JP4823973B2 - Image calibration method - Google Patents
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Description
本発明は、スキャナ,プリンタ,マルチファンクションプリンタ(MFP)等の画像入出力装置の画質劣化を判定し、校正するための画像校正方法に関するものである。 The present invention relates to an image calibration method for determining and calibrating image quality deterioration of an image input / output device such as a scanner, a printer, or a multifunction printer (MFP).
デジタル画像の画像品質を評価する手法として、限度見本やランク見本を用いた主観評価が広く用いられている。しかし、このような主観的な判断に基づく手法は、評価結果がばらついたり、見本自身の正確さの保証がない等、数々の問題がある。これらの欠点を補うため、画像を計算的に解析し評価値を算出するという物理的な計測に基づいた様々な客観的画質評価方法が提案され、実用化されている。 As a method for evaluating the image quality of a digital image, subjective evaluation using a limit sample or a rank sample is widely used. However, such a method based on subjective judgment has a number of problems such as variations in evaluation results and no guarantee of the accuracy of the sample itself. In order to compensate for these drawbacks, various objective image quality evaluation methods based on physical measurement in which an image is calculated and an evaluation value is calculated have been proposed and put into practical use.
例えば、特許文献1には、原画像データに基づき原画像評価値を算出するとともに、原画像データに対応の入力画像データを取り込んで入力画像評価値を算出し、算出の原画像評価値と入力画像評価値とを比較することで、出力画像の総合的な画像品質を表す総合評価値を算出する。画素毎の比較ではなく、画像について求めた評価値間で比較を行い、簡易に画質要素評価値を算出することが記載されている。 For example, in Patent Document 1, an original image evaluation value is calculated based on original image data, input image data corresponding to the original image data is taken in to calculate an input image evaluation value, and the calculated original image evaluation value and input By comparing with the image evaluation value, a total evaluation value representing the total image quality of the output image is calculated. It is described that the evaluation value obtained for the image is compared, not the pixel-by-pixel comparison, and the image quality element evaluation value is simply calculated.
また、特許文献2には、原画像の圧縮・伸張した画像の品質を評価するため、それぞれの空間周波数スペクトルを求めて、さらに人間の視覚特性に影響のある特定領域の空間周波数スペクトラムを抽出し、比較することにより行うことが記載されている。 Further, in Patent Document 2, in order to evaluate the quality of the compressed / decompressed image of the original image, each spatial frequency spectrum is obtained, and further, a spatial frequency spectrum of a specific region that affects human visual characteristics is extracted. It is described that this is done by comparison.
特許文献3には、被評価画像を入力して電気信号に変換し、画像の入力特性を補正する画像入力方法において、画像の入力特性を補正する際に、入力される画像の空間周波数特性を補正する構成により、汎用のイメージスキャナを用いても、空間周波数の高い領域における劣化を補正しつつ、暗部画像においてもノイズ成分を抑制して画像を入力し、画像品質の評価を可能としたことが記載されている。 In Patent Document 3, in an image input method in which an image to be evaluated is input and converted into an electrical signal and the input characteristics of the image are corrected, the spatial frequency characteristics of the input image are corrected when the input characteristics of the image are corrected. The correction configuration enables the evaluation of the image quality by inputting the image while suppressing the noise component even in the dark part image while correcting the deterioration in the high spatial frequency region even when using a general-purpose image scanner. Is described.
また、自然画像においては、パワースペクトラムは空間周波数に対する減少関数となっており、さらに詳細に解析すればパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例している。自然画像におけるこのような特性は一般的な特性であると考えられている(非特許文献1参照)。 In a natural image, the power spectrum is a decreasing function with respect to the spatial frequency, and the power spectrum is substantially proportional to the reciprocal of the spatial frequency when analyzed in more detail. Such characteristics in natural images are considered to be general characteristics (see Non-Patent Document 1).
画像に何らかの変化を及ぼす画像処理系あるいは画像入出力系の画像構造に関する再現性を評価するためには、このような自然界の統計的な性質を考慮する必要がある。さらに、画像種に依存せずに画像構造の再現性を評価しようとすれば、可能な限りランダムな空間構造を有することが望ましい。
パーソナル用,ビジネス用のスキャナやスキャナを具備するマルチファンクションプリンタ(MFP)等の普及に伴い、画像データを入手できない場合に、一旦プリント出力された画像をスキャナにより読み込み入力し、ハードディスクやCD−ROM等の記録媒体に保存し、このデータを再利用するような機会も増えてきている。しかし、プリント出力によって画質は劣化し、さらにこの画像をスキャナで入力することによって画質は二重に劣化することになる。このため、これを再利用する際には非常に劣った画質の画像を用いることになるという課題があった。 When image data is not available due to the spread of personal and business scanners and multifunction printers (MFPs) equipped with scanners, images that have been printed once are read and input by a scanner, and then a hard disk or CD-ROM Opportunities for storing the data in a recording medium such as the above and reusing this data are increasing. However, the image quality is deteriorated by the print output, and further, the image quality is doubled by inputting this image with the scanner. For this reason, when reusing this, there was a problem that an image with very poor image quality would be used.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、一般化された自然画像と言えるパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する画像データを用いて、画質の劣化要因とその度合いを判定する画質劣化判定方法およびこの結果を用いて画像入力装置における画質を改善する画像校正方法を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, using image data having a spatial frequency characteristic in which a power spectrum that can be regarded as a generalized natural image is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency, It is an object of the present invention to provide an image quality degradation determination method for determining a factor and a degree of image quality degradation and an image calibration method for improving the image quality in an image input apparatus using the result.
