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JP6981618B2 - Color pattern discrimination probe, color pattern discrimination device - Google Patents

Color pattern discrimination probe, color pattern discrimination device Download PDF

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JP6981618B2
JP6981618B2 JP2017089915A JP2017089915A JP6981618B2 JP 6981618 B2 JP6981618 B2 JP 6981618B2 JP 2017089915 A JP2017089915 A JP 2017089915A JP 2017089915 A JP2017089915 A JP 2017089915A JP 6981618 B2 JP6981618 B2 JP 6981618B2
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Description

本発明は、対象面の色柄を視覚的に判別することのできる色柄判別装置に関し、特に目視では判別することの困難な色柄を高精度に判別することのできる色柄判別プローブ、および色柄判別装置に関する。 The present invention relates to a color pattern discriminating device capable of visually discriminating a color pattern on a target surface, and a color pattern discriminating probe capable of discriminating a color pattern that is particularly difficult to visually discriminate with high accuracy. Regarding the color pattern discriminating device.

建築・家具・内装・服飾・印刷など、使用者の生活に密着した製品を扱う分野では、色柄(色彩・模様・反射光沢・凹凸・質感など、視覚的な特徴の総称。後述)が製品の価値に大きな影響を与えることが多い。誤ってわずかでも色柄の異なる材料を使用したり、色柄の異なる部品を組み合わせたりすると、完成した製品が使用者の期待から外れてその価値が大きく低下し、場合によっては作り直しが迫られる。こうした分野では、使用者の嗜好に応じて材料や部品にさまざまなバリエーションが用意されており、中には一見して区別の難しいものも少なくない。そのためこうした製品を製造・設置・販売する現場では、色柄の異なる材料や部品の取り違えを予防することが大きな課題となっている。人間の目視で取り違えのチェックを行う方法では、一定の確率で取り違えが生じることは避けられない。 In fields that handle products that are closely related to the user's life, such as architecture, furniture, interiors, clothing, and printing, color patterns (general term for visual features such as colors, patterns, reflective gloss, unevenness, and texture, which will be described later) are products. Often has a significant impact on the value of. If you mistakenly use materials with different colors and patterns, or combine parts with different colors and patterns, the finished product will disappoint the user's expectations and its value will be greatly reduced, and in some cases it will be necessary to remake it. In these fields, various variations of materials and parts are prepared according to the tastes of users, and many of them are difficult to distinguish at first glance. Therefore, at the sites where such products are manufactured, installed, and sold, it is a major issue to prevent the mix-up of materials and parts having different colors and patterns. With the method of visually checking for mix-ups, it is inevitable that mix-ups will occur with a certain probability.

そのための方法として、材料や部品に、その色柄を示す標識を付加する方法が知られていた。具体的には、使用者から見えない部分に、バーコードを印刷したり、無線ICタグを取り付けたりする方法が知られている(特許文献1参照)。 As a method for that, a method of adding a sign indicating the color pattern to a material or a part has been known. Specifically, a method of printing a barcode or attaching a wireless IC tag to a portion invisible to the user is known (see Patent Document 1).

また別の方法として、カメラを使って材料や部品を画像化し、画像処理を行ってその色柄を判別しようとする方法も知られている(特許文献2参照)。 As another method, there is also known a method of imaging a material or a part using a camera and performing image processing to discriminate the color pattern (see Patent Document 2).

特開2008−79899公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-79899 特開2014−202700公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-202700

上記特許文献1に記載の発明においては、材料を裁断すると標識が失われたり、部品を製品に組み込むと標識が隠されたりして、判別ができなくなるという問題があった。 In the invention described in Patent Document 1, there is a problem that the sign is lost when the material is cut, or the sign is hidden when the part is incorporated into the product, making it impossible to distinguish.

また上記特許文献2に記載の発明は、撮影のための構成が外部に露出しており、工場内の製造ラインのように、光学的に安定した環境で使用されることを前提としている。そのためこの発明を、たとえば屋外や屋内の建設・建築現場、あるいは商店の店舗内の販売現場など、光の量や差し込む向きが変化しやすい場所で使用した場合、光学的な環境の変化によって判別性能が大きく左右され、色柄を正しく判別することが難しいという問題があった。この問題を解決するため、特殊な機材を使用したり、難しいアルゴリズムを研究したりするアプローチもあったが、それでは装置が大規模で高額になりやすいという課題が生じた。 Further, the invention described in Patent Document 2 is premised on the fact that the configuration for photographing is exposed to the outside and is used in an optically stable environment such as a production line in a factory. Therefore, when this invention is used in a place where the amount of light and the direction of insertion are likely to change, such as an outdoor or indoor construction / construction site, or a sales site in a store, the discrimination performance is determined by a change in the optical environment. There was a problem that it was difficult to correctly distinguish the color pattern. To solve this problem, there were approaches such as using special equipment and researching difficult algorithms, but this created the problem that the equipment tended to be large and expensive.

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、目視では判別することの困難な材料や部品の色柄を高精度に判別することができ、かつ次のような要件を満たす色柄判別装置を提供することを課題としている。
1.材料を裁断したり、部品を製品に組み込んだりしてもその色柄を判別できる。
2.光学的な環境の安定していない現場でも高い判別精度を保つことができる。
3.特殊なハードウェアや複雑な画像処理方法に依存せず、低価格で提供できる。
The present invention has been made in view of the above problems, and a color pattern discriminating device capable of discriminating color patterns of materials and parts that are difficult to discriminate visually with high accuracy and satisfying the following requirements is provided. The challenge is to provide it.
1. 1. Even if the material is cut or the parts are incorporated into the product, the color pattern can be discriminated.
2. 2. High discrimination accuracy can be maintained even in the field where the optical environment is not stable.
3. 3. It can be provided at a low price without depending on special hardware or complicated image processing method.

かかる課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、対象物の表面の色柄の判別に用いられる色柄判別プローブであって、前記対象物の表面に光を照射するように配設された照明手段と、前記対象物の表面に対向して配置され、前記照明手段によって光を照射された前記対象物の表面を撮影する撮影手段と、前記照明手段と、前記撮影手段とを外部から光学的に遮蔽する遮蔽手段と、前記撮影手段、前記照明手段および前記遮蔽手段を一体化した本体部とを備え、前記遮蔽手段が、前記照明手段と前記対象物との間に位置して、前記対象物の表面に対向して光学的に開口形成された開口部を有し、前記照明手段は、前記対象物の表面に照射する光の輝度パターンとしての照明パターンを複数保持し、所定の制御信号の入力を受けて前記複数の照明パターンを切り替えることで前記光の前記輝度を変化させることが可能な照明制御手段によって、前記照明パターンが変化され、前記撮影手段は、前記照明手段の発する、前記照明パターンが切り替えられた光が照射された前記対象物の表面を撮影し、前記色柄の判別に用いるための画像データを取得する機能を備えることを特徴とする。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 is a color pattern discrimination probe used for discriminating the color pattern on the surface of the object, and is arranged so as to irradiate the surface of the object with light. illumination means which is disposed to face the surface of the object, a photographing means for photographing the surface of the object illuminated with light by the illumination means, and before Symbol illuminating means and said photographing means A shielding means that optically shields from the outside and a main body portion that integrates the photographing means, the lighting means, and the shielding means are provided, and the shielding means is located between the lighting means and the object. The illuminating means holds a plurality of illuminating patterns as a pattern of the brightness of light irradiating the surface of the object. , by a predetermined control signal input receiving by said plurality of illumination patterns that can toggle between lighting control means varying the intensity of the light at Rukoto of the illumination pattern is changed, the imaging unit, the It is characterized by having a function of photographing the surface of the object irradiated with light emitted by the lighting means and having the lighting pattern switched, and acquiring image data for use in discriminating the color pattern.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の構成に加え、前記本体部の少なくとも一部が、前記色柄判別プローブの使用者が把持可能に形成されており、前記遮蔽手段の少なくとも一部が、弾性変形可能な材質によって前記対象物の表面に密着可能に形成されていることを特徴とする。
Invention according to claim 2, in addition to the configuration of claim 1, wherein at least a portion of the front Stories body portion, a user of the colored pattern discrimination probes are grippable formation, the shielding means It is characterized in that at least a part thereof is formed so as to be able to adhere to the surface of the object by an elastically deformable material.

請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記照明手段が、制御信号の入力を受けて光学的な特性を変化させる機能を持つ光学的素子を備え、前記光学的素子は、前記光学的な特性を変化させることで、前記複数の照明パターンを切り替えることができるように配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 comprises the configuration according to claim 1 or 2 , wherein the lighting means includes an optical element having a function of receiving an input of a control signal to change optical characteristics. The optical element is characterized in that it is arranged so that the plurality of illumination patterns can be switched by changing the optical characteristics.

請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか一つに記載の色柄判別プローブであり、前記照明手段が、前記対象物の表面に照射される光の照度が異なる前記複数の照明パターンを有し、前記照明パターンの違いによる前記照度の変化が、前記撮影手段の明度分解能を下回るように構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the color pattern discrimination probe according to any one of claims 1 to 3 , wherein the lighting means has different illuminances of light shining on the surface of the object. It is characterized in that it has the above illumination pattern, and the change in the illuminance due to the difference in the illumination pattern is configured to be lower than the brightness resolution of the photographing means.

請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか一つに記載の構成に加え、前記照明手段が前記対象物の表面に対して斜め方向から光を照射し、前記撮影手段は、前記照明手段の発する光が前記対象物の表面の凹凸に照射されることによって生じる影を含む画像データを取得することを特徴とする。
In the invention according to claim 5 , in addition to the configuration according to any one of claims 1 to 4 , the lighting means irradiates the surface of the object with light from an oblique direction, and the photographing means It is characterized in that image data including a shadow generated by irradiating the unevenness of the surface of the object with light emitted by the lighting means is acquired.

請求項に記載の発明は、色柄判別装置であって、請求項1ないしのいずれか一つに記載の色柄判別プローブと、前記照明手段に、前記複数の前記照明パターンを切り替えさせる制御信号を送信する前記照明制御手段と、前記撮影手段の、前記対象物の表面を撮影して画像データを取得する動作を制御する撮影制御手段と、前記撮影手段の撮影によって取得された画像データを取得する画像取得手段と、前記複数の照明パターンを切り替えながら前記撮影手段が取得した複数の前記画像データから、複数の特徴量を取得する特徴量取得手段と、前記特徴量取得手段によって取得された、前記特徴量に対する統計処理を行って前記対象物の表面の属するカテゴリを判別するカテゴリ判別手段とを備えることを特徴とする。
The invention described in claim 6 is the color patterns discriminating device, a color pattern discriminating probe according to any one of claims 1 to 5, in the illumination unit, to switch the plurality of the illumination pattern said lighting control means for transmitting control signals, said imaging means and imaging control means for controlling the operation of acquiring image data by photographing the surface of the object, image data obtained by the photographing of the photographing means The feature amount acquisition means for acquiring a plurality of feature amounts from the plurality of image data acquired by the photographing means while switching the plurality of illumination patterns, and the feature amount acquisition means. Further, the feature is provided with a category discriminating means for discriminating the category to which the surface of the object belongs by performing statistical processing on the feature amount.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の構成に加え、前記の画像データから所定の方法で指標を算出する指標算出手段を備え、前記撮影手段が、同一の前記照明パターン、前記対象物の表面の同一の撮影位置での撮影を異なる時刻に行って複数の画像データを取得し、前記指標算出手段によって前記複数の画像データから算出された前記指標が、所定の基準から逸脱した場合に判別を不可とする指標判定手段を備えることを特徴とする。
Invention according to claim 7, in addition to the structure according to claim 6, comprising an index calculating means for calculating an index by the image data from the predetermined method of the imaging means, the same of the illumination pattern, wherein A plurality of image data are acquired by shooting at the same shooting position on the surface of the object at different times, and the index calculated from the plurality of image data by the index calculation means deviates from a predetermined standard. It is characterized by providing an index determination means that makes discrimination impossible in some cases.

請求項に記載の発明は、請求項またはに記載の構成に加え、前記色柄判別プローブを前記対象物の表面に押し当てるプローブ駆動手段と、単一の前記対象物の表面に複数の撮影位置を設定しており、所定の制御信号によって前記プローブ駆動手段を駆動させて、対応する前記撮影位置に前記色柄判別プローブを押し当てる駆動制御手段を有し、前記撮影手段が、前記色柄判別プローブの押し当てられた前記撮影位置ごとに複数の前記画像データを取得し、前記特徴量取得手段が、前記複数の撮影位置で取得された複数の前記画像データから複数の特徴量を取得することを特徴とする。
The invention according to claim 8 is, in addition to the configuration according to claim 6 or 7 , a probe driving means for pressing the color pattern discrimination probe against the surface of the object, and a plurality of the inventions on the surface of a single object. The imaging means has a drive control means for driving the probe driving means by a predetermined control signal and pressing the color pattern discriminating probe against the corresponding imaging position, and the photographing means has the same. A plurality of the image data are acquired for each of the imaging positions to which the color pattern discrimination probe is pressed, and the feature quantity acquisition means obtains a plurality of feature quantities from the plurality of image data acquired at the plurality of imaging positions. It is characterized by acquiring.

請求項1に記載の発明によれば、複数の照明パターンを切り替えつつ、照明パターンごとに対象物の表面から画像データを取得することができる。そのため照明パターンを切り替えない場合よりも多くの情報を取得することができるので、より高い精度で対象物の表面の色柄を判別することができる。また遮蔽手段を設けたことにより、照明手段、撮影手段、対象物の表面を含む光学系を、光の状態が不安定な外界の環境から遮断することができるので、さらに高い精度で対象物の表面の色柄を判別することができる。 According to the first aspect of the present invention, image data can be acquired from the surface of an object for each illumination pattern while switching between a plurality of illumination patterns. Therefore, more information can be acquired than when the illumination pattern is not switched, so that the color pattern on the surface of the object can be discriminated with higher accuracy. Further, by providing the shielding means, the optical system including the lighting means, the photographing means, and the surface of the object can be shielded from the external environment where the light state is unstable, so that the object can be shielded with higher accuracy. The color pattern on the surface can be discriminated.

請求項に記載の発明によれば、撮影手段、照明手段、遮蔽手段を一体化させたことで、色柄判別プローブを小型に形成することが可能となる。すなわち本体部の内面部に、撮影手段、照明手段、遮蔽手段を堅牢に固定し、それぞれの位置関係や光の進み方を規定することができるので、小型かつ取り扱いが容易でありながら、充分な機能・性能を有する色柄判別プローブを形成することができる。そして遮蔽手段が光学的に開口形成された開口部を有することにより、小型の色柄判別プローブの開口部を対象物の表面に押し当てて色柄を判別する使い方ができるようになり、取り扱いが容易になる。
According to the first aspect of the present invention, the color pattern discrimination probe can be formed in a small size by integrating the photographing means, the lighting means, and the shielding means. That is, the photographing means, the lighting means, and the shielding means can be firmly fixed to the inner surface of the main body, and the positional relationship between them and the way the light travels can be defined. It is possible to form a color pattern discrimination probe having a function and performance. Since the shielding means has an optically formed opening, the opening of the small color pattern discrimination probe can be pressed against the surface of the object to discriminate the color pattern, and the handling can be performed. It will be easier.

