CN102780829B - 图像读取装置以及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像读取装置以及图像处理方法。提供生成更清晰的原稿图像的扫描装置。扫描装置(1)在使背景辊(106)与原稿(9)的输送速度相应地旋转的同时，拍摄原稿(9)，从拍摄到的图像中提取影图像(904)和图案图像(902)，根据提取出的影图像(904)和图案图像(902)，确定原稿图像(900)的图像区域并剪切。由此，即使在原稿(9)中包含与图案图像类似的图案，也能够确定图像区域。

Description

图像读取装置以及图像处理方法
技术领域
本发明涉及一种图像读取装置。
背景技术
例如在专利文献1中公开了一种图像输入装置，该图像输入装置在原稿读取部的背景中设置具有与原稿相同反射率的反射面，通过检测在该反射面中形成的原稿的影，来检测原稿的歪斜。
另外，在专利文献2中公开了一种图像读取装置，该图像读取装置在读取到原稿的边缘时检测该原稿的影，并且检测原稿相对于原稿设定位置的倾斜以及纵向和横向的偏移。
另外，在专利文献3中公开了一种摄像装置，该摄像装置在底座的底座面的整面中预先以45度的角度隔有间隔且平行地记录了直线。
另外，在专利文献4中公开了一种图像数据输入装置，该图像数据输入装置具备：附加输入对象图像的背景图像的单元，其具有由不同的两种颜色形成的图案；具有将背景图像与输入对象图像一起输入的功能的扫描装置；对所输入的对象图像和背景图像中的两个图像的边界线所赋予的位置坐标进行检测的单元；根据该位置坐标来计算输入对象图像相对于背景图像的倾斜角度的单元；根据该倾斜角度对所输入的对象图像和背景图像进行旋转处理来校正倾斜的单元；以及从校正了该倾斜的图像中去除背景图像的单元。
专利文献1：日本特开平9-65061号公报
专利文献2：日本特开平2-274165号公报
专利文献3：日本特开2006-211046号公报
专利文献4：日本特开平6-209398号公报
发明内容
发明要解决的问题
目的在于提供一种生成更清晰的原稿图像的图像读取装置。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的图像读取装置具有：摄像单元，其拍摄原稿；预定的图案图像，其显示在上述摄像单元要拍摄的区域中的成为上述原稿的背景的区域中；以及区域确定单元，其根据由上述摄像单元拍摄到的图像中的与上述图案图像对应的图像要素以及与上述原稿的影对应的图像要素，确定与上述原稿对应的图像区域。
优选的是，还具有：校正指示单元，其根据由上述摄像单元拍摄到的与上述图案图像对应的图像要素，生成校正指示信息；以及校正单元，其根据由上述校正指示单元生成的校正指示信息，对由上述摄像单元拍摄到的图像实施校正处理。
优选的是，还具有原稿输送单元，该原稿输送单元将上述原稿输送到上述摄像单元的摄像位置，上述图案图像与上述原稿的输送速度相应地移动，上述校正指示单元生成校正指示信息，该校正指示信息用于至少校正由原稿的输送速度的变动引起的图像失真。
优选的是，还具有：光源，其在上述摄像单元的摄像位置处沿倾斜方向对于上述原稿的表面照射光；以及背对部件，其被设置于上述摄像单元的摄像位置附近的与上述原稿的输送路径分离的位置处，其中，上述区域确定单元根据与投影到上述背对部件的原稿的影对应的图像要素以及显示于上述背对部件的上述图案图像，确定上述图像区域。
优选的是，还具有背景辊，该背景辊被设置于从上述摄像单元观察时的上述原稿的背面侧，与上述原稿的输送速度相应地进行旋转，上述图案图像形成于上述背景辊的表面。
优选的是，还具有：原稿输送单元，其将上述原稿输送到上述摄像单元的摄像位置；以及发光单元，其被设置于从上述摄像单元观察时的上述原稿的背面侧，与上述原稿的输送相应地发光，其中，通过上述发光单元的发光来形成上述图案图像。
