印刷された画像品質の分析と評価

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最初。前書き

印刷物はグラフィックのコピーの結果であり、オリジナル、マテリアル、機器、イメージングおよび転写プロセスの複合効果は、印刷画像の形成をもたらす。グラフィックスとテキストのベクトル属性は、ページ記述、タイプセット、およびRIP解釈に不可欠です。特に、最も合理的な結果を得るためには、グラフィックス、テキスト、イメージなどの異なる性質を持つオブジェクトを区別する必要があります。しかし、グラフィックスやテキストのベクトル特性は、印刷された結果にとって重要ではなくなりました。これらのオブジェクトは、紙の表面に一旦転送されると、そのベクトル特性を失います。したがって、印刷品質を評価する際には、オブジェクトのドットマトリクス記述とベクトル記述特徴とを区別する必要はなく、印刷品質評価と印刷画質評価（以下、画像品質評価）。

人間の画質評価技術の研究と応用は決して止まらず、画像技術分野における画質改善活動の継続的な進展により多くの進歩が見られた。例えば、従来の印刷、ハロゲン化銀写真、カラーテレビ、電子写真デジタル印刷の分野における画質評価技術は、物理的性質や主観評価結果との相関がよく、画質評価のために開発されているシステムをさまざまな分野で使用します。しかし、規模の主観的評価によってのみ普遍的に受け入れられるのは難しい。

カラーオフセット印刷は、最新のグラフィック印刷の主な手段です。印刷された画像の品質の評価は、顧客の視覚的および主観的印象によって長い間判断されてきた。これは非常に貧しく困難な仕事です。したがって、どのように客観的に評価し、技術的なプロセスを完全に適用してカラー印刷の画質制御を達成するかは非常に重要です。印刷画像品質評価とは、製品と原本との間の相関を表すデータの使用を指します。特定のデータとインジケータでは、製品の品質エラーの許容範囲と品質低下が制御され、イメージの再現性と品質の安定性が保証されます。

印刷画像の品質には、画像の鮮明度、すなわち画像のエッジ濃度の変化が人間の視覚感度の程度と一致するかどうか、主にスクリーン印刷およびドットに依存するかどうかの3つの重要な要因がある拡大印刷 2画像のレベル、つまり画像内の視覚的に識別可能な濃度レベルは、主に、コントラストの拡大とプリプレスと印刷の削減に依存します。 3画像の色、すなわち、画像の様々な色およびニュートラルグレーバランスの再現精度は、色分解機構、感光材料、紙、インクなどの品質に主に依存する。

第二に、伝統的な印刷画像品質評価の主な方法

いずれの方法を採用しても、印刷された画像の品質を評価する方法は、最終的には、画像の明瞭度、階層および色の3つの側面に起因していなければならない。評価方法は主に主観評価と客観評価に分け、視覚的評価に基づいた総合的な方法に分けています。

主観評価

印刷画像の主観評価は、経験に基づいて画像の品質を評価する方法である。一般的に使用される主観評価方法は、視覚的評価方法と定性的評価方法です。目視評価とは、光源や照度などの評価環境が同じ環境下で、経験豊かな原稿や技術者、使用者が原稿や印刷物を観察し、各人の体験、感情、趣味などを基準によると、各印刷物の品質は優秀で、良い、中程度、そして差別的であり、各グレードの頻度が数えられます。賞賛を受ける者は優秀であり、善い者は優秀です。定性的な指標の評価方法は、一定の定性的な指標を参照し、各指標の質に影響を及ぼす重要な要因を列挙する。それは多くの経験豊富な評価者によって得点されます。トータルスコアの質は優れており、低いスコアは低いスコアです。

