色の見え方のシミュレーションシステム
【課題】 異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現する。
【解決手段】 分光反射率推定手段により、標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する。三刺激値計算手段により、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める。対応色予測手段により、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する。
【解決手段】 分光反射率推定手段により、標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する。三刺激値計算手段により、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める。対応色予測手段により、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明光の変化によって生じる色の見え方の変化を予測してシミュレーションする色の見え方のシミュレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータグラフィックスによるカラーディスプレイを用いた色彩設計などにおいては、各種デザインなどの様々な分野において、視覚的な色彩検討に用いられている。
【０００３】従来、カラーディスプレイに色表示する場合、視対象の三刺激値を入力することにより、三刺激値をカラーディスプレイのＲＧＢ値に変換し、視対象の色表示を行なうようにしている。
【０００４】また、異なった照明光で照明される視対象の色表示計算でも、三刺激値からカラーディスプレイのＲＧＢ値を求めて色表示を行なうことになる。しかし、実際には、照明光および視対象のＲＧＢを予め求めておき、その照明光と視対象のＲＧＢの積から色表示を行なっている。この理由は、計算処理時間の短縮ということもあるが、視対象の分光反射率が未知で三刺激値だけが与えられている場合があるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の色の見え方では、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合、照度が高い場合のほうが色鮮やかに見えるということが知られている。また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている視対象の見えは、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないことも知られている。
【０００６】しかしながら、従来の技術では、異なった照明光で照明される視対象の色表示を行なうとき、視対象の分光反射率が未知の場合には、照明光と視対象のＲＧＢの積から色表示を行なっているため、上述のような色の見え方を十分に表示することができない。すなわち、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合、照度が高いのに色鮮やかに見えないとか、また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている視対象の見えは、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないのに、大きく変化してしまうという不具合がある。
【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたもので、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる色の見え方のシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段と、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段と、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段とを具備していることを特徴とする。このように、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測することにより、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現可能となる。
【０００９】請求項２記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段を具備していることを特徴とする。このように、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば日向と日陰などの照度の変化に対応して、色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現可能となる。
【００１０】請求項３記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることを特徴とする。これにより、データベースから任意の照明条件を選んで設定を行なえる。
【００１１】請求項４記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることを特徴とする。これにより、カラーディスプレイに色の見え方を表示可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の色の見え方のシミュレーションシステムの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】図２はシステム全体の構成図を示し、11はコンピュータ装置で、このコンピュータ装置11に、カラーディスプレイ12、カラープリンタ13、入力部14がそれぞれ接続されている。カラーディスプレイ12は、Ｒ（ＲＥＤ）、Ｇ（ＧＲＥＥＮ）、Ｂ（ＢＬＵＥ）についてそれぞれ２５６段階で制御し、その組み合わせによる１６７７万余色の表現力を持つフルカラータイプのＣＲＴが用いられる。入力部14は、キーボード、マウス、デジタイザなどを備えている。