优选的是，上述发光单元发出不可见光，通过不可见光来形成上述图案图像。
本发明所涉及的图像处理方法包括以下步骤：从由摄像单元拍摄到的图像中提取与预定的图案图像对应的图像要素；从由上述摄像单元拍摄到的图像中提取与原稿的影对应的图像要素；以及根据提取出的与图案图像对应的上述图像要素以及提取出的上述与原稿的影对应的图像要素，从由上述摄像单元拍摄到的图像中确定与上述原稿对应的图像区域。
本发明所涉及的程序使计算机执行以下步骤：从由摄像单元拍摄到的图像中提取与预定的图案图像对应的图像要素；从由上述摄像单元拍摄到的图像中提取与原稿的影对应的图像要素；以及根据提取出的上述与图案图像对应的图像要素以及提取出的上述与原稿的影对应的图像要素，从由上述摄像单元拍摄到的图像中确定与上述原稿对应的图像区域。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种生成更清晰的原稿图像的图像读取装置。
附图说明
图1示意性地示出扫描装置1的整体结构。
图2的(A)是示意性地说明扫描装置1的内部(扫描装置1的摄像位置附近)的图，图2的(B)是说明照明光源100、背景辊106以及图像传感器102之间的位置关系的图。
图3是例示安装到控制单元110的控制程序5的功能结构的图。
图4是说明根据由图像传感器102拍摄到的读取图像90生成校正指示信息的方法的图。
图5是说明根据由图像传感器102拍摄到的读取图像90确定原稿图像的图像区域的方法的图。
图6是例示变形例1中的图案图像的图。
图7是例示变形例2中的图案图像的图。
图8是例示变形例3中的图案图像的图。
图9的(A)是示意性地说明变形例4中的扫描装置1的内部的图，图9的(B)是说明变形例4的照明光源100、背对板112以及图像传感器102之间的位置关系的图。
图10是例示变形例4中的读取图像的图。
图11的(A)是示意性地说明变形例5中的扫描装置1的内部的图，图11的(B)是例示由变形例5的扫描装置1拍摄到的读取图像的图。
图12是例示使照明光源100周期性地进行强弱照明时的读取图像的图。
附图标记说明
1：扫描装置；100：照明光源；102：图像传感器；104：输送路径；106：背景辊；110：控制单元；112：背对板；114：不可见光光源；5：控制程序。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1示意性地示出扫描装置1的整体结构。此外，扫描装置1是本发明所涉及的图像读取装置的一例。
如图1例示，扫描装置1是设置有ADF(Auto DocumentFeeder：自动进纸器)的文档扫描仪，将原稿9输送到读取位置(摄像位置)，从输送的原稿9中读取原稿图像。
图2的(A)是示意性地说明扫描装置1的内部(读取位置(摄像位置)附近)的图，图2的(B)是说明照明光源100、背景辊106以及图像传感器102之间的位置关系的图。
如图2的(A)例示，在扫描装置1中设置有照明光源100、图像传感器102、输送路径104、背景辊106、输送辊108以及控制单元110。
照明光源100是沿倾斜方向对作为拍摄对象介质的原稿9照射可见光区域的光的光源，例如可以是具有红色LED、绿色LED、蓝色LED这三色LED的三色LED阵列，也可以是白色LED。本例的照明光源100是在与输送原稿9的方向(副扫描方向)正交的方向(主扫描方向)上排列的LED，从副扫描方向(原稿输送方向)的上游侧向下游侧方向倾斜地对原稿9的表面照射光。
图像传感器102是本发明所涉及的摄像单元的一例，例如为排列有C CD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)的线传感器。图像传感器102接收由照明光源100照射并被原稿9等反射的反射光，将其转换为电信号，由此读取原稿表面及其周围的图像。本例的图像传感器102包括具备了红色的滤色器的红色线传感器、具备了绿色的滤色器的绿色线传感器以及具备了蓝色的滤色器的蓝色线传感器。
