JP3763901B2 - 画像情報読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像情報読取装置に関し、特に詳しくは画像情報読取装置が行う読取画像のシェーディング補正に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像情報が記録された記録体に光ビームを照射して、その記録体からの反射光、透過光あるいは発光光を検出して画像情報を読み取ることが行われており、この処理を行う画像情報読取装置として、イメージスキャナ,ファクシミリ等の他、蓄積性蛍光体シートを使用した放射線画像情報記録再生システムで使用される放射線画像情報読取装置が知られている。
【0003】
このような画像情報読取装置では、光ビームの照射角度や、光検出器の感度ムラなどに起因する主走査方向の画像信号の変動(いわゆるシェーディング)が問題となるが、この問題に対して、既に種々の解決策が提案されている。本出願人も上記放射線画像情報読取装置のシェーディング補正方法として、光検出器の感度を補正してシェーディングの影響を回避する方法等を提案しているが、近年は、デジタル化された後の画像データに対して補正データを加減算してシェーディングを補正するデジタルシェーディング補正(特願平7-223327号等)が主流となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デジタル領域においてシェーディング補正を行う場合には、例えばシェーディング特性が図4に示すような特性であるとすると、図5に示すように、実効上のダイナミックレンジは、本来のダイナミックレンジよりも、シェーディングの分(シェーディングデータの最大値と最小値の差分)だけ狭くなるという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、ダイナミックレンジを狭くすることなくデジタルシェーディング補正を行うことができる画像情報読取装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の画像情報読取装置によれば、画像を光走査してアナログ画像信号を得るアナログ画像信号読取手段と、該アナログ画像信号を変換するログアンプであって、該ログアンプの特性の非線形部が前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ内に含まれるログアンプと、該ログアンプによる変換後の前記アナログ画像信号をデジタル変換してデジタル画像信号を得るA/Dコンバータと、前記デジタル画像信号を、予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間する補正手段を有することを特徴とするものである。
【0007】
ここで、「ログアンプの特性の非線形部が前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ内に含まれるログアンプ」とは、通常ログアンプにより画像信号の対数変換を行う際にはログアンプの特性が線形になる範囲のみを処理に使用するものであるが、敢えて特性が非線形となる範囲を変換に使用するということを意味する。
【0008】
また、「前記デジタル画像信号を、予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間する補正手段」は、従来のデジタルシェーディング補正で行われていた処理に加え、ログアンプの非線形部により変換された部分を線形に戻す処理も行う手段である。
【0009】
この補正手段としては、例えば、前記デジタル画像信号を、前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて線形補間する変換テーブルと、予め求められたシェーディング特性に基づいてシェーディングの影響を解消するように作成されたシェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データメモリと、前記デジタル画像信号に対し、前記シェーディング補正データを加算する加算器とからなるものが望ましい。
【0010】
あるいは、前記補正手段が、前記デジタル画像信号を、予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間するように作成されたシェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データメモリと、該シェーディング補正データを前記デジタル画像信号に加算する加算器とからなるものであってもよい。
【0011】
ここで、「シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間するように作成された」とは、シェーディング特性から求められた本来のシェーディング補正データを調整して、そのデータを加算することにより結果的に線形補間したのと同じ効果が得られるようなデータとすることを意味する。
