JP2001045244A

JP2001045244A - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2001045244A
Application number: JP11214626A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shinoda; 伸一篠田; Keisuke Nakajima; 啓介中島; Yoshiharu Konishi; 義治小西; Tetsuya Hori; 哲也堀; Mitsunari Kano; 光成加納
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Chubu Software Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Chubu Software Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】チラツキを防止し、高画質で高速に読取可能、
かつ低価格な画像読取装置を提供する。【解決手段】光電変換部にて文書をディジタル画像信号
として読み取り、その後ピーク値検出部にてライン内の
Ｋ（整数）画素の平均値のピーク値を検出して、光量変
動補正部にて検出したラインのピーク値をラインの補正
に適用し、その後の画像に含まれる平面位置に依存した
光量歪みをシェーディング補正部により除去して、基準
信号として用いるシェーディング波形信号の読みこみモ
ード時、上記光量変動補正後の信号を用いて記憶する手
段を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィスや家庭の
文書、もしくは伝票や郵便物，紙幣などの帳票類を読み
取り、補正，加工する画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像入力装置としてデジカメやフ
ラットベッドスキャナが普及し始めているが、「誰でも
が使え」，「何でも取りこみたい」というニーズからす
ると、機能，性能とも大きな隔たりがある。

【０００３】即ち、現状の装置では、フレーミング（デ
ジカメ）や原稿を裏返してのセット（フラットベッドス
キャナ）などの手間が必要である。そこで非接触読取技
術が注目されているが、非接触型の文書画像読み取りで
は、照明条件（天井蛍光灯のチラツキ，照明光の種類，
個数）や文書の位置・形状（傾きや光軸からのずれによ
る変形など２次元的歪み）などによって読み取った画像
データには不要な歪みや影が発生している。これらの歪
みを補正するため、特殊な機構や強制照明を用いた読み
取り装置が実用化されているが、装置が大型であるにも
かかわらず、補正能力に限界があり使い勝手が悪いた
め、特定の分野で使われているに過ぎない。

【０００４】これに関連する従来技術としては、例えば
特開平9−153988 号公報に記載されているように、光セ
ンサで原稿照射光を検出し、Ａ／Ｄ変換器以前のアナロ
グ回路で補正する例がある。また、特開平10−336404号
公報に記載されているように、読取領域にレファレンス
領域を設けレファレンス領域の読み取り信号をＡ／Ｄ変
換器以前のアナログ信号にフィードバックする例があ
る。

【０００５】また、特開平11−69094 号公報に記載され
ているように、光センサで周囲の明るさを検出し、画像
センサの動作速度を制御する例がある。

【０００６】また、特開平10−327325号公報に記載され
ているように、画像内に極端に明るい部分が存在すると
他の部分の濃度値で代用する例がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によれば、光センサの波形と画像センサの波形が異なる
ためチラツキを完全に除去することは困難であった。

【０００８】また、読取位置を正確に規定することがで
きないため、装置の移動などで生じるメカ精度の誤差を
補正することができなかった。

【０００９】また、極端に明るいハイライト部分の画像
を正しく再生することはできなかった。

【００１０】本発明は、上記問題を解決し、画像を高画
質で高速に読取可能な画像読取装置を提供し、更には低
価格な画像読取装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、文書をディジタル画像信号として読み取
る光電変換部と、前記光電変換後の画像に含まれるライ
ン単位の光量変動成分を除去する光量変動補正部と、前
記光量変動補正後の画像に含まれる平面位置に依存した
光量歪みを除去するシェーディング補正部と、前記シェ
ーディング補正の基準信号として用いるシェーディング
波形信号の読み込みモード時、前記光量変動補正後の信
号を用いて記憶する記憶部とを有する構成とする。

【００１２】また、文書を非接触でディジタル画像信号
として読み取る光電変換部と、前記ディジタル画像信号
に含まれる基準マークを検出する検出部と、基準マーク
の位置情報に基づき、拡大縮小処理を実施する幾何学補
正部と、１ライン単位の拡大縮小係数を記憶するメモリ
とを有する構成とする。

【００１３】また、文書もしくは基準位置マークを含む
位置合わせ画像を非接触でディジタル画像信号として読
み取る光電変換部と、前記ディジタル画像信号に含まれ
る基準マークを検出する検出部と、前記基準マークの位
置情報に基づき、拡大縮小処理を実施する幾何学補正部
とを有し、前記検出部は個別にマーク検出領域を設定す
る手段を有する構成とする。

【００１４】また、文書もしくは基準位置マークを含む
位置合わせ画像を非接触でディジタル画像信号として読
み取る光電変換部と、前記光電変換後の画像に含まれる
ライン単位の光量変動成分を除去する光量変動補正部
と、前記光量変動補正後の画像に含まれる平面位置に依
存した光量歪みを除去するシェーディング補正部と、前
記ディジタル画像信号に含まれる基準マークを検出する
検出部と、前記基準マークの位置情報に基づき、拡大縮
小処理を実施する幾何学補正部と、読み取った入力信号
がシェーディング波形を所定レベル（０以上の整数）を
上回ったことを検知するテカリ検出器とを有する構成と
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例である画像読取装
置の機能ブロック図を示したものである。まず、全体の
動作について概要を説明し、各部の詳細を後に説明す
る。

