JP2009182379A - 画像読取装置及び画像処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】透過原稿の画像読み取り機能を有する画像読取装置において、画像読み取りのスループットを低下させずに、高度な画像処理手段と大容量の画像ワークメモリとを搭載する必要がない画像読取装置を提供することを目的とする。
【解決手段】透過原稿を照明する可視光源と、上記透過原稿を照明する赤外光源と、上記透過原稿の画像を読み取るラインイメージセンサと、上記可視光源または赤外光源で照明された上記透過原稿の画像を上記ラインイメージセンサに結像する結像光学系と、上記可視光源と上記赤外光源とを交互に点灯し、上記ラインイメージセンサで可視ライン画像と赤外ライン画像とを読み取る読取手段と、上記赤外ライン画像の画素データから得られた欠陥の有無のデータを、上記可視ライン画像の画素データに付加する付加手段とを有する画像読取装置である。
【選択図】図5

Description

本発明は、画像読み取り機能を有する画像読取装置に係り、特に、透過原稿画像の画像読み取り機能を有し、読み取る透過原稿上のゴミやキズによる欠陥に起因する画像への影響を軽減する画像読取装置及び画像処理方法に関する。
従来、透過原稿画像を読み取る画像読取装置において、読み取る透過原稿上のゴミやキズによる欠陥に起因する画像への影響を軽減するために、次のようにしている。つまり、可視光用のラインCCDセンサとして、3原色RGBの光に色分解する色分解フィルタを設けたRGB用センサを1ラインずつ配置し、IR光を遮光するIRカットフィルタを設ける。非可視光用として、赤外線(IR光)用のラインCCDセンサを、上記可視光用イメージセンサと平行して配置する。
そして、可視光源と非可視光源とを同時に点灯させ、可視光による読み取りと非可視光による読み取りとを同時に行ない、また、読み取り速度を下げずに、欠陥画素を詳細に検出する(たとえば、特許文献1参照)。
または、可視光と非可視光とを分光する手段として、ダイクロイックミラー等を有し、非可視光である赤外(IR)光を分光し、個別のセンサによって画像を読み取る。
また、画像処理する場合、透過原稿の画像の赤外成分のレベルが、第1赤外レベル(閾値)以下である画素が、透過原稿の欠陥画素であると判断する。つまり、欠陥赤外成分レベルを検出し、第1赤外成分レベルと欠陥赤外成分レベルとに基づいて、(第1赤外成分レベル)/(欠陥赤外成分レベル)を算出する。これによって補正係数を求め、透過原稿の画像の可視成分の可視成分レベルを検出し、透過原稿の欠陥位置における欠陥可視成分レベルに補正係数を乗算し、補正可視成分レベルを算出することが知られている(たとえば、特許文献2参照)。
また、色収差の生じないオフアキシャル光学系を用いた画像読取装置が知られている(たとえば、特許文献3参照)
特開2003−110801号公報 特開平11−98370号公報 特開2002−335375号公報
上記従来例では、まず可視光源を点灯し、上記透過原稿の可視光画像データを読み取った後に、光源を切り替え、非可視光源を点灯させ、上記透過原稿の非可視光画像データを読み取る。または、逆の手順をとる。または可視光源と非可視光源との両方を点灯させ、可視画像データと非可視画像データとをそれぞれ、専用のセンサによって同時に読み取る。いずれにせよ、上記非可視光源による画像読み取り動作から得られた非可視画像データによって、ゴミやキズによる透過原稿上の欠陥位置を検出し、可視光源による画像読み取り動作から得られた可視画像データに、該当する欠陥位置に画像補正をしている。
しかし、上記2度の画像読み取り動作による可視光画像データと非可視光画像データとを、それぞれ保存するので、読み取る原稿画像の約2倍もの大容量のメモリが必要である。大容量の画像メモリを搭載するか、又は上記画像読取装置に接続されているホストPCによって上記処理を行うことが常である。
さらに、上記可視光用とは別の非可視光用の専用センサやダイクロイックミラー等、特殊な部品を必要とするという問題がある。
