JP4871835B2 - 画像作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、平面部に凹凸部を有する被写体を読み取る読取装置で読み取ったデータを用いて画像を作成する画像作成方法に関する。

平面部を有し、平面部に凹凸部を有する被写体として、例えば、筆圧痕を有する紙が挙げられる。筆圧痕とは、重なった紙に筆記具で文字や図を書く際に、筆記具先端の押圧により二枚目以降の紙に形成される凹凸部（変形窪み部）のことである。また、特に、筆記対象が文字である場合は、筆圧痕文字ともいわれる。そして、かかる筆圧痕を判読することが、犯罪捜査の文書鑑定現場でしばしば必要となる。具体的には、可視化した状態の筆圧痕を写真や画像データとして記録し、それらの写真や画像データを用いて筆圧痕の判読を行っている。

従来、筆圧痕を可視化する方法として、被写体である紙を燃やさないように電球光を光ファイバで導光させる光源で、斜めから被写体に光を照射する方法が知られている。そして、かかる斜光線により筆圧痕（凹凸部）で生じる影をデジタルカメラやフィルムカメラにより撮影している。かかる方法は、同時に様々な方向から光を入射すると、筆圧痕（凹凸部）により生じるはずの影が消滅してしまうため、一方向から光を入射するのが一般的である。

しかしながら、一方向からの光の入射では、光源が被写体に光を入射させる光軸に平行な筆圧痕（凹凸部）、即ち、斜光線光軸の被写体の平面部に平行な方向成分に平行な筆圧痕（凹凸部）には影が生じない。したがって、文字や図等の様々な方向成分を有する複数の筆圧痕（凹凸部）を全て同時に可視化することは困難である。そこで、光が入射する方向を変化させて複数の画像を撮像し、その中から最良の画像を選択して判読を試みたり、或いは、複数の画像を並べて照らし合わせ、それぞれから得られる情報を集約して判読を試みたりするという方法が採られている。

しかし、何れの方法においても、広がりを持った光で被写体を照射するため、例えばＡ４サイズ等の大きな紙を全面撮像するような場合、被写体の撮像する部位に対して斜光線の入射角が一定でないため、筆圧痕（凹凸部）の影の表れ方にバラツキを生じさせる。さらに、光軸中心から離れるにつれて被写体に照射する光量が小さくなるため、背景濃度や影の濃度が均一にならないという問題が生じる。

そこで、デジタルカメラで撮像する場合には、画像処理において濃度変換を行って明るさ改善やコントラスト改善等を行ったり、フィルムカメラで撮影する場合には、印画紙への焼付け時に追い焼きや多重露光等のテクニックを駆使したりする。しかしながら、筆圧痕（凹凸部）の方向による影の濃度の違いや、不均一な光の照射による筆圧痕（凹凸部）の影や背景部における濃度のバラツキが若干改善される程度であり、かかる問題が完全に解消されるわけではない。

よって、本発明は、かかる事情に鑑み、被写体の大きさに関わらず、被写体の平面部における凹凸部を安定的に読み取ることができる画像作成方法を提供することを課題とする。また、本発明は、様々な方向成分を有する被写体の平面部における凹凸部を明瞭にした画像を作成することができる画像作成方法を提供することも課題とする。

本発明に係る画像作成方法は、平面部に少なくとも一つの凹凸部を有し且つ一方面における凹部が他方面における凸部となるように形成される被写体を読み取る読取ヘッドと、被写体を支持する支持部とを備え、読取ヘッドは、被写体の平面部に斜めから光を入射する光源と、被写体の平面部で反射する光を読み取る読取部とを備え、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方は、被写体の平面部と平行な方向に移動可能に構成されると共に、被写体の平面部と直交する方向を軸にして回転可能に構成される読取装置を用いて、被写体を読み取る画像作成方法であって、被写体の一方面を読み取るステップと、被写体の他方面を読み取るステップと、それぞれ読み取ったデータを合成させる合成画像を作成するステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る画像作成方法は、平面部に少なくとも一つの凹凸部を有し且つ凹凸部が平坦状となるように変形可能な被写体を読み取る読取ヘッドと、被写体を支持する支持部とを備え、読取ヘッドは、被写体の平面部に斜めから光を入射する光源と、被写体の平面部で反射する光を読み取る読取部とを備え、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方は、被写体の平面部と平行な方向に移動可能に構成されると共に、被写体の平面部と直交する方向を軸にして回転可能に構成される読取装置を用いて、被写体を読み取る画像作成方法であって、変形される前の被写体を読み取るステップと、凹凸部が平坦状となるように変形された被写体を読み取るステップと、それぞれ読み取ったデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成するステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る画像作成方法においては、読取装置は、被写体を介在させて対向するように一対配置され且つ被写体を押圧する平面状の押圧部を有する押圧部材を備え、一対の押圧部材は、少なくとも何れか一方が被写体から離間する位置と、凹凸部が平坦状となるように被写体を変形させるべく、被写体に両側から当接して被写体を押圧する位置とに互いに対向する方向で相対変位可能に構成され、少なくとも一方の押圧部材は、読取ヘッドが被写体を読み取るべく、透光可能に形成されてもよい。

本発明によれば、平面部を有し、平面部に少なくとも一つの凹凸部を有する被写体に対し、読取ヘッドにおいて、光源が被写体の平面部に斜めから光を入射し、読取部が被写体の平面部で反射する光を読み取る。したがって、被写体の凹凸部を抽出して読み取ることができる。そして、支持部が被写体を支持し、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方が被写体の平面部と平行な方向に移動することにより、略均一な光の状態で被写体全域を読み取ることができる。さらに、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方が被写体の平面部と直交する方向を軸にして回転することにより、略均一な光の状態で被写体（凹凸部）を複数の方向（角度）から読み取ることができる。

