JP2005252451A - Image quality inspection method and image quality inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は画質検査方法及び画質検査装置に関する。詳しくは、所定の特徴量分布に基づいて算出したマハラノビス距離を用いることによって画質検査の精度を向上させようとした画質検査方法及び画質検査装置に係るものである。 The present invention relates to an image quality inspection method and an image quality inspection apparatus. More specifically, the present invention relates to an image quality inspection method and an image quality inspection apparatus that attempt to improve the accuracy of image quality inspection by using the Mahalanobis distance calculated based on a predetermined feature amount distribution.
従来、カラー画像の色や画像のにじみ(解像度)等を別々の方法によって評価し、別々にカラー画像の良否を判定していた。従って、総合的なカラー画像の画質の良否は、人間が目視によって限度見本のサンプルとの比較によって評価するか、または熟練した評価者が官能評価を行うことで評価していた。 Conventionally, the color of a color image, image blur (resolution), and the like are evaluated by different methods, and the quality of the color image is determined separately. Therefore, the quality of the overall color image quality is evaluated by human comparison by visual comparison with a sample of limit samples, or by a skilled evaluator performing sensory evaluation.
ところが、人間の目視による評価では、例えば、限度見本等の比較サンプルが存在していても判定に個人差が生じ、再現性に問題があり、常に同じ人間またはかなり熟練した特定の者しか画像の良否の判断ができないために非常に効率が悪いという問題があった。 However, in human visual evaluation, for example, even if there is a comparative sample such as a limit sample, there are individual differences in determination, and there is a problem in reproducibility. There is a problem that the efficiency is very poor because it cannot be judged.
上記の様な問題点を解消すべく、予め、所定の画像データから抽出した所定の特徴量(例えば、所定の位置あるいは所定の領域の色、輝度(輝度は使用する色空間における、各原色のレベル値と定義され、RGBの8bitデータであれば、R,G,Bそれぞれが0〜255の値をとる。)、濃度等の一次パラメータや、一次パラメータの平均値や標準偏差等の二次パラメータ)を用いてマハラノビス基準空間を設定した後に、検査対象画像から抽出した所定の特徴量を用いてマハラノビス距離を算出し、算出されたマハラノビス距離を所定の閾値と比較することにより検査対象画像の良否を判定する画質検査方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。 In order to solve the problems as described above, a predetermined feature amount extracted from predetermined image data in advance (for example, a color or luminance of a predetermined position or a predetermined region (luminance is the luminance of each primary color in the color space to be used). In the case of RGB 8-bit data, each of R, G, and B takes a value of 0 to 255.) Primary parameters such as density, secondary values such as average value and standard deviation of primary parameters, etc. Parameter) is used to calculate the Mahalanobis distance using a predetermined feature amount extracted from the inspection target image, and the calculated Mahalanobis distance is compared with a predetermined threshold value to determine the image of the inspection target image. An image quality inspection method for determining pass / fail has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
なお、マハラノビス基準空間とは、良品のみの画像データから設定される基準空間であり、品質光学(Quality Engineering)の分野において、田口玄一博士がインドの統計学者マハラノビスの考案した距離を用いて開発したマハラノビス−タグチシステム(MTS法)において定義されたものである。
また、マハラノビス距離とは、評価対象であるサンプルの異常の度合い、即ちサンプルが正常なデータからどの程度ずれているかを示す尺度である。
The Mahalanobis reference space is a reference space set from image data of only good products. In the field of quality optics, Dr. Genichi Taguchi developed using the distance devised by Indian statistician Mahalanobis. Defined in the Mahalanobis-Taguchi system (MTS method).
The Mahalanobis distance is a scale indicating the degree of abnormality of a sample to be evaluated, that is, how much the sample is deviated from normal data.
しかしながら、所定の特徴量として例えば、所定の位置あるいは所定の領域の色、輝度、濃度等の一次パラメータや、一次パラメータの平均値や標準偏差等の二次パラメータを用いた従来の画質検査方法では、画像全体の情報が不足し、画像全体の良否を判定する場合に、検査精度が低下することがある。
即ち、上記した一次パラメータや二次パラメータでは、パラメータを測定していない位置が存在するために検査対象の画像の全てを表現することは困難である。また、平均値や標準偏差等の統計的なパラメータを用いた場合には、所定の範囲を有する領域内での情報ではあるものの、検査対象の画像の全てを表現することはやはり困難である。従って、画像全体の良否を判定する場合に、検査精度が低下することがある。
However, in a conventional image quality inspection method using, for example, primary parameters such as color, brightness, and density of a predetermined position or a predetermined region, and secondary parameters such as an average value and standard deviation of primary parameters as a predetermined feature amount. When the overall image information is insufficient and the quality of the entire image is determined, the inspection accuracy may decrease.
