(57)【要約】【課題】周期性を有するハーフトーン画像の粒状性の画像評価について、主観的評価との好適な対応付けが可能な客観的評価を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から所定のハーフトーン画像を入力し、均等色空間成分算出部１１でハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得する。次に、ノイズ重畳処理部１２で明度画像にランダムノイズ情報を重畳し、空間周波数成分算出部１３でノイズ情報が重畳された明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得する。さらに、網点周波数成分除去部１４で第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得し、視覚特性乗算部１５で所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成し、粒状性評価値算出部１６でハーフトーン画像の粒状性を評価する。【選択図】　図１
2004064687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のハーフトーン画像を入力する入力手段と、
前記ハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得する変換手段と、
前記明度画像にランダムノイズ情報を重畳する重畳手段と、
前記ノイズ情報が重畳された前記明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得する周波数変換手段と、
前記第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得する除去手段と、
前記第２のパワースペクトルに所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成する乗算手段と、
前記第３のパワースペクトルを用いて前記ハーフトーン画像の粒状性を評価する評価手段と
を備えることを特徴とする画像評価装置。
【請求項２】
前記所定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。
【請求項３】
前記評価手段が、
前記第３のパワースペクトルから前記明度画像に関する画像ノイズ量を算出するノイズ量算出手段と、
前記明度画像に関する前記画像ノイズ量に所定の重み付けを行って粒状性評価値を算出する評価値算出手段と
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。
【請求項４】
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前記ハーフトー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３までのいずれか１項に記載の画像評価装置。
【請求項５】
前記変換手段が、前記ハーフトーン画像の色空間をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系又はＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づいて表現される均等知覚色空間に変換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。
【請求項６】
前記変換手段が、前記ハーフトーン画像の色空間を明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換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。
【請求項７】
所定のハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得する変換工程と、
前記明度画像にランダムノイズ情報を重畳する重畳工程と、
前記ノイズ情報が重畳された前記明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得する周波数変換工程と、
前記第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得する除去工程と、
前記第２のパワースペクトルに所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成する乗算工程と、
前記第３のパワースペクトルを用いて前記ハーフトーン画像の粒状性を評価する評価工程と
を有することを特徴とする画像評価方法。
【請求項８】
前記所定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７記載の画像評価方法。
【請求項９】
前記評価工程が、
前記第３のパワースペクトルから前記明度画像に関する画像ノイズ量を算出するノイズ量算出工程と、
前記明度画像に関する前記画像ノイズ量に所定の重み付けを行って粒状性評価値を算出する評価値算出工程と
を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像評価方法。
【請求項１０】
前記ハーフトーン画像が、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前記ハーフトーン画像を読み取って入力されたことを特徴とする請求項７から９までのいずれか１項に記載の画像評価方法。
【請求項１１】
前記変換工程が、前記ハーフトーン画像の色空間をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系又はＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づいて表現される均等知覚色空間に変換することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１項に記載の画像評価方法。
【請求項１２】
