｃは、主平面Ｐ_０に対して交差する方向の反射光を受光する。具体的には、図４に示すように、受光部２ｂは、正反射光Ｌ_ｒｅｆ０に対して平面視で９０°方向の反射光Ｌ_ｒｅｆを受光し、受光部２ｃは、正反射光Ｌ_ｒｅｆ０に対して平面視で４５°方向の反射光Ｌ_ｒｅｆを受光する。図示例では、受光部２ｂ及び受光部２ｃが、それぞれ主平面Ｐ_０に関して対称な位置に設けられる。

本実施形態の色差測定方法は、図５に示すステップ（１）〜（９）を経て行われる。以下、各ステップを詳しく説明する。

ステップ（１）では、上記の多角度分光測色計を用いて、参照(reference)とする部位と比較する対象(target)となる部位の分光反射率を測定する。すなわち、これらの測定対象部位毎に、入射光Ｌ_ｉｎを照射したときの反射光の受光量を測定する。具体的には、測定対象部位Ｏに対して照射部１ａから入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}を照射し、測定対象部位Ｏで反射した複数方向の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}を受光部２ａ、２ｂ、２ｃで受光して、それぞれの分光分布を取得する。次に、入射方向が違う場合の分光反射率を取得するために、バンパー上の測定対象部位Ｏに対して照射部１ｂから入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}を照射し、同じ測定対象部位Ｏで反射した複数方向の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}を同じ受光部２ａ、２ｂ、２ｃで受光して、それぞれの分光分布を取得する。この複数の入射角による測定が、測定対象部位毎に繰り返される。例えば樹脂製バンパー上の一点と鋼板製フェンダー上の一点との間の色差を判定する場合、同じ幾何光学系（ジオメトリ）による分光反射率の組を得て比較することになる。

ステップ（２）では、ステップ（１）で取得した測定対象部位ごとの反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}、Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}の分光分布を、ＸＹＺ表色系における三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに変換する。尚、分光反射率を三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに変換する具体的方法は、ＪＩＳ Ｚ８７０１：１９９９に記載の通りであるので、説明を省略する。

ステップ（３）では、多数の幾何光学系を複数の系統に分類し、各系統における受光角θと受光量（各刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ、もしくは、波長別の反射量）との関係をプロットする。本実施形態では、主平面Ｐ_０上に設定された４つの系統Ｆ１〜Ｆ４と、主平面Ｐ_０以外に設定された４つの系統Ｆ５〜Ｆ８とからなる合計８系統を設定する。

具体的に、系統Ｆ１は、図２に示すように、入射角度４５°の照射部１ａから照射された入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}を、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ａ）}よりも入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}側に配された受光部２ａで受光した受光量に基づく。系統Ｆ２は、上記の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}を、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ａ）}よりも入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}と反対側に配された受光部２ａで受光した受光量に基づく。系統Ｆ３は、図３に示すように、入射角度１５°の照射部１ｂから照射された入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}を、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ｂ）}よりも入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}側に配された受光部２ａで受光した受光量に基づく。系統Ｆ４は、上記の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}を、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ｂ）}よりも入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}と反対側に配された受光部２ｂで受光した受光量に基づく。

系統Ｆ５は、図４に示すように、入射角度４５°の照射部１ａから照射された入射光Ｌ_{ｉｎ（ａ）}の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}を、主平面Ｐ_０の一方側に設けられた受光部２ｂ、２ｃで受光した受光量に基づく。系統Ｆ６は、上記の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ａ）}を、主平面Ｐ_０の他方側に設けられた受光部２ｂ、２ｃで受光した受光量に基づく。系統Ｆ７は、入射角度１５°の照射部１ｂから照射された入射光Ｌ_{ｉｎ（ｂ）}の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}を、主平面Ｐ_０の一方側に設けられた受光部２ｂ、２ｃで受光した受光量に基づく。系統Ｆ８は、上記の反射光Ｌ_{ｒｅｆ（ｂ）}を、主平面Ｐ_０の他方側に設けられた受光部２ｂ、２ｃで受光した受光量に基づく。以上のように、複数の系統、特に、異なる平面上の幾何光学系からなる複数の系統で色差を測定することで、色差評価の信頼性がさらに高められる。