【００１４】コンピュータ装置11は、次の機能をソフトウェアとして備えている。標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段の機能。推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段の機能。求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段の機能。対応色予測手段の機能によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段の機能。対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段の機能。任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段の機能。
【００１５】データベース手段は、次の照明光に関するデータベースが予め作成されている。■ＣＩＥ昼光、■長岡昼光、■尼崎昼光、■ニューデリー昼光、■蛍光ランプ（Ｆ１〜Ｆ１２）、■水銀ランプ、■任意光源。
【００１６】次に、カラーディスプレイ12に表現しようとする視対象（物体）の色の見え方のシミュレーションについて、図１のフローチャートを参照して説明する。
【００１７】まず、入力部14から、視対象の色の三刺激値ＸＹＺを入力する（ステップ１）。
【００１８】なお、入力方法としては、マンセン値ＨＶ／Ｃ（色相・明度／彩度）（ＪＩＳＺ８７２１色の表示方法−三属性による表示に規定されているＨＶ／ＣとＹ、ｘｙから図式的に補間変換して求める）でも可能であり、その入力には色相番号（例えば５）、色相記号（例えばＲ）、明度（例えば５．２）、彩度（例えば１４．５）が用いられる。この場合、コンピュータ装置11は、入力されたＨＶ／Ｃから反射率Ｙおよび色度ｘｙを求めるとともに、この反射率Ｙおよび色度ｘｙから三刺激値ＸＹＺを求める変換手段の機能を備える。
【００１９】次に、視対象の分光反射率を推定する（ステップ２）。
【００２０】なお、この視対象の分光反射率を推定する目的は、入力される視対象の三刺激値ＸＹＺやマンセン値ＨＶ／Ｃが標準の光Ｃ（またはＤ65）による値であり、その視対象を異なった照明光で照明した場合の三刺激値を求めるために視対象の分光反射率を推定する。
【００２１】分光反射率が与えられている色票（例えばＪＩＳ準拠標準色票）のデータ群に主成分分析を行ない、主要な主成分を抽出する。抽出された主成分を用いると色票の分光反射率は、主成分の線形結合として次の式(1) で定義される。
【００２２】
【数１】
式(1) から、色票の三刺激値は次の式(2) で定義される。
【００２３】
【数２】
Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 およびＸi （ｉ＝１〜３）、Ｙi （ｉ＝１〜３）、Ｚi （ｉ＝１〜３）は主成分分析から得られる平均分光反射率Ｒ0 （λ）および固有ベクトルＲi （λ）から計算によって求めることができるので、重み計数ｋi （ｉ＝１〜３）は次の式(3) によって求められる。
【００２４】
【数３】
したがって、視対象の分光反射率が未知でも、視対象の三刺激値ＸＹＺまたはＨＶ／Ｃが与えられている色の分光反射率ρ´（λ）は式(1) によって推定することができる。
【００２５】なお、ＪＩＳ準拠標準色票を用いた例としては、「マンセル色票の分光反射率分布の解析」（日本色彩学会誌、Vol.7 No.4 1983 pp167-174 ）がある。
【００２６】次に、視対象の照明条件を入力する（ステップ３）。
【００２７】本システムでは、次の照明光に関するデータベースが予め作成されている。■ＣＩＥ昼光、■長岡昼光、■尼崎昼光、■ニューデリー昼光、■蛍光ランプ（Ｆ１〜Ｆ１２）、■水銀ランプ、■任意光源。
【００２８】■〜■の昼光については、昼光データの種類を選択するとともに色度座標または相関色温度を入力することにより、照明光の相対分光分布Ｓr （λ）が設定される。■蛍光ランプについては、１２種類の蛍光ランプの中から選択することにより、既知である相対分光分布Ｓr （λ）が設定される。■水銀ランプの選択により、既知である相対分光分布Ｓr （λ）が設定される。■〜■以外の照明光については、■任意光源として、データを作成して照明光の相対分光分布Ｓr （λ）を直接入力することにより、相対分光分布Ｓr （λ）が設定される。
【００２９】次に、異なった照明下における視対象の色の見えの予測を行なう。この予測では、まず、任意の照明（指定照明）下における三刺激値の計算を行ない（ステップ４）、次に、その求められた三刺激値に基づいて色順応予測式による対応色の予測を行なう（ステップ５）。なお、対応色は標準の光Ｃ（またはＤ65）の下での値であり、指定された照明条件下における色の見えと同じ見えになる標準の光Ｃ（またはＤ65）の下における対応色を予測する。標準の光Ｃ（またはＤ65）の下での見え方と比較して考えるためにこのような処理を行なう。
【００３０】指定照明下（色順応予測式における試験照明）における三刺激値は、指定された視対象の照明条件に対応する照明光をデータベースから検索し、その相対分光分布と合成した分光反射率とから計算する。すなわち、前記式(1) で推定された分光反射率ρ´（λ）と入力設定された照明光の相対分光分布Ｓr （λ）とから、指定照明下の三刺激値ＸR ＹR ＺR を次の式（４）によって求める。
