JP3710452B2 - 画像読み取り装置、データ補間方法及び制御プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージスキャナやファクシミリ装置、複写機などの画像読み取り装置、画像読み取り装置のデータ補間方法及び制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像を画素毎にデジタル信号として読み取る画像読み取り装置は、従来より知られている。すなわち、この画像読み取り装置は、１次元の画素配列を有する画像読み取りセンサを複数個備え、この複数の画像読み取りセンサを、画素配列の方向に一列に複数個配置することで必要とされる画像読み取り範囲を満足するように構成され、画素配列と垂直な方向に移動しながら原稿画像を２次元デジタル信号として読み取るような構成になっている。
【０００３】
しかし、この種の画像読み取り装置では、複数個設置された画像読み取りセンサ間のつなぎ部分の距離を精度よく約１画素分の距離にすることは、読み取り解像度が高くなってくると困難になってくる。センサ間のつなぎ部分の距離が離れると、印刷など網点画像等の周期性のある原稿画像を読み取った場合に、センサのつなぎの部分で読み取れない欠落データが生じ、筋状のノイズが発生してしまい、画質劣化の原因となっていた。
【０００４】
このようなセンサつなぎ部分の欠落データを補間するため、一次元のフィルタ演算を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、補間位置であっても補間位置でなくても、全てのエレメントにおいてこのフィルタ演算が行われ、補間位置以外の任意のデータ位置でのフィルタ演算結果と実データ（輝度値）との差分を求め、実データに最も近かったフィルタ演算結果を補間位置でのフィルタ演算結果として選択するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−８８５３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術（例えば、特許文献１）では、センサつなぎ部分以外の画素において、複数のフィルタ演算結果と実際の輝度値との比較を１つずつ行うので、処理が複雑化する。さらに高精度な補間を行うためには、参照データの数を増やす必要があり、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得る観点から限界があった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、複数個の画像読み取りセンサをつなぎ合わせた画像読み取り装置であっても、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得ることができる画像読み取り装置、画像読み取り装置のデータ補間方法及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像読み取り装置は、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段と、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画素補間手段と、を有する画像読み取り装置において、前記画素補間手段は、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出する平坦度検出手段と、前記平坦度検出手段の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するフィルタサイズ選択手段と、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、前記選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出する補間データ算出手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項８に記載のデータ補間方法は、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法であって、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出し、その検出結果に応じてフィルタサイズを選択し、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより 前記補間データを算出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項９に記載の制御プログラムは、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法をコンピュータにより実行するための制御プログラムであって、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出するステップと、前記平坦度の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するステップと、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでのフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
＜画像読み取り装置の概略構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）内に設けられた補間演算部の構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態の画像読み取り装置の外観図である。
【００１３】
初めに図２において、本実施形態の画像読み取り装置であるスキャナは、原稿となる紙上の画像を照明し、１ライン画像読み取りセンサ（図３参照）を走査することで、ラスターイメージデータとして電気信号に変換する。スキャナに設けられた原稿台ガラス上に原稿をセットして、装置使用者が図示されない操作部において読み取りの指示を与えると、スキャナが原稿を読み取り上述のように電気信号に変換する。また、装置使用者が原稿用紙を原稿フィーダ２０１のトレイ２０２にセットし、操作部において読み取りの指示を与えることにより、フィーダ２０１が原稿用紙を一枚ずつフィードして原稿画像の読み取り動作を行うようにしてもよい。
【００１４】
＜画像読み取りセンサの詳細＞
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態の画像読み取りセンサの動作を説明するための図であり、同図（ａ）は原稿台ガラス３０と１ライン画像読み取りセンサ３１を示し、同図（ｂ）は１ライン画像読み取りセンサの拡大図を示している。
【００１５】
図３（ａ）において、装置使用者は、読み取りたい画像が下向きになるように原稿を原稿台ガラス３０上にセットすると、原稿は照明手段で照明され、その反射してきた光がレンズ（セルフォック（商標）レンズアレイなど）を通して１ライン画像読み取りセンサ３１に結像される。１ライン画像読み取りセンサ３１は、その光像をアナログ電気信号に変換し、そして図示されないＡ／Ｄ変換装置によりデジタルの画像データが生成される。１ライン画像読み取りセンサ３１は、ＣＣＤデバイス等の光電変換デバイスを備えて主走査方向に画像データを生成するので、スキャナは、該１ライン画像読み取りセンサ３１を主走査方向と垂直な方向（副走査方向）に走査することにより、２次元画像データを生成することができる。
【００１６】
１ライン画像読み取りセンサ３１は、複数個の小さなイメージセンサ３１−１〜３１−１０から成り、必要な主走査画素数を供給できるように構成されている。３００ｍｍを６００ｄｐｉで読み取ると想定すると、必要となる主走査画素数は、
３００ｍｍ／（２５．４／６００）＝約７１００画素
但し、１インチ［ｉｎｃｈ］＝２５．４ｍｍ
となる。各イメージセンサ３１−１〜３１−１０は、それぞれ７１０画素から構成され、７１０×１０個で７１００画素を構成することになる。１画素の距離は、６００ｄｐｉの読み取り解像度と想定しているため、
１／６００インチ＝２５．４／６００ｍｍ＝約０．０４２３ｍｍ
