iMeasureScan その３：マルチスキャン機能（デジタル増感）

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iMeasure Scanの特徴

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イメージスキャナを骨までしゃぶりつくす（＾＾）ソフトウェア　『iMeasure Scan』の機能紹介です。

今回は、マルチスキャン機能（デジタル増感）です。

イメージスキャナの暗部ノイズの主要因は、光ショットノイズと呼ばれるものです。

ここをご覧のみなさんは恐らくほとんどの方がデジタルカメラをお持ちだと思います。

ストロボを光らせずに、ＩＳＯ感度を最大にして撮影した夜景や、ろうそくの光で照らされたケーキを見つめる顔を撮った画像を拡大して見ると、緑や赤や青のまだら模様が見えます。この原因が光ショットノイズです。

光ショットノイズは、光が粒子性（量子性）を持つことを実感する良好な実例でもあります。

つまり、センサに入ってくる光子（フォトン）の数が揺らぎを持っていて、ばらつきがあるために発生します。

この揺らぎは、センサ画素に入る光子の数に関係し、平方根であるといわれます。

例えば、一般的な安価なイメージスキャナは、１画素あたり、光を最大で１万個くらい貯めています。

この内、光ショットノイズ成分は、平方根なので、１００くらい。

もし、画素の値を定量化できたとすると、真っ白なところで　１００００という値が計れたとしたら、同じ明るさの画像を撮影しても、１０１００だったり、１００００だったり、９９００だったりと値が安定しない現象が起こります。

白い箇所であれば、１万の１００なので、１％であり画像としては滑らかに見えます。

しかし、ＯＤ値（Optical Density、光学的濃度）２の印画紙をスキャンしたときは、１万の白に対して、１００分の１の明るさのため１００という値となります。これの光ショットノイズは、１０となるため、なんと１０％も揺らぎが発生します。

この画像は、１つ前の発言でも掲載した画像です。

エプソンのビジネス用Ａ４フルカラーイメージスキャナ　ＥＳ－２２００の透過モードを使って、スキャンしたＯＤ値標準フィルム（ステップタブレット）の１６ｂｉｔ画像をＩｍａｇｅＪという画像処理（フリー）ソフトにて、暗部を強制的に明るくした（Process⇒Gamma 0.2)した画像です。

一番上の段が＃１５番目で、ＯＤ値で２．５。＃１８（上から４段目、ＯＤ値３．０）あたりからノイズが目立ち始める。ＯＤ値３．０は千分の１のこと。もしＥＳ－２２００が、もっとも白い場所でフォトン（光子）を２万個貯めていると仮定すると、１画素あたり、２０個のフォトンで画像を作っていることになる。光ショットノイズは平方根なので、４．５ケ。４．５／２０＝０．２２５。つまり、２３％程度の揺らぎがあることになる。

iMeasureScanのマルチスキャン（デジタル増感）機能は、次のしくみでこのノイズを低減する。

（１）　同じ箇所を複数回スキャンして画像を１６ｂｉｔデータで保存。

（２）全ての画像データを画素ごとに加算して結果を、加算回数分で割り算して出力。

原理的には、４回加算平均すると、１回に対して（平方根なので）１／２．

１６回加算平均すると、１／４にノイズが低減する。

では結果を見て下さい。

１回、４回、１６回、６４回でのＯＤ値　２．５（＃１５）～３．５（＃２１）領域のステップタブレットの画像です。

リニアガンマで得た１６ｂｉｔ（ＲＧＢ４８ｂｉｔカラー）画像をＩｍａｇｅＪを使って、

Image⇒Adjust⇒Brightness/Contrast　

にて、Maximumを128に設定して明るくした画像です。

128/65535ですので、５１２倍明るくしたのと同等の画像です。

（定量化するため、Process⇒Gammaではなく、Adjust⇒Brightness/Contrast　にて暗部を明るくしています。一番上から１段目（＃１５）と、２段目（＃１６）は白く飛んでいますが、元の画像は、もちろん、きちんと飽和せずに取込されています。）

フォトショップで言えば、レベル補正のハイライト値を０．５にした画像と同等です。

実際には、フォトショップのレベル補正は、１６ｂｉｔ画像の場合でも、ハイライトの入力値として２～２５５しか許されないため、一度ハイライトを２にして処理を実行した画像に対して、更にハイライトの入力値を６４にして処理した画像と同等です。

６４回マルチスキャンの画像であれば、『このスキャナは、ＯＤ値　３．５まで画像取込できるスキャナです。』と言っても良いのではないでしょうか。いかがでしょう。

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マルチスキャン機能搭載のフルバージョンは、￥１０５，０００－（税込み）です。

(追加：２００８．１．１３）

上記実験結果をｐｄｆにまとめました。

○技術資料：iMeasureScanを用いたマルチスキャン（デジタル増感）の効果評価(pdf,A4page5)