また、本発明に係る画像作成方法においては、光源は、読取部が読み取る被写体の平面部の部位に対して異なる方向から光を入射すべく複数設けられ、それぞれが個別に点灯可能な構成を採用してもよい。かかる構成によれば、それぞれが個別に点灯可能な複数の光源が、読取部が読み取る被写体の平面部の位置に対して異なる方向から光を入射する。これにより、光源が入射する方向によって、被写体の背景部（凹凸部以外の平面状の部位）に対して凹凸部を強めて読み取ったり、弱めて読み取ったりすることができる。したがって、最良の凹凸部のデータを取得することもでき、さらに、背景部に対する凹凸部の情報（データ）を比較することにより、凹凸部のみの情報（データ）を抽出することもできる。

また、本発明に係る画像作成方法は、上記の読取装置で、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方を回転させて被写体を所定角度回転させるステップと、所定角度ごとに被写体を読み取るステップと、読み取った複数のデータの角度位相を合わせて合成画像を作成するステップとを備えてもよい。かかる構成によれば、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方を回転させて、所定角度回転させた被写体をそれぞれ読み取る。これにより、複数方向から被写体（凹凸部）を読み取ることができ、読み取った複数のデータの角度位相を合わせて合成画像を作成することができる。

また、本発明に係る画像作成方法は、上記読取装置で、何れか一つの光源を点灯させて被写体を読み取るステップと、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体を読み取るステップと、それぞれ読み取ったデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成するステップとを備えることを特徴とする。かかる構成によれば、何れか一方の光源を点灯させて被写体を読み取り、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体を読み取る。これにより、被写体の背景部（凹凸部以外の平面状の部位）に対して、凹凸部を強めて読み取ったり、弱めて読み取ったりすることができる。これにより、それぞれ読み取ったデータを用いて被写体の背景部（例えば、模様等）を消すようにデータ処理（差分）を行うことで、凹凸部を抽出させる差分画像を作成することができる。したがって、模様等がある被写体を読み取ると、データ上においては凹凸部が模様等と同じように認識されてしまうが、かかる両方のデータの差分を用いることにより、凹凸部を抽出した画像を取得することができる。

また、本発明に係る画像作成方法においては、平板状の被写体に対し、被写体の両面をそれぞれ読み取るステップを備えてもよい。かかる構成によれば、被写体の両面をそれぞれ読み取るため、例えば、一方の面における凹部が他方の面における凸部となるように（凹凸部が両面に跨って）形成される被写体に対して、両面（対応する凹部及び凸部）の読取データを合成することで、より効果的に凹凸部の画像を取得することもできる。

以上の如く、本発明に係る画像作成方法によれば、略均一な光の状態で被写体全域を読み取ることができると共に、略均一な光の状態で被写体（凹凸部）を複数の方向から読み取ることができるため、被写体の大きさに関わらず、被写体の平面部における凹凸部を安定的に読み取ることができるという優れた効果を奏する。

また、本発明に係る画像作成方法によれば、複数方向から被写体（凹凸部）を読み取った複数のデータの角度位相を合わせて合成画像を作成するため、様々な方向成分を有する被写体の平面部における凹凸部を明瞭にした画像を作成することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明に係る読取装置及びそれを備える画像作成装置における一実施形態について、図１〜図１０を参酌して説明する。なお、本実施形態においては、平面部（背景部、即ち、凹凸部以外の平面状の部位）に対してエッジのある凹凸部を有する被写体、具体的には、平面部（背景部）との境界線が不連続になっている凹凸部を有する被写体、さらに具体的には、筆圧痕を有する紙を被写体として、以下説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る読取装置１は、本体２に対して引き出し（スライド）可能に構成される引出部３を備える。また、読取装置１は、図２〜４に示すように、平面部を有し、平面部に少なくとも一つの凹凸部を有する被写体Ｘに対し、被写体Ｘの平面部に斜めから光を入射する光源４，４と、被写体Ｘの平面部で反射する光を読み取る読取部５とを有する読取ヘッド６を備える。そして、読取装置１は、被写体Ｘを支持する支持部７を備える。なお、読取ヘッド６は、本体２内に設けられ、支持部７は、引出部３に設けられる。そして、引出部３（支持部７）が本体２内に収容された状態で、読取ヘッド６は、支持部７に対向し、且つ上方に配置される。

光源４，４は、読取部５が読み取る被写体Ｘの平面部の部位に対して異なる方向から光を入射すべく複数設けられる。具体的には、光源４，４は、被写体Ｘの平面部に光を入射する各光軸Ｌ１が、読取部５が読み取る反射光（被写体Ｘで反射する光）の方向Ｌ２に対して略対称となるように一対設けられる。そして、光源４，４は、それぞれが個別に点灯（消灯）可能に構成される。また、光源４は、ライン状に構成される。具体的には、光源４は、被写体Ｘの平面部と平行な方向にライン状に構成される。より具体的には、光源４は、ＬＥＤ（白色）がライン状に配置されて構成される。

読取部５は、被写体Ｘの平面部で反射（拡散）した光のうち、所定の方向Ｌ２の光を読み取り可能に構成される。具体的には、読取部５は、被写体Ｘの平面部で反射（拡散）した光のうち、被写体Ｘの平面部に対して直交する方向Ｌ２の光を読み取り可能に構成される。より具体的には、読取部５は、ライン状に形成される光源４と平行な方向である被写体Ｘの平面部におけるライン状の部位を読み取り可能に構成される。

また、読取部５は、被写体Ｘの平面部で反射（拡散）する光の少なくとも一部を収束させる光学系（図示しない）と、収束した光を受光する撮像素子（図示しない）とを備える。そして、光学系は、光を収束させるレンズ（図示しない）を備える。なお、光学系は、必要に応じて、光路を変更させる反射ミラーを備えてもよい。また、撮像素子は、ライン状に構成される。具体的には、撮像素子は、ラインＣＣＤセンサとしている。なお、撮像素子は、ラインＣＣＤセンサに限らず、エリアＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の受光量を電気的なデータに変換するものであればよい。