【0012】
なお、前記非線形部はダイナミックレンジの高濃度部および/または低濃度部に対応することが望ましい。また、前記ログアンプの非線形部の特性は飽和特性であることが望ましい。
【0013】
また、本発明の第2の画像情報読取装置は、画像を光走査してアナログ画像信号を得るアナログ画像信号読取手段と、該アナログ画像信号をデジタル変換するための、前記アナログ画像信号のダイナミックレンジよりも狭いダイナミックレンジを有する第1のA/Dコンバータと、該アナログ画像信号に対し、該アナログ画像信号のダイナミックレンジと前記第1のA/Dコンバータのダイナミックレンジの差分以上、かつ前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ以下の幅の所定のオフセットを与えるオフセット手段と、該オフセット手段によりオフセットされたアナログ画像信号をデジタル変換するための、前記差分以上のダイナミックレンジを有する第2のA/Dコンバータと、前記第1のA/Dコンバータの出力に前記第2のA/Dコンバータの出力を加算し、前記第1のA/Dコンバータにより処理される範囲と前記第2のA/Dコンバータにより処理される範囲とがオーバーラップする範囲において重複して加算された出力分を前記加算の結果から減ずる演算を行う演算器を有することを特徴とするものである。
【0014】
前記第1の画像情報読取装置がデジタル変換により所定の範囲を越えてしまう部分(以下オーバーレンジという)をログアンプの非線形部を利用して保持したのに対し、この第2の画像情報読取装置は、専用コンバータを設け、画像信号にオフセットを与えて、オーバーレンジをこの専用コンバータにより別途変換するものである。
【0015】
すなわち、「前記アナログ画像信号のダイナミックレンジよりも狭いダイナミックレンジを有する第1のA/Dコンバータ」とは、これによりデジタル変換を行うとオーバーレンジによりダイナミックレンジが狭くなってしまう、いわゆる従来と同じ機能を果たすA/Dコンバータのことであり、「前記差分以上のダイナミックレンジを有する第2のA/Dコンバータ」とは、オーバーレンジをデジタル変換するのに十分なダイナミックレンジを有するオーバーレンジ用A/Dコンバータという意味である。
【0016】
したがって、「該アナログ画像信号のダイナミックレンジと前記第1のA/Dコンバータのダイナミックレンジの差分以上、かつ前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ以下の幅の所定のオフセット」とは、第2のA/Dコンバータにより前記オーバーレンジを変換するために必要なオフセットのことである。
【0017】
また、「前記第1のA/Dコンバータの出力に前記第2のA/Dコンバータの出力を加算し、前記第1のA/Dコンバータにより処理される範囲と前記第2のA/Dコンバータにより処理される範囲とがオーバーラップする範囲において重複して加算された出力分を前記加算の結果から減ずる演算を行う演算器」とは、2つのコンバータによりそれぞれデジタル変換した結果得られた出力を加算して、1つのデジタル画像信号に戻すための処理を行う演算器に他ならない。ここで、「オーバーラップ」とは、各A/Dコンバータにより変換されるレンジの重なりを意味するが、オフセットの量によってはレンジが重ならない場合もある。したがって、オーバーラップ分は0の場合も含むものとする。
【0018】
なお、この第2の画像情報読取装置では、第1および第2のA/Dコンバータの出力が前記加算により滑らかにつながるように前記出力を補正する連続性補正手段をさらに有することが望ましい。
【0019】
また、第2のA/Dコンバータは、入力信号にオフセットを与えることによって所定の範囲を越える大きな信号を変換するものであることから、この画像情報読取装置が放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートの読取りを行う装置である場合には、この第2のA/Dコンバータを消去光レベル決定のための検出器として兼用してもよい。
【0020】
【発明の効果】
本発明の第1の画像情報読取装置によれば、アナログ画像信号を変換するログアンプの特性の非線形部を前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ内に含まれるようにしたため、デジタル変換した際にシェーディングが原因でオーバーレンジとなる部分がログアンプの非線形特性によって圧縮され、デジタル変換後にこれを予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間線形補間することによりダイナミックレンジを狭くすることなくシェーディング補正を行うことができる。
【0021】