また、請求項1に記載した画像入力装置の画像校正方法は、画像出力装置から出力された画像を読み取る画像入力装置の画像校正方法であって、主となる画像とともにパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する校正用画像を画像出力装置により同一の出力媒体上に出力し、出力された画像を画像入力装置より入力し、校正用画像の入力値から求めた入力空間周波数特性と校正用画像の空間周波数特性との比較により1次元化したパワースペクトラムを取得し、1次元化したパワースペクトラムに基づき画像入力装置の画質劣化要因と画質劣化の度合いを判定し、判定結果を基に主となる画像入力時の画像校正手順を変更することを特徴とする。 The image calibration method for an image input device according to claim 1 is an image calibration method for an image input device that reads an image output from the image output device, and the power spectrum is the reciprocal of the spatial frequency together with the main image. A calibration image having a spatial frequency characteristic approximately proportional to is output to the same output medium by the image output device, the output image is input from the image input device, and the input spatial frequency obtained from the input value of the calibration image A one-dimensional power spectrum is obtained by comparing the characteristics with the spatial frequency characteristics of the calibration image, and based on the one-dimensional power spectrum, the image quality deterioration factor of the image input device and the degree of the image quality deterioration are determined, and the determination result is obtained. Based on this, the image calibration procedure at the time of main image input is changed.
また、請求項2,3に記載した画像入力装置の画像校正方法は、請求項1の画像校正方法であって、画像の入力値から求めた入力空間周波数特性と画像の空間周波数特性との比較は、フーリエ変換の処理によりフーリエ空間で入力空間周波数特性と画像の空間周波数特性の差分により行い、1次元化したパワースペクトラムを取得すること、さらに、1次元化したパワースペクトラムに基づく画質劣化要因と画質劣化の度合いの判定は、デコンボリューション演算により予め求めておいた既知の妨害のパワースペクトラムとの比較により行うことを特徴とする。 An image calibration method for an image input device according to claims 2 and 3 is the image calibration method according to claim 1, wherein the input spatial frequency characteristic obtained from the input value of the image is compared with the spatial frequency characteristic of the image. Is based on the difference between the input spatial frequency characteristic and the spatial frequency characteristic of the image in the Fourier space by the process of Fourier transform to obtain a one-dimensional power spectrum, and further causes image quality degradation based on the one-dimensional power spectrum. The degree of image quality degradation is determined by comparison with a known interference power spectrum obtained in advance by deconvolution calculation.
前記構成によれば、一般化された自然画像と言えるパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する画像、およびこの画像に有する空間周波数特性のデータを用いて、画質の劣化要因とその度合いを判定するとともに、この結果を用いて画像入力装置における画質を改善することができる。 According to the above configuration, an image having a spatial frequency characteristic whose power spectrum, which can be regarded as a generalized natural image, is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency, and the spatial frequency characteristic data included in the image, are used to cause degradation in image quality. It is possible to improve the image quality of the image input apparatus using the result.
本発明によれば、自然画像を一般化したパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する画像および空間周波数特性のデータを用いて、画質の劣化要因とその度合いを判定して、この判定結果を用いて画像入力装置における画質を改善することができるという効果を奏する。 According to the present invention, by using an image having a spatial frequency characteristic in which a power spectrum obtained by generalizing a natural image is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency and data of the spatial frequency characteristic, it is possible to determine the deterioration factor of the image quality and its degree. The determination result can be used to improve the image quality of the image input apparatus.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明で用いる画像データの例を図1から図3を用いて説明する。図1には、いくつかの代表的な自然画像のパワースペクトラムを、空間周波数内の各点のパワーを周波数帯域毎に平均することにより1次元化したものを示す。図1に示すように、自然画像においてパワースペクトラムは空間周波数に対する減少関数となっており、さらに詳細に解析すればパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例している。 First, an example of image data used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows one-dimensionalization of the power spectrum of some typical natural images by averaging the power of each point in the spatial frequency for each frequency band. As shown in FIG. 1, in a natural image, the power spectrum is a decreasing function with respect to the spatial frequency, and the power spectrum is substantially proportional to the reciprocal of the spatial frequency when analyzed in more detail.
