(57)【要約】【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１１から入力された所定のグラデーション画像が、色空間変換部１２において均等知覚色空間画像に変換される。そして、均等知覚色空間画像の各成分について、明度Ｌ＊誤差算出部１３、クロマティックａ＊誤差算出部１５、クロマティックｂ＊誤差算出部１７において、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差が算出される。さらに、偏差算出部１４、１６、１８において、均等知覚色空間画像の各成分の各領域ごとに算出された誤差の標準偏差が算出される。そして、均等知覚色空間画像の各成分についての標準偏差から入力されたグラデーション画像の階調性評価値が階調性評価値算出部１９で算出される。【選択図】　図１
2004064688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を均等知覚色空間画像に変換する色空間変換手段と、前記均等知覚色空間画像の各成分について、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差を算出する誤差算出手段と、
前記所定領域について、前記誤差の標準偏差を算出する偏差算出手段と、
前記標準偏差から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画像評価装置。
【請求項２】
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１記載の画像評価装置。
【請求項３】
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印刷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又は２に記載の画像評価装置。
【請求項４】
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均等知覚色空間画像に変換されることを特徴とする請求項４記載の画像評価装置。
【請求項６】
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均等知覚色空間画像に変換されることを特徴とする請求項４記載の画像評価装置。
【請求項７】
所定のグラデーション画像を均等知覚色空間画像に変換する色空間変換工程と、
前記均等知覚色空間画像の各成分について、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差を算出する誤差算出工程と、
前記所定領域について、前記誤差の標準偏差を算出する偏差算出工程と、
前記標準偏差から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画像評価方法。
【請求項８】
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７記載の画像評価方法。
【請求項９】
所定の画像形成装置において所定の媒体上に印刷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７又は８に記載の画像評価方法。
【請求項１０】
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均等知覚色空間画像に変換されることを特徴とする請求項１０記載の画像評価方法。
【請求項１２】
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均等知覚色空間画像に変換されることを特徴とする請求項１０記載の画像評価方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
所定のグラデーション画像を均等知覚色空間画像に変換する色空間変換手順と、
前記均等知覚色空間画像の各成分について、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差を算出する誤差算出手順と、
前記所定領域について、前記誤差の標準偏差を算出する偏差算出手順と、
前記標準偏差から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な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に、それぞれの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】
上記課題を達成するために、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を均等知覚色空間画像に変換する色空間変換手段と、前記均等知覚色空間画像の各成分について、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差を算出する誤差算出手段と、前記所定領域について、前記誤差の標準偏差を算出する偏差算出手段と、前記標準偏差から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。
【０００７】
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。
【０００８】
さらに、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印刷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。
【０００９】
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。
【００１０】
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均等知覚色空間画像に変換され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均等知覚色空間画像に変換され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、本発明の一実施形態に係る画像評価装置について説明する。
【００１３】
