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技術 画像評価装置および画像評価方法

出願人 株式会社リコー
発明者 浅野由紀
出願日 1999年7月2日 (22年7ヶ月経過) 出願番号 1999-189496
公開日 2001年1月26日 (21年0ヶ月経過) 公開番号 2001-024821
状態 未査定
技術分野 ファクシミリ一般 FAX画像信号回路 カラー画像通信方式 イメージ分析
主要キーワード 一定数値 試験チャート 統計的偏差 ノイズ発生量 モニタ画 ノイズ検知 変化具合 精鋭度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値客観評価値)を得ること。

解決手段

画像評価装置100は、画像表示装置300の特性に対応させて被評価画像の変換を行う表示装置特性対応変換部102と、変換された被評価画像から均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出部103と、均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出部104と、当該偏差に対する画像表示装置300の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、画像品質の評価値を算出する評価値算出部105と、を具備する。

概要

背景

従来、画像品質を評価する方法として様々な試みが行われている。画像品質の評価方法には、主として2つのタイプがあり、第1のタイプは、画像自体がもつ画像品質の劣化要因を測定する客観(物理)評価であり、第2のタイプは、画像品質に対して人間が感じ感覚数値化する主観心理)評価である。

客観評価は、定量的な評価を得ることが出来るが、評価結果と人間の主観との相性が必ずしもよいとはいえないという問題点があった。一方、主観評価は、劣化のある被評価画像を劣化のない画像と目視により見比べること等によって行われる評価方法であって、検査者が異なったり、検査者に疲労があったりすると検査結果が異なってしまい、定量的、かつ安定的な評価結果が得られないという問題点があった。

従って、これら問題点を解決すべく、客観評価を主観評価に一致させる評価装置および評価方法が案出されている。この評価装置および評価方法を説明する前に、評価対象である画像の種類について説明する。

評価対象となる画像(以下、被評価画像と称する)には、以下の〜の3タイプが考えられる。
コピー機プリンタなどから「出力」された画像
非可逆的画像圧縮方法によって「圧縮伸長」された画像
スキャナデジタルカメラなどの画像入力装置によって「入力」された画像

上記の評価対象は、コピー機やプリンタなどの画像出力装置である。各評価対象装置で出力された画像は、例えば、高精細のスキャナなどの画像入力装置により同一条件で取り込まれる。客観評価は、ラインシャープさである精鋭度ドットの散らばり具合である粒状度階調変化具合である階調度、色の再現性などで評価される。一方、主観評価は、ハードコピーのような紙面上に出力された画像が用いられる。この分野では、前述した主観評価と相関のよい客観評価を得ようとする様々な試みが行われている。

例えば、特開平5−284260号公報「画像評価方法および装置」では、2次元位置情報光学的情報とを含む被評価画像情報成分色彩成分に変換し、続いて、空間周波数情報直交変換し、人間の視覚周波数特性に対応した補正を加え1次元化した後、積分する発明が開示されている。これにより、画像がカラー画像であっても、画像に含まれるノイズ(明るさ、色変動)を評価することが可能となり、しかも、画像の周期パターンの影響を受けないで画像の評価を行うことが可能となる。

上記の評価対象は、画像圧縮方法であり、様々な方法で圧縮/伸長された画像が評価される。この分野では、原画像をいかに効率よく(圧縮率を大きくして)圧縮し、これを伸長した場合に忠実な再現が行えるかという「再現性」の評価が重要視される。客観評価は、例えば1画素あたりの原画像と処理画像との差分の対象であるS/Nを用いて評価される。一方、主観評価は、紙面上に出力された画像と、CRTディスプレイなどの画像表示装置に表示された画像の何れも用いられる。

上記の評価対象はスキャナやデジタルカメラなどの画像入力装置である。同一の画像を各評価対象装置で入力して(スキャナの場合は取り込んで、デジタルカメラの場合は撮影して)客観評価を行う。一方、主観評価は、主にパソコンのCRTディスプレイや液晶ディスプレイの様な画像表示装置に表示された画像が使用される。