また、本発明の第2の画像情報読取装置によれば、アナログ画像信号を画像専用のA/Dコンバータによってそのままデジタル変換するとともに、同じアナログ画像信号に所定のオフセットを与えて別途オーバーレンジ用のA/Dコンバータによりデジタル変換し、2つのA/Dコンバータの出力を加算し、さらに所定の演算を施すため、従来はシェーディングのためにデジタル変換時に所定の範囲を越えてしまっていた部分を失わずに保持することができ、これによりダイナミックレンジを狭くすることなくシェーディング補正を行うことができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の画像情報読取装置の一実施の形態を表す図である。この画像情報読取装置は、本出願人が特開昭55-12429号、同56-11395号等において提案した蓄積性蛍光体(輝尽性蛍光体)シートを用いる放射線画像情報記録再生システムにおいて、上記蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光を読み取る放射線画像情報読取装置である。放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート1は、エンドレスベルト等のシート搬送手段2により、副走査のために矢印Y方向に搬送される。またレーザ光源3から射出された励起光としての光ビーム3aは、光偏向器である回転多面鏡4の反射面4aによって偏向され、蓄積性蛍光体シート1を上記副走査方向Yとほぼ直角な方向Xに主走査する。こうして光ビーム3aが照射されたシート1の箇所からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光が発散され、この輝尽発光光は集光ガイド5を介して主走査線に沿って配された長尺のフォトマルチプライヤ6によって光電的に検出される。
【0023】
上記フォトマルチプライヤ6から出力されるアナログ画像信号は、ログアンプ7によって増幅され、さらにエリアジングを防止すべくアンチエリアジングフィルタ8に通される。その後、このアナログ画像信号は、A/D変換器8においてデジタル化され、そのデジタル画像信号に対して、LUT(ルックアップテーブル)10により所定の変換が施される。このようにして読み取られたデジタル画像データは画像メモリ12に一時記憶され、その後、必要に応じてさらに画像処理が施され、例えばCRTやフィルムなどに再生出力され、あるいは磁気ディスク等に保存される。
【0024】
上記画像情報読取装置においては、光ビームの強度ムラ、走査速度ムラおよび長尺フォトマルチプライヤ6の主走査方向の感度ムラ等に起因するシェーディングが生じることがある。このような各種ムラによるシェーディングが生じると、フォトマルチプライヤ6の出力信号は、同じ蓄積エネルギー量の画像部分に対してもビーム走査位置に応じて変わってしまい、正確な画像情報の読取りが行えなくなるので、シェーディング補正を行う必要がある。また、上記のように光偏向器として回転多面鏡が用いられている場合には、回転多面鏡の反射面ごとに、反射率、回転軸に対する角度(いわゆる面倒れ)、回転軸からの距離、あるいは回転速度に対応する偏向速度にバラツキが生じるため、シェーディングの状態は光ビームを偏向する反射面によっても異なってくる。従って、この場合のシェーディング補正は回転多面鏡の各反射面に応じて行うことも考えられる。
【0025】
図1に示されるシェーディング補正データメモリ13、カウンタ14および加算器11はこのシェーディング補正を行うためのものであるが、シェーディング補正データメモリ13には、予め求められたシェーディング補正データが記憶されており、シェーディング補正は、このシェーディング補正データをカウンタ14により指示されるタイミングで加算器11に対して出力し、加算器11により、前記LUTにより変換された画像データとシェーディング補正データとを加算することにより行われる。
【0026】
シェーディング補正データは、例えば、予め蓄積性蛍光体シート1に一様強度のX線等の放射線を照射し(いわゆるベタ露光)、このようにして得られた蓄積性蛍光体シート1に対して、上記読取りを行うことにより得られる。つまり、ベタ露光された蓄積性蛍光体シートから得られた参照出力信号の最大値と最小値の差は、シェーディングによって生じるものであり、シェーディング特性を示しているので、この信号から、同一反射面により形成された走査線における主走査方向の画素単位でシェーディング補正データを求めればよい。なお、シェーディング補正データの具体的算出方法については、上記特願平7-223327号等に詳細に記載されているため、ここでは説明を省略する。
【0027】
ここで、例えば図4に示すようなシェーディング特性を有する画像に対して上記のような読取りを行うと、図5に示すように、シェーディングの影響によって、実効上のダイナミックレンジが、本来期待されているダイナミックレンジよりも狭くなってしまうという問題が生じる。
【0028】