本発明は、IRカットフィルタを搭載したセンサやダイクロイックミラー等の特殊な部品や、大容量の画像メモリを使用せずに、透過原稿のゴミ・キズによる欠陥画素の検出と画像補正を行うことができる画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明は、透過原稿の画像読み取り機能を有する画像読取装置において、画像読み取りのスループットを低下させずに、高度な画像処理手段と大容量の画像ワークメモリとを搭載する必要がない画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明は、透過原稿画像の読取手段を具備する画像読取装置において、上記透過原稿画像を照明する可視光源と、上記透過原稿画像を照明する非可視光源と、読み取った透過原稿画像を、電気的な画像信号に変換するイメージセンサと、上記可視光源、上記非可視光源が上記透過原稿画像を照明したことによる光信号を、上記イメージセンサに結像させる光学系と、上記透過原稿の画像読み取り中に、上記可視光源と上記非可視光源とを交互に点灯することによって、可視画像データと非可視画像データとを取得するデータ取得制御手段とを有する画像読取装置である。
本発明によれば、欠陥のない前ラインの画像データを参照し、欠陥画素の補正を行うので、IRカットフィルタを搭載したセンサやダイクロイックミラー等の特殊な部品を使用する必要がないという効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。
図1は、本発明の実施例1である画像読取装置100を示す図である。
画像読取装置100は、本体11と、原稿押さえ部12とを有する。
画像読取装置100の本体11に、移動光学ユニット3と、画像読取装置制御回路5と、原稿台ガラス7とが設けられている。
原稿押さえ部12には、透過原稿用光源ユニット2と、透過原稿用光源ユニット駆動回路4とが設けられている。読取原稿6は、透過原稿用光源ユニット2によって照明されている。
図2は、移動光学ユニット3の詳細を示す図である。
移動光学ユニット3は、反射原稿用光源ユニット31と、複数の平面反射ミラーM1、M2、M3と、オフアキシャル反射面M11〜M12と、撮像手段でありラインセンサであるラインイメージセンサ32とによって構成されている。上記オフアキシャル反射面は、像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた場合、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面を用いた反射面である。
透過原稿用光源ユニット2が発生する光信号は、原稿台ガラス7を透過し、移動光学ユニット3内に配置されているラインイメージセンサ32に達する。
また、スキャナ本体11内には、移動光学ユニット3を摺動するために、不図示のパルスモータ、無端ベルト、プーリ、ギア列、ガイドレール等の駆動手段が設けられている。
移動光学ユニット3は、載置手段によって、上記ガイドレールに摺動可能に載置され、この載置手段は、無端ベルトに固着されている。画像読取装置制御回路5と上記パルスモータとは、不図示のケーブルによって、電気的に接続されている。画像読取装置制御回路5は、上記パルスモータを駆動し、上記ギア列、プーリを介して、上記無端ベルトを通じて、移動光学ユニット3を移動可能である。
なお、可視光源と赤外光源とを交互に点灯し、上記ラインイメージセンサで可視ライン画像と赤外ライン画像とを読み取る読取手段(図示せず)が設けられている。
また、上記赤外ライン画像の画素データから得られた欠陥の有無のデータを、上記可視ライン画像の画素データに付加する付加手段(図示せず)が設けられている。
さらに、付加手段の出力の1ライン分を記憶するラインメモリ(図示せず)が設けられている。
そして、上記欠陥が有のデータが付加されている注目画素のデータを、上記ラインメモリに記憶された1ライン隣の欠陥が無い画素のデータの変化量を用いて補正する補正手段(図示せず)が設けられている。この補正手段は、上記補正手段で補正された画素のデータを、欠陥が無い画素のデータとみなし、次のラインの欠陥が有る画素の補正に用いる。また、この補正手段は、欠陥の無い周囲の可視成分データに基づいて、上記欠陥位置の可視成分データを順次、補正し、記憶装置に記憶する工程を実行する手段である。