例えば、特開平9−284429号公報の「画像評価装置」では、次の発明が開示されている。まず、スキャナやカメラで取り込んだ被評価画像の画像情報(画像データ)に対して空間周波数成分を求める。次に、空間周波数成分に人間の視覚特性に対応した補正を行う。補正後の空間周波数成分を逆変換して、変換された被評価画像の画像情報を得る。得られた画像情報をもとに画像情報の各成分(例えばL*u*v*カラースペースにおけるL*成分、u*成分、v*成分)の標準偏差等の統計量を求める。その後、評価式すなわち、各標準偏差に一定数値の重みの乗算された式により評価値を得る。この発明により、被評価画像の画像、換言すれば画像入力装置の出力する画像に対して、主観評価と整合のとれた信頼性の高い客観評価を行うことが可能となる。

また、特開平7−220042号公報の「画像評価装置および画像評価方法」では次の発明が開示されている。すなわち、網点面積率が一定の基準チャートと、基準チャートに画像データの変化量がガウス分布に従ったノイズを加えた試験チャートとを見比べることにより、人間のノイズに対する検知限ノイズ検知限)を予め得ておく。人間の目は反射光量を知覚するので、ノイズ検知限に関するデータを輝度値明度)に変換する。次に、一様な濃度で数段階の濃度階調をもった入力評価原稿をスキャナなどの画像入力装置によって読み取らせ、画像入力装置が発生するノイズ量を表す予想ノイズ発生量を得る。ノイズ検知限をしきい値として予想ノイズ発生量と比較することにより、画像入力装置の出力する画像を評価することが可能となる。

概要

カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚と相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値(客観評価値)を得ること。

画像評価装置100は、画像表示装置300の特性に対応させて被評価画像の変換を行う表示装置特性対応変換部102と、変換された被評価画像から均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出部103と、均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出部104と、当該偏差に対する画像表示装置300の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、画像品質の評価値を算出する評価値算出部105と、を具備する。

目的

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚と相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値(客観評価値)を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する前記被評価画像の画像品質を評価する画像評価装置において、前記カラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて前記被評価画像の変換を行う特性対応変換手段と、前記特性対応変換手段で変換した前記被評価画像を用いて均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出手段と、前記均等色空間成分算出手段で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出手段と、前記各成分の統計的な偏差に対する前記画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、前記各成分の統計的な偏差から前記画像品質の評価値を算出する評価値算出手段と、を具備することを特徴とする画像評価装置。

請求項2

前記特性対応変換手段は、前記画像出力装置の各原色の色度白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、前記被評価画像に対して、前記画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像評価装置。

請求項3

前記均等色空間成分算出手段は、前記被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像評価装置。

請求項4

前記重みは、前記統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値加算されるものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものであることを特徴とする請求項1、2または3に記載の画像評価装置。

請求項5

前記重みは、前記統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値に乗算されるものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものであることを特徴とする請求項1、2または3に記載の画像評価装置。

請求項6

カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する前記被評価画像の画像品質を評価する画像評価方法において、前記カラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて前記被評価画像の変換を行う特性対応変換工程と、前記特性対応変換工程で変換した前記被評価画像を用いて均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出工程と、前記均等色空間成分算出工程で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出工程と、前記各成分の統計的な偏差に対する前記画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、前記各成分の統計的な偏差から前記画像品質の評価値を算出する評価値算出工程と、を含むことを特徴とする画像評価方法。

請求項7

前記特性対応変換工程は、前記画像出力装置の各原色の色度、白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、前記被評価画像に対して、前記画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うことを特徴とする請求項6に記載の画像評価方法。

請求項8

前記均等色空間成分算出工程は、前記被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出することを特徴とする請求項6に記載の画像評価方法。

請求項9

前記重みは、前記統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に加算するものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものであることを特徴とする請求項6、7または8に記載の画像評価方法。

請求項10

前記重みは、前記統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に乗算するものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものであることを特徴とする請求項6、7または8に記載の画像評価方法。

技術分野

0001

本発明は、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する前記被評価画像の画像品質を評価する画像評価装置および画像評価方法に関し、特に、スキャナデジタルカメラなどのカラー画像入力装置によって入力された被評価画像のノイズに対する画像品質を評価する画像評価装置および画像評価方法に関する。