前記変換工程が、前記ハーフトーン画像の色空間を明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１項に記載の画像評価方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
所定のハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得する変換手順と、
前記明度画像にランダムノイズ情報を重畳する重畳手順と、
前記ノイズ情報が重畳された前記明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得する周波数変換手順と、
前記第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得する除去手順と、
前記第２のパワースペクトルに所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成する乗算手順と、
前記第３のパワースペクトルを用いて前記ハーフトーン画像の粒状性を評価する評価手順と
を実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項１３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。
【発明の詳細な説明】
【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、「画像ノイズ」がある。そして、画像ノイズを物理的に表現する尺度として、濃度変化の標準偏差を用いるＲＭＳ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）粒状度や、濃度の変化分をフーリエ変換して求められるウイナー（Ｗｉｅｎｅｒ）スペクトル等が挙げられる。
【０００３】
また、心理評価と物理評価とを結合した評価方法も存在する。その例として、心理的粒状性（ｇｒａｉｎｉｎｅｓｓ）をウイナー・スペクトルと平均濃度の測定値に基づいて予測するショーとドゥーリー（Ｓｈａｗ　＆　Ｄｏｏｌｅｙ）のアルゴリズムが知られている。さらに、画像データを均等色空間成分に変換し、各成分ごとに得られるウイナー・スペクトルに対してそれぞれ異なる重み係数を乗算した和を求めて、カラー画像の画像ノイズ量を評価する方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術のアルゴリズムは、画像のノイズ成分の周期成分の寄与率が低い場合にしか適応することができない。なぜならば、上記アルゴリズムを周期成分の寄与率の高い画像に適応した場合、周期成分の影響が大きすぎるために、本来評価すべきノイズ情報の客観的な評価を適切にすることができず、目視で評価したときの主観評価値と大きく異なる評価値になってしまうといった問題が生じるためである。
【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、周期性を有するハーフトーン画像の粒状性の画像評価について、主観的評価との好適な対応付けが可能な客観的評価を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、所定のハーフトーン画像を入力する入力手段と、前記ハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得する変換手段と、前記明度画像にランダムノイズ情報を重畳する重畳手段と、前記ノイズ情報が重畳された前記明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得する周波数変換手段と、前記第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得する除去手段と、前記第２のパワースペクトルに所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成する乗算手段と、前記第３のパワースペクトルを用いて前記ハーフトーン画像の粒状性を評価する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、前記所定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、前記評価手段が、前記第３のパワースペクトルから前記明度画像に関する画像ノイズ量を算出するノイズ量算出手段と、前記明度画像に関する前記画像ノイズ量に所定の重み付けを行って粒状性評価値を算出する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前記ハーフトーン画像を読み取って入力す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、前記変換手段が、前記ハーフトーン画像の色空間をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系又はＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づいて表現される均等知覚色空間に変換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、前記変換手段が、前記ハーフトーン画像の色空間を明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像評価装置の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態によ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、画像評価の対象となるハーフトーン画像を入力する画像入力部１０、入力されたハーフトーン画像の色空間を均等色空間に変換する均等色空間成分算出部１１、均等色空間成分にノイズを重畳するノイズ重畳処理部１２、ノイズ重畳前後における均等色空間成分から空間周波数成分を算出する空間周波数成分算出部１３、空間周波数成分から網点周波数成分を除去する網点周波数成分除去部１４、人間の視覚特性に関する情報を乗算する視覚特性乗算部１５及び画像評価のために粒状性評価値を算出する粒状性評価値算出部１６から構成される。
