カラーチェックを使用する

ニュース – Imatest 5.2：色差ビジュアライザー（ Colorcheckとは別）が追加され、色差の見た目をインタラクティブに確認できるようになりました。

以下に、sRGBカラースペース（Windows/インターネット標準）におけるColorCheckerのシミュレーション結果を示します。下段のグレースケールパッチの光学的濃度（-log ₁₀ （反射率））を括弧内に示しています。パッチ18（シアン）はsRGBの色域外であるため、ほとんどのモニターでは完全に再現できません。

海図を撮影する

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  カラーチェッカーを撮影してください。撮影距離はそれほど重要ではありません。特に高解像度カメラの場合は、カラーチェッカーの画像で画面全体を埋める必要はありません。周辺光量落ち（レンズ系による光量低下。広角レンズでは特に顕著です）が大きい場合、画面全体を埋めると精度が低下する可能性があります。

  ホワイトバランスに影響を与える可能性のある他のチャートやシーン要素を含めると便利な場合があります。ColorCheckerの画像幅は300～1500ピクセルで、ColorCheckノイズ分析には十分です。ピクセル数を増やすと計算が遅くなるだけです。色とホワイトバランス（ノイズ分析は除く）の分析には、パッチあたり100ピクセル（10×10）程度で十分です。

  右側の画像には、カラーチェッカーと、ニュートラルグレーの縁取り（従来の18%グレーカードに類似）が付いたQ-14ステップチャートが写っています。これは、適切な（自動）露出を確保するのに役立ちます。自動露出カメラでは、背景が黒い場合はチャートが露出オーバーになり、白い場合は露出アンダーになる傾向があります。静物画は、カメラの自動ホワイトバランス（AWB）と露出アルゴリズムをテストするための背景として使用できます。

  
  フレームが不十分:機能するが、領域選択が
  細かい、領域は非常に小さい必要がある、
  そして、光量低下は深刻な問題になり得る。
  チャートの高さの少なくとも20%の余白
  推奨されています。
  利用可能なリージョンサイズを拡大します。

• 照明はできるだけ均一にする必要があります。照明の均一性は、照度計（ルクス）で測定できます。±5%以内の変動が推奨されます。カメラの後ろからの光はできるだけ少なくする必要があります。コントラストが低下する可能性があります。入射角は約20～45度が理想的です。ノイズ分析では、チャート表面のテクスチャを強調する光は避ける必要があります。テクスチャが強調されると、最下段のグレースケールパッチで行われるノイズ測定に影響する可能性があります。光源は複数用意することをお勧めします。可能であれば、ColorCheckerの周囲は黒またはグレーにして、フレア光を最小限に抑えます。中間グレー（反射率18～22%）は、自動露出カメラで適切な露出を得るのに最適です。照明が不均一だと、グレースケールピクセルプロットの上部が傾きます（下の最初の図の左上のプロット）。照明に関する推奨事項は、「低コストテストラボの構築」に記載されています。 Colorcheckを実行する目的がカメラのホワイトバランスと色精度を分析すること（ノイズ分析は不要）であれば、ColorCheckerは理想的な条件下で撮影する必要はありません。カメラのホワイトバランスアルゴリズムに負荷をかけるようなシーンの一部として使用しても構いません。
• 可能であれば、露出は正しい値から1/4絞り以内の範囲に収まるようにしてください。L*a*b*カラー値は、露出が正しい場合にのみ正確です。露出誤差は、カラーチェックの複数の図に表示されます。露出とグレースケールレベルの説明は、カラーチェック付録に記載されています。
• Colorcheckは、ホワイトバランスアルゴリズムの有効性を測定するツールです。結果は照明の種類によって左右されます。屋外照明、フラッシュ照明、白熱灯、蛍光灯などでは、結果が異なる場合があります。Color /Tone Interactiveを使用すると、カラー補正マトリックス（ホワイトバランスを含む）を計算できます。
• ColorCheckerは、パッチ表面の質感によるノイズ測定誤差を最小限に抑えるため、わずかにピントをずらして撮影してください。ただし、わずかにピントをずらすことが重要です。パッチ間の暗い帯ははっきりと見えるようにしてください。質感は非常に小さいです。照明が適度に拡散光（点光源ではない）であれば、表面の質感によるノイズは最小限に抑えられます。