【００１７】本発明の画像読取装置は、光電変換部であ
るセンサ部１０で、机上などに置かれた文書を読み込
み、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１で、光量変動補正部
３，シェーディング補正部４，幾何学補正部５などにて
画像補正を行った後、画像処理ドライバ２で二値化処理
２１，認識処理２２を行い、ホスト１２への結果転送を
行う。センサ部１０からのディジタル画像データを用い
て、画像処理ＬＳＩ(QIP)１内のピーク値検出部１３で
ライン内のピーク値（最大輝度値）を検出する。この検
出範囲はピーク値検出範囲指定部１４で指示される。一
方、センサ部１０からのディジタル画像データは、１ラ
インバッファー部１５で１ライン分の遅延が施され、ピ
ーク値検出部１３で検出したピーク値を用いて、光量変
動補正部３でピーク値を検出したラインに対して補正処
理が実行される。

【００１８】ここで、従来のファクシミリのピーク値補
正処理では、前ラインのピーク値を用いられる例が多か
ったが、現在のラインを用いて補正するのが本発明の一
つの特徴である。これは、蛍光灯のチラツキノイズは、
サインカーブのように滑らかなものではなく、急峻なエ
ッジを持つため、ピーク値を検出するラインと補正を実
行するラインが、１ラインでも違うと補正の効果が失わ
れてしまうという事実に基づいている。

【００１９】次に、シェーディング補正部４で、光量の
当たり方などによる平面的な補正を実行する。これは、
白い紙など基準画像を読みこみ、記憶部であるシェーデ
ィングメモリ１６に記憶し、原稿読取時、この波形を再
生しながら、均一な輝度レベルになるよう補正処理を実
行する。また、シェーディング補正部４では、入力信号
が所定値を超えて、ハイコントラストが生じたかどうか
を判定し、光量制御部１７を経由し、光学系の光量調節
部１１へ光量を絞る指示を発行し、光量調節部１１で光
量を抑える処理を実行する。

【００２０】次に、斜めから読み取った場合、近くは大
きく観測され、遠くは小さく見える「あおり歪み」など
の幾何学補正を実行し、画像処理ドライバ２へデータ転
送する。

【００２１】次に、画像処理ドライバ２の動作を説明す
る。画像処理ドライバ２は、シェーディング記憶モー
ド，マーク検出モード，原稿読取モードの３種類のモー
ドによって動作が異なる。シェーディング読取モード時
はスイッチ２９で、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１からの
信号をシェーディング波形計算部９の側に切り替え、シ
ェーディング波形計算部９では、１６×１６画素の平均
値を計算し、逆数変換部では、シェーディングメモリ１
６に記憶すべき係数の計算を実行する。この結果をモー
ドパラメータ設定部２４を介して画像処理ＬＳＩ（ＱＩ
Ｐ）１のメモリ，レジスタに設定を行う。マーク読取モ
ード時は、スイッチ２９で、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）
１からの信号を原稿台濃度検知・二値化部６の側に切り
替え、原稿台濃度検知・二値化部６では、マーク毎に設
定された検出領域の周辺の平均値，標準偏差値を計算
し、二値化閾値を決定し、検出領域内を二値化する。マ
ーク検出部７では、１／４円で構成されるマークを一つ
ずつ検出し、マーク位置を計算し、幾何学補正係数計算
部８で、あおり補正曲線近似のための方程式を求め、１
ライン毎の有効領域の開始位置，有効画素数の計算を行
い、モードパラメータ設定部を介して、画像処理ＬＳＩ
（ＱＩＰ）１のメモリに設定を行う。原稿読取モード時
は、スイッチ２９で、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１から
の信号を背景値計算２０の側に切り替え、背景値計算２
０では、１６×１６画素単位のタイル形状で読取画像の
平均値を求め、所定の係数を乗じ、それぞれのタイルで
の二値化閾値を決定し、二値化部２１で二値化する。文
字認識部２２では、二値化結果から文字の認識を行い、
ホスト１２にコードデータを転送する。

【００２２】次に、各部の詳細な構成や動作を説明す
る。

【００２３】センサ部１０の詳細を図２に示す。机上の
原稿台の原稿は、レンズ１７１によって、センサ１０１
上に光学像が結ばれるように設計する。センサ１０１で
は、光学像をアナログ電気信号に変換し、アンプ１０２
で増幅し、Ａ／Ｄ変換器１０３でディジタル信号に変換
し、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ)１に転送する。タイミン
グ生成部１０４では、センサのクロックや読取周期信号
を生成し、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１へ取りこみタイ
ミングを指示する。また、画像処理ＬＳＩ(ＱＩＰ)１か
らは、光量調整指示を受け、メカ制御部１０５を経由
し、光量調節部１１を制御する。光量調節部は、レンズ
の前に取り付ける電動式の絞り調節器，回転式の偏光板
などを用いる。