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１１、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１２、Ｌ＊成分についての画像の明度誤差を算出する明度Ｌ＊誤差算出部１３、Ｌ＊成分についての明度誤差の偏差を算出する偏差算出部１４、ａ＊成分についてのクロマティックａ＊誤差を算出するクロマティックａ＊誤差算出部１５、ａ＊成分についてのクロマティックａ＊誤差の偏差を算出する偏差算出部１６、ｂ＊成分についてのクロマティックｂ＊誤差を算出するクロマティックｂ＊誤差算出部１７、ｂ＊成分についてのクロマティックｂ＊誤差の偏差を算出する偏差算出部１８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１９で構成される。
【００１４】
すなわち、本発明に係る画像評価装置は、画像入力部１１から入力された所定のグラデーション画像が、色空間変換部１２において均等知覚色空間画像に変換される。そして、均等知覚色空間画像の各成分について、明度Ｌ＊誤差算出部１３、クロマティックａ＊誤差算出部１５、クロマティックｂ＊誤差算出部１７において、所定領域ごとに平均画素値と理想値との誤差が算出される。さらに、偏差算出部１４、１６、１８において、均等知覚色空間画像の各成分の各領域ごとに算出された誤差の標準偏差が算出される。そして、均等知覚色空間画像の各成分についての標準偏差から入力されたグラデーション画像の階調性評価値が階調性評価値算出部１９で算出される。
【００１５】
また、本発明に係る画像評価装置は、画像入力部１１が、評価する対象のプリンタで媒体上に印刷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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
まず、画像入力部１１から階調性評価用のカラーグラデーション画像を解像度２０００ｄｐｉで読み込み、ｓＲＧＢデータとして保存する（ステップＳ２０）。図３は、本実施形態で画像入力部１１から入力される階調性評価用のカラーグラデーション画像の一例を示す図である。図３に示される画像は、横９４７２画素、縦１０２４画素のカラー画像であって、左から右に赤から緑に連続的に色が変化するグラデーション画像である。
【００１８】
図３に示されるカラーグラデーション画像を解像度１０００ｄｐｉのプリンタで出力したものを画像入力部１１から取り込む。本発明に係る画像評価装置によって、評価対象のカラーグラデーション画像を印刷するプリンタの印刷品質の評価を行うことが可能となる。また、画像入力部１１によって読み込まれたｓＲＧＢデータは、ｓＲＧＢ色空間で各色１６ビットの精度を持つものとする。
【００１９】
次に、色空間変換部１２は、ｓＲＧＢデータから均等知覚色空間情報であるＣＩＥ　ＬＡＢに変換する（ステップＳ２１）。ここで、ｓＲＧＢの定義によると各Ｒ、Ｇ、Ｂのデータは８ビットの最大値２５５で除算するはずであるが、本実施形態では画像入力部１１の出力ｓＲＧＢデータが１６ビット精度を有するために、１６ビットの最大値６５５３５を用いて計算した。すなわち、ｓＲＧＢデータからＬ＊、ａ＊、ｂ＊への変換は以下のようにして行われる。
【００２０】
【数１】
2004064688.tif 000003
【００２１】
ここで、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’≦０．０４０４５の場合、さらに式（２）を用いる。
【００２２】
【数２】
2004064688.tif 000004
【００２３】
一方、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’＞０．０４０４５の場合は、式（３）を用いる。
【００２４】
【数３】
2004064688.tif 000005
【００２５】
次いで、式（４）を用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚを計算する。
【００２６】
【数４】
2004064688.tif 000006
【００２７】
そして、式（５）を用いて、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊が算出される。
【００２８】
【数５】
2004064688.tif 000007
【００２９】
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（４）において、（Ｘ／Ｘｎ），（Ｙ／Ｙｎ），（Ｚ／Ｚｎ）＞０．００８８５６とする。
【００３０】
ここで、（Ｘ／Ｘｎ），（Ｙ／Ｙｎ），（Ｚ／Ｚｎ）＜０．００８８５６の場合、式（６）に置き換えて計算する。
【００３１】
【数６】
2004064688.tif 000008
【００３２】
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。
【００３３】
図４は、色空間変換部１２によって変換されたＬ＊、ａ＊、ｂ＊成分の一例を示す図である。図４において、ａ＊及びｂ＊成分については、−１００を黒、＋１００を白として表示している。
【００３４】
次に、Ｌ＊成分について階調性評価値ＧＬが算出される（ステップＳ２２）。また、ａ＊成分についてもＬ＊成分と同様の手法により階調性評価値Ｇａが算出される（ステップＳ２３）。さらに、ｂ＊成分についてもＬ＊成分と同様の手法により階調性評価値Ｇｂが算出される（ステップＳ２４）。
【００３５】
ここで、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の各色成分については同様の手法により階調性評価値が算出されるため、ここではＬ＊成分についてのみ詳細な処理手順について説明する。図５は、明度Ｌ＊誤差算出部１３及び偏差算出部１４におけるＬ＊成分の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００３６】