支持部７は、被写体Ｘを載置可能に構成される。具体的には、支持部７は、平面状に形成される上面部に被写体Ｘを載置可能に構成される。また、支持部７は、被写体Ｘを固定可能に構成される。具体的には、支持部７は、被写体Ｘを固定すべく、被写体Ｘを吸着可能に構成される。より具体的には、支持部７は、被写体Ｘと接する部位（上面部）に複数の気孔（図示しない）を備え、気孔から被写体Ｘを吸引可能に構成される。例えば、支持部７の上面部が硬質な多孔質材料で形成されるため、支持部７は、上面部の全体に設けられる気孔（例えば、直径約５μｍ）により、被写体Ｘを上面部の全面で均一な荷重により吸着可能に構成される。

また、読取装置１は、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方が被写体Ｘの平面部と平行な方向に移動可能に構成される。具体的には、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方は、光源４，４の入射角度（光源４が被写体Ｘに光を入射する光軸Ｌ１と被写体Ｘの平面部との角度）を維持しつつ、読取ヘッド６が被写体Ｘの平面部に沿って相対変位するように、移動可能に構成される。

より具体的には、読取ヘッド６は、被写体Ｘを載置する平面状である支持部７の上面部と平行方向であって、読取部５が読み取る被写体Ｘの平面部におけるライン状の部位に対して直交する方向に往復移動可能に構成される（図４における矢印の方向）。即ち、読取ヘッド６は、ライン状の光源４，４に対して直交する方向に往復移動可能に構成される。

さらに、読取装置１は、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方が被写体Ｘの平面部と直交する方向を軸にして回転可能に構成される。具体的には、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方は、光源４，４の入射角度を維持しつつ、読取ヘッド６及び被写体Ｘが対向する方向を軸にして回転可能に構成される。より具体的には、支持部７は、被写体Ｘを固定すると共に、読取ヘッド６が往復移動する方向に対して被写体Ｘの平面部が平行な状態を維持しつつ、回転可能に構成される。

また、読取ヘッド６は、被写体Ｘの平面部と平行方向に移動することにより、被写体Ｘの全域を読み取り可能に構成される。具体的には、読取ヘッド６は、支持部７の上面部と平行な方向に移動することにより、支持部７の上面部に載置される被写体Ｘの全域を読み取り可能に構成される。より具体的には、図５に示すように、長方形状の被写体Ｘ（長方形状の支持部７の上面部）に対して、読取ヘッド６は、読み取り幅Ｄ１が被写体Ｘ（支持部７の上面部）の対角線の長さ以上となるように構成される。そして、読取ヘッド６の読み取り領域Ｓ１は、読取ヘッド６の読み取り幅Ｄ１と読取ヘッド６の移動距離Ｄ２とが各辺となって形成される長方形状の領域である。

また、図６に示すように、本実施形態に係る読取装置１を備える画像作成装置１００（以下、単に「画像作成装置」という）は、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方を回転させて被写体Ｘを所定角度回転させ、さらに、所定角度ごとに被写体Ｘを読み取る（詳しくは、光源４が被写体Ｘの平面部に光を入射し、被写体Ｘの平面部で反射した光を読み取る）ように制御可能に構成される制御部１０１と、読み取った複数のデータの角度位相を合わせて合成画像を作成可能に構成される演算部１０２とを備える。また、制御部１０１は、読取ヘッド６及び支持部７の少なくとも何れか一方を移動させて、読取ヘッド６で被写体Ｘの全域を読み取るように制御可能に構成される。

具体的には、演算部１０２は、読取ヘッド６で被写体Ｘを複数方向から読み取ったデータ（画像）を、読取ヘッド６及び支持部７（被写体Ｘ）間における任意の基準方向からの相対変位角度分だけ逆回転させて正立可能に構成される。また、演算部１０２は、読取ヘッド６（撮像素子）の受光量が小さい画素（濃度の低い画素）を優先させて画像の重ね合わせを実施可能に構成される。

また、画像作成装置１００は、所定の読み取り対象領域（以下、単に「対象領域」ともいう）について画像を作成可能に構成される。具体的には、画像作成装置１００は、事前に設定した対象領域に基づき、読取ヘッド６及び支持部７（被写体Ｘ）間の相対変位角度に応じて対象領域を自動計算し、そして、読取ヘッド６の移動距離及びデータ処理領域の少なくとも何れか一方を調整可能に構成される。

なお、画像作成装置１００は、各種データを記憶する記憶部１０３を備える。さらに、画像作成装置１００は、各種データを出力したり、表示したりする出力部１０４を備える。また、制御部１０１は、読取装置１、演算部１０２、記憶部１０３、及び出力部１０４をそれぞれ制御可能に構成される。例えば、制御部１０１は、読取ヘッド６を往復移動させて被写体Ｘを読み取る際に、往路と復路とで点灯させる光源４，４を切り替えたり、両方の光源４，４を点灯させたりするように制御可能に構成される。

本実施形態に係る読取装置１及び画像作成装置１００の構成は以上の通りであり、次に、本実施形態に係る読取装置１及び画像作成装置１００の作用について説明する。

まず、引出部３を本体２からスライドさせて引き出し、引出部３に設けられる支持部７に被写体Ｘを載置する。そして、被写体Ｘを載置する平面状の支持部７の上面部に設けられる複数の気孔から被写体Ｘを吸引すると、被写体Ｘが支持部７に固定される。なお、被写体Ｘの平面部が確実に平面状となって固定されない（シワ等が発生した状態で固定された）場合、シワ等が凹凸部（筆圧痕）を読み取るのに障害となるため、平面状の部位を有する治具等を用いて被写体Ｘを伸ばして固定させる。