输送路径104是输送原稿9的路径，输送路径104上的原稿9被多个输送辊108(输送辊108A和108B)所输送。本例的图像传感器102以与输送辊108的输送速度(即，驱动速度)相应的周期读取图像。
背景辊106是本发明所涉及的背对部件的一例，被设置于与输送路径104分离的位置。背景辊106与输送路径104之间的距离为能突显出投影到背景辊106的原稿9的影的程度即可。
在背景辊106的表面形成有图案图像。在本例的背景辊106的表面如图4例示那样在白底上印刷有黑色的网格图案。背景辊106以与原稿9的输送速度相应的速度旋转。即，印刷在背景辊106的表面的网格图案与原稿9的移动同步地移动。
如图2的(B)例示，照明光源100从原稿的输送路径的上方朝向斜下方照射光，在输送路径的下方配置有背景辊106。从照明光源100侧观察，背景辊106被配置于成为原稿9的背景的区域。图像传感器102被配置于能够对从照明光源100照射并被背景辊106的表面反射的光进行检测的位置。更具体地说，图像传感器102被配置于输送路径的上方，以能够对来自原稿9的反射光以及来自背景辊106的反射光这两者进行检测的位置和朝向进行设置。
控制单元110是对扫描装置1的各结构进行控制的计算机，例如被设置于扫描装置1的内部。在本例的控制单元110中安装有图3中例示的控制程序5，实现本发明所涉及的图像处理方法。
图3是例示安装在控制单元110的控制程序5的功能结构的图。
如图3例示，控制程序5具有原稿输送部500、图案显示控制部505、图像输入部510、图案提取部515、校正指示部520、影提取部525、区域确定部530、剪切部535以及校正部540。
在控制程序5中，原稿输送部500控制输送辊108，在输送路径104中输送原稿9。原稿输送部500将输送辊108的状态(输送开始、转速、输送结束)通知给图像输入部510。
图案显示控制部505与原稿的输送速度相应地使预定的图案图像显示在原稿的背景区域中。本例的图案显示控制部505使背景辊106与原稿的输送速度相应地旋转。原稿的输送速度也可以使用运动传感器等其它传感器进行测量，还可以利用随输送的原稿而动作的辊进行检测。
图像输入部510控制图像传感器102，拍摄在输送路径104上输送过来的原稿9。当拍摄原稿9时，还拍摄到处于其背景区域的背景辊106的图案图像。
本例的图像输入部510当被原稿输送部500通知原稿的输送开始时，使图像传感器102开始拍摄，以与输送辊108的转速对应的周期反复进行主扫描线的拍摄，当被通知原稿的输送结束时，结束拍摄。
图案提取部515从由图像输入部510拍摄到的图像中提取与预定的图案图像对应的图像要素。在此，图像要素是指拍摄到的图像的一部分。本例的图案提取部515提取处于背景区域的黑色的网格图案。
校正指示部520根据由图案提取部515提取出的图案图像，生成校正指示信息。校正指示信息包含表示是否需要校正的信息、指定需要校正的图像区域的信息以及指定校正量的信息中的至少一个。本例的校正指示部520根据由图案提取部515提取出的图案图像的失真，指示校正部540进行图像校正以降低由原稿的输送速度的变动引起的图像失真。
影提取部525从由图像输入部510拍摄到的图像中提取与原稿9的影对应的图像要素。例如，影提取部525根据与原稿9之间的浓度差来提取与影对应的图像要素。
区域确定部530根据由图案提取部515提取出的图案图像以及由影提取部525提取出的原稿9的影，确定与原稿9对应的图像区域。更具体地说，区域确定部530根据因原稿9而看不到图案图像(网格图案)的区域以及提取出影的区域，来确定原稿9的图像区域。