である。よって、図３（ｂ）に示す距離Ａは、本実施形態では約０．０４２３ｍｍである。
【００１７】
イメージセンサ３１−１〜３１−９の最後の画素Ｌと隣合うセンサの最初の画素Ｆとの間の距離を約０．０４２３ｍｍとすれば問題がないのであるが、該イメージセンサのチップの構成上、非常に困難もしくは物理的に不可能であることがあり、より長い距離が必要とされる場合がある。本実施形態では、距離Ａの２倍の距離２Ａとすることで、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０の実装を容易にしている。
【００１８】
また、図３（ｂ）に示すように画素Ｌと画素Ｆの間が他の画素よりも離れているために、このままでは各イメージセンサ３１−１〜３１−１０のつなぎ目が目立ってしまうことになる。そこで、本実施形態では、画素Ｌと画素Ｆの間の読み取ることのできない画素Ｈを後述する補間演算部で算出し、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０間のチップのつなぎ目を目立たなくするようにしている。
【００１９】
補間される画素Ｈは、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０のつなぎ目毎に存在するため、本実施形態では、イメージセンサ１個目と２個目の間の画素Ｈ１から、９個目と１０個目の間の画素Ｈ９までの合計９箇所で補間演算部による算出が必要となる。
【００２０】
＜補間演算部の詳細＞
図１に示すように、補間演算部は、画像入力手段１０１、セレクト信号生成手段１０２、第１のフィルタ手段１０３、第２のフィルタ手段１０４、及びセレクト手段１０５で構成されている。
【００２１】
画像入力手段１０１から画像データが入力されると、周期性のある画像データの補間に適した第１のフィルタ手段１０３と、第１のフィルタ手段１０３に適さない画像データの補間を行う第２のフィルタ手段１０４とで畳み込み演算を行い、それぞれフィルタ処理後の信号を生成する。セレクト信号生成手段１０２は、画像データが第１のフィルタ手段１０３に適した画像であるかどうかを判定し、セレクト信号ＳＬを生成して出力する。
【００２２】
セレクト手段１０５は、第１、第２のフィルタ手段１０３，１０４でそれぞれ演算された各画像信号及び注目画素信号ＴＧ１の３つの画像信号と、注目画素位置情報ＴＧ２とが入力され、注目画素位置情報ＴＧ２が、補間を必要としている位置を示していない場合には、注目画素信号ＴＧ１をそのまま出力する。補間を必要としている位置、すなわち画素Ｈ１〜Ｈ９の位置の場合には、セレクト信号ＳＬに応じて、第１のフィルタ手段１０３の処理信号もしくは第２のフィルタ手段１０４の処理信号のどちらかを選択して出力する。
【００２３】
以下、この補間演算部の処理について、さらに詳しく説明する。
【００２４】
１ライン画像読み取りセンサ３１で読み取られた画像データは、画像入力手段１０１から入力される。本実施形態では、注目画素を中心にして、左右に５画素ずつ、計１１画素分のデータが入力される。各画素は、０〜２５５レベルの８ビット多値輝度信号であるとする。注目画素が１画素ずつずれていくように構成され、注目画素が６画素目であれば、１〜１１画素目の画像データが供給されて処理を施し、注目画素である６画素目の処理が終了すると注目画素を７画素目として、２〜１２画素目の画像データが供給され、主走査画素数分の処理を続ける。また、主走査画素数分の処理が終了したら、副走査方向に１ライン進み、同様に処理を続け、副走査読み取りライン分だけ処理を続けて終了する。
【００２５】
画像データの供給分が１１画素というのは、フィルタのサイズにより決定される値である。注目画素が画像端部である場合には、１１画素分のデータを供給できない場合があるが、その場合は、処理を行わず、入力された画素データをそのまま出力すればよい。
【００２６】
ここで、１ライン画像読み取りセンサ３１から入力される画像データは、主走査方向に７１０×１０＝７１００画素であるが、処理の簡素化を図るために、上述した補間画素Ｈ１からＨ９は、それぞれイメージセンサ３１−１〜３１−９の最後の画素Ｌと隣のイメージセンサの最初の画素Ｆとの間に、ダミーデータとして挿入されているとする。補間画素Ｈ１〜Ｈ９は、最終的に補間演算されて出力されるため、ダミーデータはどのような値であっても構わないが、ここでは、０を入力することにする。
【００２７】
以上のことから、１画素目〜７１０画素目は、１個目のイメージセンサ３１−１で生成された画素データであり、７１１画素目はＨ１（ダミーデータ）であり、７１２画素目〜１４２１画素目は、２個目のイメージセンサ３１−２で生成された画素データであり、１４２２画素目はＨ２（ダミーデータ）である。以降同じように入力されることとなり、入力される画像データは、主走査画素数７１００に補間画素数９を加えた計７１０９画素データとなる。補間が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９の位置は、
（イメージセンサの画素数（７１０）＋１）×Ｎ画素目
但し、Ｎは整数
となる。
【００２８】
要求される主走査画素数は７１００画素と述べたが、要求されるよりも広い範囲を読み取れるように構成されても、範囲外の画素は使用せず破棄すればよいので、大きな問題ではない。
【００２９】
画像入力手段１０１から入力された画像データは、第１のフィルタ手段１０３に入力される。入力される画像データは、注目画素と注目画素近傍の左右５画素ずつの計１１画素とし、畳み込み演算処理が１１画素のデータを用いて行われる。第１のフィルタ手段１０３の処理は、前述の通り、周期性のある画像データに対して有効な補間演算を行うために必要となる。
【００３０】
ここで、１１画素のフィルタ係数の一例を以下に示す。
【００３１】
23,-49,75,-98,113,0,113,-98,75,-49,23
このフィルタ係数において、真中の係数「０」は注目画素用の係数である。補間演算が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９は、ダミーデータが予めセットしてあり、畳み込み演算に反映させないように０となっている。そのため、注目画素を除く１０画素の畳み込み演算となっている。上記係数を用いて、各画素は、それぞれの位置に対応した係数と掛け算される。例えば、最も左の係数「２３」は、注目画素から左に５画素目の画像データと掛け算され、左から２番目の係数「−４９」は、注目画素から左に４画素目の画像データと掛け算されといった具合に演算される。
【００３２】
それら掛け算の結果を１０画素分、全て足された総和に対して１２８で割った値を算出するように第１のフィルタ手段１０３は構成される。１２８という数字は、フィルタ係数の正規化数である。同じ周波数応答を得るためには、正規化数に応じて、フィルタ係数が変わってくる。ハード化やソフト処理時の高速化のために２のべき乗となるようにすることが望ましく、本実施形態では、仮に１２８としている。
【００３３】
図４は、第１のフィルタ手段１０３に使用する上述の係数の空間周波数応答を示すグラフであり、横軸が空間周波数（ｌｐ／ｍｍ）、縦軸がゲインを表している。
【００３４】
本実施形態では、読み取り解像度を６００ｄｐｉとしているために、３００ｄｐｉ＝約１２［ｌｐ／ｍｍ］までのグラフとなっている。０［ｌｐ／ｍｍ］〜８［ｌｐ／ｍｍ］までほぼ１になっている。これは、８［ｌｐ／ｍｍ］までの周波数をもつ画像であれば、ほぼ的確に補間処理ができることを表している。すなわち、原稿に印刷物のように細かい周期の網点が存在したとしても、８［ｌｐ／ｍｍ］＝約２００線までの印刷物であれば、補間処理により近傍の画素から補間画素が的確に算出され、つなぎ目Ｈ１〜Ｈ９を目立たなくすることが可能となる。
【００３５】
また、より高周波数になると、ゲインがマイナスになってその値が大きくなっていることが判る。より高周波な成分をもつ画像に対しては、振幅が原稿とは反転し、振幅が不自然に大きくなることを表しているが、現状では、２００線を超える周波数の原稿は稀であるために、あまり大きな問題とはならない。
【００３６】
画像入力手段１０１から入力された画像データは、第２のフィルタ手段１０４にも入力される。入力される画像データは、注目画素と注目画素の隣の左右１画素ずつの計３画素とし、畳み込み演算処理が３画素のデータを用いて行われる。第２のフィルタ手段１０４の処理は、前述の通り、第１のフィルタ手段１０３の処理に適さない画像データに対して有効な補間演算を行うために必要となる。また、周期性のない画像を対象にするため、第１のフィルタ手段１０３のサイズよりも小さいフィルタサイズで構成することが可能である。