また、被写体Ｘが支持部７の上面部を全て覆えない（上面部の全ての気孔を塞げない）程度に小さい場合、被写体Ｘを固定させるための吸引力が低下するため、開放状態の気孔を閉塞可能に形成される閉塞部材（図示しない）を支持部７上に配置してもよい。閉塞部材としては、例えば、支持部７の上面部における被写体Ｘで覆えない部位を覆うような、即ち、被写体Ｘの外縁の外側に配置される環状のシート部材等でよい。そして、引出部３を再度スライドさせて、被写体Ｘをセットする。

ここで、平面部に凹凸部を有する被写体Ｘに対し、読取ヘッド６において、光源４，４が被写体Ｘの平面部に斜めから光を入射し、読取部５が被写体Ｘの平面部と直交方向に反射（拡散）する光を読み取る。具体的には、光源４，４が傾斜させて被写体Ｘに光を入射すると、凹凸部（筆圧痕）におけるエッジの影が形成されるため、凹凸部（筆圧痕）を周囲の平面状の部位（背景部）よりも暗く捉えることができる。

そして、光源４，４の入射角度を維持した状態で、読取ヘッド６が支持部７に固定される被写体Ｘの平面部に沿って往復移動することにより、読取ヘッド６は、入射光の方向が一方向分の被写体Ｘを読み取る。かかる場合、光源４，４が互いに独立して点灯（消灯）できるため、往路と復路とで点灯させる光源４を切り替える。これにより、読取ヘッド６は、一度の往復移動で入射光の方向が二方向分の被写体Ｘを読み取ることができる。

さらに、光源４，４の入射角度を維持した状態で、支持部７が被写体Ｘの平面部と直交方向を軸にして所定の角度に回転する。そして、それぞれの角度（位置）において、読取ヘッド６が被写体Ｘの平面部と平行な方向に移動することにより、読取ヘッド６が各角度における被写体Ｘを読み取る。

そして、図７（ａ）に示すように、読み取り対象領域Ｓ２が長方形状の被写体Ｘ全域である場合、支持部７の回転角度に応じて、読取ヘッド６の移動距離Ｄ３が変化する。具体的には、回転角に応じて被写体Ｘの存在する領域（読み取り対象領域Ｓ２）を自動計算し、回転角度毎に読取ヘッド６の移動距離Ｄ３を変化させる。

例えば、回転角が０度のときにおける読取ヘッド６の移動距離Ｄ３が長方形状の長辺であった場合、被写体Ｘ（支持部７）が９０度回転したときは、読取ヘッド６の移動距離Ｄ３が長方形状の短辺となって最小となる。かかる場合、読取ヘッド６の移動距離Ｄ３の最大値は、被写体Ｘ（読み取り対象領域Ｓ２）における長方形状の対角線長である。そして、読取ヘッド６の移動可能距離Ｄ４は、かかる長方形状の対角線長よりも大きく設定されている。即ち、読取ヘッド６の移動距離Ｄ３は、何れの回転角度に対しても、読取ヘッド６の移動可能距離Ｄ４に含まれ、また、読み取り対象領域Ｓ２は、読み取り可能領域Ｓ３に含まれる。

なお、上記のように読取ヘッド６の移動距離を調整するのではなく、被写体Ｘの存在する領域（読み取り対象領域Ｓ２）のデータについてのみ、データの取得や画像の回転及び重ね合わせという画像処理を行ってもよい。さらに、図７（ｂ）に示すように、読み取り対象領域Ｓ４が被写体Ｘの一部である場合、事前に設定した読み取り対象領域Ｓ４に基づいて、読取ヘッド６の移動距離Ｄ５を変化させてもよく、或いは、読み取り対象領域Ｓ４のデータについてのみ、データの取得や画像の回転及び重ね合わせという画像処理を行ってもよい。

すると、図８（ａ）に示すように、略Ａ字状の凹凸部を有する被写体Ｘを複数の方向から読み取ると、取得した複数の画像は、図８（ｂ）〜（ｇ）に示すように、読取ヘッド６の移動方向（図８（ｂ）〜（ｇ）における矢印の方向）に対して直交する方向の凹凸部（筆圧痕）が暗く明瞭に表れ、読取ヘッド６の移動方向に対して平行な方向の凹凸部（筆圧痕）が表れず、さらに、それ以外の凹凸部（筆圧痕）がこれらの中間の濃度で表れる（図８（ｂ）〜（ｇ）において読み取り可能領域を点線、読み取り対象領域を実線で表している）。

なお、図８（ｂ）は基準位置（０度）、図８（ｃ）は基準位置から被写体Ｘが約２０度回転した位置、図８（ｄ）は基準位置から被写体Ｘが約７０度回転した位置、図８（ｅ）は基準位置から被写体Ｘが約９０度回転した位置、図８（ｆ）は基準位置から被写体Ｘが約１１０度回転した位置、図８（ｇ）は基準位置から被写体Ｘが約１６０度回転した位置において取得した画像である。

そして、図９（ａ）に示すように、取得した各角度における画像（読み取り可能領域を点線、読み取り対象領域を実線で表している）を、図９（ｂ）に示すように、読取ヘッド６及び支持部７（被写体Ｘ）間の相対変位角度分だけ逆回転させて正立させる。さらに、図９（ｃ）に示すように、読み取り対象領域に対して余分な領域における画像をトリミングする。

また、図１０に示すように、かかる処理をそれぞれの画像で行った後、濃度の低い画素を優先させて画像の重ね合わせを行う。具体的には、画像間の濃度の最小値を選ぶＭＩＮ演算により画像を重ね合わせる（なお、図１０においては、読み取り対象領域のみの画像を表し、画像の読み取り状態、画像の正立状態、及び画像の重ね合わせ状態を示している）。したがって、それぞれの画像から様々な方向成分を有する凹凸部（筆圧痕）の影を抽出でき、得られた重ね合わせ画像には、明瞭な文字や図を表すことできる。

なお、画像の回転処理（逆回転）には、アフィン変換という行列の積演算等の演算を用いる。また、重ね合わせ画像や読み取り画像といった各画像は、ビットマップ形式やＪＰＥＧ形式等のデジタルデータとして出力する。