【００１４】
すなわち、本発明に係る画像評価装置は、画像入力部１０から所定のハーフトーン画像を入力し、均等色空間成分算出部１１でハーフトーン画像の色空間を変換して明度画像を取得し、ノイズ重畳処理部１２で明度画像にランダムノイズ情報を重畳し、空間周波数成分算出部１３でノイズ情報が重畳された明度画像を周波数変換して第１のパワースペクトルを取得し、網点周波数成分除去部１４で第１のパワースペクトルから所定の周波数成分を除去して第２のパワースペクトルを取得し、視覚特性乗算部１５で第２のパワースペクトルに所定の空間周波数情報を乗算して第３のパワースペクトルを生成し、粒状性評価値算出部１６で第３のパワースペクトルを用いてハーフトーン画像の粒状性を評価することを特徴とする。
【００１５】
次に、上記構成の画像評価装置の動作手順について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る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。また、図３は、本発明の一実施形態に係る画像評価装置を用いて画質の評価を行う対象のハーフトーンによって生成された粒状性評価画像（以下、「ハーフトーン画像」と称す。）の一例を示す図である。
【００１６】
まず、画像入力部１０において図３に示すハーフトーン画像が印刷された媒体を解像度１０００ｄｐｉで読み込み、１０２４画素角のＲＧＢ画像データとして不図示の記録部等へ保存する（ステップＳ２００）。すなわち、本発明に係る画像評価装置は、画像入力部１０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ハーフトーン画像を読み取って入力することを特徴とする。次に、均等色空間成分算出部１１では、以下に示す式（１）から式（５）を用いて、ＲＧＢ画像データをＣＩＥ　ＬＡＢ画像データに変換して保存する（ステップＳ２０１）。
【００１７】
【数１】
2004064687.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’≦０．０４０４５の場合、式（２）を用いてＲ”，Ｇ”，Ｂ”を算出する。
【００１９】
【数２】
2004064687.tif 000004
【００２０】
一方、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’＞０．０４０４５の場合、式（３）を用いる。
【００２１】
【数３】
2004064687.tif 000005
【００２２】
次いで、式（４）を用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚを計算する。
【００２３】
【数４】
2004064687.tif 000006
【００２４】
そして、式（５）を用いて、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊が算出される。
【００２５】
【数５】
2004064687.tif 000007
【００２６】
尚、Ｘ、Ｙ、Ｚは、試料のＸＹＺ表色系における３刺激値、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。
【００２７】
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置き換えて計算する。
【００２８】
【数６】
2004064687.tif 000008
【００２９】
次に、ノイズ重畳処理部１２では、均等色空間成分算出部１１において算出されたＬ＊成分に対して、明度の変動幅が±５のランダム（ホワイト）ノイズを重畳してＬ’＊を作成する（ステップＳ２０２）。尚、本実施形態では、均等色空間成分に対して重畳するノイズ量を明度で±５としたが、ノイズ量は他の任意の量であっても構わない。
【００３０】
次に、空間周波数成分算出部１３により、式（７）に従ってＬ＊及びＬ’＊をフーリエ変換して、スペクトルＳ（ｕ’，ｖ’）及びＳ’（ｕ’，ｖ’）を求める。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。
【００３１】
【数７】
2004064687.tif 000009
【００３２】
さらに、式（８）に従ってパワースペクトルＰ（ｕ’，ｖ’）及びＰ’（ｕ’，ｖ’）を求める（ステップＳ２０３）。
【００３３】
【数８】
2004064687.tif 000010
【００３４】
ここで、本実施形態では、評価対象画像として図３に示すように正方形の原画像を用いているため、式（７）においてＮとＭとは等しい。従って、以下の説明においては、全てＮに統一して記述する。
【００３５】
次に、空間周波数領域のカウンタｕ’、ｖ’を０に初期化する（ステップＳ２０４）。そして、網点周波数成分除去部１４では、カウンタ（ｕ’，ｖ’）でのノイズ重畳画像のパワースペクトルＰ’（ｕ’，ｖ’）が、原画像のパワースペクトルＰ（ｕ’，ｖ’）よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ２０５）。
【００３６】
その結果、Ｐ’（ｕ’，ｖ’）がＰ（ｕ’，ｖ’）よりも小さい場合（Ｙｅｓ）、Ｐ（ｕ’，ｖ’）を０とし（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０７に進む。一方、Ｐ’（ｕ’，ｖ’）がＰ（ｕ’，ｖ’）よりも大きい場合（Ｎｏ）、ステップＳ２０７に進む。そして、ステップＳ２０７では、ｕ’がＮよりも小さいか否かが判定される。
【００３７】
その結果、ｕ’がＮよりも小さい場合（Ｙｅｓ）、ｕ’をインクリメントしてステップＳ２０５に戻る（ステップＳ２０８）。一方、ｕ’がＮ以上である場合（Ｎｏ）、ｖ’がＮよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ２０９）。その結果、ｖ’がＮよりも小さい場合（Ｙｅｓ）、ｖ’をインクリメントしてステップＳ２０５に戻る（ステップＳ２１０）。一方、ステップＳ２０９において、ｖ’がＮ以上である場合（Ｎｏ）、視覚特性乗算部１５において空間周波数領域のカウンタｕ’、ｖ’が０に初期化される（ステップＳ２１１）。
【００３８】
