JPS63308471A - 画像信号二値化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業−１〕の利用分野） 本発明は、一次元光電変換器により読み取られた画像信
号をしきい値と比較して二値化するようにした画像信号
二値化装置に関する。

（従来の技術） 従来より、例えばファクシミリにおいては、第２図に示
すように、原稿１を光源２によって照らし、原稿１」二
の画像をロッドレンズ３を介して一次元光電変換器たる
リニア形のイメージセンサ４に結象させて画像信号を得
ると共に、この画像１８号をしきい値と比較することに
よって白・黒の二値化信号を得る構成である。この場合
、イメージセンサ４は、多数の半導体光電変換素子を一
直線上に配列したもので、各光電変換素子（ドツト）の
出力信号を一方側から他方側に向けて順次取出すことに
よって主走査方向（光電変換素子の配列方向）の走査を
行い、且つ原稿１又はイメージセンサユニット５を副走
査方向（主走査方向と直交する方向）に移動させること
によって、原稿１の全体画像を読み取るものである。

このような構成のものでは、イメージセンサ４から出力
される画像信号に、光源２の周辺光量の低下に起因する
シューテイング歪と、製造ばらつきに起因する各ドツト
の感度むらという二つの歪が重畳されるため、等反射率
の白地原稿を走査した場合でも、第３図に示すように各
ドツトの出力信号のレベルは一定とならず、特にシュー
テイング歪により主走査ラインの両端の出力レベルが落
ちる現象が顕著になる。このような画像信号を、一定の
しきい値と比較しても、正確に二値化できない（二値化
エラーが発生する）ため、その対策として次の２つの方
法が考えられている。一つは、例えば特開昭６１−１２
１７５号公報に示されているように、予め標準原稿によ
って明（白）・暗（黒）の両基準信号データを読み取っ
ておいて、その基準信号データを基に画像信号を正規化
演算により補正し、その補正された画像信号を、一定の
しきい値と比較して二値化するものである。

もう一つの方法は、第４図に示すように、明・暗基準信
号６，７を、やはり予め標準原稿によって求めて、各ド
ツト毎に信号のダイナミックレンジＤを求め、そのダイ
ナミックレンジＤの例えば８０％値をしきい値８とする
ことによって、しきい値８を画像信号の歪に対応させる
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、原稿毎に下地濃度（地色）が変動したり、電
源のリップル等によって光源の光量が時間的に変動する
ことがあるが、上述した従来の二値化エラー防止策では
、いずれも、しきい値が原稿の下地濃度の変動や光量の
時間的変動とは関係なく固定されているため、原稿の下
地濃度の変動や光量の時間的変動によって画像信号の出
力レベルが変動したときに、二値化エラーが発生するこ
とかあった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、従ってその目的は、しきい値を原稿のド地濃度の変動
や光量の時間的変動等に追従させて変化させることがで
きて、二値化エラーを極力防！１−できる画像信号二値
化装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の画像信号二値化装置は、画像情報を一次元光電
変換器により読み取って得られた画像信号を、しきい値
と比較して二値化するようにしたものにおいて、前記一
次元光電変換器の主走査方向の画像信号レベルを追跡し
て各主走査ライン毎に主走査方向のピーク値を検出する
主走査方向ピーク値検出手段と、前記一次元光電変換器
の副走査方向の画像信号レベルを追跡して各ドツト毎に
副走査方向のピーク値を検出する副走査方向ピーク値検
出手段と、各主走査ラインの各ドツト毎に前記しきい値
を前記主走査方向のピーク値及び前記副走査方向のピー
ク値に基いて決定するしきい値決定手段とを設けて成る
構成である。

（作用） 原稿の画像を走査する際に、主走査方向の画像信号レベ
ルを追跡して各主走査ライン毎に主走査方向のピーク値
を検出すると共に、副走査方向７　の画像信号レベルを
追跡して各ドツト毎に副走査方向のピーク値を検出し、
これら主・回向走査方向のピーク値に基いて各主走査ラ
インの各ドツト毎にしきい値を決定する。この場合、主
・回向走開方向のピーク値は原稿の下地濃度や光量の時
間的変動に追従して変化するため、そのピーク値を基準
にして決定されるしきい値は、原稿の下地濃度や光量の
時間的変動に追従して変化することになる。

