JP2002304625A - 画質評価装置、画質評価方法および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間が介在することなく、効率的かつ定量
的にディジタルカラー画像の色再現性を評価する。 【解決手段】 色分布が既知の被写体を撮像装置で撮像
して出力されたディジタル画像の色再現性評価装置であ
って、ディジタル画像データから被写体の指定色に該当
する領域内の画素データを取り出す手段１と、取り出さ
れた各画素データのＲＧＢ値各成分の２乗和の平方根が
１となるように各成分を正規化する手段２と、取り出さ
れた各画素データの正規化されたＲＧＢ値の各成分と、
被写体の指定色の正規化されたＲＧＢ値の各成分の差の
２乗和の平方根であるＲＧＢ比率の誤差を算出する手段
３と、取り出された全画素データのＲＧＢ比率の平均誤
差を算出する手段４を備える。平均誤差が小さい程、色
再現性に関する画質が良く、平均誤差が大きい程、色再
現性に関する画質が悪いと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルカメラ
やカラースキャナ等の画像処理装置から出力されたカラ
ー画像の画質を評価する技術に関し、特に、撮像装置か
ら出力されたディジタル画像データの状態で色再現性を
評価する画質評価装置、画質評価方法および記録媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタルカメラやカラースキャ
ナ、カラー複写機などの画像処理装置の普及が目覚しく
なってきており、それらの品質評価や性能向上を図るた
め、出力されるカラー画像の画質評価の重要性が高まっ
てきている。

【０００３】従来では、例えば、人間が画像を目で見て
画質を判断する主観的画質評価方法が用いられている。
このような主観的画質評価方法の１例である二重刺激劣
化尺度法の場合、図９に示すように、評価者に対してあ
る一定の時間間隔で、基準画像（原画像）と被評価画像
をこの順で提示する。また、基準画像と被評価画像の間
には、区切りとしてグレイ画像を一定時間挿入する。被
評価画像の提示終了後、評価者は下記表１に示す５段階
劣化尺度により被評価画像を採点する。この評価手順を
被評価画像の種類だけ繰り返す。また、同じ基準画像と
被評価画像の組に対して、複数回、上記評価を繰り返
す。さらに、上記評価作業を複数の評価者に対して行わ
せ、各被評価画像に対する評価値の平均値や標準偏差を
算出して、画質の評価を行う。

【０００４】

【表１】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た主観的画質評価法の場合、個人差や評価環境などによ
り結果が変動しやすい。また、大量の画像を評価する場
合には、長い時間と労力を要し、評価者の負担も大き
い。さらに、複数の被評価画像の画質が均衡している場
合、微妙な画質の違いを定量化するのは困難であるなど
の問題点が存在する。

【０００６】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するべくなされたものであり、人間が介在することな
く、効率的かつ定量的にディジタルカラー画像の色再現
性を評価することができる画質評価装置、画質評価方法
および記録媒体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画質評価装置
は、色分布が既知である被写体を撮像装置により撮像し
て出力されたディジタル画像データの色再現性を評価す
る画質評価装置であって、ディジタル画像データから、
被写体の指定された色に該当する領域内にある画素デー
タを取り出す手段と、取り出された各画素データにおい
て、ＲＧＢ値の各成分の２乗和の平方根が１となるよう
に各成分を正規化する手段と、取り出された各画素デー
タにおける正規化されたＲＧＢ値の各成分と、被写体の
指定された色における正規化されたＲＧＢ値の各成分と
の差の２乗和の平方根であるＲＧＢ比率の誤差を算出す
る手段と、取り出された全画素データにおけるＲＧＢ比
率の平均誤差を算出する手段とを備えており、そのこと
により上記目的が達成される。

【０００８】上記構成によれば、後述する実施形態１に
示すように、ＲＧＢ比率の平均誤差が小さいほど、その
色の色再現性に関する画質が良いと判断することが可能
である。一方、ＲＧＢ比率の平均誤差が大きいほど、そ
の色の色再現性に関する画質が悪いと判断することが可
能である。

【０００９】前記色分布が既知の被写体に含まれる色数
だけ算出された各色についてのＲＧＢ比率の平均誤差を
合計する手段を備えているのが好ましい。

【００１０】上記構成によれば、後述する実施形態２に
示すように、ＲＧＢ比率の平均誤差の合計値が小さいほ
ど、総合的な色再現性に関する画質が良いと判断するこ
とが可能である。一方、ＲＧＢ比率の平均誤差の合計値
が大きいほど、総合的な色再現性に関する画質が悪いと
判断することが可能である。

