JP2004064690A - 画像評価装置及び画像評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリンタで媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質の評価を心理評価と対応した物理評価によって好適に行うことができる画像評価装置及び画像評価方法を提供する。
【解決手段】画像入力部10から所定のグラデーション画像が入力され、色空間変換部11でグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像が取得される。次いで、フーリエ変換処理部12で第1の明度画像がフーリエ変換され第1の空間周波数情報を取得し、視覚特性乗算部13で第1の空間周波数情報に人間の視覚特性に関する情報を乗算する。さらに、逆フーリエ変換処理部14で逆フーリエ変換された第2の明度画像に基づいて、グラデーション画像の階調性を評価するために階調性評価値出力部17で評価値が算出される。
【選択図】 図1
【解決手段】画像入力部10から所定のグラデーション画像が入力され、色空間変換部11でグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像が取得される。次いで、フーリエ変換処理部12で第1の明度画像がフーリエ変換され第1の空間周波数情報を取得し、視覚特性乗算部13で第1の空間周波数情報に人間の視覚特性に関する情報を乗算する。さらに、逆フーリエ変換処理部14で逆フーリエ変換された第2の明度画像に基づいて、グラデーション画像の階調性を評価するために階調性評価値出力部17で評価値が算出される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタによって媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質を評価する画像評価装置及び画像評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリンタによって媒体上に印刷された画像の品質を評価する方法として、評価者が視覚に感じる程度を主観的に数量化する心理評価と、画像構造の性質を客観的に測定した量で評価する物理評価とが知られている。また、画像の品質に関する重要な要素の一つとして、例えば、グラデーション画像等の滑らかさのような「画像の階調性」がある。そして、画像の階調性を物理的に表現する尺度として、画素値が一定の大きさだけ離れた一定面積を有するパッチ画像の濃度域をRMS(Root−Mean−Square)粒状度の2倍で除算する「識別階調数」が従来から用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術によれば、プリンタによって媒体上に印刷される画像の識別階調数を計算することは可能であったが、シャドウ(暗)部からハイライト(明)部にかけて連続的に色や明度が変化するグラデーション画像の品質を客観的に評価することは困難であった。仮に、識別階調数の計算に使用されるパッチ画像の入力画素値の刻みを細かくした場合であっても、プリンタが印刷する際に印刷領域内にノイズが重畳されたり、プリンタのシェイディング特性から印刷位置によって色や明度の変動等が生じるために、従来の技術では、正確な階調性評価をすることができなかった。
【0004】
さらに、従来のパッチ画像を用いる技術では、グラデーション画像のように色や明度が微小な領域で漸次的に変化する画像の識別階調数と、それらの画像に対する評価者の目視による識別階調数の印象とが異なるため、それぞれによる評価値の対応がよくないという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、プリンタで媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質の評価を心理評価と対応した物理評価によって好適に行うことができる画像評価装置及び画像評価方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像評価装置は、所定のグラデーション画像を入力する入力手段と、前記グラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得する色空間変換手段と、前記第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得する周波数変換手段と、前記第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算する周波数情報乗算手段と、前記第2の空間周波数情報が乗算された前記第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換する逆周波数変換手段と、前記第2の明度画像に基づいて、前記グラデーション画像の階調性を評価する階調性評価手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る画像評価装置は、前記第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする。
【0008】
さらに、本発明に係る画像評価装置は、前記階調性評価手段が、前記第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出する平均明度算出手段と、隣接する前記所定領域間の明度差情報を算出する明度差算出手段と、前記所定領域ごとに明度偏差情報を算出する明度偏差算出手段と、前記明度偏差情報に基づいて前記グラデーション画像の階調性評価値を算出する階調性評価値算出手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記所定領域が、前記グラデーション画像のグラデーション方向について、該グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする。