背景技術

0002

従来、画像品質を評価する方法として様々な試みが行われている。画像品質の評価方法には、主として2つのタイプがあり、第1のタイプは、画像自体がもつ画像品質の劣化要因を測定する客観(物理)評価であり、第2のタイプは、画像品質に対して人間が感じ感覚数値化する主観心理)評価である。

0003

客観評価は、定量的な評価を得ることが出来るが、評価結果と人間の主観との相性が必ずしもよいとはいえないという問題点があった。一方、主観評価は、劣化のある被評価画像を劣化のない画像と目視により見比べること等によって行われる評価方法であって、検査者が異なったり、検査者に疲労があったりすると検査結果が異なってしまい、定量的、かつ安定的な評価結果が得られないという問題点があった。

0004

従って、これら問題点を解決すべく、客観評価を主観評価に一致させる評価装置および評価方法が案出されている。この評価装置および評価方法を説明する前に、評価対象である画像の種類について説明する。

0005

評価対象となる画像(以下、被評価画像と称する)には、以下の〜の3タイプが考えられる。
コピー機プリンタなどから「出力」された画像
非可逆的画像圧縮方法によって「圧縮伸長」された画像
スキャナやデジタルカメラなどの画像入力装置によって「入力」された画像

0006

上記の評価対象は、コピー機やプリンタなどの画像出力装置である。各評価対象装置で出力された画像は、例えば、高精細のスキャナなどの画像入力装置により同一条件で取り込まれる。客観評価は、ラインシャープさである精鋭度ドットの散らばり具合である粒状度階調変化具合である階調度、色の再現性などで評価される。一方、主観評価は、ハードコピーのような紙面上に出力された画像が用いられる。この分野では、前述した主観評価と相関のよい客観評価を得ようとする様々な試みが行われている。

0007

例えば、特開平5−284260号公報「画像評価方法および装置」では、2次元位置情報光学的情報とを含む被評価画像情報成分色彩成分に変換し、続いて、空間周波数情報直交変換し、人間の視覚周波数特性に対応した補正を加え1次元化した後、積分する発明が開示されている。これにより、画像がカラー画像であっても、画像に含まれるノイズ(明るさ、色変動)を評価することが可能となり、しかも、画像の周期パターンの影響を受けないで画像の評価を行うことが可能となる。

0008

上記の評価対象は、画像圧縮方法であり、様々な方法で圧縮/伸長された画像が評価される。この分野では、原画像をいかに効率よく(圧縮率を大きくして)圧縮し、これを伸長した場合に忠実な再現が行えるかという「再現性」の評価が重要視される。客観評価は、例えば1画素あたりの原画像と処理画像との差分の対象であるS/Nを用いて評価される。一方、主観評価は、紙面上に出力された画像と、CRTディスプレイなどの画像表示装置に表示された画像の何れも用いられる。

0009

上記の評価対象はスキャナやデジタルカメラなどの画像入力装置である。同一の画像を各評価対象装置で入力して(スキャナの場合は取り込んで、デジタルカメラの場合は撮影して)客観評価を行う。一方、主観評価は、主にパソコンのCRTディスプレイや液晶ディスプレイの様な画像表示装置に表示された画像が使用される。

0010

例えば、特開平9−284429号公報の「画像評価装置」では、次の発明が開示されている。まず、スキャナやカメラで取り込んだ被評価画像の画像情報(画像データ)に対して空間周波数成分を求める。次に、空間周波数成分に人間の視覚特性に対応した補正を行う。補正後の空間周波数成分を逆変換して、変換された被評価画像の画像情報を得る。得られた画像情報をもとに画像情報の各成分(例えばL*u*v*カラースペースにおけるL*成分、u*成分、v*成分)の標準偏差等の統計量を求める。その後、評価式すなわち、各標準偏差に一定数値の重みの乗算された式により評価値を得る。この発明により、被評価画像の画像、換言すれば画像入力装置の出力する画像に対して、主観評価と整合のとれた信頼性の高い客観評価を行うことが可能となる。

