CN103179318A - 图像读取设备原稿浮动量检测方法、处理方法和读取设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种图像读取设备原稿浮动量检测方法、处理方法和读取设备。一种方法基于图像读取设备读取的图像信息检测原稿从原稿台的浮动量，所述图像读取设备具有放置原稿的原稿台、线传感器和沿着线传感器的像素的排列方向排列的透镜阵列。所述方法包括通过沿着线传感器的像素的排列方向进行扫描来获得原稿的图像信息作为行图像信息，从行图像信息提取特征部分，通过所述特征部分的图像信息的频率分析来检测特性频率，以及从所述特性频率确定原稿的浮动量。

Description

图像读取设备原稿浮动量检测方法、处理方法和读取设备
技术领域
本发明涉及为图像读取设备检测原稿的浮动量的方法，利用所述方法的图像处理方法以及图像读取设备，尤其涉及根据读取的图像信息检测放置在具有CIS光学系统的图像读取设备的原稿台上的原稿的浮动量的方法，以及利用所述方法的图像读取设备。
背景技术
两类光学系统被主要认为是供图像读取设备之用的光学系统。这两类光学系统中的一种是“缩小光学系统”，其中组合地使用宽度小于读取宽度的一维光电变换器和缩小成像透镜，另一种是“接触式等倍光学系统(通常称为接触式图像传感器，下面将称为CIS光学系统)”，其中组合地使用宽度大体与读取宽度相同的一维光电变换器和正立等倍透镜阵列。
图11图解说明缩小光学系统的基本结构。缩小光学系统包括：放置在原稿玻璃板101上并用图中未示出的光源照射的原稿102，以及在诸如CCD之类的一维光电变换器103上形成原稿102的图像的缩小成像透镜104。图11还图解说明该光学系统的光程长度L1。
图12图解说明CIS光学系统的基本结构。CIS光学系统包括正立等倍透镜阵列114，正立等倍透镜阵列114在一维光电变换器113上形成放置在原稿玻璃板111上并用图中未示出的光源照射的原稿112的图像。图12还图解说明该光学系统的光程长度L2。
由于对缩小成像透镜的视场角的约束，缩小光学系统的光程长度倾向于比CIS光学系统的光程长度大。用图11和12中的箭头指示的原稿102、112从原稿玻璃板101、111的浮动会导致受光元件的成像状况的变化。与在CIS光学系统中相比，在缩小光学系统中，成像状况的变化较小，因为缩小光学系统具有大的焦深。
另一方面，在CIS光学系统中，由于对正立等倍透镜阵列104的视场角的约束小，因此可以使光程长度非常短，从而可以使单元的总厚度和尺寸小。另一方面，CIS光学系统的焦深小。
图13示出缩小光学系统和CIS光学系统之间的焦深的比较。由于缩小光学系统具有大的焦深，因此如图13中的粗实线所示，MTF的特征在于对原稿的浮动量不是很敏感。另一方面，由于CIS光学系统具有小的焦深，因此如图13中的虚线所示，MTF对原稿的浮动量敏感，并且易于降低。
用图像读取设备读取的原稿通常是平坦的纸张，在图像读取设备的平常使用中，常常出现当进行图像读取时原稿浮动的情形。图14中图解说明其中出现原稿的浮动的情况。
放置在原稿玻璃板141上的原稿142由容纳在滑架146中的照射装置145照射。原稿142反射的光经CIS光学系统144被线传感器读取。滑架146由驱动装置(未示出)驱动，从而沿着箭头指示的方向(副扫描方向)移动，以实现二维扫描，从而获得原稿的图像信息。这样获得的图像信息被传送给图中未示出的图像处理设备，并由所述图像处理设备处理。
原稿142是按照毗邻原稿毗邻部分147的方式放置的。不过，原稿142有时会超越原稿毗邻部分，如果原稿142的尺寸大于原稿玻璃板141时，情况通常就会是这样。在原稿上附着纸夹148或者装订夹149的情况下，会出现原稿的浮动量等于这种夹子的厚度或者为这种夹子的厚度的一半的浮动。此外，在原稿为捆扎的多页，或者原稿具有由过去产生的折痕而引起的皱褶的情况下，会出现原稿的浮动。