【００３７】
３画素のフィルタ係数の一例を以下に示す。
【００３８】
６４，０，６４
このフィルタ係数において、真中の係数は、注目画素用の係数であり、０となっている。補間演算が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９は、ダミーデータが予めセットしてあり、畳み込み演算に反映させないように０となっている。そのため、注目画素を除く２画素の畳み込み演算である。また、第１のフィルタ手段１０３と同様、正規化数が１２８であり、畳み込み演算された後で、１２８で割り算をすることで、第２のフィルタ手段１０４の処理は行われる。ここでは、正規化数を１２８としたが、正規化数を２として、係数を左右画素が１、注目画素が０として回路構成を簡単にしてもよい。ここでは、第１のフィルタ手段１０３の処理と同じ正規化数としたが、特に同じである必要はない。
【００３９】
画像入力手段１０１は、セレクト信号生成手段１０２にも画像データを供給する。セレクト信号生成手段１０２は、第１のフィルタ手段１０３に適さない周期性のない画像かどうかの判断を行い、第１のフィルタ手段１０３の処理に適した画像と判断すると１を、そうでなければ０を出力し、セレクタ手段１０５にセレクト信号ＳＬを供給する。
【００４０】
＜セレクト信号生成手段１０２の詳細＞
図５は、セレクト信号生成手段１０２の内部構成を示す図である。
【００４１】
図中の８０１は左平坦度検出手段、８０２は右平坦度検出手段である。８０３はＡＮＤ処理手段である。左平坦度検出手段８０１及び右平坦度検出手段８０２は、平坦であると判断すると０を、平坦でないと判断すると１を出力する。すなわち、どちらも平坦でないと判断されると１を出力して、第１のフィルタ手段１０３の処理結果を用いるというセレクト信号ＳＬを出力し、どちらか一方でも平坦であると判断すると０を出力して、第２のフィルタ手段１０４の処理結果を用いるというセレクト信号ＳＬを出力することになる。
【００４２】
図６は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果に適していない画像例を示すグラブである。
【００４３】
このグラフの横軸は画素を示し、縦軸は輝度レベルを示しており、輝度の主走査方向の分布である。輝度レベルは、値が大きければ明るく、小さければ暗い画素となる。注目画素は、供給された画像データを表す図７に示すように、５の位置（「＊」印）であり（左から右の画素に向かって０〜１０の番号が付されている）、第１のフィルタ手段１０３で演算した結果、周りの画素よりも暗くなってしまっており、これが副走査方向に数ライン続くことになるため、つなぎ目が目立ってしまうことになる。
【００４４】
注目画素より左は明るく、右は暗くなっており、周期性のない画像であることが図６のグラフから判る。左側が下地部で文字が右側に存在する場合にこのような分布となる。上述の通り、副走査方向に数ラインに亘ってこのような状態が続くと、文字部に近接した下地部に暗い線状のノイズが発生してしまう。このような場合、第２のフィルタ手段１０４の処理を用いることで、的確な補間演算が可能なことが判る。すなわち、４の位置の画素と６の位置の画素の平均となるため、図６のように極端に暗くなって目立ったりすることがなくなる。
【００４５】
このように、周期性がなく第１のフィルタ手段１０３に適さない画像データ、輝度分布であることを検出した場合には、第２のフィルタ手段１０４の結果を用いるようにすることで、つなぎ目を目立たなくすることが可能となる。
【００４６】
左平坦度検出は、以下のように行われる。
【００４７】
まず４画素分（図７に示した画素１，画素２，画素３，画素４）の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを算出し、その最大値と最小値の差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が予め定められた閾値（ＴＨ０）以下であるならば、平坦と判断して「０」を出力し、それ以外であるならば、平坦でないと判断して、「１」を出力する。
【００４８】
周期性があり、一定以上の振幅をもっているのであれば、４画素の間にＭＡＸ−ＭＩＮの差が大きい値になることが予想される。これを判定するために上述のようにすることで、平坦でない（周期性があると推定される）か、平坦かを検出する。本実施形態では、４画素で平坦度検出を行ったが、この限りではないことは言うまでもない。
【００４９】
一方、右平坦度検出は、図７に示した画素６、７，８，９で、同様の処理を行う。
【００５０】
セレクタ手段１０５は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果と、第２のフィルタ手段１０４の処理結果と、注目画素信号ＴＧ１及び注目画素位置情報ＴＧ２を入力し、注目画素位置情報ＴＧ２がつなぎ目部分でないと判断したときは、注目画素信号ＴＧ１をそのまま出力する。
【００５１】
また、注目画素位置がつなぎ目部分であった場合には、セレクタ信号ＳＬにより、第１のフィルタ手段１０３の処理結果もしくは第２のフィルタ手段１０４の処理結果を選択して出力する。
【００５２】
このように本実施形態では、センサのつなぎ部分を約２画素分の距離として、その間の１画素を周辺の画素データを用いて補間演算する。補間演算は、周辺画素データを畳み込み演算するデジタルフィルタを用いて行われる。左右５画素ずつのフィルタサイズのデジタルフィルタである第１のフィルタ手段１０３を用いて、周期的な画像であれば、画質劣化が少なく補間できるようにフィルタを設計する。但し、この方法で補間すると、下地と文字の境界のような輝度値が大きく異なり且つ周期性の少ない画像の場合に画質劣化が生じてしまうため、周期性の少ない画像で画質劣化が少ない左右１画素ずつの平均値で補間画素データを生成する小さいフィルタサイズのデジタルフィルタである第２のフィルタ手段１０４を用意しておいて、補間すべき注目画素の左右側それぞれの輝度分布が平坦かどうかを検出し、平坦である場合には、画像に周期性が少ないと判断して第２のフィルタ手段１０４で得られた補間結果を用いるように構成する。
【００５３】
このように、第１と第２のフィルタ手段１０３，１０４を備え、これを適応的に切り換えることで、複数個のイメージセンサを一列に配置した画像読み取りセンサを有する画像読み取り装置であっても、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間することができるので、イメージセンサ間のつなぎ目を目立たせることなく良好な画像を得ることができる。
【００５４】
［第２実施形態］
本実施形態は、セレクト信号生成手段１０２を図８に示すように構成したものである。
【００５５】
同図において、８０１が左平坦度検出手段、８０２が右平坦度検出手段、８０３がＡＮＤ処理手段であり、これらの機能は、図５に図示したものと同じであり、同様の処理を行うため、説明を省略する。９０１はセンタ平坦度検出手段、９０２はセンタ平坦度例外検出手段、９０３はＯＲ処理手段、９０４はＡＮＤ処理手段である。
【００５６】
本実施形態では、セレクタ信号生成手段１０２に、センタ平坦度検出手段９０１及びセンタ平坦度例外検出手段９０２を設けることで、より精度の高いセレクト信号ＳＬを生成することができる。
【００５７】
図９は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果に適していない画像例を示す図であり、横軸が画素を示し、縦軸は輝度レベルを示しており、輝度の主走査方向の分布である。輝度レベルは、値が大きければ明るく、小さければ暗い画素となる。
【００５８】
同図において、注目画素は、図７に示すように５の位置であり、第１のフィルタ手段１０３で演算した結果、周りの画素よりも暗くなってしまっており、これが副走査方向に数ライン続くことになるため、つなぎ目が目立ってしまうことになる。
【００５９】
