IEEE 카메라폰 이미지 품질(CPIQ) 지원

Imatest의 CPIQ 구현

Imatest 4.4+ 는 IEEE CPIQ P1858 ^™ (카메라폰 화질) 2016 측정 기준을 지원합니다. CPIQ 회원사로서, 저희는 편리하고 CPIQ 규격에 부합하는 동등한 화질 측정 기준을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

참고: 시각적 노이즈 계산에 대한 최신 수정 사항을 적용하려면 최소 Imatest 4.4.9 버전을 사용해야 합니다.

이 페이지는 CPIQ 표준 문서인 " P1858 ^TM /D1 카메라폰 이미지 품질 표준 " 의 장 구성과 유사합니다. 처음 네 장은 1. 개요, 2. 참조 표준, 3. 정의, 약어 및 축약어, 4. 시험 조건 및 장비입니다. 측정 관련 장은 다음과 같습니다.

각 섹션에서는 차트, 측정 기법 및 (인지적) 품질 수준 결과를 다룹니다. 이 페이지의 마지막 섹션에는 모든 CPIQ 지표의 JSON 출력 위치가 나열되어 있습니다.

테스트 랩 환경

IEEE 인증 시험소에 대한 현재 요구사항 초안(승인 예정)은 다음과 같습니다.

차트

• 점 패턴 차트 (왜곡 및 색수차 측정)
• ESFR-ISO 차트 - SFR 및 시각적 잡음
• 컬러체커 SG - 크로마 레벨
• 흩어진 동전/낙엽 차트 - 질감 선명도 측정
• 18% 회색 바탕 차트 (색상 균일도를 측정합니다. 약 18% 회색 페인트로 칠한 벽을 예로 들 수 있습니다.)

조명

모든 조명은 가장 큰 차트 전체에 걸쳐 최소 80%의 균일도를 달성해야 합니다(예: 중심에서 모서리까지의 편차가 20%를 넘지 않아야 함).

다음 조명 장치:

• 25럭스의 3050k 백열 텅스텐 광원
• 1000룩스의 D55 광원
• TL84 광원, 100럭스

환경

• 온도는 23°C ± 2°C여야 합니다.
• 방은 반사를 줄이고 외부에서 들어오는 빛을 차단하도록 배치해야 합니다. 이상적으로는 벽에 반사율이 낮고 채도가 낮은 페인트(예: 약 18% 회색 또는 검정색)를 칠하는 것이 좋습니다.
• 측정에 외부 광원이 영향을 미치지 않도록 방은 빛이 새어 들어오지 않도록 밀폐되어야 합니다.

공간 주파수 응답(SFR) - 5장

CPIQ 문서의 5장에서는 경사 모서리 SFR(MTF) 측정에 대해 설명합니다. 여기에는 MTF와 인간 시각 시스템의 대비 감도 함수(CSF)에서 파생된 선명도에 대한 지각적 측정값인 예리도(Acutance)가 포함됩니다.

CPIQ 규정에 따른 SFR 측정을 위해 eSFR ISO 차트를 권장합니다. eSFR ISO는 이미지 표면 전체에 걸쳐 선명도를 매핑할 수 있도록 충분한 경사 모서리를 갖추고 있으며, 시각적 노이즈 측정에 사용할 수 있는 회색조 OECF 차트를 포함하고 있으며, ISO 12233:2014 표준의 차트 요구 사항을 완벽하게 준수합니다.

향상된 eSFR ISO 차트

CPIQ에서 선명도는 공간 주파수 응답 ( SFR )( 변조 전달 함수 ( MTF )라고도 함)으로 측정됩니다. 이를 위해 eSFR ISO 모듈을 사용할 수 있습니다.

선명도( Acutance )는 "이미지가 얼마나 선명하게 보이는가?"라는 질문에 답하기 위해 고안된 지각적 측정값입니다. 이는 주관적 품질 지수(SQF) 와 밀접한 관련이 있으며, 계산식의 세부 사항만 다릅니다. 선명도는 인간 시각 시스템의 대비 감도 함수(CSF) 모델인 MTF(SFR)와 시청 조건(이미지 높이 및 시청 거리)을 기반으로 계산됩니다. Imatest는 SQF와 동일한 방식으로 선명도를 표시하며, 다양한 옵션을 제공합니다. 선명도 측정값을 얻으려면 eSFR ISO (또는 다른 해상도 분석 프로그램)를 열고 설정 창(SFRplus의 추가 설정 )에서 SQF/선명도 옵션 버튼을 클릭합니다. 선명도 계산 방식을 선택하려면 CPIQ 선명도 버튼을 클릭합니다. 플롯 유형 은 SQF 또는 선명도(표준 플롯) 또는 JND(최소 식별 차이: CPIQ 2단계 방정식 ) 중에서 선택할 수 있습니다. 시청 조건에 대한 몇 가지 가정을 해야 합니다. 자세한 내용은 SQF/선명도 항목을 참조하십시오.