由原稿的浮动引起的散焦导致图像读取设备的读取结果不理想。在对包括字母(或者字符)信息的读取图像进行光学字符识别处理(光学字符读取器，下面将称为OCR处理)的情况下，所述散焦导致例如错误读取的可能性的增大。这是作为信息处理的事情有待解决的重大问题。
作为利用CIS光学系统的常规图像读取设备，例如，在日本专利申请No.H11-215329公报中公开的设备是已知的。该设备被配置成：在原稿的表面的扫描过程中根据预先确定的白底区域中的读取输出值估计原稿的浮动量，并调整图像校正系数。
作为既不利用缩小光学系统，也不利用CIS光学系统的图像读取设备，在日本专利申请No.2009-246623公报中公开的图像读取设备是已知的。该设备打算解决这两个问题。该设备具有沿着主扫描方向交错排列的两排光学系统。这两排的相对读取光轴沿着副扫描方向倾斜，以检测原稿的浮动量。
在日本专利申请No.H11-215329公报中公开的现有技术中，白底中的读取输出值随照射装置的制造偏差和/或稳定性而变化。此外，白底中的污迹会导致错误的处理。就其本质来说，这种现有方法不能应用于没有白底的图像，于是，在读取印刷在片材的整个区域上的图像时，不能使用这种现有方法。易于推想，由于设备的复杂性，在日本专利申请No.2009-246623公报中公开的现有技术需要数目显著增多的光学系统中的组成部件，并且与以前相比，调整操作和其它操作需要更长的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用具有简单结构的光学系统来检测原稿（即使没有白底）的浮动量的方法。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种基于图像读取设备读取的图像信息检测原稿从原稿台的浮动量的方法，所述图像读取设备具有在上面放置原稿的原稿台、线传感器和沿着线传感器的像素的排列方向排列的透镜阵列，所述方法包括：通过沿着线传感器的排列方向进行扫描而获得原稿的图像信息作为行图像信息；从行图像信息中提取特征部分，通过所述特征部分的图像信息的频率分析来检测特性频率；以及，从所述特性频率确定原稿的浮动量。
本发明可提供一种检测原稿的浮动量的方法，利用所述方法，能够在不利用新的光学系统，而是利用未作任何修改的常规CIS光学系统的同时，独立于照射装置的制造偏差和稳定性，基于具有高对比度的部分(比如包含字符或线条的部分)或者原稿的边缘部分中的图像信息，检测原稿的浮动量，而不要求原稿具有现有技术中需要的白底。
从参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1示出由根据本发明的第一实施例的图像读取设备读取的图像。
图2是图解说明常规CIS光学系统中造成散焦的各因素的示图。
图3是示出在本发明的第一实施例中的要对其进行频率分析的提取的信号的图。
图4是示出本发明的第一实施例中的频率分析的结果的图。
图5是示出原稿的浮动量和特性频率(DP)之间的关系的图。
图6是根据本发明的第一实施例的图像读取设备的操作的流程图。
图7示出由根据本发明的第二实施例的图像读取设备读取的图像。
图8是示出在本发明的第二实施例中的要对其进行频率分析的提取的信号的图。
图9是示出本发明的第二实施例中的频率分析的结果的图。
图10是根据本发明的第二实施例的图像读取设备的操作的流程图。
图11是图解说明常规的缩小光学系统的示图。
图12是图解说明常规CIS光学系统的示图。
图13是图解说明常规的缩小光学系统和常规的CIS光学系统中的焦深的示图。
图14是图解说明图像读取设备中的散焦原因的示图。
具体实施方式
下面将按照附图详细描述本发明的优选实施例。
下面将参考附图详细描述根据本发明的检测图像读取设备中的原稿的浮动量的方法的优选实施例。
实施例1