【００２４】図３は、センサ部１０の外形を示してい
る。原稿台１７４上の原稿１７５を、支持体１７３で支
えられたセンサ部１０で読み取る。レンズ１７１で原稿
１７５のすべての面でセンサ１０１に焦点が合うよう
に、光学的位置は、あおり構成になっている。センサ１
０１はリニアアレイセンサで、メカ制御部１０５の指示
で副走査方向にスキャンされる。アンプ１０２やＡ／Ｄ
変換器１０３などの電子部品はボード１７８に実装され
ている。

【００２５】以下、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１，画像
処理ドライバ２および、これらのインターフェイスやイ
ンターラクションの詳細を記述する。

【００２６】図４は、ピーク値検出部１３およびピーク
値検出範囲指定部１４の詳細ブロック図である。ピーク
値検出部１３では読取り画像データの１ライン全体に黒
い線がある場合、検出するピーク値は大幅に小さくな
り、光量変動補正時に過補正して黒い線を白にしてしま
うことが考えられる。この過補正を防止するためピーク
値の下限のリミッタ値（ダウンリミッタ値）を設定する
レジスタ１５６を設け、ピーク値のダウンリミッタ値と
センサ１０からの入力信号を比較器１５７で比較した
際、入力信号の方が小さい場合、セレクタ１６１を切り
替えて入力信号を下限のリミッタ値に置き換えることが
考えられる。そのため、ライン内で検出するピーク値は
ダウンリミッタ値より小さくなることがなく、過補正を
防止できる。セレクタ１６１で選択された信号は、レジ
スタ１５９に記憶している現ライン内の現画素までのピ
ーク値と比較器１５８で比較される。そして、入力信号
が現ラインのピーク値よりも大きい場合で、かつピーク
値検出範囲内のときＡＮＤ回路１６０が“１”になり、
この信号をイネーブルとするレジスタ１５９でセレクタ
１６１出力信号の値を格納する。そのためレジスタ１５
９には常に現ラインのピーク値が保持されている。

【００２７】ピーク値検出範囲指定部１４は画像処理が
有効になる開始画素位置（有効範囲開始位置）を設定す
るレジスタ１４３と有効範囲開始位置から有効画素範囲
の終端の画素位置までの幅（有効幅）を設定するレジス
タ１５２を用いている。これらのレジスタ値は「あおり
歪み」などの幾何学補正を行うためのパラメータの設定
レジスタとしても用いるもので毎ライン設定される。画
像処理の有効範囲は、始端は有効範囲開始位置から終端
は有効範囲開始位置＋有効幅の画素位置となる。この場
合、原稿の外側も僅かではあるがマークが検出されてい
るかを見るため有効範囲に入る。ここで、マーク位置を
ピーク値の検出範囲にしてしまうと、マークがてかる場
合にピーク値を高い値に誤検出してしまい、補正が働か
なくなる恐れがある。それを防止するため、マークの存
在する画素位置は、ピーク値検出の範囲から除外する必
要がある。

【００２８】そこで、ピーク値検出の範囲は、基本的に
画像処理が有効な画素範囲からマークが入らないように
内側（紙側）に特定の画素分、縮めた範囲とする。

【００２９】構成として始端である有効範囲開始位置に
ついて、内側（紙側）に縮める画素数を設定するレジス
タ１４１と、終端である有効範囲開始位置＋有効幅の画
素位置について、内側（紙側）に縮める画素数を設定す
るレジスタ１５０とを設けた。そして、ピーク値検出範
囲の始端は、有効範囲開始位置とレジスタ１４１値を加
算器１４６で加算したものとし、ピーク値検出範囲の終
端ついては有効範囲開始位置＋有効幅の画素位置からレ
ジスタ１５０値を減算器１５５で減算した画素位置とし
た。

【００３０】そして、入力信号の画素数をカウントする
カウンタ１４４を設け、入力信号の画素数とピーク値検
出範囲の始端の値と比較器１４７で比較し、入力信号の
画素数が大きくなるとＡＮＤ回路１４８が“１”を出力
し、ピーク値検出部１３のＡＮＤ回路１６０を通してピ
ーク値検出を起動させる。

【００３１】また、カウンタ１４４がピーク値検出範囲
の終端の値と比較１４９して、カウンタ１４４が大きい
場合、ＡＮＤ回路１４８は“０”を出力し、ピーク値検
出部１３のＡＮＤ回路１６０を通してピーク値検出を停
止させる。