【００３１】
【数４】
色順応予測式による対応色の予測は、指定照明下の三刺激値ＸR ＹR ＺR および照度値を色順応式のパラメータとして、標準の光Ｃおよび基準照度１０００ｌｘにおける対応色をＣＩＥ色順応式によって推定する。
【００３２】例えば、視対象の三刺激値Ｘ＝７２．７６、Ｙ＝７３．３７、Ｚ＝７１．１１とし、試験照明の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとしたとき、試験照明下の三刺激値は、式(4) によってＸR ＝７９．４０、ＹR ＝７３．９１、ＺR ＝５３．４０と求められ、また、基準照明下（標準の光Ｃ、照度１０００lx）での対応色の予測は、ＣＩＥ色順応式によってＸ´＝１４８．４４、Ｙ´＝１４６．０１、Ｚ´＝１３０．３７と求められる。
【００３３】次に、不完全順応を考慮した対応色の補正を行なう（ステップ６）。
【００３４】これは、日向や日陰が同時に観察されるようなことが多い日常シーンでは、日陰のなかに入って順応していても、日向の白色の影響を受けるため日陰の色がより暗く評価される（日向に順応している場合は逆）。このことから、日向と日陰における白の対応色を予測し、日向の場合には日陰の値を、日陰の場合には日向の値を順応下での白として補正する。
【００３５】すなわち、日向と日陰が同時に観察される状況における対応色を、実際に観測された知覚色に一致させるようにするため、日向の対応色（Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´）からＣＩＥＬＡＢ表色系に変換する際に、日陰の完全拡散面の対応色を白色として用いることによって補正する。
【００３６】ここで、対応色の補正についての例１を説明する。
【００３７】視対象の三刺激値Ｘ＝７２．７６、Ｙ＝７３．３７、Ｚ＝７１．１１とし、試験照明（日向）の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとし、試験照明（日陰）の色度ｘ＝０．３２６６、ｙ＝０．３２０５、色温度＝５７９７Ｋ、照度８５００lxとする。
【００３８】視対象の試験照明（日向）の対応色を予測すると、Ｘ´＝１４８．４４、Ｙ´＝１４６．０１、Ｚ´＝１３０．３７となる。
【００３９】完全拡散面の試験照明（日陰）の対応色を予測すると（ただし、色度は試験照明（日向）と同じとして扱う）、Ｘn ´＝１４８．４４、Ｙn ´＝１４６．０１、Ｚn ´＝１３０．３７となる。
【００４０】試験照明（日陰）の照度で補正して、視対象の対応色をＣＩＥＬＡＢ表色系に変換すると、Ｌ* ´＝９４．８３、ａ* ´＝５．７６、ｂ* ´＝１７．０７となる。
【００４１】視対象の実際に観測された知覚色との比較をすると次の表１のようになる。なお、視感による観測はＮＣＳ表色系に準拠した主観評価結果を図式変換によってＣＩＥＬＡＢの値に変換したものである。
【００４２】
【表１】
したがって、視対象の実際に観測された知覚色に対して、対応色の補正を行なった場合が、行なっていない場合に比べてより近い値になる。
【００４３】また、対応色の補正についての例２を説明する。
【００４４】視対象の三刺激値Ｘ＝６２．１０、Ｙ＝６１．３７、Ｚ＝７５．００とし、試験照明（日向）の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとし、試験照明（日陰）の色度ｘ＝０．３２６６、ｙ＝０．３２０５、色温度＝５７９７Ｋ、照度８５００lxとする。
【００４５】視対象の試験照明（日向）の対応色を予測すると、Ｘ´＝１１９．３３、Ｙ´＝１１２．６４、Ｚ´＝１４３．１３となる。
【００４６】完全拡散面の試験照明（日陰）の対応色を予測すると（ただし、色度は試験照明（日向）と同じとして扱う）、Ｘn ´＝１６４．１９、Ｙn ´＝１６７．４２、Ｚn ´＝１９７．９３となる。
【００４７】試験照明（日陰）の照度で補正して、視対象の対応色をＣＩＥＬＡＢ表色系に変換すると、Ｌ* ´＝８５．６５、ａ* ´＝１１．４２、ｂ* ´＝−４．２７となる。
【００４８】視対象の実際に観測された知覚色との比較をすると次の表２のようになる。なお、視感による観測はＮＣＳ表色系に準拠した主観評価結果を図式変換によってＣＩＥＬＡＢの値に変換したものである。
【００４９】
【表２】
したがって、視対象の実際に観測された知覚色に対して、対応色の補正を行なった場合が、行なっていない場合に比べてより近い値になる。
【００５０】次に、色の見えに基づく視対象の三刺激値からＲＧＢへの変換を行なう（ステップ７）。
【００５１】標準の光Ｃ（またはＤ65）の色度に一致するようにホワイトバランスを調整したときのカラーディスプレイ12の三原色蛍光体のＸR ＹR ＺR 、ＸG ＹG ＺG 、ＸB ＹB ＺB を分光放射計で測定する。測定したＹR 、ＹG 、ＹB の和が１００になるように基準化する。
【００５２】カラーディスプレイ12の発光制御信号に対応する発光輝度であるγR 、γG 、γB を分光放射計で測定し、発光制御信号−発光輝度特性（γ特性）を求める。
【００５３】次の式(5) によって、与えられた三刺激値に対応するγR 、γG 、γB を計算によって求める。
【００５４】
【数５】
式(5) で求められたγR γG γB とカラーディスプレイ12のγ特性から、カラーディスプレイ12の発光制御信号ＲＧＢを求める。
【００５５】以上のように、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測し、予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合には、照度が高い場合のほうが色鮮やかに見えるように表示でき、また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている場合には、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないように表示でき、したがって、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５６】