下面将参考图1-5描述根据本发明的第一实施例的图像分析方法。图1示出由使用CIS光学系统的普通图像读取设备读取的图像。图2中示出了CIS光学系统的基本结构。CIS光学系统由正立等倍透镜阵列(透镜阵列)114构成，该透镜阵列114在诸如CCD之类的一维光电变换器(线传感器)113上形成被放置在原稿玻璃板111上并被图中未示出的光源照射的原稿112的图像。图2还示出了该光学系统的光程长度L2。正立等倍透镜阵列(透镜阵列)114具有沿着一维光电变换器(线传感器)113的像素的排列方向排列的多个透镜。
图1中的(A)示出在原稿玻璃板的表面上读取的不存在散焦模糊的图像。图1中的(B)示出在原稿从原稿玻璃板的表面浮起的状态下读取的具有散焦模糊的图像。如图1的(B)中所示，在CIS光学系统中产生的散焦模糊的特征在于变粗的字母以及沿着主扫描方向的多重图像。
当利用CIS光学系统读取放置在原稿台上的原稿上的信息时，如果原稿处于从原稿台的玻璃板的表面浮起的状态，那么成像状况被极度劣化，如图1的(B)中所示。以下两个因素是造成所述劣化的原因。第一个因素是图2中所示的孔径角Ω大。虽然正立等倍透镜阵列中的每个透镜的直径小，不过由于制造方面的约束，难以使所述直径小于一定直径。另一方面，光程长度L2被设计成短。从而，大的孔径角Ω是必要的。因此，如果出现原稿的浮动，那么产生大的模糊(如用图2中的双箭头所示)。第二个因素是原稿上的一个点由多个透镜成像。对不同的透镜来说，通过多个透镜的各光束具有不同的视场角。结果，如果出现原稿的浮动，那么，由于一维光电变换器113上的重叠图像不重合，会产生大的模糊(如用图2中的双箭头B所示)。
由第二个因素引起的模糊在大的程度上取决于正立等倍透镜阵列114的节距和视场角。于是，如果把由第二个因素引起的模糊量化成数值，能够获得与散焦关联的因子。
图3是示出图1中所示的读取图像中的区域C中关于主扫描方向的照度分布的图。当出现原稿的浮动时，随着照度的振幅的降低，照度的宽度沿主扫描方向扩展。
图4示出利用快速傅里叶变换(FFT)的照度信号的频率分析的结果。除了原始图像信息固有的频率特性和归因于图像读取设备的特定传感器节距和噪声的频率特性之外，图像的照度信号的频率分析揭示出现在由透镜阵列的规范确定的特定频率范围中的、CIS光学系统中的归因于原稿的浮动的特性频率(或者散焦参数，下面将称为DP)。在图4中所示的情况中，与在原稿表面上获得的信号相比，归因于原稿在原稿台的玻璃面上方2mm的浮动(2mm浮动)和4mm的浮动(4mm浮动)的DP表现为显眼的峰值。
在本实施例中，进行把图4中的箭头所指示的FFT强度最高处的频率确定为DP的处理。
DP的值和原稿的浮动量的值(两者都为正)具有由渐近于“原稿的浮动等于0”的轴和“特性频率(DP)等于0”的轴的曲线表示的关系，如图5中所示。当原稿的浮动量增大时，DP变小。根据原稿的浮动量和DP之间的这种关系，通过检测DP，能够确定原稿的浮动量。
在本实施例中，由上述曲线示出的关系作为函数表达式被保存在设备中，通过把DP的检测值代入该函数表达式中，能够确定原稿的浮动量。
一旦确定了原稿的浮动量，利用模拟方法或者其它方法，就能够容易地估计在该浮动量下成像状况和浓度变成怎样。于是，根据原稿的浮动量，可以对图像施加适当的图像处理，比如对比度校正和浓度校正。
期望为提取特性频率(DP)而选择的读取图像中的区域C是具有高对比度的区域，而不是单调的图像区域。在单调的图像区域中，频率分析的结果可能包含大的噪声分量，在一些情况下，使得不能精确地检测DP。
在进行图像读取设备的读取处理的时候，可以执行上面描述的确定原稿的浮动量的顺序处理。下面将参考图6中的流程图描述根据第一实施例的确定原稿的浮动量的顺序处理。
当收到读取命令时，图像读取设备开始工作。
在步骤S101，进行沿着主扫描方向的扫描读取，以获得关于主扫描方向的图像信息(行图像信息)。沿着主扫描方向的扫描读取沿着正立等倍透镜阵列114的排列方向(主扫描方向)读取图像信息。在完成沿着主扫描方向的一行的扫描读取之后，处理进入步骤S102。