【００３２】また、動作モードとしてシェーディング記
憶を行う場合も、マークの存在する画素位置は、ピーク
値検出の範囲から除外する必要があるが、この場合は、
幾何学補正は行わないので有効範囲開始位置レジスタ１
４３の値は０で、有効幅レジスタ１５２の値はラインの
全画素数が設定される。そのため、通常の読み取りモー
ドとシェーディング記憶モードで内側（紙側）に縮める
画素数を変更する必要がある。そのため、シェーディン
グ記憶用の始端側の内側（紙側）に縮める画素数レジス
タ１４２と終端側の内側（紙側）に縮める画素数レジス
タ１５１を設け、動作モードを設定するレジスタ１４０
により、スイッチ１４５，１５３で切り替えることにし
た。このことで指定範囲をモードに応じて変更可能にな
り、シェーディング補正時には、マーク位置を範囲外に
設定できるので、シェーディング波形にノイズが入るこ
とが無い。

【００３３】図５は、１ラインバッファ部１５と光量変
動補正部３の詳細ブロック図である。光量変動補正部３
で入力する信号は、１ラインバッファ部１５で１ライン
分遅延されるので、ピーク値検出部１３で検出した当ラ
インのピーク値で補正が可能である。蛍光灯のチラツキ
は、特に谷部分が急峻であるため、１ラインのズレが大
きなノイズを発生することになるため、正しくラインを
合わせることにより大きく画質を改善できた。

【００３４】１ラインバッファ部１５は、メモリ１５０
０で構成し、１ライン分の入力信号を格納する。光量変
動補正部３では、オフセット値を格納するオフセット値
レジスタ３３とメモリ１５００からの画像信号からオフ
セット値を減算する減算器３１と、ピーク値検出１３に
格納している当ラインのピーク値からオフセット値を減
算する減算器３２と、減算器３１と減算器３２の出力を
アドレスとするテーブル３４から構成される。光量変動
補正部３の演算式として、例えば入力信号幅８ビットの
場合、（入力信号―オフセット値）／（ピーク値―オフ
セット値）×２５５の演算を行う。

【００３５】テーブル３４には、上位アドレスが（入力
信号―オフセット値）で下位アドレスが（ピーク値―オ
フセット値）とするアドレスの中に（入力信号―オフセ
ット値）／（ピーク値―オフセット値）×２５５の演算
結果を格納しておくことで実現できる。また、ここで
は、オフセットレジスタＯＦＳ３３には、高精度な補正
時に必要なオフセット値を格納する。

【００３６】図６は、オフセット値の計算方法を示す概
念図である。

【００３７】横軸にライン数、縦軸にＣＣＤセンサ出力
を示す。初めの方のラインは紙が置かれていない原稿台
の黒い個所であり、それ以降は紙が置かれている個所で
ある。天井灯の光量変動は紙の置かれている出力の高い
所では変動が（ＷＴ−ＷＢ）と大きいが、紙が置かれて
いない原稿台の個所では変動が（ＢＴ−ＢＢ）と少な
く、天井灯の光量変動よりノイズが多い。それは、原稿
台の黒い個所がＣＣＤセンサのオフセット値に近いため
であるので、原稿台の出力値をオフセット値にして考え
てもよい。

【００３８】光量変動補正部３の出力は、シェーディン
グ補正部４に送り、光量の平面的補正を実行する。図７
は、シェーディングメモリ１６とシェーディング補正部
４の詳細ブロック図である。光量変動補正部３の出力
と、シェーディングメモリ１６のデータを乗算器４１で
乗算することでシェーディング補正処理を実行してい
る。通常、シェーディング補正処理は、入力信号に対し
て白基準信号を除算し、最大基準値（たとえば５１２レ
ベル）を乗じることで行う必要があり除算処理が必要と
されるが、シェーディングメモリ１６に、あらかじめ除
算した値を設定することで、除算処理を省略することが
可能となる。シェーディングメモリ１６は、画素読出し
カウンタＸ−ＣＮＴ１４４のカウンタ値に応じて順次シ
ェーディングメモリの内容を読み出す。

【００３９】乗算器４１の結果は、幾何学補正部５に出
力すると同時に、テカリレジスタ４２の値と比較器４３
で比較し、テカリが検出されたら、光量制御部１７でセ
ンサからの信号を制限するように、センサ部１０へ指示
を発行する。センサ部１０では、内部のタイミング生成
部１０４，メカ制御部１０５を経由し、光量調節部１１
の電動絞りを絞って調節する。光量調節部１１は、電動
絞り装置に限ることなく、偏光板の回転、さらには、セ
ンサ１０１の走査周期，アンプ１０２の増幅度，Ａ／Ｄ
変換器１０３の参照電位の制御などで光量調節を行って
も差し支えない。

【００４０】このように逆数値を記憶することで、シェ
ーディング補正部４内の演算を乗算器４１のみにでき、
ゲート数の削減を実現できた。

【００４１】図８は、シェーディング波形の計算方法を
説明するメモリマップ図である。シェーディング記憶モ
ード時は、白基準用紙を読み取った、センサ１０からの
信号を、そのまま画像処理ドライバ２内のメモリに取り
こみ、シェーディング波形計算部９により計算する。こ
こでは、１６画素×１６画素を１ブロック単位として、
ブロック内の平均値を計算し、代表値ＳＨＤ（ｉ，ｊ）
を算出している例を示している。