以上より、本実施形態に係る読取装置１は、読取ヘッド６が被写体Ｘの平面部に平行な方向に移動できるため、略均一な光の状態で被写体Ｘ全域を読み取ることができる。さらに、支持部７が被写体Ｘの平面部に直交する方向を軸にして回転できるため、略均一な光の状態で被写体Ｘ（凹凸部）を複数の方向から読み取ることができる。したがって、被写体Ｘの大きさに関わらず、被写体Ｘの凹凸部を安定的に読み取ることができる。

また、本実施形態に係る読取装置１は、一対の光源４，４における被写体Ｘに光を入射する各光軸Ｌ１が、被写体Ｘの平面部に直交する読取部５が読み取る反射光（被写体Ｘで反射する光）の方向Ｌ２に対して略対称であるため、一方の光源４を点灯して被写体Ｘを読み取る状態と、他方の光源４を点灯して被写体Ｘを読み取る状態とが、支持部７が読取ヘッド６に対して１８０度回転した状態と略同じ状態となる。したがって、例えば、支持部７が読取ヘッド６に対して１８０度回転させるだけで、被写体Ｘを全方向（３６０度）から読み取ることもできる。

また、本実施形態に係る画像作成装置１００は、読取ヘッド６及び支持部７（被写体Ｘ）間の任意の相対変位角度において、読取ヘッド６で被写体Ｘの狭域撮像を逐次行い、この狭域画像を連結して全体画像を作成する。つまり、所謂スキャナ方式なので、何れの狭域も同じ状態の光（入射角度、光量）で撮像でき、実質的に被写体Ｘ全域を同一の入射角度で且つ均一な光量で撮像できる。したがって、被写体Ｘのサイズに関係なく、凹凸部（筆圧痕）に生じる影や背景部を安定して撮像でき、濃度のバラツキがない全体画像を作成できる。

また、支持部７を読取ヘッド６に対して回転させて、読取ヘッド６で複数方向から被写体Ｘを読み取るので、何れの方向における凹凸部（筆圧痕）も何れかの画像上に捉えることができる。そして、読み取った複数のデータの角度位相を合わせて合成画像を作成することができるため、様々な方向成分を有する被写体Ｘの凹凸部（筆圧痕）を明瞭にした画像を作成することができる。したがって、形態が明瞭となった凹凸部（筆圧痕の文字や図）の画像が出力されるので、例えば、筆圧痕の判読作業を容易なものにすることができる。

また、本実施形態に係る画像作成装置１００は、読取ヘッド６の移動距離Ｄ３を読み取り対象領域Ｓ２に限定するため、トータルの読み取り時間を短縮でき、さらに、読み取ったデータにおける読み取り対象領域Ｓ２（被写体Ｘの存在する領域）のデータのみについて画像処理を行うため、データ量を減らすことができる。したがって、ＣＰＵの負荷やメモリアクセス回数が低減できるため、処理時間の短縮化が図れる。

なお、本発明に係る読取装置及び画像作成方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、本発明に係る読取装置においては、一方の面における凹部が他方の面における凸部となるように（凹凸部が両面に跨って）形成され、且つ外力で変形する平板状の被写体Ｘに対して、被写体Ｘに沿って接触する状態で被写体Ｘを支持（固定）する支持部が、凹凸部が平坦状となるように被写体Ｘを変形させるのを防止すべく、支持部は、被写体Ｘに沿って接触する部位が被写体Ｘより変形しやすい弾性材で形成されてもよい。

かかる構成によれば、外力で変形する平板状の被写体Ｘに対して、支持部における被写体Ｘに沿って接触する部位が被写体Ｘより変形しやすい弾性材で形成されているため、支持部が、被写体Ｘに沿って接触する状態であって、吸着や押圧といった外力が加わるような方法で被写体Ｘを支持（固定）する際に、凹凸部が平坦状となるように被写体Ｘを変形させるのを防止できる。

したがって、被写体Ｘを確実に支持（固定）しつつも、凹凸部の形状を維持することにより、凹凸部を確実に読み取ることができる。具体的には、上記実施形態に係る読取装置１のように、即ち、上面部で被写体Ｘを載置して支持（固定）する支持部７においては、上面部が被写体Ｘより変形しやすい、例えば、スポンジ状の弾性材で形成されてもよい。

また、本発明に係る画像作成方法においては、光源が、読取部が読み取る被写体Ｘの平面部の部位に対して異なる方向から光を入射すべく複数設けられ、それぞれが個別に点灯（消灯）可能な読取装置で、何れか一つの光源を点灯させて被写体Ｘを読み取るステップと、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体Ｘを読み取るステップと、それぞれ読み取ったデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成するステップとを備えてもよい。

かかる画像作成方法を実施可能にすべく、例えば、画像作成装置は、制御部が、何れか一つの光源を点灯させて被写体Ｘを読み取り、また、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体Ｘを読み取る（或いはその逆の順で）ように制御可能に構成され、さらに、演算部が、それぞれ読み取ったデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成可能に構成されてもよい。なお、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体Ｘを読み取る際に、何れか一つ点灯させた光源を点灯したままの状態でもよく、消灯させた状態でもよい。

かかる構成によれば、何れか一つの光源を点灯させて被写体Ｘを読み取り、そして、他の光源を少なくとも一つ点灯させて被写体Ｘを読み取るため、被写体Ｘの背景部（凹凸部以外の平面状の部位）に対して凹凸部を強めて読み取ったり、弱めて読み取ったりすることができる。これにより、それぞれ読み取ったデータを用いて被写体Ｘの背景部（模様等）を消すようにデータを処理することにより、凹凸部を抽出させる差分画像を作成することができる。したがって、模様等がある被写体Ｘを読み取ると、データ上においては凹凸部が模様等と同じように認識されてしまうが、かかる両方のデータの差分により、凹凸部を抽出した画像を取得することができる。