【0010】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記入力手段が、所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取って入力することを特徴とする。
【0011】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする。
【0012】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする。
【0013】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る画像評価装置について説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施形態に係る画像評価装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像評価装置は、プリンタ等で紙等の媒体上に印刷されたカラーグラデーション画像を読み取って入力する画像入力部10、入力されたカラーグラデーション画像をL*a*b*表色系に変換する色空間変換部11、L*成分についてフーリエ変換を行ってスペクトル情報を算出するフーリエ変換処理部12、人間の明度に対する視覚特性をスペクトル情報に乗算する視覚特性乗算部13、視覚特性が乗算されたスペクトル情報を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換処理部14、逆フーリエ変換されたL*成分について所定ブロックごとの平均明度を算出する平均明度算出部15、隣接するブロック間の平均明度差の標準偏差を算出する明度偏差算出部16及び算出された各偏差に基づいて階調性評価値を算出する階調性評価値算出部17で構成される。
【0016】
すなわち、本発明に係る画像評価装置は、所定のグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得し、第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得し、第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算し、第2の空間周波数情報が乗算された第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換し、第2の明度画像に基づいて、グラデーション画像の階調性を評価することを特徴とする。
【0017】
また、本発明に係る画像評価装置は、第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする。
【0018】
さらに、本発明に係る画像評価装置は、階調性評価が、第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出し、隣接する所定領域間の明度差情報を算出し、所定領域ごとに明度偏差情報を算出し、明度偏差情報に基づいてグラデーション画像の階調性評価値を算出することを特徴とする。
【0019】
次に、上述した構成の画像評価装置を用いてカラーグラデーション画像の階調性評価値を求める動作について説明する。図2は、本実施形態の画像評価装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【0020】
まず、画像入力部10によって階調性評価用のカラーグラデーション画像が解像度2000dpiで読み込まれ、RGB画像データとして不図示の記憶部等へ保存される(ステップS200)。図3は、本実施形態において画像入力部10から入力される媒体上に印刷された階調性評価用のカラーグラデーション画像のモデルを示す図である。尚、図3に示されるカラーグラデーション画像は、解像度1000dpiのプリンタで出力された場合のモデルを示す図である。図3に示されるモデルは、横方向の画素値が9472画素(240.5888mm)、縦方向の画素値が1024画素(217mm)である。また、図4は、図3に示されるモデルを画像入力部10によって解像度2000dpiで読み込み、予め決められた大きさで切り出されたカラーグラデーション画像を示す図である。
【0021】
すなわち、本発明は、所定領域が、グラデーション画像のグラデーション方向について、グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする。また、本発明に係る画像評価装置は、所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取ることを特徴とする。さらに、本発明は、グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする。
【0022】
次に、色空間変換部11では、式(1)から式(5)を用いて、RGBデータをCIE LABに変換する(ステップ201)。
【0023】
【数1】
【0024】
ここで、R’,G’,B’≦0.04045の場合、式(2)を用いる。
【0025】
【数2】
【0026】
一方、R’,G’,B’>0.04045の場合、式(3)を用いる。
【0027】
【数3】
【0028】
次いで、式(4)を用いて、X、Y、Zを計算する。
【0029】
【数4】
【0030】