請求項に記載の発明によれば、色柄の判別を行う使用者が、色柄判別プローブの本体部の一部を把持して移動させたり、遮蔽手段の一部を対象物の表面に押し当て、弾性変形させて密着させたりする使い方ができるようになり、色柄判別プローブの取り扱いが容易になる。
According to the second aspect of the present invention, a user who discriminates a color pattern grips and moves a part of the main body of the color pattern discriminating probe, or a part of a shielding means is placed on the surface of an object. It can be used by pressing it, elastically deforming it, and making it adhere to it, which makes it easier to handle the color pattern discrimination probe.

請求項ないし請求項に記載の発明によれば、照明パターンの切り替えによって多くの情報を取得することができるので、より高い精度で物体の色柄を判別することができる。
According to the third to fifth aspects of the invention, since a large amount of information can be acquired by switching the illumination pattern, it is possible to discriminate the color pattern of the object with higher accuracy.

請求項に記載の発明によれば、特徴量の数が多いほど高い精度でカテゴリを判別することのできる統計処理を活用し、高い精度で対象物の表面の色柄を判別することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to utilize statistical processing capable of discriminating categories with higher accuracy as the number of feature quantities increases, and to discriminate the color pattern on the surface of an object with higher accuracy. ..

請求項に記載の発明によれば、撮影中に色柄判別プローブの位置がずれたり、光学系に外乱光が射し込んだりするといった擾乱の影響を排除することができるので、より高い精度で対象物の表面の色柄を判別することができる。
According to the invention of claim 7 , it is possible to eliminate the influence of disturbance such as the position of the color pattern discrimination probe being displaced during shooting and the disturbance light shining on the optical system, so that the accuracy is higher. Can be used to determine the color pattern on the surface of the object.

請求項に記載の発明によれば、複数の撮影位置ごとに対象物の表面から画像データを取得することができ、そのため撮影位置を変えない場合よりも多くの情報を取得することができるので、より高い精度で対象物の表面の色柄を判別することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, image data can be acquired from the surface of an object at each of a plurality of imaging positions, and therefore more information can be acquired than when the imaging position is not changed. , The color pattern on the surface of the object can be discriminated with higher accuracy.

そして上記各請求項に記載の発明によれば、次のような効果が得られる。
1.バーコード・無線ICタグなどの標識を使わず、対象物の外観のみで色柄を判別する。そのため材料を裁断したり、部品を製品に組み込んだりしても、もとの材料や部品の色柄を判別することができる。
2.発光部である光源と受光部であるカメラを近接させ、かつ外界と光学的に遮蔽している。そのため光学的な環境の安定していない現場でも高い判別精度を保つことができる。
3.照明パターンを時間的に切り替えながら複数の画像を撮影するので、汎用の光源・カメラを使っても多くの光学的情報を得ることができ、その分判別アルゴリズムも容易になる。また光源とカメラの位置関係を固定したことで、現場での調整が必要なくなり、判別アルゴリズムも容易になる。そのため特殊なハードウェアや複雑な画像処理方法に依存せず、低価格で提供することができる。
According to the invention described in each of the above claims, the following effects can be obtained.
1. 1. Color patterns are discriminated only by the appearance of the object without using signs such as barcodes and wireless IC tags. Therefore, even if the material is cut or the part is incorporated into the product, the color pattern of the original material or part can be discriminated.
2. 2. The light source, which is the light emitting part, and the camera, which is the light receiving part, are close to each other and optically shielded from the outside world. Therefore, high discrimination accuracy can be maintained even in the field where the optical environment is not stable.
3. 3. Since multiple images are taken while switching the illumination pattern in time, a large amount of optical information can be obtained even by using a general-purpose light source / camera, and the discrimination algorithm becomes easier accordingly. In addition, by fixing the positional relationship between the light source and the camera, adjustments on site are not required, and the discrimination algorithm becomes easy. Therefore, it can be provided at a low price without depending on special hardware or complicated image processing method.

実施の形態1の色柄判別装置1Aのハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware composition of the color pattern discriminating apparatus 1A of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別プローブ11の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the color pattern discrimination probe 11 of Embodiment 1. 実施の形態1の色柄判別プローブ11の第1の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the 1st modification of the color pattern discrimination probe 11 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別プローブ11の第2の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the 2nd modification of the color pattern discrimination probe 11 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別プローブ11の第3の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the 3rd modification of the color pattern discrimination probe 11 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別装置1Aを構成する、色柄判別プローブ11と本体装置12の機能概略を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional outline of the color pattern discriminating probe 11 and the main body apparatus 12 constituting the color pattern discriminating apparatus 1A of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別装置1Aにおいて判別されるカテゴリを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the category discriminated by the color pattern discriminating apparatus 1A of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の色柄判別装置1Aにおける、照明パターンと特徴量との対応例を示す図である。It is a figure which shows the correspondence example of the illumination pattern and a feature amount in the color pattern discrimination apparatus 1A of Embodiment 1. FIG. 照明パターン201の切り替えによるLED22の輝度の変化量が、カメラ23に固有の明度分解能を下回るように構成されている場合を説明する図である。It is a figure explaining the case which the change amount of the luminance of LED 22 by switching of an illumination pattern 201 is configured to be less than the brightness resolution peculiar to a camera 23. LED22が、ピーク波長の異なる複数のLED22で構成されている場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the LED 22 is composed of a plurality of LEDs 22 having different peak wavelengths. 実施の形態1の色柄判別装置1Aの処理手順を示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the processing procedure of the color pattern discrimination apparatus 1A of Embodiment 1. 実施の形態2の色柄判別装置のシステム構成の概略図であるIt is a schematic diagram of the system configuration of the color pattern discrimination apparatus of Embodiment 2. 実施の形態2の色柄判別装置1Bの本体部61と本体装置12との機能概略を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional outline of the main body part 61 and the main body device 12 of the color pattern discriminating device 1B of Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の色柄判別装置1Bの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the color pattern discrimination apparatus 1B of Embodiment 2. 実施の形態2の色柄判別装置1Bにおけるプローブ位置、照明パターンと特徴量の対応例を示す図である。It is a figure which shows the correspondence example of the probe position, the illumination pattern and a feature amount in the color pattern discrimination apparatus 1B of Embodiment 2. FIG.

[発明の実施の形態1]
図1ないし図11に、この発明の実施の形態1を示す。
[Embodiment 1 of the invention]
1 to 11 show Embodiment 1 of the present invention.

[基本構成]
図1は、この発明の実施の形態1の色柄判別装置1Aのハードウェア構成を示す図である。色柄判別装置1Aは、対象物2の表面の色柄をもとに、対象物2の属するカテゴリを判別するための装置である。対象物2およびカテゴリの具体的な内容については後述する。
[Basic configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of the color pattern discriminating device 1A according to the first embodiment of the present invention. The color pattern discriminating device 1A is a device for discriminating the category to which the object 2 belongs based on the color pattern on the surface of the object 2. The specific contents of the object 2 and the category will be described later.

図1に示すとおり、色柄判別装置1Aは、色柄判別プローブ11と、本体装置12と、接続ケーブル13で構成されている。 As shown in FIG. 1, the color pattern discrimination device 1A includes a color pattern discrimination probe 11, a main body device 12, and a connection cable 13.

色柄判別プローブ11は、色柄判別装置1Aの使用者(図示せず)が対象物2の表面に接触させ、対象物2の表面から色柄に関する情報を取得するために用いられる小型の機器である。色柄判別プローブ11の具体的な構成については後述する。なお本明細書では「色柄」という言葉を、「視覚的に観察することができる特徴」の総称として用いる。具体的には、色彩、模様、反射光沢、凹凸、質感といったものが「色柄」に含まれる。 The color pattern discrimination probe 11 is a small device used by a user (not shown) of the color pattern discrimination device 1A to contact the surface of the object 2 and acquire information about the color pattern from the surface of the object 2. Is. The specific configuration of the color pattern discrimination probe 11 will be described later. In this specification, the word "color pattern" is used as a general term for "features that can be visually observed". Specifically, "color pattern" includes things such as color, pattern, reflective luster, unevenness, and texture.

本体装置12は、各種の信号やデータの送受信、記憶・保存、プログラムによる処理を行うための構成を有する。本体装置12は、色柄判別プローブ11が取得した色柄に関する情報を取り込み、それらの情報に対して所定の処理を行って、対象物2の属するカテゴリを判別する機能を持つ。この実施の形態1の本体装置12はパソコンであるが、本体装置12は同様の機能を有する他の機器、たとえば携帯端末、マイコン内蔵機器などであってもよい。 The main unit 12 has a configuration for transmitting / receiving various signals and data, storing / storing, and processing by a program. The main body device 12 has a function of taking in information about the color pattern acquired by the color pattern discrimination probe 11 and performing predetermined processing on the information to discriminate the category to which the object 2 belongs. The main body device 12 of the first embodiment is a personal computer, but the main body device 12 may be another device having the same function, for example, a mobile terminal, a device with a built-in microcomputer, or the like.

接続ケーブル13は、たとえばUSBケーブルやLANケーブルであり、色柄判別プローブ11と本体装置12を有線で通信可能に接続してデータや信号を送受信させる、フレキシブルなケーブルである。なお有線通信を行う接続ケーブル13に替え、Wi−Fi、無線LAN、赤外線通信、Bluetooth(登録商標)などの無線通信(図示せず)を使用してもよい。 The connection cable 13 is, for example, a USB cable or a LAN cable, and is a flexible cable that connects the color pattern discrimination probe 11 and the main body device 12 so as to be communicable by wire to transmit and receive data and signals. Instead of the connection cable 13 for wired communication, wireless communication (not shown) such as Wi-Fi, wireless LAN, infrared communication, and Bluetooth (registered trademark) may be used.

[色柄判別プローブの構成]
図2は、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の概略構成を示す図である。
[Structure of color pattern discrimination probe]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment.

同図に示すとおり、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の本体部10は、「筐体」としてのハウジング21の内部に、「照明手段」としてのLED22と「撮影手段」としてのカメラ23が組み込まれ、ハウジング21の下方にスカート24を備えて一体に形成されている。ハウジング21とスカート24は光を通さないよう相互に接合され、一体で「遮蔽手段」として機能する。ハウジング21は、使用者(図示せず)が片手でも把持可能な大きさ・形状に形成されている。 As shown in the figure, the main body 10 of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment has an LED 22 as a “lighting means” and a camera as a “shooting means” inside the housing 21 as a “housing”. 23 is incorporated and is integrally formed with a skirt 24 below the housing 21. The housing 21 and the skirt 24 are joined to each other so as not to allow light to pass through, and integrally function as a "shielding means". The housing 21 is formed in a size and shape that can be grasped by a user (not shown) with one hand.

ハウジング21は、樹脂や金属などの剛性の高い材質で、略円筒形に形成され、本体部10の外形の大半部分を形成している。ハウジング21の上面部25は蓋状に形成され、光を通さないように密閉されている。ハウジング21は、対象物2に上から押し当てて使うことを想定し、下方(図2における下方。以下本明細書において同じ。)に開口した略凹状に形成されている。具体的には、ハウジング21の下端には開口部26が開口形成され、ハウジング21の内側には、開口部26から上方(図2における上方。以下本明細書において同じ。)にかけて縮径した内面部27が形成されている。ハウジング21の開口部26よりも下方側は、スカート24を介して光学的に開口形成され、ハウジング21の内面部27は開口部26、ならびにスカート24の内面および密着部29(後述)を介して外部に開放されている。 The housing 21 is made of a highly rigid material such as resin or metal and is formed in a substantially cylindrical shape, and forms most of the outer shape of the main body 10. The upper surface portion 25 of the housing 21 is formed in a lid shape and is hermetically sealed so as not to allow light to pass through. The housing 21 is formed in a substantially concave shape with an opening downward (lower side in FIG. 2; the same shall apply hereinafter in the present specification), assuming that the housing 21 is used by being pressed against the object 2 from above. Specifically, an opening 26 is formed at the lower end of the housing 21, and an inner surface whose diameter is reduced from the opening 26 to the upper side (upper side in FIG. 2; the same shall apply hereinafter in the present specification) inside the housing 21. The portion 27 is formed. The lower side of the housing 21 below the opening 26 is optically opened via the skirt 24, and the inner surface portion 27 of the housing 21 is formed through the opening 26 and the inner surface and the close contact portion 29 (described later) of the skirt 24. It is open to the outside.

なお上記の「光学的に開口形成され」た状態とは、物理的に開口された状態だけでなく、物理的には閉鎖されているが光が透過する状態も含む。この実施の形態1では、ハウジング21の開口部26もスカート24の密着部29(後述)も物理的に開口された構成であるが、これに限らず、たとえば開口部26や密着部29(後述)の一方または双方のうち、一部または全部が、光を透過させる透明または半透明の部材(ガラス、樹脂など)の板材で物理的に閉鎖された構成であってもよい。 The above-mentioned "optically opened" state includes not only a physically opened state but also a physically closed state through which light is transmitted. In the first embodiment, both the opening 26 of the housing 21 and the close contact portion 29 (described later) of the skirt 24 are physically opened, but the present invention is not limited to this, and for example, the opening 26 and the close contact portion 29 (described later) are not limited to this. ), A part or all of them may be physically closed with a plate material of a transparent or translucent member (glass, resin, etc.) that transmits light.

この実施の形態1の色柄判別プローブ11では、ハウジング21の内部にLED22とカメラ23が近接して配設されている。すなわち内面部27にはLED22が配設され、色柄判別プローブ11が対象物2の表面に載置されたときに対象物2の表面に対向する位置である内面部27の上端部には、カメラ23が配設されている。 In the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment, the LED 22 and the camera 23 are arranged close to each other inside the housing 21. That is, the LED 22 is arranged on the inner surface portion 27, and when the color pattern discrimination probe 11 is placed on the surface of the object 2, the upper end portion of the inner surface portion 27, which is a position facing the surface of the object 2, is located on the upper end portion. A camera 23 is arranged.

LED22は対象物2の表面に光を照射する。図2において、LED22は2個のみ記載されているが、内面部27のカメラ23を中心とする同心円に沿っては、他のLED(図示せず)が複数設けられていてもよい。またその同心円に沿った位置以外の位置に、他のLED(図示せず)が1個以上設けられていてもよい。なおLED22の詳細な構成については、後の[LEDの構成詳細]の項において詳述する。 The LED 22 irradiates the surface of the object 2 with light. Although only two LEDs 22 are shown in FIG. 2, a plurality of other LEDs (not shown) may be provided along the concentric circles centered on the camera 23 of the inner surface portion 27. Further, one or more other LEDs (not shown) may be provided at positions other than the positions along the concentric circles. The detailed configuration of the LED 22 will be described in detail later in the section [Details of LED configuration].

