(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像出力装置への各階調レベルの入力信号に対して出力された画像を測定することで得られる前記各階調レベルに対応する画像の明度情報あるいは濃度情報のいずれかの光学情報を用い，前記画像出力装置の階調特性を評価する画像評価方法において，
所定の階調レベルの入力信号に対して出力された画像の光学情報と，隣接する階調レベルの入力信号に対して出力された画像の光学情報と，の差分値を算出する差分算出工程と，
光学情報として明度情報を用いる場合には，人間が知覚可能な最小限の明度差に相当する前記光学情報の差分値を閾値として用い，光学情報として濃度情報を用いる場合には，人間が知覚可能な最小限の濃度差に相当する前記光学情報の差分値を閾値として用いて，前記差分算出工程で得られた差分値が前記閾値以上であるかを判断する閾値判断工程と，  前記閾値判断工程で前記差分値が前記閾値以上であると判断した場合，前記閾値と，前記差分値算出工程において算出した差分値と，を用いて，階調飛び量を算出する階調飛び量算出工程と，
を含むことを特徴とする画像評価方法。
【請求項２】
全ての階調レベルに対して，前記差分算出工程，前記閾値判断工程，を実行し，前記階調飛び量算出工程において算出した全ての階調飛び量を積算することで前記画像出力装置の階調飛び量とする階調飛び量積算工程を，さらに含むことを特徴とする請求項５に記載の画像評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は，各種の画像を出力する複写機やプリンタなどの画像出力装置の画像特性の評価，特に階調飛びや階調つぶれなどの階調性特性を定量的に測定する画像評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，画像品質の評価項目として階調特性は重要である。その評価手段としては通常は階調数を用いている。なお，階調数の正式な定義はないが，全出力レベル（ハイライト部，シャドー部など）でのノイズ量で除算したものをいう場合が多い。
【０００３】
しかし，階調数と画質との間には強い相関が存在するが，人間の知覚との線形性を保証するものではない。たとえば高い値を示していても，画像出力装置の入出力特性（ガンマ特性）が人間の視覚特性に対して非線形な特性を有する場合，入出力特性が急峻に変化する階調レベル付近において，画像に疑似輪郭と呼ばれるものと画像には存在しない階調の段差が確認されることがある。
【０００４】
なお，疑似輪郭の発生を防止する手段として，たとえば特開平５−１８３８０５号公報に開示されている。ここでは，特定階調レベルにおいて量子化間隔を可変にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記に示されるような従来の技術にあっては，従来の階調数による定義では，画像出力装置のおおよその階調性を評価するには便利な評価方法であるが，人間が感じる画質の良否を定量化するには，必ずしも適した評価量ではなかった。
【０００６】
換言すれば，疑似輪郭を発生させる階調の飛びの大きさを人間の視覚特性に基づいて定量化していないため，人間が知覚する階調特性（階調飛び，階調つぶれ）の大きさを定量化して評価することが困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は，上記に鑑みてなされたものであって，人間が知覚する階調特性（階調飛び，階調つぶれ）の大きさを定量的に評価する画像評価方法を提供することを第１の目的とする。
【０００８】
また，定量的な階調特性の評価を行うための最適な入出力特性測定用原稿を提供することを第２の目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，請求項１に係る画像評価方法にあっては，画像出力装置への各階調レベルの入力信号に対して出力された画像を測定することで得られる前記各階調レベルに対応する画像の明度情報あるいは濃度情報のいずれかの光学情報を用い，前記画像出力装置の階調特性を評価する画像評価方法において，所定の階調レベルの入力信号に対して出力された画像の光学情報と，隣接する階調レベルの入力信号に対して出力された画像の光学情報と，の差分値を算出する差分算出工程と，光学情報として明度情報を用いる場合には，人間が知覚可能な最小限の明度差に相当する前記光学情報の差分値を閾値として用い，光学情報として濃度情報を用いる場合には，人間が知覚可能な最小限の濃度差に相当する前記光学情報の差分値を閾値として用いて，前記差分算出工程で得られた差分値が前記閾値以上であるかを判断する閾値判断工程と，前記閾値判断工程で前記差分値が前記閾値以上であると判断した場合，前記閾値と，前記差分値算出工程において算出した差分値と，を用いて，階調飛び量を算出する階調飛び量算出工程と，を含むものである。