1多次元スケーリング法：

多次元スケーリングは、数学的統計に基づくスケール技法です。サンプルのペア間の差異を比較したり、サンプルの満足度を判断する際に、多次元スケール法を使用して、人々の評価に使用される主なパラメータを分析し、識別することができます。この方法で印刷されたサンプルを判断する場合、印刷品質の主なパラメータの相対的重要性を判断することができる。判定によって得られた値は、主観的評価と客観的評価または紙の性質との間に固有の相関関係を作ることができる。各プリントの品質を得ることができる。評価の信頼性、各評価者の一貫性（印刷、製紙の専門家、読者、広告スタッフなど）と評価チームの評価。

多次元スケーリング技法は、Togosenによって提案されました。内容は次のとおりです。2つの要素の間に感情に違いがある場合、その差は幾何学的な距離で表すことができます。この差異をリニアスケールで記録すると、スケール上のスケール値が距離を示し、距離を使用してサンプル間の関係を反映する1次元以上の幾何モデルを作成できます。

多次元スケーリング技術の重要な特徴は、審査員の主観的心理的要因に対して多次元スケーリングを実行できることである。評価における各パラメータの役割は、所望のベクトルによって表すことができる。

2組の比較方法：

印刷物の品質を判断する際には、主観的な特徴があります。異なる人々は全く異なる結論を下すでしょう。この客観的な存在の不一致は、偏差またはランダム性として無視することはできません。評価においてベンチマークとして用いることができる基準があっても、評価結果が矛盾し、主観評価の矛盾を逸脱や偶発性として無視することはできない。

比較のベースラインとして使用できる参照はまったくありません。このとき、判定されたオブジェクト間でのみ内部比較を行うことができます。一般的な方法は2つあります.1つは、判定されたサンプルを特定の順序で並べることです。もう1つは、判定されたサンプル群の各サンプルを比較することです。他の判定試料を1つずつ比較し、比較に基づいて採点し、その点に従って判断する。これはペアワイズの比較方法です。それは主観評価方法に属する。

ペアワイズ比較法を実行するときは注意が必要です。裁判官が2つのサンプルを同時に比較した場合、この比較を妨害する無関係な要因はないようにしてください。印刷物は同じ標準照明状態でなければならず、背景は中立でなければならない。比較のために使用された部屋は、裁判官が集中し、裁判官を妨害したり妨害したりすることができないようにする必要があります。比較されるサンプルは、比較プロセスにバイアスがないように、ランダムな順序で審査員に提供されるべきである。裁判官は、裁定する根拠とあいまいではないことを明確かつ明確に述べなければなりません。

そのような主観的コントラスト実験は、内部サンプル間の比較のみであり、比較結果は、比較されるサンプルにのみ関連する。ペアワイズ比較の結果が信頼できるかどうかは、判定者による「判定の信頼性」、すなわち信頼係数を計算することによって調べることができます。

2.客観的評価方法

1次（階層）再生の評価：

透過原稿のコントラスト範囲は非常に異なり、カラープリントは実質的に均一な濃度範囲の画像として再現される。この濃度範囲は、カラー原稿の濃度範囲よりもはるかに小さい。色分解版作成においては、圧縮調整が必要である。トーンレベルごとにどのような再配分調整が採用されているかは、原稿の階層的な分布と人物の視覚的な認識によって決まります。その中で、視覚反応のMengsel明度値因子と人々の視覚心理学的要件の主観因子の両方がある。原稿の階調レベルを調整するには、人の視覚的心理的ニーズを統合し、視覚的応答の物理量を加え、元の層分布の状態を組み合わせて印刷画像の濃度階調再現曲線を考慮する必要があり、コピーを組み込むことができます。再生過程における進化データにより、特定の原稿の階調レプリケーション曲線が設計される。

印刷物の品質検査の観点から印刷画像の階調再現の評価は、各色インク層の印刷されたベタ濃度を測定すること、各カラーインク層のオーバープリント速度を測定して計算するステップと、印刷ドットのドットトーンを測定するか、または測定値がK値を印刷する。インクドットの転写品質を確認し、原稿へのプリントの濃度階調再現曲線を測定して示す。これらの客観的な技術データを測定し、部門が策定した品質標準規格と比較することにより、特定のカラー印刷製品の品質レベルを判断することができます。