次に、空間周波数ｕ、ｖが式（９）に従って算出される（ステップＳ２１２）。
【００３９】
【数９】
2004064687.tif 000011
【００４０】
次に、空間周波数（ｕ，ｖ）のパワースペクトルＰ（ｕ’，ｖ’）に式（１０）で与えられるＶＴＦを乗算してパワースペクトルＰ”（ｕ，ｖ）が算出される（ステップＳ２１３）。
【００４１】
【数１０】
2004064687.tif 000012
【００４２】
但し、ｄｐｉは入力解像度（１０００ｄｐｉ）、Ｎは画像の縦横の画素数（１０２４画素）である。また、Ｒは明視距離（３００ｍｍ）、空間周波数ｆの単位は（ｃｙｃｌｅｓ／ｄｅｇｒｅｅ）である。ここで、本実施形態で用いられるＶＴＦは、人間の明度に対する空間周波数特性のＶＴＦであり、空間周波数ｆの算出には式（１１）を用いる。すなわち、本発明に係る画像評価装置は、所定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。
【００４３】
【数１１】
2004064687.tif 000013
【００４４】
次に、ｕ’がＮ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２１４）。その結果、ｕ’がＮよりも小さい場合（Ｙｅｓ）、ｕ’をインクリメントしてステップＳ２１２に戻る（ステップＳ２１５）。一方、ｕ’がＮ以上である場合（Ｎｏ）、ｖ’がＮ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２１６）。その結果、ｖ’がＮよりも小さい場合（Ｙｅｓ）、ｖ’をインクリメントしてステップＳ２１２に戻る（ステップＳ２１７）。一方、ステップＳ２１６においてｖ’がＮ以上である場合（Ｎｏ）、粒状性評価値算出部１６において、式（１２）に基づいて全空間周波数のパワースペクトルを積分して粒状性評価値ｇを算出する（ステップＳ２１８）。
【００４５】
【数１２】
2004064687.tif 000014
【００４６】
また、図４は、本発明に係る画像評価装置における空間周波数成分算出部１３で算出される原画像の２次元パワースペクトルを積分したパワースペクトル積分値を示す図である。図４において、符号４１は、空間周波数成分算出部１３で算出される原画像の２次元パワースペクトルを中心（直流成分）からの距離が等しくなる空間周波数成分の積分を行って１次元化したパワースペクトル積分値を示す。また、符号４２は、原画像にノイズを重畳した画像の２次元パワースペクトルを中心（直流成分）からの距離が等しくなる空間周波数成分の積分を行い１次元化したパワースペクトル積分値を示す。さらに、符号４３は、パワースペクトル値４２からパワースペクトル値４１を差分したときのパワースペクトル値４３を示す。尚、図４において、符号４１、４２における表の縦軸は対数軸とする。すなわち、本発明に係る画像評価装置の粒状性評価値算出部１６は、第３のパワースペクトルから明度画像に関する画像ノイズ量を算出するノイズ量算出部と、明度画像に関する画像ノイズ量に所定の重み付けを行って粒状性評価値を算出する評価値算出部とを備えることを特徴とする。
【００４７】
上述したように、ハーフトーン画像に対して、網点周波数でのパワースペクトルは非常に高いピークを有していた。しかし、ランダムノイズを重畳した画像を作成することで、ランダムノイズの重畳された画像のパワースペクトルは、網点周波数のピークが原画像のピークに比べて減少し、他の周波数成分が増加する性質を有するために、ランダムノイズを重畳した画像のパワースペクトルから原画像のパワースペクトルの同一周波数の差分を求めることによって、差分が負となる成分を除去することによって網点周波数の高いピークを除去することが可能となった。その結果、網点周波数の周波数成分の影響を受容しにくく、ノイズ成分のみで粒状性の画像評価を行うことが可能である。
【００４８】
また、上述した実施形態では、ハーフトーン画像が変換される色空間として、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、ハーフトーン画像が、明度画像、色相画像及び彩度画像から構成される空間に変換される場合であっても同様に適用することが可能である。
【００４９】
すなわち、本発明は、均等色空間成分算出部１１が、ハーフトーン画像の色空間をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系又はＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づいて表現される均等知覚色空間に変換することを特徴とする。また、本発明は、均等色空間成分算出部１１が、ハーフトーン画像の色空間を明度画像、色相画像及び彩度画像を含む色空間に変換することを特徴とする。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、周期性を有するハーフトーン画像の粒状性の画像評価について、主観的評価との好適な対応付けが可能な客観的評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による画像評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る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】本発明の一実施形態に係る画像評価装置を用いて画質の評価を行う対象のハーフトーンによって生成された粒状性評価画像の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る画像評価装置における空間周波数成分算出部１３で算出される原画像の２次元パワースペクトルを積分したパワースペクトル積分値を示す図である。
【符号の説明】
１０　画像入力部
１１　均等色空間成分算出部
１２　ノイズ重畳処理部
１３　空間周波数成分算出部
１４　網点周波数成分除去部
１５　視覚特性乗算部
１６　粒状性評価値算出部
【図１】
2004064687.tif 000015
【図２】
2004064687.tif 000016
【図３】
2004064687.tif 000017
【図４】
2004064687.tif 000018