【発明の効果】請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測することにより、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５７】請求項２記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば日向と日陰などの照度の変化に対応して、色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５８】請求項３記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることにより、データベースから任意の照明条件を選んで容易に設定を行なえる。
【００５９】請求項４記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることにより、カラーディスプレイに色の見え方を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色の見え方のシミュレーションシステムの一実施の形態を示し、シミュレーション手順を説明するフローチャートである。
【図２】同上実施の形態のシステム構成を説明する構成図である。
【符号の説明】
11 分光反射率推定手段、三刺激値計算手段、対応色予測手段、対応色補正手段、データベース手段、ＲＧＢ変換手段の機能を有するコンピュータ装置
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明光の変化によって生じる色の見え方の変化を予測してシミュレーションする色の見え方のシミュレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータグラフィックスによるカラーディスプレイを用いた色彩設計などにおいては、各種デザインなどの様々な分野において、視覚的な色彩検討に用いられている。
【０００３】従来、カラーディスプレイに色表示する場合、視対象の三刺激値を入力することにより、三刺激値をカラーディスプレイのＲＧＢ値に変換し、視対象の色表示を行なうようにしている。
【０００４】また、異なった照明光で照明される視対象の色表示計算でも、三刺激値からカラーディスプレイのＲＧＢ値を求めて色表示を行なうことになる。しかし、実際には、照明光および視対象のＲＧＢを予め求めておき、その照明光と視対象のＲＧＢの積から色表示を行なっている。この理由は、計算処理時間の短縮ということもあるが、視対象の分光反射率が未知で三刺激値だけが与えられている場合があるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の色の見え方では、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合、照度が高い場合のほうが色鮮やかに見えるということが知られている。また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている視対象の見えは、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないことも知られている。
【０００６】しかしながら、従来の技術では、異なった照明光で照明される視対象の色表示を行なうとき、視対象の分光反射率が未知の場合には、照明光と視対象のＲＧＢの積から色表示を行なっているため、上述のような色の見え方を十分に表示することができない。すなわち、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合、照度が高いのに色鮮やかに見えないとか、また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている視対象の見えは、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないのに、大きく変化してしまうという不具合がある。
【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたもので、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる色の見え方のシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段と、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段と、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段とを具備していることを特徴とする。このように、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測することにより、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現可能となる。
【０００９】請求項２記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段を具備していることを特徴とする。このように、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば日向と日陰などの照度の変化に対応して、色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現可能となる。