そして、式(5)を用いて、L*、a*、b*が算出される。
【0031】
【数5】
【0032】
尚、X、Y、Zは、試料のXYZ表色系における3刺激値である。また、Xn、Yn、Znは、完全拡散反射面の3刺激値である。また、式(5)において、(X/Xn),(Y/Yn),(Z/Zn)>0.008856とする。
【0033】
尚、(X/Xn),(Y/Yn),(Z/Zn)<0.008856の場合は、式(6)に示すようにそれぞれを置き換えて計算する。
【0034】
【数6】
【0035】
上述した手順で変換されたL*a*b*画像は不図示の記録部に保存される。また、図4に示すように、同一画素列にある1024画素の平均明度L*が求められる(ステップS202)。
【0036】
また、図5は、L*成分の画像データについて、グラデーションが変化する方向(横方向)の画素値である18944画素を8ビットの全階調数である256で除算して、1階調ごとに74画素幅毎の階調レベルのブロック(以下、「階調ブロック」と称す。)に分割するブロック分割の概要を示す図である。また、図6は、各階調レベルと階調ブロック内の平均明度情報との関係を示す図である。次に、フーリエ変換処理部12では、ステップS202で求められた平均明度L*について式(7)に従ってフーリエ変換が行われ、スペクトルS(fr)が求められる(ステップS203)。尚、本実施形態では周波数変換の一例としてフーリエ変換を用いているが、その他の周波数変換であっても同様である。
【0037】
【数7】
【0038】
但し、式(7)において、Nは、図5に示される図における横方向の全画素値(18944画素)であり、jは虚数単位である。
【0039】
フーリエ変換が行われた後、周波数領域のカウンタfrが0に初期化される(ステップS204)。さらに、フーリエ変換処理部12では、式(8)を用いて空間周波数f’(cycles/degree)が計算される(ステップS205)。
【0040】
【数8】
【0041】
但し、dpiは入力解像度であり、本実施形態では2000dpiである。また、Rは明視距離であり、本実施形態ではR=300mmとする。
【0042】
次に、視覚特性乗算部13では、ステップS203で求められた空間周波数f’のスペクトル情報S(f’)に対して、式(9)で定義される人間の視覚の明度に対する空間周波数特性VTFを乗算したスペクトルS’(f)が計算される(ステップS206)。ここで、図7は、空間周波数と人間の明度に対する視覚特性である相対視覚感度との関係を示す図である。
【0043】
【数9】
【0044】
尚、本実施形態では、VTFの形状として式(9)で示されるものを用いているが、その他のVTFの視覚特性のものを用いても同様の手順で処理が可能である。
【0045】
次に、カウンタfrがN未満であるか否かが判定される(ステップS207)。その結果、カウンタfrがN未満の場合(Yes)、カウンタfrをインクリメントしてステップS206に戻る(ステップS208)。一方、カウンタfrがNである場合(No)、ステップS209に進む。そして、逆フーリエ変換処理部14においてスペクトルS’(f)が式(10)に従って逆フーリエ変換され、実空間の平均明度情報L’*が求められる(ステップS209)。
【0046】
【数10】
【0047】
次に、平均明度算出部15において、画像入力部10により解像度2000dpiで読み込まれた図4に示すようなカラーグラデーション画像から、グラデーションが変化する方向(横方向)について、一階調レベルごとの階調ブロックの階調幅(74画素)が算出される(ステップ210)。
【0048】
次に、階調番号を表すカウンタIを0に初期化する(ステップS211)。そして、階調レベルIの階調ブロック内の全画素数74画素の平均明度L*(I)が求められる(ステップS212)。その後、カウンタIが全階調数である256未満であるか否かが判定される(ステップS213)。その結果、カウンタIが256未満の場合(Yes)、カウンタIをインクリメントしてステップS212に戻る(ステップS214)。一方、カウンタIが256である場合(No)、ステップS215に進む。
【0049】
ステップS215では、カウンタIが0に初期化される。そして、VTFが乗算された平均明度情報L*から、式(11)によって図8のモデル図に示すような隣接する階調間の明度差が求められる(ステップS216)。図8は、本実施形態におけるグラデーション画像の隣接階調レベル間の明度差のモデルを示す図である。
【0050】
【数11】
【0051】
次に、カウンタIが255未満であるか否かが判定される(ステップS217)。その結果、カウンタIが255未満の場合(Yes)、カウンタIをインクリメントしてステップS216に戻る(ステップS218)。一方、カウンタIが255の場合(No)、明度偏差算出部16では全階調の明度差の標準偏差が求められ(ステップS219)、式(12)に示すように、標準偏差に対数をとり、符号反転を行って階調性評価値を階調性評価値出力部17で出力する(ステップS220)。このように、本実施形態では、主観評価との対応をよくするために、標準偏差に対数をとり、符号反転を行った。
【0052】
【数12】
【0053】
上記手順によって、本実施形態に係る画像評価装置を用いて、入力されたカラーグラデーション画像の階調性評価値を算出することができ、その結果、プリンタ印刷画像の客観的な階調性評価を行うことが可能となった。
【0054】
また、本実施形態ではカラーグラデーションの入力画素値Iを256階調としたが、本発明は256階調のグラデーション画像以外であっても同様に適用することが可能である。
【0055】
