コントラスト検出確率

コントラスト検出確率（CDP）背景

定義上、輝度コントラストとは、明るい領域と隣接する暗い領域との関係のことです。コントラストは、使用するイメージングシステム、観察者の知覚、照明、対象物からの距離、室内の周囲照明など、さまざまな要因によって変化します。イメージングシステムのコントラスト要件は、画像に記録される濃度値の全範囲に基づいて満たされなければなりません。したがって、イメージングチェーンは、特定のコントラストが所定の確率で信号内で検出できることを保証しなければなりません。IEEE p2020 Automotive Image Quality 標準委員会によって作成され、レビューされるコントラスト検出確率 (CDP) は、各コントラスト測定結果を所定の確率を持つ信頼区間内に表現することを可能にします。(詳細については、 「検出確率: 自律走行車のセンサーの性能予測」 [1]および「コントラスト検出確率 - 実装とユースケース」 [2]を参照してください。)

ImatestにおけるCDPは、ウェーバーコントラストとミケルソンコントラストという2つのコントラスト指標のいずれかから定義されます。

1. ウェーバーの対比この指標は、人間の知覚に関するウェーバー・フェヒナーの法則に基づいています。コントラストは、高輝度と低輝度（L）の差を低輝度で割った値です。

2. ミケルソンコントラストこの指標は光学分野でより一般的です。これは、2つの輝度の広がりと合計との関係を測定します。

ImatestにおけるCDPの実装は、コントラストを観察する確率の積分である。

これにより、異なる境界値を用いてCDPの動作を調査することが可能になります。ウェーバーコントラストの場合は上限が無限大、ミケルソンコントラストの場合は上限が1となる境界値を用いることで、システムがシーンのコントラストを再現（または強調）できるかどうかを調査できます。

イマテストCDP

Imatest 5.2 での CDP 測定には、Imatest LED ライトボックスなどのバックライト光源で照らされたコントラスト解像度テストチャートが必要です。カラー/トーンインタラクティブモジュールを操作する際には、CDP を視覚化および分析するための 2 つの表示オプションがあります。1) CDP 詳細プロット、2) CDP 要約プロットです。これらはどちらも、カラー/トーンインタラクティブモジュールとカラー/トーン自動モジュールの両方で使用できます。

Imatest 5.2（以降）では、コントラスト解像度テストチャートを使用して、明るいものから暗いものまでさまざまな状況で低コントラストの物体を通してCDP測定を行うことができます。これにより、イメージングシステムが幅広いトーンで適切な露出を得るようにテストされます（下のチャートを参照）。

1. 「色調インタラクティブ」モジュールを選択してください。
2. 「グラフ」のドロップダウンボタンを選択してください。
3. グレースケールチャートをクリックしてください。
4. コントラスト解像度を選択してください（下記参照）。
5. 各行に、各パッチ（メインパッチと2つの内側の灰色のパッチ）の3つの濃度を含む参照ファイルを読み込んでください。

CDP表示オプション

Imatestには、主に2つのCDP表示オプションがあります。1) CDP詳細表示、2) CDP概要表示です。以下では、これらの表示オプションについて説明します。

CDP詳細（ディスプレイ番号17）

最初の表示オプションはCDP詳細表示で、カラー/トーンインタラクティブ表示オプションのディスプレイ番号17を選択すると表示されます。CDP詳細プロットのサンプル画像を以下に示します。

CDPプロットを使用すると、コントラスト解像度チャートの各パッチを個別に視覚化できます。上に示したのは、コントラスト解像度チャートのパッチ9です。上の図の右側を見ると、コントラストはウェーバーに設定されていることがわかります。ユーザーは、ウェーバーまたはミケルソンのコントラスト指標を使用してコントラストを測定できます。どちらの値も互いに一致するように再スケーリングされるため、最終的なCDPプロットの結果は変わりません。

Imatest CDP測定

Imatestでは、すべてのパッチの下限値と上限値を設定したり、CwまたはCmのコントラストを選択したりできます。中央のサブプロットにある赤線と青線は、ユーザーが指定した「CDP境界Lo Hi」パラメータに対応しています。パラメータ値は、イメージングシステムの適用範囲と対象パッチのコントラストに基づいて決定されます。

この文脈において、パッチ9のコントラストは0.7～0.9に設定されました。関連する参照ファイルに基づくチャートのコントラストは0.8332（緑線）です。指定された範囲内のすべてのコントラスト値が統合され、CDPが定量化されます。

CDP詳細のサブプロット（表示番号17）

上側のサブプロットは、ユーザーが選択したパッチ（この場合はパッチ9）のヒストグラムを表しています。

• 紫色の区画（濃い色）は、パッチ内の黒い領域に対応しています。
• 灰色（中間色）のビンは、パッチの背景に対応します。
• 黄色（明るい色）の区分は、パッチ内の白い領域に対応しています。

x軸はパッチのDN値を表し（必要に応じて設定で正規化できます）、y軸は選択されたパッチ内の対応する輝度領域（暗い、中間、明るい）の正規化された確率質量出現率を表します。

中央のサブプロットは、ウェーバーまたはミケルソン（上の図ではウェーバーを使用）の指標のヒストグラムを示しています。x軸はウェーバーまたはミケルソンのコントラスト値を表し、y軸は対応するパッチの正規化された確率質量発生を表します。中央のプロットで範囲内の値が積分され、CDP指標が計算されます。このプロセスは、コントラスト解像度チャートのすべてのパッチに対して実行されます。下のサブプロットは、各パッチの測定されたCDPを示しています。

CDP概要（表示番号18）

下図に示すディスプレイ#18は、すべてのコントラスト解像度パッチに関するCDPの簡単な概要を示しています。

• 一番上の値はCDPの測定値を示しています。
• 中央の値は、対応するパッチ番号を示します。

コントラスト解像度に関する詳細については、コントラスト解像度チャートと分析ページをご覧ください。

JSON出力

これは、20パッチコントラスト解像度チャートの各CDP計算ペアを示しています。

"コントラスト検出確率": [1,1,1,1,0.96,0.846,0.944,0.892,0.734,0.654,0.404,0.292,0.26,0.136,0.086,0.07,0.066,0.056,0.044,0.038],