前述の背景技術に記載したように、自然画像におけるこのような空間周波数特性は一般的な特性であると考えられている。そして、画像に何らかの変化を及ぼす画像処理系あるいは画像入出力系の画像構造に関する再現性を評価するためには、このような自然界の統計的な性質を考慮する必要がある。画像種に依存せずに画像構造の再現性を評価しようとすれば、可能な限りランダムな空間構造を有することが望ましい。 As described in the above background art, such a spatial frequency characteristic in a natural image is considered to be a general characteristic. In order to evaluate the reproducibility of the image structure of the image processing system or image input / output system that causes some change in the image, it is necessary to consider such statistical properties of the natural world. In order to evaluate the reproducibility of the image structure without depending on the image type, it is desirable to have a random spatial structure as much as possible.
デジタル画像入出力系において、画像構造の再現性、すなわち、入力される画像あるいは自然界の被写体を構成する全てのオブジェクトのエッジ,テクスチャ,濃淡などの画像構造が、画像入力,画像出力あるいは画像処理後の画像にて、いかに正確に再現されるかを評価するための画像データとして、パワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有するようにした画像であり、このような特徴を有する画像は自然画像を一般化した画像と考えることができる。 In the digital image input / output system, the reproducibility of the image structure, that is, the input image or the image structure such as edges, textures, and shades of all objects constituting the subject in the natural world, after image input, image output or image processing As an image data for evaluating how accurately the image is reproduced, it is an image in which the power spectrum has a spatial frequency characteristic that is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency. The image can be considered as a generalized image of a natural image.
この画像データを生成するため、乱数発生手段、フーリエ変換手段、パワースペクトラム変調手段、逆フーリエ変換手段を備え、まず、乱数生成手段により2次元の乱数からなる画像データを生成し、次に、この2次元の乱数からなる画像データに対してフーリエ変換(FFT)を行う。この周波数変換された画像データに対して、前述したようにパワースペクトラムが空間周波数に対する減少関数になるように、あるいはパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例するようにパワースペクトラム変調手段による変調を行う。その結果を逆フーリエ変換(逆FFT)して実空間の画像データ(校正用画像)を生成する。 In order to generate this image data, a random number generation means, a Fourier transform means, a power spectrum modulation means, and an inverse Fourier transform means are provided. First, the random number generation means generates image data composed of two-dimensional random numbers, and then Fourier transform (FFT) is performed on image data composed of two-dimensional random numbers. The frequency-converted image data is modulated by the power spectrum modulation means so that the power spectrum becomes a decreasing function with respect to the spatial frequency as described above, or so that the power spectrum is substantially proportional to the reciprocal of the spatial frequency. . The result is subjected to inverse Fourier transform (inverse FFT) to generate real space image data (calibration image).
図2はこれらの特徴を併せ持った校正用画像の一例を示す図である。また、図3はこの校正用画像のパワースペクトラムを1次元化したものであり、空間周波数特性が空間周波数の逆数に略比例している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a calibration image having these characteristics. FIG. 3 is a one-dimensional representation of the power spectrum of the calibration image, and the spatial frequency characteristic is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency.
なお、人間の視覚系の感度が見込み角1度に対して最高でも60サイクル(60cpd:cycle per degree)程度までしかないとされていることから、生成される画像データを構成する空間周波数成分は最高でもこの程度であれば良く、観察距離として一般的な観察距離(明視の距離)とされる300mmと仮定した場合に、これは約11.5cpm(cycle per mm)に相当する。 Since the sensitivity of the human visual system is limited to about 60 cycles (60 cpd: cycle per degree) at the maximum with respect to an expected angle of 1 degree, the spatial frequency component constituting the generated image data is This level may be at most, and this corresponds to about 11.5 cpm (cycle per mm) when it is assumed that the observation distance is 300 mm, which is a general observation distance (distance for clear vision).
スキャナやデジタルカメラのように受光素子としてCCDアレイやCMOSアレイを用いたデジタル画像入力装置における、画質劣化の要因としては主に、受光素子間の感度のばらつきによるノイズ、光学的なぼけの2種類であると考えられる。 In a digital image input device using a CCD array or a CMOS array as a light receiving element such as a scanner or a digital camera, there are two main causes of image quality degradation: noise due to variations in sensitivity between light receiving elements and optical blur. It is thought that.
自然画像等の画像をこのようなデジタル画像入力装置から入力することは、これらのノイズやぼけが妨害として画像に畳み込まれることに他ならない。そして、畳み込まれる妨害は空間周波数においてオリジナルの画像で除算すること、すなわちデコンボリューション演算することによって、明示的に知ることができる。 Inputting an image such as a natural image from such a digital image input device is nothing other than the fact that these noises and blurs are folded into the image as interference. The interference that is convoluted can be explicitly known by dividing by the original image at the spatial frequency, that is, by deconvolution operation.
しかし、空間周波数において明示的になる妨害は入力される画像毎に異なるため、通常の方法では画像入力装置によって畳み込まれる平均的な妨害を知ることは困難である。ところが、図2に示すようなパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する画像は、自然画像を一般化したものと考えられるため、この画像を入力して得られた画像データに対して畳み込まれる妨害は、画像入力装置によって自然画像に対して畳み込まれる平均的な妨害であると考えることができる。 However, since the interference that becomes explicit at the spatial frequency differs for each input image, it is difficult to know the average interference that is convoluted by the image input device by a normal method. However, an image having a spatial frequency characteristic in which the power spectrum as shown in FIG. 2 is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency is considered to be a generalized natural image. Therefore, image data obtained by inputting this image. The interference that is convoluted with respect to can be considered the average interference that is convolved with the natural image by the image input device.