また、本実施形態では、平均明度算出部15により、平均明度を算出した後に1次元のVTFの乗算を行ったが、平均明度の算出前にグラデーション画像に対して2次元のフーリエ変換を行い、2次元の空間周波数情報に対して2次元のVTFを乗算して平均明度を算出し、その後明度偏差を求めるような方法を用いることも可能である。
【0056】
また、上述した実施形態では、カラー画像として、L*a*b*表色系について説明したが、L*u*v*表色系等を用いても同様に本発明を適用することが可能である。また、本発明においては、カラー画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像から構成されているものであっても同様に適用することが可能である。
【0057】
すなわち、本発明は、カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする。また、本発明は、カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする。
【0058】
尚、本発明は、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置等)に適用してもよい。
【0059】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0060】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0061】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタで媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質の評価を心理評価と対応した物理評価によって好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像評価装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態の画像評価装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図3】本実施形態において画像入力部10から入力される媒体上に印刷された階調性評価用のカラーグラデーション画像のモデルを示す図である。
【図4】図3に示されるモデルを画像入力部10によって解像度2000dpiで読み込み、予め決められた大きさで切り出されたカラーグラデーション画像を示す図である。
【図5】L*成分の画像データについて、グラデーションが変化する方向の画素値である18944画素を8ビットの全階調数である256で除算して、1階調ごとに74画素幅毎の階調レベルのブロックに分割するブロック分割の概要を示す図である。
【図6】各階調レベルと階調ブロック内の平均明度情報との関係を示す図である。
【図7】空間周波数と人間の明度に対する視覚特性である相対視覚感度との関係を示す図である。
【図8】本実施形態におけるグラデーション画像の隣接階調レベル間の明度差のモデルを示す図である。
【符号の説明】
10 画像入力部
11 色空間変換部
12 フーリエ変換処理部
13 視覚特性乗算部
14 逆フーリエ変換処理部
15 平均明度算出部
16 明度偏差算出部
17 階調性評価値出力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタによって媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質を評価する画像評価装置及び画像評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリンタによって媒体上に印刷された画像の品質を評価する方法として、評価者が視覚に感じる程度を主観的に数量化する心理評価と、画像構造の性質を客観的に測定した量で評価する物理評価とが知られている。また、画像の品質に関する重要な要素の一つとして、例えば、グラデーション画像等の滑らかさのような「画像の階調性」がある。そして、画像の階調性を物理的に表現する尺度として、画素値が一定の大きさだけ離れた一定面積を有するパッチ画像の濃度域をRMS(Root−Mean−Square)粒状度の2倍で除算する「識別階調数」が従来から用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術によれば、プリンタによって媒体上に印刷される画像の識別階調数を計算することは可能であったが、シャドウ(暗)部からハイライト(明)部にかけて連続的に色や明度が変化するグラデーション画像の品質を客観的に評価することは困難であった。仮に、識別階調数の計算に使用されるパッチ画像の入力画素値の刻みを細かくした場合であっても、プリンタが印刷する際に印刷領域内にノイズが重畳されたり、プリンタのシェイディング特性から印刷位置によって色や明度の変動等が生じるために、従来の技術では、正確な階調性評価をすることができなかった。
【0004】