在步骤S102，从这样获得的一行的图像信息(行图像信息)提取高对比度部分。所述高对比度部分充当要用在稍后的DP检测处理中的特征部分。通过在DP检测中使用该特征部分，能够防止利用稍后执行的频率分析的DP提取受噪声影响，如果选择单调的图像部分，那么这将是重要的。
随后在步骤S103，通过进行在步骤S102中提取的高对比度部分的图像信息的频率分析，检测特性频率(DP)。
随后在步骤S104，基于检测的DP，校正利用扫描读取获得的一行的图像数据。
在步骤S105，判定进行其扫描读取的主扫描行是否是最后一行。如果不是最后一行，则处理进入步骤S106。如果是最后一行，那么终止该处理。
在步骤S106，沿着副扫描方向，移动上面固定地安装正立等倍透镜阵列114的滑架。随后，处理返回步骤S101，对接下来的直到最后一行的后续行重复进行扫描读取。
利用上述处理，在完成图像读取设备的扫描操作之后，能够即时获得受原稿的浮动影响很小的高图像质量的二维图像。
实施例2
下面将参考图7-10描述根据本发明的第二实施例的检测图像读取设备中的原稿的浮动量的方法。
图7示出在原稿超越图14中所示的原稿毗邻部分147而浮动的状态下由利用CIS光学系统的普通图像读取设备读取的图像。在图7中，原稿的浮动量向上增大，从而散焦的影响出现在原稿的右侧边缘部分的读取图像中。在下面的描述中，假定沿着图7中的水平方向(即，主扫描方向)的原稿的浮动量是恒定的。
另外，在这个实施例中，如同第一实施例一样，由原稿的浮动引起的散焦的影响在特性上表现为归因于CIS光学系统的多重图像。图8是示出在图7中用D指示的图像中的区域之中的照度分布的图，所述区域是包括关于主扫描方向的原稿片材的边缘部分的区域。图8示出在原稿的浮动量为2mm、原稿的浮动量为4mm、以及原稿不浮动(原始表面)的情况下，关于主扫描方向的照度分布。当原稿浮动时，边缘部分中的照度的梯度变小，并且出现小的波动。图9是这些照度信号的利用快速傅里叶变换(FFT)的频率分析的结果。
本实施例和第一实施例的不同之处在于作为特征部分被选择的部分是位于关于主扫描方向的原稿片材的边缘处的边缘部分，该边缘部分难以受原稿片材上的图像影响，而在第一实施例中，所选择的部分是读取图像中的高对比度部分。于是，本实施例的特征在于归因于原稿的原稿表面上的频率特性的劣化小。不过，DP的产生原理相同，其中出现DP的频带相同。从而，归因于2mm浮动和4mm浮动的DP表现为比通过在原稿表面上进行读取而获得的信号分布更显眼的信号。
在本实施例中，如图9中所示，为FFT强度设定阈值。通过确定在峰值前后FFT强度曲线和阈值线相交之处的频率，并通过求平均值来计算它们的中心，获得DP。
DP的行为也与第一实施例中相似。具体地说，随着原稿的浮动量增大，DP变低。由于DP和原稿的浮动量之间的这种相关性或关系不取决于图像，因此通过直接利用图5中所示的关系，能够从所检测的DP确定原稿的浮动量。
由于能够按照与第一实施例相似的方式，确定原稿的浮动量，因此利用模拟方法或者其它方法，能够容易地估计在存在浮动量的情况下，成像状况和浓度变成怎样。于是，根据原稿的浮动量，可以对图像施加适当的图像处理，比如对比度校正和/或浓度校正。
由于原稿的边缘部分具有特别高的对比度，因此它适合于作为频率分析的对象。
在进行图像读取设备的读取处理的时候，可以执行上面描述的确定原稿的浮动量的顺序处理。下面将参考图10中的流程图描述根据第二实施例的确定原稿的浮动量的顺序处理。
当接收到读取命令时，图像读取设备开始工作。
在步骤S201，进行沿着主扫描方向的扫描读取，以获得主扫描方向的图像信息(行图像信息)。沿着主扫描方向的扫描读取沿着正立等倍透镜阵列114的排列方向(主扫描方向)读取图像信息。在完成沿着主扫描方向的一行的扫描读取之后，处理进入步骤S202。