また、このような画像の濃度または明度分布が既知であれば、デコンボリューション演算を実施することも可能となる。図4は明度分布が既知である図2に示される校正用画像に対し、様々なノイズ(level1〜8)を加えた後に空間周波数において元の校正用画像で除算したものである。すなわち畳み込まれた妨害であるノイズ毎のパワースペクトラムを1次元化したグラフである。 In addition, if the density or brightness distribution of such an image is known, it is possible to perform a deconvolution calculation. FIG. 4 is obtained by adding the various noises (levels 1 to 8) to the calibration image shown in FIG. 2 whose brightness distribution is known and then dividing the image by the original calibration image at a spatial frequency. That is, it is a graph in which the power spectrum for each noise that is a convoluted disturbance is made one-dimensional.
図5は同様に図2で示される校正用画像に対し、様々なぼけ(level1,4,8)を加えた後に空間周波数において元の校正用画像で除算したもの、すなわち畳み込まれた妨害であるぼけ毎のパワースペクトラムを1次元化したグラフである。この図4,図5から明らかなように、畳み込まれる妨害、すなわち画質劣化要因の差異によって、グラフは大きく異なる。 FIG. 5 similarly shows the result of adding various blurs (level 1, 4, 8) to the calibration image shown in FIG. It is the graph which made the power spectrum for every certain blur into one dimension. As apparent from FIGS. 4 and 5, the graphs differ greatly depending on the interference that is convoluted, that is, the difference in image quality deterioration factors.
(実施形態1)
図6は本発明の実施形態1における画質劣化判定方法の処理を示すフローチャートである。図6に示すように、まず、スキャナやデジタルカメラ等の画像入力装置において、既知の明度分布(パワースペクトラムの空間周波数特性)を有する図2の校正用画像を読み込む(S1)。次に、校正用画像を読み込んで入力された画像の画素値を予め既知である画像入力装置の入出力特性を用いて明度値に変換する(S2)。次に、明度値に変換された入力画像データ(明度分布)をフーリエ変換(FFT)処理する(S3)。また、校正用画像(図2)の予め既知である校正用画像データ(明度分布)をフーリエ変換処理する(S4)。次に、フーリエ空間で入力画像データを校正用画像データにて除算する(S5)。次に、除算された画像データの空間周波数内の各点のパワーを周波数帯域毎に平均することにより1次元化し、画像入力装置によって畳み込まれた妨害の1次元化されたパワースペクトラムを得る(S6)。
(Embodiment 1)
FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the image quality degradation determination method in Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 6, first, the image for calibration shown in FIG. 2 having a known brightness distribution (spatial frequency characteristic of the power spectrum) is read by an image input device such as a scanner or a digital camera (S1). Next, the calibration image is read, and the pixel value of the input image is converted into a lightness value by using the input / output characteristics of an image input device that is known in advance (S2). Next, the input image data (lightness distribution) converted to the lightness value is subjected to Fourier transform (FFT) processing (S3). Further, the image data for calibration (lightness distribution) known in advance of the calibration image (FIG. 2) is subjected to Fourier transform processing (S4). Next, the input image data is divided by the calibration image data in the Fourier space (S5). Next, the power of each point in the spatial frequency of the divided image data is averaged for each frequency band, thereby obtaining a one-dimensional power spectrum of the interference convolved by the image input device ( S6).
このパワースペクトラムを前述した図4(ノイズ)や図5(ぼけ)に示したデコンボリューション演算により予め求めておいた既知の妨害のパワースペクトラムと比較することにより、画像入力装置の読み込みによって畳み込まれた妨害による画像劣化要因とその度合いを知ることができる(S7)。 By comparing this power spectrum with the known interference power spectrum obtained in advance by the deconvolution calculation shown in FIG. 4 (noise) and FIG. 5 (blur), the power spectrum is convoluted by reading the image input device. It is possible to know the cause and the degree of image degradation due to interference (S7).
これには、例えば、既知のノイズのパワースペクトラムをNi(f)、既知のぼけのパワースペクトラムをBj(f)とし、各既知の妨害の線形和であるΣPi*Ni(f)+ΣQj*Bj(f)(ただし、iは個々の既知のノイズに対応し、jは個々の既知のぼけに対応する)を画像入力装置によって畳み込まれた妨害の1次元化されたパワースペクトラムY(f)に対して回帰を行うことにより、それぞれの妨害の度合いであるPiとQiを知ることができる。また、単に主たる画像劣化要因とその度合いを知りたければ、全てのiに対するNi(f)および全てのjに対するBj(f)各々とY(f)の相関係数を計算し、相関係数が最大になるものを選べば良い。 For example, Ni (f) is a known noise power spectrum and Bj (f) is a known blur power spectrum, and ΣPi * Ni (f) + ΣQj * Bj (), which is a linear sum of each known disturbance. f) (where i corresponds to the individual known noise and j corresponds to the individual known blur) to the one-dimensional power spectrum Y (f) of the interference convolved by the image input device. By performing a regression on Pi, it is possible to know Pi and Qi, which are the degree of interference. If one simply wants to know the main image degradation factor and its degree, the correlation coefficient of Y (f) and Ni (f) for all i and Bj (f) for all j are calculated. Choose the one that maximizes.