カメラ23は、たとえばCMOSカメラなどのディジタルカメラであり、色柄判別プローブ11に対向する対象物2の表面を撮影する。この実施の形態1では、カメラ23は静止画を撮影するものであるが、動画を撮影するものであってもよい。撮影によって取得される画像データは「ピクセル」と呼ばれる空間単位が2次元的に配列したものであり、個々のピクセルは対応する点の明度を、カメラ23によって決まる階調、たとえば0〜255の256階調で保持している。 The camera 23 is a digital camera such as a CMOS camera, and photographs the surface of the object 2 facing the color pattern discrimination probe 11. In the first embodiment, the camera 23 captures a still image, but may capture a moving image. The image data acquired by shooting is a two-dimensional array of spatial units called "pixels", and each pixel determines the brightness of the corresponding point in a gradation determined by the camera 23, for example, 256 of 0 to 255. It is held in gradation.

スカート24は、ハウジング21の下端の開口部26に配設されており、ゴムなど柔軟性のある弾性変形可能な材質で、下方に拡開した略円筒形に形成されている。スカート24は、水平方向の段差部28が設けられた蛇腹状に形成されている。スカート24の下端部には、開口形成されており、対象物2と柔軟に接触して密着可能な密着部29が形成されている。スカート24は、色柄判別プローブ11を対象物2に押し当てる際、弾性変形しつつ対象物2の表面に密着し、剛性の高いハウジング21が対象物2に直接接触して傷つけることを避けながら、ハウジング21の中に外乱光が入射するのを防ぐ役割を果たす。 The skirt 24 is arranged in the opening 26 at the lower end of the housing 21, is made of a flexible elastically deformable material such as rubber, and is formed in a substantially cylindrical shape that expands downward. The skirt 24 is formed in a bellows shape provided with a step portion 28 in the horizontal direction. An opening is formed at the lower end of the skirt 24, and a close contact portion 29 that can flexibly contact and adhere to the object 2 is formed. When the color pattern discrimination probe 11 is pressed against the object 2, the skirt 24 is elastically deformed and adheres to the surface of the object 2, so that the highly rigid housing 21 does not come into direct contact with the object 2 and damage it. , Plays a role in preventing ambient light from entering the housing 21.

[LEDの構成詳細]
この実施の形態1におけるLED22は、カメラ23の取得する画像データからより多くの情報を取り出すため、照明パターンを変化させるための構成を有する。
[Details of LED configuration]
The LED 22 in the first embodiment has a configuration for changing the illumination pattern in order to extract more information from the image data acquired by the camera 23.

たとえば図2に示すとおり、それぞれのLED22は、対象物2の表面に対して斜め方向D1に光を照射するように配設されている。それぞれのLED22は、照明パターン切り替え部41(図6参照)の制御により、それぞれ独立に点灯/消灯を切り替えることができる。点灯されるLED22を切り替えると、対象物2に照射される光の向きが変化し、対象物2の表面に凹凸があれば、その影のでき方も変化する。そのため色柄判別プローブ11を使うと、対象物2の表面にある凹凸を画像データに反映させることができる。 For example, as shown in FIG. 2, each LED 22 is arranged so as to irradiate the surface of the object 2 with light in the oblique direction D1. Each LED 22 can be independently turned on / off by controlling the illumination pattern switching unit 41 (see FIG. 6). When the LED 22 to be turned on is switched, the direction of the light radiated to the object 2 changes, and if the surface of the object 2 has irregularities, the way the shadow is formed also changes. Therefore, when the color pattern discrimination probe 11 is used, the unevenness on the surface of the object 2 can be reflected in the image data.

LED22として、3原色(赤・緑・青)の光を配合した白色光を発するとともに、配合比率によって光の色が変化するカラーLEDを使うことができる。また一部のLED22に、紫外線や赤外線を発するものを使うこともできる。ハウジング21の内部に4個以上のLED22を設け、それぞれのLED22のピーク波長が相違するように構成されていてもよい。そのようにすれば、カメラ23のイメージセンサが赤・緑・青の3原色にしか分光することができなくても、4色以上に分光された画像データを取得することが可能となる。 As the LED 22, a color LED that emits white light in which light of three primary colors (red, green, and blue) is blended and whose light color changes depending on the blending ratio can be used. Further, some LEDs 22 that emit ultraviolet rays or infrared rays can also be used. Four or more LEDs 22 may be provided inside the housing 21 so that the peak wavelengths of the respective LEDs 22 are different. By doing so, even if the image sensor of the camera 23 can disperse only in the three primary colors of red, green, and blue, it is possible to acquire image data dispersed in four or more colors.

それぞれのLED22は、照明パターン切り替え部41(図6参照)の制御により、発光時の輝度が変化するように構成されていてもよい。LED22の輝度を変化させることにより、カメラ23から取得される画像データを構成するピクセルの明度階調が有限であることに起因する量子化誤差を排除し、階調の数を上回る多くの情報を取り出すことができる。 Each LED 22 may be configured so that the brightness at the time of light emission is changed by the control of the illumination pattern switching unit 41 (see FIG. 6). By changing the brightness of the LED 22, the quantization error caused by the finite brightness gradation of the pixels constituting the image data acquired from the camera 23 is eliminated, and a large amount of information exceeding the number of gradations can be obtained. Can be taken out.

それぞれのLED22は、照明パターン切り替え部41(図6参照)の制御情報によって光の照射角度が変化するように配設されていてもよい。たとえば照明パターン切り替え部41(図6参照)の制御情報を受けて、内部に設けられた反射鏡(図示せず)やレンズ(図示せず)の位置や向きを変化させる手段を設け、図2に示すような、対象物2の表面に対して斜め方向D1に光を照射するモードと、垂直方向D2に光を照射するモードとを切り替える構成であってもよい。また照射角度を、斜め方向D1と垂直方向D2との間で、多段階に変化させるような構成であってもよい。 Each LED 22 may be arranged so that the irradiation angle of light changes according to the control information of the illumination pattern switching unit 41 (see FIG. 6). For example, in response to the control information of the illumination pattern switching unit 41 (see FIG. 6), a means for changing the position and orientation of the reflecting mirror (not shown) and the lens (not shown) provided inside is provided, and FIG. The mode of irradiating the surface of the object 2 with light in the diagonal direction D1 and the mode of irradiating the light in the vertical direction D2 may be switched as shown in the above. Further, the irradiation angle may be changed in multiple steps between the oblique direction D1 and the vertical direction D2.

なおこの実施の形態1では、照明手段としてLED22を使用しているが、少なくとも一部のLED22を他の発光素子、たとえばELパネル、レーザ、放電灯などに替えてもよい。 Although the LED 22 is used as the lighting means in the first embodiment, at least a part of the LED 22 may be replaced with another light emitting element such as an EL panel, a laser, or a discharge lamp.

[色柄判別プローブの変形例構成]
図2に示す色柄判別プローブ11における、ハウジング21の内面部27の形状、および内面部27における、LED22やカメラ23を含む各種光学部品の配設位置は、LED22から発せられた光が対象物2の表面を良好に照射し、カメラ23が対象物2の表面を適切に撮影して必要な品質の画像データを取得することができるのであれば、他のどのようなものであってもよい。
[Modified configuration of color pattern discrimination probe]
In the color pattern discrimination probe 11 shown in FIG. 2, the shape of the inner surface portion 27 of the housing 21 and the arrangement position of various optical components including the LED 22 and the camera 23 on the inner surface portion 27 are objects of light emitted from the LED 22. Any other object may be used as long as it can irradiate the surface of the object 2 well and the camera 23 can appropriately photograph the surface of the object 2 and acquire image data of the required quality. ..

図3ないし図5に、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の変形例を示す。これらの図に示す色柄判別プローブ11は、「照明手段」の一部を構成する種々の光学的素子を備えている。これらの色柄判別プローブ11は、複数の照明パターンを切り替えながら、対象物2の表面を撮影し、必要な品質の画像データを取得することが可能であるような多種多様の構成のうち、代表的なものにすぎない。したがって図3ないし図5における各種光学部品の配設位置や個数は例示にすぎず、図示したもののみに限定されない。 3 to 5 show a modified example of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment. The color pattern discrimination probe 11 shown in these figures includes various optical elements that form a part of the “illumination means”. These color pattern discrimination probes 11 are representative of a wide variety of configurations in which it is possible to photograph the surface of an object 2 while switching a plurality of illumination patterns and acquire image data of required quality. It's just something like that. Therefore, the arrangement positions and the number of various optical components in FIGS. 3 to 5 are merely examples, and are not limited to those shown in the drawings.

図3は、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の第1の変形例の概略構成を示す図である。この構成例は、「照明手段」の一部を構成する導光材30を使い、複数のLED22が発した光を対象物2の表面に導く構造の色柄判別プローブ11である。導光材30はアクリル樹脂などの透明な材質で作られた部材で、一端から入射された光を他端に導くものである。これを適切に配設して光の照射位置や照射角度を切り替え可能とすることで、自由度の高い照明設計が可能になる。この例では、対象物2の表面に対して垂直に近い方向D3に入射する光や、斜めの方向D4に入射する光や、水平に近い方向D5に入射する光を切り替えて使い分けることができる。そのため対象物2の表面が持っている、光沢や反射指向性を画像データに反映させることができる。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a first modification of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment. This configuration example is a color pattern discrimination probe 11 having a structure that guides the light emitted by a plurality of LEDs 22 to the surface of the object 2 by using the light guide material 30 that constitutes a part of the “illumination means”. The light guide material 30 is a member made of a transparent material such as acrylic resin, and guides light incident from one end to the other end. By appropriately arranging these and making it possible to switch the irradiation position and irradiation angle of light, it is possible to design lighting with a high degree of freedom. In this example, the light incident on the direction D3 close to perpendicular to the surface of the object 2, the light incident on the diagonal direction D4, and the light incident on the direction D5 close to the horizontal can be switched and used properly. Therefore, the gloss and reflection directivity of the surface of the object 2 can be reflected in the image data.

図4は、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の第2の変形例の概略構成を示す図である。この構成例は、「照明手段」の一部を構成する内面部27を使い、複数のLED22が発した光を対象物2の表面に導く構造の色柄判別プローブ11である。同図の色柄判別プローブ11において、内面部27は金属でドーム型に形成され、その内側には光を吸収せずに乱反射させる白い塗装がなされている。LED22は、ハウジング21の下端の設置部31に、光を略上方に向けて照射するように配設されている。図4に示すようにLED22から発せられた光は、上方向D6に照射され、少なくとも1回は内面部27に反射されてから、対象物2の表面方向D7に照射される間接照明となる。対象物2の表面に凹凸があっても影ができにくくなるので、対象物2の表面の光沢や反射指向性による影響を排除し、材質本来の色彩や模様を忠実に画像データに反映させることができる。またピーク波長の異なる複数種類のLED22を混在させれば、微妙な色彩や模様の違いも高精度に画像データに反映させることができる。図4には拡散光による照明のみが可能な構成を示したが、図2に示すような、対象物2に光を直接照射するLED22(図示せず)を追加し、間接照明と直接照明とを切り替えることができるように構成してもよい。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a second modification of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment. This configuration example is a color pattern discrimination probe 11 having a structure that guides the light emitted by a plurality of LEDs 22 to the surface of the object 2 by using the inner surface portion 27 that constitutes a part of the “illumination means”. In the color pattern discrimination probe 11 shown in the figure, the inner surface portion 27 is formed of metal in a dome shape, and the inside thereof is coated with white paint that diffusely reflects light without absorbing it. The LED 22 is arranged so as to irradiate the installation portion 31 at the lower end of the housing 21 with light substantially upward. As shown in FIG. 4, the light emitted from the LED 22 is irradiated in the upward direction D6, reflected by the inner surface portion 27 at least once, and then becomes indirect illumination to be irradiated in the surface direction D7 of the object 2. Since shadows are less likely to be formed even if the surface of the object 2 is uneven, the influence of the gloss and reflection directivity of the surface of the object 2 should be eliminated, and the original color and pattern of the material should be faithfully reflected in the image data. Can be done. Further, if a plurality of types of LEDs 22 having different peak wavelengths are mixed, subtle differences in colors and patterns can be reflected in the image data with high accuracy. Although FIG. 4 shows a configuration in which only diffused light can be illuminated, an LED 22 (not shown) that directly irradiates the object 2 as shown in FIG. 2 is added to provide indirect illumination and direct illumination. It may be configured so that it can be switched.

図5は、この実施の形態1の色柄判別プローブ11の第3の変形例の概略構成を示す図である。この構成例は、「照明手段」の一部を構成する光学的素子がLED22等の光学的な特性を変化させることで、照明パターンを切り替えることのできるような、光学的素子の配置ならびに構成を備えている。具体的には、図5の色柄判別プローブ11は、LED22の前に「照明手段」の一部を構成する液晶フィルタ32を複数配設した構造の色柄判別プローブ11である。同図の色柄判別プローブ11においては、ハウジング21の内面部27の上方に、下方向に向けて光を照射するようにLED22が配設され、LED22の下方の内面部27には光透過性の液晶フィルタ32が配設され、液晶フィルタ32の下方には、開口部33が開口形成されている。液晶フィルタ32は、電気回路(図示せず)によって電圧を印加されると、電圧に依存して光の透過率や透過方向を変化させることができる。図5の変形例において、LED22が発した光は液晶フィルタ32を透過し、変調されてから対象物2の表面に照射される。そのため液晶フィルタ32の透過率を電気的に変化させれば、液晶フィルタ32を透過する光の照射方向が方向D8、方向D9のように変化し、その結果、対象物2の表面に照射される光の向きを方向D10、方向D11のように変化させることができる。「照明手段」の一部を構成する、光を変調させる光学的素子には、液晶フィルタ、バリフォーカルレンズなどの透過素子だけでなく、ガルバノミラー、ディジタルミラーデバイス(DMD)などの反射素子を使ってもよい。 FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a third modification of the color pattern discrimination probe 11 of the first embodiment. In this configuration example, the arrangement and configuration of the optical elements are arranged so that the optical elements constituting a part of the "illumination means" can switch the illumination pattern by changing the optical characteristics of the LED 22 and the like. I have. Specifically, the color pattern discrimination probe 11 of FIG. 5 is a color pattern discrimination probe 11 having a structure in which a plurality of liquid crystal filters 32 constituting a part of the “illumination means” are arranged in front of the LED 22. In the color pattern discrimination probe 11 shown in the figure, the LED 22 is arranged above the inner surface portion 27 of the housing 21 so as to irradiate light downward, and the inner surface portion 27 below the LED 22 is light transmissive. The liquid crystal filter 32 of the above is arranged, and an opening 33 is formed below the liquid crystal filter 32. When a voltage is applied to the liquid crystal filter 32 by an electric circuit (not shown), the light transmittance and the transmission direction can be changed depending on the voltage. In the modified example of FIG. 5, the light emitted by the LED 22 passes through the liquid crystal filter 32, is modulated, and then irradiates the surface of the object 2. Therefore, if the transmittance of the liquid crystal filter 32 is electrically changed, the irradiation direction of the light transmitted through the liquid crystal filter 32 changes in the directions D8 and D9, and as a result, the surface of the object 2 is irradiated. The direction of the light can be changed as the direction D10 and the direction D11. Not only transmissive elements such as liquid crystal filters and varifocal lenses, but also reflective elements such as galvano mirrors and digital mirror devices (DMDs) are used as optical elements that modulate light, which form part of the "illumination means". You may.