尚、幾何光学系の系統の分類方法は上記に限らず、上記の系統の一部を削除したり、上記以外の系統を追加したりしてもよい。また、入射角が一定の幾何光学系からなる系統では、上記のように受光角θと受光量との関係をプロットすればよいが、これに限られない。例えば、受光角が一定で入射角が異なる幾何光学系からなる系統では、入射角と受光量との関係をプロットしてもよい。また、入射角及び受光角の双方が異なる幾何光学系からなる系統では、入射光と反射光とが成す角度と受光量との関係をプロットしてもよい。

そして、図６に示すように、各測定対象部位（バンパー、フェンダー）において、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとの受光角θと各刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ（もしくは波長別の反射量、以下同様）との関係をプロットする。系統Ｆ１、Ｆ２では、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ａ）}に対する受光角θ_{（４５ａｓ＋）}、θ_{（４５ａｓ−）}（図２参照）と刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係をプロットする。系統Ｆ３、Ｆ４では、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ｂ）}に対する受光角θ_{（１５ａｓ＋）}、θ_{（１５ａｓ−）}（図３参照）と刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係をプロットする。系統Ｆ５、Ｆ６では、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ａ）}に対する受光角θ_{（４５ａｚ＋）}、θ_{（４５ａｚ−）}（図４参照）と刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係をプロットする。系統Ｆ７、Ｆ８では、正反射光Ｌ_{ｒｅｆ０（ｂ）}に対する受光角θ_{（１５ａｚ＋）}、θ_{（１５ａｚ−）}と刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとの関係をプロットする。そして、各プロットを、それぞれ関係式に基づく曲線で近似する。受光角θに対する各刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのプロットは、指数曲線で精度良く近似することができる。そして、より多チャンネルの波長別の反射量の曲線をステップ（２）での手順を経て刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに変換すれば、さらに精密で複雑なトレースを行うこともできる。

ステップ（４）では、ステップ（３）で得た各測定対象部位の各系統Ｆ１〜Ｆ８における刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの近似曲線から、任意の受光角θにおけるＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊を算出する。具体的には、各近似曲線上の多数の受光角（例えば１°ごと）における各刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの値から、Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊を算出する。図７は、各測定対象部位（バンパー及びフェンダー）の系統Ｆ１〜Ｆ８ごとの受光角θとＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊との関係を表す曲線である。尚、刺激値Ｘ，Ｙ，ＺからＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊を算出する具体的方法は、ＪＩＳ Ｚ８７８１−４：２０１３及びＪＩＳ Ｚ８７８１−５：２０１３に記載の通りであるので、説明を省略する。

ステップ（５）では、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとに、任意の受光角θにおける２点間のＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊の差ΔＬ^＊，Δａ^＊，Δｂ^＊，Δｕ^＊，Δｖ^＊を算出する（図８参照）。そして、ステップ（６）では、ΔＬ^＊，Δａ^＊，Δｂ^＊の値から、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとに、任意の幾何光学系（本実施形態では受光角θ）におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間での２点間の色差ΔＥ_ａｂ（座標間距離）を算出する（図９の左側図の上半分参照）。また、ΔＬ^＊，Δｕ^＊，Δｖ^＊の値から、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとに、任意の受光角θにおけるＬ^＊ｕ^＊ｖ^＊色空間での２点間の色差ΔＥ_ｕｖ（座標間距離）を算出する（図９の左側図の下半分参照）。これらの色差ΔＥ_ａｂ，ΔＥ_ｕｖの算出方法も、上記のＪＩＳに記載の通りである。さらに、上記の２つの色空間以外にも、任意に設定した色空間での座標を求めることもできる。

ステップ（７）では、ステップ（６）で計算した色空間の差ΔＥ_ａｂもしくはΔＥ_ｕｖが目視でそのまま受容されていない事例を踏まえて、これらの感度調整を行う。すなわち、各系統Ｆ１〜Ｆ８の受光角θとΔＥ_ａｂとの関係を表すグラフ、及び、各系統Ｆ１〜Ｆ８の受光角θとΔＥ_ｕｖとの関係を表すグラフにフィルタリングを適用して、幾何光学系ごと（本実施形態では受光角θごと）の重みづけを行う。これにより、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとに、受光角θに対するフィルタリング後のΔＥ_ａｂ’及びΔＥ_ｕｖ’のグラフが得られる（図９の右側図参照）。本実施形態では、系統Ｆ１〜Ｆ８ごとに異なるフィルタリングが適用され、測定対象部位ごとに異なるフィルタリングが適用される。この他、例えば、各測定対象部位の同じ系統のグラフに同じフィルタリングを適用してもよい。