(実施形態2)
図7は本発明の実施形態2における画質劣化判定方法の結果に基づき画像校正手順を変更する処理を示すフローチャートである。また、本実施形態2では前述の図6に示した実施形態1の画質劣化判定方法にて説明した構成要件に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a flowchart showing a process for changing the image calibration procedure based on the result of the image quality degradation determination method according to the second embodiment of the present invention. Further, in the second embodiment, components having equivalent functions corresponding to the configuration requirements described in the image quality degradation determination method of the first embodiment shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
図7に示すように、本実施形態2では、前述した実施形態1と同様の画質劣化判定の結果に基づき、画像入力時の画像校正手順を変更するものである。実施形態1に示した手順(処理S1〜S7)により、画像入力装置によって自然画像に平均的に畳み込まれる妨害の種類、すなわち画質劣化要因が明らかにされた場合、この結果に基づいて、画像校正手順の変更処理を行う(S8)。 As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the image calibration procedure at the time of image input is changed based on the result of the image quality deterioration determination similar to that of the first embodiment. When the procedure (processing S1 to S7) shown in the first embodiment reveals the type of disturbance that is averagely convolved with the natural image by the image input device, that is, the image quality deterioration factor, the image is based on the result. The calibration procedure is changed (S8).
例えば、処理S1〜S7により画像入力装置による主たる画質劣化がぼけであると判定すると、以後入力される自然画像に対してこれを補正するエッジ強調等の処理を行い、ぼけを補正することができる。また、画像入力装置による主たる画質劣化がノイズであると判定すると、同じく以後入力される自然画像に対してこれを補正する平滑化等の処理を行い、ノイズを目立たなくする補正をすることができる。 For example, if it is determined in steps S1 to S7 that the main image quality deterioration due to the image input device is blurred, processing such as edge enhancement that corrects the subsequent natural image can be performed to correct the blur. . If it is determined that the main image quality degradation by the image input device is noise, it is possible to perform a process such as smoothing for correcting the natural image that will be input thereafter to make the noise inconspicuous. .
次に、画像校正手順を変更した後の画像入力装置における通常の画像入力の手順について、図8を参照しながら説明する。図8に示すように、利用者が実際に入力したい画像をスキャナやデジタルカメラ等のデジタル画像入力装置により通常画像を読み込み入力し(S11)、前述のように変更された画像校正手順によって入力された通常画像データに画像劣化の補正を行う(S12)。その後、補正された通常画像データはハードディスクやCD−ROM等の記録媒体に保存され、再利用等に供される(S13)。 Next, a normal image input procedure in the image input apparatus after changing the image calibration procedure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, an image that the user wants to input is read and input by a digital image input device such as a scanner or a digital camera (S11), and is input by the image calibration procedure changed as described above. The normal image data is corrected for image deterioration (S12). Thereafter, the corrected normal image data is stored in a recording medium such as a hard disk or a CD-ROM and is reused (S13).
このように、本実施形態2においては、明らかになった画質劣化要因に基づいて、画像校正手順を変更する。図2の校正用画像を用いた校正処理は、例えば画像入力装置の起動時に毎回行っても良いし、1ヶ月に1度等の定期的に行っても良いし、また画像劣化が気になる場合に利用者が任意に行うようにしても良い。 Thus, in the second embodiment, the image calibration procedure is changed based on the revealed image quality deterioration factor. The calibration process using the calibration image of FIG. 2 may be performed every time the image input apparatus is started, or may be performed periodically such as once a month, or image degradation is a concern. In this case, the user may arbitrarily perform it.
(実施形態3)
本発明の実施形態3において、プリンタ(画像出力装置)における主たる画質劣化要因は、中間調処理による画像の変調、ノイズおよびぼけが考えられることから、この特定の画像出力装置に対応した画像入力装置の画像校正手順を変更する処理である。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3 of the present invention, the main image quality deterioration factors in the printer (image output device) are considered to be image modulation, noise, and blur due to halftone processing, so an image input device corresponding to this specific image output device This is a process for changing the image calibration procedure.
図9は本実施形態3における明度分布が既知である図2の校正用画像のデータを出力媒体の印字媒体上に出力する際に、様々な中間調処理(変調)を行って、これらの画像を読み込んで前述した図4,図5と同様に、空間周波数において元の校正用画像のデータで除算したものである。すなわち中間調処理により畳み込まれた妨害のパワースペクトラムを1次元化したグラフである。 FIG. 9 shows various images of the halftone process (modulation) performed when the data of the calibration image of FIG. 2 having a known brightness distribution in the third embodiment is output on the print medium of the output medium. And is divided by the original calibration image data at the spatial frequency in the same manner as in FIGS. 4 and 5 described above. That is, it is a graph in which the interference power spectrum convoluted by halftone processing is made one-dimensional.