注目画素より左は明るく右は暗くなっており、周期性がない画像であるか、もしくは１１画素で検出するには長すぎる周期であることが図９のグラフから判る。左右に線があるなど暗い画像データで、真中が明るく抜けている場合の分布となる。上述の通り、副走査方向に数ラインに亘ってこのような状態が続くと、暗い画像データの間にある明るい画像部に暗い線状のノイズが発生してしまう。このような場合、第２のフィルタ手段１０４の処理を用いることで、的確な補間演算が可能なことが判る。すなわち、４の位置の画素と６の位置の画素の平均となるため、図９に示すケースのように極端に暗くなって目立ったりすることがなくなる。
【００６０】
センタ平坦度検出手段９０１は、このような場合にセレクト信号ＳＬを０とし、第２のフィルタ手段１０４の処理を選択させるように動作することで、上述の問題を回避しようというものである。センタ平坦度検出は、以下のように行われる。
【００６１】
まず４画素分（図７に示した画素３，画素４，画素６，画素７）の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを算出し、その最大値と最小値の差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が予め定められた閾値（ＴＨ２）以下であるならば、平坦と判断して０を出力する。それ以外ならば、１を出力する。図９のような画像の場合、左右４画素づつの平坦度検出では左右ともに平坦でないと検出され、第１のフィルタ部１０３の処理が適用されてしまう。そこで、センタの平坦度 検出を行い、左右の平坦度検出結果にかかわらず、第２のフィルタ部１０４の処理を適用できるようにする。
【００６２】
センタ平坦度例外検出手段９０２は、センタ平坦度検出手段９０１が平坦であると判断した場合でも、第１のフィルタ手段１０３を使う方が的確に補間演算できる場合に１を出力し、センタ平坦度検出手段９０１とセンタ平坦度例外検出手段９０２の出力の論理和をＯＲ処理手段９０３で出力することにより、より高精度なセレクト信号ＳＬを生成する。すなわち、センタ平坦度検出手段９０１が平坦と判断して０を出力し、且つセンタ平坦度例外検出手段９０２が第１のフィルタ手段１０３の処理が必要でないと判断して０を出力した場合に、ＯＲ処理手段９０３は、０を出力し、第２のフィルタ手段１０４の処理を使うような信号を生成する。それ以外の場合は、ＯＲ処理手段９０３は、１を出力し、第１のフィルタ手段１０３の処理を使うような信号を生成することになる。
【００６３】
センタ平坦度例外検出手段９０２は、図１０に示すようなケースに、第１のフィルタ手段１０３を選択するように１を出力することになる。図１０は、センタ平坦度例外検出手段９０２を説明するための画像データの輝度分布図であり、２画素は明るい画素で１画素は暗い画素の３画素周期の画像の輝度分布を表していると推定される。２００線の印刷原稿などでこのような輝度分布を示す。
【００６４】
このような場合に、第２のフィルタ手段１０４の処理を使用して補間演算をすると、画素２や画素８のように暗い画素として補間演算すべきところを図１０のケースのように明るい画素として補間演算してしまう。これを防ぐために、センタ平坦度例外検出手段９０２は、以下のような処理とする。
【００６５】
図７に示した画素１，２，３，７，８，９を用いて、画素１と画素２のレベル差（絶対値）が閾値ＴＨ３を超えており、且つ画素９と画素８のレベル差（絶対値）が閾値ＴＨ４を超えており、且つ画素１と画素３のレベル差（絶対値）が、画素１と画素２のレベル差（絶対値）より少なく、且つ画素７と画素９のレベル差（絶対値）が画素８と画素９のレベル差（絶対値）より少ない場合に、１を出力する。それ以外は、０を出力する。
【００６６】
本実施形態では、左平坦度検出手段８０１、右平坦度検出手段８０２、センタ平坦度検出手段９０１、及びセンタ平坦度例外検出手段９０２を有し、左平坦度検出手段８０１及び右平坦度検出手段８０２のいずれか１つでも平坦であると判定されるか、センタ平坦度検出手段９０１で平坦であると検出され、且つセンタ平坦度例外検出手段９０２で一定の条件を満たさなかった場合に、第２のフィルタ手段１０４の処理を選択するように動作する。これにより、センサつなぎ目部分の欠落データを、高精度且つ簡単に補間することができるので、イメージセンサ間のつなぎ目を目立たせることなく、一層高品質な画像を得ることができる。
【００６７】
なお、各処理の説明で用いた閾値ＴＨ０〜ＴＨ４は設計事項であるが、輝度レベルが２５５レベルと想定した場合に、閾値が２００レベル以上などと極端に大きくしたり、０のように極端に小さくすると所望の効果が得られなくなるため、適切な数字を選ぶ必要がある。例えば、２０レベル近辺とすると予想される効果が得られ易い。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用してもよい。前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、完成されることは言うまでもない。
【００６９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭを用いることができる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが処理を行って実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、複数個の画像読み取りセンサをつなぎ合わせた画像読み取り装置により読み取りを行う場合のように補間すべき注目画素がある場合でも、注目画素データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）内に設けられた補間演算部の構成を示すブロック図である。
【図２】 各実施形態の画像読み取り装置の外観図である。
【図３】 各実施形態に係る画像読み取りセンサの動作を説明するための図である。
【図４】 第１のフィルタ手段１０３に使用する係数の空間周波数応答を示すグラフである。
【図５】 図１中のセレクト信号生成手段の内部構成を示す図である。
【図６】 図１中の第１のフィルタ手段の処理結果に適していない画像例を示すグラブである。
【図７】 各処理を説明するための画素位置を表した図である。
【図８】 第２実施形態に係るセレクタ信号生成手段を示すブロック図である。
【図９】 センタ平坦度検出処理を説明するための画像データの輝度分布図である。
【図１０】 センタ平坦度例外検出処理を説明するための画像データの輝度分布図である。
【符号の説明】
３１ １ライン画像読み取りセンサ
３１−１〜３１−１０ イメージセンサ
１０１ 画像入力手段
１０２ セレクト信号生成手段
１０３ 第１のフィルタ手段
１０４ 第２のフィルタ手段
１０５ セレクト手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージスキャナやファクシミリ装置、複写機などの画像読み取り装置、画像読み取り装置のデータ補間方法及び制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像を画素毎にデジタル信号として読み取る画像読み取り装置は、従来より知られている。すなわち、この画像読み取り装置は、１次元の画素配列を有する画像読み取りセンサを複数個備え、この複数の画像読み取りセンサを、画素配列の方向に一列に複数個配置することで必要とされる画像読み取り範囲を満足するように構成され、画素配列と垂直な方向に移動しながら原稿画像を２次元デジタル信号として読み取るような構成になっている。
【０００３】
しかし、この種の画像読み取り装置では、複数個設置された画像読み取りセンサ間のつなぎ部分の距離を精度よく約１画素分の距離にすることは、読み取り解像度が高くなってくると困難になってくる。センサ間のつなぎ部分の距離が離れると、印刷など網点画像等の周期性のある原稿画像を読み取った場合に、センサのつなぎの部分で読み取れない欠落データが生じ、筋状のノイズが発生してしまい、画質劣化の原因となっていた。
【０００４】