【００１１】前記撮像装置により被写体を撮像して出力
されたディジタル画像データが、該ディジタル画像デー
タが入力されて画像が出力される画像出力装置のγ特性
に基づいてγ補正されている場合に、取り出された各画
素データにおけるＲＧＢ値の各成分を逆γ補正する手段
を備えているのが好ましい。

【００１２】上記構成によれば、後述する実施形態３に
示すように、ディジタル画像データが撮像装置内で画像
出力装置のγ特性に基づいてγ補正されている場合で
も、画質の評価を行うことが可能である。

【００１３】本発明の画質評価方法は、色分布が既知で
ある被写体を撮像装置により撮像して出力されたディジ
タル画像データの色再現性を評価する画質評価方法であ
って、ディジタル画像データから、被写体の指定された
色に該当する領域内にある画素データを取り出すステッ
プと、取り出された各画素データにおいて、ＲＧＢ値の
各成分の２乗和の平方根が１となるように各成分を正規
化するステップと、取り出された各画素データにおける
正規化されたＲＧＢ値の各成分と、被写体の指定された
色における正規化されたＲＧＢ値の各成分との差の２乗
和の平方根であるＲＧＢ比率の誤差を算出するステップ
と、取り出された全画素データにおけるＲＧＢ比率の平
均誤差を算出するステップとを含んでおり、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１４】上記方法によれば、後述する実施形態１に
示すように、ＲＧＢ比率の平均誤差の合計値が小さいほ
ど、その色の色再現性に関する画質が良いと判断するこ
とが可能である。一方、ＲＧＢ比率の平均誤差の合計値
が大きいほど、その色の色再現性に関する画質が悪いと
判断することが可能である。

【００１５】前記色分布が既知の被写体に含まれる色数
だけ算出された各色についてのＲＧＢ比率の平均誤差を
合計するステップを含んでいるのが好ましい。

【００１６】上記方法によれば、後述する実施形態２に
示すように、ＲＧＢ比率の平均誤差が小さいほど、総合
的な色再現性に関する画質が良いと判断することが可能
である。一方、ＲＧＢ比率の平均誤差が大きいほど、総
合的な色再現性に関する画質が悪いと判断することが可
能である。

【００１７】前記撮像装置により被写体を撮像して出力
されたディジタル画像データが、該ディジタル画像デー
タが入力されて画像が出力される画像出力装置のγ特性
に基づいてγ補正されている場合に、取り出された各画
素データにおけるＲＧＢ値の各成分を逆γ補正するステ
ップを含んでいるのが好ましい。

【００１８】上記方法によれば、後述する実施形態３に
示すように、ディジタル画像データが撮像装置内で画像
出力装置のγ特性に基づいてγ補正されている場合で
も、画質の評価を行うことが可能である。

【００１９】本発明の記録媒体は、本発明の画質評価方
法の手順が記録されており、そのことにより上記目的が
達成される。

【００２０】上記構成によれば、ＲＧＢ比率の平均誤差
が小さいほど、その色の色再現性に関する画質が良いと
判断することが可能であり、一方、ＲＧＢ比率の平均誤
差が大きいほど、その色の色再現性に関する画質が悪い
と判断することができる画質評価方法の手順が記録され
た記録媒体を提供することが可能である。さらに、記録
媒体に記録しておくことにより、可搬性および保守性に
優れたものとすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２２】（実施形態１）図１は、実施形態１の画質
評価装置の構成を示すための図である。この画質評価装
置は、画素データ抽出部１、画素データ正規化部２、Ｒ
ＧＢ比率誤差算出部３、ＲＧＢ比率平均誤差算出部４お
よび制御部５を備えている。なお、本実施形態では、パ
ーソナルコンピューターやワークステーション等の汎用
コンピューターを用いてソフトウェアにより評価を実施
するため、各演算処理はソフトウェアが提供する演算処
理手順を基に、図示しないコンピューター内のＣＰＵ等
の演算処理回路（ハードウェア）を制御して実現され
る。このことは、以下の実施形態でも同様である。

【００２３】画素データ抽出部１は、色分布が既知であ
る被写体を撮像装置により撮像して出力されたディジタ
ル画像データから、被写体の対象とする色（指定された
色）に該当する領域内にある複数の画素データを取り出
す。色の指定は、各色にインデクス番号（例えば白は
０、黄は１、・・・等）を付けて、このインデクス番号
により行うことができる。

【００２４】画素データ正規化部２は、画素データ抽出
部１において取り出された各画素データにおけるＲＧＢ
値の各成分の２乗和の平方根が１となるように、各成分
を正規化する。これは、各成分を正規化しないと、明る
さ（輝度）の要素が入ってくるため、同じ色なのに明る
さが変ると別の色であると判定されてしまうおそれがあ
るからである。