剪切部535按照由区域确定部530确定的图像区域，从由图像输入部510拍摄到的图像中剪切原稿9的图像(即，原稿图像900)。
校正部540根据由校正指示部520生成的校正指示信息，对由剪切部535剪切出的原稿图像900实施校正处理。
图4以及图5是例示由图像传感器102(图像输入部510)拍摄到的读取图像90的图。利用图4说明读取图像90中所包含的图像要素，利用图5说明原稿图像的边缘确定方法。
如图4例示，在读取图像90中包含与原稿9对应的原稿图像900、处于原稿9的背景区域的图案图像902以及与由原稿9产生的影对应的影图像904。原稿图像900有时相对于原稿的输送方向(副扫描方向)倾斜。另外，关于图案图像902，即使设为背景辊106的图案图像(网格图案)是等间隔的，有时也会因原稿9的输送速度的变动而该图案图像902的图案的间隔发生变化。另外，影图像904根据照明光源100的照射方向而存在容易形成影的边缘(本图的上方)以及不容易形成影的边缘(本图的下方)。
如图5例示，区域确定部530在影图像904与图案图像902相重叠的区域中，将由于影而看不到图案的区域设为原稿图像900的外缘。由此，即使在原稿9中包含与背景辊106的图案图像(网格图案)近似的图像要素的情况下，区域确定部530也能够确定原稿图像900的外缘。另外，区域确定部530在不存在影图像904的区域中，将由于原稿9而看不到图案的区域设为原稿图像900的外缘。此外，在原稿9中包含与背景辊106的图案图像(网格图案)近似的图像要素的情况下，区域确定部530根据利用影图像904和图案图像902确定的外缘，估计不存在影图像904的区域的原稿图像900的外缘。
另外，如图4例示，校正指示部520在原稿输送方向上设定的基准线上，测量图案图像902的间隔，根据测量得到的图案图像902的失真(伸长或者收缩)，生成校正指示信息，该校正指示信息指示进行抵消其伸长或者收缩的图像校正。
如上所述，本实施方式的扫描装置1在使背景辊106与原稿9的输送速度相应地旋转的同时拍摄原稿9，从拍摄到的图像中提取影图像904和图案图像902，根据提取出的影图像904和图案图像902，确定原稿图像900的图像区域并进行剪切。由此，即使在原稿9中包含与图案图像类似的图案，也能够确定图像区域。另外，即使是不容易形成原稿的影的原稿、区域，也能够根据图案图像902来估计图像区域。特别是，在本例中，使背景辊106与输送路径104分离，并且照明光源100沿倾斜方向对原稿9照射光，因此突显出特定的区域(图4的上方)的影，其它区域的影几乎消失，但是根据图案图像902与影图像904的组合，更准确地确定原稿图像的图像区域。
另外，本实施方式的扫描装置1根据形成于背景辊106的图案图像，校正由原稿输送速度的变动引起的图像失真。
[变形例1]
接着，说明上述实施方式的变形例。
图6是例示变形例1中的图案图像的图，表示背景为黑底白线时的读取图像90。
如图6例示，形成于背景辊106的图案图像是与上述实施方式的图案图像黑白互换，在黑底上有白色网格图案。在该情况下，扫描装置1易于区分影与图案的线，因此变得容易确定原稿图像的区域。
[变形例2]
图7是例示变形例2中的图案图像的图，表示背景为方格图案时的读取图像90。
如图7例示，形成于背景辊106的图案图像也可以是黑白相间的方格图案。在该情况下，白色的矩形区域与黑色的矩形区域交替存在，因此扫描装置1将由于原稿的影而白色的矩形区域与黑色的矩形区域的反复周期杂乱的区域确定为原稿图像的外缘。
另外，校正指示部520在原稿输送方向上设定的基准线上，测量方格图案的图案图像902的间隔，根据测量到的图案图像902的失真(伸长或者收缩)，生成校正指示信息，该校正指示信息指示进行抵消其伸长或者收缩的图像校正。
[变形例3]