（実施例） 以）°、本発明の一実施例を第１図に基いて説明する。

但し、原稿の画像を読み取るための一次元光電変換器、
光源、ロッドレンズ等の構造は、前述した第２図と同一
であるため、説明を省略する。第１図は画像信号二値化
装置の回路ブロック図・を示したもので、図中、１１は
一次元光電変換器から出力されるアナログ画像信号υが
入力される入力端子、１２はその画像信号υをディジタ
ル値Ｖ１に変換するＡ／Ｄ変換器、１３は画像信号Ｖｉ
を正規化する正規化回路で、２個のＥＰ−ＲＯＭ１４，
１５．３個のラッチ１Ｂ、１７．１８及び２個のライン
メモリ１９．［０から構成されている。この場合、正規
化演算の方法は、一次元光電変換器の第ｎドツト目の画
像信号Ｖｉ（ｎ）を正規化してＶｏ（ｎ）という大きさ
の信号を得るものとすれば、次の（１）式で表わされる
。

ここで、Ａ　（ｎ）は第ｎドツト目の明（白）基準信号
、Ｂ　（ｎ）は第ｎドツト目の暗（黒）基準信号、Ｋは
定数であり、そのうち、明暗の両基準信号Ａ（ｎ）　、
　Ｂ　（ｎ）のデータは、予め次のようにして求めてお
く。まず、光源を消灯した（真暗な）状態で一次元光電
変換器の各ドツトから信号を取出してこれを暗基学信号
Ｂ　（ｎ）としてラインメモリ１９に格納し、次いで光
源を点灯して同様に取出した信号を明基準信号Ａ　（ｎ
）とする。この明基準信号Ａ　（ｎ）の読取りは、原稿
を送るローラの表面を真白にしてこのローラの表面の白
地を読取ったり、或は白地の標準原稿を走査する等の方
法か考えられる。そして、正規化回路１３において、ラ
ッチ１６は、ラインメモリ１９から取出された暗基ｑ信
号Ｂ　（ｎ）をＥＰ−ＲＯＭ１４に出力するものである
。史に、ＥＰ−ＲＯＭ１４は、明基準信号Ａ（ｎ）と暗
基準信号Ｂ　（ｎ）とのレベル差（Ａ（ｎ）　−Ｂ（ｎ
））に相当する信号を出力して、これをラインメモリ２
０に記憶すると共に、その後の原稿の走査時に入力され
る画像信号Ｖｉ（ｎ）と暗基準信号Ｂ　（ｎ）とのレベ
ル差（Ｖ　１（ｎ）−Ｂ　（ｎ）　）に相当する信号を
ラッチ１７に出力する。この場合、ＥＰ−ＲＯＭ１４に
は、予め入力Ａ（ｎ）　、　　Ｂ（ｎ）　。

Ｖｊ（ｎ）と出力Ａ　（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）　、　Ｖ　
１（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）との相関関係がテーブル化され
たデータ群として記憶されており、そのデータ群のうち
から入力信号に応じた値を出力するもので、これによっ
てＥＰ−ＲＯＭ１４に減算機能をもたせている。一方、
ＥＰ−ＲＯＭＩ　５は、割算・乗算機能を有し、ラッチ
１７の出力信号（Ｖ　ｊ（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）　）とラ
ッチ１８の出力信号（Ａ（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）　）とか
ら、」−記（１）式のＶ　ｏ（ｎ）を求めて出力するも
ので、これによって画像信号の正規化が実行される。

一方、２１は主走査方向ピーク値検出手段と副走査方向
ピーク値検出手段とを兼ねるピーク値検出回路で、３個
のラッチ２２，２３，２４、ＥＰ−ＲＯＭ２５及びライ
ンメモリ２６から構成されている。この実施例では、主
走査方向のピーク値の検出は次のようにして行っている
。今、１主走査ラインにおいて、第１ドツト目から第ｎ
ド・ント１］までのピーク値をＶｐ（ｎ）とすると、Ｖ
ｐ（ｎ）＝　Ｖｏ（ｎ）　（１−ｅｘｐ（−ｔａｒ　）
　１十Ｖｐ（ｎ　−１）　　　・・・（２）ここで、Ｖ
　ｏ（ｎ）はｉｎｎドラトロ画像信号（正規化回路１３
の出力信号）、ｔは１ド・ソトの駆動時間、τは時定数
である。このように時定数をもたせてピーク値を検出す
ることによって、瞬時的な画像信号レベルの乱高下の影
響を排除するようにしている。この場合、ラッチ２２は
正規化回路１３からの画像信号Ｖｏ（ｎ）をＥＰ−ＲＯ
Ｍ２５に出力するもので、ラッチ２３は第（ｎ−１）　
　ド・ソトＩＴ＋までのピーク値Ｖｐ（ｎ　−１）をＥ
Ｐ−ＲＯＭ２５に出力するものである。そして、ＥＰ−
ＲＯＭ２５には、ｐめ人力Ｖ　ｏ（ｎ）、　Ｖ　ｐ（ｎ
　−１）と出力Ｖｐ（ｎ）との相関関係がテーブル化さ
れたデータ群として記憶されており、そのデータ群のう
ちから人力信号に応じた値がラッチ２３．２７に出力さ
れる。