この場合、上記欠陥の無い周囲の可視成分データは、最初に特定された欠陥のあるラインに対しては、それまで欠陥の無い1ライン前の同位置の可視成分データである。そして、続けて特定された2ライン以降の欠陥位置に対しては、既に補正されたラインの可視成分データである。なお、上記「続けて特定された2ライン以降の欠陥位置」は、補正されたラインの次のラインであって欠陥のあるラインである。
また、上記欠陥の無い周囲の可視成分データは、最初に特定された欠陥のある画素に対しては、それまで欠陥の無い1画素前の可視成分データであり、続けて特定された2画素以降の欠陥位置に対しては、既に補正された1画素前の可視成分データである。
なお、固定した光学ユニットに対して、ラインイメージセンサのラインに垂直な方向に原稿を相対的に移動させて読み取る構成の装置に、上記実施例を適用するようにしてもよい。
次に、画像読取装置100の透過原稿画像読み取り動作について簡単に説明する。
画像読取装置100における読み取り動作の開始は、ホスト装置又は画像読取装置100内のシステムからの読み取り命令コマンドによる。画像読取装置制御回路5は、原稿押さえ部12内に配置されている透過原稿用光源ユニット2を制御的に点灯させ、その透過光を、複数のミラーM1、M2、M3によって、反射させる。そして、オフアキシャル反射面M11、M12を介して、ラインイメージセンサ32に結像することによって、主走査方向1ライン分の画像を読み取る縮小光学系型の移動光学ユニット3である。また、移動光学ユニット3は、CIS(Contact Image Sensor)のように、光源群、ロッドレンズと、ラインイメージセンサとが一体化した密着等倍型のユニットであってもよい。
また、上記パルスモータの動力を、上記ギア列によって上記プーリを回転させることによって、上記無端ベルトを駆動する。これによって、上記無端ベルトに対して、上記載置手段で固着されている移動光学ユニット3は、矢印Yの副走査方向に、ガイドレール上を移動する。
画像読取装置100は、移動光学ユニット3を副走査方向に移動しつつ、上記主走査方向のライン画像の読み取りを繰り返す。
画像読取装置100は、ホスト装置又は内蔵したシステムからの読み取りコマンドの内容に応じて、移動光学ユニット3を、読み取り画像の終端位置まで、読み取り動作をしながら移動させる。これによって、原稿台ガラス7上に置かれている、読取原稿6の全面をスキャンすることができる。ホスト又は内蔵したシステムが指定する読み取り画像範囲に対して、主走査方向には、センサ出力のうちで採用する画素範囲を規定し、また、副走査方向には、光学ユニットの移動範囲を、電気基板上の後述の制御手段で規定する。
図3は、透過原稿用光源ユニット2を示す斜視図である。
透過原稿用光源ユニット2は、原稿押さえ部12内に配置され、導光体21と、可視光源ユニット22と、赤外光源である非可視光源ユニット23と、透過原稿ガイドユニット24とを有する。これらは、不図示のケーブルを介して、透過原稿用光源ユニット駆動回路4と、電気的に接続されている。
図4は、実施例1において、画像読取装置制御回路5が、透過原稿用光源ユニット駆動回路4を介して、透過原稿用光源ユニット2を制御的に点灯させるタイミングを示す図である。
同期信号SHは、上記主走査方向のライン画像を読み取るための同期信号である。1つの同期信号SHから次の同期信号SHまでの間が、1ライン読取時間である。この1ライン読取時間中に、可視光の点灯信号(LED_ON)と非可視光の点灯信号(IR_ON)とを、順次、点灯(交互に点灯)することによって、同一の読取ラインにおける可視成分の光の可視画像データと非可視成分の光の非可視画像データとを得る。
また、オフアキシャル反射面M11〜M12による結像光学系によって、可視画像と非可視画像との間に色収差を発生せずに、イメージセンサ上に結像させることができる。つまり、屈折レンズの屈折面での屈折角は色によって異なるので、色収差が生じるが、反射光の反射角は、色が変っても入射角と同じであるので、反射曲面によって結像させた画像に色収差は生じない。