• 警告： ColorChecker チャートの画像は大きすぎないようにしてください。幅 2000 ピクセルを超える画像はメリットがなく、 Imatest が倍精度演算を使用するため、3 色ピクセルあたり 24 バイトを消費し、計算が遅くなる可能性があります。たとえば、6 メガピクセルのカメラで撮影した画像は、Matlab では 144 メガバイト (6 x 3 x 8 MB) を必要とします。これは、メモリが限られているコンピュータでは処理が遅くなるのに十分なサイズです。特に、8 MB を超えるデジタルカメラで撮影した画像がフレームいっぱいにならないように注意してください。画像を RAW ファイルまたは最高品質 JPEG として保存し、コンピュータに読み込みます。RAW コンバータを使用する場合は、JPEG (最高品質)、TIFF、または PNG に変換してください。

ランニングカラーチェック

• ターゲットから「カラーチェック」を選択してください。
• 分析するファイルを選択してください。（ Imatestは最後に使用したフォルダとファイル名を記憶しています。）

• 画像をトリミングします。トリミング方法は、設定画面の「ROIオプション」でアクセスできる設定によって異なります。

デフォルトの ROI 選択方法は2. 手動による粗い ROI 選択です。パッチの四角形を微調整ウィンドウに表示します (カラー/トーン インタラクティブ方式)。カーソルをドラッグして暗い境界が少し見えるようにして、粗い ROI 選択を行います。次に、カラー/トーン インタラクティブで詳しく説明されている微調整ウィンドウで境界を調整します。以下に示すような歪みの大きい画像の場合は、歪みスライダーを調整して、フィルファクターをデフォルト値の 0.7 より小さくすることができます。この画像には幾何学的歪みと強い樽型歪みがあるため、コーナーの位置を慎重に調整する必要がありました。

従来のROI選択方法である「1. 手動による大まかなROI選択、簡単な自動パッチ検出」（大まかな輪郭を描画した後にROIを検出する方法）は、 Imatest 5.0で非推奨となりました。新しい自動検出オプションの方がはるかに優れています。

• エクスプレスモードが選択されていない場合、 Imatest Colorcheckの設定ウィンドウが表示されます。このウィンドウでは、タイトル、カラーチェッカーの参照、カラースペース、ノイズ表示、カラーエラー表示など、さまざまなパラメータをデフォルト値から変更できます。また、最新のアップデート情報も表示されます。

カラーチェック設定

タイトル：デフォルトではファイル名が表示されます。そのままにしておくことも、変更することもできます。図の選択は右側のプロットボックスで行います。

Colorchecker リファレンスを使用すると、理想的な (リファレンス) ColorChecker L*a*b* 値を選択できます。テーブルの順序は、下位互換性を維持するために論理的な順序ではなく、履歴 (最も古い設定が最初に表示されます) に基づいています。いくつかの標準保存値 (下の灰色の背景) から選択するか、CSV ファイルまたは CGATS ファイル (下のピンクの背景の青色) から測定値を入力できます。リファレンス ファイル ( L*a*b* 、 xyY 、またはXYZ ) を読み込むことを選択した場合、 [OK]を押すと、ファイルを選択するためのダイアログボックスが表示されます。Colorchecker リファレンスは、L*a*b* 色誤差図の下部に表示されます。

シアンパッチ（18）はsRGB色空間の範囲外であるため、理想的なファイル（公称値）を分析する際には、ある程度の誤差が生じる可能性があることに注意してください。

カラースペースでは、入力ファイルのカラースペースを選択できます。オプションIIでExifToolを選択すると、EXIFデータからColor/Tone Interactiveにカラースペースが自動的に読み込まれます。そうでない場合は、手動で入力する必要があります。利用可能なカラースペースは複数あります。最初の6つは主に静止画用です。残りのほとんどはビデオ/映画用です。概要については、 WikipediaのRGBカラースペースのページとbrucelindbloom.comを参照してください。