0011

また、特開平7−220042号公報の「画像評価装置および画像評価方法」では次の発明が開示されている。すなわち、網点面積率が一定の基準チャートと、基準チャートに画像データの変化量がガウス分布に従ったノイズを加えた試験チャートとを見比べることにより、人間のノイズに対する検知限ノイズ検知限)を予め得ておく。人間の目は反射光量を知覚するので、ノイズ検知限に関するデータを輝度値明度)に変換する。次に、一様な濃度で数段階の濃度階調をもった入力評価原稿をスキャナなどの画像入力装置によって読み取らせ、画像入力装置が発生するノイズ量を表す予想ノイズ発生量を得る。ノイズ検知限をしきい値として予想ノイズ発生量と比較することにより、画像入力装置の出力する画像を評価することが可能となる。

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。すなわち、特開平9−284429号公報の「画像評価装置」では、画像入力装置のノイズに対する評価式が記載されているが、発明者の実験によれば、評価者(検査者)は、主観評価において、画像自体に付加されたノイズと共に画像表示装置自体のもつ、輝度分布が均一でないことに起因する、画面の「ちらつき」をもノイズとして感じていることが分かった。すなわち、この「画像評価装置」では、主観評価実験をCRTディスプレイ上で行っていながら、画像表示装置自体のノイズ特性を考慮していないため、導出された評価式によって求まるノイズ評価は人間の主観と一致せず、不安定かつ精度が低いという問題点があった。

0013

また、特開平7−220042号公報の「画像評価装置および画像評価方法」では、基準チャートと入力評価原稿が同一のものでないため、いわゆる地の白色度(明度)の相違により、定量的な評価が得られないという問題点があった。また、基準チャートと入力評価原稿が同一であっても、画像入力装置の特性が考慮されていないので、例えば、同一明度で別の色に変化するノイズが発生する場合は、主観評価ではノイズ有と判断されるが、客観評価ではノイズ無と判断されるという問題点があった。

0014

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚と相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値(客観評価値)を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0015

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の画像評価装置は、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する前記被評価画像の画像品質を評価する画像評価装置において、前記カラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて前記被評価画像の変換を行う特性対応変換手段と、前記特性対応変換手段で変換した前記被評価画像を用いて均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出手段と、前記均等色空間成分算出手段で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出手段と、前記各成分の統計的な偏差に対する前記画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、前記各成分の統計的な偏差から前記画像品質の評価値を算出する評価値算出手段と、を具備するものである。

0016

また、請求項2に記載の画像評価装置は、請求項1に記載の画像評価装置において、前記特性対応変換手段が、前記画像出力装置の各原色の色度白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、前記被評価画像に対して、前記画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うものである。

0017

また、請求項3に記載の画像評価装置は、請求項1に記載の画像評価装置において、前記均等色空間成分算出手段が、前記被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出するものである。

0018

また、請求項4に記載の画像評価装置は、請求項1、2または3に記載の画像評価装置において、前記重みが、前記統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値加算されるものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものである。

0019

また、請求項5に記載の画像評価装置は、請求項1、2または3に記載の画像評価装置において、前記重みが、前記統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値に乗算されるものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものである。

0020

また、請求項6に記載の画像評価方法は、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する前記被評価画像の画像品質を評価する画像評価方法において、前記カラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて前記被評価画像の変換を行う特性対応変換工程と、前記特性対応変換工程で変換した前記被評価画像を用いて均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出工程と、前記均等色空間成分算出工程で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出工程と、前記各成分の統計的な偏差に対する前記画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、前記各成分の統計的な偏差から前記画像品質の評価値を算出する評価値算出工程と、を含むものである。

0021

また、請求項7に記載の画像評価方法は、請求項6に記載の画像評価方法において、前記特性対応変換工程で、前記画像出力装置の各原色の色度、白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、前記被評価画像に対して、前記画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うものである。

0022

また、請求項8に記載の画像評価方法は、請求項6に記載の画像評価方法において、前記均等色空間成分算出工程で、前記被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出するものである。

0023

また、請求項9に記載の画像評価方法は、請求項6、7または8に記載の画像評価方法において、前記重みが、前記統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に加算するものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものである。