こうして、ΔＥ_ａｂ、ΔＥ_ｕｖにフィルタリングを適用することにより、目視による感度への影響が相対的に小さい受光角θではΔＥ_ａｂ、ΔＥ_ｕｖが小さくなり、目視による感度への影響が相対的に大きい受光角θではΔＥ_ａｂ、ΔＥ_ｕｖが大きくなる。例えば、明度Ｌ^＊が大きく目視により色差を識別しにくい受光角（例えば、正反射光Ｌ_ｒｅｆ０付近の受光角）や、人が見ることが少ない受光角（例えば、塗装面と略平行な受光角）において、ΔＥ_ａｂ、ΔＥ_ｕｖの値が小さくなるようなフィルタリングが適用される。フィルタリングとしては、例えばガボールフィルタやガウシアンフィルタ等の畳み込み関数を用いることができ、測定対象（本実施形態では車体のボデーとフェンダー）特有の条件や過去の測定データ等を考慮して係数（標準偏差等）が設定される。

ステップ（８）では、各系統Ｆ１〜Ｆ８のフィルタリング後のΔＥ_ａｂ’及びΔＥ_ｕｖ’に基づいて、２点間の色差ΔＥが算出される。具体的には、例えば、各系統Ｆ１〜Ｆ８のフィルタリング後のΔＥ_ａｂ’及びΔＥ_ｕｖ’のそれぞれの最大値を求め、これらのうちの最大値をΔＥとすることができる。あるいは、各系統Ｆ１〜Ｆ８のフィルタリング後のΔＥ_ａｂ’及びΔＥ_ｕｖ’の積分値を算出し、これらの積分値に基づいて色差ΔＥを求めることができる。例えば、各系統Ｆ１〜Ｆ８のΔＥ_ａｂの積分値及びΔＥ_ｕｖの積分値のうち、最も大きい積分値を色差ΔＥとしたり、各系統Ｆ１〜Ｆ８のΔＥ_ａｂの積分値及びΔＥ_ｕｖの積分値の和を色差ΔＥとしたりすることができる。これらのスイッチングは、目視評価の事例を踏まえ決定される。

ステップ（９）では、ステップ（８）で取得した２点間の色差ΔＥが、予め設定された所定の範囲内であるか否かを確認することで、塗装の良否を判定する。具体的に、２点間の色差ΔＥが所定の範囲内であれば、これらの測定対象部位の塗色は正常（同色）と判定する。一方、２点間の色差ΔＥが所定の範囲外であれば、これらの測定対象部位の塗色は異常であると判定する。この場合、塗料の配合や塗装条件の調整を行った上で塗装を施し、上記の手順で再び色差ΔＥを測定する。そして、色差ΔＥが所定範囲内となるまで以上を繰り返すことで、最適な塗料の配合や塗装条件を設定することができる。

１ａ，１ｂ 照射部
２ａ，２ｂ，２ｃ 受光部
ΔＥ 色差
ΔＥ_ａｂ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における色差
ΔＥ_ｕｖ Ｌ^＊ｕ^＊ｖ^＊色空間における色差
ΔＥ_ａｂ’ フィルタリング後のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における色差
ΔＥ_ｕｖ’ フィルタリング後のＬ^＊ｕ^＊ｖ^＊色空間における色差
Ｌ_ｉｎ 入射光
Ｌ_ｒｅｆ 反射光
Ｌ_ｒｅｆ０ 正反射光
Ｐ_０ 主平面
Ｏ 測定対象部位
θ 受光角

Claims (1)

1. 多角度測色機器を用いた複数の測定対象部位の色差判定における情報処理方法であって、
   前記多角度測色機器により測定された、複数の幾何光学系における反射光の受光量に基づいて、幾何光学系ごとの測定対象部位間の色差ΔＥを算出する工程と、前記色差ΔＥにフィルタリングを適用して幾何光学系ごとの重みづけを行う工程とを有する色差判定における情報処理方法。

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