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2008年1月12日 (土)

iMeasureScan その3:マルチスキャン機能(デジタル増感)

【宣伝】iMeasure Scan発売中!

iMeasure Scanの特徴


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。

iMeasureScanは、あなたのお手持ちのイメージスキャナの限界濃度を格段に向上させます。

ぜひお買い求めください。

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)

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