ISO 15739 に対応した DSC ノイズ評価ツールの開発
Development of an ISO 15739 Noise Measurement Tool for Digital Still Cameras

鬼頭伸一郎＊

Kitoh, Shin-ichiroh

要旨

洪博哲＊

Hung, Po-Chieh

画像設計や画像品質に関する標準化活動に積極的に取り2003年５月に発行された国際規格ISO15739に対応した組んできた。

画質評価ツールを国際規格委員会活動の一環として開発

標準化の目的は、技術の共有化とその技術の発展促進し、ISO事務局であるInternational Imaging Industry Asso-であり、例えば、国際規格の制定には使用者、生産者、ciation（I3A）のウェブサイトで公開した。本規格は、政府などの利害が反映される。つまり、ある国や会社のtotal noiseと筆者らの提案したvisual noiseの二つのデジタ製品仕様が国際規格化された場合、その国もしくはそのルカメラのノイズ評価方法を規定しており、画像処理ソ会社の技術力が国際的に評価され、規格書を通じて世界フトウェアAdobe Photoshop上のフィルタプラグインとし的に普及されることになる。画像品質に関する規格の場てそれらを具現化した。本ツールでは、プラグインの合、規格書類だけによる普及は困難であるため、その規ショートカット機能を利用して複数の画像を用いた評価格に準拠した評価ツールを早期に開発し、提供することを簡単な操作で実現した。開発にあたり、規格主査の協は、規格の普及を促進する上で非常に有効である。

力の下、ツール内の評価値計算方法と規格内容との整合2003年5月に、デジタルカメラのノイズ評価方法を規定性を確認した。本ツールの公開によって、本規格の普及した国際規格ISO 15739１）が発行された。今回、この規格が期待される。の発行に合わせて、規格書に沿った評価を実現する評価ツールを開発し公開したので、ここに報告する。

Abstract
As part of our standardization committee activity, wehave developed a camera noise measurement tool for use

２ISO 15739１） についてwith ISO 15739 as published in May 2003, and we have

先に述べたように、ISO 15739ではデジタルカメラのノ

released the tool on the website of the International Imag-

イズ評価方法を規定している。total noise （以下、TN）

ing Industry Association (I3A), which is the secretariat ofとvisual noise（以下、VN）という２種類のノイズ評価方

ISO TC42. We have developed this camera noise mea-

法が定められ、それぞれnormativeとinformativeという扱

surement tool as filter plug-in for Adobe Photoshop. Theいになっている。normativeは本規格に従ったノイズ評価

tool provides shortcut keys that allow the measuring ofでは必須の方法であり、一方、informativeは付加的な方

noise values of multiple images. We improved the plug-in

法との位置づけである。

in cooperation with the standardization committee project

TN評価は、total noise（TN）、fixed pattern noise（以leader to ensure conformance between the plug-in’s noise下FN）、temporal noise（以下TEN）、各ノイズのSN比、

calculation algorithm and the description found in the stan-

ISO DSC Dynamic Range（以下DR）の全７種の評価項

dard. It is expected that the release of this camera noise

目で構成される。Fig.１にTN評価の流れを示す。FNと

measurement tool will lead to wide use of the standard.

TENはそれぞれ、濃度0.9のグレーパッチを撮像した画像の固定パターンノイズと、同パッチを8回以上撮影した各画像間のランダムノイズとして与えられる。またTON

１ はじめには、FNとTENの平方和の2乗根であり、それぞれのノイデジタル画像入出力機器の開発において、機器の画像ズのSN比は、各ノイズ量とopto-electronic conversion

品質を定量的に把握することは、その品質改善を行う上function（OECF）と呼ばれるカメラの階調特性パラメーで非常に重要である。筆者らは今まで、画像入出力機器

タから導出される。さらに、DRは濃度2.0のグレーパッチの４大画像品質項目である、色（再現）、階調、ノイズ、画像のTENとOECFから導出される。

鮮鋭性を定量的に評価する画質評価システムおよびツー

従って、TN評価では、テストチャート画像を少なくとルの開発、さらには社内外においてデジタル画像機器のも８回撮影して処理する必要がある。また、カメラの階調特性を補正することで撮影画像を被写体の階調に合わ＊コニカミノルタテクノロジーセンター㈱システム技術研究所 イメージシステム開発室せることになるため、結果的にTN評価は、カメラの撮像

