Исследование значимости некоторых показателей качества автотипного оттиска

Проблема оценки качества воспроизведения изображений. Адаптация зрительной системы к освещенности, контрастная чувствительность. Проблемы стандартизации параметров качества печати. Выделение атрибутов качества оттисков. Условия проведения эксперимента.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Выпускная квалификационная работа

Исследование значимости некоторых показателей качества автотипного оттиска

Реферат

Методика оценки качества изображения становится все более и более популярной в современном репродукционном процессе. Тем не менее, до сих пор не существует метрики оценки качества изображения, связанной с восприятием общего качества изображения. Одной из причин является сложность и многоаспектность качества. Одним из подходов к сокращению различия между воспринимаемым и рассчитанным качеством изображения состоит в уменьшении «порядка» изображения, разбивающим общее качество на пару атрибутов качества. В этом исследовании представленные атрибуты качества относятся к известным атрибутам, знакомым из литературы. Предлагаемые атрибуты качества: контрастность и четкость.

Исследуемые атрибуты качества, были выбраны из-за возможности непосредственно привязать их оценку к восприятию качества оттисков наблюдателем, а также из соображения повышенной значимости этих атрибутов.

В виду отсутствия психовизуальной метрики выбранных атрибутов качества, была предложена собственная методика их изменения. Это потребовало провести предварительную калибровку и линеаризацию печатного процесса. Разработка тест-оттиска, оценка описывающих его гистограмм и прикрепленные шкалы контроля содействовали введению новой метрики.

В работе были решены следующие задачи: разработка методики оценки качества оттисков; определение регламента работы с экспертной группой; описание условий, в которых он проходил; разработка анкет для участников эксперимента. Также были сформулированы необходимые вопросы и верно поставлены задачи перед участниками эксперимента.

Результаты показали повышенную чувствительность наблюдателей к изменению контраста, по сравнению с неоднозначной реакцией на атрибут четкости.

Abstract

Image quality metrics have become more and more popular in the image processing community. However, so far, no one has been able to define an image quality metric well correlated with the percept for overall image quality. One of the causes is that image quality is multi-dimensional and complex. One approach to bridge the gap between perceived and calculated image quality is to reduce the complexity of image quality, by breaking the overall quality into a pair of quality attributes. In our research we have presented a set of quality attributes built on existing attributes from the literature. The pair proposed quality attributes are: contrast and definition.

The image quality attributes were chosen because of the ability to bind directly their assessment to the perception of the quality of prints by an observer, as well as considerations of high importance of these attributes.

The absence of psy-quality metrics of selected attributes forced to propose the novel method. This required to conduct a preliminary calibration and linearization of the printing process. Development of a test print, judging its native histograms and attached control scales contributed to the introduction of new metrics.

We solved the following problems: development of methodology for assessing the quality of prints, the definition of the rules with the expert group, a description of the conditions under which it took place, the development of questionnaires for the participants of the experiment. There were also formulated necessary questions and the true problem was posed to the participants of the experiment.

The results showed an increased sensitivity to contrast, compared with mixed reaction to definition.

Введение

Актуальность исследования:

Несмотря на все возможное богатство семантического, физического и любого другого содержания изображения, само это содержание, если это растровая репродукция, определяется, в конце концов, только лишь распределением площадей некоторого пигмента по двумерной дискретной плоскости (или набором таких распределений, если изображение имеет несколько таких «цветовых», «диапазонных», «признаковых» и других плоскостей). При этом растр репродукции характеризуется тремя, вообще говоря, независимыми величинами - {x, y, S}, где пара целочисленных значений (x, y) описывает геометрическое положение данной растровой точки в плоскости изображения, а величина S характеризует его относительную площадь, или интенсивность, в данной растровой ячейке. В соответствии с этим принято различать в изображении его яркостную и геометрическую составляющие.