また、図10は任意の画像出力装置に対応した画像入力装置の画像校正手順を変更する処理を示すフローチャートである。図10において、対象となる画像出力装置(プリンタ)から図2に示す明度分布が既知である校正用画像のデータにより印字媒体上に出力する(S20)。このとき前述したように中間調処理により画像には変調、ノイズ、ぼけ等の画像劣化が生じる。 FIG. 10 is a flowchart showing processing for changing the image calibration procedure of the image input apparatus corresponding to an arbitrary image output apparatus. In FIG. 10, a target image output device (printer) outputs the data on the print medium with the calibration image data having the known brightness distribution shown in FIG. 2 (S20). At this time, as described above, image degradation such as modulation, noise, and blur occurs in the image by the halftone processing.
次に、出力された画像をスキャナ等のデジタル画像入力装置により読み込み入力する(S21)。読み込み入力された画像の画素値を予め既知である画像入力装置の入出力特性を用いて明度値に変換する(S22)。明度値に変換された入力画像のデータ(明度分布)をフーリエ変換処理する(S23)。また、図2に示す予め既知である明度分布の校正用画像のデータをフーリエ変換処理する(S24)。次に、フーリエ空間で入力画像のデータを校正用画像のデータにて除算する(S25)。 Next, the output image is read and input by a digital image input device such as a scanner (S21). The pixel value of the read and input image is converted into a brightness value using the input / output characteristics of an image input device that is known in advance (S22). The input image data (lightness distribution) converted to the lightness value is subjected to Fourier transform processing (S23). In addition, the data of the calibration image having the known brightness distribution shown in FIG. 2 is subjected to Fourier transform processing (S24). Next, the input image data is divided by the calibration image data in Fourier space (S25).
次に、除算された画像データの空間周波数内の各点のパワーを周波数帯域毎に平均することにより1次元化し、画像出力装置および画像入力装置によって畳み込まれた妨害の1次元化されたパワースペクトラムを得る(S26)。 Next, the power of each point in the spatial frequency of the divided image data is averaged for each frequency band to be one-dimensional, and the one-dimensional power of the interference convoluted by the image output device and the image input device is obtained. A spectrum is obtained (S26).
このようにして得られた妨害の1次元化されたパワースペクトラムと、図4や図5および図9のように予め求めておいた既知の妨害のパワースペクトラムとを比較することにより、画像出力装置および画像入力装置によって畳み込まれた妨害による画像劣化要因とその度合いを知ることができる(S27)。 By comparing the one-dimensional power spectrum obtained in this way with the known power spectrum obtained in advance as shown in FIG. 4, FIG. 5 and FIG. In addition, it is possible to know the image deterioration factor due to the interference convoluted by the image input device and its degree (S27).
この結果に基づき、対象となる画像出力装置に対応した画像入力時の画像校正手順を変更する(S28)。例えば、画像出力装置および画像入力装置による主たる画質劣化が中間調処理による画像の変調である場合に、前記の手順にて中間調処理の詳細(スクリーン線数、解像度等)が明らかになれば、これ以降同じ画像出力装置から出力されて画像入力装置に入力される画像に関しては、図2の校正用画像を用いた手順の結果に応じた、例えば網点除去処理等を行い、中間調処理による変調の影響を減ずることができる。 Based on this result, the image calibration procedure at the time of image input corresponding to the target image output apparatus is changed (S28). For example, when the main image quality degradation by the image output device and the image input device is modulation of an image by halftone processing, if details of the halftone processing (number of screen lines, resolution, etc.) are clarified in the above procedure, Thereafter, for an image output from the same image output device and input to the image input device, for example, halftone processing is performed according to the result of the procedure using the calibration image in FIG. The influence of modulation can be reduced.
また、画像出力装置による中間調処理の詳細を知りたければ、例えば図9に示すような既知の中間調処理による変調のパワースペクトラムをHi(f)とし、全てのiに対するHi(f)と畳み込まれた妨害の1次元化されたパワースペクトラムY(f)の相関係数を計算し、相関係数が最大になるものを選べば良い。なお、網点除去処理としては、ここで推定される中間調処理に応じた方法で平滑化処理を行う等があげられる。 For details of halftone processing by the image output apparatus, for example, the power spectrum of modulation by known halftone processing as shown in FIG. 9 is Hi (f), and convolved with Hi (f) for all i. The correlation coefficient of the one-dimensionalized power spectrum Y (f) of the jammed interference is calculated, and the one that maximizes the correlation coefficient may be selected. As the halftone dot removal processing, smoothing processing may be performed by a method according to the halftone processing estimated here.
また、前述の実施形態2における画像校正手順の変更を行った後に、本実施形態3の処理を行うことで、画像出力装置における中間調処理での画像劣化の原因をより正確に特定することができる。 In addition, by performing the processing of the third embodiment after changing the image calibration procedure in the above-described second embodiment, it is possible to more accurately identify the cause of the image deterioration in the halftone processing in the image output apparatus. it can.