0024

また、請求項10に記載の画像評価方法は、請求項6、7または8に記載の画像評価方法において、前記重みが、前記統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に乗算するものであって、かつ、前記被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものである。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を〔画像入力装置〕〔画像評価装置〕、〔表示装置特性対応変換部〕、〔均等色空間成分算出部〕、〔統計的偏差算出部〕、〔評価値算出部〕の順に詳細に説明する。

0026

図1は、本発明の画像評価装置の構成を表すブロック図である。図において、100は画像評価装置を、200は画像入力装置を、300は画像表示装置を表す。

0027

〔画像入力装置〕本実施の形態では画像入力装置200はデジタルカメラであるとする。画像入力装置200は、空間的、時間的に均一性保証された入力用画像もしくは被写体を撮影し、被評価画像を得る。被写体として、例えば、インバータ光源を使用したライトビュアが挙げられる。またNDフィルタなどを使用してライトビュアである被写体の明るさを変えることも可能である。

0028

画像入力装置200がデジタルカメラである場合は、撮影時の注意として、測光方式の違いが挙げられる。代表的な測光方式にファインダ中央部のみから適正露出を判断する中央測光方式と、ファインダ全体をいくつかの領域に分割し、適正露出を判断する分割測光方式とがあるが、いずれの場合も被写体の空間的に均一な部分が測光領域全面にはいることが必要である。画像入力装置200、換言すれば画像入力装置200から出力される被評価画像が画像評価装置100の評価対象である。

0029

画像入力装置200として、デジタルカメラの例を挙げたが、画像入力装置200はこれに限定されることなく、スキャナなどであってもよい。また、被評価画像はライトビュアを撮影したが、種々の評価用チャートを入力用画像または被写体として用いてもよい。

0030

〔画像評価装置〕画像評価装置100は、画像入力装置200で読み取った画像を被評価画像として格納する画像記憶部101と、被評価画像を、後述する画像表示装置300の特性に対応して変換を行う表示装置特性対応変換部102と、表示装置特性対応変換部102により変換された被評価画像から均等色空間成分を算出する均等色空間成分算出部103と、均等色空間成分算出部により算出された均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出する統計的偏差算出部104と、統計的偏差算出部104により画像表示装置300の特性および/または人間の視覚特性に基づいて算出された偏差から、画像入力装置200の評価値を算出する評価値算出部105と、を有する。

0031

また、画像評価装置100は、表示装置特性対応変換部102で画像表示装置300の特性に対応した変換を行う際に参酌する画像表示装置係数記憶部106を有し、画像表示装置係数記憶部106には、後述する白色点の三刺激値、RGBのxy色度座標ガンマ(画像表示装置300の入出力特性)に関するパラメータなどが格納されている。同様に、画像評価装置100は、評価値算出部105で画像入力装置200の評価値を算出する際に参酌する補正係数記憶部107を有し、補正係数記憶部107には、後述する均等色空間補正係数、モニタ特性係数、明度補正係数などが格納されている。

0032

次に、画像評価装置100による画像評価方法の概略を説明する。図2は、画像評価装置により画像評価方法の概略を説明するフローチャートである。

0033

まず、画像入力装置200により、入力用画像の撮影が行われる(ステップS11)。撮影された画像は被評価画像として画像評価装置100の画像記憶部101に格納される(ステップS12)。

0034

ところで、通常撮影した画像はCRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの画像表示装置300に表示されることになる。表示装置特性対応変換部102は、人間の主観と相性よく客観的に評価するため、画像記憶部101に格納された被評価画像を、使用する画像表示装置300の特性に対応して変換し、均等色空間成分算出部103に出力する(ステップS13)。なお、表示装置特性対応変換部102の詳細な処理内容は後述する。

0035

均等色空間成分算出部103は、表示装置特性対応変換部102の出力を、人間の色に対する知覚的な相違を定量的に表したとされる均等色空間成分に変換して、統計的偏差算出部104に出力する(ステップS14)。なお、均等色空間成分算出部103の詳細な処理内容は後述する。

0036

統計的偏差算出部104は、均等色空間成分算出部103の出力をもとに、各色空間成分ごとに統計的なばらつき値を算出する(ステップS15)。統計的なばらつき値の例としては標準偏差等が挙げられる。