以上、図2〜図5で示した色柄判別プローブ11では、本体部10の一部であるハウジング21の形状および大きさを使用者が把持可能に形成したが、これに限定されずに本体部10の他の部分を、使用者が把持可能な形状および大きさに形成してもよい。たとえば本体部10を構成するスカート24が、使用者が把持可能な形状及び大きさに形成されていてもよい。また本体部10が、ハウジング21やスカート24の一部に突設された、使用者が把持可能な形状および大きさの取っ手を有する構成であってもよい。その場合の取っ手は、光を透過させる透明な部材で構成されていても、不透明な部材で構成されていてもよい。 As described above, in the color pattern discrimination probe 11 shown in FIGS. 2 to 5, the shape and size of the housing 21 which is a part of the main body 10 are formed so as to be graspable by the user, but the main body is not limited to this. The other portion of the portion 10 may be formed in a shape and size that can be grasped by the user. For example, the skirt 24 constituting the main body portion 10 may be formed in a shape and size that can be grasped by the user. Further, the main body portion 10 may be configured to have a handle having a shape and a size that can be grasped by the user, which is projected from a part of the housing 21 or the skirt 24. In that case, the handle may be made of a transparent member that allows light to pass through, or may be made of an opaque member.

いずれにせよ、図2〜図5で示した色柄判別プローブ11の構成はすべて例にすぎず、他の原理に基づく構成や、複数の原理を組み合わせた構成があり得ることは言うまでもない。 In any case, the configurations of the color pattern discrimination probe 11 shown in FIGS. 2 to 5 are all examples, and it goes without saying that there may be configurations based on other principles or configurations in which a plurality of principles are combined.

[本体装置の構成]
図6は、この実施の形態1の色柄判別装置1Aを構成する、色柄判別プローブ11と本体装置12の機能概略を示す機能ブロック図である。同図に基づいて、この実施の形態1の本体装置12の機能概略を説明する。
[Configuration of main unit]
FIG. 6 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the color pattern discrimination probe 11 and the main body device 12 constituting the color pattern discrimination device 1A of the first embodiment. Based on the figure, the functional outline of the main body device 12 of the first embodiment will be described.

本体装置12は、CPUなどの制御手段、CPUなどが作業領域や一時記憶領域として使用するRAMやキャッシュメモリ、データやプログラムが記録されたROMやEEPROMやハードディスクなどの補助記憶媒体(いずれも図示せず)を備える。本体装置12の、ROMやEEPROMなど(図示せず)によって構成される記録部20には、この色柄判別装置1Aに用いられる色柄判別プログラム40がセットアップされている。色柄判別プログラム40は、色柄判別装置1Aを構成する各種のハードウェアを制御し、対象物2の属するカテゴリを判別する機能を持つ。また本体装置12はユーザインタフェースとして、色柄判別装置1Aに判別動作の開始を指示したりするのに使われる操作部と、色柄判別装置1Aによる判別結果を表示したりするのに使われる表示部を持つ。操作部はキーボード14(図1参照)、マウス(図示せず)、タッチパネル(図示せず)などによって構成され、表示部はディスプレイ15(図1参照)、プリンタ(図示せず)などによって構成される。 The main unit 12 includes a control means such as a CPU, a RAM or cache memory used by the CPU or the like as a work area or a temporary storage area, and an auxiliary storage medium such as a ROM, EEPROM, or a hard disk in which data or a program is recorded (all of which are shown in the figure). ). The color pattern discrimination program 40 used for the color pattern discrimination device 1A is set up in the recording unit 20 of the main body device 12 composed of a ROM, EEPROM, or the like (not shown). The color pattern discrimination program 40 has a function of controlling various hardware constituting the color pattern discrimination device 1A and discriminating the category to which the object 2 belongs. Further, the main body device 12 has an operation unit used as a user interface for instructing the color pattern discrimination device 1A to start the discrimination operation, and a display used for displaying the discrimination result by the color pattern discrimination device 1A. Have a department. The operation unit is composed of a keyboard 14 (see FIG. 1), a mouse (not shown), a touch panel (not shown), and the display unit is composed of a display 15 (see FIG. 1), a printer (not shown), and the like. To.

図6に示すとおり、本体装置12には、色柄判別プログラム40が実行された結果実現される機能手段として、「照明制御手段」としての照明パターン切り替え部41、「撮影制御手段」としての撮影制御部42、画像取得部43、「特徴量取得手段」としての特徴量抽出部44、「カテゴリ判別手段」としてのカテゴリ判別部45、統括制御部46を備えている。照明パターン切り替え部41、画像取得部43、特徴量抽出部44、カテゴリ判別部45は、統括制御部46からの動作指示55を受けて連動して動作する。 As shown in FIG. 6, the main unit 12 has a lighting pattern switching unit 41 as a “lighting control means” and a shooting as a “shooting control means” as functional means realized as a result of executing the color pattern discrimination program 40. It includes a control unit 42, an image acquisition unit 43, a feature amount extraction unit 44 as a "feature amount acquisition means", a category determination unit 45 as a "category determination means", and a general control unit 46. The illumination pattern switching unit 41, the image acquisition unit 43, the feature amount extraction unit 44, and the category determination unit 45 operate in conjunction with each other in response to the operation instruction 55 from the overall control unit 46.

照明パターン切り替え部41は、照明手段またはそのドライバ(ハードウェアを制御するための専用プログラム)に照明制御信号51を送り、複数のLED22の点灯/消灯を個別に切り替えたり、個々のLED22の点灯する輝度を調節したり、LED22の発する光を変調させる光学的素子を駆動したりして、対象物2の表面に照射される照明のパターンを切り替える機能を持つ。照明パターン切り替え部41は、個々の照明パターンに対応する照明制御信号51の組み合わせを記述するテーブル(図示せず)を持っており、統括制御部46からの動作指示55によって照明パターンが切り替えられると、それに対応する組み合わせの照明制御信号51をLED22に送る。 The lighting pattern switching unit 41 sends a lighting control signal 51 to a lighting means or a driver thereof (a dedicated program for controlling hardware) to individually switch lighting / extinguishing of a plurality of LEDs 22 or to turn on each LED 22. It has a function of adjusting the brightness and driving an optical element that modulates the light emitted by the LED 22 to switch the illumination pattern applied to the surface of the object 2. The lighting pattern switching unit 41 has a table (not shown) that describes a combination of lighting control signals 51 corresponding to each lighting pattern, and when the lighting pattern is switched by an operation instruction 55 from the integrated control unit 46. , The lighting control signal 51 of the corresponding combination is sent to the LED 22.

撮影制御部42は、カメラ23が行う撮影動作を制御する。具体的には、カメラ23に撮影動作を開始・終了させる撮影信号を送信する。 The shooting control unit 42 controls the shooting operation performed by the camera 23. Specifically, a shooting signal for starting / ending the shooting operation is transmitted to the camera 23.

画像取得部43は、対象物2の表面を撮影しているカメラ23からの映像52を動画として常時取り込んでおり、統括制御部46から動作指示55を受けると、その時点で映像52から静止画(フレーム)を切り出して、画像53を作成する機能を持つ。 The image acquisition unit 43 constantly captures the image 52 from the camera 23 that is photographing the surface of the object 2 as a moving image, and when the operation instruction 55 is received from the integrated control unit 46, the still image from the image 52 at that time. It has a function of cutting out (frame) and creating an image 53.

特徴量抽出部44は、画像取得部43の取得した画像53を定量的に評価し、その結果としての特徴量ベクトル54を求める機能を持つ。特徴量ベクトル54は、画像53を特徴づける数値である特徴量を所定の数だけ集め、ベクトルとしたものである。汎用的に使うことのできる特徴量としては、ピクセルの明度・彩度・色相、移動相関係数、空間的周波数、領域の異方性や真円度といったものが挙げられる。これらの特徴量の値が画像53の部位ごとに異なる場合、あらかじめ設定された複数の興味領域ごとに平均値や分散値を求め、それぞれ別個の特徴量とすることもできる。 The feature amount extraction unit 44 has a function of quantitatively evaluating the image 53 acquired by the image acquisition unit 43 and obtaining the feature amount vector 54 as a result. The feature amount vector 54 is a vector obtained by collecting a predetermined number of feature amounts, which are numerical values that characterize the image 53. Features that can be used for general purposes include pixel brightness / saturation / hue, movement correlation coefficient, spatial frequency, domain anisotropy, and roundness. When the values of these feature amounts are different for each part of the image 53, the average value and the dispersion value can be obtained for each of a plurality of preset areas of interest, and the feature amounts can be set separately for each.

カテゴリ判別部45は、対象物2から得られた特徴量ベクトル54を、カテゴリが既知である参照特徴量ベクトルと統計的に比較し、対象物2が属すると考えられるカテゴリと、それに対する所属確率を推定することで、対象物2の属するカテゴリを判別する機能を持つ。なおここでの「判別」には、所属確率が1である唯一のカテゴリを求める処理だけでなく、不確かさを許容して、所属確率が1未満である複数のカテゴリを求める処理も含まれる。個々のカテゴリに対する所属確率を推定する具体的な方法としては、クラスタ分析法、分布検定法、MT法などの統計的アルゴリズムが使える。 The category discrimination unit 45 statistically compares the feature amount vector 54 obtained from the object 2 with the reference feature amount vector whose category is known, the category to which the object 2 is considered to belong, and the probability of belonging to the category. Has a function of discriminating the category to which the object 2 belongs by estimating. The "discrimination" here includes not only the process of finding the only category having a affiliation probability of 1, but also the process of finding a plurality of categories having a affiliation probability of less than 1 by allowing uncertainty. As a specific method for estimating the affiliation probability for each category, statistical algorithms such as a cluster analysis method, a distribution test method, and an MT method can be used.

参照特徴量ベクトルは、事前の学習によってカテゴリが既知であるような対象物2から得られ、カテゴリ判別部45にあらかじめ登録される特徴量ベクトルであり、カテゴリが未知の対象物2から得られた特徴量ベクトル54と比較するために用いられる。なおカテゴリ判別部45に参照特徴量ベクトルを登録する作業は「教示」と呼ばれる。具体的にはこの作業は、特別なモードで色柄判別装置1Aを動作させ、カテゴリが既知であるような対象物2を使って特徴量ベクトルを得るとともに、対象物2の属するカテゴリを入力するものである。これによって特徴量ベクトルとカテゴリの対応関係を、カテゴリ判別部45が解釈可能な形で記録する。 The reference feature vector is a feature vector obtained from an object 2 whose category is known by prior learning and registered in advance in the category determination unit 45, and is obtained from an object 2 whose category is unknown. It is used for comparison with the feature vector 54. The work of registering the reference feature amount vector in the category determination unit 45 is called "teaching". Specifically, in this work, the color pattern discriminating device 1A is operated in a special mode, a feature quantity vector is obtained using an object 2 whose category is known, and a category to which the object 2 belongs is input. It is a thing. As a result, the correspondence between the feature amount vector and the category is recorded in a form that can be interpreted by the category discriminating unit 45.

統括制御部46は、照明パターン切り替え部41、撮影制御部42、画像取得部43、特徴量抽出部44、カテゴリ判別部45に動作指示55を送って所定の順番で動作させ、色柄判別の目的に合わせて連動させる機能を持つ。また照明パターン切り替え部41、画像取得部43、特徴量抽出部44、カテゴリ判別部45に委ねることのできない一部の処理を直接実行する機能も持つ。 The overall control unit 46 sends an operation instruction 55 to the lighting pattern switching unit 41, the shooting control unit 42, the image acquisition unit 43, the feature amount extraction unit 44, and the category determination unit 45 to operate them in a predetermined order to determine the color pattern. It has a function to link according to the purpose. It also has a function of directly executing some processing that cannot be entrusted to the illumination pattern switching unit 41, the image acquisition unit 43, the feature amount extraction unit 44, and the category determination unit 45.

[判別対象物]
この実施の形態1の色柄判別装置1Aによって色柄を判別するべき対象物2としては、家屋、ビルディング、建造物、車両、船舶、外壁、内壁、床、柱、木材、じゅうたん、壁紙、ドア、サッシ、机、椅子、たんす、布団、衣服、布地、包装紙、特殊紙、家電製品、電子部品、文房具、玩具、食品など、多種多様な有体物が考えられる。有体物は固体に限らず、一部または全部が液体や気体であってもよいし、一部または全部が無体物、たとえばディスプレイの表示状態などであってもよい。また対象物2の判別する「色柄」には、色彩、模様、反射光沢、凹凸、質感といった「視覚的に観察することができる特徴」のすべてが含まれる。色彩は有彩色でも無彩色でもよく、有色透明や無色透明でもよい。また人間が視覚によって認知する特徴に限らず、凹凸や質感など、通常は触覚によって認知する特徴であってもよい。
[Discrimination target]
The object 2 whose color pattern should be discriminated by the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment includes a house, a building, a building, a vehicle, a ship, an outer wall, an inner wall, a floor, a pillar, wood, a carpet, a wallpaper, and a door. , Sashes, desks, chairs, tanks, duvets, clothes, fabrics, wrapping paper, special paper, home appliances, electronic parts, stationery, toys, food, etc. The tangible object is not limited to a solid, and a part or all of it may be a liquid or a gas, or a part or all of it may be an intangible object, for example, the display state of a display. Further, the "color pattern" discriminated by the object 2 includes all "features that can be visually observed" such as color, pattern, reflected gloss, unevenness, and texture. The color may be chromatic or achromatic, and may be colored transparent or colorless and transparent. Further, the feature is not limited to the feature perceived by human eyes, but may be a feature usually perceived by tactile sensation such as unevenness and texture.

[カテゴリ]
この実施の形態1の色柄判別装置1Aが判別する「カテゴリ」とは、対象物2を所定のルールによって分類したそれぞれのグループである。たとえば木目であれば木の種類、壁紙であればその製品番号、布地であれば繊維の種類といったカテゴリが定義できる。カテゴリは製品やメーカに固有のガイドラインによって決まるものであり、必ずしも定量的、客観的なものではない。また対象物2の視覚的な特徴が、必ず一つのカテゴリに対応するとは限らない。視覚的には区別のできない複数の対象物2が、別個のカテゴリに属することもあり得る。
[category]
The "category" discriminated by the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment is a group in which the object 2 is classified according to a predetermined rule. For example, categories such as wood type for wood grain, product number for wallpaper, and fiber type for fabric can be defined. Categories are determined by product and manufacturer-specific guidelines and are not necessarily quantitative or objective. Further, the visual features of the object 2 do not always correspond to one category. A plurality of visually indistinguishable objects 2 may belong to different categories.