2色再現の評価：

色のコピーと再現には3つの異なる概念があります。 1つは物理的な意味での色再現であり、再現色は各色点での元の色とまったく同じでなければならない。印刷物は視覚的に見るためのものです。物理的な意味で同じ色の色再現を実現することは難しく、必ずしも必要ではありません。 2つ目は測色の意味での再現であり、印刷された再生画像は元の色点の色度、すなわち色の現実的客観的評価のための尺度である異質色彩効果再生。 3つ目は、心理的意味での色再現であり、すなわち、印刷物の色が色度の元の色と多少異なる場合があるが、色彩効果が視覚心理学の満足度に達する可能性があり、主観評価係数ここに追加されます。

実際の印刷技術は、印刷物（紙、インクなど）の色度性能特性の欠如、色分解および機器性能の不完全性、および印刷および再生方法自体の色の欠如のために、忠実にオリジナルまたは元のシーンのすべての色は、再現可能な部分が忠実な修復のレベルに達していなくても、比較的近くにしかありません。これは印刷物の品質の客観的な評価に一定の困難をもたらす。

色度測定の結果は、印刷物の近さから元の色または元の色までしか比較できません。類似性と非類似性の間で、色覚の心理的復元力、すなわち心理的再出現の程度は、印刷物の色再現の包括的かつ包括的な評価に組み込むことができる。

客観的な技術測定スケール基準が、原色の再現に対する印刷色の近接度に関して設定されている場合、印刷インクの色再現範囲の測定検査、印刷されたグレーバランス再現の測定検査、および元の色の印刷された色の絶対的な再現精度が含まれる。測定試験、相対再生度の測定計算を行う。

3定義再生の評価：

カラープリントの鮮明さは、画像再生にとって重要な品質指標です。画像を表現するための特別な芸術的概念を除いて、各画像は常に一定のレベル（被写体または背景）をクリアする必要があります。印刷された画像の鮮明度の評価に関連する3つの側面がある：画像の輪郭の実在; 画像の2つの隣接する層の間のコントラストの鮮明度はわずかなコントラストである。オリジナルまたは印刷された画像の階層の解像度、すなわちその微妙なレベルは、客観的なシーンの素材構成の本質、いわゆるテクスチャです。

3.ビジョンベースの評価方法

人間の視覚システム（HVS）に関する長年の研究の後、人々は、神経生理学および精神生理学の観点から視覚システムの機能を理解する上で著しい進歩を遂げた。画質に関連する主な特徴は、ウェーバー・フェフナーの法則、すなわち刺激信号の知覚可能な閾値が背景強度に比例することである。変調伝達関数（MTF）はバンドパス特性であり、最大応答は2〜5c / dである。領域マスキング効果、すなわち、閾値の背景に現れる信号の可視性が低減される。視覚信号の領域、周波数および方向のマルチチャネルの分解。

視覚的に関連する客観的歪み尺度は、通常、HVSの早期情報処理段階、網膜から視神経、視神経麻痺および側腹骨核を大脳皮質にかけて、エラー画像を「知覚的領域」に変換することによって得られる" 従って、同じ振幅の誤差はこの時点では同じ視覚知覚を有し、最後に誤差の合計は適切な距離尺度を有する歪み尺度である。 HVSの複雑さと品質の損傷の種類は、問題の研究に多くの困難をもたらしました。過去には、品質選択のための視覚モデルを確立するために、周波数選択やマスキング特性などの比較的単純な心理視覚実験から得られた視覚特性を使用する学者もいました。コーディング技術とアプリケーションの継続的な開発と要件により、ビジョンベースの品質測定に関する研究も深化し、大きな進歩を遂げました。