これに対し、本発明の第1の画像情報読取装置は、図1のログアンプ7の特性を、図2に示すように、ログアンプの特性の飽和する部分をダイナミックレンジ内の高濃度部あるいは低濃度部またはその両方に含めるようにしている。すなわち、通常のログアンプによる変換は、その線形特性を利用するのが一般的であるが、本発明ではログアンプの飽和特性部を積極的に使用することによりダイナミックレンジを一時的に圧縮しておいて、後にこれを元に戻す(伸長する)ことにより、シェーディングの影響によってダイナミックレンジが狭くなったとしても、本来のダイナミックレンジを維持できるようにするものである。
【0029】
なお、ログアンプの飽和特性部は必ずしも完全に飽和しなくても、ダイナミックレンジの圧縮ができるような特性であればよい。また、高濃度部に飽和特性部を使用する方が、ダイナミックレンジ圧縮/伸長における変換誤差が目立ちにくくなるため好ましい。
【0030】
圧縮されたダイナミックレンジを元に戻す方法としては、図1のLUT10を非線形部を線形に補正するように定義して、その後従来と同様にシェーディング補正データを加算してもよいし、シェーディング補正データとして、本来のシェーディングを解消するためだけの値ではなく、シェーディングを解消し、かつ上記非線形部を線形に補正するような値を使用して、シェーディング補正と線形補正を一括して行ってもよい。なお、この場合のLUT10、あるいはシェーディング補正データは、ログアンプの特性を予め測定しておけば、これに基づいて当業者が容易に作成することができるものである。
【0031】
次に、本発明の第2の画像情報読取装置の実施の形態について、図2を参照して説明する。但し、図2には、図1のアンチエリアジングフィルタを通過した後の画像信号に対する処理を行う部分のみが示されており、図示されない部分については図1と同じであるものとする。
【0032】
前記第1の画像情報読取装置がデジタル変換により所定の範囲を越えてしまう部分(以下オーバーレンジという)をログアンプの非線形部を利用して保持したのに対し、この第2の画像情報読取装置は、専用コンバータを設け、画像信号にオフセットを与えて、オーバーレンジをこの専用コンバータにより別途変換するものである。
【0033】
アナログ画像信号は、画像専用A/Dコンバータ17によりデジタル化されるが、シェーディングによりダイナミックレンジを越えてしまった部分については、このA/Dコンバータ17では処理することができない。この処理できない部分、すなわちオーバーレンジ部分を処理するためのコンバータがオーバーレンジ用A/Dコンバータ16である。オーバーレンジ分をこのコンバータにより処理するために、オフセットゲイン調整器15によりアナログ画像信号に対して所定のオフセットが与えられる。
【0034】
ここで、オフセットの幅は、上記目的を達成するように定められるべきものであり、したがって、アナログ画像信号のダイナミックレンジ以下の幅でなければならないことはいうまでもないが、さらにアナログ画像信号のダイナミックレンジと前記画像専用A/Dコンバータ17のダイナミックレンジの差分、すなわちオーバーレンジ分以上でなければならない。画像専用A/Dコンバータにより処理される範囲と、オーバーレンジ用A/Dコンバータにより処理される範囲は、オーバーラップしていることが、データの連続性の観点からは好ましいので、実際にはオーバーレンジ用A/Dコンバータのダイナミックレンジは前記差分のダイナミックレンジよりも大きくしておくのがよい。
【0035】
画像専用A/Dコンバータ17およびオーバーレンジ用A/Dコンバータ16の出力は、演算器19により加算されるが、この際、2つの出力がオーバーラップして加算される部分が生ずるため、このオーバーラップ分を加算値から減ずることにより目的のデジタル画像信号を得る。以上の演算により、シェーディングの影響により画像信号A/Dコンバータ17により変換できなかった範囲を、デジタル画像信号に含め、平滑に補正することができる。
【0036】
なお、上記演算においては、別々に変換を行ったものを再び加算することにより加算部分において信号が滑らかにならない場合がある。このような場合には別途連続性補正回路20を設けて、微調整を行うことにより滑らかな画像信号を得るようにすることが望ましい。
【0037】
また、本実施の形態の放射線画像情報読取装置では、読取後の蓄積性蛍光体シートに対してさらに光を照射して記録されている情報を消去することが行われているが、この際この照射すべき消去光のレベルは、蓄積されているエネルギーを十分に放射させるものでなければならず、この消去光のレベルを決定するためには、画像情報として読み取る範囲に拘わらず、記録されている情報の最大値を検出する必要がある。本発明のオーバーレンジ用A/Dコンバータは、通常の画像専用A/Dコンバータでは処理できる範囲を越えた範囲を処理するものであることから、消去光のレベルを検出する手段として兼用することができる。
【0038】
以上、放射線画像情報読取装置を例に、本発明の2つの画像情報読取装置について説明したが、本発明がイメージスキャナなどの他の読取装置にも適用できることはいうまでもない。また、本発明の本来の目的とは異なるが、例えば所望の線形特性を有するログアンプが入手できずに、ダイナミックレンジ内に非線形部が含まれてしまうようなログアンプを使用せざるを得ないといった場合にも、本発明の手段を用いることにより所望の線形特性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の画像情報読取装置の概要を表す図
