JP3751422B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿画像をデジタル的に読み取るイメージスキャナ、デジタル複写機等の画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の画像読取装置では、光源から原稿に光を照射し、その反射光を１次元ＣＣＤ等の光電変換素子により光電変換してアナログ信号を生成し、このアナログ信号を増幅器により所定の利得で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して原稿画像の読取りを行なうようにしている。ここで、光源の光量分布や光学系のばらつきや、ＣＣＤの画素間の感度のばらつきを補正する目的で、シェーディング補正を行なうようにしている。このシェーディング補正は、原稿画像の読取りに先立って基準白板の読取りを行なうことにより、各画素毎のシェーディング補正データを取得してメモリに格納しておき、実際の原稿画像の読取りにより得られる画素毎の読取りデータと対応するシェーディング補正データとを演算する処理として行なわれる。
【０００３】
例えば、８ビットの読取りデータを取扱う場合を考える。この場合、白が２５５／２５５、黒が０／２５５となる。基準白板は主走査ラインの全長に渡って一定の濃度（白）で均一であるという前提の下に読み取られるものであり、読み取った値は本来全ての画素について２５５でなければならないが、実際には、前述した如く各種のばらつきに起因して、或る画素では２２０であったり、或る画素では２４０であったりする。そこで、前提として全ての画素の読取りデータが２５５になるべきことから
Ｋ１＝２５５／２２０、Ｋ２＝２５５／２４０
といった係数Ｋ１，Ｋ２をシェーディング補正データとして格納しおき、対応する画素の読取りデータに乗ずることにより、ばらつきを補正し得るというものである。
【０００４】
ところで、この種の画像読取装置では、原稿の地肌濃度を除去する処理が必要とされている。このような原稿の地肌濃度を除去するに当たっては、アナログ、デジタルを問わず、原稿画像の読取りデータ中のピーク値を地肌濃度と考え、Ａ／Ｄ変換器のリファレンス電圧をピーク値と同等となるように調整するか、或いは、ＣＣＤから出力される信号を増幅してリファレンス電圧と同等となるように調整するか、又は、データの振幅を制限する、等の処理、制御により、見掛け上、原稿の地肌濃度を白レベルとするような操作が行なわれている。ここに、前述したシェーディング補正を伴う場合には、地肌除去処理とが併用される。即ち、或る原稿画像を読み取ったときの主走査ラインのピーク値（Ａ／Ｄ変換後のデジタル値）をＰ１とし、このＰ１を地肌濃度と考えた場合、
Ｔ１＝２５５／Ｐ１
となるＴ１を前述したシェーディング補正データＫ１，Ｋ２にフィードバックして乗算することにより、修正された新たなシェーディング補正データとして用いるものである。これにより、シェーディング補正処理及び地肌濃度除去処理が同時に行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来例によると、デジタル変換されたピーク値を直接的にシェーディング補正データにフィードバックさせているので、そのピーク値自身にノイズ成分が含まれていた場合には、十分に地肌濃度が除去されない可能性がある。即ち、原稿画像のピークではなく、何らかの原因で突発的に生じたノイズ成分のピークをサンプリングしてしまったような場合である。また、たまたま原稿に黒ベタ情報が主走査ライン全域に渡って存在するような地肌濃度のピーク値の急激な変化があった場合には、このようなピーク値に基づき修正を加えた処理によると、得られる読取りデータは非常に濃度変化の激しいものとなってしまい、読取品質が著しく低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、デジタル変換後のピーク値におけるノイズ成分による影響を除去しつつ原稿自体の急激なピーク値変化の影響を受けることなく、適正に原稿の地肌濃度を滑らかに除去した原稿画像の読取りを行なえる画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、読取り画像データのダイナミックレンジを変化させないことで、本来の画像の読取りに支障を来すことなく、原稿の地肌濃度のみを除去した原稿画像の読取りを行なえる画像読取装置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】
請求項１記載の発明は、光源から原稿に光を照射し、その反射光を光電変換してアナログ信号を生成し、このアナログ信号を増幅器により増幅した後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して原稿画像の読取りを行なうとともに、原稿の読取りに先立つ基準白板の読取りにより得られメモリに記憶されたシェーディング補正データを用いて原稿画像の読取りデータを補正する画像読取装置において、前記原稿の主走査ライン毎の読取りデータ中のピーク値を検出するピーク値検出手段と、検出された先行する主走査ラインのピーク値に基づく所定値より大きい読み取りデータを白レベルデータに変換し、前記所定値以下の読み取りデータを、前記シェーディング補正データを用いて補正する白変換手段と、を備える。