That is, in the primary parameter and the secondary parameter described above, it is difficult to express all of the images to be inspected because there are positions where the parameters are not measured. Further, when statistical parameters such as an average value and a standard deviation are used, it is still difficult to express all the images to be inspected although the information is in an area having a predetermined range. Accordingly, when determining the quality of the entire image, the inspection accuracy may be lowered.
なお、パラメータ数を多くすることによって、検査精度の向上を図ることができると考えられるものの、マハラノビス距離を計算するためのマハラノビス基準空間を定めるためには、一般的にパラメータ数の2倍以上のサンプルが必要とされていることから、パラメータ数をむやみに多くすることはできない。 Although it is considered that the inspection accuracy can be improved by increasing the number of parameters, in order to determine the Mahalanobis reference space for calculating the Mahalanobis distance, it is generally more than twice the number of parameters. Since samples are needed, the number of parameters cannot be increased unnecessarily.
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、画像全体の良否を精度良く検査することができる画質検査方法及び画質検査装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image quality inspection method and an image quality inspection apparatus that can accurately inspect the quality of an entire image.
上記の目的を達成するために、本発明に係る画質検査方法は、画像の画質検査を行う画質検査方法において、画像データから抽出した所定の特徴量分布を用いてマハラノビス基準空間を定める工程と、検査対象画像の画像データから抽出した所定の特徴量分布に基づいて、前記マハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出する工程と、該マハラノビス距離と所定の閾値を比較して、検査対象画像の良否を判定する工程を備える。 In order to achieve the above object, an image quality inspection method according to the present invention includes a step of defining a Mahalanobis reference space using a predetermined feature amount distribution extracted from image data in an image quality inspection method for performing image quality inspection of an image, A step of calculating a Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space based on a predetermined feature amount distribution extracted from image data of the inspection target image and comparing the Mahalanobis distance with a predetermined threshold value to determine whether the inspection target image is good or bad The process of carrying out is provided.
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る画質検査装置は、画像データを入力する画像データ入力手段と、該画像データ入力手段により入力された画像データから所定の特徴量分布を抽出し、抽出した所定の特徴量分布を用いてマハラノビス基準空間を定めるマハラノビス基準空間設定手段と、前記画像データ入力手段により入力された検査対象画像の画像データから所定の特徴量分布を抽出し、抽出した所定の特徴量分布に基づいて、前記マハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、前記マハラノビス距離と所定の閾値を比較して、検査対象画像の良否を判定する判定手段を備える。 In order to achieve the above object, an image quality inspection apparatus according to the present invention extracts image data input means for inputting image data, and a predetermined feature amount distribution from the image data input by the image data input means. A Mahalanobis reference space setting means for defining a Mahalanobis reference space using the extracted predetermined feature quantity distribution, and extracting a predetermined feature quantity distribution from the image data of the inspection target image input by the image data input means, and extracting A Mahalanobis distance calculating means for calculating a Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space based on the predetermined feature amount distribution, and a determining means for comparing the Mahalanobis distance with a predetermined threshold to determine whether the inspection target image is good or bad. .
ここで、画像データから抽出した所定の特徴量分布を用いてマハラノビス基準空間を定めることによって、画像全体の情報を含んだパラメータに基づいてマハラノビス基準空間を定めることができる。
また、検査対象画像の画像データから抽出した所定の特徴量分布に基づいて、マハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出することによって、画像全体の情報を含んだパラメータに基づいてマハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出することができる。
Here, by determining the Mahalanobis reference space using a predetermined feature amount distribution extracted from the image data, the Mahalanobis reference space can be determined based on a parameter including information on the entire image.
Further, by calculating the Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space based on a predetermined feature amount distribution extracted from the image data of the inspection target image, the Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space is calculated based on a parameter including information on the entire image. Can be calculated.