さらに、従来のパッチ画像を用いる技術では、グラデーション画像のように色や明度が微小な領域で漸次的に変化する画像の識別階調数と、それらの画像に対する評価者の目視による識別階調数の印象とが異なるため、それぞれによる評価値の対応がよくないという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、プリンタで媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質の評価を心理評価と対応した物理評価によって好適に行うことができる画像評価装置及び画像評価方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像評価装置は、所定のグラデーション画像を入力する入力手段と、前記グラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得する色空間変換手段と、前記第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得する周波数変換手段と、前記第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算する周波数情報乗算手段と、前記第2の空間周波数情報が乗算された前記第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換する逆周波数変換手段と、前記第2の明度画像に基づいて、前記グラデーション画像の階調性を評価する階調性評価手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る画像評価装置は、前記第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする。
【0008】
さらに、本発明に係る画像評価装置は、前記階調性評価手段が、前記第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出する平均明度算出手段と、隣接する前記所定領域間の明度差情報を算出する明度差算出手段と、前記所定領域ごとに明度偏差情報を算出する明度偏差算出手段と、前記明度偏差情報に基づいて前記グラデーション画像の階調性評価値を算出する階調性評価値算出手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記所定領域が、前記グラデーション画像のグラデーション方向について、該グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする。
【0010】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記入力手段が、所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取って入力することを特徴とする。
【0011】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする。
【0012】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする。
【0013】
さらにまた、本発明に係る画像評価装置は、前記カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る画像評価装置について説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施形態に係る画像評価装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像評価装置は、プリンタ等で紙等の媒体上に印刷されたカラーグラデーション画像を読み取って入力する画像入力部10、入力されたカラーグラデーション画像をL*a*b*表色系に変換する色空間変換部11、L*成分についてフーリエ変換を行ってスペクトル情報を算出するフーリエ変換処理部12、人間の明度に対する視覚特性をスペクトル情報に乗算する視覚特性乗算部13、視覚特性が乗算されたスペクトル情報を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換処理部14、逆フーリエ変換されたL*成分について所定ブロックごとの平均明度を算出する平均明度算出部15、隣接するブロック間の平均明度差の標準偏差を算出する明度偏差算出部16及び算出された各偏差に基づいて階調性評価値を算出する階調性評価値算出部17で構成される。
【0016】
すなわち、本発明に係る画像評価装置は、所定のグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得し、第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得し、第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算し、第2の空間周波数情報が乗算された第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換し、第2の明度画像に基づいて、グラデーション画像の階調性を評価することを特徴とする。
【0017】
また、本発明に係る画像評価装置は、第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする。
【0018】
さらに、本発明に係る画像評価装置は、階調性評価が、第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出し、隣接する所定領域間の明度差情報を算出し、所定領域ごとに明度偏差情報を算出し、明度偏差情報に基づいてグラデーション画像の階調性評価値を算出することを特徴とする。
【0019】
次に、上述した構成の画像評価装置を用いてカラーグラデーション画像の階調性評価値を求める動作について説明する。図2は、本実施形態の画像評価装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【0020】