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.2（2005）

193

系のノイズを評価することに相当する。

れた簡便な評価ツールとするために、以下の基本仕様とした。
a画像処理ソフトウェアAdobe Photoshopで動作するフィルタプラグインとする。
s ノイズ評価値の計算方法や関連するパラメータ類は、規格書の記載に従う。
d１枚の画像データによる評価が可能なVN評価を必須とする。
fユーザーのニーズに対応するため、Fig.２以外のテストチャートにも対応する。
gフィルタプラグインは従来、１つの画像に対し処理するが、複数の画像を処理できるようにする。

Fig.1 Total noise evaluation flowchart

３．２ 処理仕様と構成
２）で通常のフィルタプラグインでは、１つの画像を対象にあり、パッチ濃度の制約はなく複数画像を必要としな

それに対してVNは、筆者らが開発・提案した方法設計されているため、上記基本仕様gを満たすには工夫い。また、撮影画像のディスプレイ表示を観察した時のが必要だった。そこで、プラグインの元来の機能であノイズ感を評価するため、視覚モデルや観察距離などのる、繰り返し処理時の起動方法（"Cntl−F"のショートカッ

観察条件を考慮することで視感との相関性が高い評価結トキーを使用）を用いて、Fig.３に示すように最低限の果を得ることができる。つまりVNでは、１枚の撮影画像キー操作でのTN評価値の導出を実現した。

から見た目に対応するノイズ評価値を取得できる。

Fig.４に、Photoshopのメニューから起動する際に表示

本規格書には、一例としてFig.２に示すテストチャートされるプラグインダイアログボックスを示す。このダイが紹介されており、そのパッチレイアウトや寸法、濃度アログボックスの左上部には、処理画像のサムネイルがなどが記載されている。実際には、Fig.２以外でも、濃度ノイズ計算エリア（白枠、赤枠内）と合成されて表示さ0.9と2.0のパッチを含むテストチャートであれば、それをれている。ここで赤枠は、TN評価エリアの境界を示す。

用いて評価することができる。

ダイアログボックスの左下部には、この画像のVN評価値がグラフで表示されている。また、同右部には、パラメータ設定のGUIと各種ボタンがあり、各パラメータ設定値を変更し"Update"ボタンを押すごとにVN評価値とグラフ表示が更新される仕組みになっている。TN評価の前にVN評価を行うことで、Photoshop上でのテストチャートの領域選択が良好かどうかを判断できる。
このダイアログボックス上で設定されるパラメータの初期値や、その他ノイズ計算で必要な数値パラメータ、プラグインの動作を制御するパラメータは、INIファイルで管理されている。ユーザーは、INIファイルのパラメー

Fig.2 ISO 15739 camera noise test chart*

タを変更することで、それぞれの使用目的に合わせて、プラグインの初期状態や動作をカスタマイズすることができる。T N 評価は、パラメータ設定エリア最下部の３"Total Noise"チェックボックスおよびOECFを保存していISO 15739 評価ツールの開発

３．１

るテキストデータのファイル名を設定することで可能と基本仕様なる。TN評価値の計算が終了した後、評価値表示ダイア評価ツールは、評価用テストチャートを撮影した複数の画像データを入力し、規格で定められたノイズ評価値を計算して出力しなければいけない。また、操作性に優ログボックス（Fig.５）に計算結果が一定時間表示され、その後自動的に閉じられる。
TN評価時には、この他にも表示されるダイアログボッ
クスが複数存在するが、マニュアルによるGUI操作を最小The terms and definitions taken from ISO 15739:2003 Photography Electronic still-picture imaging - Noise Measurements, Fig. A.1, arereproduced with the permission of the International Organization forStandardization, ISO. This standard can be obtained from any ISO
member and from the Web site of the ISO Central Secretariat at thefollowing address: www.iso.org. Copyright remains with ISO.