具体的には、上記実施形態に係る画像作成装置１００のように、即ち、読取ヘッド６が一対の光源４，４を備える画像作成装置１００においては、何れか一方の光源４を点灯する場合と、両方の光源４，４を点灯する場合とで読み取ったデータを比較できる。例えば、模様（文字）が描かれた用紙に凹凸部（筆圧痕）を有する被写体Ｘに対し、何れか一方の光源４を点灯して被写体Ｘを読み取ると、模様（文字）と共に、凹凸部も明瞭に表れる。

そして、両方の光源４，４を点灯して被写体Ｘを読み取ると、両方の光源４，４で凹凸部の影を表れ難くするため、殆ど凹凸部が表れず、模様（文字）のみが表れる。したがって、それぞれのデータの差分で模様（文字）を消滅可能にデータ処理した上で両データの差分画像を作成すると、凹凸部を抽出した画像（データ）が得られる。

また、本発明に係る画像作成方法においては、平板状の被写体Ｘに対し、被写体Ｘの両面をそれぞれ読み取るステップを備えてもよい。かかる画像作成方法を実施可能にすべく、例えば、本発明に係る読取装置は、支持部が、被写体Ｘの平面部に平行な方向を軸にして、被写体Ｘを回転可能に構成してもよく、読取ヘッドが、被写体Ｘを介在して一対設けられ、支持部が、一対の読取ヘッドが被写体Ｘの平面部をそれぞれ読み取り可能なように被写体Ｘを支持してもよい。

具体的には、支持部は、透光可能な一対の板部材（例えばガラス板）を備え、一対の板部材は、被写体Ｘを支持（固定）すべく、被写体Ｘを挟持可能に構成されてもよい。その上で、支持部が被写体Ｘの平面部に平行な方向を軸にして回転可能であったり、読取ヘッドが被写体Ｘ（支持部）を介在して一対設けられ、被写体Ｘの平面部と平行な方向に移動可能であったりしてもよい。

かかる構成によれば、被写体Ｘの両面をそれぞれ読み取ることができるため、例えば、凹凸部が目視（確認）し難い場合に、凹凸部を見逃すことがなく画像を作成することができる。なお、かかる画像作成方法は、上記のように読取装置に特別な構成を採用することなく、作業者が直接手で被写体Ｘを裏返すことで実施してもよい。

また、本発明に係る画像作成方法においては、光源が被写体Ｘに光を入射する方向（光源の入射角度）及び読取部が読み取る反射光（被写体Ｘで反射する光）の方向（読取部の読み取り反射角度）の少なくとも何れか一方を変更可能な読取ヘッドにより、変更する前における被写体Ｘを読み取るステップと、光源の入射角度及び読取部の読み取り反射角度の少なくとも何れか一方を変更させるステップと、変更した後における被写体Ｘを読み取るステップと、変更前後のデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成するステップとを備えてもよい。

かかる画像作成方法を実施可能にすべく、例えば、本発明に係る読取装置においては、読取ヘッドが、光源の入射角度及び読取部の読み取り反射角度の少なくとも何れか一方を変更可能に構成されてもよい。具体的には、光源及び読取部が相対変位可能に構成されてもよく、読取ヘッド及び支持部が相対変位可能に構成されてもよい。

かかる構成によれば、例えば、模様等を有する被写体Ｘに対して、データ上においては読取部が凹凸部と模様とを同じように認識するが、光源の入射角度及び読取部の読み取り反射角度の少なくとも何れか一方を変更することにより、模様等の変化量と、凹凸部の変化量とに差異が生ずるため、両者の被写体Ｘの情報を比較することで、凹凸部の情報を抽出することもできる。

例えば、凹凸部（筆圧痕）のエッジにより生じる影を太く（明瞭に）表すためには、凹凸部（筆圧痕）のエッジより外側にできる被写体Ｘ（紙）の反り上がり部分で光が遮られない範囲内で、光源が被写体Ｘに光を入射する入射角度（被写体Ｘの平面部に直交する方向と光源が被写体Ｘに入射する方向との角度）を大きくすればよく、また、凹凸部（筆圧痕）のエッジにより生じる影を細く表すためには、かかる入射角度を小さくすればよい。特に、光源が被写体Ｘに光を入射する方向及び読取部が読み取る反射光（被写体Ｘで反射する光）の方向が何れも被写体Ｘの平面部に対して略直交するように光源及び読取部を配置すれば、凹凸部（筆圧痕）のエッジにより生じる影を略無くすこともできる。

また、本発明に係る画像作成方法においては、外力で変形可能な平板状の被写体Ｘに対して、変形させる前における被写体Ｘを読み取るステップと、凹凸部が平坦状となるように被写体Ｘを変形させるステップと、凹凸部が平坦状となるように変形させた後における被写体Ｘを読み取るステップと、変形前後の読み取りデータを用いて差分画像を作成するステップとを備えてもよい。

かかる画像作成方法を実施可能にすべく、例えば、本発明に係る読取装置においては、読取ヘッド及び被写体Ｘが対向する方向で被写体Ｘを介在させて一対配置され、互いに対向する方向に平面状の押圧部を有して、押圧部同士で被写体Ｘを押圧可能な押圧部材を備え、一対の押圧部材は、少なくとも読取ヘッド側に配置される一方が透光可能な平板状に形成され、さらに、外力で変形する被写体Ｘに対して、被写体Ｘが変形するのを防止すべく、少なくとも何れか一方が被写体Ｘから離間する位置と、凹凸部が平坦状となるように被写体Ｘを変形させるべく、両方が被写体Ｘに当接して被写体を押圧する位置とに互いに対向する方向で相対変位可能に構成されてもよい。