【００１０】請求項３記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることを特徴とする。これにより、データベースから任意の照明条件を選んで設定を行なえる。
【００１１】請求項４記載の色の見え方のシミュレーションシステムは、請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステムにおいて、対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることを特徴とする。これにより、カラーディスプレイに色の見え方を表示可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の色の見え方のシミュレーションシステムの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】図２はシステム全体の構成図を示し、11はコンピュータ装置で、このコンピュータ装置11に、カラーディスプレイ12、カラープリンタ13、入力部14がそれぞれ接続されている。カラーディスプレイ12は、Ｒ（ＲＥＤ）、Ｇ（ＧＲＥＥＮ）、Ｂ（ＢＬＵＥ）についてそれぞれ２５６段階で制御し、その組み合わせによる１６７７万余色の表現力を持つフルカラータイプのＣＲＴが用いられる。入力部14は、キーボード、マウス、デジタイザなどを備えている。
【００１４】コンピュータ装置11は、次の機能をソフトウェアとして備えている。標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段の機能。推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段の機能。求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段の機能。対応色予測手段の機能によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段の機能。対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段の機能。任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段の機能。
【００１５】データベース手段は、次の照明光に関するデータベースが予め作成されている。
【００１６】次に、カラーディスプレイ12に表現しようとする視対象（物体）の色の見え方のシミュレーションについて、図１のフローチャートを参照して説明する。
【００１７】まず、入力部14から、視対象の色の三刺激値ＸＹＺを入力する（ステップ１）。
【００１８】なお、入力方法としては、マンセン値ＨＶ／Ｃ（色相・明度／彩度）（ＪＩＳＺ８７２１色の表示方法−三属性による表示に規定されているＨＶ／ＣとＹ、ｘｙから図式的に補間変換して求める）でも可能であり、その入力には色相番号（例えば５）、色相記号（例えばＲ）、明度（例えば５．２）、彩度（例えば１４．５）が用いられる。この場合、コンピュータ装置11は、入力されたＨＶ／Ｃから反射率Ｙおよび色度ｘｙを求めるとともに、この反射率Ｙおよび色度ｘｙから三刺激値ＸＹＺを求める変換手段の機能を備える。
【００１９】次に、視対象の分光反射率を推定する（ステップ２）。
【００２０】なお、この視対象の分光反射率を推定する目的は、入力される視対象の三刺激値ＸＹＺやマンセン値ＨＶ／Ｃが標準の光Ｃ（またはＤ65）による値であり、その視対象を異なった照明光で照明した場合の三刺激値を求めるために視対象の分光反射率を推定する。
【００２１】分光反射率が与えられている色票（例えばＪＩＳ準拠標準色票）のデータ群に主成分分析を行ない、主要な主成分を抽出する。抽出された主成分を用いると色票の分光反射率は、主成分の線形結合として次の式(1) で定義される。
【００２２】
【数１】
式(1) から、色票の三刺激値は次の式(2) で定義される。
【００２３】
【数２】
Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 およびＸi （ｉ＝１〜３）、Ｙi （ｉ＝１〜３）、Ｚi （ｉ＝１〜３）は主成分分析から得られる平均分光反射率Ｒ0 （λ）および固有ベクトルＲi （λ）から計算によって求めることができるので、重み計数ｋi （ｉ＝１〜３）は次の式(3) によって求められる。
【００２４】
【数３】
したがって、視対象の分光反射率が未知でも、視対象の三刺激値ＸＹＺまたはＨＶ／Ｃが与えられている色の分光反射率ρ´（λ）は式(1) によって推定することができる。
【００２５】なお、ＪＩＳ準拠標準色票を用いた例としては、「マンセル色票の分光反射率分布の解析」（日本色彩学会誌、Vol.7 No.4 1983 pp167-174 ）がある。
【００２６】次に、視対象の照明条件を入力する（ステップ３）。
【００２７】本システムでは、次の照明光に関するデータベースが予め作成されている。
【００２８】
【００２９】次に、異なった照明下における視対象の色の見えの予測を行なう。この予測では、まず、任意の照明（指定照明）下における三刺激値の計算を行ない（ステップ４）、次に、その求められた三刺激値に基づいて色順応予測式による対応色の予測を行なう（ステップ５）。なお、対応色は標準の光Ｃ（またはＤ65）の下での値であり、指定された照明条件下における色の見えと同じ見えになる標準の光Ｃ（またはＤ65）の下における対応色を予測する。標準の光Ｃ（またはＤ65）の下での見え方と比較して考えるためにこのような処理を行なう。