【０００９】
従って、デジタル変換後のピーク値をシェーディング補正データの修正用にフィードバックさせることなく、先行する主走査ラインのピーク値から所定の比率範囲内の読取りデータを強制的に白レベルに変換するので、地肌周辺の濃度データのみを除去することができ、本来の読取りデータを処理するためのダイナミックレンジに変更を来さないので、読取りデータを本来の濃度値として読み取ることができ、画像データとしての再現性が向上する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定値は、先行する主走査ラインのピーク値に所定の係数を乗じた値であることを特徴とする。
【００１１】
所定値は先行する主走査ラインのピーク値に係数を乗じたものであるので、当該原稿の濃度に適切な所定値を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１に基づいて説明する。まず、光源（図示せず）により露光された原稿や基準白板からの反射光を複数のミラーや結像レンズ等を介して受光する１次元アレイ状のＣＣＤ１が設けられている。このＣＣＤ１により光電変換されたアナログ信号は、画像読取部２に入力されてデジタル変換等の処理を受ける。ここに、この画像読取部２中には周知のようにサンプルホールド回路３、所定の利得を持つ増幅器４、Ａ／Ｄ変換器５、シェーディング補正回路６が順に設けられている。これにより、ＣＣＤ１からのアナログ信号は、サンプルホールド回路３に入力されてサンプルホールドされた後、増幅器４により所定の利得で増幅される。増幅されたアナログ信号は、ＣＰＵ７によりＤ／Ａ変換器８を介して制御されている基準電圧発生部９から出力されるリファレンス電圧に基づきＡ／Ｄ変換器５によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号の形で画像処理部１０に出力される。この画像処理部１０に出力される前にシェーディング補正回路６によって必要なシェーディング補正処理を受ける。即ち、原稿の読取りに先立つ基準白板の読取りにより得られてデジタル変換された各画素毎のシェーディング補正データはメモリ１１に予め記憶されており、シェーディング補正回路６は主走査ライン毎にこのシェーディング補正データを用いて周知のようにシェーディング補正を行なう。なお、Ａ／Ｄ変換器５からシェーディング補正回路６側への出力とメモリ１１側への出力との切換えは周知の週報により適宜行なわれる。
【００１６】
このような基本的な周知構成の下、本実施の形態では、原稿の主走査ライン毎のデジタル変換された読取りデータ中のピーク値を検出するピーク値検出回路（ピーク値検出手段）１２と、このピーク値検出回路１２により検出された主走査ライン毎のピーク値を記憶するメモリ（ピーク値記憶手段）１３と、このメモリ１３に記憶されたピーク値について所定の演算処理を行なうピーク値演算回路（演算手段）１４とが設けられており、このピーク値演算回路１４の出力がシェーディング補正データを格納したメモリ１１にフィードバック接続されることによりフィードバック処理手段１５が構成されている。ここに、ピーク値演算回路１４はメモリ１１に格納された複数のピーク値に関して副走査方向に重加算平均処理することでピーク値の重加算平均値を算出する処理を行なうもので、ハードウェアにて容易に構成し得る。フィードバック処理手段１５では算出されたピーク値の重加算平均値をメモリ１１中のシェーディング補正データにフィードバックすることで、シェーディング補正データを修正する処理を行なう。
【００１７】
このような構成において、基本的には、原稿の地肌濃度をピーク値と見做して、その値を白レベル（最大階調であって、８ビットデータの場合であれば、２５５）に変換することで地肌濃度を除去するものである。ここに、地肌濃度の除去処理について説明する。原稿から読取られた主走査ライン毎のピーク値（デジタル値）について、ｎライン目のピーク値をＰＫ(ｎ)とすると、シェーディング補正データにフィードバックすべき補正ピーク値（ピーク値の重加算平均値）ＰＫｚ(ｎ)は、
ＰＫｚ(ｎ＋１）＝（τ＊ＰＫ(ｎ＋１)＋ＰＫ(ｎ)）÷（τ＋１）
として表すことができる。ここで、τは重加算平均における重み付けのための定数である。
【００１８】
この式のＰＫｚ(ｎ＋１)を前述したＴ１＝２５５／Ｐ１中のＰ１に代入して
Ｔ１＝２５５／ＰＫｚ(ｎ＋１)
となるＴ１の値をフィードバック処理手段１５によってシェーディング補正データに乗ずることにより、シェーディング補正データの修正に伴う地肌濃度の除去が可能となる。ここに、重み付け定数τの値が大きい程、ｎライン目で読み取ったピーク値のデータの影響は小さくなる。従って、重み付け定数τ＝０であれば、ピーク値を直接的にフィードバックする従来の地肌濃度の除去処理と等価的となるが、重み付け定数τ≧１であれば、重加算平均処理を伴うことにより、ピーク値に影響する突発的なノイズや原稿画像自体の急激な変化があっても、その影響を受けない、或いは、軽減し得る滑らかな地肌濃度の除去が可能となる。