次に、画像校正手順を変更した後の画像入力装置における、特定の画像出力装置に対応した通常の画像入力の手順について、図11を参照しながら説明する。図11に示すように、画像出力装置により画像を出力し(S30)、出力された画像をスキャナやデジタルカメラ等のデジタル画像入力装置により入力し(S31)、前述のように変更された画像校正手順により入力された画像データに画像劣化の補正を行う(S32)。その後、補正された画像データはハードディスクやCD−ROM等の記録媒体に保存され、再利用等に供される(S33)。 Next, a normal image input procedure corresponding to a specific image output device in the image input device after changing the image calibration procedure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, an image is output by the image output device (S30), the output image is input by a digital image input device such as a scanner or a digital camera (S31), and the image calibration changed as described above is performed. Image degradation correction is performed on the image data input by the procedure (S32). Thereafter, the corrected image data is stored in a recording medium such as a hard disk or a CD-ROM, and is reused (S33).
このように、本実施形態3においては、明らかになった画質劣化要因に基づいて、画像校正手順を変更する。特に、特定の画像出力装置からの出力を画像入力装置により入力する場合、図2に示す校正用画像のデータを用いた校正処理として、例えば画像入力装置あるいは画像出力装置の起動時に毎回行っても良いし、1ヶ月に1度等の定期的に行っても良いし、また画像劣化が気になる場合に利用者が任意に行うようにしても良い。 Thus, in the third embodiment, the image calibration procedure is changed based on the revealed image quality deterioration factor. In particular, when the output from a specific image output device is input by the image input device, the calibration processing using the calibration image data shown in FIG. 2 may be performed every time the image input device or the image output device is started, for example. It may be performed periodically such as once a month, or may be arbitrarily performed by the user when image degradation is a concern.
(実施形態4)
図12は本発明の実施形態4における、対象となる画像出力装置(プリンタ)から出力され、画像入力装置によって入力される同一の印字媒体上に出力された画像を示す図である。
(Embodiment 4)
FIG. 12 is a diagram showing an image output from the target image output apparatus (printer) and output on the same print medium input by the image input apparatus in Embodiment 4 of the present invention.
前述した実施形態2,3では、図2の明度分布が既知である校正用画像のデータと、実際に画像入力装置によって保存,再利用に供したい通常画像のデータは別々に印字媒体上に出力され、別々に画像入力装置に読み込まれ入力されていた。本実施形態4においては、図12に示すように、対象となる画像出力装置から同一の印字媒体5上に校正用画像5aと通常画像5bを出力する。 In the second and third embodiments described above, the calibration image data whose brightness distribution is known in FIG. 2 and the normal image data that is actually saved and reused by the image input device are output separately on the print medium. It was read and input separately into the image input device. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, a calibration image 5a and a normal image 5b are output from the target image output device onto the same print medium 5.
また、図13は本実施形態4における任意の画像出力装置に対応した画像入力装置の画像校正手順を変更する処理を示すフローチャートである。図13において、対象となる画像出力装置(プリンタ)から、主となる実際に利用に供される通常画像5bとともに図2に示す明度分布が既知である校正用画像5aを同一の印字媒体5上に出力する(S40)。このとき前述したように中間調処理により画像には変調、ノイズ、ぼけ等の画像劣化が生じる。 FIG. 13 is a flowchart showing processing for changing the image calibration procedure of the image input apparatus corresponding to an arbitrary image output apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 13, a calibration image 5a having a known brightness distribution shown in FIG. 2 is displayed on the same print medium 5 from a target image output apparatus (printer) together with a normal image 5b actually used for actual use. (S40). At this time, as described above, image degradation such as modulation, noise, and blur occurs in the image by the halftone processing.
次に、印字媒体5上に出力された全ての画像(5a,5b)をスキャナ等のデジタル画像入力装置により読み込み入力する(S41)。読み込み入力された校正用画像5aの画素値を予め既知である画像入力装置の入出力特性を用いて明度値に変換する(S42)。明度値に変換された入力画像のデータ(明度分布)をフーリエ変換処理する(S43)。また、図2に示す明度分布が予め既知である校正用画像のデータをフーリエ変換処理する(S44)。次に、フーリエ空間で入力画像のデータを校正用画像のデータにて除算する(S45)。 Next, all the images (5a, 5b) output on the printing medium 5 are read and input by a digital image input device such as a scanner (S41). The pixel value of the read calibration image 5a is converted into a lightness value using the input / output characteristics of an image input device that is known in advance (S42). The input image data (lightness distribution) converted to the lightness value is subjected to Fourier transform processing (S43). Further, the image data for calibration whose brightness distribution shown in FIG. 2 is known in advance is subjected to Fourier transform processing (S44). Next, the input image data is divided by the calibration image data in Fourier space (S45).