図7は、この実施の形態1の色柄判別装置1Aにおいて判別されるカテゴリを模式的に示す図である。なお、同図に示すサンプルは下記サイトに表示されたものを例示として用いている。
一般財団法人
日本木材総合情報センター「木net」ホームページ
http://www.jawic.or.jp/woods/sch.php
府中家具工業協同組合「木材図鑑」ホームページ
http://www.fuchu.or.jp/~kagu/mokuzai/mokuji.htm
図7は対象物2の表面が木目模様を有する場合を示し、この場合には木の種類をカテゴリにすることができる。すなわち木の種類がスギである第1のカテゴリ100、木の種類がアカマツである第2のカテゴリ100、木の種類がヒノキである第3のカテゴリ100、木の種類がチークである第4のカテゴリ100、木の種類がアガチスである第5のカテゴリ100がそれぞれ異なるカテゴリ100を形成しており、それぞれのカテゴリ100には2個以上のサンプルが属している。なお以下では説明を簡単にするため、特に区別の必要がある場合を除き、第1〜第5のカテゴリ100,100,100,100,100を総称してカテゴリ100と記載する(本明細書において同じ)。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the categories discriminated by the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment. The sample shown in the figure is the one displayed on the following site as an example.
Japan Wood Information Center "Wood net" homepage
http://www.jawic.or.jp/woods/sch.php
Fuchu Furniture Industry Cooperative "Wood Picture Book" Home Page
http://www.fuchu.or.jp/~kagu/mokuzai/mokuji.htm
FIG. 7 shows a case where the surface of the object 2 has a wood grain pattern, and in this case, the type of wood can be categorized. That is, the first category 100 1 where the type of tree is sugi, the second category 100 2 where the type of tree is red pine, the third category 100 3 where the type of tree is cypress, and the type of tree is teak. The fourth category 100 4 and the fifth category 100 2 whose tree type is agathis form different categories 100, and each category 100 has two or more samples. In the following, for the sake of simplicity, the first to fifth categories 100 1 , 100 2 , 100 3 , 100 4 , 100 5 are collectively referred to as category 100, unless otherwise necessary to distinguish them. (The same in this specification).

それぞれのサンプルからは、視覚的な特徴量を複数取得することができる。たとえば明度の平均値や分散値、彩度の平均値や分散値、色相の平均値や分散値、木目の平行度や直線性、木目による明暗の比、反射率や拡散率といった特徴量を得ることができる。またこれらの特徴量の移動平均や移動相関係数、二つの特徴量の間の相関係数なども、別の特徴量と見なすことができる。そのため数十から数千に及ぶ多数の特徴量を取得することも可能である。 A plurality of visual features can be obtained from each sample. For example, obtain features such as lightness average value and variance value, saturation average value and dispersion value, hue average value and dispersion value, grain parallelism and linearity, light and dark ratio by wood grain, reflectance and diffusion rate. be able to. Further, the moving average and the moving correlation coefficient of these features, the correlation coefficient between two features, and the like can be regarded as different features. Therefore, it is possible to acquire a large number of features ranging from tens to thousands.

カテゴリ判別部45は、カメラ23の撮影した対象物2が、これらの第1のカテゴリ100〜第5のカテゴリ100のどれに属するかを判別する。一つのカテゴリ100を選び、そのカテゴリ100に属する多数のサンプルから特徴量を得ると、それぞれの特徴量はカテゴリ100ごとに決まった分布に従う。属するカテゴリ100が未知である対象物2のサンプルに対しては、あらかじめカテゴリ100ごとに求められた特徴量の分布を使うことで、そのサンプルがそれぞれのカテゴリ100に属する可能性を統計的に算出することが可能である。特徴量の分布がほぼ重なる複数のカテゴリ100が存在し、特徴量だけからカテゴリを判別することが難しいこともあるが、その場合でも第1のカテゴリ100〜第5のカテゴリ100に対し、それぞれにサンプルが属する可能性を算出することは可能である。また可能性の高い複数のカテゴリ100を抽出し、そのサンプルが属するカテゴリ100の候補として挙げることも可能である。 The category determination unit 45 determines which of the first category 100 1 to the fifth category 100 5 the object 2 photographed by the camera 23 belongs to. When one category 100 is selected and feature quantities are obtained from a large number of samples belonging to the category 100, each feature quantity follows a distribution determined for each category 100. For the sample of the object 2 to which the category 100 to which it belongs is unknown, the possibility that the sample belongs to each category 100 is statistically calculated by using the distribution of the feature amount obtained in advance for each category 100. It is possible to do. There are a plurality of categories 100 in which the distributions of the feature amounts almost overlap, and it may be difficult to distinguish the categories only from the feature amounts, but even in that case, the first category 100 1 to the fifth category 100 5 are compared with each other. It is possible to calculate the likelihood that a sample will belong to each. It is also possible to extract a plurality of highly probable categories 100 and list them as candidates for the category 100 to which the sample belongs.

[照明パターンと特徴量との対応]
図8に、この実施の形態1の色柄判別装置1Aにおける、照明パターンと特徴量との対応例を示す。
[Correspondence between lighting patterns and features]
FIG. 8 shows an example of correspondence between the illumination pattern and the feature amount in the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment.

図8の表200に示すとおり、この実施の形態1では、照明パターン切り替え部41が、LED22についてNとおりの照明パターン201,201,……,201を切り替える。なお以下では説明を簡単にするため、特に区別の必要がある場合を除き、照明パターン201,201,・・・,201を総称して照明パターン201と記載する(本明細書において同じ)。 As shown in Table 200 of FIG. 8, in the first embodiment, the illumination pattern switching unit 41, illumination pattern 201 1 of N as the LED 22, 201 2, ......, switches the 201 N. Note For ease of explanation in the following, unless otherwise there is a need for distinction, illumination pattern 201 1, 201 2, · · ·, 201 N to as illumination pattern 201 collectively (the same in the present specification ).

撮影制御部42は、それぞれの照明パターン201ごとにカメラ23に撮影を行わせ、1枚ずつ画像53を取得する。特徴量抽出部44は、それぞれの画像53からM個の特徴量C(たとえば照明パターン201のもとで撮影された画像53から特徴量C11,C12,……,C1M、照明パターン201のもとで撮影された画像53から特徴量CN1,CN2,……,CNM)を抽出する。したがって全体としてはN×M個の特徴量Cが抽出されることになる。照明パターン201の切り替えを行わない従来の手法では、M個の特徴量Cしか得られないのに比べ、本発明による色柄判別装置1Aでは非常に多くの特徴量Cを抽出することができる。一般に統計的な判別アルゴリズムでは、特徴量の数(特徴量ベクトルの次元)が高いほど判別精度が向上する。そのため本発明による色柄判別装置1Aでは、従来の手法に比べて判別の精度を著しく高めることができる。 The shooting control unit 42 causes the camera 23 to shoot for each lighting pattern 201, and acquires the image 53 one by one. Feature extracting unit 44, respectively the M from the image 53 of the feature amount C (e.g. feature quantity C 11 from the image 53 taken by the original illumination pattern 201 1, C 12, ......, C 1M, illumination pattern The feature quantities C N1 , C N2 , ..., C NM ) are extracted from the image 53 taken under 201 N. Therefore, as a whole, N × M feature quantities C are extracted. In the conventional method in which the illumination pattern 201 is not switched, only M feature quantities C can be obtained, whereas the color pattern discriminating device 1A according to the present invention can extract a very large number of feature quantities C. Generally, in a statistical discrimination algorithm, the higher the number of features (dimension of the feature vector), the better the discrimination accuracy. Therefore, in the color pattern discrimination apparatus 1A according to the present invention, the accuracy of discrimination can be remarkably improved as compared with the conventional method.

[照明パターンの切り替えと特徴量]
この実施の形態1の色柄判別装置1Aでは、対象物2の表面から多くの特徴量を得る方法として、照明パターン切り替え部41がLED22の照明パターン201を切り替えながら、カメラ23が複数回の撮影を行うアプローチを採っている。
[Lighting pattern switching and features]
In the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment, as a method of obtaining a large number of features from the surface of the object 2, the camera 23 takes a plurality of photographs while the illumination pattern switching unit 41 switches the illumination pattern 201 of the LED 22. We are taking an approach to do.

対象物2の表面から得られる特徴量を増やす方法としては、他にもいくつかの方法が知られている。光学解像度の高いカメラを使い、取得される画像53を構成するピクセルの数を増やす方法、高ダイナミックレンジのカメラを使い、取得される画像53を構成するピクセルの階調の数を増やす方法、カラー型やマルチスペクトル型のカメラを使い、取得される画像53を構成するピクセルの原色数を増やす方法などである。たとえば30万ピクセルのカメラを200万ピクセルのものに替えたり、8ビット(256)階調のカメラを16ビット(65,536)階調のものに替えたり、モノクロのカメラをカラーのものに替えたりすれば、1回の撮影でより多くの特徴量を得ることができる。 Several other methods are known as methods for increasing the feature amount obtained from the surface of the object 2. How to use a camera with high optical resolution to increase the number of pixels that make up the acquired image 53, how to use a camera with a high dynamic range to increase the number of gradations of the pixels that make up the acquired image 53, color This is a method of increasing the number of primary colors of the pixels constituting the acquired image 53 by using a type or multispectral type camera. For example, replace a 300,000-pixel camera with a 2-megapixel camera, replace an 8-bit (256) gradation camera with a 16-bit (65,536) gradation camera, or replace a monochrome camera with a color one. If you do, you can get more features in one shot.

しかし従来のアプローチを取る場合、色柄判別装置1Aのアプローチに比べて多くのコストがかかることが多かった。光学解像度の高いカメラ、ハイダイナミックレンジ型のカメラ、マルチスペクトル型のカメラはいずれも、この実施の形態1の色柄判別装置1Aで使用している汎用のカメラ23よりも相当高価である。またこれらの特殊なカメラは、汎用のカメラよりも大型である場合が多く、色柄判別装置1Aの使い勝手の点でも課題が残る。 However, when the conventional approach is taken, it often costs more than the approach of the color pattern discriminating device 1A. The camera having a high optical resolution, the high dynamic range type camera, and the multispectral type camera are all considerably more expensive than the general-purpose camera 23 used in the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment. Further, these special cameras are often larger than general-purpose cameras, and there remains a problem in terms of usability of the color pattern discriminating device 1A.

これに対して色柄判別装置1Aでは、汎用のカメラ23を使用しているにもかかわらず、これらの特殊なカメラを使用するのと同様の効果を得ることができる。 On the other hand, in the color pattern discriminating device 1A, although a general-purpose camera 23 is used, the same effect as using these special cameras can be obtained.

一つの例として、照明パターン201の切り替えによるLED22の輝度の変化量が、カメラ23に固有の明度分解能を下回るように構成されている場合を考え、以下図9を使って説明する。ここでの説明をわかりやすくするため、カメラ23が1〜9の9段階の明度スケールを持ち、9とおりの明度しか区別することができないものとする。そしてこのカメラ23が撮影している対象物2の表面の明度が、第1の対象物2では5.8、第2の対象物2では6.2であったとする(図9のア)。この場合、第1の対象物2と第2の対象物2の表面の明度の違いは画像53に現れない。これらの表面は画像53の上で、いずれも明度が6であるようなピクセルとして現れるからである。しかしLED22の輝度を、90%から110%まで、5%刻みで5段階に変えてみる(図9のイ〜ウ)。すると対象物2の表面の明度はLED22の輝度に比例して変化するので、画像53に現れるピクセルの明度は、第1の対象物2では(5,6,6,6,6)、第2の対象物2では(6,6,6,7,7)となり、5回の平均値に違いが現れることがわかる。すなわちLED22の輝度を段階的に変えることにより、本来は区別することができなかった、対象物2の表面の微妙な明度の違いが区別できるようになる。色柄判別装置1Aが実際に使用するカメラ23は、8ビット(256)階調の汎用品であるが、このように照明パターン201を切り替えることで、高価なハイダイナミックレンジ型のカメラ23を使うのと同様の効果を得ることができる。 As one example, consider a case where the amount of change in the brightness of the LED 22 due to the switching of the illumination pattern 201 is configured to be lower than the brightness resolution inherent in the camera 23, and will be described below with reference to FIG. 9. In order to make the explanation here easy to understand, it is assumed that the camera 23 has a 9-step brightness scale of 1 to 9 and can distinguish only 9 kinds of brightness. It is assumed that the brightness of the surface of the object 2 photographed by the camera 23 is 5.8 for the first object 2 a and 6.2 for the second object 2 b (FIG. 9A). ). In this case, the brightness difference between the first object 2 a and the second object 2 b of the surface does not appear in the image 53. This is because these surfaces all appear on the image 53 as pixels having a lightness of 6. However, the brightness of the LED 22 is changed from 90% to 110% in 5% increments (a to c in FIG. 9). Then, since the brightness of the surface of the object 2 changes in proportion to the brightness of the LED 22, the brightness of the pixels appearing in the image 53 is (5, 6, 6, 6, 6) in the first object 2 a. in 2 of the object 2 b (6,6,6,7,7) next, it is understood to appear differences in five of the mean. That is, by changing the brightness of the LED 22 step by step, it becomes possible to distinguish a subtle difference in brightness on the surface of the object 2, which was originally indistinguishable. The camera 23 actually used by the color pattern discriminating device 1A is a general-purpose product with 8-bit (256) gradation, but by switching the illumination pattern 201 in this way, an expensive high dynamic range type camera 23 is used. The same effect as that of

もう一つの例として、LED22が、ピーク波長の異なる複数のLED22で構成されている場合を考え、以下図10を使って説明する。ここでも説明をわかりやすくするため、カメラ23が波長500nmにピーク感度を持つモノクロのカメラであるとする。また対象物2の表面が反射する光が同じ形の波長分布を持ち、そのピーク波長は異なっていて、第1の対象物2では480nm、第2の対象物2では520nmであったとする。なお図10の説明においては、区別の必要がある場合、第1の対象物2を対象物2、第2の対象物2を対象物2と記載する(第1の対象物2、第2の対象物2はいずれも図示せず)。 As another example, consider a case where the LED 22 is composed of a plurality of LEDs 22 having different peak wavelengths, and will be described below with reference to FIG. 10. Again, for the sake of clarity, it is assumed that the camera 23 is a monochrome camera having a peak sensitivity at a wavelength of 500 nm. Further, it is assumed that the light reflected by the surface of the object 2 has the same wavelength distribution and the peak wavelengths are different, that is , 480 nm for the first object 2 a and 520 nm for the second object 2 b. .. In the description of FIG. 10, when it is necessary to distinguish, the first object 2 is described as an object 2 a and the second object 2 is described as an object 2 b (first object 2 a , Neither of the second objects 2b is shown).