【００４２】図９に、シェーディング波形計算フローを
示す。まず、白基準用紙の副走査方向のピーク位置（同
じ主走査で副走査方向に入力値を微分し、微分値が０に
なる点）から周期を計算３０１する。次に、この周期で
単位ブロックを形成し、そのブロック内で平均値を計算
３０２し、さらに最大基準値（ここでは５１２）を分子
とした逆数計算３０３を行い代表値とする。ブロック単
位の処理を繰り返し、処理終了３０４すれば、モード・
パラメータ設定部で画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１のシェ
ーディングメモリ１６に設定する。ここでは、シェーデ
ィング周期に応じてシェーディングのブロックサイズを
可変にする方法を説明したが、サイズはたとえば１６画
素×１６画素のように固定でも問題なく動作させること
が可能である。この場合チラツキ周波数計算３０１のス
テップは省略できる。

【００４３】次に、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１内の幾
何学補正部５について説明する。

【００４４】幾何学補正の説明を行う前に、基準マーク
および基準マークの検出について説明する。

【００４５】図１０は、原稿台１７４上に施された基準
位置マークの一例である。それぞれのマーク４０１−４
０６は、原稿台とは異なる色で塗装されており、片側に
３個、両脇に配置され合計６個で原稿読取領域の基準位
置を示している。マークは、１／４円の中心位置を合わ
せ、対角線上に配置した構成としている。

【００４６】図１１は、６個のマークのうち、一個のマ
ーク４０１と検出領域の関係を拡大して示している。セ
ンサ１０で原稿台１７４を観測すると、斜め位置から読
むために、近くは大きく、遠くは小さく見えているた
め、原稿台１７４は台形に歪んで見えている。このた
め、検出領域４１４は、個別のマーク毎にそれぞれ設定
する必要がある。これは、検出基準枠１７５を基準とし
て、検出領域開始座標（Ｘｍ，Ｙｍ）と検出領域の幅Ｗ
ｍと高さＨｍを設定している。ここで、取り付けの精度
の関係で、検出領域４１４内に、原稿台から外の領域を
観測せざるを得ない。つまり、原稿台からはみ出した領
域を含めてマークを検出する必要がある。原稿台以外の
部分は多くは机の表面が観測されているが、色，材質の
規定は困難である。このため、マークを制限無く探索す
ると誤って原稿台以外の部分を検出する可能性がある。
このため、検出領域内で、マークの検出方向を規定する
こととしている。

【００４７】図１１の場合であれば、左から右へ検索を
すれば正しくマークを検出することが可能である。マー
ク検出モードでは、図１の画像処理ドライバ２のスイッ
チ２９は、原稿台濃度検知・二値化部６へ倒れ、マーク
検出処理を実行する。

【００４８】図１２は、マーク検出フローを示してい
る。まず、検出領域の周辺部、ここではマーク検出方法
と逆方向に進んだ幅Ｈｍ画素ｘ２ラインの領域、の原稿
台濃度を抽出５０１する。次に、ライン毎に、その平均
値，標準偏差値を求め５０２、次に平均値に３倍した標
準偏差値を加え二値化のための閾値を研鑚する。次に、
マーク検出領域内について、この閾値よりも大きいもの
は白、小さいものは黒として、二値化処理を実行する５
０３。ここで、マークにはチラツキなどのノイズが混入
している可能性があるので、白ドットに挟まれた１ドッ
ト、若しくは２ドットの黒画素は白画素に変換する補間
処理５０４を実施する。

【００４９】図１３は、二値化後のマーク検出方法を示
す概念図である。図１４は、詳細なマーク検出フローを
示す。まず、Ｌマーク位置計算５２０は、検索方向に沿
ってマークの色（白）が続く画素数（ラン長ｒｌ）を計
数５２１し、２０画素以上，４０画素未満であればマー
クの一部として扱い５２２、開始位置start と終了位置
end を記憶する。このマークの一部が１０ライン揃えば
Ｌマーク４０１Ｌあり５２３と判断し、終了位置end の
平均を軸axisとして登録する。次にＲマーク位置計算５
３０は、軸axisから、左右マージンxmgn分の範囲内で開
始位置があるマークの一部を検出５３１，５３２し、１
０ライン分揃ったらＲマーク４０１Ｒありと判断５３３
する。Ｒマークの一部が、始めて見つかった位置をＲＴ
ｏｐとして記憶する。Ｌマークの一部の終了位置の平均
とＲマークの開始位置の平均の、平均を取ることでマー
クのＸ座標とし、ＲＴｏｐをＹ座標として用いる。

【００５０】このように６個のマークを検出した後、幾
何学補正係数計算部８を実行する。幾何学補正係数計算
部８は、まず６個のマークの内、曲線を形成する左側の
マーク３個の座標位置を、方程式Ｘ＝ｂ／（Ｙ＋ａ）＋ｃに代入し、計数ａ，ｂ，ｃを求め５４１、次にラインＹ
単位に有効範囲開始位置ＸＳを計算する。