また、これによって、駆動系による読み出し位置の2度の走査の誤差を生じさせないで読み取ることができ、しかも、欠陥位置を高速で検出することができる。
従来、可視光源に単色(R/G/B)LED、非可視光源にIR−LEDを使い、等倍光学系で構成し色収差の影響を極力少なくした、透過原稿画像読取装置も存在している。この従来例において、読み取りライン毎に点灯−消灯を制御することができ、等倍光学系による収差を小さくし、検出した欠陥位置精度を改善することができる。
しかし、この場合、可視光源をR−G−B、その後の非可視光源IRの順で、4光源を点灯制御し、キャリッジ又は原稿を搬送しながら、可視画像と非可視画像との線順次で読み取りする。これによって、1200dpiスキャン時で、副走査送りは、25.4mm÷1200dpi => 0.02mm/pixelである。これは、可視画像と非可視画像との読み取り位置は、最大0.01mmずれる。一般的なゴミ、髪の毛は、0.05mm(欧米人女性平均)〜0.08mm(日本人女性平均)であり、綿ほこりは、0.03mmであり、羽毛、花粉は、0.05mmである。これらのゴミを検知するためには無視できない誤差であり、この誤差は、高精度な欠陥位置の検出の妨げである。
実施例1は、図4に示すように、可視画像読み取りラインと非可視画像読み取りラインとを、同一ラインで制御するので、上記のような読み出し位置のずれが発生しない。これによって、従来のような光源点灯制御とそれによる線順次読み出し方式とに起因する読み出し位置の誤差を、実施例1では除去することができ、高速で高精度な欠陥位置を検出することができる。
なお、カラー読取を行うために、一般的なRGBの3ラインセンサを用いている。3ラインの副走査方向の位置ズレは、公知のラインバッファを用いた構成で合わせている。赤外の読取は、ここでは、Rのラインセンサで行っている。以下では説明を簡単にするために、可視画像のデータについて、Rの信号のみを記載している。
図5は、実施例1において、欠陥位置を特定する一連の動作を示すフローチャートである。
画像読取装置100において、画像読み取り動作は、接続されたホスト、又は画像読取装置100に内蔵されているシステムからの透過原稿画像読み取りコマンドによって開始される(S0)。このときのコマンドは、透過原稿画像読み取りである。このコマンドを受け取ると、画像読取装置100は、可視光源ユニット22と非可視光源ユニット23とを、図4に示すタイミングによって制御的に順次、点灯させ、1ライン分走査中に、可視画像データと非可視画像データとをスキャンする(S1)。
この点灯の順番にもよるが、後から得られた同ラインの非可視画像データと重ねるために、先に得られた可視画像データ(16bit)を1ライン分記憶させて、バッファリングする(S2)。後から得られた赤外画像データである非可視画像データ(16bit)に基づいて、読み取った透過原稿画像に、ゴミ・キズに起因する欠陥画素が存在するか否かを判定する(S3)。欠陥画素があれば、S2でバッファリングされている可視画像データの同じ位置のデータに、欠陥画像を示すエラーフラグ“真”(1bit)をONする(S4)。欠陥画素が無ければ、上記エラーフラグをOFFにする。
この結果、エラーフラグがON/OFFに関わらず(すなわち欠陥画素の有無に関わらず)、17bitデータ/画素になった可視画像データを、画像読取装置100内の画像メモリへ書き出す(S5)。その後、後述の欠陥画素補正を実行することによって、欠陥画素を補正する(S6)。スキャンコマンドによって指定されたライン分、可視画像のラインを読み取ったかどうかを判定する(S7)。指定されたライン分の読み取りが終了していなければ、次のラインをスキャンし、一連の動作を繰り返す。指定された最終ラインをスキャンし終われば、画像読み取り動作を終了する(S8)。
上記非可視画像データのレベルを検出し、この検出された非可視画像データのレベルを、予め設定されたパラメータと比較することによって、可視画像の欠陥の有無を検出する。
