Оцінка якості зображень

      1) Оптическая плотность фона. В идеальном случае фона на отпечатке быть не должно. Поэтому эталонное значение — 1, а когда фон заметен на глаз — 0.

      2) Равномерность печати. Оценка равномерности запечатки плашки особенно важна при печати изображений с большими сплошными участками. Конечно, современная цифровая печать уже не содержит явного дефекта неравномерности печати, как на заре электрографии, но параметр следует контролировать, что подтверждают многие исследователи качества печати.

      При идеальной равномерности, оцениваемой  по чёрной плашке, размещённой по вертикали и по горизонтали тестовой полосы, значение показателя приравнивается к 3 баллам. В противном случае — 1 или 2.

      3) Градационная передача. Один из важнейших показателей качества оценивается по количеству передаваемых полутонов. В исследовании предлагается использовать шкалу с разными относительными размерами растровой точки 0–100%. Поскольку анализ передачи полутонов — задача не из лёгких, оцениваем от 1 до 5 баллов.

      4) Оптическая плотность изображения. Для электрофотографии она достигает 1,4–2,0 D (для плоской офсетной печати 1,6–1,9 D), как правило, удовлетворяя большинство заказчиков. Случается, клиент хочет подчеркнуть черноту печати и требует контрастного изображения. Поэтому оцениваем плотность изображения по чёрной плашке, расположенной в разных частях тестовой полосы (1–3 балла).

      5) Разрешение печати. Способность системы воспроизводить мелкие детали: отдельно стоящие штрихи и точно передавать изображения штрихов различной величины. Для электрографии — до 40 мкм, при сбоях в системе записи снижается до 140 мкм. Тест-объект разрешения печати уже знаком читателям Publish: он состоит из концентрических окружностей с разной шириной штрихов. Если на тестовом отпечатке воспроизведены штрихи размером 40 мкм, то показателю присваивается максимальное значение — 3 балла; от 50 до 70 мкм — 2, в остальных случаях — 1.

      6) Разрешающая способность. Определяют по тест-объекту Бурмистрова, состоящему из 100 штриховых элементов, разделённых на 25 групп. В каждой 4 штриховых элемента в форме квадрата со стороной 2 мм. Штриховые элементы в каждой группе располагаются под разными углами: 0°, 90° и 45° в одну сторону, 45° в другую. Поскольку их размеры одинаковы, количество штрихов в них разное и изменяется от 4 до 17 с соблюдением правила одинаковости ширины штрихов и пробелов. На оттиске с помощью лупы устанавливают ту группу штриховых элементов, в которой ещё обнаруживается чёткая пропечатка всех штрихов. Затем считают количество штрихов в одном из 4-х элементов и вычисляют разрешающую способность делением полученного количества на 2 (размер стороны квадрата).

      За  эталонное значение принимается 4 мм-1 — 3 балла, 4–5 мм-1 — 2, в остальных  случаях — 1.

      7) Цветовой охват печати. Позволяет узнать максимальное количество цветов, которые способна воспроизвести система (цветовой охват печати). Оценивается визуально от 1 до 3 баллов.

      8) Воспроизведение памятных цветов. Свойство системы воспроизводить цвета (выбраны цвет неба, зелени, телесный, оранжевый, лимонный и фиолетовый), степень соответствия которых представлению наблюдателя оценивается от 1 до 5 баллов.

      9) Фактура поверхности отпечатка. Если на текстовых элементах отпечатка, полученного с помощью электрофотографической технологии, прощупывается рельеф изображения, оценка 0, если нет — 1.

      10) Глянец отпечатка. Уровень блеска поверхности отпечатка, как правило, связан с использованием фьюзерного масла в системе закрепления печатающего устройства. Определяется визуально по уровню глянца (есть — 0, нет — 1).

      11) Адгезия тонера к бумаге. Степень закрепления тонера на поверхности определяется по уровню оптической плотности плашки, которая была подвержена многократному истиранию. Если после истирания плашки кусочком бумаги плотность значительно изменяется — 0 баллов, при хорошей устойчивости — 1.  
 
 
 

2.1 Как работает методика 

      Приблизиться  к эталонным значениям абсолютных показателей возможно при детальной  проработке процесса воспроизведения  всех элементов тестовой полосы и  наличии соответствующего оборудования. За отпечаток, значения абсолютных показателей которого близки к эталонным, в данном случае можно принять цифровую цветопробу, полученную с помощью цветного лазерного принтера, откалиброванного под эти задачи.

      Для исследуемой цветопробы значения разрешающей  способности за счёт использования  светодиодной технологии записи (позволяющей получать точки меньшего размера, следовательно, чётче воспроизводить мелкие детали), а также площади цветового охвата максимально приближены к эталонным. Существуют неточности в воспроизведении памятных цветов и в градационной передаче.

      Особенность процесса цифровой печати в том, что  выпускаемое оборудование уже настроено  на оптимальный режим печати. Отклонение от рекомендаций производителя по эксплуатации машины приведёт к ухудшению качества печати или даже к остановке машины. Это касается не только климатических условий на производстве, но и вида расходных материалов, а также важнейшей составляющей качества цифровой печати — калибровки. Её проводит сервисный инженер, владеющий тонкостями технологической настройки машины. Задача печатника в этом случае — соблюдение эксплуатационных условий и влияние на качество печати изменением настроек ПО машины.