【００５１】次に、同様に右側の３個のマークの座標位
置を用いて有効範囲終了位置を計算する。終了位置から
開始位置を減算することで、有効幅ＸＷを計算する。

【００５２】次に、有効範囲開始位置ＸＳ，有効幅ＸＷ
をそれぞれ８倍し５４３、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１
内の幾何学補正部５へ出力５４４する。

【００５３】ここで、有効範囲開始位置ＸＳ，有効幅Ｘ
Ｗをそれぞれ８倍した理由は、画素単位での位置指定で
は、幾何学補正時に開始位置の量子化誤差と有効幅の量
子化誤差が干渉により、ライン毎にサンプリングされる
画素位置が変化してしまう現象が起こり、直線部分がギ
ザギザになってしまい、画質が低下するために、画素未
満（サブピクセル）の位置指定を実現するためである。
ここで８倍した値は、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１内で
８倍された値として扱うよう設計している。なお、ここ
では、画素サイズを８０００画素（１３ビット）までサ
ポートし、画像処理ドライバ２から画像処理ＬＳＩ（Ｑ
ＩＰ）１に渡すデータ幅を１６ビットとしたため、３ビ
ット分（１６ビット−１３ビット＝３ビット：８倍）に
限定したが、扱う画素数を減らしたり、データ幅を増す
ことで、倍率を大きく取ることは可能である。

【００５４】また、パラメータを、上記説明した有効範
囲開始位置と有効幅ではなく、有効範囲開始幅と有効範
囲終了位置とし、有効範囲終了位置を左端からではなく
右端から計測することで、扱う画素数はそのままで、画
素位置を表現すべきビット数を減らすことが可能であ
る。つまり、始端位置は、全体８０００画素の半分を超
えることが無く、終端位置が半分以降であることが保証
できれば、終端位置を右端からの計数とすることで、そ
れぞれ４０００画素（１２ビット）に削減可能である。

【００５５】図１５は、画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１に
用いられているメモリのアドレスマップを示している。

【００５６】１ラインバッファ１５として利用する、バ
ッファー領域を００００Ｈ番地から０１Ｆ４０番地まで
確保し、０１Ｆ４０番地からはシェーディングメモリ１
６用として、白シェーディングの代表値をライン単位で
記憶している。さらに、１７７００Ｈ番地からは、幾何
学変換パラメータとして、上記の有効範囲開始位置と有
効幅をライン単位で記憶する。

【００５７】図１６は、上記シェーディングメモリおよ
び幾何学変換パラメータを画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１
のシェーディング補正部４、幾何学補正部５に取りこむ
タイミングを示している。読取りラインが有効ラインに
なるとフレーム信号が“Ｈ”になり、この期間のセンサ
データから有効になる。またライン信号の立ち下がりで
幾何学パラメータである有効範囲開始位置と有効幅を外
部メモリから読み出し、内部のレジスタ１４３とレジス
タ１５２に格納する。センサデータはラインバッファに
格納し、次ラインのセンサデータ格納の際に読み出し、
ピーク補正，シェーディング補正，幾何学補正などの画
像処理を行う。その結果、出力は１ライン遅れることに
なる。１ライン分の画像処理が終わるとシェーディング
データを外部メモリから読み出し、内蔵メモリに格納す
る。

【００５８】格納するシェーディングデータは次ライン
のシェーディング補正で使用するデータである。

【００５９】このように、シェーディング補正や幾何学
変換処理を、１ライン単位で実行させ、処理のパラメー
タを１ライン毎にメモリから読出し、変更することで、
二次元的な処理を実現している。このような構成とする
ことで、少ない論理量で、高精度，多機能な処理を実現
することができた。

【００６０】図１７は、幾何学補正の概念図を示してい
る。画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１のシェーディング補正
部４の出力は、台形状に歪んでいる。これを矩形に復元
するのが幾何学補正である。これをライン単位に処理す
るには、有効範囲廃止位置ＸＳから、画素の読出しを開
始し、有効幅ＸＷを出力幅ＤＷにマッピングするように
縮小処理すれば良い。この縮小処理は、ＤＷ／ＤＸを加
算しながら、読出しアドレスを更新しても良いが、小数
点処理をハードウエアで実行するのは困難なので、ＤＤ
Ａ（デジタル・ディファレンシャル・アナライザー）を
用いて、整数演算で等価な処理を行う。

【００６１】幾何学補正を数式で表現すれば、補間演算
なしの場合は、Ｑ(ｉ，ｊ)＝Ｐ(ｉ／ｄｉ，ｊ)：出力座標基準の場合Ｑ(ｉ^*ｄｉ，ｊ)＝Ｐ(ｉ，ｊ)：入力座標基準の場合となる。ここで、Ｐ（ｉ，ｊ）：座標値ｉ，ｊの入力
値，Ｑ（ｉ，ｊ）：座標値ｉ，ｊの出力値，ｄｉ：ｉラ
インにおける縮小率：ｄｉ＝出力画素幅（Ｄｗ）／入力
画素幅（Ｓｗ）。