【００１８】
すなわち，閾値判断工程で差分値が前記閾値以上であると判断した場合，閾値と，差分値算出工程において算出した差分値と，を用いて，階調飛び量を算出することにより，階調飛び評価の定量化が実現し，画像出力装置から出力される画像の階調飛びを人間の知覚特性に合った量により評価することが可能となる。
【００１９】
また，請求項２に係る画像評価方法にあっては，全ての階調レベルに対して，前記差分算出工程，前記閾値判断工程，を実行し，前記階調飛び量算出工程において算出した全ての階調飛び量を積算することで前記画像出力装置の階調飛び量とする階調飛び量積算工程を，さらに含むものである。
【００２０】
すなわち，請求項５において，全ての階調レベルに対して，前記差分算出工程，前記閾値判断工程，を実行し，前記階調飛び量算出工程において算出した全ての階調飛び量を積算することで前記画像出力装置の階調飛び量とすることにより，階調飛び評価の定量化が実現し，画像出力装置から出力される画像の階調飛びを人間の知覚特性に合った量により評価することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の画像評価方法について添付図面を参照し，詳細に説明する。
【００２２】
〔実施の形態１〕
図１は，実施の形態１に係る画像評価過程を示すフローチャートである。なお，ここでは，あらかじめ被評価画像の階調特性が記載しない何らかの手段によって既知であるとする。この場合における階調特性とは，画像形成装置への入力信号レベル（たとえばＲ，Ｇ，Ｂ＝０〜２５５）に対して出力された画像の光学情報（たとえば明度および濃度など）との関係を示すものとする。
【００２３】
また，画像の明度および濃度の測定方法として，たとえば全出力階調レベルに対応するパッチを測色計を用いて測定してもよいし，ドラムスキャナなどの入力装置に対して，該入力装置からの出力信号と明度または濃度値との変換式をあらかじめ求めておき，この変換式を用いて階調特性測定用の原稿の明度または濃度を求めてもよい。このように，本発明では特に限定しない何らかの方法により，画像形成装置への入力信号に対する出力された原稿の明度または濃度との関係が得られているものとする。なお，図１では，階調特性として明度を用いて求められているものとして説明する。
【００２４】
図１において，まず，初期設定として，階調ｉでの階調飛び量Ｔ（ｉ），階調レベルｉをすべて０に設定する（Ｓ１０１）。次いで，隣接した階調レベルｉとｉ＋１に対応した原稿の明度値Ｌ（ｉ）と明度値Ｌ（ｉ＋１）との差ΔＬを求める（Ｓ１０２）。
【００２５】
続いて，人間が明度差を知覚することができる閾値Ｌｊｎｄを用いて，下記の不等式
（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）≦０    …（１）
が成立するか否かを判断する（Ｓ１０３）。なお，｜｜は絶対値を示している。
【００２６】
上記（１）式の値が負の場合は，人間が隣接した階調レベル間の差が知覚することができない。つまり，階調飛びは存在しないことを意味している。したがって，この場合は何の処理を行わず，ステップＳ１０２に戻り上記の過程を繰り返し実行する。
【００２７】
一方，上記（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）の値が正の場合は，知覚される階調飛びが存在することになり，その量を算出する（Ｓ１０４）。すなわち，Ｔ（ｉ）＝ａ・（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）を演算する。ここで，発明者が行った実験によれば，知覚される階調飛びの大きさと前述の量との間には，
Ｔ（ｉ）＝０．１４８・（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）    …（２）
Ｌｊｎｄ＝０．２７（平均明度によらず一定）
という関係が成立することが確認されている。
【００２８】
したがって，全階調レベルに対して，（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）＞０の場合にのみ上記（２）式で算出される階調飛び量Ｔ（ｉ）を積算し，最終的に得られたＴ（ｉ）の値を階調飛び量とする。
【００２９】
また，全階調レベルに対して積算するのは，階調飛びに対する画像形成装置の総合的な特性を得るためであり，特定の階調レベルに対する階調飛びを評価する場合には，当然のことながら注目する階調レベルにおいて，上記（２）式で求まる階調飛び量を評価すればいよい。
【００３０】
また，階調特性が濃度値を用いて測定されている場合も，全く同様に解析することができるが，この場合上記（２）式は，
Ｔ（ｉ）＝０．１４４・（｜ΔＤ／Ｄｊｎｄ｜−１）    …（２’）