      Оговорим  главное условие, при котором  результаты можно считать достоверными. Речь идёт об оттисках, которые прошли выходной контроль качества и готовы для передачи заказчику. Для использования методики в производственных условиях необходимо каждому показателю назначить браковочные значения, при которых оттиск будет считаться непригодным — его комплексный показатель будет равняться нулю.

2.2 Кому важна оценка качества цифровой печати 

      Вся ценность предложенной методики заключается  в её гибкости. Во-первых, исследователь  качества печати может самостоятельно определять параметры и критерии оценки, рассчитав при этом весовые  коэффициенты. Во-вторых, при анализе  качества печати можно акцентировать внимание на отдельных показателях, используя методику в производственных целях. И самое главное — при равных условиях по рассчитанным комплексным показателям можно сравнивать качество печати цифровых печатающих устройств.

      Комплексная методика создана в помощь всем участникам процесса цифровой печати: от операторов машин и инженеров до заказчиков услуг и даже будущих владельцев машин, стоящих перед нелёгким выбором нужного оборудования.

      Перспектива комплексной методики не вызывает сомнений: её можно применять как при контроле качества расходных материалов, так и для выявления преимуществ и недостатков любой технологии цифровой печати. Кроме исследования качества тестового отпечатка, при желании методику можно дополнить другими факторами оценки: эксплуатационными, экономическими и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Критерии и методы оценки качества изображений в растровых графических форматах 

      Алгоритмы улучшения качества изображений, хранящихся в растровых графических форматах, получают всё большее распространение. На сегодняшний день их существует огромное количество и беспрерывно появляются новые. Это связано с появлением новых способов и технических средств получения, передачи и воспроизводства растровых изображений. Алгоритмы обработки изображений, в основном, ориентированы на ликвидацию недоработок в технических средствах и технологиях, работающих с изображениями. Эти недоработки можно идентифицировать не только визуально, но и пользуясь описанием технических характеристик техники и технологий.

      Перед тем, как улучшать изображение, необходимо дать оценку его качеству. Человек, бросив один взгляд на изображение, может сказать яркое оно или тёмное, контрастное или нет, чёткое или размытое и т.д. Алгоритмы же работают детально, анализируя изображение попиксельно или небольшими группами пикселей. Поэтому, на основании работы алгоритма, тяжело дать общую оценку качеству изображения.

      К показателям, по которым можно оценить  изображение как единое целое, относятся  следующие:

- яркость;

- контрастность;

- преобладающий тон;

- резкость.

      Прежде  чем приступить к выработке критериев  и методов оценки качества, необходимо выбрать цветовую модель. Наиболее удобной представляется модель RGB по нескольким причинам:

- эта модель достаточна проста как для понимания, так и для математического описания;

- она применяется во многих технических устройствах и, при необходимости, преобразуется в другие цветовые модели;

- она близка к представлениям о природе чувствительности к цвету человеческого глаза.

      Требования  к критериям оценки качества изображений  следующие:

- показатели качества для сравнения с критериями должны вычисляться;

- значения критериев должны иметь относительный характер (не зависеть от диапазона яркости RGB);

- критерии должны быть понятны и наглядны для человека.

      Достаточно  наглядно оценка качества изображения  может быть представлена с помощью RGB-гистограмм.

        

а    б    в

 

г     д

      Типы  гистограмм Рисунок 6.1 (а – гистограмма тёмного неконтрастного изображения; б – гистограмма светлого изображения; в – гистограмма сбалансированного полутонового изображения; г – гистограмма высококонтрастного изображения; д – гистограмма постеризованного изображения) 

      Недостатком этого способа является отсутствие численного выражения для показателей качества.

      Цветовую  модель RGB удобно представить в виде куба в прямоугольной системе  координат, где в начале координат  расположена точка чёрного цвета (яркость R = G = B = 0), а вдоль осей возрастают значения яркости R, G и B. На главной диагонали куба, выходящей из начала координат, расположены ахроматические цвета.  

      

      Рисунок 6.2 – Цветовая модель RGB 

      В вершинах куба расположены основные цвета (красный, зелёный, синий), дополнительные к ним (жёлтый, циан и пурпурный), а также чёрный и белый. На гранях куба находятся так называемые «чистые» тона.  

 

      Рисунок 6.3 – RGB — куб и его невидимые грани 

      Отсутствие  у цвета третей составляющей —  признак «чистого» тона. Появление  и увеличение доли третьей составляющей в цвете приводит к снижению насыщенности тона, т.е. к приближению данного цвета к ахроматическим цветам.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3.1 Оценка яркости изображения 

      Яркость изображения можно выразить как  среднюю яркость всех пикселей (математическое ожидание в терминах теории вероятностей).

      Яркость пикселя вычисляется по формуле:  

      

,   (7.1) 

      Яркость всего изображения Y, содержащего N пикселей будет равна:  

      

,   (7.2) 

      Данное  выражение характеризует физическую яркость изображения. Поскольку  чувствительность человеческого газа к разным частям спектра неодинакова (максимальная в жёлто-зелёной, меньше в красной, ещё меньше в синей), яркость цветного пикселя будет восприниматься субъективно в зависимости от его тональных характеристик.  

      

 

      Рисунок 7.1 – Чувствительность человеческого глаза к различным частям спектра

      В соответствии с рекомендациями стандарта  Федеральной комиссии связи (FCC), яркость  изображения (видимая) вычисляется  по формуле:  

      

,   (7.3) 

      Оценка  как физической (Y), так и видимой (Y ) яркости изображения представлена в абсолютных величинах. Перейти к относительным величинам можно разделив значение яркости на максимально возможное значение яркости:  

      

,   (7.4)