上記した本発明の画質検査方法及び画質検査装置では、所定の特徴量をパラメータとするのではなく、所定の特徴量分布をパラメータとしているために、例え少ないパラメータであったとしても画像全体の良否の判定を精度良く行うことができる。 In the above-described image quality inspection method and image quality inspection apparatus of the present invention, the predetermined feature amount is not used as a parameter, but a predetermined feature amount distribution is used as a parameter. Can be accurately determined.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明を適用した画質検査装置の一例を説明するためのブロック図であり、ここで示す画質検査装置1は、画像を電子データに変換する固体撮像素子、デジタルカメラ、カムコーダー、カメラモジュール、スキャナ等の画像入力装置2と、画像入力装置から入力された電子データに基づいて評価対象エリア内のピクセルの輝度情報から輝度分布を算出する画像処理手段3と、良品と判定された画像の電子データの評価対象エリア内における輝度分布から定められたマハラノビス基準空間(データベース)4と、検査対象である電子データの輝度分布からマハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離演算手段5と、算出されたマハラノビス距離を所定の閾値と比較して画質の評価を行う画質評価手段6を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to facilitate understanding of the present invention.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of an image quality inspection apparatus to which the present invention is applied. The image quality inspection apparatus 1 shown here is a solid-state imaging device, digital camera, camcorder, camera module for converting an image into electronic data. The
以下、上記した画質検査装置を用いた画質検査方法について説明する。即ち、本発明を適用した画質検査方法の一例を説明する。 Hereinafter, an image quality inspection method using the above-described image quality inspection apparatus will be described. That is, an example of an image quality inspection method to which the present invention is applied will be described.
本発明を適用した画質検査方法の一例では、先ず、マハラノビス基準空間を設定するために評価の基準となる画像サンプルの収集を行う。ここで、マハラノビス基準空間は画像異常の評価の基準となるものであり、評価の基準となるべき正常なデータを集める必要がある。 In an example of an image quality inspection method to which the present invention is applied, first, an image sample serving as a reference for evaluation is collected in order to set a Mahalanobis reference space. Here, the Mahalanobis reference space serves as a reference for evaluation of image anomalies, and it is necessary to collect normal data to be used as a reference for evaluation.
さて、本実施例では、画像入力装置2の描写能力の検査を行うため、良品の画像入力装置により一般的なチャートを用いて640×480ピクセルの電子画像をデータとして収集し、画像処理手段3によって640×480ピクセルの各ピクセルでの赤色、緑色、青色それぞれの輝度(8bit:0〜255)データから、それぞれ0〜15、16〜31、32〜47、・・・、240〜255の16段階の輝度範囲にあるピクセル数をカウントし、輝度分布データとした。同様にして、良品の画像入力装置120個に対して輝度分布データを計算し、マハラノビス基準空間4を設定する。
In this embodiment, in order to inspect the drawing ability of the
上記の様にして得られたマハラノビス基準空間の各良品サンプルのマハラノビス距離(MD)を算出した結果を図2に示す。図2から分かるように良品のサンプルについてはマハラノビス距離が3よりも小さな値となる。 FIG. 2 shows the result of calculating the Mahalanobis distance (MD) of each good sample in the Mahalanobis reference space obtained as described above. As can be seen from FIG. 2, the Mahalanobis distance is less than 3 for a good sample.
次に、検査対象となる(1)〜(13)の画像入力装置により一般的なチャートを用いて640×480ピクセルの電子画像を電子データとして収集し、画像処理手段によって640×480ピクセルの各ピクセルでの赤色、緑色、青色それぞれの輝度データ(8bit:0〜255)から、それぞれ0〜15、16〜31、32〜47、・・・、240〜255の16段階の輝度範囲にあるピクセル数をカウントし、検査対象となる画像入力装置により得られた画像の輝度分布データを取得し、マハラノビス距離演算手段5によって上記したマハラノビス基準空間に基づいてマハラノビス距離を計算する。なお、ここで検査対象としている(1)〜(13)の画像入力装置のうち、(1)〜(8)の画像入力装置は不良品であり、(9)〜(13)の画像入力装置は良品である。 Next, an electronic image of 640 × 480 pixels is collected as electronic data using a general chart by the image input device of (1) to (13) to be inspected, and each of 640 × 480 pixels is collected by the image processing means. Pixels in the luminance range of 16 levels from 0 to 15, 16 to 31, 32 to 47,..., 240 to 255 from the luminance data (8 bits: 0 to 255) of red, green, and blue, respectively. The number is counted, the luminance distribution data of the image obtained by the image input device to be inspected is obtained, and the Mahalanobis distance is calculated by the Mahalanobis distance calculation means 5 based on the Mahalanobis reference space described above. Of the image input devices (1) to (13) to be inspected here, the image input devices (1) to (8) are defective and the image input devices (9) to (13). Is a good product.