なお、一方の押圧部材が、被写体Ｘを支持（固定）する支持部であってもよく、一対の押圧部材が被写体Ｘを支持（固定）する支持部であってもよい。具体的には、上記実施形態に係る読取装置１のように、即ち、平面状に形成される上面部に被写体Ｘを載置する支持部７を備える読取装置１に対し、読取ヘッド６及び被写体Ｘ間に配置され、支持部７の上面部とで被写体Ｘを押圧可能な押圧部材を備え、押圧部材は、透光可能な平板状に形成され、さらに、外力で変形する被写体Ｘ（一方の面における凹部が他方の面における凸部となるように形成され、且つ外力で変形する平板状の被写体Ｘ）に対して、被写体Ｘから離間する位置と、被写体Ｘを押圧する位置とに移動可能に構成されてもよい。

かかる構成によれば、例えば、模様等を有する被写体Ｘに対して、読取部が凹凸部と模様とを同じように認識するが、押圧部材により凹凸部を平坦状に変形させることにより、変形前後で読み取るデータにおいて、凹凸部のみに変化が生ずる。したがって、両者の被写体Ｘの情報を比較することで、凹凸部の情報を抽出することもできる。

また、上記実施形態に係る読取装置１及び画像作成方法は、被写体Ｘが凹凸部（筆圧痕）を有する紙である場合を説明したが、かかる場合に限られず、平面部を有し、平面部に少なくとも一つの凹凸部を有する被写体Ｘであればよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、読取ヘッド６を一つ備える場合を説明したが、読取ヘッドを二つ以上備える場合でもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、読取装置は、二つの読取ヘッド１０，１０を備え、読取ヘッド１０，１０は、被写体Ｘの平面部と平行方向に移動する各方向が交差するように配置されてもよい。具体的には、二つの読取ヘッド１０，１０は、被写体Ｘに沿って移動する各方向（図１１（ａ）における矢印の方向）が直交するように配置される。

かかる構成によれば、上記実施形態にかかる読取装置１のように、一対の光源を有する読取ヘッド１０で被写体Ｘを往復移動することにより、上下左右の四方向からの読み取りデータが取得できる。かかる構成において、被写体Ｘに対して事前に設定した読み取り対象領域Ｓ５を読み取る場合、図１１（ｂ）に示すように、各読取ヘッド１０の移動距離Ｄ６，Ｄ７やデータ処理領域を設定し、読み取り動作やデータ処理を行う。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、読取ヘッド６が光源４，４を二つ備える場合を説明したが、かかる場合に限られず、読取ヘッドが光源を一つ又は三つ以上備える場合でもよい。

なお、読取ヘッドが光源を一つのみ備える場合、被写体Ｘの回転角度範囲を０〜３６０度とするのが好ましいが、被写体Ｘの回転角度が１８０度異なる場合には明瞭に捉える凹凸部（筆圧痕）が同一であると考えられるので、０〜１８０度の回転角度範囲としてもよい。かかる場合、被写体Ｘの回転動作回数や読取ヘッドの読み取り回数が半減されるので、トータルの処理時間は半分程度に短縮できる。

但し、凹凸部（筆圧痕）の一方（片方）のエッジによる影しか捉えることができないため、重ね合わせ画像上の凹凸部（筆圧痕である文字や図）の線の太さは細くなる。したがって、凹凸部の画像の明瞭さ又は処理時間の何れかを優先させるかによって被写体Ｘの回転角度範囲を決めるべく、被写体Ｘの回転角度範囲を選択可能としてもよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、一対の光源４，４がそれぞれ個別に点灯（消灯）可能に構成される場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、光源と被写体Ｘとの間に遮光部材を配置して、遮光部材は、光源が被写体Ｘの読み取り領域に光を入射可能な位置（光源の光を遮光しない位置）と、光源が被写体Ｘの読み取り領域に光を入射するのを防止すべく光源の光を遮光する位置とに移動可能に構成されてもよい。

或いは、光源と被写体Ｘとの間（詳しくは、光源から被写体Ｘまでの光路間）であって、光源から照射される光を入射可能に配置されるミラーが設けられ、ミラーは、反射した光が被写体Ｘの読み取り領域に入射する位置と、反射した光が被写体Ｘに入射するのを防止させる位置（被写体Ｘ以外の領域に光を反射させる位置）とに調整可能に構成されてもよい。具体的には、ミラーは、光源から照射される光の入射角度（反射角度）を調整するように回転可能に構成されてもよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、読取ヘッド６が読取部５を一つ備える場合を説明したが、かかる場合に限られず、読取ヘッドが読取部を二つ以上備える場合でもよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、読取ヘッド６が被写体Ｘの平面部と平行方向に往復移動する場合を説明したが、かかる場合に限られず、支持部が移動する場合でもよく、読取ヘッド及び支持部がそれぞれ移動する場合でもよい。要するに、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方が移動可能であればよい。さらに、読取ヘッドが被写体Ｘの平面部と平行方向の一方向だけでなく、複数方向、例えば、直交する二方向（前後と左右）に往復移動する場合でもよい。要するに、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方が被写体Ｘの平面部と平行な方向に移動可能であればよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、平面状に形成される支持部７の上面部に被写体Ｘを載置して、支持部７の上方に配置される読取ヘッド６で、被写体Ｘを上方から読み取る場合を説明したが、かかる場合に限られず、支持部や被写体Ｘに対して側方や下方に配置される読取ヘッドで、被写体Ｘを側方や下方から読み取る場合でもよい。例えば、ガラスといった透光可能であって被写体Ｘを載置可能な板部材の下方に読取ヘッドを配置して、板部材を介して板部材に載置される被写体Ｘの下面を読み取る構成を採用してもよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、支持部７が被写体Ｘの平面部と直交する方向を軸にして回転する場合を説明したが、かかる場合に限られず、読取ヘッドが回転する場合でもよく、読取ヘッド及び支持部がそれぞれ回転する場合でもよい。