【００６２】縮小処理の場合は、出力画素数が入力画素
数より小さくなるため、出力座標基準のほうが考えやす
い。

【００６３】出力座標基準で、出力座標ｉに対応する入
力座標ｉ／ｄｉは、画素単位で演算を繰り返す場合は、１／ｄｉ＝１／(Ｄｗ／Ｓｗ)＝Ｓｗ／Ｄｗを加算し、１を超えたら、１を減算することで計算でき
る。プログラムでは、余り量をＤＤＡ、入力アドレスを
ＩｎＡＤＲとすると、ＤＤＡ＋＝Ｓｗ／Ｄｗ；ｉｆ(ＤＤＡ＞＝１){ ＩｎＡＤＲ＋＋；ＤＤＡ--｝しかし、これは小数が必要となるので、ハードで扱うの
は困難である。

【００６４】このため、系にＤｗを乗じて、小数演算を
整数化すると、ＤＤＡ＋＝Ｓｗ；ｉｆ(ＤＤＡ＞＝Ｄｗ){ ＩｎＡＤＲ＋＋；ＤＤＡ−＝Ｄｗ｝となる。

【００６５】これでＤＤＡ（Digital Differential Ana
lyzer）が適用できる。

【００６６】Ｓｗ＝３６０００，Ｄｗ＝２８９９２の場
合のＤＤＡ値と画素の選択(sel=1），非選択(sel＝０）
の様子を図１８に示す。

【００６７】図１９に画像処理ＬＳＩ（ＱＩＰ）１の幾
何学補正部５の詳細ブロック図を示す。

【００６８】幾何学補正部５のデータフローは、まず、
シェーディング補正４出力の現画像データと、１画素前
の画像データを格納しているレジスタ５００２とを加算
器５００３で加算し下位１ビットシフトすることで２画
素の平均値を求める。セレクタ５００４では、現画像の
データと前画素と現画素の平均値とを切り替えて出力す
る。切り替え信号はＡＮＤ回路５０１９出力を１画素分
遅延させたレジスタ５００５の信号で切り替える。

【００６９】ＡＮＤ回路５０１９出力は現画素が縮小と
して間引く対象の画素（縮小対象画素）の場合は
“０”、縮小対象画素以外の場合は“１”を出力する。

【００７０】現画像データがＡＮＤ回路５０１９“０”
で縮小対象画素の場合、レジスタ５００５は１画素遅延
しているので、“１”であり、セレクタ５００４では、
通常と同様に現画像データが選択される。

【００７１】しかし、ＡＮＤ回路出力は“０”なので、
画像処理ドライバ２では縮小対象画素として、この現画
像データは削除される。そして、次の画素を処理すると
き、レジスタ５００５は１画素分遅れた信号が来た
“０”を出力し、セレクタ5004は、前画素と現画素の平
均値を選択する。この画像でデータは画像処理ドライバ
２で有効データとして使用される。そうすることで、縮
小対象画素の情報を単に削除するのでなく、次の画素と
の平均値として反映させ、画質劣化を防ぐ。

【００７２】画像処理の有効範囲は幾何学補正のパラメ
ータである有効範囲開始位置レジスタ５００８から有効
範囲開始位置レジスタ５００８＋有効幅レジスタ５００
７の画素間である。そのため、比較器５０１０，５０２
０によって比較し、画素をカウントするカウンタ５００
６が有効範囲開始位置レジスタ５００８より大きく、か
つカウンタ５００６が有効範囲開始位置レジスタ５００
８と有効幅レジスタ５００７の値を加算器５００９で加
算した値より小さい場合に有効画素範囲とする。

【００７３】縮小画素のタイミングを決めるために有効
幅レジスタ５０１１と有効幅に小数も含めた値を格納し
ているレジスタ５０１２を用いる。小数も含めた値を格
納しているレジスタ５０１２はラインで最初の一回のみ
で後は少数を切り捨てた有効幅レジスタ５０１１を用い
る。毎ライン最初の１回はセレクタ５０１３で有効幅に
小数も含めた値を格納しているレジスタ５０１２を選択
し、それ以降は有効幅レジスタ５０１１を選択する。選
択された値は加算器５０１４とセレクタ5015をへてレジ
スタ５０１６に格納される。そして、この値から出力幅
レジスタ5017の出力幅を減算器５０１８で減算する。こ
のとき、減算結果がプラスの場合はCOUT“０”が出力さ
れ、セレクタ５０１５では減算結果そのままの値を選択
する。マイナスの場合はＣＯＵＴ“１”が出力され減算
結果に有効幅を加算した結果を選択する。

【００７４】ＡＮＤ回路５０１９は画像データが有効画
素範囲で、ＣＯＵＴが“０”（縮小対象画素以外）のと
きのみ、“１”を出力する。それ以外の場合は“０”を
出力する。