【００２５】ＲＧＢ比率誤差算出部３は、画素データ正
規化部２において正規化されたＲＧＢ値の各成分と、被
写体の指定された色（対象とする色）における正規化さ
れたＲＧＢ値の各成分との差の２乗和の平方根であるＲ
ＧＢ比率の誤差を算出する。

【００２６】ＲＧＢ比率平均誤差算出部４は、ＲＧＢ比
率誤差算出部３において算出されたＲＧＢ比率の平均誤
差を算出する。

【００２７】制御部５は、上記画素データ抽出部１、画
素データ正規化部２、ＲＧＢ比率誤差算出部３およびＲ
ＧＢ比率平均誤差算出部４に接続され、処理の流れを制
御する。

【００２８】さらに、図１の１〜５の各部の処理手順は
図示しない記録媒体に記録され、図示しないパーソナル
コンピューターやワークステーション等の汎用コンピュ
ーターから読み込まれ、実行されることにより各部の処
理が実現される。

【００２９】図２は、実施形態１の画質評価方法の手順
を説明するためのフローチャートである。以下、各ステ
ップに従って順に説明する。

【００３０】まず、ステップＳ１において、画素データ
抽出部１により、色分布が既知である被写体を撮像装置
により撮像して出力されたディジタル画像データから、
被写体の対象とする色に該当する領域内にある複数の画
素データを取り出す。被写体としては、例えば図３に示
すような色分布が既知であるカラーバーチャートを用い
ることができる。このときの色数は７である。なお、色
分布（ここではカラーバーチャートの７色の並び方のこ
と）が既知の被写体であれば、図３のカラーバーチャー
ト以外のものを用いてもよい。この場合、左のカラーバ
ーの色から順に取り出すとすれば、対象とする色の領域
は、図４に示すように、下記式（１）を用いて算出する
ことができる。なお、画像の始点（０、０）は図の左下
にあり、カラーバーチャートは撮像装置の画角一杯に撮
像されているものとする。

【００３１】

【数１】

【００３２】ここで、画素データ取り出し時に余白を設
けて、余白部分の画素データを取り出さない理由は、対
象とする色の領域と隣り合う領域にある画素データ（カ
ラーバーチャートの色の境界部）にある画素データでは
正確に判断できないため、この領域の画素データの混入
を防いで確実に対象とする色に該当する画素データを取
り出すためである。

【００３３】次に、ステップＳ２において、画素データ
正規化部２により、対象画素の正規化後のＲＧＢ値Ｒｎ
（ｊ）、Ｇｎ（ｊ）、Ｂｎ（ｊ）を下記式（２）を用い
て各々算出する。

【００３４】

【数２】

【００３５】ここで、Ｌが０である場合には、エラーと
してその時点で処理を終了してもよく、またはその画素
を除外して処理を続行してもよい。

【００３６】続いて、ステップＳ３において、ＲＧＢ比
率誤差算出部３により、対象画素のＲＧＢ比率の誤差Ｅ
（ｊ）を下記式（３）を用いて算出する。

【００３７】

【数３】

【００３８】対象とする色の正規化後のＲＧＢ値は、例
えば図３のカラーバーチャートの場合には、下記表２に
示すような値となる。

【００３９】

【表２】

【００４０】上記ステップＳ２およびステップＳ３の処
理を、ステップＳ１において取り出された画素のインデ
クス番号を０から（画素数−１）まで１ずつインクリメ
ントしながら、取り出された画素の数だけ繰り返す。

【００４１】その後、ステップＳ４において、ＲＧＢ比
率平均誤差算出部４により、ＲＧＢ比率の平均誤差Ｅａ
（ｉ）を下記式（４）を用いて算出する。この平均誤差
は、各色（図３の場合には７色）について求める。

【００４２】

【数４】

【００４３】上記ステップＳ１〜ステップＳ４の処理
を、被写体に含まれる色のインデクス番号を０から（色
数−１）（ここではカラーバーチャートが７色であるの
で、色数は７になる）まで１ずつインクリメントしなが
ら、被写体に含まれる色数だけ繰り返す。

【００４４】本実施形態では、このようにして算出され
た各色のＲＧＢ比率の平均誤差を、各色ごとの色再現性
に関する画質評価値として用いることができる。すなわ
ち、ＲＧＢ比率の平均誤差が小さいほど、その色の色再
現性に関する画質が良いと判断することができる。一
方、ＲＧＢ比率の平均誤差が大きいほど、その色の色再
現性に関する画質が悪いと判断することができる。な
お、これは、各色毎の相対的な評価に適用可能であり、
例えば複数台のディジタルカメラの画質を評価する場合
を考えると、複数台のディジタルカメラにより同じ色チ
ャートを写してその画像を比較するような場合が相当す
る。