0037

評価値算出部105は、統計的偏差算出部104の出力した統計的なばらつき値に、画質への寄与に応じた重み係数を乗じ(ステップS16)、ノイズ評価値として出力する(ステップS17)。

0038

次に、表示装置特性対応変換部102、均等色空間成分算出部103、統計的偏差算出部104、および評価値算出部105の詳細な処理内容を説明する。

0039

〔表示装置特性対応変換部〕表示装置特性対応変換部102は、上記したごとく、人間の主観と相性よく客観的に評価すべく、画像記憶部101に格納された被評価用画像を、使用する画像表示装置300の特性に対応して変換する(図2のステップS13)。この具体的な処理内容を説明する。

0040

表示装置特性対応変換部102は、画像記憶部101に記憶されている(R、G、B)の0〜255値の被評価画像のデータの各画素ごとに読み出し、例えば、以下に示す式1に示す変換マトリクスによって表示用ディスプレイ特性パラメータに応じた三刺激値(X、Y、Z)に変換して均等色空間算出部103に出力する。なお、変換マトリクスの導出方法は周知技術であるため、ここでは説明を省略する。変換マトリクスの一例を示す。

0041

例えば、色温度9300K°(一般のパソコンのディスプレイの色温度とほぼ同じ)にキャリブレートされ、下記〜の条件をもつディスプレイの場合の変換マトリクスは、式1のごとく表すことが出来る。

0042

白色点における三刺激値
(Xn、Yn、Zn)=(95.25、100、141.25)
RGBのxy−色度座標
(xR、yR、zR)=(0.625、0.339、1−xR−yR)
(xG、yG、zG)=(0.283、0.606、1−xG−yG)
(xB、yB、zB)=(0.150、0.063、1−xB−yB)
ガンマ(画像表示装置300の入出力特性)=1.0

0043

0044

なお、XYZデータについては、9300K°にキャリブレートされたCRTディスプレイに限られるものではなく、画像表示装置300の特性に応じた変換マトリクスを用いることにすればよい。

0045

以上説明したように、表示装置特性変換部102は、画像表示装置300の各原色の色度、白色点の色度、およびガンマ特性の少なくとも1つをパラメータとして使用して、被評価画像に対して、当該画像表示装置300に表示したときの特性(環境)に対応した変換を行うこととしたので、実際の観察環境を考慮した画像品質の評価値を得ることが可能となる。

0046

〔均等色空間成分算出部〕均等色空間成分算出部103は、上記したごとく、表示装置特性対応変換部102の出力を人間の色に対する知覚的な相違を定量的に表したとされる均等色空間成分に変換する(図2のステップS14)。この具体的な処理内容を詳細に説明する。

0047

均等色空間成分算出部103は、表示装置特性対応変換部102の出力を、例えばL*a*b*均等色空間へ変換する。L*a*b*均等色空間へ変換する変換式は、例えば、以下に示す式(2)のように表される。L*a*b*data(CIE1976L*a*b*data)は人間の色知覚を反映している色空間である。

0048

L*=116f(Y/Yn)1/3−16
a*=500{f(X/Xn)1/3−f(Y/Yn)1/3}
b*=200{f(Y/Yn)1/3−f(Z/Zn)1/3} ・・・(2)

0049

ここで、(Xn、Yn、Zn)は前述した表示用ディスプレイの白色点における三刺激値である。但し、暗い色に対しては補正式(3)が存在する。

0050

X/Xn>0.008856(明るい色)の場合:
f(X/Xn)=(X/Xn)1/3
X/Xn≦0.008856(暗い色の場合):
f(X/Xn)=7.787(X/Xn)1/3+16/116・・・(3)
なお、f(Y/Yn)、f(Z/Zn)についても同様である。

0051

本実施の形態では、L*a*b*均等色空間を使用しているが、均等色空間には、L*a*b*均等色空間のほかにもLuv均等色空間などの種々の方法が提案されており、それらの明度成分を用いてもよい。

0052

以上説明したように、均等色空間成分算出部103が、明度成分(L*)を算出する態様である場合には、人間の視覚系は明度に対し最も敏感であるため、L*に基づく偏差を案した評価値を算出することが可能となる。