LED22から発せられる光が白色光である場合、二つの対象物2の表面の明度の違いは画像53に現れない(図10のアの(a),(b))。それぞれの対象物2が反射する光のピーク波長である480nmと520nmは、カメラ23の感度のピーク波長である500nmを中心として対称な位置にあるからである。 When the light emitted from the LED 22 is white light, the difference in the brightness of the surfaces of the two objects 2 does not appear in the image 53 ((a) and (b) in FIG. 10A). This is because the peak wavelengths of 480 nm and 520 nm of the light reflected by each object 2 are symmetrically positioned with respect to 500 nm, which is the peak wavelength of the sensitivity of the camera 23.

しかしピーク波長が480nmであるLED22と、ピーク波長が520nmであるLED22を切り替えて照射するようにすると、第1の対象物2と第2の対象物2で画像53に違いが現れる。すなわち前者のLED22が点灯する時には、第1の対象物2の表面の画像53(図10のイの(a))の方が、第2の対象物2の表面の画像53(図10のイの(b))よりも明るくなる。これに対し、後者のLED22が点灯する時には、第2の対象物2の表面の画像53(図10のウの(a))の方が、第1の対象物2の表面の画像53(図10のウの(b))よりも明るくなる。つまりモノクロのカメラ23と白色光の組み合わせでは区別することができない対象物2の色の違いも、ピーク波長の異なる複数のLED22を使えば見分けることができる。 But the LED 22 a peak wavelength of 480 nm, the peak wavelength to irradiate switches the LED 22 b is 520 nm, appear differences in the image 53 in the first object 2 a and the second object 2 b .. That is, when the former LED 22 a is lit, the image 53 on the surface of the first object 2 a ((a) in a of FIG. 10) is the image 53 on the surface of the second object 2 b (FIG. 10). It becomes brighter than (b) of 10a. On the other hand, when the latter LED 22 is turned on, the image 53 on the surface of the second object 2 b ((a) in c of FIG. 10) is the image 53 on the surface of the first object 2 a. It becomes brighter than ((b) of c in FIG. 10). That is, the difference in color of the object 2 that cannot be distinguished by the combination of the monochrome camera 23 and the white light can be distinguished by using a plurality of LEDs 22 having different peak wavelengths.

図10に関する上記の記載と同様の考え方は、ピーク感度を持つ波長の数が二つ以上であっても当てはまる。一般的なカラーカメラは、3原色(赤、緑、青)に対応する3種類のイメージセンサしか持っていないが、ピーク波長の異なる4個以上のLED22を使い、照明パターン201を切り替えることで、高価なマルチスペクトル型のカメラを使うのと同様の効果を得ることができる。 The same idea as described above with respect to FIG. 10 applies even if the number of wavelengths having peak sensitivity is two or more. A general color camera has only three types of image sensors corresponding to the three primary colors (red, green, and blue), but by using four or more LEDs 22 with different peak wavelengths and switching the lighting pattern 201, You can get the same effect as using an expensive multispectral camera.

[処理手順]
図11は、この実施の形態1の色柄判別装置1Aの処理手順を示すフローチャートである。以下、同図に基づいて、この実施の形態1の色柄判別装置1Aの処理手順を説明する。
[Processing procedure]
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment. Hereinafter, the processing procedure of the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment will be described with reference to the figure.

まず使用者は、色柄判別プローブ11の密着部29を、対象物2の表面に押し当て、本体装置12のキーボード14などを用いて判別処理を開始させる。 First, the user presses the close contact portion 29 of the color pattern discrimination probe 11 against the surface of the object 2 and starts the discrimination process using the keyboard 14 or the like of the main body device 12.

処理が開始されると、照明パターン切り替え部41は、LED22に照明制御信号51を送り、LED22の照明パターンを最初の照明パターン201に設定する(ステップS1)。この状態で画像取得部43は、カメラ23から画像53を取得する(ステップS2)。 When the process is started, the illumination pattern switching unit 41 sends the illumination control signal 51 to the LED 22 and sets the illumination pattern of the LED 22 to the first illumination pattern 201 (step S1). In this state, the image acquisition unit 43 acquires the image 53 from the camera 23 (step S2).

次に照明パターン切り替え部41は、LED22を次の照明パターン201に切り替える(ステップS3の「いいえ」〜ステップS4)。この状態で画像取得部43は、再びカメラ23から画像53を取得する(ステップS2)。以上の動作は、画像取得部43が、LED22のすべての照明パターン201,201,……,201に対応する画像53を取得するまで繰り返される。 Next, the illumination pattern switching unit 41 switches the LED 22 to the next illumination pattern 201 (“No” in step S3 to step S4). In this state, the image acquisition unit 43 acquires the image 53 from the camera 23 again (step S2). The above operation, the image acquisition unit 43, all of the illumination pattern 201 1 of LED 22, 201 2, ......, is repeated until obtaining an image 53 corresponding to the 201 N.

LED22のすべての照明パターン201,201,……,201に対応する画像53を取得した(ステップS3の「はい」)画像取得部43は、それらの画像53を特徴量抽出部44に送る。特徴量抽出部44ではそれらの画像53から特徴量ベクトル54を求め(ステップS5)、カテゴリ判別部45に送る。カテゴリ判別部45では、あらかじめ決められた統計処理を行い、対象物2のカテゴリを判別する(ステップS6)。 All illumination pattern 201 1 of LED 22, 201 2, ......, an image acquisition unit 43 ( "YES" in step S3) of 201 to acquire an image 53 corresponding to N are feature extraction unit 44 of the images 53 send. The feature amount extraction unit 44 obtains the feature amount vector 54 from those images 53 (step S5) and sends it to the category determination unit 45. The category determination unit 45 performs predetermined statistical processing to determine the category of the object 2 (step S6).

[実施の形態1の効果]
以上、この実施の形態1の色柄判別装置1Aでは、上記ステップS1〜ステップS6の処理を行うことにより、対象物2の属するカテゴリを判別するために多くの特徴量を使うことができるので、従来の手法に比べて高い精度が得られる。
[Effect of Embodiment 1]
As described above, in the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment, many features can be used to discriminate the category to which the object 2 belongs by performing the processes of steps S1 to S6. Higher accuracy can be obtained compared to the conventional method.

具体的には、この実施の形態1では、ステップS2〜ステップS4の処理が照明パターン201の数だけ繰り返される。そのため図8の表200に模式的に示したように、照明パターン切り替え部41にNとおりの照明パターン201、すなわち照明パターン201,201,……,201が用意されているとすると、1回の判別を行うのにN枚の異なる画像53を使用することができる。すなわち画像53を1枚しか使用しない場合に比べ、多くの情報をカテゴリの判別に役立てることができる。以上の効果を得るのに、特殊で高価なカメラを使う必要性はない。そのため製造コストの高騰を抑止し、低価格な色柄判別プローブ11を形成することができる。 Specifically, in the first embodiment, the processes of steps S2 to S4 are repeated for the number of illumination patterns 201. Therefore, as schematically shown in the table 200 of FIG. 8, the illumination pattern switching unit 41 illumination pattern 201 of N as in, that the illumination pattern 201 1, 201 2, ..., when 201 N are prepared, N different images 53 can be used to make one determination. That is, compared to the case where only one image 53 is used, a large amount of information can be used for determining the category. There is no need to use a special and expensive camera to achieve the above effects. Therefore, it is possible to suppress an increase in manufacturing cost and form a low-priced color pattern discrimination probe 11.

すなわちこの実施の形態1においては、複数の照明パターンを切り替えつつ、照明パターンごとに対象物2の表面から画像データを取得することができる。そのため照明パターンを切り替えない場合よりも多くの情報を取得することができるので、より高い精度で対象物2の表面の色柄を判別することができる。 That is, in the first embodiment, image data can be acquired from the surface of the object 2 for each illumination pattern while switching a plurality of illumination patterns. Therefore, since more information can be acquired than when the illumination pattern is not switched, the color pattern on the surface of the object 2 can be discriminated with higher accuracy.

この実施の形態1においては、ハウジング21とスカート24とを設けたことにより、LED22、カメラ23、対象物2の表面を含む光学系を、光の状態が不安定な外界の環境から遮断することができるので、さらに高い精度で対象物2の表面の色柄を判別することができる。 In the first embodiment, by providing the housing 21 and the skirt 24, the optical system including the surfaces of the LED 22, the camera 23, and the object 2 is shielded from the external environment where the light state is unstable. Therefore, the color pattern on the surface of the object 2 can be discriminated with higher accuracy.

この実施の形態1においては、ハウジング21、LED22、カメラ23とを一体化させたことで、色柄判別プローブ11を小型に形成することが可能となる。すなわちハウジング21の内面部27に、LED22やカメラ23や各種の光学部品を堅牢に固定し、それぞれの位置関係や光の進み方を規定することができるので、小型かつ取り扱いが容易でありながら、充分な機能・性能を有する色柄判別プローブ11を形成することができる。そしてスカート24が光学的に開口形成された開口部を有することにより、小型の色柄判別プローブ11の開口部を対象物2の表面に押し当てて色柄を判別する使い方ができるようになり、取り扱いが容易になる。 In the first embodiment, the housing 21, the LED 22, and the camera 23 are integrated, so that the color pattern discrimination probe 11 can be formed in a small size. That is, the LED 22, the camera 23, and various optical components can be firmly fixed to the inner surface portion 27 of the housing 21, and the positional relationship between them and the way light travels can be defined. It is possible to form the color pattern discrimination probe 11 having sufficient functions and performance. Since the skirt 24 has an opening in which an opening is optically formed, the opening of the small color pattern discrimination probe 11 can be pressed against the surface of the object 2 to discriminate the color pattern. Easy to handle.

この実施の形態1においては、色柄の判別を行う使用者が、色柄判別プローブ11のハウジング21の一部を把持して移動させたり、スカート24の一部を対象物2の表面に押し当て、弾性変形させて密着させたりする使い方ができるようになり、色柄判別プローブ11の取り扱いが容易になる。 In the first embodiment, the user who discriminates the color pattern grips and moves a part of the housing 21 of the color pattern discriminating probe 11 or pushes a part of the skirt 24 to the surface of the object 2. It can be used by hitting it, elastically deforming it, and making it adhere to it, which makes it easier to handle the color pattern discrimination probe 11.

この実施の形態1においては、照明パターン201の切り替えによって多くの情報を取得することができるので、より高い精度で物体の色柄を判別することができる。 In the first embodiment, since a lot of information can be acquired by switching the illumination pattern 201, it is possible to discriminate the color pattern of the object with higher accuracy.

この実施の形態1においては、特徴量の数が多いほど高い精度でカテゴリを判別することのできる統計処理を活用し、高い精度で対象物2の表面の色柄を判別することができる。 In the first embodiment, the statistical processing that can discriminate the category with higher accuracy as the number of feature quantities increases is utilized, and the color pattern on the surface of the object 2 can be discriminated with higher accuracy.

[発明の実施の形態2]
図12ないし図15に、この発明の実施の形態2を示す。
[Embodiment 2 of the invention]
12 to 15 show Embodiment 2 of the present invention.

[基本構成]
図12は、この発明の実施の形態2の色柄判別装置のシステム構成の概略図である。この実施の形態2の「色柄判別装置」としての色柄判別装置1Bは、この発明の実施の形態1に記載した色柄判別装置1Aの構成(図1参照)に加え、本体部61にプローブ駆動機構62を備えている。すなわちこの実施の形態2の色柄判別装置1Bは、本体部61と本体装置12と接続ケーブル13とを備え、本体部61は色柄判別プローブ11とプローブ駆動機構62とを備えた構成である。
[Basic configuration]
FIG. 12 is a schematic diagram of the system configuration of the color pattern discriminating device according to the second embodiment of the present invention. The color pattern discriminating device 1B as the "color pattern discriminating device" of the second embodiment is provided in the main body 61 in addition to the configuration of the color pattern discriminating device 1A described in the first embodiment of the present invention (see FIG. 1). The probe drive mechanism 62 is provided. That is, the color pattern discrimination device 1B of the second embodiment includes a main body portion 61, a main body device 12, and a connection cable 13, and the main body portion 61 includes a color pattern discrimination probe 11 and a probe drive mechanism 62. ..

この実施の形態2において、画像取得部43は、実施の形態1の機能に加え、「指標算出手段」としての機能と「指標判定手段」としての機能を有する。「指標算出手段」として、画像取得部43は、撮影により取得された画像データから所定の方法で指標を算出する(具体的には後述する。)。また「指標判定手段」として、画像取得部43は、異なる時刻に取得された複数の画像データから取得された指標に基づいて、カテゴリの判別の可否を判定する(具体的には後述する。)。 In the second embodiment, the image acquisition unit 43 has a function as an "index calculation means" and a function as an "index determination means" in addition to the functions of the first embodiment. As an "index calculation means", the image acquisition unit 43 calculates an index from image data acquired by shooting by a predetermined method (specifically, will be described later). Further, as the "index determination means", the image acquisition unit 43 determines whether or not the category can be determined based on the indexes acquired from a plurality of image data acquired at different times (specifically, described later). ..

なお図12に記載の実施の形態においては、色柄判別プローブ11と本体装置12を分離させた構成としたが、色柄判別プローブ11に小型のコンピュータを搭載し、色柄判別プログラム40(図6参照)と同等の機能を持つプログラムを動作させる構成としてもよい。そのようにすれば、色柄判別プローブ11と本体装置12が一体化された構成となり、ハードウェアとしての本体装置12と接続ケーブル13は不要になる。 In the embodiment shown in FIG. 12, the color pattern discrimination probe 11 and the main body device 12 are separated from each other, but a small computer is mounted on the color pattern discrimination probe 11 and the color pattern discrimination program 40 (FIG. 12). It may be configured to operate a program having the same function as (see 6). By doing so, the color pattern discrimination probe 11 and the main body device 12 are integrated, and the main body device 12 and the connection cable 13 as hardware are not required.

[本体部の構成]
図12に示すとおり、この実施の形態2の色柄判別装置1Bにおいて、本体部61はプローブ駆動機構62を備える。このプローブ駆動機構62は、移送部63と連結部64とを備える。またプローブ駆動機構62と本体装置12とは、アクチュエータ(図示せず)などを駆動させる制御信号を伝達するためのケーブル(図示せず)などによって接続されている。
[Structure of the main body]
As shown in FIG. 12, in the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment, the main body 61 includes a probe drive mechanism 62. The probe drive mechanism 62 includes a transfer unit 63 and a connecting unit 64. Further, the probe drive mechanism 62 and the main body device 12 are connected by a cable (not shown) for transmitting a control signal for driving an actuator (not shown) or the like.