このようなセンサつなぎ部分の欠落データを補間するため、一次元のフィルタ演算を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、補間位置であっても補間位置でなくても、全てのエレメントにおいてこのフィルタ演算が行われ、補間位置以外の任意のデータ位置でのフィルタ演算結果と実データ（輝度値）との差分を求め、実データに最も近かったフィルタ演算結果を補間位置でのフィルタ演算結果として選択するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−８８５３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術（例えば、特許文献１）では、センサつなぎ部分以外の画素において、複数のフィルタ演算結果と実際の輝度値との比較を１つずつ行うので、処理が複雑化する。さらに高精度な補間を行うためには、参照データの数を増やす必要があり、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得る観点から限界があった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、複数個の画像読み取りセンサをつなぎ合わせた画像読み取り装置であっても、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得ることができる画像読み取り装置、画像読み取り装置のデータ補間方法及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像読み取り装置は、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段と、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画素補間手段と、を有する画像読み取り装置において、前記画素補間手段は、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出する平坦度検出手段と、前記平坦度検出手段の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するフィルタサイズ選択手段と、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、前記選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出する補間データ算出手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項８に記載のデータ補間方法は、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法であって、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出し、その検出結果に応じてフィルタサイズを選択し、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより 前記補間データを算出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項９に記載の制御プログラムは、原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法をコンピュータにより実行するための制御プログラムであって、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出するステップと、前記平坦度の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するステップと、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでのフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
＜画像読み取り装置の概略構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）内に設けられた補間演算部の構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態の画像読み取り装置の外観図である。
【００１３】
初めに図２において、本実施形態の画像読み取り装置であるスキャナは、原稿となる紙上の画像を照明し、１ライン画像読み取りセンサ（図３参照）を走査することで、ラスターイメージデータとして電気信号に変換する。スキャナに設けられた原稿台ガラス上に原稿をセットして、装置使用者が図示されない操作部において読み取りの指示を与えると、スキャナが原稿を読み取り上述のように電気信号に変換する。また、装置使用者が原稿用紙を原稿フィーダ２０１のトレイ２０２にセットし、操作部において読み取りの指示を与えることにより、フィーダ２０１が原稿用紙を一枚ずつフィードして原稿画像の読み取り動作を行うようにしてもよい。
【００１４】
＜画像読み取りセンサの詳細＞
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態の画像読み取りセンサの動作を説明するための図であり、同図（ａ）は原稿台ガラス３０と１ライン画像読み取りセンサ３１を示し、同図（ｂ）は１ライン画像読み取りセンサの拡大図を示している。
【００１５】
図３（ａ）において、装置使用者は、読み取りたい画像が下向きになるように原稿を原稿台ガラス３０上にセットすると、原稿は照明手段で照明され、その反射してきた光がレンズ（セルフォック（商標）レンズアレイなど）を通して１ライン画像読み取りセンサ３１に結像される。１ライン画像読み取りセンサ３１は、その光像をアナログ電気信号に変換し、そして図示されないＡ／Ｄ変換装置によりデジタルの画像データが生成される。１ライン画像読み取りセンサ３１は、ＣＣＤデバイス等の光電変換デバイスを備えて主走査方向に画像データを生成するので、スキャナは、該１ライン画像読み取りセンサ３１を主走査方向と垂直な方向（副走査方向）に走査することにより、２次元画像データを生成することができる。
【００１６】
１ライン画像読み取りセンサ３１は、複数個の小さなイメージセンサ３１−１〜３１−１０から成り、必要な主走査画素数を供給できるように構成されている。３００ｍｍを６００ｄｐｉで読み取ると想定すると、必要となる主走査画素数は、
３００ｍｍ／（２５．４／６００）＝約７１００画素
但し、１インチ［ｉｎｃｈ］＝２５．４ｍｍ
となる。各イメージセンサ３１−１〜３１−１０は、それぞれ７１０画素から構成され、７１０×１０個で７１００画素を構成することになる。１画素の距離は、６００ｄｐｉの読み取り解像度と想定しているため、
１／６００インチ＝２５．４／６００ｍｍ＝約０．０４２３ｍｍ
である。よって、図３（ｂ）に示す距離Ａは、本実施形態では約０．０４２３ｍｍである。
【００１７】
イメージセンサ３１−１〜３１−９の最後の画素Ｌと隣合うセンサの最初の画素Ｆとの間の距離を約０．０４２３ｍｍとすれば問題がないのであるが、該イメージセンサのチップの構成上、非常に困難もしくは物理的に不可能であることがあり、より長い距離が必要とされる場合がある。本実施形態では、距離Ａの２倍の距離２Ａとすることで、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０の実装を容易にしている。
【００１８】
また、図３（ｂ）に示すように画素Ｌと画素Ｆの間が他の画素よりも離れているために、このままでは各イメージセンサ３１−１〜３１−１０のつなぎ目が目立ってしまうことになる。そこで、本実施形態では、画素Ｌと画素Ｆの間の読み取ることのできない画素Ｈを後述する補間演算部で算出し、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０間のチップのつなぎ目を目立たなくするようにしている。
【００１９】
補間される画素Ｈは、各イメージセンサ３１−１〜３１−１０のつなぎ目毎に存在するため、本実施形態では、イメージセンサ１個目と２個目の間の画素Ｈ１から、９個目と１０個目の間の画素Ｈ９までの合計９箇所で補間演算部による算出が必要となる。
【００２０】
＜補間演算部の詳細＞
図１に示すように、補間演算部は、画像入力手段１０１、セレクト信号生成手段１０２、第１のフィルタ手段１０３、第２のフィルタ手段１０４、及びセレクト手段１０５で構成されている。
【００２１】