【００３０】指定照明下（色順応予測式における試験照明）における三刺激値は、指定された視対象の照明条件に対応する照明光をデータベースから検索し、その相対分光分布と合成した分光反射率とから計算する。すなわち、前記式(1) で推定された分光反射率ρ´（λ）と入力設定された照明光の相対分光分布Ｓr （λ）とから、指定照明下の三刺激値ＸR ＹR ＺR を次の式（４）によって求める。
【００３１】
【数４】
色順応予測式による対応色の予測は、指定照明下の三刺激値ＸR ＹR ＺR および照度値を色順応式のパラメータとして、標準の光Ｃおよび基準照度１０００ｌｘにおける対応色をＣＩＥ色順応式によって推定する。
【００３２】例えば、視対象の三刺激値Ｘ＝７２．７６、Ｙ＝７３．３７、Ｚ＝７１．１１とし、試験照明の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとしたとき、試験照明下の三刺激値は、式(4) によってＸR ＝７９．４０、ＹR ＝７３．９１、ＺR ＝５３．４０と求められ、また、基準照明下（標準の光Ｃ、照度１０００lx）での対応色の予測は、ＣＩＥ色順応式によってＸ´＝１４８．４４、Ｙ´＝１４６．０１、Ｚ´＝１３０．３７と求められる。
【００３３】次に、不完全順応を考慮した対応色の補正を行なう（ステップ６）。
【００３４】これは、日向や日陰が同時に観察されるようなことが多い日常シーンでは、日陰のなかに入って順応していても、日向の白色の影響を受けるため日陰の色がより暗く評価される（日向に順応している場合は逆）。このことから、日向と日陰における白の対応色を予測し、日向の場合には日陰の値を、日陰の場合には日向の値を順応下での白として補正する。
【００３５】すなわち、日向と日陰が同時に観察される状況における対応色を、実際に観測された知覚色に一致させるようにするため、日向の対応色（Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´）からＣＩＥＬＡＢ表色系に変換する際に、日陰の完全拡散面の対応色を白色として用いることによって補正する。
【００３６】ここで、対応色の補正についての例１を説明する。
【００３７】視対象の三刺激値Ｘ＝７２．７６、Ｙ＝７３．３７、Ｚ＝７１．１１とし、試験照明（日向）の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとし、試験照明（日陰）の色度ｘ＝０．３２６６、ｙ＝０．３２０５、色温度＝５７９７Ｋ、照度８５００lxとする。
【００３８】視対象の試験照明（日向）の対応色を予測すると、Ｘ´＝１４８．４４、Ｙ´＝１４６．０１、Ｚ´＝１３０．３７となる。
【００３９】完全拡散面の試験照明（日陰）の対応色を予測すると（ただし、色度は試験照明（日向）と同じとして扱う）、Ｘn ´＝１４８．４４、Ｙn ´＝１４６．０１、Ｚn ´＝１３０．３７となる。
【００４０】試験照明（日陰）の照度で補正して、視対象の対応色をＣＩＥＬＡＢ表色系に変換すると、Ｌ* ´＝９４．８３、ａ* ´＝５．７６、ｂ* ´＝１７．０７となる。
【００４１】視対象の実際に観測された知覚色との比較をすると次の表１のようになる。なお、視感による観測はＮＣＳ表色系に準拠した主観評価結果を図式変換によってＣＩＥＬＡＢの値に変換したものである。
【００４２】
【表１】
したがって、視対象の実際に観測された知覚色に対して、対応色の補正を行なった場合が、行なっていない場合に比べてより近い値になる。
【００４３】また、対応色の補正についての例２を説明する。
【００４４】視対象の三刺激値Ｘ＝６２．１０、Ｙ＝６１．３７、Ｚ＝７５．００とし、試験照明（日向）の色度ｘ＝０．３５８８、ｙ＝０．３３９７、色温度＝４４１５Ｋ、照度５００００lxとし、試験照明（日陰）の色度ｘ＝０．３２６６、ｙ＝０．３２０５、色温度＝５７９７Ｋ、照度８５００lxとする。
【００４５】視対象の試験照明（日向）の対応色を予測すると、Ｘ´＝１１９．３３、Ｙ´＝１１２．６４、Ｚ´＝１４３．１３となる。
【００４６】完全拡散面の試験照明（日陰）の対応色を予測すると（ただし、色度は試験照明（日向）と同じとして扱う）、Ｘn ´＝１６４．１９、Ｙn ´＝１６７．４２、Ｚn ´＝１９７．９３となる。
【００４７】試験照明（日陰）の照度で補正して、視対象の対応色をＣＩＥＬＡＢ表色系に変換すると、Ｌ* ´＝８５．６５、ａ* ´＝１１．４２、ｂ* ´＝−４．２７となる。
【００４８】視対象の実際に観測された知覚色との比較をすると次の表２のようになる。なお、視感による観測はＮＣＳ表色系に準拠した主観評価結果を図式変換によってＣＩＥＬＡＢの値に変換したものである。
【００４９】
【表２】
したがって、視対象の実際に観測された知覚色に対して、対応色の補正を行なった場合が、行なっていない場合に比べてより近い値になる。
【００５０】次に、色の見えに基づく視対象の三刺激値からＲＧＢへの変換を行なう（ステップ７）。
【００５１】標準の光Ｃ（またはＤ65）の色度に一致するようにホワイトバランスを調整したときのカラーディスプレイ12の三原色蛍光体のＸR ＹR ＺR 、ＸG ＹG ＺG 、ＸB ＹB ＺB を分光放射計で測定する。測定したＹR 、ＹG 、ＹB の和が１００になるように基準化する。
【００５２】カラーディスプレイ12の発光制御信号に対応する発光輝度であるγR 、γG 、γB を分光放射計で測定し、発光制御信号−発光輝度特性（γ特性）を求める。
【００５３】次の式(5) によって、与えられた三刺激値に対応するγR 、γG 、γB を計算によって求める。
【００５４】
【数５】
式(5) で求められたγR γG γB とカラーディスプレイ12のγ特性から、カラーディスプレイ12の発光制御信号ＲＧＢを求める。