まず、画像入力部10によって階調性評価用のカラーグラデーション画像が解像度2000dpiで読み込まれ、RGB画像データとして不図示の記憶部等へ保存される(ステップS200)。図3は、本実施形態において画像入力部10から入力される媒体上に印刷された階調性評価用のカラーグラデーション画像のモデルを示す図である。尚、図3に示されるカラーグラデーション画像は、解像度1000dpiのプリンタで出力された場合のモデルを示す図である。図3に示されるモデルは、横方向の画素値が9472画素(240.5888mm)、縦方向の画素値が1024画素(217mm)である。また、図4は、図3に示されるモデルを画像入力部10によって解像度2000dpiで読み込み、予め決められた大きさで切り出されたカラーグラデーション画像を示す図である。
【0021】
すなわち、本発明は、所定領域が、グラデーション画像のグラデーション方向について、グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする。また、本発明に係る画像評価装置は、所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取ることを特徴とする。さらに、本発明は、グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする。
【0022】
次に、色空間変換部11では、式(1)から式(5)を用いて、RGBデータをCIE LABに変換する(ステップ201)。
【0023】
【数1】
【0024】
ここで、R’,G’,B’≦0.04045の場合、式(2)を用いる。
【0025】
【数2】
【0026】
一方、R’,G’,B’>0.04045の場合、式(3)を用いる。
【0027】
【数3】
【0028】
次いで、式(4)を用いて、X、Y、Zを計算する。
【0029】
【数4】
【0030】
そして、式(5)を用いて、L*、a*、b*が算出される。
【0031】
【数5】
【0032】
尚、X、Y、Zは、試料のXYZ表色系における3刺激値である。また、Xn、Yn、Znは、完全拡散反射面の3刺激値である。また、式(5)において、(X/Xn),(Y/Yn),(Z/Zn)>0.008856とする。
【0033】
尚、(X/Xn),(Y/Yn),(Z/Zn)<0.008856の場合は、式(6)に示すようにそれぞれを置き換えて計算する。
【0034】
【数6】
【0035】
上述した手順で変換されたL*a*b*画像は不図示の記録部に保存される。また、図4に示すように、同一画素列にある1024画素の平均明度L*が求められる(ステップS202)。
【0036】
また、図5は、L*成分の画像データについて、グラデーションが変化する方向(横方向)の画素値である18944画素を8ビットの全階調数である256で除算して、1階調ごとに74画素幅毎の階調レベルのブロック(以下、「階調ブロック」と称す。)に分割するブロック分割の概要を示す図である。また、図6は、各階調レベルと階調ブロック内の平均明度情報との関係を示す図である。次に、フーリエ変換処理部12では、ステップS202で求められた平均明度L*について式(7)に従ってフーリエ変換が行われ、スペクトルS(fr)が求められる(ステップS203)。尚、本実施形態では周波数変換の一例としてフーリエ変換を用いているが、その他の周波数変換であっても同様である。
【0037】
【数7】
【0038】
但し、式(7)において、Nは、図5に示される図における横方向の全画素値(18944画素)であり、jは虚数単位である。
【0039】
フーリエ変換が行われた後、周波数領域のカウンタfrが0に初期化される(ステップS204)。さらに、フーリエ変換処理部12では、式(8)を用いて空間周波数f’(cycles/degree)が計算される(ステップS205)。
【0040】
【数8】
【0041】
但し、dpiは入力解像度であり、本実施形態では2000dpiである。また、Rは明視距離であり、本実施形態ではR=300mmとする。
【0042】
次に、視覚特性乗算部13では、ステップS203で求められた空間周波数f’のスペクトル情報S(f’)に対して、式(9)で定義される人間の視覚の明度に対する空間周波数特性VTFを乗算したスペクトルS’(f)が計算される(ステップS206)。ここで、図7は、空間周波数と人間の明度に対する視覚特性である相対視覚感度との関係を示す図である。
【0043】
【数9】
【0044】
尚、本実施形態では、VTFの形状として式(9)で示されるものを用いているが、その他のVTFの視覚特性のものを用いても同様の手順で処理が可能である。
【0045】
次に、カウンタfrがN未満であるか否かが判定される(ステップS207)。その結果、カウンタfrがN未満の場合(Yes)、カウンタfrをインクリメントしてステップS206に戻る(ステップS208)。一方、カウンタfrがNである場合(No)、ステップS209に進む。そして、逆フーリエ変換処理部14においてスペクトルS’(f)が式(10)に従って逆フーリエ変換され、実空間の平均明度情報L’*が求められる(ステップS209)。
【0046】
【数10】
【0047】
次に、平均明度算出部15において、画像入力部10により解像度2000dpiで読み込まれた図4に示すようなカラーグラデーション画像から、グラデーションが変化する方向(横方向)について、一階調レベルごとの階調ブロックの階調幅(74画素)が算出される(ステップ210)。
【0048】
次に、階調番号を表すカウンタIを0に初期化する(ステップS211)。そして、階調レベルIの階調ブロック内の全画素数74画素の平均明度L*(I)が求められる(ステップS212)。その後、カウンタIが全階調数である256未満であるか否かが判定される(ステップS213)。その結果、カウンタIが256未満の場合(Yes)、カウンタIをインクリメントしてステップS212に戻る(ステップS214)。一方、カウンタIが256である場合(No)、ステップS215に進む。
【0049】