在步骤S202，从这样获得的一行的图像信息(行图像信息)提取图像边缘部分(对应于原稿的边缘处的部分)。图像边缘部分充当要用在稍后的DP检测处理中的特征部分。根据图像边缘部分的特有特征，即，原稿的图像终止于图像边缘部分，从图像边缘部分到行图像的结尾的图像为黑色，能够容易地提取图像边缘部分。这使得利用稍后执行的频率分析，能够在DP提取中高度精确地检测DP。
随后在步骤S203，通过进行在步骤S202中提取的边缘部分的图像信息的频率分析，检测特性频率(DP)。
随后在步骤S204，基于检测的DP，校正利用扫描读取获得的一行的图像数据。
在步骤S205，判定进行其扫描读取的主扫描行是否是最后一行。如果不是最后一行，则处理进入步骤S206。如果是最后一行，那么终止该处理。
在步骤S206，沿着副扫描方向，移动上面固定地安装正立等倍透镜阵列114的滑架。随后，处理返回步骤S201，对接下来的直到最后一行的后续各行重复进行扫描读取。
利用上述处理，在完成图像读取设备的扫描操作之后，能够即时获得受原稿的浮动影响很小的高图像质量的二维图像。
在上述实施例中，描述了其中每次进行沿着主扫描方向的一行的扫描读取时，确定该行中的浮动量，然后根据这样确定的浮动量对在该行中读取的图像数据进行图像校正的例示性方法。不过，本发明不限于该方法。不是在沿着主扫描方向读取一行之后，而是在沿着主扫描方向扫描读取预先确定的数目的行之后，通过考虑到关于相邻主扫描行确定的浮动量进行对于相应主扫描行确定的浮动量的处理（比如求平均值或者平滑化），可以确定用于图像校正的浮动量，这样确定的浮动量可用于图像校正。
一维光电变换器可以具有一排或者覆盖有不同颜色的滤色器的多排。所述透镜阵列可以是由具有折射率分布的材料制成的透镜阵列，或者是其中层叠具有曲率的透镜的透镜阵列。
如上获得的原稿的浮动量不仅可用于图像处理，而且作为图像读取设备的功能，可用于把原稿浮动的事实通知给图像读取设备的用户。随后，用户可以重新放置原稿，以消除浮动，然后使所述设备再次读取图像。备选地，用户可以尝试另一种方法，例如人工图像处理，以获得更清晰的图像。
虽然已参考例示性实施例描述了本发明，不过应理解，本发明不限于所公开的例示性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种基于图像读取设备读取的图像信息检测原稿从原稿台的浮动量的方法，所述图像读取设备具有在上面放置原稿的原稿台、线传感器以及沿着所述线传感器的像素的排列方向排列的透镜阵列，所述方法包括：
通过沿着所述线传感器的像素的排列方向进行扫描，获得原稿的图像信息作为行图像信息；
从所述行图像信息中提取特征部分；
通过所述特征部分的图像信息的频率分析，检测特性频率；以及
从所述特性频率确定原稿的浮动量。
2.根据权利要求1所述的检测原稿的浮动量的方法，其中所述特征部分包含所述行图像信息中的与对比度高的区域对应的图像信息。
3.根据权利要求1所述的检测原稿的浮动量的方法，其中所述特征部分包含所述行图像信息中的与关于主扫描方向的原稿的边缘部分对应的图像信息。
4.根据权利要求1所述的检测原稿的浮动量的方法，其中通过快速傅里叶变换进行频率分析。
5.一种图像读取设备，所述图像读取设备具有把通过根据权利要求1-4中任一项的检测原稿的浮动量的方法获得的散焦量通知给用户的功能。
6.一种图像处理方法，其中根据通过按照权利要求1的检测原稿的浮动量的方法确定的原稿的浮动量，进行行图像信息的校正。
7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其中所述行图像信息的校正包括对比度的校正。
8.根据权利要求6所述的图像处理方法，其中所述行图像信息的校正包括浓度的校正。
9.一种图像读取设备，所述图像读取设备利用根据权利要求6的图像处理方法来进行图像处理。
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