移送部63は、色柄判別プローブ11を水平方向(図12の左右方向)に移動させるレール部(図示せず)と、サーボモータやエアシリンダなどのアクチュエータ(図示せず)とを備える。 The transfer unit 63 includes a rail unit (not shown) that moves the color pattern discrimination probe 11 in the horizontal direction (left-right direction in FIG. 12), and an actuator (not shown) such as a servomotor or an air cylinder.

連結部64は、色柄判別プローブ11と移送部63とを連結させるもので、たとえば複数の中空の円柱状の部材が入れ子構造になった構成を備え、アクチュエータ(図示せず)の動力によって上下方向(図12の上下方向)に伸縮自在に構成されている。 The connecting portion 64 connects the color pattern discrimination probe 11 and the transfer portion 63. For example, the connecting portion 64 has a structure in which a plurality of hollow columnar members have a nested structure, and is moved up and down by the power of an actuator (not shown). It is configured to expand and contract in the direction (vertical direction in FIG. 12).

プローブ駆動機構62は、本体装置12からの動作指示を受け、所定の経路に沿って色柄判別プローブ11を移動させながら、対象物2の表面にあらかじめ設定された複数の箇所に押し当てていく動作を行う。 The probe drive mechanism 62 receives an operation instruction from the main body device 12, moves the color pattern discrimination probe 11 along a predetermined path, and presses the color pattern discrimination probe 11 against a plurality of preset locations on the surface of the object 2. Do the action.

[本体装置の構成]
図13は、この実施の形態2の色柄判別装置1Bの本体部61と本体装置12との機能概略を示す機能ブロック図である。同図に基づいて、この実施の形態2の本体装置12の機能概略を説明する。
[Configuration of main unit]
FIG. 13 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the main body 61 and the main body 12 of the color pattern discriminating device 1B according to the second embodiment. Based on the figure, the functional outline of the main body device 12 of the second embodiment will be described.

図13に示すとおり、この実施の形態2の色柄判別装置1Bにおいて、本体装置12は、実施の形態1の色柄判別装置1Aの本体装置12の構成に加え、プローブ駆動部47を備えている。また実施の形態1の統括制御部46に代え、プローブ駆動部47の追加に合わせて機能を拡張して、「駆動制御手段」としての構成も備えた統括制御部46aを備えている。 As shown in FIG. 13, in the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment, the main body device 12 includes a probe driving unit 47 in addition to the configuration of the main body device 12 of the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment. There is. Further, instead of the integrated control unit 46 of the first embodiment, the integrated control unit 46a is provided with a configuration as a "drive control means" by expanding the function in accordance with the addition of the probe drive unit 47.

プローブ駆動部47は、プローブ駆動機構62にプローブ駆動信号56を送って動作させ、対象物2の表面の所定の位置に色柄判別プローブ11を移動させる機能を持つ。プローブ駆動部47も、統括制御部46aの動作指示55を受け、照明パターン切り替え部41、撮影制御部42、画像取得部43、特徴量抽出部44、カテゴリ判別部45と連動して動作する。 The probe driving unit 47 has a function of sending a probe driving signal 56 to the probe driving mechanism 62 to operate the probe driving unit 47 and moving the color pattern discrimination probe 11 to a predetermined position on the surface of the object 2. The probe driving unit 47 also receives the operation instruction 55 of the integrated control unit 46a and operates in conjunction with the lighting pattern switching unit 41, the photographing control unit 42, the image acquisition unit 43, the feature amount extraction unit 44, and the category determination unit 45.

[処理手順]
図14は、この実施の形態2の色柄判別装置1Bの処理手順を示すフローチャートである。以下、同図に基づいてこの実施の形態2の処理手順を説明する。なお以下の本体装置12の機能手段による制御は、統括制御部46aの制御によって行われる。
[Processing procedure]
FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure of the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment. Hereinafter, the processing procedure of the second embodiment will be described with reference to the figure. The following control by the functional means of the main body device 12 is performed by the control of the integrated control unit 46a.

まず使用者は、本体部61を対象物2の上に置き、本体装置12のキーボード14などを用いて判別処理を開始させる。 First, the user places the main body 61 on the object 2 and starts the discrimination process using the keyboard 14 of the main device 12 or the like.

処理が開始されると、プローブ駆動部47はプローブ駆動機構62に制御信号を送り、プローブ駆動機構62のアクチュエータ(図示せず)を駆動させて、あらかじめ設定された最初の位置(たとえば図12において、連結部64が移送部63の一番左端にくる位置)に色柄判別プローブ11を押し当てる(ステップS11)。その後に照明パターン切り替え部41は、LED22に照明制御信号を送信し、LED22をあらかじめ設定された最初の光の照射状態に設定する(ステップS12)。この状態で画像取得部43は、カメラ23から画像53を取得する(ステップS13)。 When the process is started, the probe drive unit 47 sends a control signal to the probe drive mechanism 62 to drive an actuator (not shown) of the probe drive mechanism 62 to drive a preset initial position (eg, in FIG. 12). , The color pattern discrimination probe 11 is pressed against the position where the connecting portion 64 comes to the leftmost end of the transfer portion 63 (step S11). After that, the illumination pattern switching unit 41 transmits a illumination control signal to the LED 22 and sets the LED 22 to the preset initial irradiation state of light (step S12). In this state, the image acquisition unit 43 acquires the image 53 from the camera 23 (step S13).

次に照明パターン切り替え部41は、LED22を次の照明パターンに切り替える(ステップS14の「いいえ」〜ステップS15)。この状態で画像取得部43は、再びカメラ23から画像53を取得する(ステップS13)。以上の動作は、画像取得部43が、LED22のすべての照明パターンに対応する画像53を取得するまで繰り返される。 Next, the illumination pattern switching unit 41 switches the LED 22 to the next illumination pattern (“No” in step S14 to step S15). In this state, the image acquisition unit 43 acquires the image 53 from the camera 23 again (step S13). The above operation is repeated until the image acquisition unit 43 acquires the image 53 corresponding to all the illumination patterns of the LED 22.

LED22のすべての照明パターンに対応する画像53を取得した(ステップS14の「はい」)画像取得部43は、統括制御部46aに制御を戻し、プローブ駆動部47への動作指示55を送らせる。動作指示55を受けたプローブ駆動部47は、プローブ駆動機構62のアクチュエータ(図示せず)を駆動し、色柄判別プローブ11を次の所定の位置に押し当てる(ステップS16の「いいえ」〜ステップS17)。そして再度ステップS12〜S15の処理を行う。以上の動作は、プローブ駆動部47が、所定の位置すべてに色柄判別プローブ11を押し当て、それぞれの位置でステップS12〜S15の処理が完了するまで繰り返される。 The image acquisition unit 43 that has acquired the image 53 corresponding to all the illumination patterns of the LED 22 (“Yes” in step S14) returns the control to the overall control unit 46a and causes the probe drive unit 47 to send the operation instruction 55. Upon receiving the operation instruction 55, the probe drive unit 47 drives an actuator (not shown) of the probe drive mechanism 62 and presses the color pattern discrimination probe 11 to the next predetermined position (“No” to step S16). S17). Then, the processes of steps S12 to S15 are performed again. The above operation is repeated until the probe driving unit 47 presses the color pattern discrimination probe 11 against all the predetermined positions and the processes of steps S12 to S15 are completed at each position.

プローブ駆動部47が所定の位置すべてに色柄判別プローブ11を押し当て、それぞれの位置でステップS12〜S15の処理が完了すると(ステップS16の「はい」)、プローブ駆動部47は、あらかじめ設定された最初の位置に色柄判別プローブ11を移動させる(ステップS18)。その後に照明パターン切り替え部41は、LED22を最初の照明パターンに切り替える(ステップS19)。この状態で画像取得部43は、カメラ23から画像53を取得する(ステップS20)。 When the probe driving unit 47 presses the color pattern discrimination probe 11 against all the predetermined positions and the processing of steps S12 to S15 is completed at each position (“Yes” in step S16), the probe driving unit 47 is preset. The color pattern discrimination probe 11 is moved to the first position (step S18). After that, the illumination pattern switching unit 41 switches the LED 22 to the first illumination pattern (step S19). In this state, the image acquisition unit 43 acquires the image 53 from the camera 23 (step S20).

画像取得部43は、最後に取得した(ステップS20)画像53と、最初に取得した(ステップS13)画像53から、それぞれ所定の対比指標を算出し、両者を比較する。ここで対比指標とは、画像53の同一性を検証するための指標であり、特徴量ベクトル54の一部または全部であってもかまわない。 The image acquisition unit 43 calculates a predetermined contrast index from the image 53 acquired last (step S20) and the image 53 acquired first (step S13), and compares the two. Here, the contrast index is an index for verifying the identity of the image 53, and may be a part or all of the feature amount vector 54.

二つの対比指標の差が所定の基準範囲内である場合(ステップS21の「はい」)、画像取得部43は、最初に取得した画像53と最後に取得した画像53に大きな違いがない、すなわち判別中に対象物2の位置がずれたり、色柄判別プローブ11の内部に外乱光が入射したりする擾乱は発生しなかったと判断し、それまでに画像取得部43が取得したすべての画像53から特徴量を抽出する(ステップS22)。カテゴリ判別部45は、抽出されたすべての特徴量に対して統計的な判別処理を行い、対象物2が属すると考えられるカテゴリと、そのカテゴリに対象物2が属する確度を算出して(ステップS23)、処理は終了する。 When the difference between the two contrast indexes is within the predetermined reference range (“Yes” in step S21), the image acquisition unit 43 does not make a big difference between the first acquired image 53 and the last acquired image 53, that is, It was determined that there was no disturbance such as the position of the object 2 shifting during the discrimination or the disturbance light incident inside the color pattern discrimination probe 11, and all the images 53 acquired by the image acquisition unit 43 up to that point. The feature amount is extracted from (step S22). The category discrimination unit 45 performs statistical discrimination processing on all the extracted features, and calculates the category to which the object 2 is considered to belong and the probability that the object 2 belongs to the category (step). S23), the process ends.

一方、二つの対比指標の差が所定の基準範囲を逸脱した場合(ステップS21の「いいえ」)、画像取得部43は判別に支障をきたすような擾乱が発生したと判断し、取得したすべての画像53を破棄する(ステップS24)。そしてステップS11から始まる一連の処理をやり直すよう、統括制御部46aに要求する。 On the other hand, when the difference between the two comparison indexes deviates from the predetermined reference range (“No” in step S21), the image acquisition unit 43 determines that a disturbance that hinders the discrimination has occurred, and all the acquired images are acquired. The image 53 is discarded (step S24). Then, the overall control unit 46a is requested to redo the series of processes starting from step S11.

[実施の形態2の効果]
この実施の形態2においては、プローブ駆動部47が対象物2の表面に沿って色柄判別プローブ11を移動させてカメラ23で撮影することで、色柄判別プローブ11を対象物2の1ヶ所に固定して対象物2の表面を撮影するよりもさらに多くの特徴量を取得することができる。すなわち対象物2の表面の1ヶ所において複数の照明パターンで繰り返し画像53を取得する(ステップS14)ことに加え、対象物2の表面の複数箇所でも繰り返し画像53を取得する(ステップS16)ことになる。たとえば対象物2の表面のKヶ所に色柄判別プローブ11を押し当てる位置が設定され、それぞれの位置ごとにNとおりの照明パターンが用意されている場合、1回の判別を行うのにK×N枚の異なる画像53を使用することができる。すなわち画像53を1枚しか使用しない場合に比べ、はるかに多くの情報を判別処理に役立てることが可能になる。このように取得された大量の特徴量は、判別の確度をさらに高めるのに役立つ。
[Effect of Embodiment 2]
In the second embodiment, the probe driving unit 47 moves the color pattern discrimination probe 11 along the surface of the object 2 and takes a picture with the camera 23, so that the color pattern discrimination probe 11 is placed in one place of the object 2. It is possible to acquire even more features than when the surface of the object 2 is photographed by fixing it to. That is, in addition to acquiring the repetitive image 53 with a plurality of illumination patterns at one place on the surface of the object 2 (step S14), the repetitive image 53 is also acquired at a plurality of places on the surface of the object 2 (step S16). Become. For example, when the position where the color pattern discrimination probe 11 is pressed is set at K points on the surface of the object 2, and N different illumination patterns are prepared for each position, K × for performing one discrimination. N different images 53 can be used. That is, much more information can be used for the discrimination process than when only one image 53 is used. The large amount of features acquired in this way helps to further improve the accuracy of discrimination.

図15は、この実施の形態2の色柄判別装置1Bにおけるプローブ位置、照明パターンと特徴量の対応例を示す図である。図15の表300に模式的に示すとおり、この実施の形態2では、対象物2の表面のKヶ所に色柄判別プローブ11を押し当てる位置(位置1、位置2,……,位置K)を設定し、それぞれの位置ごとにNとおりの照明パターン201(第1の照明パターン201,第2の照明パターン201,……,第Nの照明パターン201)を切り替える。図15に示すように、それぞれの位置と照明パターン201との組み合わせ301(組み合わせ30111,組み合わせ30112,……,組み合わせ301KN)ごとに画像53を取得し、それぞれの画像53からM個の特徴量C(たとえば位置1と照明パターン1の組み合わせ30111のもとで撮影された画像53から特徴量C111,C112,……,C11M、位置Kと照明パターンNの組み合わせ301KNのもとで撮影された画像53から特徴量CKN1,CKN2,……,CKNM)を抽出する。したがって全体としてはK×N×M個の特徴量Cが抽出されることになる。実施の形態1の色柄判別装置1Aでは、N×M個の特徴量Cしか得られないのに比べ、この実施の形態2の色柄判別装置1Bでは、より多くの特徴量Cを抽出することができる。先にも述べたように、一般に統計的な判別アルゴリズムでは、特徴量の数(特徴量ベクトルの次元)が高いほど判別精度が向上する。そのためこの実施の形態2の色柄判別装置1Bでは、実施の形態1の色柄判別装置1Aと比べても、判別の精度を著しく高めることができる。 FIG. 15 is a diagram showing an example of correspondence between the probe position, the illumination pattern, and the feature amount in the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment. As schematically shown in Table 300 of FIG. 15, in the second embodiment, the positions (position 1, position 2, ..., Position K) at which the color pattern discrimination probe 11 is pressed against the K locations on the surface of the object 2. set, each lighting N as per position pattern 201 (first illumination pattern 201 1, the second illumination pattern 201 2, ..., illumination pattern 201 N of the N) switches the. As shown in FIG. 15, images 53 are acquired for each combination 301 (combination 301 11 , combination 301 12 , ..., combination 301 KN ) of each position and the illumination pattern 201, and M images are obtained from each image 53. Feature C (for example, from the image 53 taken under the combination 301 11 of the position 1 and the illumination pattern 1 to the feature C 111 , C 112 , ..., C 11M , the combination 301 KN of the position K and the illumination pattern N). The feature quantities C KN1 , C KN 2 , ..., C KNM ) are extracted from the original image 53. Therefore, as a whole, K × N × M feature quantities C are extracted. The color pattern discriminating device 1A of the first embodiment obtains only N × M feature quantities C, whereas the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment extracts a larger number of feature quantities C. be able to. As described above, in general, in a statistical discrimination algorithm, the higher the number of features (dimension of the feature vector), the better the discrimination accuracy. Therefore, in the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment, the accuracy of discrimination can be significantly improved as compared with the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment.