图8是例示变形例3中的图案图像的图，表示背景为斜线图案时的读取图像90。
如图8例示，形成于背景辊106的图案图像也可以是相对于主扫描方向和副扫描方向倾斜地设置的斜线图案。在该情况下，扫描装置1从读取图像的周边部搜索斜线图案的直线，顺着发现的直线向读取图像的中央部搜索该直线与原稿影之间的交点。扫描装置1将斜线图案的直线与原稿影之间的交点确定为原稿图像的外缘。
此外，扫描装置1通过在原稿输送方向上设定基准线，与上述实施方式同样地，能够确定图像失真的校正量。
[变形例4]
图9的(A)是示意性地说明变形例4中的扫描装置1的内部的图，示出通过背对点亮控制来生成图案的情况，图9的(B)是说明变形例4的照明光源100、背对板112以及图像传感器102之间的位置关系的图。
如图9的(A)例示，变形例4的扫描装置1具有将图2的背景辊106替换为背对板112的结构。此外，背对板112是本发明所涉及的背对部件的一例。
如图9的(B)例示，背对板112以设定为向图像传感器102反射从照明光源100照射的光的角度进行设置。
另外，在背对板112的表面(本图的上方的面)中设置有发光装置。设置于背对板112的发光装置例如为排列在主扫描方向(与原稿输送方向正交的方向)上的多个LED灯。
本变形例的图案显示控制部505以与原稿的输送速度相应的周期点亮设置于背对板112的发光装置，由此，如图10例示，示出通过背对点亮控制来生成图案时的读取图像90，在读取图像90中埋入以预定的周期形成的图案图像。
如图10例示，本变形例的扫描装置1搜索埋入到读取图像90中的周期性的图案图像与原稿或原稿影之间的交点，根据发现的交点，确定原稿图像900的图像区域。
[变形例5]
图11的(A)是示意性地说明变形例5中的扫描装置1的内部的图，示出利用不可见光图案的方式，图11的(B)是例示由变形例5的扫描装置1拍摄到的读取图像的图，示出不可见光图像和可见光图像。
如图11的(A)例示，变形例5的扫描装置1具有在图2的各结构中追加不可见光光源114的结构。不可见光光源114除了照射不可见光这一点以外，其余与照明光源100(可见光)相同。从不可见光光源114照射的不可见光是紫外线、红外线等看不见的光线。本例的不可见光光源114照射红外线。
另外，本变形例的图像传感器102(四线)还具有能够检测不可见光的线传感器。本变形例的图像传感器102除了包括红色线传感器、绿色线传感器以及蓝色线传感器以外，还包括检测红外线的不可见光线传感器。
另外，在背景辊106的表面，使用在可见光下看不见且反射或者吸收不可见光的墨来印刷图案图像。在本变形例的反映不可见光图案的背景辊106上，使用红外线的不可见光墨形成图案图像。
如图11的(B)例示，变形例5的扫描装置1读取红外线(IR)读取图像(不可见光图像)以及由红色、绿色、蓝色形成的可见光图像。本变形例的图案提取部515从不可见光图像中提取图案图像，影提取部525从不可见光图像或者可见光图像中提取影图像。本变形例的区域确定部530根据从不可见光图像中提取出的图案图像以及从不可见光图像或者可见光图像中提取出的影图像，确定可见光图像中的原稿图像的图像区域。
另外，校正指示部520根据从不可见光图像中提取出的图案图像，确定校正量。
这样，通过不可见光来形成图案图像，由此能够防止在原稿图像中拍摄到不需要的图案图像。
[变形例6]
图12是例示使照明光源100周期性地进行强弱照明时的读取图像的图，表示通过照明光源的点亮控制来生成图案时的读取图像90。
如图12例示，变形例6的扫描装置1使照明光源100以预定的周期进行强弱照明，由此与变形例4同样地，能够在读取图像中形成图案图像。本变形例的扫描装置1通过进行与变形例4相同的处理，从读取图像中剪切原稿图像，并且对剪切出的原稿图像实施抵消图案图像的图像校正。此外，照明光源100的强弱照明可以是使所有的颜色成分的光量变动，也可以是仅使特定的颜色成分的光量变动。