S. KarunasekeraおよびN. Kinsberyは、損傷の歪み尺度を提案した。このタイプの障害は、垂直および水平エッジ歪みからなるベクトル量子化およびDCT符号化において一般的である。主観的実験は、合成試験画像で行った。エッジ損傷の視覚感度は、エッジ振幅、エッジ長、バックグラウンド輝度およびバックグラウンドアクティビティの4つのパラメータを調整することによって測定し、視覚モデルを確立した。視覚感度は通常の視覚閾値法ではなく、刺激の応答時間によって測定され、モデルパラメータは一定感度点の一致によって決定されることに言及することは重要である。垂直エッジ誤差を予測するためのモデルは（水平方向に類似している）、適切な帯域幅を有するローパスフィルタによってエッジ画像情報から最初に抽出され、次いで、動きおよび領域マスキング効果が考慮され、エッジの周りをN×マスクする。 N正方形の窓付き加重エネルギーおよびフーリエ変換係数の決定。 HVSの非線形特性に適応するために非線形変換が実行され、最後に全誤差（絶対平均）が計算される。実際の自然画像のテストでは、同じMSEでブロック構造の分布が異なるいくつかの画像を設計しました。モデル予測は主観的テストとよく一致しており、MSEは良好な歪み対策ではないことも示しています。

1視覚に基づく画質評価手法：

人間の視覚に対する画像劣化の影響は、人間の視覚系の感度によって決定され、これは人間の視覚細胞によって決定される。さらに、人間の視覚系の感度は、画像の局所空間周波数の影響を受ける。多数の実験結果は、ピクセル誤差の可視性に影響を及ぼす要因が、画像全体のバックグラウンド環境ではなく、誤差を中心とする局所的な地域環境であることを証明している。

上記の視覚特性によれば、画像の品質を評価するために様々なHVSモデルが確立されている。最も典型的なHVSモデルを図1に示します。視覚の3つの重要な特性、すなわち視覚的非線形特性（ウェーバーの法則）をシミュレートします。、視覚感度バンドパスおよび視覚的マルチチャンネルおよびマスキング効果。

2視覚的関心に基づく画質評価手法：

画像コンテンツに基づく符号化技術は、視覚的関心に基づく画質評価手法の研究を明らかにした。視覚心理学の視点から見ると、視覚は生理的要因に関連するだけでなく、心理的要因にもかなり依存しています。人々が画像を観察し理解すると、無意識のうちにいくつかの分野に関心を持つことがよくあります。これらの領域は、「ROI、関心領域」と呼ばれます。画像全体の視覚的品質は、しばしばROIの品質によって決定され、関心領域の劣化は検出することが困難な場合があります。実際の人生では、同じイメージに対する人々の評価は、文化的背景、周囲の環境および感情の影響により大きな偏差を持つことになります。しかし、それらは画像内の関心領域に共通性を有し、画像全体の大部分を伝達する。客観的な情報

視覚的関心に基づく測定方法は、画質評価のための新しい方法を開いた。しかしながら、この方法は初期の研究段階にある。さらに研究されるべき多くの問題、例えば画像内の関心領域をどのように決定するか、複数の関心領域がある場合、これらの領域の関心ウェイトを決定する方法など。

第三に、結論

画質の正確な評価は、全体的な画像情報工学の開発にとって非常に重要である。マルチメディア情報技術の急速な発展に伴い、画質評価に関する研究がますます注目されていると考えられている。

従来の融合画像品質評価方法では、煩雑で再現性のない主観評価手法のように欠陥があり、客観評価結果が実際の画質と矛盾している、あるいは矛盾することがあり、既存の評価方法は相関に適しています。画像融合評価は、娯楽写真の分野における融合画像評価には適していない。したがって、従来の客観評価法と主観評価法の融合像計測法とHVS特性の有機的な組み合わせは、この問題を解決する有効な方法であり、融合像品質評価の発展方向でもある。