다음은 eSFR ISO 모듈 디스플레이 #3의 결과입니다. 시청 거리는 인쇄물 높이의 제곱근에 비례한다고 가정했습니다.

측면 색차 변위 - 6장

측면 색수차는 측면 색수차라고도 합니다. 일반적으로 접선 방향으로 기울어진 모서리를 사용하여 측정하지만, CPIQ 표준에서는 점 패턴 테스트 차트를 사용하여 훨씬 더 자세한 측정값을 얻습니다.

크로마 레벨 - 7장

채도(색상 포화도) 테스트는 오른쪽에 적절하게 표시된 X-Rite 디지털 컬러체커 SG 차트를 사용합니다. (차트가 이미지를 완전히 채우면 안 됩니다. 차트가 이미지를 가득 채울 경우, 빛의 감쇠로 인해 결과의 정확도가 떨어질 수 있습니다.) 측정에는 색상 영역만 사용되며, 차트 가장자리와 중앙 부근의 검정, 흰색, 회색 영역은 제외됩니다.

Colorchecker SG는 Color/Tone Interactive (대화형) 또는 Color/Tone (고정형) 모듈을 사용하여 분석됩니다. 분석 영역이 테스트 차트 패치와 올바르게 정렬되도록 영역 선택을 수동으로 설정해야 합니다.

Colorchecker SG용 색상/톤 대화형 미세 조정 창

평균 CPIQ 색도 및 품질 수준 결과는 2D a*b* 플롯에 표시됩니다. 이 그림은 차트 중앙 바로 위(위에서 2~5행, 5~10열)에 있는 4행 x 6열 Colorchecker 복제본의 패치에 대한 a*b* 값(CIELAB 색 공간 기준)을 보여줍니다.

Colorchecker SG 내부에 있는 24패치 Colorchecker Classic 복제품의 a*b* 기준 색상과 카메라 색상을 보여주며, 모든 색상 패치에서 측정된 평균 CPIQ 크로마 지표를 나타냅니다.

색상 균일성 - 8장

CPIQ 색상 변동성 지표인 최대 ΔC = D _c 는 그리드 크기가 4:3 화면비의 경우 20x15 , 3:2 화면비의 경우 24x16, 16:9 화면비의 경우 32x18로 설정되고 그리드 계산이 2로 설정된 경우 균일성, 균일성-대화형 및 결함 감지에서 표시됩니다. Delta-C 및 Delta - E는 각 그리드 영역 i에 대해 해당 영역의 L*a*b* 값을 이미지 전체의 평균값과 비교하여 계산됩니다. CPIQ 계산 상자가 선택된 경우 이 값은 계산되어 JSON 및 CSV 출력에 저장됩니다. 다음은 설정 예시입니다.

다음은 그 결과로 나온 격자형 그래프입니다.

CPIQ 색상 균일도 지표가 오른쪽 하단에 표시됩니다. 최대 ΔC = 2.606은 색상 변동성을 나타내는 CPIQ 지표입니다. 이 지표와 관련된 품질 손실은 다음과 같습니다.

QL = 색상 균일도에 대한 JND로 나타낸 주관적 품질 손실 = 0; Dc ≤ 0.8636 ; D _c > 0.8636

여기서 a = 0.8636, b = 2.3952, c = 0.9771입니다.

시각적 잡음 - 10장

시각적 노이즈 계산에 대한 최신 수정 사항을 적용하려면 최소 Imatest 4.4.9 버전을 사용해야 합니다.

시각적 노이즈는 ISO 14524 방사형 톤 패치(스텝 웨지)가 포함된 테스트 차트를 사용하여 계산할 수 있습니다. 이러한 기능을 포함하는 ISO 12233:2014 테스트 차트를 사용하는 것을 권장합니다.

계산은 eSFR ISO , Color/Tone Interactive 또는 Color/Tone 모듈을 사용하여 수행할 수 있습니다. 자세한 내용은 Color/Tone Interactive/Color/Tone/eSFR ISO 노이즈 측정: ISO 15739 및 CPIQ 시각적 노이즈를 참조하십시오.