0053

〔統計的偏差算出部〕統計的偏差算出部104は、上記したごとく、均等色空間成分算出部103の出力をもとに、各色空間成分ごとに統計的なばらつき値を算出する(図2のステップS15)。被評価画像をL*a*b*均等色空間で表現し、統計的なばらつき値として標準偏差を用いた場合を説明する。

0054

被写体が空間的に均一である場合、画像出力装置200の出力する画像データは、L*a*b*均等色空間をはじめとし、いかなる均等色空間を採用しても、標準偏差は0であることが理想である。すなわち、画像出力装置200が、光学課程や、処理過程でノイズが乗らなければ0であるが、実際には、レンズ狂いや、処理回路のノイズにより、ノイズが発生する。L*a*b*均等色空間で表現した場合の各成分の標準偏差をそれぞれ、sd(L*)、sd(a*)、sd(b*)と記す。なお、ここでは、統計的なばらつき値として標準偏差を用いたがこれに限るものではない。

0055

〔評価値算出部〕評価値算出部105は、統計的偏差算出部104の出力した統計的なばらつき値に、画質への寄与に応じた重み係数を乗じる(図2のステップS16)。画質への寄与に応じた重みについて以下に説明する。

0056

統計的偏差算出部104の出力した統計的ばらつきは、補正係数記憶部107に格納されている各成分に対する補正係数である均等色空間補正係数{α、β、γ、ξ}を乗じて式(4)で表されるノイズ評価値を算出する。

0057

ノイズ評価値
=α・sd(L*)+β・sd(a*)+γ・sd(b*)+ξ・・・(4)

0058

なお、ノイズ評価値は上記(4)式では、線形和としたが、これに限らず、非線形和を用いてもよい。

0059

画像表示装置300は元々、モニタ画面上に輝度ムラをもっている。しかし評価者は、この画像表示装置300自体のもつ輝度ムラと、被評価画像自体に乗っているノイズを区別することが出来ない。従って、画像表示装置300の輝度ムラを取り除くため、式(4)に「モニタ特性」を考慮する。発明者の実験により、被評価画像の平均明度に比例して画像表示装置300自体の輝度ムラが強調されることがわかった。その結果は式(5)に表される。

0060

モニタ特性値=δ+ε・(明度の平均) ・・・(5)
δ=0.09420、ε=−0.00624

0061

係数δ、εは発明者が主観評価実験で使用した画像表示装置300のノイズ特性を表すモニタ特性係数であり、補正係数記憶部107に格納されている係数である。人間の主観と相関よく客観的は評価値を算出するために、被評価画像を表示する画像表示装置300の特性に応じて係数が決定される。式(5)を考慮したノイズ評価値は以下の式(6)となる。

0062

ノイズ評価値
=α・{sd(L*)+モニタ特性}
+β・sd(a*)+γ・sd(b*)+ξ ・・・(6)

0063

一方、人間のもつ視覚特性の1つとして、画像上のノイズの数値的な量が同じであっても、すなわち、標準偏差が同じであっても、近くされるノイズは異なるという特徴がある。発明者の実験では、被評価画像の平均明度に応じて指数関数的にノイズが強調されることが確認された。ノイズ評価値は画像の平均明度によらない値でなくてはならない。ノイズ評価値が同じであっても、実際に人間の近くするノイズが異なっていては正しい客観評価が出来ないからである。ノイズに対する明度補正は、式(7)のごとく表されることがわかった。

0064

明度補正値=exp(明度の平均値×ζ+η) ・・・(7)
ζ=0.0118、η=−1.1258

0065

係数ζ、ηは発明者が主観評価実験で使用し均等色空間での明度成分かかる明度補正係数であり、補正係数記憶部107に記憶されている。

0066

式(6)および(7)を考慮したノイズ評価値は以下の式(8)となる。

0067

ノイズ評価値
=α・{sd(L*)+モニタ特性値}・(明度補正値)
+β・sd(a*)+γ・sd(b*)+ξ ・・・(8)

0068

式(8)は、均等色空間補正係数{α、β、γ、ξ}のほかに、モニタ特性値および明度補正値が勘案されているので、画像入力装置200の特性と画像表示装置300の特性とを共に考慮した、高精度な、ノイズに対する評価式である。従って、この評価式を用いる画像評価装置および画像評価方法により、客観評価と主観評価の高精度に一致した、ノイズに対する画像評価を行うことが可能になる。