另外，校正指示部520在原稿输送方向上设定的基准线上，测量明暗的图案图像的间隔，根据测量到的明暗图案的失真(伸长或者收缩)，生成校正指示信息，该校正指示信息指示进行抵消其伸长或者收缩的图像校正。

Claims (8)

1.一种图像读取装置，具有：
摄像单元，其拍摄原稿；
预定的图案图像，其显示在上述摄像单元要拍摄的区域中的成为上述原稿的背景的区域中；以及
区域确定单元，其根据由上述摄像单元拍摄到的图像中的与上述图案图像对应的图像要素以及与上述原稿的影对应的图像要素，确定与上述原稿对应的图像区域，
上述区域确定单元在与上述图案图像对应的图像要素和与上述原稿的影对应的图像要素重叠的区域中，将由于上述原稿的影而看不到上述图案图像的区域设为与上述原稿对应的图像区域的外缘，
上述区域确定单元在不存在与上述原稿的影对应的图像要素的区域中，将由于上述原稿而看不到上述图案图像的区域设为与上述原稿对应的图像区域的外缘。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，还具有：
校正指示单元，其根据由上述摄像单元拍摄到的与上述图案图像对应的图像要素，生成校正指示信息；以及
校正单元，其根据由上述校正指示单元生成的校正指示信息，对由上述摄像单元拍摄到的图像实施校正处理。
3.根据权利要求2所述的图像读取装置，其特征在于，
还具有原稿输送单元，该原稿输送单元将上述原稿输送到上述摄像单元的摄像位置，
上述图案图像与上述原稿的输送速度相应地移动，
上述校正指示单元生成校正指示信息，该校正指示信息用于至少校正由原稿的输送速度的变动引起的图像失真。
4.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，还具有：
光源，其沿倾斜方向对处于上述摄像单元的摄像位置处的上述原稿的表面照射光；以及
背对部件，其被设置于上述摄像单元的摄像位置附近的与上述原稿的输送路径分离的位置处，
其中，上述区域确定单元根据与投影到上述背对部件的原稿的影对应的图像要素以及显示于上述背对部件的上述图案图像，确定上述图像区域。
5.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，
还具有背景辊，该背景辊被设置于从上述摄像单元观察时的上述原稿的背面侧，与上述原稿的输送速度相应地进行旋转，
上述预定的图案图像形成于上述背景辊的表面。
6.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，还具有：
原稿输送单元，其将上述原稿输送到上述摄像单元的摄像位置；以及
发光单元，其被设置于从上述摄像单元观察时的上述原稿的背面侧，与上述原稿的输送相应地发光，
其中，通过上述发光单元的发光来形成上述图案图像。
7.根据权利要求6所述的图像读取装置，其特征在于，
上述发光单元发出不可见光，
通过不可见光来形成上述图案图像。
8.一种图像处理方法，包括以下步骤：
从由摄像单元拍摄到的图像中提取与预定的图案图像对应的图像要素；
从由上述摄像单元拍摄到的图像中提取与原稿的影对应的图像要素；以及
根据提取出的与图案图像对应的上述图像要素以及提取出的上述与原稿的影对应的图像要素，从由上述摄像单元拍摄到的图像中确定与上述原稿对应的图像区域，其中，在与上述图案图像对应的图像要素和与上述原稿的影对应的图像要素重叠的区域中，将由于上述原稿的影而看不到上述图案图像的区域设为与上述原稿对应的图像区域的外缘，在不存在与上述原稿的影对应的图像要素的区域中，将由于上述原稿而看不到上述图案图像的区域设为与上述原稿对应的图像区域的外缘。
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