【００１９】
本発明の第二の実施の形態を図２に基づいて説明する。前記実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本実施の形態でも、前記実施の形態の場合と同様にピーク値検出回路１２及びメモリ１３が設けられている他、ピーク値演算回路１６が設けられ、このピーク値演算回路１６の出力がシェーディング補正データを格納したメモリ１１にフィードバック接続されることによりフィードバック処理手段１７が構成されている。本実施の形態におけるピーク値演算回路１６は、メモリ１１に格納された複数のピーク値について副走査方向にピーク値間の差を算出するとともにその差に適正なパラメータを乗算した値をピーク値に加算する処理を行なうもので、ハードウェアにて容易に構成し得る。フィードバック処理手段１７はピーク値演算回路１６により加算して得られた値をメモリ１１中のシェーディング補正データにフィードバックすることで、シェーディング補正データを修正する処理を行なう。
【００２０】
このような構成において、本実施の形態の場合も基本的には、原稿の地肌濃度をピーク値と見做して、その値を白レベルに変換することで地肌濃度を除去するものである。ここに、地肌濃度の除去処理について説明する。まず、原稿から読取られた主走査ライン毎のピーク値（デジタル値）について、ｎライン目のピーク値をＰｋ(ｎ)、シェーディング補正データにフィードバックすべき補正ピーク値をＰｋｚ(ｎ)、追従係数（パラメータ値）をＷとすると、
Ｐｋｚ(ｎ＋１）＝（Ｐｋ(ｎ)−Ｐｋ(ｎー１)）×Ｗ＋Ｐｋ(ｎ)
但し、Ｐｋｚ(０，１)＝Ｐｋ(０)
によりＰｋｚを求める。
【００２１】
ここで、追従係数（パラメータ値）Ｗの設定値を可変とすることで、主走査ライン毎のピーク値が上昇する側に変化した場合（差が正となる場合）と減少する側に変化した場合（差が負となる場合）とで、原稿の地肌濃度の変化に対する追従度を変えることができる。
【００２２】
例えば、追従係数（パラメータ値）Ｗの設定範囲として、
▲１▼ （Ｐｋ(ｎ)−Ｐｋ(ｎー１)）＞０（正）の場合
Ｗ；１／２，１／３，１／４，１／５，…，１／３１中の何れかによりパラメータを設定
▲２▼ （Ｐｋ(ｎ)−Ｐｋ(ｎー１)）＜０（負）の場合
Ｗ；１／３２，１／６４，１／９６，１／１２８，…，１／２６５中の何れかによりパラメータを設定
のように白方向へのピーク値の追従性と黒方向へのピーク値の追従性とを独立して設定することで、原稿の地肌濃度が明るい方向には比較的早く、暗くなる方向にはゆっくりと追従させることができる。結果として、原稿に応じて木目細かい地肌濃度の除去が可能となる。
【００２３】
本発明の第三の実施の形態を図３及び図４に基づいて説明する。前述した第一，二の実施の形態では、原稿の地肌濃度をピーク値と見做して、その値を白レベルに変換することで地肌濃度を除去することを基本としており、原稿地肌以外の部分の画像情報、例えば、本来の文字情報やグレイスケールの情報は、ダイナミックレンジが変わることによって、本来の値でなくなってしまう。通常は、問題とされない場合が多いが、非常に暗い（原稿濃度が大きい）原稿の場合には、本来であれば、３０／２５５なる値の読取りデータであっても、ダイナミックレンジが半分になれば、見掛け上は、６０／２５５なる値の読取りデータに変換されてしまい、真のデータとはいい難くなる。図４（ａ）では、例えば地肌部＝ピーク値が２４０／２５５なる主走査ライン上で読取られた任意の或る読取りデータが１００／２５５であった場合に、ピーク値２４０／２５５が白レベル（２５５／２５５）に変換されることに伴い、ダイナミックレンジが変化し、任意の或る読取りデータが１２５／２５５なる読取りデータに変換される様子を模式的に示している。
【００２４】
本実施の形態では、このようなダイナミックレンジの変更を伴わず、地肌部濃度周辺のデータのみを白データとして除去し得るように構成されている。このため、ピーク値検出回路１２及びメモリ１３が設けられている他、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタル信号に変換された読取りデータが先行する主走査ラインのピーク値に対して予め設定された比率範囲内の値であるか否かを比較する比較器１８が設けられている。ここに、先行する主走査ラインのピーク値は、本実施の形態では、前ラインのピーク値とするが、前述した第一，二の実施の形態のように当該主走査ラインのピーク値も考慮して補正されたピーク値ＰＫｚ(ｎ)やＰｋｚ(ｎ)（即ち、ピーク値演算回路１４又は１６の出力）であってもよい。この比較器１８の出力側にはシェーディング補正回路６と白レベル変換回路１９とが並列的に接続されている。読取りデータが先行する主走査ラインのピーク値に対して比率範囲内の値よりも小さいという比較結果はシェーディング補正回路６側に出力され、通常通りのシェーディング補正処理を受ける。読取りデータが先行する主走査ラインのピーク値に対して比率範囲内の値よりも大きいという比較結果は白レベル変換回路１９側に出力され、強制的に白レベルデータ（２５５／２５５）に変換する処理を受ける。これらのシェーディング補正回路６と白レベル変換回路１９との出力側には両者の出力を合成して時系列的なデータとして画像処理部１０に出力するマルチプレクス部２０が設けられている。