発明の効果

0069

以上説明したように、本発明の画像評価装置(請求項1)は、特性対応変換手段がカラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて被評価画像の変換を行い、均等色空間成分算出手段が特性対応変換手段で変換した被評価画像を用いて均等色空間成分を算出し、統計的偏差算出手段が均等色空間成分算出手段で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出し、評価値算出手段が各成分の統計的な偏差に対する画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、各成分の統計的な偏差から画像品質の評価値を算出するため、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚と相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値(客観評価値)を得ることが可能となる。

0070

また、本発明の画像評価装置(請求項2)は、特性対応変換手段が、画像出力装置の各原色の色度、白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、被評価画像に対して、画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うため、実際の評価環境を考慮した評価値を得ることが可能となる。

0071

また、本発明の画像評価装置(請求項3)は、均等色空間成分算出手段が、被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出するため、より簡単に評価値を得ることが可能となる。

0072

また、本発明の画像評価装置(請求項4)は、重みが、統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値に加算されるものであって、かつ、被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものであるため、画像表示装置自体のもつ固有の光学系のムラを考慮した補正を行い、高精度な評価値を得ることが可能となる。

0073

また、本発明の画像評価装置(請求項5)は、重みが、統計的偏差算出手段により算出された明度成分の出力値に乗算されるものであって、かつ、被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものであるため、人間の視覚系の明度差検出特性に対する補正を行い、高精度な評価値を得ることが可能となる。

0074

また、本発明の画像評価方法(請求項6)は、特性対応変換工程ではカラー画像入力装置から画像データを入力して表示または印刷する画像出力装置の特性に対応させて被評価画像の変換を行い、均等色空間成分算出工程では特性対応変換工程で変換した被評価画像を用いて均等色空間成分を算出し、統計的偏差算出工程では均等色空間成分算出工程で算出した均等色空間成分における各成分の統計的な偏差を算出し、評価値算出工程では各成分の統計的な偏差に対する画像出力装置の特性および/または人間の視覚特性に基づいた重みを考慮して、各成分の統計的な偏差から画像品質の評価値を算出するため、カラー画像入力装置から画像データを被評価画像として入力し、ノイズに対する被評価画像の画像品質を評価する場合に、人間の感覚と相関のよい、定量的、安定的、かつ高精度な、ノイズに対する評価値(客観評価値)を得ることが可能となる。

0075

また、本発明の画像評価方法(請求項7)は、特性対応変換工程で、画像出力装置の各原色の色度、白色点の色度、およびガンマ特性のうち少なくとも1つをパラメータとして使用し、被評価画像に対して、画像出力装置で出力したときの環境に対応した変換を行うため、実際の評価環境を考慮した評価値を得ることが可能となる。

0076

また、本発明の画像評価方法(請求項8)は、均等色空間成分算出工程で、被評価画像から少なくとも明度成分を含む均等色空間成分を算出するため、より簡単に評価値を得ることが可能となる。

0077

また、本発明の画像評価方法(請求項9)は、重みが、統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に加算するものであって、かつ、被評価画像の平均明度値に比例して単調増加するものであるため、画像表示装置自体のもつ固有の光学系のムラを考慮した補正を行い、高精度な評価値を得ることが可能となる。

0078

また、本発明の画像評価方法(請求項10)は、重みが、統計的偏差算出工程で算出した明度成分の出力値に乗算するものであって、かつ、被評価画像の平均明度値に応じて指数的に増加するものであるため、人間の視覚系の明度差の検出特性に対する補正を行い、高精度な評価値を得ることが可能となる。

図面の簡単な説明

0079

図1本発明の画像評価装置の構成を表すブロック図である。
図2本発明の画像評価方法の概略を説明するフローチャートである。

--

0080

100画像評価装置
101画像記憶部
102表示装置特性対応変換部
103均等色空間成分算出部
104統計的偏差算出部
105評価値算出部
106画像表示装置係数記憶部
107補正係数記憶部
200画像入力装置
300 画像表示装置

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