【００４５】（実施形態２）図５は、実施形態２の画質
評価装置の構成を示すための図である。この画質評価装
置は、実施形態１の画素データ抽出部１、画素データ正
規化部２、ＲＧＢ比率誤差算出部３およびＲＧＢ比率平
均誤差算出部４に加えて、ＲＧＢ比率平均誤差合計値算
出部６が制御部５に接続されている。図５の画素データ
抽出部１、画素データ正規下部２、ＲＧＢ比率誤差算出
部３、ＲＧＢ比率平均誤差算出部４および制御部５は、
図１の各部分と同様の機能を有するので、ここでは説明
を省略する。

【００４６】ＲＧＢ比率平均誤差合計値算出部６は、色
分布が既知の被写体に含まれる色数だけ算出された各色
についてのＲＧＢ比率の平均誤差を合計する。

【００４７】図６は、実施形態２の画質評価方法の手順
を説明するためのフローチャートである。この図６で
は、図２のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステ
ップＳ４を繰り返した直後に、ＲＧＢ比率平均誤差の合
計値を算出するステップＳ５を追加した処理の流れにな
っている。図６のステップＳ１〜ステップＳ４の各ステ
ップは、図２のステップＳ１〜ステップＳ４と同様の処
理であるので、ここでは説明を省略する。

【００４８】本実施形態では、ステップＳ５において、
各色についてのＲＧＢ比率平均誤差の合計値Ｅｓを下記
式（５）を用いて算出する。

【００４９】

【数５】

【００５０】本実施形態では、このようにして算出され
た各色のＲＧＢ比率平均誤差の合計値を、総合的な色再
現性に関する画質評価値として用いることができる。す
なわち、ＲＧＢ比率平均誤差の合計値が小さいほど、総
合的な色再現性に関する画質が良いと判断することがで
きる。一方、ＲＧＢ比率平均誤差の合計値が大きいほ
ど、総合的な色再現性に関する画質が悪いと判断するこ
とができる。

【００５１】（実施形態３）図７は、実施形態３の画質
評価装置の構成を示すための図である。この画質評価装
置は、実施形態１の画素データ抽出部１、画素データ正
規化部２、ＲＧＢ比率誤差算出部３およびＲＧＢ比率平
均誤差算出部４に加えて、逆γ補正部７が制御部５に接
続されている。図７の画素データ抽出部１、画素データ
正規下部２、ＲＧＢ比率誤差算出部３、ＲＧＢ比率平均
誤差算出部４および制御部５は、図１の各部分と同様の
機能を有するので、ここでは説明を省略する。

【００５２】逆γ補正部７は、撮像装置により被写体を
撮像して出力されたディジタル画像データが、撮像装置
内において、ディジタル画像データが入力されて画像が
出力される画像出力装置の入出力特性であるγ特性に基
づいてγ補正されている場合に、ディジタル画像データ
の各画素におけるＲＧＢ値の各成分を逆γ補正して、画
像出力装置のγ特性を考慮しない画像データ（本来の画
像データ）に変換する。これは、本発明では画像出力装
置に出力される前の画像データの状態で画質を評価する
からである。

【００５３】図８は、実施形態３の画質評価方法の手順
を説明するためのフローチャートである。この図８で
は、図２のフローチャートにおけるステップＳ２の直前
に、逆γ補正を行うステップＳ６を追加した処理の流れ
になっている。図８のステップＳ１〜ステップＳ４の各
ステップは、図２のステップＳ１〜ステップＳ４と同様
の処理であるので、ここでは説明を省略する。

【００５４】本実施形態では、ステップＳ２の直前のス
テップＳ６において、逆γ補正部７により、対象画素の
逆γ補正後のＲＧＢ値Ｒ（ｊ）、Ｇ（ｊ）、Ｂ（ｊ）を
下記式（６）を用いて各々算出する。