画像入力手段１０１から画像データが入力されると、周期性のある画像データの補間に適した第１のフィルタ手段１０３と、第１のフィルタ手段１０３に適さない画像データの補間を行う第２のフィルタ手段１０４とで畳み込み演算を行い、それぞれフィルタ処理後の信号を生成する。セレクト信号生成手段１０２は、画像データが第１のフィルタ手段１０３に適した画像であるかどうかを判定し、セレクト信号ＳＬを生成して出力する。
【００２２】
セレクト手段１０５は、第１、第２のフィルタ手段１０３，１０４でそれぞれ演算された各画像信号及び注目画素信号ＴＧ１の３つの画像信号と、注目画素位置情報ＴＧ２とが入力され、注目画素位置情報ＴＧ２が、補間を必要としている位置を示していない場合には、注目画素信号ＴＧ１をそのまま出力する。補間を必要としている位置、すなわち画素Ｈ１〜Ｈ９の位置の場合には、セレクト信号ＳＬに応じて、第１のフィルタ手段１０３の処理信号もしくは第２のフィルタ手段１０４の処理信号のどちらかを選択して出力する。
【００２３】
以下、この補間演算部の処理について、さらに詳しく説明する。
【００２４】
１ライン画像読み取りセンサ３１で読み取られた画像データは、画像入力手段１０１から入力される。本実施形態では、注目画素を中心にして、左右に５画素ずつ、計１１画素分のデータが入力される。各画素は、０〜２５５レベルの８ビット多値輝度信号であるとする。注目画素が１画素ずつずれていくように構成され、注目画素が６画素目であれば、１〜１１画素目の画像データが供給されて処理を施し、注目画素である６画素目の処理が終了すると注目画素を７画素目として、２〜１２画素目の画像データが供給され、主走査画素数分の処理を続ける。また、主走査画素数分の処理が終了したら、副走査方向に１ライン進み、同様に処理を続け、副走査読み取りライン分だけ処理を続けて終了する。
【００２５】
画像データの供給分が１１画素というのは、フィルタのサイズにより決定される値である。注目画素が画像端部である場合には、１１画素分のデータを供給できない場合があるが、その場合は、処理を行わず、入力された画素データをそのまま出力すればよい。
【００２６】
ここで、１ライン画像読み取りセンサ３１から入力される画像データは、主走査方向に７１０×１０＝７１００画素であるが、処理の簡素化を図るために、上述した補間画素Ｈ１からＨ９は、それぞれイメージセンサ３１−１〜３１−９の最後の画素Ｌと隣のイメージセンサの最初の画素Ｆとの間に、ダミーデータとして挿入されているとする。補間画素Ｈ１〜Ｈ９は、最終的に補間演算されて出力されるため、ダミーデータはどのような値であっても構わないが、ここでは、０を入力することにする。
【００２７】
以上のことから、１画素目〜７１０画素目は、１個目のイメージセンサ３１−１で生成された画素データであり、７１１画素目はＨ１（ダミーデータ）であり、７１２画素目〜１４２１画素目は、２個目のイメージセンサ３１−２で生成された画素データであり、１４２２画素目はＨ２（ダミーデータ）である。以降同じように入力されることとなり、入力される画像データは、主走査画素数７１００に補間画素数９を加えた計７１０９画素データとなる。補間が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９の位置は、
（イメージセンサの画素数（７１０）＋１）×Ｎ画素目
但し、Ｎは整数
となる。
【００２８】
要求される主走査画素数は７１００画素と述べたが、要求されるよりも広い範囲を読み取れるように構成されても、範囲外の画素は使用せず破棄すればよいので、大きな問題ではない。
【００２９】
画像入力手段１０１から入力された画像データは、第１のフィルタ手段１０３に入力される。入力される画像データは、注目画素と注目画素近傍の左右５画素ずつの計１１画素とし、畳み込み演算処理が１１画素のデータを用いて行われる。第１のフィルタ手段１０３の処理は、前述の通り、周期性のある画像データに対して有効な補間演算を行うために必要となる。
【００３０】
ここで、１１画素のフィルタ係数の一例を以下に示す。
【００３１】
23,-49,75,-98,113,0,113,-98,75,-49,23
このフィルタ係数において、真中の係数「０」は注目画素用の係数である。補間演算が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９は、ダミーデータが予めセットしてあり、畳み込み演算に反映させないように０となっている。そのため、注目画素を除く１０画素の畳み込み演算となっている。上記係数を用いて、各画素は、それぞれの位置に対応した係数と掛け算される。例えば、最も左の係数「２３」は、注目画素から左に５画素目の画像データと掛け算され、左から２番目の係数「−４９」は、注目画素から左に４画素目の画像データと掛け算されといった具合に演算される。
【００３２】
それら掛け算の結果を１０画素分、全て足された総和に対して１２８で割った値を算出するように第１のフィルタ手段１０３は構成される。１２８という数字は、フィルタ係数の正規化数である。同じ周波数応答を得るためには、正規化数に応じて、フィルタ係数が変わってくる。ハード化やソフト処理時の高速化のために２のべき乗となるようにすることが望ましく、本実施形態では、仮に１２８としている。
【００３３】
図４は、第１のフィルタ手段１０３に使用する上述の係数の空間周波数応答を示すグラフであり、横軸が空間周波数（ｌｐ／ｍｍ）、縦軸がゲインを表している。
【００３４】
本実施形態では、読み取り解像度を６００ｄｐｉとしているために、３００ｄｐｉ＝約１２［ｌｐ／ｍｍ］までのグラフとなっている。０［ｌｐ／ｍｍ］〜８［ｌｐ／ｍｍ］までほぼ１になっている。これは、８［ｌｐ／ｍｍ］までの周波数をもつ画像であれば、ほぼ的確に補間処理ができることを表している。すなわち、原稿に印刷物のように細かい周期の網点が存在したとしても、８［ｌｐ／ｍｍ］＝約２００線までの印刷物であれば、補間処理により近傍の画素から補間画素が的確に算出され、つなぎ目Ｈ１〜Ｈ９を目立たなくすることが可能となる。
【００３５】
また、より高周波数になると、ゲインがマイナスになってその値が大きくなっていることが判る。より高周波な成分をもつ画像に対しては、振幅が原稿とは反転し、振幅が不自然に大きくなることを表しているが、現状では、２００線を超える周波数の原稿は稀であるために、あまり大きな問題とはならない。
【００３６】
画像入力手段１０１から入力された画像データは、第２のフィルタ手段１０４にも入力される。入力される画像データは、注目画素と注目画素の隣の左右１画素ずつの計３画素とし、畳み込み演算処理が３画素のデータを用いて行われる。第２のフィルタ手段１０４の処理は、前述の通り、第１のフィルタ手段１０３の処理に適さない画像データに対して有効な補間演算を行うために必要となる。また、周期性のない画像を対象にするため、第１のフィルタ手段１０３のサイズよりも小さいフィルタサイズで構成することが可能である。
【００３７】
３画素のフィルタ係数の一例を以下に示す。
【００３８】
６４，０，６４
このフィルタ係数において、真中の係数は、注目画素用の係数であり、０となっている。補間演算が必要となる画素Ｈ１〜Ｈ９は、ダミーデータが予めセットしてあり、畳み込み演算に反映させないように０となっている。そのため、注目画素を除く２画素の畳み込み演算である。また、第１のフィルタ手段１０３と同様、正規化数が１２８であり、畳み込み演算された後で、１２８で割り算をすることで、第２のフィルタ手段１０４の処理は行われる。ここでは、正規化数を１２８としたが、正規化数を２として、係数を左右画素が１、注目画素が０として回路構成を簡単にしてもよい。ここでは、第１のフィルタ手段１０３の処理と同じ正規化数としたが、特に同じである必要はない。
【００３９】
画像入力手段１０１は、セレクト信号生成手段１０２にも画像データを供給する。セレクト信号生成手段１０２は、第１のフィルタ手段１０３に適さない周期性のない画像かどうかの判断を行い、第１のフィルタ手段１０３の処理に適した画像と判断すると１を、そうでなければ０を出力し、セレクタ手段１０５にセレクト信号ＳＬを供給する。
【００４０】
＜セレクト信号生成手段１０２の詳細＞
図５は、セレクト信号生成手段１０２の内部構成を示す図である。
【００４１】
図中の８０１は左平坦度検出手段、８０２は右平坦度検出手段である。８０３はＡＮＤ処理手段である。左平坦度検出手段８０１及び右平坦度検出手段８０２は、平坦であると判断すると０を、平坦でないと判断すると１を出力する。すなわち、どちらも平坦でないと判断されると１を出力して、第１のフィルタ手段１０３の処理結果を用いるというセレクト信号ＳＬを出力し、どちらか一方でも平坦であると判断すると０を出力して、第２のフィルタ手段１０４の処理結果を用いるというセレクト信号ＳＬを出力することになる。