【図2】ログアンプの特性とダイナミックレンジの関係を表す図
【図3】本発明の第2の画像情報読取装置の主要部を表すブロック図
【図4】予め求められたシェーディング特性の一例を示す図
【図5】従来のシェーディング補正の問題点を示す図
【符号の説明】
1 蓄積性蛍光体シート
3a 光ビーム
4 回転多面鏡
4a 反射面
6 フォトマルチプライヤ
7 ログアンプ
8 アンチエリアジングフィルタ
9 A/Dコンバータ
10 LUT(変換テーブル)
11 加算器
12 画像メモリ
13 シェーディング補正データメモリ
14 カウンタ
15 オフセットゲイン調整器
16 オーバーレンジ用A/Dコンバータ
17 画像専用A/Dコンバータ
18 オーバーレンジデータ
19 演算器
20 連続性補正回路
Claims (8)
- 画像を光走査してアナログ画像信号を得るアナログ画像信号読取手段と、
該アナログ画像信号を変換するログアンプであって、該ログアンプの特性の非線形部が前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ内に含まれるログアンプと、
該ログアンプによる変換後の前記アナログ画像信号をデジタル変換してデジタル画像信号を得るA/Dコンバータと、
前記デジタル画像信号を、予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間する補正手段を有することを特徴とする画像情報読取装置。 - 前記補正手段が、前記デジタル画像信号を、前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて線形補間する変換テーブルと、
予め求められたシェーディング特性に基づいてシェーディングの影響を解消するように作成されたシェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データメモリと、
前記デジタル画像信号に対し、前記シェーディング補正データを加算する加算器とからなることを特徴とする請求項1記載の画像情報読取装置。 - 前記補正手段が、前記デジタル画像信号を、予め求められたシェーディング特性および前記ログアンプの非線形部の特性に基づいて、シェーディングの影響を解消するように補正するとともに前記非線形部を線形補間するように作成されたシェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データメモリと、
該シェーディング補正データを前記デジタル画像信号に加算する加算器とからなることを特徴とする請求項1記載の画像情報読取装置。 - 前記非線形部が前記ダイナミックレンジの高濃度部および/または低濃度部に対応することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の画像情報読取装置。
- 前記ログアンプの非線形部の特性が飽和特性であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の画像情報読取装置。
- 画像を光走査してアナログ画像信号を得るアナログ画像信号読取手段と、
該アナログ画像信号をデジタル変換するための、前記アナログ画像信号のダイナミックレンジよりも狭いダイナミックレンジを有する第1のA/Dコンバータと、
該アナログ画像信号に対し、該アナログ画像信号のダイナミックレンジと前記第1のA/Dコンバータのダイナミックレンジの差分以上、かつ前記アナログ画像信号のダイナミックレンジ以下の幅の所定のオフセットを与えるオフセット手段と、
該オフセット手段によりオフセットされたアナログ画像信号をデジタル変換するための、前記差分以上のダイナミックレンジを有する第2のA/Dコンバータと、
前記第1のA/Dコンバータの出力に前記第2のA/Dコンバータの出力を加算し、前記第1のA/Dコンバータにより処理される範囲と前記第2のA/Dコンバータにより処理される範囲とがオーバーラップする範囲において重複して加算された出力分を前記加算の結果から減ずる演算を行う演算器を有することを特徴とする画像情報読取装置。 - 前記第1および第2のA/Dコンバータの出力が前記加算により滑らかにつながるように前記出力を補正する連続性補正手段をさらに有することを特徴とする請求項6記載の画像情報読取装置。
- 前記画像が蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像であり、
前記第2のA/Dコンバータへの入力信号の大きさに基づいて、前記蓄積性蛍光体シートの消去光レベルの検出を行うことを特徴とする請求項6または7記載の画像情報読取装置。
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