一方、副走査方向のピーク値の検出も同様にピーク値検
出回路２１によって行っている。即ち、第１行１１から
第ｆ行１」まての主走査ラインにおける第ｎドツト１」
の副走査方向のピーク値をＶｐｎ（Ｉ）とすると、 Ｖｐｎ　（Ｉ）　＝　Ｖｏ（ｎ）　［１−ｅｘｐ（−ｔ
ａｒ　）　１十Ｖｐｎ　（（−１）　　　・・・（３）
ここて、Ｖ　ｏ（ｎ）は％ｎドツト目の画像信号、ｔは
１＋走査ラインの駆動時間、τは時定数である。

この場合、ラインメモリ２６は、ＥＰ−ＲＯＭ２５から
各ドツト毎に出力される副走査方向のピーク値を１主走
査ライン分だけ記憶するもので、その記憶内容は１主走
査ライン毎に更新される。また、ラッチ２４は、ライン
メモリ２６から逐次取出されたピーク値Ｖｐｎ（、（−
１）をＥＰ−ＲＯＭ２５に出力するものである。

一方、２８はしきい値決定手段たるしきい値決定回路で
、２個のラッチ２７．２９とＥＰ−ＲＯＭ２Ｏとから構
成されている。この実施例では、第Ｃ行口の主走査ライ
ンにおける第ｎドツト目のしきい値Ｖｔｈ（（、ｎ）は
、第（ｌ−１）行目の主走査ラインにおける主走査方向
のピーク値ｖｐ、ｍａＸ（（−１）と、第１行目から２
Ｊ１．行目までの主走査ラインにおける第ｎドツト目の
副走査方向のピーク値Ｖｐｎ（（）とから次の（４）式
によって求められる。

Ｖｔｈ　（１！　　、ｎ）　　＝　Ｃｔ　　・ＶＬｍａ
ｘ（１！　　−１）＋ｃ２　　・Ｖｐｎ（Ｉ） ・・・（４） ここで、ＣＩ　＋　　Ｃ２は定数である。この場合、ラ
ッチ２７は主走査方向のピーク値ＶＬｍａｘ（、（−１
）をＥＰ−ＲＯＭ３０に出力するもので、ラッチ２９は
ＥＰ−ＲＯＭ２５から入力された副走査方向のピーク値
Ｖｐｎ（、（）をＥＰ−ＲｏＭ３ｏに出力するものであ
る。そして、ＥＰ−ＲＯＭ３０には、予め入力Ｖｐ、ｍ
ａｘ（、（−１’）　、　Ｖｌ）ｎ　（、ｃ　）と出力
Ｖｔｈ（（、ｎ）との相関関係がテーブル化されたデー
タ群として記憶されており、そのデータ群のうちから人
力信号に応じた値がラッチ３１に出力される。

一方、３２は比較回路で、」−２ラッチ３１と、Ｗ層化
回路１３から画像信号が入力されるバッファ３３と、Ｅ
Ｐ−ＲＯＭ３４とから構成されている。この場合、ＥＰ
−ＲＯＭ３４は、バッファ３３から入力される画像信号
を、ラッチ２９から入力されるしきい値と比較して二値
化し、その二値化信号をレジスタ３５に出力する。３６
は二値化信号の出力端子である。