Ｄｊｎｄ＝０．００３９・Ｄ＋０．００２６
となり，濃度の閾値Ｄｊｎｄが平均濃度Ｄに依存して変化する，なお，ΔＤは隣接する階調レベル間の濃度差である。
【００３１】
次に，上記ステップＳ１０４の算出処理を終了すると，さらにｉを１つインクリメントし（Ｓ１０５），さらにｉが２５５に達したか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして，ｉが２５５に達するまで上記処理を繰り返し実行する。
【００３２】
また，Ｔ（ｉ）の各要素の和を求めるならば，画像形成装置の平均的な特性を得ることができる。さらに，階調レベルに対するＴ（ｉ）の分布を見ることにより，どの階調レベルにおいてどの程度の階調つぶれが生じているかを知ることができ，設計への有用な情報を得ることができる。
【００３３】
また，本発明は階調飛びを評価する画像の色には依存しない。たとえば，印刷で一般に用いられるシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックなどのインキの階調飛びに対し，各色との上述の方法に基づいて同様に評価する。
【００３４】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１では，階調レベル間の明度差あるいは濃度差が閾値以上であった場合に，階調飛びとして積算するというものであった。しかし，閾値というのは，本当に差が知覚できるかできないかの境界であって，その差が許容できるかどうかということとは異なる。したがって，たとえば製品の出荷検査などでは実施の形態１による評価が厳し過ぎる場合が生じる。
【００３５】
たとえば，所定の許容値δ以上の明度差あるいは濃度差を階調飛びとして評価を行いたい場合がある。このような場合には，許容値δを用い，前述の不等式（１）を，
（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−δ）≦０  …（３）
とすればよい。
【００３６】
このとき，前述の（２）式はそのままでもよいし，前述と同様に，
Ｔ＝０．１５・（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−δ）  …（４）
としてもよい。
【００３７】
〔実施の形態３〕
図２は，実施の形態３に係る画像評価過程を示すフローチャートである。ここでは，実施の形態と同様に画像形成装置の階調特性は測定によりまとまっているものとし，階調つぶれの評価を行う。
【００３８】
図２において，まず，初期設定として階調ｉにおける階調つぶれ量を保存する配列Ｂ（ｉ）と階調レベルｉを初期値０に設定する（Ｓ２０１）。また，階調つぶれが発生している画素数をカウントするための変数εを０にリセットする（Ｓ２０２）。さらに，実施の形態１と同様に，隣接する階調レベル間の明度差あるいは濃度差を算出する（Ｓ２０３）。そして，不等式（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）≦０が成立するか否かを判断する（Ｓ２０４）。なお，この場合，Ｌｊｎｄ＝０．２７（平均明度によらず一定）とする。
【００３９】
上記ステップＳ２０４において，不等式が不成立（Ｎｏ）であると判断した場合，Ｂ（ｉ）＝ε−２を代入し，ｉ＝ｉ＋εとし（Ｓ２０５），さらにｉが２５５（最大階調レベル）に達したか否かを判断する（Ｓ２０６）。そして，ｉが２５５に達するまで上記処理を繰り返し実行する。
【００４０】
一方，上記ステップＳ２０４において，不等式が成立（Ｙｅｓ）であると判断した場合，ε階調レベル間の明度差ΔＬ＝Ｌ（ｉ）−Ｌ（ｉ＋ε）により算出する（Ｓ２０７）。そして，不等式（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）≦０が成立するか否かを判断する（Ｓ２０８）。ここで，不等式が不成立（Ｎｏ）であると判断した場合，ステップＳ２０５に移行し，Ｂ（ｉ）＝ε−２を代入し，ｉ＝ｉ＋εとし，さらにｉが２５５（最大階調レベル）に達したか否かを判断する。そして，ｉが２５５に達するまで上記処理を繰り返し実行する。
【００４１】
また，上記ステップＳ２０８において，不等式が成立（Ｙｅｓ）であると判断した場合，εを１つインクリメントし（Ｓ２０９），ステップＳ２０７に戻って同様の処理過程を繰り返し実行する。
【００４２】
また，この場合，階調特性が濃度で測定されている場合には，前述の不等式（１）は，
（｜ΔＤ／Ｄｊｎｄ｜−１）≦０  …（１’）
となり，Ｄｊｎｄ＝０．００３９，Ｄ＋０．００２６と書き表される。
【００４３】
このとき，階調飛びＢ（ｉ）の各要素の和を求めるならば，画像形成装置の平均的な特性を得ることができる。階調レベルに対する階調飛びＢ（ｉ）の分布を見ることにより，どの階調レベルにおいてどの程度の階調つぶれが生じているかを知ることができ，設計への有用な情報を得ることができる。