またこの実施の形態2においては、プローブ駆動部47の制御に基づき、プローブ駆動機構62のアクチュエータ(図示せず)によって色柄判別プローブ11を対象物2の表面に沿って色柄判別プローブ11を移動させながら対象物2の画像53を撮影することにより、使用者が手動で対象物2の表面に沿って色柄判別プローブ11を移動させながら画像53を撮影する場合に比べ、色柄判別プローブ11の移動量や移動位置を正確に制御することができる。そのため、カテゴリの判別の確度を高められる画像53を高い精度で取得することが可能になり、判別の確度をより一層高めることができる。 Further, in the second embodiment, the color pattern discrimination probe 11 is moved along the surface of the object 2 by the actuator (not shown) of the probe drive mechanism 62 based on the control of the probe drive unit 47. By capturing the image 53 of the object 2 while moving it, the color pattern discrimination probe is taken as compared with the case where the user manually moves the color pattern discrimination probe 11 along the surface of the object 2 to capture the image 53. The movement amount and movement position of 11 can be accurately controlled. Therefore, it is possible to acquire the image 53 with high accuracy, which can increase the accuracy of category discrimination, and it is possible to further improve the accuracy of discrimination.

この実施の形態2においては、異なる時間に撮影された複数の画像53から求めた対比指標の差が所定の基準範囲を逸脱した場合(ステップS21の「いいえ」〜ステップS24)、判別に支障をきたすような擾乱が発生したと判断することができる。これにより、撮影状態の悪い画像53が色柄の判別に用いられて判別精度を低下させることを抑止し、高い精度で対象物2の色柄を判別することができる。なお同様の擾乱検出方法を、実施の形態1の色柄判別装置1Aに対して適用することも可能であるが、この実施の形態2の色柄判別装置1Bではより効果的である。 In the second embodiment, when the difference in the contrast index obtained from the plurality of images 53 taken at different times deviates from a predetermined reference range (“No” in step S21 to step S24), the discrimination is hindered. It can be determined that a disturbing disturbance has occurred. As a result, it is possible to prevent the image 53 in a poor shooting state from being used for discriminating the color pattern to reduce the discriminating accuracy, and to discriminate the color pattern of the object 2 with high accuracy. Although the same disturbance detection method can be applied to the color pattern discriminating device 1A of the first embodiment, it is more effective in the color pattern discriminating device 1B of the second embodiment.

なお上記各実施の形態は本発明の例示であり、本発明が上記各実施の形態のみに限定されることを意味するものでないことは言うまでもない。 It goes without saying that each of the above embodiments is an example of the present invention and does not mean that the present invention is limited to each of the above embodiments.

1A,1B・・・色柄判別装置
2,2,2・・・対象物
10・・・(色柄判別プローブの)本体部
11・・・色柄判別プローブ
12・・・本体装置
13・・・接続ケーブル
14・・・キーボード
15・・・ディスプレイ
20・・・記録部
21・・・ハウジング(遮蔽手段)
22,22,22・・・LED(照明手段)
23・・・カメラ(撮影手段)
24・・・スカート(遮蔽手段)
25・・・上面部
26・・・開口部
27・・・内面部
28・・・段差部
29・・・密着部
30・・・導光材
31・・・設置部
32・・・液晶フィルタ
33・・・開口部
40・・・色柄判別プログラム
41・・・照明パターン切り替え部(照明制御手段)
42・・・撮影制御部(撮影制御手段)
43・・・画像取得部(指標算出手段、指標判定手段)
44・・・特徴量抽出部(特徴量抽出手段)
45・・・カテゴリ判別部(カテゴリ判別手段)
46・・・統括制御部
46a・・・統括制御部(駆動制御手段)
47・・・プローブ駆動部
51・・・照明制御信号
52・・・映像
53・・・画像(画像データ)
55・・・動作指示
56・・・プローブ駆動信号
61・・・(色柄判別プローブとプローブ駆動機構からなる)本体部
62・・・プローブ駆動機構
63・・・移送部
64・・・連結部
100,100〜100・・・カテゴリ
200,300・・・表
201,201〜201・・・照明パターン
301,30111〜301KN・・・(位置と照明パターンの)組み合わせ
C,C11〜CNM,C111〜CKNM・・・特徴量
D1・・・斜め方向
D2・・・垂直方向
D3・・・垂直に近い方向
D4・・・斜めの方向
D5・・・水平に近い方向
D6・・・上方向
D7・・・表面方向
D8,D9,D10,D11・・・方向
S1〜S6,S11〜S24・・・ステップ
1A, 1B ... Color pattern discrimination device 2 , 2 a , 2 b ... Object 10 ... Main body 11 ... Color pattern discrimination probe 12 ... Main device 13 ... Connection cable 14 ... Keyboard 15 ... Display 20 ... Recording unit 21 ... Housing (shielding means)
22 , 22 a , 22 b ... LED (lighting means)
23 ... Camera (shooting means)
24 ... Skirt (shielding means)
25 ... Upper surface portion 26 ... Opening portion 27 ... Inner surface portion 28 ... Step portion 29 ... Adhesion portion 30 ... Light guide material 31 ... Installation portion 32 ... Liquid crystal filter 33 ... Opening 40 ... Color pattern discrimination program 41 ... Lighting pattern switching unit (lighting control means)
42 ... Shooting control unit (shooting control means)
43 ... Image acquisition unit (index calculation means, index determination means)
44 ... Feature amount extraction unit (feature amount extraction means)
45 ... Category discrimination unit (category discrimination means)
46 ... Integrated control unit 46a ... Integrated control unit (drive control means)
47 ... Probe drive unit 51 ... Lighting control signal 52 ... Video 53 ... Image (image data)
55 ... Operation instruction 56 ... Probe drive signal 61 ... (Consisting of a color pattern discrimination probe and a probe drive mechanism) Main body 62 ... Probe drive mechanism 63 ... Transfer unit 64 ... Connecting unit 100, 100 1 to 100 5 ... Category 200, 300 ... Table 201, 201 1 to 201 N ... Lighting pattern 301, 301 11 to 301 KN ... Combination C (of position and lighting pattern) C, C 11 to C NM , C 111 to C KNM ... Feature quantity D1 ... Diagonal direction D2 ... Vertical direction D3 ... Near vertical direction D4 ... Diagonal direction D5 ... Near horizontal Direction D6 ... Upward D7 ... Surface direction D8, D9, D10, D11 ... Direction S1 to S6, S11 to S24 ... Step

Claims (8)

対象物の表面の色柄の判別に用いられる色柄判別プローブであって、
前記対象物の表面に光を照射するように配設された照明手段と、
前記対象物の表面に対向して配置され、前記照明手段によって光を照射された前記対象物の表面を撮影する撮影手段と
記照明手段と、前記撮影手段とを外部から光学的に遮蔽する遮蔽手段と
前記撮影手段、前記照明手段および前記遮蔽手段を一体化した本体部とを備え、
前記遮蔽手段が、前記照明手段と前記対象物との間に位置して、前記対象物の表面に対向して光学的に開口形成された開口部を有し、
前記照明手段は、前記対象物の表面に照射する光の輝度パターンとしての照明パターンを複数保持し、所定の制御信号の入力を受けて前記複数の照明パターンを切り替えることで前記光の前記輝度を変化させることが可能な照明制御手段によって、前記照明パターンが変化され
前記撮影手段は、前記照明手段の発する、前記照明パターンが切り替えられた光が照射された前記対象物の表面を撮影し、前記色柄の判別に用いるための画像データを取得する機能を備える
ことを特徴とする色柄判別プローブ。
A color pattern discrimination probe used to discriminate the color pattern on the surface of an object.
Illumination means arranged to irradiate the surface of the object with light, and
An imaging means that is arranged facing the surface of the object and is irradiated with light by the lighting means, and an imaging means that photographs the surface of the object .
Before Symbol illumination means, and shielding means for shielding optically and the photographing means from the outside,
A main body unit that integrates the photographing means, the lighting means, and the shielding means is provided.
The shielding means has an opening located between the lighting means and the object and optically formed to face the surface of the object.
The illumination means, the illumination pattern as a luminance pattern of the light irradiated on the surface of the object a plurality of holding, the said light to switch between the plurality of illumination patterns by receiving an input of a predetermined control signal The lighting pattern is changed by a lighting control means capable of changing the brightness .
The photographing means has a function of photographing the surface of the object irradiated with the light emitted by the lighting means and having the illumination pattern switched, and acquiring image data for use in discriminating the color pattern. A color pattern discrimination probe characterized by.
請求項1に記載の色柄判別プローブであり、
前記本体部の少なくとも一部が、前記色柄判別プローブの使用者が把持可能に形成されており、
前記遮蔽手段の少なくとも一部が、弾性変形可能な材質によって前記対象物の表面に密着可能に形成されている
ことを特徴とする色柄判別プローブ。
The color pattern discrimination probe according to claim 1.
At least a part of the main body is formed so that the user of the color pattern discrimination probe can grasp it.
A color pattern discrimination probe characterized in that at least a part of the shielding means is formed of an elastically deformable material so as to be in close contact with the surface of the object.
請求項1又は2に記載の色柄判別プローブであり、
前記照明手段が、制御信号の入力を受けて光学的な特性を変化させる機能を持つ光学的素子を備え、
前記光学的素子は、前記光学的な特性を変化させることで、前記複数の照明パターンを切り替えることができるように配置されている
ことを特徴とする色柄判別プローブ。
The color pattern discrimination probe according to claim 1 or 2.
The lighting means includes an optical element having a function of changing optical characteristics in response to an input of a control signal.
The color pattern discrimination probe is characterized in that the optical element is arranged so that the plurality of illumination patterns can be switched by changing the optical characteristics.
請求項1ないし3のいずれか一つに記載の色柄判別プローブであり、
前記照明手段が、前記対象物の表面に照射される光の照度が異なる前記複数の照明パターンを有し、
前記照明パターンの違いによる前記照度の変化が、前記撮影手段の明度分解能を下回るように構成されている
ことを特徴とする色柄判別プローブ。
The color pattern discrimination probe according to any one of claims 1 to 3.
The lighting means has the plurality of lighting patterns in which the illuminance of the light applied to the surface of the object is different.
A color pattern discrimination probe characterized in that the change in illuminance due to a difference in the illumination pattern is configured to be lower than the brightness resolution of the photographing means.
請求項1ないし4のいずれか一つに記載の色柄判別プローブであり、
前記照明手段が前記対象物の表面に対して斜め方向から光を照射し、
前記撮影手段は、前記照明手段の発する光が前記対象物の表面の凹凸に照射されることによって生じる影を含む画像データを取得する
ことを特徴とする色柄判別プローブ。
The color pattern discrimination probe according to any one of claims 1 to 4.
The lighting means irradiates the surface of the object with light from an oblique direction.
The photographing means is a color pattern discriminating probe characterized by acquiring image data including shadows generated by irradiating unevenness on the surface of the object with light emitted by the lighting means.
請求項1ないし5のいずれか一つに記載の色柄判別プローブと、The color pattern discrimination probe according to any one of claims 1 to 5.
前記照明手段に、前記複数の前記照明パターンを切り替えさせる制御信号を送信する前記照明制御手段と、 The lighting control means for transmitting a control signal for switching the plurality of the lighting patterns to the lighting means, and the lighting means.
前記撮影手段の、前記対象物の表面を撮影して画像データを取得する動作を制御する撮影制御手段と、 An imaging control means for controlling an operation of photographing the surface of the object and acquiring image data of the photographing means.
前記撮影手段の撮影によって取得された画像データを取得する画像取得手段と、 An image acquisition means for acquiring image data acquired by photographing the photographing means, and an image acquisition means.
前記複数の照明パターンを切り替えながら前記撮影手段が取得した複数の前記画像データから、複数の特徴量を取得する特徴量取得手段と、 A feature amount acquisition means for acquiring a plurality of feature amounts from the plurality of image data acquired by the photographing means while switching the plurality of illumination patterns.
前記特徴量取得手段によって取得された、前記特徴量に対する統計処理を行って前記対象物の表面の属するカテゴリを判別するカテゴリ判別手段とを備える It is provided with a category discriminating means for discriminating the category to which the surface of the object belongs by performing statistical processing on the feature quantity acquired by the feature quantity acquiring means.
ことを特徴とする色柄判別装置。 A color pattern discriminating device characterized by this.
請求項に記載の色柄判別装置であり、
前記の画像データから所定の方法で指標を算出する指標算出手段を備え、
前記撮影手段が、同一の前記照明パターン、前記対象物の表面の同一の撮影位置での撮影を異なる時刻に行って複数の画像データを取得し、
前記指標算出手段によって前記複数の画像データから算出された前記指標が、所定の基準から逸脱した場合に判別を不可とする指標判定手段を備える
ことを特徴とする色柄判別装置。
The color pattern discriminating device according to claim 6.
An index calculation means for calculating an index from the above image data by a predetermined method is provided.
The imaging means acquires a plurality of image data by performing imaging at the same imaging position on the surface of the object with the same illumination pattern at different times.
A color pattern discriminating device comprising an index determining means that makes it impossible to discriminate when the index calculated from the plurality of image data by the index calculating means deviates from a predetermined standard.
請求項またはに記載の色柄判別装置であり、
前記色柄判別プローブを前記対象物の表面に押し当てるプローブ駆動手段と、
単一の前記対象物の表面に複数の撮影位置を設定しており、所定の制御信号によって前記プローブ駆動手段を駆動させて、対応する前記撮影位置に前記色柄判別プローブを押し当てる駆動制御手段を有し、
前記撮影手段が、前記色柄判別プローブの押し当てられた前記撮影位置ごとに複数の前記画像データを取得し、
前記特徴量取得手段が、前記複数の撮影位置で取得された複数の前記画像データから複数の特徴量を取得する
ことを特徴とする色柄判別装置。
The color pattern discriminating device according to claim 6 or 7.
A probe driving means for pressing the color pattern discrimination probe against the surface of the object,
A plurality of imaging positions are set on the surface of a single object, the probe driving means is driven by a predetermined control signal, and the color pattern discrimination probe is pressed against the corresponding imaging position. Have,
The photographing means acquires a plurality of the image data for each shooting position to which the color pattern discrimination probe is pressed.
A color pattern discriminating device characterized in that the feature amount acquisition means acquires a plurality of feature amounts from a plurality of the image data acquired at the plurality of shooting positions.
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