上記の様にして得られた(1)〜(13)の画像入力装置のマハラノビス距離を表1に示す。 Table 1 shows the Mahalanobis distance of the image input devices (1) to (13) obtained as described above.
表1から不良品である(1)〜(8)の画像入力装置のマハラノビス距離は3.8以上の大きな値となり、良品である(9)〜(13)の画像入力装置のマハラノビス距離は最大でも1.5となり、不良品の画像入力装置のマハラノビス距離と良品の画像入力装置のマハラノビス距離は明らかに異なっていた。 From Table 1, the Mahalanobis distance of the defective image input devices (1) to (8) is a large value of 3.8 or more, and the non-defective product (9) to (13) Mahalanobis distance is the maximum. However, it was 1.5, and the Mahalanobis distance of the defective image input device was clearly different from the Mahalanobis distance of the non-defective image input device.
なお、本実施例の場合には、図2から良品のサンプルについてはマハラノビス距離が3よりも小さな値となることから、画像評価手段6によって不良品であると判定するための閾値としてMD=3に設定しておけば良い。 In the case of the present embodiment, the non-defective sample from FIG. 2 has a Mahalanobis distance smaller than 3, and therefore MD = 3 as a threshold for determining that the image evaluation means 6 is defective. Set to.
上記した本発明を適用した画質検査方法及び画質検査装置では、良品の画像入力装置のマハラノビス距離と不良品の画像入力装置のマハラノビス距離の算出結果が明らかに異なるために、マハラノビス基準空間の各良品サンプルのマハラノビス距離に基づいて適切な閾値を設定することにより、高精度に画像入力装置の良否判定を行うことができる。 In the image quality inspection method and the image quality inspection apparatus to which the present invention is applied, since the calculation results of the Mahalanobis distance of the non-defective image input device and the Mahalanobis distance of the defective image input device are clearly different, each good product in the Mahalanobis reference space By setting an appropriate threshold value based on the Mahalanobis distance of the sample, it is possible to determine the quality of the image input device with high accuracy.
なお、本実施例では、画像入力装置により得られた画像の画質検査を行い、画像入力装置の良否を評価する場合を例に挙げて説明を行ったが、検査対象は画像入力装置に限定されることは無く、ディスプレイ等の表示装置から出力される画像の画質検査を行い、表示装置の良否を評価することも可能である。 In this embodiment, the image quality inspection of the image obtained by the image input device is performed and the case of evaluating the quality of the image input device is described as an example. However, the inspection target is limited to the image input device. The image quality of the image output from a display device such as a display can be checked to evaluate the quality of the display device.
ここで、比較のために以下に示す様に従来の画質検査方法によって(1)〜(13)の画像入力装置の画質検査を行った。なお、上記と同様に、(1)〜(13)の画像入力装置のうち、(1)〜(8)の画像入力装置は不良品であり、(9)〜(13)の画像入力装置は良品である。 Here, for comparison, the image quality inspection of the image input devices (1) to (13) was performed by the conventional image quality inspection method as shown below. Similarly to the above, among the image input devices (1) to (13), the image input devices (1) to (8) are defective, and the image input devices (9) to (13) are It is a good product.
即ち、先ず、良品の画像入力装置により一般的なチャートを用いて640×480ピクセルの電子画像をデータとして収集し、640×430ピクセルの画像を4×3の12ブロックに分割し、各ブロックの赤色、緑色、青色それぞれの輝度値の平均値、標準偏差、最大値、最小値といった合計144個のパラメータを用い、良品サンプル500個によってマハラノビス基準空間を設定した。なお、各良品サンプルのマハラノビス距離を算出した結果、良品サンプルについてはマハラノビス距離が3よりも小さな値となることが分かった。 That is, first, an electronic image of 640 × 480 pixels is collected as data using a general chart by a non-defective image input device, and an image of 640 × 430 pixels is divided into 12 blocks of 4 × 3. A Mahalanobis reference space was set with 500 non-defective samples using a total of 144 parameters such as the average value, standard deviation, maximum value, and minimum value of the luminance values of red, green, and blue. As a result of calculating the Mahalanobis distance of each good product sample, it was found that the Mahalanobis distance was less than 3 for the good product sample.