次に、」−２構成の作用について説明する。運転開始用
操作スイッチ（図示せず）をオンすると、その当初は、
運転モードが基準信号読取りモードになって、明暗の両
基準信号Ａ　（ｎ）　、　Ｂ　（ｎ）のデータが、次の
ようにして読取られる。まず、光源を消灯した（真暗な
）状態で一次元光電変換器の各ドツトから信号を取出し
てこれを暗基準信号Ｂ（ｎ）としてラインメモリ１９に
格納し、次いで光源を点灯して真白なローラを照らし、
その地色を読取って明基準信号Ａ　（ｎ）とする。この
明基準信号Ａ　（ｎ）を読み取る際、ラインメモリ１９
から逐次取出された暗基準信号Ｂ　（ｎ）がラッチ１６
を介してＥＰ−ＲＯＭ１４に入力され、明基準信号Ａ（
ｎ）と比較される。これによって、ＥＰ−ＲＯＭＩ４か
ら、明基準信号Ａ　（ｎ）と暗基準信号Ｂ　（ｎ）との
レベル差（Ａ　（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）　）に相当する信
号が各ドツト毎に出力されて、これがラインメモリ２０
に記憶される。以上のような基準信号データの読取りか
終了した時点で、運転モードが自動的に原稿走査モード
に切換わり、原稿の走査が開始される。これにより、原
稿はローラによって副走査方向に順次送られつつ原稿上
の画像が一次元光電変換器によって読み取られる。この
一次元光電変換器の各光電変換素子（ドツト）から時系
列的にアナログ画像信号υが取出され、この画像信号υ
が各ドツト毎に次のようにしてパイプライン方式で順々
に処理されていく。まず、画像信号υがＡ／Ｄ変換器１
２でディジタル化されてＥＰ−ＲＯＭ１４に入力される
。このとき同時に、ＥＰ−ＲＯＭ１４には、ラインメモ
リ１９から逐次取出された暗基準信号Ｂ　（ｎ）がラッ
チ１６を介して入力され、ディジタル画像信号Ｖｉ（ｎ
）と比較される。

これによって、ＥＰ−ＲＯＭＩ　４から、明基準信号Ａ
　（ｎ）と画像信号Ｖ　１（ｎ）とのレベル差（Ａ　（
ｎ）−Ｖ　１（ｎ））に相当する信号が、ラッチ１７を
介してＥＰ−ＲＯＭ１５に出力される。このとき同時に
、ＥＰ−ＲＯＭ１５には、ラインメモリ２０から逐次取
出されたデータ（Ａ　（ｎ）　−Ｂ　（ｎ）　）がラッ
チ１８を介して人力され、その入力値に基いて前記（１
）式により正規化された画像信号Ｖ　ｏ（ｎ）が、バッ
ファ３３とラッチ２２に出力される。

そして、ラッチ２２から画像信号Ｖ　ｏ（ｎ）がＥＰ−
ＲＯＭ２５に人力され、次のようにして主走査ｈ゛向の
ピーク値が検出される。まず、各主走査ラインについて
、第１ドツトロの画像信号Ｖ　ｏ（１）がそのままＥＰ
−ＲＯＭ２５からラッチ２３に入力され、ピーク値Ｖ　
ｐ（１）として保持される。次いで、第２ドツトロの画
像信号Ｖ　ｏ（２）がＥ　Ｐ　−ＲＯＭ　２５に入力さ
れると、この画像信号Ｖ　ｏ（２）と、ラッチ２３から
出力される上記ピーク値Ｖ　ｐ（１）とに基いて、前記
（２）式により第２ドツトロまでのピーク値Ｖ　ｐ（２
）が求められ、このピーク値Ｖ　ｐ（２）かラッチ２３
に入力されて新たに保持される。このような動作か、各
ドツト毎に繰返されて、各主走査ラインの最終ドツトに
おけるＥＰ−ＲＯＭ２５の出力が各主走査ラインの主走
査方向のピーク値ＶＩＡ、ｍａＸとなり、これかラッチ
２７に出力される。

また、副走査方向のピーク値については、まず、第１行
目の主走査ラインの各ドツト毎の画像信号が、１主走査
ライン分たけラインメモリ２６にピーク値として記憶さ
れる。次いで、第２行１」の主走査ラインに移行して、
その第１ドッｌ−１−１の画像信号がＥＰ−ＲＯＭ２５
に人力されると、これと同時に、ラインメモリ２６から
第１ドツト１１のピーク値が取出されてラッチ２４を介
してＥＰ−ＲＯＭ２５に入力され、その入力値に基いて
、前記（３）式により第２行目までの主走査ラインにお
ける第１ドツト目の副走査方向のピーク値が求められ、
このピーク値がラインメモリ２６に新たに記憶されると
共に、ラッチ２９に出力される。このような動作が、各
ドツト毎に繰返されて、各ドツト毎に副走査力、向のピ
ーク値Ｖｐｎが検出される。