【００４２】
図６は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果に適していない画像例を示すグラブである。
【００４３】
このグラフの横軸は画素を示し、縦軸は輝度レベルを示しており、輝度の主走査方向の分布である。輝度レベルは、値が大きければ明るく、小さければ暗い画素となる。注目画素は、供給された画像データを表す図７に示すように、５の位置（「＊」印）であり（左から右の画素に向かって０〜１０の番号が付されている）、第１のフィルタ手段１０３で演算した結果、周りの画素よりも暗くなってしまっており、これが副走査方向に数ライン続くことになるため、つなぎ目が目立ってしまうことになる。
【００４４】
注目画素より左は明るく、右は暗くなっており、周期性のない画像であることが図６のグラフから判る。左側が下地部で文字が右側に存在する場合にこのような分布となる。上述の通り、副走査方向に数ラインに亘ってこのような状態が続くと、文字部に近接した下地部に暗い線状のノイズが発生してしまう。このような場合、第２のフィルタ手段１０４の処理を用いることで、的確な補間演算が可能なことが判る。すなわち、４の位置の画素と６の位置の画素の平均となるため、図６のように極端に暗くなって目立ったりすることがなくなる。
【００４５】
このように、周期性がなく第１のフィルタ手段１０３に適さない画像データ、輝度分布であることを検出した場合には、第２のフィルタ手段１０４の結果を用いるようにすることで、つなぎ目を目立たなくすることが可能となる。
【００４６】
左平坦度検出は、以下のように行われる。
【００４７】
まず４画素分（図７に示した画素１，画素２，画素３，画素４）の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを算出し、その最大値と最小値の差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が予め定められた閾値（ＴＨ０）以下であるならば、平坦と判断して「０」を出力し、それ以外であるならば、平坦でないと判断して、「１」を出力する。
【００４８】
周期性があり、一定以上の振幅をもっているのであれば、４画素の間にＭＡＸ−ＭＩＮの差が大きい値になることが予想される。これを判定するために上述のようにすることで、平坦でない（周期性があると推定される）か、平坦かを検出する。本実施形態では、４画素で平坦度検出を行ったが、この限りではないことは言うまでもない。
【００４９】
一方、右平坦度検出は、図７に示した画素６、７，８，９で、同様の処理を行う。
【００５０】
セレクタ手段１０５は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果と、第２のフィルタ手段１０４の処理結果と、注目画素信号ＴＧ１及び注目画素位置情報ＴＧ２を入力し、注目画素位置情報ＴＧ２がつなぎ目部分でないと判断したときは、注目画素信号ＴＧ１をそのまま出力する。
【００５１】
また、注目画素位置がつなぎ目部分であった場合には、セレクタ信号ＳＬにより、第１のフィルタ手段１０３の処理結果もしくは第２のフィルタ手段１０４の処理結果を選択して出力する。
【００５２】
このように本実施形態では、センサのつなぎ部分を約２画素分の距離として、その間の１画素を周辺の画素データを用いて補間演算する。補間演算は、周辺画素データを畳み込み演算するデジタルフィルタを用いて行われる。左右５画素ずつのフィルタサイズのデジタルフィルタである第１のフィルタ手段１０３を用いて、周期的な画像であれば、画質劣化が少なく補間できるようにフィルタを設計する。但し、この方法で補間すると、下地と文字の境界のような輝度値が大きく異なり且つ周期性の少ない画像の場合に画質劣化が生じてしまうため、周期性の少ない画像で画質劣化が少ない左右１画素ずつの平均値で補間画素データを生成する小さいフィルタサイズのデジタルフィルタである第２のフィルタ手段１０４を用意しておいて、補間すべき注目画素の左右側それぞれの輝度分布が平坦かどうかを検出し、平坦である場合には、画像に周期性が少ないと判断して第２のフィルタ手段１０４で得られた補間結果を用いるように構成する。
【００５３】
このように、第１と第２のフィルタ手段１０３，１０４を備え、これを適応的に切り換えることで、複数個のイメージセンサを一列に配置した画像読み取りセンサを有する画像読み取り装置であっても、センサつなぎ目部分の欠落データを簡単且つ高精度に補間することができるので、イメージセンサ間のつなぎ目を目立たせることなく良好な画像を得ることができる。
【００５４】
［第２実施形態］
本実施形態は、セレクト信号生成手段１０２を図８に示すように構成したものである。
【００５５】
同図において、８０１が左平坦度検出手段、８０２が右平坦度検出手段、８０３がＡＮＤ処理手段であり、これらの機能は、図５に図示したものと同じであり、同様の処理を行うため、説明を省略する。９０１はセンタ平坦度検出手段、９０２はセンタ平坦度例外検出手段、９０３はＯＲ処理手段、９０４はＡＮＤ処理手段である。
【００５６】
本実施形態では、セレクタ信号生成手段１０２に、センタ平坦度検出手段９０１及びセンタ平坦度例外検出手段９０２を設けることで、より精度の高いセレクト信号ＳＬを生成することができる。
【００５７】
図９は、第１のフィルタ手段１０３の処理結果に適していない画像例を示す図であり、横軸が画素を示し、縦軸は輝度レベルを示しており、輝度の主走査方向の分布である。輝度レベルは、値が大きければ明るく、小さければ暗い画素となる。
【００５８】
同図において、注目画素は、図７に示すように５の位置であり、第１のフィルタ手段１０３で演算した結果、周りの画素よりも暗くなってしまっており、これが副走査方向に数ライン続くことになるため、つなぎ目が目立ってしまうことになる。
【００５９】
注目画素より左は明るく右は暗くなっており、周期性がない画像であるか、もしくは１１画素で検出するには長すぎる周期であることが図９のグラフから判る。左右に線があるなど暗い画像データで、真中が明るく抜けている場合の分布となる。上述の通り、副走査方向に数ラインに亘ってこのような状態が続くと、暗い画像データの間にある明るい画像部に暗い線状のノイズが発生してしまう。このような場合、第２のフィルタ手段１０４の処理を用いることで、的確な補間演算が可能なことが判る。すなわち、４の位置の画素と６の位置の画素の平均となるため、図９に示すケースのように極端に暗くなって目立ったりすることがなくなる。
【００６０】
センタ平坦度検出手段９０１は、このような場合にセレクト信号ＳＬを０とし、第２のフィルタ手段１０４の処理を選択させるように動作することで、上述の問題を回避しようというものである。センタ平坦度検出は、以下のように行われる。
【００６１】
まず４画素分（図７に示した画素３，画素４，画素６，画素７）の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを算出し、その最大値と最小値の差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が予め定められた閾値（ＴＨ２）以下であるならば、平坦と判断して０を出力する。それ以外ならば、１を出力する。図９のような画像の場合、左右４画素づつの平坦度検出では左右ともに平坦でないと検出され、第１のフィルタ部１０３の処理が適用されてしまう。そこで、センタの平坦度 検出を行い、左右の平坦度検出結果にかかわらず、第２のフィルタ部１０４の処理を適用できるようにする。
【００６２】
センタ平坦度例外検出手段９０２は、センタ平坦度検出手段９０１が平坦であると判断した場合でも、第１のフィルタ手段１０３を使う方が的確に補間演算できる場合に１を出力し、センタ平坦度検出手段９０１とセンタ平坦度例外検出手段９０２の出力の論理和をＯＲ処理手段９０３で出力することにより、より高精度なセレクト信号ＳＬを生成する。すなわち、センタ平坦度検出手段９０１が平坦と判断して０を出力し、且つセンタ平坦度例外検出手段９０２が第１のフィルタ手段１０３の処理が必要でないと判断して０を出力した場合に、ＯＲ処理手段９０３は、０を出力し、第２のフィルタ手段１０４の処理を使うような信号を生成する。それ以外の場合は、ＯＲ処理手段９０３は、１を出力し、第１のフィルタ手段１０３の処理を使うような信号を生成することになる。