まず、明度Ｌ＊誤差算出部１３では、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２５６で除算し、１階調ごとに階調幅（本実施形態では、７４画素）を計算する。次に、カウンタＩが０に初期化される。さらに、Ｌ＊成分の画像データを計算された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。）に分割して、平均値Ａ（Ｉ）を求める（ステップＳ９２）。この処理を各階調ブロックについて実施する（ステップＳ９４）。図６は、本実施形態で画像データを各階調ブロックに分割したときのブロック分割の概要を説明するための図である。その後、カウンタＩを再度０に初期化する。すなわち、本発明に係る画像評価装置では、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。
【００３７】
次に、明度Ｌ＊誤差算出部１３では、Ｌ＊成分の画像データの各階調ブロックに対して、平均値Ａ（Ｉ）と理想値Ｒ（Ｉ）との差分である誤差Ｅ（Ｉ）を計算する（ステップＳ９６）。尚、理想値Ｒ（Ｉ）は、評価用グラデーションチャート毎にあらかじめ用意されているものであり、全く変動のない印刷を行った場合の画素値である。すなわち、ノイズや階調跳びが全くない状態の画像における画素値である。図７は、本実施形態におけるＬ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。また、図８は、本実施形態におけるａ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。さらに、図９は、本実施形態におけるｂ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。
【００３８】
次に、偏差算出部１４において、隣接階調との誤差の差ΔＥ（Ｉ）を求める（ステプＳ９７）。すなわち、式（７）を用いることによって隣接する階調間の誤差の差が求められる。
【００３９】
【数７】
2004064688.tif 000009
【００４０】
そして、この隣接階調間の誤差の差ΔＥ（Ｉ）を全階調ブロックに対して計算する（ステップＳ９８、Ｓ９９）。偏差算出部１４ではその後、ΔＥ（Ｉ）の標準偏差が求められる（ステップＳ１００）。尚、同様にして、他の成分であるａ＊とｂ＊についても同様の計算が行われる。
【００４１】
次いで、本実施形態に係る画像評価装置では、階調性評価値算出部１９において、式（８）に示すようにＬ＊、ａ＊、ｂ＊のそれぞれの成分について算出された標準偏差に対して対数をとり、符号の反転を行って、明度階調性ＧＬ、クロマティック階調性Ｇａ、クロマティック階調性Ｇｂを得る（ステップＳ１０１）。これは、主観評価との対応をよくするための補正項である。
【００４２】
【数８】
2004064688.tif 000010
【００４３】
尚、式（８）において、ΔＥａｖｇはΔＥ（Ｉ）の平均値である。
【００４４】
そして、各成分について行った上記演算の結果、階調性評価値算出部１９では、式（９）を用いて、カラー階調性評価値ＧＣが算出される。
【００４５】
【数９】
2004064688.tif 000011
【００４６】
尚、式（９）において、α及びβは比例定数であり、本実施形態ではいずれも１とする。但し、これらの定数は、主観評価との対応をよくするために、評価用チャートの種類によって変化させてもよい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、均等知覚色空間画像として、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。すなわち、本発明は、均等知覚色空間画像が、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系又はＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系に基づいて表現された画像であることを特徴とする。尚、本発明においては、均等知覚色空間画像が、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。
【００４８】
本実施形態に係る画像評価装置を用いて、カラーグラデーション画像の各階調の明度及び２つのクロマティック指数について理想値との誤差を求め、全階調域での誤差の標準偏差から階調性評価値を算出した。これによって、従来技術では困難であったカラーグラデーション画像の階調性評価が可能となった。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
【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】本発明の一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】本発明の一実施形態で画像入力部１１から入力される階調性評価用のカラーグラデーション画像の一例を示す図である。
【図４】色空間変換部１２によって変換されたＬ＊、ａ＊、ｂ＊成分の一例を示す図である。
【図５】明度Ｌ＊誤差算出部１３及び偏差算出部１４におけるＬ＊成分の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態で画像データを各階調ブロックに分割したときのブロック分割の概要を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるＬ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態におけるａ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるｂ＊成分の理想値Ｒ（Ｉ）と平均値Ａ（Ｉ）の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１　画像入力部
１２　色空間変換部
１３　明度Ｌ＊誤差算出部
１４、１６、１８　偏差算出部
１５　クロマティックａ＊誤差算出部
１７　クロマティックｂ＊誤差算出部
１９　階調性評価値算出部
【図１】
2004064688.tif 000012
【図２】
2004064688.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004064688.tif 000016
【図６】
2004064688.tif 000017
【図７】
2004064688.tif 000018
【図８】
2004064688.tif 000019
【図９】
2004064688.tif 000020