上記処理によって、欠陥画素位置情報が付加された可視画像データ(17bit)を得ることができ、欠陥画素位置を検出する。
図6は、欠陥画素補正の一例を示す図である。
上記得られた欠陥画素位置情報が付加されている可視画像データ(17bit)のエラーフラグを確認することによって、該当画素が欠陥であるかどうかを判定する。欠陥画素であると判定されると、この判定された欠陥画素X(i,j)を、次の式で表すことができる。ここで、iとjとは、画像上の座標である。
X(i,j)=X(i−1,j)+|X(i+1,j−1)−X(i,j−1)|
なお、X(i,j)は、欠陥画素(注目画素)であり、X(i−1,j)は、欠陥画素が含まれているラインであって、欠陥画素の1画素前のデータである。|X(i+1,j−1)−X(i,j−1)|は、1ライン前の同位置変化量であり、つまり、欠陥画素が含まれているラインの1ライン前の隣のラインにおいて、欠陥画素と横方向が同じ画素のデータと、その1つ右の画素のデータとの変化量である。
欠陥画素X(i,j)を補正する場合、欠陥画素であると判定されていない副走査Y方向の1ライン前j−1のデータを参照する。そして、主走査X方向の同位置iの画素のデータと、その1画素後i+1の画素のデータとの差分(変化量)を、上記該当画素のX方向1画素前i−1のデータに足した画素が、欠陥画素X(i,J)の補正画素であるとする。このように欠陥画素を補正することによって、欠陥画素の1ライン前の画像と同等の画像を得ることができる。
この補正された画素データを、欠陥画素のない画像データとみなし、上記と同様の補正を繰り返すことによって、原稿上に存在している欠陥部全体を補正することができる。
ここでは、G、Bのラインイメージセンサが赤外画像を読取っていないので、付加データをつけない。3ラインイメージセンサの位置ズレを、ラインメモリを用いて公知の方法で合わせることによって、Rの画像データの欠陥位置に対応するG、Bの画像データも色毎に同様に補正する。
上記のように、少なくとも1ライン分の画像メモリを有し、欠陥画素のない1ライン前の画像データに基づいて、欠陥補正用の画素データを作り、補正を行うことによって、ライン毎に補正することができる。この補正によって、画像読み取りのスループットを低下させずに、読み取り画像の2倍以上もの大容量の画像メモリを搭載せずに、読み取った透過原稿画像のゴミ・キズ等の欠陥に起因する画像への影響を補正することができる。
従来の透過原稿画像読取装置では、可視光源に冷陰極管ランプ(CCFL)、非可視光源に赤外光(IR)LEDを使う場合が多く、CCFLの立ち上り特性が遅く、読み取りライン毎の点灯−消灯の制御は不可能である。また、CCFL光と赤外光とを、同じレンズでラインイメージセンサに結像するので、その発光波長の違いが収差となり、検出した欠陥位置がずれる原因である。したがって、可視画像・非可視画像について、それぞれ読み取り画像の終端位置まで読み取り動作を終えた後に、画像データ全体に変倍処理を施してから、画像データから欠陥画素の特定を行うのが常である。このようにすると、画像読み出しを2度実行する必要があるので、駆動系による読み出し位置に誤差が生じ、高精度な欠陥位置の検出を妨げる。
実施例1では、可視光源として、高速に点灯制御が可能な白色LEDを使用し、非可視光源として、高速に点灯制御が可能なIR−LED(赤外光LED)を使用し、読取ライン毎に、それぞれ、点灯−消灯を制御する。したがって、実施例1では、読取ライン毎に、可視画像・非可視画像を同時に取得することができる。
上記実施例によれば、欠陥のない前ラインの画像データを参照し、欠陥画素の補正を行うので、IRカットフィルタを搭載したセンサやダイクロイックミラー等の特殊な部品を使用する必要がない。
上記実施例によれば、赤外成分レベルでの欠陥画素の位置特定を行った後に、欠陥画素の可視画像データにエラーフラグを付加するので、非可視画像データを保存する必要がなく、大容量の画像メモリを使用する必要がない。