また、上記実施形態に係る読取装置１は、支持部７が上面部に設けられる複数の気孔から被写体Ｘを吸引して被写体Ｘを固定する場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、被写体Ｘを静電気で吸着させて固定してもよく、被写体Ｘの端部を磁石やクリップ等で固定させて被写体Ｘを固定してもよく、透光可能な一対の板部材（例えばガラス板）で挟持させて被写体Ｘを固定してもよい。さらに、被写体Ｘの自重で被写体Ｘが動くことがないのであれば、特別な固定手段を備えず、単に被写体Ｘを載置する載置台等であってもよい。特に、支持部が移動及び回転することなく、読取ヘッドが移動及び回転する場合は、支持部が載置台等であってもよい。

また、上記実施形態に係る画像作成方法は、画像の重ね合わせ時にＭＩＮ演算で処理する場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、画像間における濃度の小さい部位を抽出することを考慮した演算における乗算でもよく、また、凹凸部（筆圧痕）に生じる影を黒に、背景部の明るい部分を白というように二値化してから論理演算してもよい。

かかる二値化してから論理演算する方法では、黒を画素値１、白を画素値０とする二値化の場合には、論理演算としてＯＲ演算を用いれば、演算結果として凹凸部（筆圧痕である文字や図の線部分）を黒、背景部を白として表すことができる。また、黒を画素値０、白を画素値１とする二値化の場合には、論理演算としてＡＮＤ演算を用いれば、凹凸部を黒、背景部を白として表すことができる。

また、上記実施形態に係る画像作成方法は、読み取った被写体Ｘのデータをそれぞれ画像として出力する場合を説明したが、かかる場合に限られず、各データを重ね合わせた最終結果の画像のみ出力する場合でもよい。

また、上記実施形態に係る画像作成方法は、事前に設定した被写体Ｘの領域を読み取る場合を説明したが、かかる場合に限られず、支持部の初期角度（例えば０度）で一度プレスキャニングして被写体Ｘと支持部との境界を検出し、検出した被写体Ｘの領域を基に読取ヘッドの移動範囲やデータ処理領域を決定してもよい。かかる場合、被写体Ｘと支持部との間で色調を相違させ、濃淡画像の二値化処理やエッジ検出処理等により境界部分を容易に検出する方法を採用することができる。

また、上記実施形態に係る画像作成方法は、支持部７が回転することで複数方向の被写体Ｘを読み取る場合を説明したが、かかる場合に限られず、作業者が直接手で被写体Ｘを回転させることで実施してもよい。

本発明の一実施形態に係る読取装置の全体図であって、支持部が本体に収容された状態の斜視図を示す。 同実施形態に係る読取装置の全体図であって、支持部が本体から引き出された状態の斜視図を示す。 同実施形態に係る読取装置の要部拡大図であって、斜視図を示す。 同実施形態に係る読取装置の要部拡大図であって、正面図を示す。 同実施形態に係る読取装置における読み取り領域を説明する解説図を示す。 同実施形態に係る読取装置を備える画像作成装置の全体構成図を示す。 同実施形態に係る画像作成装置における読み取り領域を説明する解説図であって、（ａ）は被写体の全体、（ｂ）は被写体の一部を読み取る場合を示す。 同実施形態に係る画像作成装置における読み取り画像を説明する解説図であって、（ａ）は被写体、（ｂ）〜（ｇ）は（ａ）の被写体をそれぞれ読み取った画像を示す。 同実施形態に係る画像作成装置における一つの画像を正立させる処理方法を説明する解説図であって、（ａ）は読み取った所定角度における画像、（ｂ）は読み取った画像を正立させた画像、（ｃ）は読み取り対象領域にトリミングした画像を示す。 同実施形態に係る画像作成装置における複数の画像から合成画像を作成する処理方法を説明する解説図を示す。 本発明のさらに他の実施形態に係る読取装置であって、（ａ）は要部拡大図における斜視図、（ｂ）は読み取り領域を説明する解説図を示す。

符号の説明

１…読取装置、４…光源、５…読取部、６…読取ヘッド、７…支持部、Ｘ…被写体

Claims (3)

1. 平面部に少なくとも一つの凹凸部を有し且つ一方面における凹部が他方面における凸部となるように形成される被写体を読み取る読取ヘッドと、被写体を支持する支持部とを備え、読取ヘッドは、被写体の平面部に斜めから光を入射する光源と、被写体の平面部で反射する光を読み取る読取部とを備え、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方は、被写体の平面部と平行な方向に移動可能に構成されると共に、被写体の平面部と直交する方向を軸にして回転可能に構成される読取装置を用いて、
   被写体を読み取る画像作成方法であって、
   被写体の一方面を読み取るステップと、
   被写体の他方面を読み取るステップと、
   それぞれ読み取ったデータを合成させる合成画像を作成するステップとを備えることを特徴とする画像作成方法。
2. 平面部に少なくとも一つの凹凸部を有し且つ凹凸部が平坦状となるように変形可能な被写体を読み取る読取ヘッドと、被写体を支持する支持部とを備え、読取ヘッドは、被写体の平面部に斜めから光を入射する光源と、被写体の平面部で反射する光を読み取る読取部とを備え、読取ヘッド及び支持部の少なくとも何れか一方は、被写体の平面部と平行な方向に移動可能に構成されると共に、被写体の平面部と直交する方向を軸にして回転可能に構成される読取装置を用いて、
   被写体を読み取る画像作成方法であって、
   変形される前の被写体を読み取るステップと、
   凹凸部が平坦状となるように変形された被写体を読み取るステップと、
   それぞれ読み取ったデータを用いて凹凸部を抽出させる差分画像を作成するステップとを備えることを特徴とする画像作成方法。
3. 読取装置は、被写体を介在させて対向するように一対配置され且つ被写体を押圧する平面状の押圧部を有する押圧部材を備え、
   一対の押圧部材は、少なくとも何れか一方が被写体から離間する位置と、凹凸部が平坦状となるように被写体を変形させるべく、被写体に両側から当接して被写体を押圧する位置とに互いに対向する方向で相対変位可能に構成され、
   少なくとも一方の押圧部材は、読取ヘッドが被写体を読み取るべく、透光可能に形成される請求項２に記載の画像作成方法。

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