【００５５】

【数６】

【００５６】ここで、画像出力装置のγ特性を表す各関
数ｆｒ（ｘ）、ｆｇ（ｘ）、ｆｂ（ｘ）は、通常、下記
式（７）により表される。

【００５７】

【数７】

【００５８】なお、画像出力装置のγ特性を表す関数
は、上記式（７）のような形式の関数に限られず、他の
形式の関数であっても適用可能である。

【００５９】本実施形態では、撮像装置により撮像して
出力されたディジタル画像データが、撮像装置内におい
て、画像出力装置のγ特性に基づいてγ補正されている
場合においても、画質の評価を行うことが可能となる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
人間が介在することなく、効率的かつ定量的にディジタ
ル画像の各色毎の色再現性を評価することができる。ま
た、請求項２および請求項５に記載の本発明によれば、
総合的な色再現性を評価することができる。さらに、請
求項３および請求項６に記載の本発明によれば、ディジ
タル画像データが撮像装置内で画像出力装置のγ特性に
基づいてγ補正されている場合でも、画質の評価を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の画質評価装置の構成を説明するた
めの図である。

【図２】実施形態１の画質評価方法の手順を説明するた
めのフローチャートである。

【図３】実施形態１において、被写体として使用される
色分布が既知のカラーバーチャートを説明するための図
である。

【図４】実施形態１において、ディジタル画像データか
ら対象とする色に該当する領域を算出する方法を説明す
るための図である。

【図５】実施形態２の画質評価装置の構成を説明するた
めの図である。

【図６】実施形態２の画質評価方法の手順を説明するた
めのフローチャートである。

【図７】実施形態３の画質補正装置の構成を説明するた
めの図である。

【図８】実施形態３の画質補正方法の手順を説明するた
めのフローチャートである。

【図９】従来の主観的画質評価法の１つである二重刺激
劣化尺度法を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 画素データ抽出部 ２ 画素データ正規化部 ３ ＲＧＢ比率誤差算出部 ４ ＲＧＢ比率平均誤差算出部 ５ 制御部 ６ ＲＧＢ比率平均誤差合計値算出部 ７ 逆γ補正部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色分布が既知である被写体を撮像装置に
   より撮像して出力されたディジタル画像データの色再現
   性を評価する画質評価装置であって、 ディジタル画像データから、被写体の指定された色に該
   当する領域内にある画素データを取り出す手段と、 取り出された各画素データにおいて、ＲＧＢ値の各成分
   の２乗和の平方根が１となるように各成分を正規化する
   手段と、 取り出された各画素データにおける正規化されたＲＧＢ
   値の各成分と、被写体の指定された色における正規化さ
   れたＲＧＢ値の各成分との差の２乗和の平方根であるＲ
   ＧＢ比率の誤差を算出する手段と、 取り出された全画素データにおけるＲＧＢ比率の平均誤
   差を算出する手段とを備えた画質評価装置。
2. 【請求項２】 前記色分布が既知の被写体に含まれる色
   数だけ算出された各色についてのＲＧＢ比率の平均誤差
   を合計する手段を備えた請求項１に記載の画質評価装
   置。
3. 【請求項３】 前記撮像装置により被写体を撮像して出
   力されたディジタル画像データが、該ディジタル画像デ
   ータが入力されて画像が出力される画像出力装置のγ特
   性に基づいてγ補正されている場合に、取り出された各
   画素データにおけるＲＧＢ値の各成分を逆γ補正する手
   段を備えた請求項１または請求項２に記載の画質評価装
   置。
4. 【請求項４】 色分布が既知である被写体を撮像装置に
   より撮像して出力されたディジタル画像データの色再現
   性を評価する画質評価方法であって、 ディジタル画像データから、被写体の指定された色に該
   当する領域内にある画素データを取り出すステップと、 取り出された各画素データにおいて、ＲＧＢ値の各成分
   の２乗和の平方根が１となるように各成分を正規化する
   ステップと、 取り出された各画素データにおける正規化されたＲＧＢ
   値の各成分と、被写体の指定された色における正規化さ
   れたＲＧＢ値の各成分との差の２乗和の平方根であるＲ
   ＧＢ比率の誤差を算出するステップと、 取り出された全画素データにおけるＲＧＢ比率の平均誤
   差を算出するステップとを含む画質評価方法。
5. 【請求項５】 前記色分布が既知の被写体に含まれる色
   数だけ算出された各色についてのＲＧＢ比率の平均誤差
   を合計するステップを含む請求項４に記載の画質評価方
   法。
6. 【請求項６】 前記撮像装置により被写体を撮像して出
   力されたディジタル画像データが、該ディジタル画像デ
   ータが入力されて画像が出力される画像出力装置のγ特
   性に基づいてγ補正されている場合に、取り出された各
   画素データにおけるＲＧＢ値の各成分を逆γ補正するス
   テップを含む請求項４または請求項５に記載の画質評価
   方法。
7. 【請求項７】 請求項４乃至請求項６に記載の画質評価
   方法の手順を記録した記録媒体。