다음은 eSFR ISO 모듈의 설정입니다.

디스플레이를 사용할 수 있습니다.

22. CPIQ 시각적 노이즈 대 입력 밀도(L*a*b*)
23. CPIQ 시각적 신호 대 잡음비 대 입력 밀도(L*a*b*)
24. CPIQ 시각적 SNR(dB) 대 입력 밀도(L*a*b*)

결과는 다음과 같습니다.

텍스처 블러 - 11장

CPIQ 2단계 "텍스처 측정에 대한 초기 작업" 문서에서는 "낙엽" 패턴 분석을 요구하지만, 결과 표시 방법에 대한 자세한 내용은 제공하지 않습니다. 이 문서에서는 노이즈 파워 스펙트럼(NPS), 즉 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 언급합니다. PSD는 MTF 의 제곱입니다.

Imatest는 기존 데드 리브 차트보다 여러 가지 장점이 있는 새로운 버전인 스필드 코인 차트를 출시했습니다.

• 이 차트는 거의 완벽하게 스케일 불변성을 가지므로, 즉 결과가 확대 배율에 의존하지 않으며, MTF 지수 -1(전력 스펙트럼 밀도 -2)이 차트의 특성을 정확하게 나타냅니다.
• 기존 차트보다 더 균일합니다.
• 차트의 왼쪽과 오른쪽에 있는 회색 영역은 활성 영역과 평균 밀도가 동일하므로, 중앙의 "쏟아진 동전" 영역의 PSD에서 뺄 노이즈 PSD를 계산하는 데 적합합니다.
• MTF 계산 비교를 위해 비스듬한 모서리가 포함되어 있습니다.

낙엽 또는 흩어진 동전 패턴은 일반적으로 이미지의 약 1/3(선형으로 약 1/10, 면적으로 약 1/10)을 차지하도록 프레임 처리됩니다. 이 비율은 차트 디자인과 이미지의 픽셀 크기에 따라 달라질 수 있습니다(VGA와 같은 저해상도 이미지에서는 패턴에 더 많은 공간이 필요합니다). 무작위/낙엽 패턴 에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하십시오. 이 차트는 Imatest 스토어 에서 다양한 구성으로 구매할 수 있습니다.

낙엽 이미지의 MTF 또는 PSD는 Imatest Random 모듈( Rescharts 의 일부)을 사용하여 측정할 수 있습니다. 이 모듈은 1/ f 공간 주파수 응답을 갖는 무작위(또는 거의 무작위) 패턴, 즉 1/ f² 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 위해 설계 ^{되었습니다} . 이러한 패턴은 스케일 불변성을 가지므로 스펙트럼이 확대율에 관계없이 일정하며 차트와의 거리 변화에 영향을 받지 않습니다. 따라서 측정이 매우 편리합니다.

유출된 동전 차트의 PSD 지수는 그림 4에 나타난 죽은 잎 목표의 PSD(즉, NPS)와 다릅니다. 유출된 동전 차트의 PSD 지수는 -1.86이 아니라 -2(즉, 스케일 불변, 이상적인 값)입니다. 아래에 몇 가지 결과를 보여드리겠습니다. 자세한 내용은 무작위/죽은 잎 차트에서 확인하세요.

결과는 그림 7에서 확인할 수 있습니다.

자동 노출 - 12장

CPIQ 자동 노출 기능은 현재 초안 상태입니다. 2021년 CPIQ 표준 개정판에 추가될 예정입니다. 이 계산을 수행하려면 Imatest v2021.1 이상 버전을 사용해야 합니다.

자동 노출 오차는 X-Rite Colorchecker SG 의 중립 회색 패치에 대한 공칭 휘도 값과의 편차를 기준으로 합니다. 변형된 계산 방식에서는 24개 패치로 구성된 X-Rite Colorchecker를 사용하여 이 측정값을 계산할 수도 있습니다.

밝기 수준에 따른 주관적 품질에 대한 심리물리학적 연구를 통해 다음과 같은 노출 품질 손실 모델이 개발되었습니다.

CPIQ 자동 노출은 Imatest 색상/톤 모듈을 사용하여 측정되며, 이 모듈은 최소 식별 차이(JND) 단위로 품질 손실(QL) 점수를 산출합니다.

결과는 디스플레이 #4 2D a*b에서 확인할 수 있습니다.