194

限（画像１枚あたり２操作）にすることで、VNおよびTN評価にかかる時間を短縮（１回の評価に30秒程度）できた。

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.2（2005）

Fig.5 Total noise measurements report box

３．３

total noise評価値の妥当性の確認

本評価ツールのTN評価値が、規格書の記述どおりに計算されていることを検証するため、本規格委員会の主査（Dr. Muammar, Kodak European R&D）に協力を要請し、共同作業を行なった。すなわち、テストチャートの撮影画像とTN評価値の提供を受け、それと同一結果が得られることを検証した。なお、比較検証はTN評価のみを対象とし、筆者らの提案したVNについてはコニカミノルタ内部で検証した。
評価ツールおよび規格主査のTN評価結果をTable １に示す。
Table 1 Total noise measurements
Fig.3 Noise evaluation flowchart

同一パッチ画像内でTN評価の計算に使用されたエリアが両者で異なっているため、両評価値は完全には一致しない。しかしながら、表内g〜jの数値が近いこと、さらに、a〜fにおける両者の違いが、g〜jにおける違いおよびDRを導出するTEN特性値の違いに起因することが確認できたため、両者の計算方法は同等であると判断した。この作業によって、ツール開発側と規格主査が評Fig.5 Total noise measurements report box

価結果の妥当性を互いに確認できたため、ツール開発のかなり早い段階でツールの信頼性をあげることができ

Fig.4 Plug-in dialog box

た。

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.2（2005）

195

/WG18の同意を得て本ツールを公開した。今回の開発は、

４ 評価ツールの公開

筆者らのAdobe Photoshop用フィルタプラグインの開発技

2003年10月に、東京でISO TC42/WG18標準化会議が開術と、画像品質の標準化に対する取り組みが結実した結

かれ、筆者らは本評価ツールのテスト版をデモし、ツー果と自負している。今後、ISO 17321−1（デジタルカメラルの使用方法とTN評価値の整合性確認作業について説明の色特性評価）など審議中の規格などにも同様なツールした。その結果、会議参加者からツールのISO関連ウェブを開発し、世界標準規格を用いた製品評価を通して画像サイトでの公開に対する同意を得ることができた。

品質向上に寄与すると共に、画像関連の標準規格策定に３）

これに従い、2003年11月に学会で発表とデモ 、β版を貢献していきたいと考えている。

配布し、同12月のセミナー４）においても同様に希望者に配布した。結局、委員会内で配布したテスト版と合わせて計29名にツールを提供し、ツールの試用とバグ情報な●謝辞

どのフィードバックを依頼した。その結果、検証しきれ本評価ツールの開発において、整合性確認作業、ユーなかった重大なフィードバック情報を１名の方から提供

ザーマニュアルの校正、規格内容に関する相談など多岐していただき、正式リリース前に修正することができにわたり開発を支援していただいた、本規格の主査であた。このように正式リリース前に複数の協力者から動作るKodak European R&DのDr. Hani MuammarとMr. Colin

チェックを受けることは、ツールの信頼性をさらに上げ

Hardingham、ツールの公開にご尽力いただいた、I3Aのるために効果的であった。

Ms. Lisa WalkerとMr. Jim Peyton、ツールに対してフィー

2004年２月に、アメリカにおける写真・画像業界のコドバックいただいた方々、さらに、ツールの公開に同意

ンソーシアムで、ISOの事務局でもあるI3Aと、評価ツーおよび支援していただいた、ISO TC42/WG18のエキス

ルのウェブ公開に関する契約を交わし、同月末にFig.６にパートの方々に感謝したい。

示すI3Aのパブリックサイト（http://www.i3a.org/downloads̲iso.html）で評価ツールの正式リリース版●参考文献
１）ISO 15739: 2003(E), Photography -Electronic still-picture imag-＊（ver. 2.00） を公開した

ing -Noise measurements, 1st ed.
２）青山耕三、榎本洋道、洪博哲、異種画像出力装置のノイズ評価方法、日本写真学会誌、57、392（1994）.
３）Shin-ichiroh Kitoh, Po-Chieh Hung, Hani Muammar, and Colin
Hardingham, ISO 15739 Noise Measurements for Digital Camera and Measurement Tool, Late breaking news, CIC11 IS ＆T/SID's 11th Color Imaging Conference（2003）
４）鬼頭伸一郎、デジタルカメラにおける定量画質評価手法、㈱技術情報協会（2003）

Fig.6 Camera noise measurement tool as accessible on the I3A
website. Provided are links for downloading both the tool
(upper link in red frame) and the test chart (lower link inred frame)

５ まとめ
以上のように、筆者らはデジタルカメラのノイズ評価方法に関する国際規格ISO 15739の発行にあわせ、本規格の評価を簡便に実現する評価ツールを開発し、ISO TC 42
ver. 1.00 は規格化審議中の working draft 審議時に委員会内で試用されたもの。

196

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.2（2005）