ヤン・P・アレバッハ

ジャン・P・アレバッハは、ハーフトーン、デジタル画像処理、色管理、視覚認識、画像品質などの画像科学への貢献で知られるアメリカのエンジニア、教育者、研究者です。彼は、パデュー大学の電気・コンピュータ工学の名誉教授です。^[1]

アレバッハは1972年にデラウェア大学で電気工学の理学士号を取得し、1975年にプリンストン大学で電気工学の修士号と博士号を取得しました。博士号取得後、デラウェア大学電気工学部に入部しました。1983年、アレバッハはパデュー大学電気工学部の職に就きました。40年以上の勤務を経て、アレバッハは2024年に大学を退職しました。

アレバッハは、デジタルハーフトーニングへの貢献で知られています。デジタルハーフトーニングは、比較的少数の異なる出力レベルしか直接表現できない印刷装置や表示装置で連続階調画像をレンダリングするプロセスです。デジタルハーフトーニングでは、人間の視覚系が高空間周波数を分解する能力に限界があることを考慮して、適切な距離から観察者が知覚したときに連続階調のように見えるテクスチャパターンを生成するアルゴリズムを使用します。1977年、アレバッハは、スクリーニングベースのデジタルハーフトーニングアルゴリズムを理解し開発するためのフレームワークを提供する論文を発表しました。^[2] 1979年、彼はディザマトリックスのコンピュータ支援設計のための最初のアルゴリズムを報告しました。^[3] このような検索ベースの方法は、現在ではハーフトーンスクリーンの設計に日常的に使用されています。 1980年以降、アレバッハは、当時ハーフトーニングの研究に実用的な用途がなかったため、他のことに興味を向けました。彼はデジタル回折素子（ホログラム）の合成の研究を続けました。この間、アレバッハはデジタル回折素子の設計のための新しい探索ベースのアルゴリズムを開発し、これを直接二分探索（DBS）と名付けました。^[4] この研究を基に、1992年にアレバッハと彼の学生であるモスタファ・アナルウイは、直接二分探索（DBS）デジタルハーフトーニングアルゴリズムの発明を報告しました。^[5]ハーフトーニングの文脈では、DBSは、知覚される連続階調画像と知覚されるハーフトーン画像との間の全二乗誤差を最小化する探索ベースのアルゴリズムです。このアルゴリズムの重要な点は、ハーフトーン画像に対する試行的な変更が誤差測定基準に与える影響を評価するための非常に効率的なメカニズムです。知覚される画像を生成するために使用される人間の視覚システムのモデルは、人間の視聴者の空間コントラスト感度の心理物理学的測定から得られる点広がり関数で入力画像をフィルタリングすることに基づいています。その後8年間の研究を経て、2000年にAllebachと彼の学生David LiebermanがDBSに関する画期的な論文を発表しました。 ^[6] DBSは反復探索ベースのアルゴリズムであるため、プリンタの組み込みアプリケーションとして実装するのは現実的ではありません。多くのプリンタに実装されている他のハーフトーン化アルゴリズムの設計ツールとして使用されています。

2004 年、アレバッハと彼の学生であるピンシャン・リーは、トーン依存誤差拡散 (TDED) ハーフトーン アルゴリズムの発明について報告しました。^[7] TDED ハーフトーン アルゴリズムは、誤差拡散の重みとしきい値をレベルごとにトレーニングして、各レベルで 2D フーリエ スペクトルが DBS によって生成されたものと一致するハーフトーン画像を生成するオフライン プロセスによって開発されました。画像コンテンツに適用すると、微視的スケールでは DBS 参照画像と一致しない場所に色材ドットがある画像が生成されますが、マクロ スケールでは DBS 参照画像と実質的に同じ視覚品質になります。TDED ハーフトーン アルゴリズムは、DBS ハーフトーン アルゴリズムよりも計算効率が高く、高品質のハーフトーン画像を生成します。HP Inc. は、トーン依存誤差拡散の特許を取得しました。^[8]

アレバッハは、デジタルハーフトーニングの研究を、人間の視覚システムのための新しい空間色彩モデルを使用したカラー画像の印刷^[9]や3D印刷^[10]にまで拡張しました。

2014 年、アレバッハは画像処理と印刷のためのデジタル画像ハーフトーン化アルゴリズムの開発により、 米国技術アカデミーに選出されました。

2004年、アレバッハは「電子画像コミュニティにおける教育者および研究者としてのリーダーシップ、画像ハーフトーニング、カラー画像処理、および画像処理における人間の視覚システムに関する理解の活用に対する貢献」により、画像科学技術協会（IS&T）から年間最優秀電子画像科学者 に選ばれました。 ^[11]アレバッハは2014年に「画像および印刷用デジタル画像ハーフトーニングのアルゴリズムの開発」により全米技術アカデミーに選出されました。 ^[12]彼はIEEE、^[13] IS&T、^[14] SPIE、^[15] 全米発明家アカデミーのフェローです。^[16] 2007年、アレバッハはIS&Tから名誉会員に選ばれました。^[17] 2013年、アレバッハはIEEEのダニエル・E・ノーブル新技術賞を受賞し、^[18] 2016年にはアメリカ光学会（OSA）とIS&Tが共同で授与するエドウィン・H・ランドメダルを受賞しました。^[19] 2020年、アレバッハはIS&Tからヨハン・グーテンベルク賞を受賞しました。

• パーデュー大学プロフィール
• Google Scholarに索引付けされた Jan P. Allebach の出版物