不均一性補正を使用すると、同一条件下で撮影された別のフラットフィールド画像を使用して、照明の不均一性を補正できます。グレースケールおよびカラーチャートモジュールの「不均一性補正」で説明されている「不均一性補正」ウィンドウが開きます。

入射光量（ ISO感度計算用）この欄に入射光量の正の値（空白またはゼロ以外）をルクス単位で入力すると、ISO感度が計算され、ステップチャートノイズ詳細図に表示されます。詳細は「ISO感度と露出指数」のページをご覧ください。

ノイズ表示: ピクセルノイズまたは SNR は、最初の図の左下のプロット (グレースケール行 4 のノイズ/SNR) と 2 番目の図の右上のプロット (BGRYMC 行 3 のノイズ/SNR) のノイズ表示を選択します。徐々に変化する照明の不均一性の影響は結果から取り除かれています。すべての表示は、ピクセルのノイズ (以下の 3 番目の選択) から派生しています。 5 つの表示タイプは、 Stepchartの下部のノイズ詳細プロットのタイプと同じです。以下の表記では、 N _iは RMS ノイズ、 S _iはパッチ i の信号 (ピクセル) レベルです。

色誤差表示： a*b*色誤差図の右上にテキストとして表示する値を選択します。Wikipediaには 色差に関する分かりやすい要約があります。

CIE-94とCIEDE2000の測定値は、彩度の高い色に対する目の感度の低下を反映しています。CIE-94の平均値は、通常、1976年の標準値の約半分です。

ノイズスペクトル用パッチ（ Imatest Masterのみ）：ノイズスペクトルを計算するために、下2行のいずれかのパッチを選択できます。（3行目にはB、G、R、Y、M、Cの原色、4行目にはグレースケール値が含まれます。）Y（輝度）、R、G、Bチャンネルのスペクトルが表示されます。4行目の3番目のパッチ（中間グレー、濃度=0.44）がデフォルトです。

a*b*色誤差: a*b*色誤差プロットの右上には、平均色誤差( ΔC ...およびΔE ...)と、このボックスで選択された色誤差の標準偏差( σ )または最大色誤差(max)が表示されます。

プロット 3 の楕円: a*b* プロットに色差楕円を表示するかどうかを決定します。これにより 、基準値とカメラ値の a*b* 差が色差式にどのように対応しているかを確認できます。楕円は見やすくするために拡大表示されることに注意してください。選択肢は、楕円なし、 マクアダム楕円(10 倍; 歴史的にのみ興味深い)、 Delta-C 94 楕円(4 倍)、 Delta-C 2000 楕円(4 倍;推奨; 下記に図示)、およびDelta-C ab 円(4 倍) です。

プロット4のトーン調整：プロット4の大きな内側の四角には、カメラの色に匹敵する輝度になるように明るくしたり暗くしたりする基準色が含まれています。使用するカラーモデルによっては、色の彩度がカメラの値とよく一致する場合と一致しない場合があります。選択肢は、1. HSL（デフォルト） 、 2. HSV 、 3. xyY 、 4. L*a*b*です。

図5：時間的ノイズ

時間的（時間変動）ノイズとは、それ以外は同一の画像間のランダムな差のことです。これは、同一のテストチャート画像2枚の差のノイズ（標準偏差）を2の平方根（1.414）で割った値として測定されます。

2つの画像を減算することで、固定パターンノイズが除去されます。画像のピクセルが減算されるにもかかわらず、ノイズのべき乗は加算されるため、平方根2が必要となります。平方根2で割ることで、時間的ノイズが個々の画像で測定されたノイズと同じ値にスケーリングされます。

時間ノイズを測定するには、解析対象として 2 つの画像を選択します。右側に表示されるダイアログボックスで、[時間ノイズを測定するために 2 つのファイルを読み込む] を選択します。解析は通常どおりに実行されます (最初のファイルの場合) が、入力ダイアログボックスの [プロット領域] で[5. 時間ノイズ]がチェックされている場合に表示される 4 番目の図には、時間ノイズ解析の結果が含まれます。この図は自己完結型であるため、以前のプロットの一部の機能が繰り返されます。