次に、検査対象となる(1)〜(13)の画像入力装置により一般的なチャートを用いて640×480ピクセルの電子画像を電子データとして収集し、640×480ピクセルの画像を4×3の12ブロックに分割し、各ブロックの赤色、緑色、青色それぞれの輝度値の平均値、標準偏差、最大値、最小値といった144個のパラメータを用いて、上記したマハラノビス基準空間に基づいてマハラノビス距離を計算した。 Next, an electronic image of 640 × 480 pixels is collected as electronic data using a general chart by the image input device of (1) to (13) to be inspected, and an image of 640 × 480 pixels is 4 × 3. The Mahalanobis distance based on the Mahalanobis reference space described above using 144 parameters such as the average value, standard deviation, maximum value, and minimum value of the luminance values of red, green, and blue for each block. Was calculated.
上記の様にして得られた(1)〜(13)の画像入力装置のマハラノビス距離を表2に示す。 Table 2 shows the Mahalanobis distance of the image input devices (1) to (13) obtained as described above.
表2から不良品である(6)の画像入力装置のマハラノビス距離が2.1となり、同様に不良品である(7)の画像入力装置のマハラノビス距離が1.8となり、いずれも3未満の値となっている。
即ち、従来の画質検査方法では不良品の画像入力装置のマハラノビス距離についても3未満となるものが存在し、良否判定が困難となってしまう。
From Table 2, the Mahalanobis distance of the defective image input device (6) is 2.1, and the defective (7) image input device Mahalanobis distance is 1.8, both of which are less than 3. It is a value.
In other words, in the conventional image quality inspection method, there are those in which the Mahalanobis distance of the defective image input device is also less than 3, which makes it difficult to determine whether it is good or bad.
1 画質検査装置
2 画像入力装置
3 画像処理手段
4 マハラノビス基準空間
5 マハラノビス距離演算手段
6 画質評価手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image
Claims (4)
画像データから抽出した所定の特徴量分布を用いてマハラノビス基準空間を定める工程と、
検査対象画像の画像データから抽出した所定の特徴量分布に基づいて、前記マハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出する工程と、
該マハラノビス距離と所定の閾値を比較して、検査対象画像の良否を判定する工程を備える
ことを特徴とする画質検査方法。 In an image quality inspection method for performing image quality inspection of an image,
A step of defining a Mahalanobis reference space using a predetermined feature amount distribution extracted from image data;
Calculating a Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space based on a predetermined feature amount distribution extracted from the image data of the inspection target image;
An image quality inspection method comprising a step of comparing the Mahalanobis distance with a predetermined threshold to determine whether the inspection target image is good or bad.
ことを特徴とする請求項1に記載の画質検査方法。 The image quality inspection method according to claim 1, wherein the predetermined feature amount distribution is a luminance distribution.
該画像データ入力手段により入力された画像データから所定の特徴量分布を抽出し、抽出した所定の特徴量分布を用いてマハラノビス基準空間を定めるマハラノビス基準空間設定手段と、
前記画像データ入力手段により入力された検査対象画像の画像データから所定の特徴量分布を抽出し、抽出した所定の特徴量分布に基づいて、前記マハラノビス基準空間におけるマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、
前記マハラノビス距離と所定の閾値を比較して、検査対象画像の良否を判定する判定手段を備える
ことを特徴とする画質検査装置。 Image data input means for inputting image data;
A Mahalanobis reference space setting means for extracting a predetermined feature amount distribution from the image data input by the image data input means and defining a Mahalanobis reference space using the extracted predetermined feature amount distribution;
A Mahalanobis distance calculating unit that extracts a predetermined feature amount distribution from the image data of the inspection target image input by the image data input unit and calculates a Mahalanobis distance in the Mahalanobis reference space based on the extracted predetermined feature amount distribution. When,
An image quality inspection apparatus comprising: a determination unit that compares the Mahalanobis distance with a predetermined threshold to determine whether the inspection target image is good or bad.
ことを特徴とする請求項3に記載の画質検査装置。 The image quality inspection apparatus according to claim 3, wherein the predetermined feature amount distribution is a luminance distribution.
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