次に、除算された画像データの空間周波数内の各点のパワーを周波数帯域毎に平均することにより1次元化し、画像出力装置および画像入力装置によって畳み込まれた妨害の1次元化されたパワースペクトラムを得る(S46)。 Next, the power of each point in the spatial frequency of the divided image data is averaged for each frequency band to be one-dimensional, and the one-dimensional power of the interference convoluted by the image output device and the image input device is obtained. A spectrum is obtained (S46).
このようにして得られた妨害の1次元化されたパワースペクトラムと、図4や図5および図9のように予め求めておいた既知の妨害のパワースペクトラムとを比較することにより、画像出力装置および画像入力装置によって畳み込まれた妨害による画像劣化要因とその度合いを知ることができる(S47)。この結果に基づき、対象となる画像出力装置に対応した画像入力時の画像校正手順を変更する(S48)。 By comparing the one-dimensional power spectrum obtained in this way with the known power spectrum obtained in advance as shown in FIG. 4, FIG. 5 and FIG. In addition, it is possible to know the image deterioration factor due to the interference convoluted by the image input device and its degree (S47). Based on this result, the image calibration procedure at the time of image input corresponding to the target image output apparatus is changed (S48).
また、前述の処理S41において、校正用画像5aを画像入力装置で読み込み入力した後の処理S42〜S48による一連の処理を説明したが、例えば画像入力装置では印字媒体5全体を読み込み、かつ校正用画像5aの出力位置を特定しておくことで、同一の印字媒体5上に出力された通常画像5bも同時に読み込み分離することが可能となる。 In the above-described process S41, the series of processes S42 to S48 after the calibration image 5a is read and input by the image input apparatus has been described. For example, the image input apparatus reads the entire print medium 5 and performs calibration. By specifying the output position of the image 5a, the normal image 5b output on the same print medium 5 can be simultaneously read and separated.
読み込み入力された通常画像5bは、前述の実施形態3の図11に示した処理S32,S33と同様な処理S51,S52により、前記処理S48で変更された画像校正手順によって画像劣化の補正を行い(S51)、補正された画像データはハードディスクやCD−ROM等の記録媒体に保存され、再利用等に供される(S52)。 The read and input normal image 5b is subjected to image degradation correction by the image calibration procedure changed in the process S48 by the processes S51 and S52 similar to the processes S32 and S33 shown in FIG. (S51) The corrected image data is stored in a recording medium such as a hard disk or a CD-ROM and is reused (S52).
このように本実施形態4においては、校正用画像5aと実際に利用に供する通常画像5bが同一の印字媒体5上に出力されることにより、入力毎に毎回校正の変更を行うことが可能となって、画像出力装置および出力された画像によらずに、画像入出力時の画質劣化要因に基づいて、画像校正手順を変更することが可能となる。 As described above, in the fourth embodiment, the calibration image 5a and the normal image 5b actually used are output on the same print medium 5, so that the calibration can be changed every time the input is performed. Thus, the image calibration procedure can be changed based on the image quality deterioration factor at the time of image input / output, regardless of the image output device and the output image.
本発明に係る画質劣化判定方法および画像校正方法は、自然画像を一般化したパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する画像および空間周波数特性のデータを用いて、画質の劣化要因とその度合いを判定して、この判定結果を用いて画像入力装置における画質を改善することができ、画像入出力装置の画質劣化を判定し、校正に有用である。 An image quality degradation determination method and an image calibration method according to the present invention use an image having a spatial frequency characteristic in which a power spectrum obtained by generalizing a natural image is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency, and data of the spatial frequency characteristic. It is possible to determine the factor and its degree, and to use this determination result to improve the image quality in the image input device, to determine the image quality deterioration of the image input / output device, and to be useful for calibration.
5 印字媒体
5a 校正用画像
5b 通常画像
5 Print medium 5a Calibration image 5b Normal image
Claims (3)
主となる画像とともにパワースペクトラムが空間周波数の逆数に略比例する空間周波数特性を有する校正用画像を前記画像出力装置により同一の出力媒体上に出力し、出力された画像を前記画像入力装置より入力し、前記校正用画像の入力値から求めた入力空間周波数特性と前記校正用画像の空間周波数特性との比較により1次元化したパワースペクトラムを取得し、前記1次元化したパワースペクトラムに基づき前記画像入力装置の画質劣化要因と画質劣化の度合いを判定し、前記判定結果を基に前記主となる画像入力時の画像校正手順を変更することを特徴とする画像入力装置の画像校正方法。 An image calibration method for an image input device that reads an image output from an image output device,
A calibration image having a spatial frequency characteristic whose power spectrum is approximately proportional to the reciprocal of the spatial frequency together with the main image is output on the same output medium by the image output device, and the output image is input from the image input device. Then, a one-dimensional power spectrum is obtained by comparing the input spatial frequency characteristic obtained from the input value of the calibration image and the spatial frequency characteristic of the calibration image, and the image is obtained based on the one-dimensional power spectrum. An image calibration method for an image input apparatus, wherein an image quality degradation factor and a degree of image quality degradation of the input apparatus are determined, and an image calibration procedure at the time of inputting the main image is changed based on the determination result.
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