ステップS215では、カウンタIが0に初期化される。そして、VTFが乗算された平均明度情報L*から、式(11)によって図8のモデル図に示すような隣接する階調間の明度差が求められる(ステップS216)。図8は、本実施形態におけるグラデーション画像の隣接階調レベル間の明度差のモデルを示す図である。
【0050】
【数11】
【0051】
次に、カウンタIが255未満であるか否かが判定される(ステップS217)。その結果、カウンタIが255未満の場合(Yes)、カウンタIをインクリメントしてステップS216に戻る(ステップS218)。一方、カウンタIが255の場合(No)、明度偏差算出部16では全階調の明度差の標準偏差が求められ(ステップS219)、式(12)に示すように、標準偏差に対数をとり、符号反転を行って階調性評価値を階調性評価値出力部17で出力する(ステップS220)。このように、本実施形態では、主観評価との対応をよくするために、標準偏差に対数をとり、符号反転を行った。
【0052】
【数12】
【0053】
上記手順によって、本実施形態に係る画像評価装置を用いて、入力されたカラーグラデーション画像の階調性評価値を算出することができ、その結果、プリンタ印刷画像の客観的な階調性評価を行うことが可能となった。
【0054】
また、本実施形態ではカラーグラデーションの入力画素値Iを256階調としたが、本発明は256階調のグラデーション画像以外であっても同様に適用することが可能である。
【0055】
また、本実施形態では、平均明度算出部15により、平均明度を算出した後に1次元のVTFの乗算を行ったが、平均明度の算出前にグラデーション画像に対して2次元のフーリエ変換を行い、2次元の空間周波数情報に対して2次元のVTFを乗算して平均明度を算出し、その後明度偏差を求めるような方法を用いることも可能である。
【0056】
また、上述した実施形態では、カラー画像として、L*a*b*表色系について説明したが、L*u*v*表色系等を用いても同様に本発明を適用することが可能である。また、本発明においては、カラー画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像から構成されているものであっても同様に適用することが可能である。
【0057】
すなわち、本発明は、カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする。また、本発明は、カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする。
【0058】
尚、本発明は、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置等)に適用してもよい。
【0059】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0060】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0061】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタで媒体上に印刷されたグラデーション画像の品質の評価を心理評価と対応した物理評価によって好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像評価装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態の画像評価装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図3】本実施形態において画像入力部10から入力される媒体上に印刷された階調性評価用のカラーグラデーション画像のモデルを示す図である。
【図4】図3に示されるモデルを画像入力部10によって解像度2000dpiで読み込み、予め決められた大きさで切り出されたカラーグラデーション画像を示す図である。
【図5】L*成分の画像データについて、グラデーションが変化する方向の画素値である18944画素を8ビットの全階調数である256で除算して、1階調ごとに74画素幅毎の階調レベルのブロックに分割するブロック分割の概要を示す図である。
【図6】各階調レベルと階調ブロック内の平均明度情報との関係を示す図である。
【図7】空間周波数と人間の明度に対する視覚特性である相対視覚感度との関係を示す図である。
【図8】本実施形態におけるグラデーション画像の隣接階調レベル間の明度差のモデルを示す図である。
【符号の説明】
10 画像入力部
11 色空間変換部
12 フーリエ変換処理部
13 視覚特性乗算部
14 逆フーリエ変換処理部
15 平均明度算出部
16 明度偏差算出部
17 階調性評価値出力部
Claims (18)
- 所定のグラデーション画像を入力する入力手段と、
前記グラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得する色空間変換手段と、
前記第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得する周波数変換手段と、
前記第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算する周波数情報乗算手段と、
前記第2の空間周波数情報が乗算された前記第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換する逆周波数変換手段と、
前記第2の明度画像に基づいて、前記グラデーション画像の階調性を評価する階調性評価手段と
を備えることを特徴とする画像評価装置。 - 前記第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする請求項1記載の画像評価装置。