• 左上のグラフは、図2の左上のグラフと同様に、密度応答を示しています。
• 左下のグラフ（RMSノイズ（F値））は、図2の左下のグラフと同じスケールを使用して、シーン参照グレースケールノイズまたはSNRを表示します。これらのグラフでは、単一画像のノイズ（またはSNR）は薄い曲線で示されます。
• 右上のグラフ（3行目のピクセルSNR（dB）（BGRYMCパッチ用））は、入力ダイアログボックスの「ノイズ表示」で設定されたスケールで、カラーパッチのノイズまたはSNRを表示します。これは図2の右上のグラフと同様です。
• 右下のグラフ（グレースケールSNR dB）は、入力ダイアログボックスのノイズ表示で設定されたスケールでグレースケールのピクセルノイズを表示します（図1の左下のグラフと同じスケールですが、x軸が異なります）。

結果を保存する

Colorcheck の計算が完了すると、 [Colorcheck の結果を保存しますか?]ダイアログボックスが表示されます。このダイアログボックスでは、保存する結果と保存場所を選択できます。デフォルトは、データ ファイル ディレクトリ内のサブ ディレクトリResultsです。既存の別のディレクトリに変更することもできますが、新しい結果ディレクトリは、Windows エクスプローラなどのユーティリティを使用して Imatest の外で作成する必要があります。(これは、このバージョンの Matlab の制限です。) 選択内容は実行間で保存されます。チェックボックスをオンにするかオフにする前に、出力図を確認できます。 [はい]または[いいえ]をクリックすると、メイン ウィンドウが再び表示されます。図、CSV、および XML データは、ルート ファイル名にサフィックスと拡張子が付いた名前のファイルに保存されます。ルート ファイル名は、デフォルトでは画像ファイル名ですが、 [結果ルートファイル名]ボックスを使用して変更できます。必ず Enter キーを押してください。.CSV サマリー ファイルには、トーン レベル、ノイズ、および色の計算結果の Excel .CSV 出力が含まれています。また、JPEG ファイルの EXIF データなどの追加データも含まれています。XML 出力ファイルにも同様の結果が含まれています。

バッチ処理を実行する場合は、未処理の数値が蓄積されるのを防ぐため、保存後に数値を閉じるようにチェックすることをお勧めします。

概要 .CSV ファイルと XML ファイル

オプションの.CSV（カンマ区切り変数）出力ファイルには、Colorcheckの結果が含まれます。ファイル名は[ルート名]_summary.csvです。例として、Canon_EOS10d_ColorCheck_lt_small_summary.csvなどがあります。

形式は以下のとおりです。

このフォーマットはすべてのモジュールで共通です。データはほぼ自明です。.CSV ファイルへの機能強化は変更履歴に記載されます。オプションの XML 出力ファイルには、.CSV ファイルと同様の結果が含まれます。その内容はほぼ自明です。[ルート名].xml に保存されます。XML 出力は、Imatest およびサードパーティによって作成されるデータベースなどの Imatest 拡張機能に使用されます。ご質問やご提案がございましたら、お問い合わせください。

リンク

Danny Pascale著、 BabelColor 、2003年発行のMacbeth ColorCheckerのRGB座標（PDF）。ColorCheckerのRGB値を計算するカラースペースと手法に関する優れた概説です。彼の他のColorCheckerページもお忘れなく。

ブルース・リンドブルーム氏のサイトは、色空間とモデル間の変換式が掲載されており、非常に優れています。ただし、L*a*b*の値はパスカルの色空間とは若干異なります。

アール・F・グリン（EFG）は、 ColorCheckerについて優れた解説をしています。彼のコンピュータラボと参考図書室は、色、画像処理、および関連トピックに関する情報の宝庫です。

マンセル色彩科学研究所（RIT内）は、太田昇氏が測定したカラーチェッカーの分光反射率など、興味深い色彩標準データをダウンロードできるページを公開している。

CIE色測定の基礎（著者：吉野義、NIST光学技術部門）。IS&T技術会議で発表された、CIE測色に関する優れた解説書。CIE 1931（x、y）図と1976（u'v'）図について解説しています。

Gaurav Sharma 著「デジタルカラーイメージング」は、 1997 年に発表された包括的なレビュー論文であり、その後更新され、 「デジタルカラーイメージングハンドブック」の第 1 章となりました。