【００６３】
センタ平坦度例外検出手段９０２は、図１０に示すようなケースに、第１のフィルタ手段１０３を選択するように１を出力することになる。図１０は、センタ平坦度例外検出手段９０２を説明するための画像データの輝度分布図であり、２画素は明るい画素で１画素は暗い画素の３画素周期の画像の輝度分布を表していると推定される。２００線の印刷原稿などでこのような輝度分布を示す。
【００６４】
このような場合に、第２のフィルタ手段１０４の処理を使用して補間演算をすると、画素２や画素８のように暗い画素として補間演算すべきところを図１０のケースのように明るい画素として補間演算してしまう。これを防ぐために、センタ平坦度例外検出手段９０２は、以下のような処理とする。
【００６５】
図７に示した画素１，２，３，７，８，９を用いて、画素１と画素２のレベル差（絶対値）が閾値ＴＨ３を超えており、且つ画素９と画素８のレベル差（絶対値）が閾値ＴＨ４を超えており、且つ画素１と画素３のレベル差（絶対値）が、画素１と画素２のレベル差（絶対値）より少なく、且つ画素７と画素９のレベル差（絶対値）が画素８と画素９のレベル差（絶対値）より少ない場合に、１を出力する。それ以外は、０を出力する。
【００６６】
本実施形態では、左平坦度検出手段８０１、右平坦度検出手段８０２、センタ平坦度検出手段９０１、及びセンタ平坦度例外検出手段９０２を有し、左平坦度検出手段８０１及び右平坦度検出手段８０２のいずれか１つでも平坦であると判定されるか、センタ平坦度検出手段９０１で平坦であると検出され、且つセンタ平坦度例外検出手段９０２で一定の条件を満たさなかった場合に、第２のフィルタ手段１０４の処理を選択するように動作する。これにより、センサつなぎ目部分の欠落データを、高精度且つ簡単に補間することができるので、イメージセンサ間のつなぎ目を目立たせることなく、一層高品質な画像を得ることができる。
【００６７】
なお、各処理の説明で用いた閾値ＴＨ０〜ＴＨ４は設計事項であるが、輝度レベルが２５５レベルと想定した場合に、閾値が２００レベル以上などと極端に大きくしたり、０のように極端に小さくすると所望の効果が得られなくなるため、適切な数字を選ぶ必要がある。例えば、２０レベル近辺とすると予想される効果が得られ易い。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用してもよい。前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、完成されることは言うまでもない。
【００６９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭを用いることができる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが処理を行って実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、複数個の画像読み取りセンサをつなぎ合わせた画像読み取り装置により読み取りを行う場合のように補間すべき注目画素がある場合でも、注目画素データを簡単且つ高精度に補間して高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）内に設けられた補間演算部の構成を示すブロック図である。
【図２】 各実施形態の画像読み取り装置の外観図である。
【図３】 各実施形態に係る画像読み取りセンサの動作を説明するための図である。
【図４】 第１のフィルタ手段１０３に使用する係数の空間周波数応答を示すグラフである。
【図５】 図１中のセレクト信号生成手段の内部構成を示す図である。
【図６】 図１中の第１のフィルタ手段の処理結果に適していない画像例を示すグラブである。
【図７】 各処理を説明するための画素位置を表した図である。
【図８】 第２実施形態に係るセレクタ信号生成手段を示すブロック図である。
【図９】 センタ平坦度検出処理を説明するための画像データの輝度分布図である。
【図１０】 センタ平坦度例外検出処理を説明するための画像データの輝度分布図である。
【符号の説明】
３１ １ライン画像読み取りセンサ
３１−１〜３１−１０ イメージセンサ
１０１ 画像入力手段
１０２ セレクト信号生成手段
１０３ 第１のフィルタ手段
１０４ 第２のフィルタ手段
１０５ セレクト手段
Claims (9)
- 原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段と、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画素補間手段と、を有する画像読み取り装置において、
前記画素補間手段は、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出する平坦度検出手段と、前記平坦度検出手段の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するフィルタサイズ選択手段と、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、前記選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出する補間データ算出手段と、を有することを特徴とする画像読み取り装置。 - 前記画像読み取り手段は、所定の間隔を空けて一列に配置された複数のイメージセンサからなり、前記注目画素は、隣接するイメージセンサ同士の間に相当する画素であることを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
- 前記補間データ算出手段は、フィルタサイズの異なる複数のフィルタを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読み取り装置。
- 前記フィルタサイズは、前記補間データ算出手段が前記補間データを算出する際に参照する画素数に基づくものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読み取り装置。
- 前記平坦度検出手段は、前記注目画素の両側それぞれに位置する複数の画素データの平坦度を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読み取り装置。
- 前記平坦度検出手段は、前記注目画素の両側それぞれに位置する複数の画素データの最大値及び最小値を算出し、その最大値と最小値の差が予め定められた閾値以下である場合に平坦度が高いと判定することを特徴とする請求項５に記載の画像読み取り装置。
- 前記平坦度検出手段は、前記注目画素の両側それぞれ及び両方に位置する複数の画素データの平坦度を検出することを特徴とする請求項５に記載の画像読み取り装置。
- 原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法であって、
前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出し、その検出結果に応じてフィルタサイズを選択し、前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出することを特徴とする画像読み取り装置のデータ補間方法。 - 原稿画像を画素毎に読み取る画像読み取り手段を有し、注目画素に相当する画素データを補間データにより補間する画像読み取り装置のデータ補間方法をコンピュータにより実行するための制御プログラムであって、
前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データの平坦度を検出するステップと、
前記平坦度の検出結果に応じてフィルタサイズを選択するステップと、
前記注目画素の近傍に位置する複数の画素データに対し、選択されたフィルタサイズでのフィルタ処理を行うことにより前記補間データを算出するステップと、
を備えたことを特徴とする制御プログラム。
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