そして、各主走査ラインの各ドツト毎に、ピーク値検出
回路２１のＥＰ−ＲＯＭ３０において、ラッチ２７から
人力される主走査方向のピーク値Ｖ　ｐ、ｍａｘと、ラ
ッチ２９から入力される副走査方向のピーク値Ｖｐｎと
に基いて、前記（４）式によりしきい値Ｖｔｈが決定さ
れ、このしきい値Ｖｔｈがラッチ３１を介してＥＰ−Ｒ
ＯＭ、３０に入力される。このＥＰ−ＲＯＭ３０には、
バッファ３３がら画像信号が入力され、この画像信号が
しきい値ｖｔｈと比較されて二値化される。

ところで、原稿の下地濃度が濃く　（光反射率が低く）
なれば、それに応じて画像信号レベルが全体に低下して
主・副両走査方向のピーク値が小さくなる。また、電源
のリップルによって光源の光量か変動すれば、それに応
じて画像信号レベルが変動して主走査方向のピーク値が
変動する。このような背景”ｊ１情を考慮して、本実施
例では、原稿の画像を走査する際に、主走査方向の画像
信号レベルを追跡して各主走査ライン毎に主走査方向の
ピーク値を検出すると共に、副走査方向の画像信号レベ
ルを追跡して各ドツト毎に副走査方向のピーク値を検出
し、これら主・副両走査方向のピーク値に基いて各主走
査ラインの各ドツト毎にしきい値を決定するようにした
ので、しきい値を、原稿の下地濃度や光量の時間的変動
に追従させて変化させることができ、原稿の下地濃度や
光量の時間的変動に起因する二値化エラーを極力防止で
きる。しかも、各ドツト毎に副走査方向のピーク値を検
出して、この副走査方向のピーク値をしきい値の決定フ
ァクターに加えているから、各ドツト毎の感度むらを前
述した正規化演算以外にも補正することになり、ドツト
毎の感度むらの補正が精度良くなされる。

尚、本発明は、例えばしきい値を求める関数として前記
（４）式に代えて他の数式を採用しても良い等、要旨を
逸脱しない範囲内で種々の変形か可能である。

［発明の効果］ ＝　１７一 本発明は以上の説明から明らかなように、各主走査ライ
ン毎に主走査方向のピーク値を検出すると共に、各主走
査ラインの各ドツト毎に副走査方向のピーク値を検出し
、これら主・副両走査方向のピーク値に基いて各主走査
ラインの各ドツト毎にしきい値を決定するようにしたの
で、しきい値を、原稿の下地濃度や光量の時間的変動等
に追従させて変化させることができると共に、各ドツト
毎の感度むらを精度良く補正することができ、以って二
値化エラーを極力防止できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
乃至第４図は従来例を示したもので、第２図はイメージ
センサユニットの斜視図、第３図は１主走査ライン分の
正規化前の画像信号レベルを示す図、第４図はしきい値
の決定方法を説明するための図である。 図面中、１３は正規化回路、１４はＥＰ−ＲＯＭ１２１
はピーク値検出回路（主走査方向ピーク値検出手段及び
副走査方向ピーク値検出手段）、２５はＥＰ−ＲＯＭ、
２８はしきい値決定回路（しきい値決定手段）、３０は
ＥＰ−ＲＯＭ、３２は比較回路、３４はＥＰ−ＲＯＭで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、画像情報を一次元光電変換器により読み取って得ら
   れた画像信号を、しきい値と比較して二値化するように
   したものにおいて、前記一次元光電変換器の主走査方向
   の画像信号レベルを追跡して各主走査ライン毎に主走査
   方向のピーク値を検出する主走査方向ピーク値検出手段
   と、前記一次元光電変換器の副走査方向の画像信号レベ
   ルを追跡して各ドット毎に副走査方向のピーク値を検出
   する副走査方向ピーク値検出手段と、各主走査ラインの
   各ドット毎に前記しきい値を前記主走査方向のピーク値
   及び前記副走査方向のピーク値に基いて決定するしきい
   値決定手段とを具備して成る画像信号二値化装置。