Эти составляющие в принципе могут изменяться независимо друг от друга. Допустим, мы на протяжении некоторого времени наблюдаем через окно какую-нибудь статическую внешнюю сцену при неизменных условиях освещенности, а затем условия освещенности неожиданно меняются. Скажем, солнце зашло за тучу или, наоборот, вышло из-за облака. При этом мы увидим, что, хотя яркость (среднее значение интенсивности сигнала) и контраст изображения (размах значений между минимальной и максимальной наблюдаемой яркостью) изменились, геометрическая форма изображения (то есть положение видимых контуров, объектов и областей различной яркости) осталась неизменной. Возможна и обратная ситуация, когда яркостные характеристики в среднем не меняются, несмотря на то, что явно наблюдаются изменения формы. Отсюда вытекает идея возможного раздельного анализа яркости и геометрии изображения. Такое разделение понижает «порядок» изображения как предмета обработки с третьего ({x, y, S}) до второго ({x, y}) и первого ({S}) соответственно, что в свою очередь позволяет экономить время вычислений и требуемый для решения задачи объем памяти.

Однако такое разделение потребовало исследования влияния каждого из этих атрибутов на человеческое восприятие, иначе говоря, требовалось изучить чувствительность наблюдателя к таким показателям качества печатных оттисков, как контраст и четкость.

В настоящее время для оценки качества воспроизведения изображений используются два подхода:

1) Метод экспертных оценок;

2) Набор частных критериев (разрешающая способность, число воспроизводимых градаций яркости, погрешность воспроизведения цвета и т.д.).

Недостатком первого метода является отсутствие аналитической количественной связи между оценкой и электрооптическими характеристиками аппаратуры. Недостатком второго - невозможность сравнивать системы, которые различаются между собой по тем или иным частным критериям. Так, например, если система А имеет большую разрешающую способность, но на вход получает файлы с меньшим отношением сигнала к шуму, чем система B, то, не опираясь на опыт, невозможно решить какая из двух сравниваемых систем воспроизводит более качественное изображение.

Объект и предмет исследования:

Объектами исследования в работе будут: наблюдатель, печатные оттиски, печатающее устройство (лазерный принтер), бумага, и другие материалы и программные средства создания тест-объектов.

Предметом исследования будет развитие второго подхода путем выявления приоритетов чувствительности наблюдателя к изменению частных критериев, которыми можно управлять.

Цели и задачи исследования:

В качестве основной цели данной работы выбрано изучение чувствительности наблюдателя к системным искажающим факторам, таким как линейное сжатие тонового диапазона (приводящее к изменению контраста) представленного изображения и снижение объема входного изображения, полученное с помощью операции downsampling (приводящее к изменению четкости), а также к их комбинациям. В итоге ожидается прийти к пониманию, какой из этих двух критериев более важен для наблюдателя, путем сопоставления пороговой чувствительности, привязанной к выбранной аналитически метрике их изменения.

В ходе работы требуется решить следующие задачи: разработать методику оценки качества оттисков; определить регламент работы с экспертной группой; описать условия, в которых он будет проходить; разработать анкеты для участников эксперимента. Важно также сформулировать необходимые вопросы и верно поставить задачи перед участниками эксперимента.

Для первой экспериментальной части ставится задача разработать методику согласования системы ввода-обработки-вывода путем денситометрического и колориметрического контроля градационной шкалы печатного оттиска и числовых массивов на входе. Затем необходимо выбрать тестовое изображение, имеющее структуру с наличием высокочастотных компонентов и плавных тоновых переходов на всем градационном интервале. Для второй экспериментальной части сначала предполагается создать равномерную шкалу изменения четкости путем программной обработки статистических исследований чувствительности наблюдателя и программным усечением диапазона изменения четкости по подобию предельного изображения (сужения контраста) к соответствующему ему искажению четкости. В заключении этим двум параметрам нужно присвоить их весовые значения, полученные по ранговым ответам наблюдателей.

Методологическая и теоретическая часть исследования:

Методологическую основу исследования составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области квалиметрии печатного изображения, технологии обработки изобразительной информации, цифровой обработки изображений, математико-статистических методов обработки результатов исследований. Вычислительную реализуемость работы и проведение инженерных расчетов о...