【００２５】
例えば、ピーク値に対する比率範囲を規定する重み係数（比率）をＲとした場合、この重み係数Ｒは０．８の如く設定される。これにより、例えば図４（ｂ）に示すように先行するピーク値が２５５／２５５（白レベル）であった場合、次の主走査ラインの読取りデータに関しては当該主走査ラインにおけるピーク値（２４０／２５５）だけでなく、ピーク値＊０．８以上の読取りデータが全て白レベル変換回路１９によって一律に白レベル（２５５／２５５）に変換されて出力される。つまり、ダイナミックレンジを変化させることなく、地肌濃度を除去することができ、本来の画像情報の読取り値を適正値として読取ることができ、後で画像データとして再現する場合の再現性のよいものとなる。
【００２６】
なお、これらの実施の形態では、基本的な構成に関して、ＣＣＤ１として１チャンネル型のものを用いたので、画像読取部２のサンプルホールド部３等を１系統として構成したが、偶数画素、奇数画素別に出力する２チャンネル型のＣＣＤを用いた場合であれば、サンプルホールド部等を２系統に分けて設け、マルチプレクサ部で合成して時系列的に１系統のシリアル信号とするようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、先行する主走査ラインのピーク値に基づき所定値より大きい読み取りデータを白レベルデータに変換し、所定値以下の読み取りデータを、シェーディング補正データを用いて補正することしたので、先行する主走査ラインのピーク値から所定の比率範囲内の読取りデータを強制的に白レベルに変換し、地肌周辺の濃度データのみを除去することができ、本来の読取りデータを処理するためのダイナミックレンジに変更を来さないので、読取りデータを本来の濃度値として読み取ることができ、画像データとしての再現性が向上する。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、当該原稿の濃度に適切な所定値を得ることができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の画像読取装置において、演算手段が差に乗算するパラメータは、ピーク値間の差の正負に応じて異なる値が設定されているので、原稿濃度が明るい方向には比較的早く、原稿濃度が暗くなる方向にはゆっくりと追従させることができ、結果的に、原稿濃度の影響を受けにくい状態で地肌濃度を木目細かく除去することができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、デジタル変換後のピーク値をシェーディング補正データの修正用にフィードバックさせることなく、先行する主走査ラインのピーク値から所定の比率範囲内の読取りデータを強制的に白レベルに変換するようにしたので、地肌濃度周辺の濃度データのみを除去することができ、本来の読取りデータを処理するためのダイナミックレンジに変更を来さないので、読取りデータを本来の濃度値として読み取ることができ、画像データとしての再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】白レベル、ピーク値等を説明するための模式図である。
【符号の説明】
４ 増幅器
５ Ａ／Ｄ変換器
１１ メモリ
１２ ピー検出手段
１３ ピーク値記憶手段
１４ 演算手段
１５ フィードバック処理手段
１６ 演算手段
１７ フィードバック処理手段
１９ 白変換手段

Claims (2)

1. 光源から原稿に光を照射し、その反射光を光電変換してアナログ信号を生成し、このアナログ信号を増幅器により増幅した後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して原稿画像の読取りを行なうとともに、原稿の読取りに先立つ基準白板の読取りにより得られメモリに記憶されたシェーディング補正データを用いて原稿画像の読取りデータを補正する画像読取装置において、
   前記原稿の主走査ライン毎の読取りデータ中のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
   検出された先行する主走査ラインのピーク値に基づく所定値より大きい読み取りデータを白レベルデータに変換し、前記所定値以下の読み取りデータを、前記シェーディング補正データを用いて補正する白変換手段と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記所定値は、先行する主走査ラインのピーク値に所定の係数を乗じた値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。

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