【００５５】以上のように、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測し、予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば、同じ相対分光放射輝度分布を有する照明光で視対象を照明した場合には、照度が高い場合のほうが色鮮やかに見えるように表示でき、また、昼光のように時間や天候によって変化している照明光で照明されている場合には、照明光の相対分光放射輝度分布の変化の程度ほどには変化しないように表示でき、したがって、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５６】
【発明の効果】請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、視対象の分光反射率を推定し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求めるとともに、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測することにより、異なった任意の照明光の下での色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５７】請求項２記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正することにより、例えば日向と日陰などの照度の変化に対応して、色の見え方を実際の見え方と同様に十分に表現することができる。
【００５８】請求項３記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることにより、データベースから任意の照明条件を選んで容易に設定を行なえる。
【００５９】請求項４記載の色の見え方のシミュレーションシステムによれば、請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステムの効果に加えて、対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることにより、カラーディスプレイに色の見え方を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色の見え方のシミュレーションシステムの一実施の形態を示し、シミュレーション手順を説明するフローチャートである。
【図２】同上実施の形態のシステム構成を説明する構成図である。
【符号の説明】
11 分光反射率推定手段、三刺激値計算手段、対応色予測手段、対応色補正手段、データベース手段、ＲＧＢ変換手段の機能を有するコンピュータ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段と、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段と、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段とを具備していることを特徴とする色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項２】 対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項３】 任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項４】 対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項１】 標準色票の分光反射率データから主成分分析法によって抽出される主成分と視対象の三刺激値とから視対象の分光反射率を推定する分光反射率推定手段と、推定された分光反射率と任意の照明条件とから任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める三刺激値計算手段と、求められた三刺激値から色順応予測式によって任意の照明条件下における色の見えと同じ見えとなる標準の光の下における対応色を予測する対応色予測手段とを具備していることを特徴とする色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項２】 対応色予測手段によって予測された対応色を視対象の照度に応じて補正する対応色補正手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項３】 任意の照明条件を選択可能とする複数の照明光の照明条件データを蓄積したデータベース手段を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【請求項４】 対応色の三刺激値からＲＧＢ値に変換するＲＧＢ変換手段を具備していることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の色の見え方のシミュレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平９−１７８５６１
【公開日】平成９年（１９９７）７月１１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−３４０９２６
【出願日】平成７年（１９９５）１２月２７日
【出願人】（３９４０１９１４１）財団法人日本色彩研究所 (1)
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
【公開日】平成９年（１９９７）７月１１日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）１２月２７日
【出願人】（３９４０１９１４１）財団法人日本色彩研究所 (1)
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
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