- 前記階調性評価手段が、
前記第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出する平均明度算出手段と、
隣接する前記所定領域間の明度差情報を算出する明度差算出手段と、
前記所定領域ごとに明度偏差情報を算出する明度偏差算出手段と、
前記明度偏差情報に基づいて前記グラデーション画像の階調性評価値を算出する階調性評価値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像評価装置。 - 前記所定領域が、前記グラデーション画像のグラデーション方向について、該グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする請求項3記載の画像評価装置。
- 前記入力手段が、所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取って入力することを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像評価装置。
- 前記グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の画像評価装置。
- 前記カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする請求項6記載の画像評価装置。
- 前記カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする請求項6記載の画像評価装置。
- 所定のグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得する色空間変換工程と、
前記第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得する周波数変換工程と、
前記第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算する周波数情報乗算工程と、
前記第2の空間周波数情報が乗算された前記第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換する逆周波数変換工程と、
前記第2の明度画像に基づいて、前記グラデーション画像の階調性を評価する階調性評価工程と
を有することを特徴とする画像評価方法。 - 前記第2の空間周波数情報が、人間の視覚の明度に関する空間周波数特性に基づく空間周波数情報であることを特徴とする請求項9記載の画像評価方法。
- 前記階調性評価工程が、
前記第2の明度画像の所定領域ごとに平均明度情報を算出する平均明度算出工程と、
隣接する前記所定領域間の明度差情報を算出する明度差算出工程と、
前記所定領域ごとに明度偏差情報を算出する明度偏差算出工程と、
前記明度偏差情報に基づいて前記グラデーション画像の階調性評価値を算出する階調性評価値算出工程と
を有することを特徴とする請求項9又は10に記載の画像評価方法。 - 前記所定領域が、前記グラデーション画像のグラデーション方向について、該グラデーション画像を構成する全階調数で均等に分割した矩形領域であることを特徴とする請求項11記載の画像評価方法。
- 所定の画像形成装置において所定の媒体上に形成されたグラデーション画像を読み取る読み取り工程をさらに有することを特徴とする請求項9から12までのいずれか1項に記載の画像評価方法。
- 前記グラデーション画像が、カラーグラデーション画像であることを特徴とする請求項9から13までのいずれか1項に記載の画像評価方法。
- 前記カラーグラデーション画像が、L*a*b*表色系又はL*u*v*表色系に基づいて表現された色空間に変換されることを特徴とする請求項14記載の画像評価方法。
- 前記カラーグラデーション画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換されることを特徴とする請求項14記載の画像評価方法。
- コンピュータに、
所定のグラデーション画像の色空間を変換して第1の明度画像を取得する色空間変換手順と、
前記第1の明度画像を周波数変換して第1の空間周波数情報を取得する周波数変換手順と、
前記第1の空間周波数情報に所定の第2の空間周波数情報を乗算する周波数情報乗算手順と、
前記第2の空間周波数情報が乗算された前記第1の空間周波数情報を第2の明度画像に逆周波数変換する逆周波数変換手順と、
前記第2の明度画像に基づいて、前記グラデーション画像の階調性を評価する階調性評価手順と
を実行させるためのプログラム。 - 請求項17記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002223731A JP2004064690A (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 画像評価装置及び画像評価方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014057148A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像処理装置およびプログラム |
JP2015114864A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | 画像評価装置および画像評価プログラム |
-
2002
- 2002-07-31 JP JP2002223731A patent/JP2004064690A/ja not_active Withdrawn
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