本発明の実施例1である画像読取装置100を示す図である。 移動光学ユニット3の詳細を示す図である。 透過原稿用光源ユニット2を示す斜視図である。 実施例1において、画像読取装置制御回路5が、透過原稿用光源ユニット駆動回路4を介して、透過原稿用光源ユニット2を制御的に点灯させるタイミングを示す図である。 実施例1において、欠陥位置を特定する一連の動作を示すフローチャートである。 欠陥画素補正の一例を示す図である。
符号の説明
100…画像読取装置、
11…画像読取装置100の本体、
12…画像読取装置100の原稿押さえ部、
2…透過原稿用光源ユニット、
21…導光体、
22…可視光源ユニット、
23…非可視光源ユニット、
24…透過原稿ガイドユニット、
3…移動光学ユニット、
31…反射原稿用光源ユニット、
M1、M2、M3…反射ミラー、
M11、M12…オフアキシャル反射面、
32…イメージセンサ、
4…透過原稿用光源ユニット駆動回路、
5…画像読取装置制御回路、
6…読取原稿、
7…原稿台ガラス。

Claims (10)

  1. 透過原稿を走査して読み取る画像読取装置であって、
    上記透過原稿を照明する可視光源と;
    上記透過原稿を照明する赤外光源と;
    上記透過原稿の画像を読み取るラインイメージセンサと;
    上記可視光源または赤外光源で照明された上記透過原稿の画像を上記ラインイメージセンサに結像する結像光学系と;
    上記可視光源と上記赤外光源とを交互に点灯し、上記ラインイメージセンサで可視ライン画像と赤外ライン画像とを読み取る読取手段と;
    上記赤外ライン画像の画素データから得られた欠陥の有無のデータを、上記可視ライン画像の画素データに付加する付加手段と;
    を有することを特徴とする画像読取装置。
  2. 請求項1において、
    上記可視光源は、高速に点灯制御が可能な白色LEDであることを特徴とする画像読取装置。
  3. 請求項1において、
    非可視光源は、高速に点灯制御が可能な赤外光LEDであることを特徴とする画像読取装置。
  4. 請求項1において、
    上記結像光学系は、オフアキシャル反射面で構成されていることを特徴とする画像読取装置。
  5. 請求項1において、
    上記結像光学系は、等倍のロッドレンズであることを特徴とする画像読取装置。
  6. 請求項1において、
    上記透過原稿の画像と上記ラインイメージセンサとを上記ラインイメージセンサに垂直な方向に相対的に移動する走査手段と;
    上記付加手段の出力の1ライン分を記憶するラインメモリと;
    上記欠陥が有のデータが付加されている注目画素のデータを、上記ラインメモリに記憶された1ライン隣の欠陥が無い画素のデータの変化量を用いて補正する補正手段と;
    を有することを特徴とする画像読取装置。
  7. 請求項6において、
    上記補正手段は、上記補正手段で補正された画素のデータを欠陥が無い画素のデータとみなして、次のラインの欠陥が有る画素の補正に用いることを特徴とする画像読取装置。
  8. 透過原稿画像を、可視成分(R/G/B)と非可視成分(IR)とに分解し、記憶装置に記憶する工程と;
    上記非可視成分のレベルを検出し、記憶装置に記憶する工程と;
    読み取った透過原稿画像の欠陥位置を特定し、記憶装置に記憶する工程と;
    欠陥の無い周囲の可視成分データに基づいて、上記欠陥位置の可視成分データを順次、補正し、記憶装置に記憶する工程と;
    を有することを特徴とする画像処理方法。
  9. 請求項8において、
    上記欠陥の無い周囲の可視成分データは、最初に特定された欠陥のあるラインに対しては、それまで欠陥の無い1ライン前の同位置の可視成分データであり、続けて特定された2ライン以降の欠陥位置に対しては、既に補正されたラインの可視成分データであることを特徴とする画像処理方法。
  10. 請求項8において、
    上記欠陥の無い周囲の可視成分データは、最初に特定された欠陥のある画素に対しては、それまで欠陥の無い1画素前の可視成分データであり、続けて特定された2画素以降の欠陥位置に対しては、既に補正された1画素前の可視成分データであることを特徴とする画像処理方法。
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