【００４４】
〔実施の形態４〕
ところで，実施の形態２と同様に，階調つぶれが発生しているか否かの判断は，閾値よりも許容値を用いた方が適切な場合もある。このときは，実施の形態２と同様に，不等式（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−１）≦０の代わりに，不等式（｜ΔＬ／Ｌｊｎｄ｜−δ）≦０を用いればよい。
【００４５】
〔実施の形態５〕
ここでは，画像形成装置の階調特性を測定する際に，階調飛びおよび階調つぶれを求めるために用いる測定用原稿３０１について説明する。
【００４６】
階調特性を測定するためには，階調レベルに応じた画像を出力する必要がある。図３は，実施の形態５に係る入出力特性測定用原稿例を示す説明図であり，２５６枚のパッチからなる階調特性評価用原稿画像の一例を示している。
【００４７】
図において，縦，横のパッチ番号を（ｉ，ｊ）で表している。また，図中の蛇行した線は，階調が増加する順序を示したものである。つまり，階調レベル０は（１，１）であり，（１，１６）は階調レベル１５を示す。続いて，階調レベル１６は，（２，１６）に配置されることになる。以下，同様にこの線に基づいてパッチが配置され，（１６，１）が階調レベル２５５となる。
【００４８】
このように，この実施の形態では階調飛びおよび階調つぶれ評価に用いる階調特性測定用画像の各階調レベルに対応したパッチは，必ず隣接する階調レベルと空間的にも隣接するように配置される。逆に言えば，図５に示すように（１，１６）の次に（２，１）となるような配置は行わない。
【００４９】
これは，出力画像に面内ムラ（たとえば左右方向）が存在する場合，前述した実施の形態１〜４の階調飛びまたは階調つぶれを算出する際に，隣接した階調レベル間の明度差あるいは濃度差を求めるパッチが（１，１６）と（２，１）にように空間的に離れていると，両パッチの明度差あるいは濃度差が前述の画面内のムラの影響を受け，過度に差があるように，つまり階調飛びがあるように，また，階調つぶれがないかのように評価してしまう可能性があるので，これらを回避するためである。
【００５０】
また，ここでパッチとは，均一な階調レベルからなり，少なくとも階調を表現するのに必要な面積と測定器による測定が可能な面積を有する任意の形状を持った領域をいう。
【００５１】
〔実施の形態６〕
図４は，実施の形態６に係る入出力特性測定用原稿例を示す説明図であり，図３と同様に，画像形成装置の階調特性を測定する際に，階調飛びおよび階調つぶれを求めるために用いる測定用原稿４０１を示している。図中の線は，階調レベルを増加させる順序を示したものである。
【００５２】
図中の曲線は，ｐｅａｎｏ曲線とよばれる空間充填曲線である。この曲線に沿ってパッチの階調レベルを順に配置していくと，隣接しているものに限らず階調レベルの近いものは空間的にも近傍に配置され，図３の配列以上に画面内のムラの影響を受けにくくなっている。なお，空間充填曲線にはｐｅａｎｏ曲線の他にＨｉｌｂｅｒｔ曲線などがある。
【００５７】
【発明の効果】
本発明に係る画像評価方法（請求項１）によれば，閾値判断工程で差分値が前記閾値以上であると判断した場合，閾値と，差分値算出工程において算出した差分値と，を用いて，階調飛び量を算出することにより，階調飛び評価の定量化が実現し，画像出力装置から出力される画像の階調飛びを人間の知覚特性に合った量により評価することができる。
【００５８】
また，本発明に係る画像評価方法（請求項２）によれば，請求項１において，全ての階調レベルに対して，前記差分算出工程，前記閾値判断工程，を実行し，前記階調飛び量算出工程において算出した全ての階調飛び量を積算することで前記画像出力装置の階調飛び量とすることにより，階調飛び評価の定量化が実現し，画像出力装置から出力される画像の階調飛びを人間の知覚特性に合った量により評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る画像評価過程を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態３に係る画像評価過程を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態５に係る入出力特性測定用原稿例を示す説明図である。
【図４】実施の形態６に係る入出力特性測定用原稿例を示す説明図である。
【図５】入出力特性測定用原稿例を示す説明図である。
【符号の説明】
３０１，４０１  測定用原稿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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