【００７５】原稿読取モードでは、画像処理ＬＳＩ（Ｑ
ＩＰ）１の出力は、画像処理ドライバ２内のスイッチ２
９を経由して、背景値計算２０，二値化２１，文字認識
２２処理をして認識したコードをホスト１２に転送す
る。背景値計算２０は、１６画素×１６画素単位をブロ
ックとし、平均値を計算し、これに所定の計数αを乗
じ、二値化閾値を作成する。

【００７６】ここで、ブロックは固定とする必要は無
く、シェーディング波形計算９で求めたチラツキ周期に
一致させても良い。また、平均値を用いずに、最大値，
最小値などを用いることも可能であるし、これらをパネ
ルからの指示で切り替えて用いることも可能である。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、高画質な画像を低価格
に高速に処理できる画像読取装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体機能ブロック図。

【図２】センサ部の詳細ブロック図。

【図３】センサ部の外形図。

【図４】ピーク値検出部およびピーク値検出範囲指定部
の詳細ブロック図。

【図５】１ラインバッファ部と光量変動補正部の詳細ブ
ロック図。

【図６】オフセット値の計算方法を示す概念図。

【図７】シェーディングメモリとシェーディング補正部
の詳細ブロック図。

【図８】シェーディング波形の計算方法を説明するメモ
リマップ図。

【図９】シェーディング波形計算フローを示す図。

【図１０】原稿台上に施された基準位置マークの一例を
示す図。

【図１１】マークと検出領域の関係を示す図。

【図１２】マーク検出フローを示す図。

【図１３】二値化後のマーク検出方法を示す概念図。

【図１４】詳細なマーク検出フローを示す図。

【図１５】メモリのアドレスマップを示す図。

【図１６】幾何学変換パラメータ等の取り込みタイミン
グを示す図。

【図１７】幾何学補正の概念図。

【図１８】ＤＤＡ値と画素の選択の様子を示す表。

【図１９】幾何学補正部の詳細ブロックを示す図。

【符号の説明】

１…画像処理ＬＳＩ、２…画像処理ドライバ、３…光量
変動補正部、４…シェーディング補正部、５…幾何学補
正部、６…原稿台濃度検知及び２値化部、７…マーク検
出部、８…幾何学補正係数計算部、９…シェーディング
波形計算部、１０…センサ部、１１…光量調節部、１２
…ホスト、１３…ピーク値検出部、１４…ピーク検出範
囲指定部、１５…１ラインバッファ、１６…シェーディ
ングメモリ、１７…光量制御部、２０…背景値算出部、
２１…２値化部、２２…文字認識部、２４…モードパラ
メータ設定部、２９…スイッチ、３１，３２，１５５，
５０１８…減算器、３３，４２，１４０〜１４３，１５
０〜１５２，１５６，５００２，５００５，５００７，
５００８，５０１１，５０１２，５０１６，５０１７…
レジスタ、３４…テーブル、４１…乗算器、４３，１４
７，１４９，１５７，１５８，５０１０，５０１３，５
０２０…比較器、１０１…センサ、１０２…アンプ、１
０３…Ａ／Ｄ変換器、１０４…タイミング生成部、１０
５…メカ制御、１４４，５００６…カウンタ、１４５，
１５３，５００４，５０１５…セレクタ、１４６，１５
４，５００３，５００９，５０１４…加算器、１４８，
１６０，５０１９…ＡＮＤ回路、１５９…イネーブル付
きのレジスタ、１７１…レンズ、１７３…支持体、１７
４…原稿台、１７５…原稿、１７８…基板、３０１…チ
ラツキ周波数計算処理、３０２…シェーディング波形計
算処理、303…逆数計算処理、３０４…終了処理、４０
１〜４０６…マーク、４０１Ｌ…左側１／４円マーク、
４０１Ｒ…右側１／４円マーク、４１４…マーク検出領
域、１５００…メモリ、ＷＴ…白トップ、ＷＢ…白ボト
ム、ＢＴ…黒トップ、ＢＢ…黒ボトム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島啓介茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小西義治愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地株式会社日立製作所情報機器事業部内 (72)発明者堀哲也愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地株式会社日立製作所情報機器事業部内 (72)発明者加納光成愛知県名古屋市中区栄三丁目10番22号日立中部ソフトウェア株式会社内Ｆターム(参考） 5B047 AA01 AB02 BB02 BC14 CB04 DA04 5C072 BA08 CA15 DA02 DA12 EA05 FB12 LA12 TA05 UA02 UA12 UA20 VA07 5C076 AA21 AA22 BA03 CA06 5C077 LL02 MM03 MM27 PP06 PP15 PP43 PQ20 PQ22 RR12 SS01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】文書をディジタル画像信号として読み取る
光電変換部と、前記光電変換後の画像に含まれるライン単位の光量変動
成分を除去する光量変動補正部と、前記光量変動補正後の画像に含まれる平面位置に依存し
た光量歪みを除去するシェーディング補正部と、前記シェーディング補正の基準信号として用いるシェー
ディング波形信号の読み込みモード時、前記光量変動補
正後の信号を用いて記憶する記憶部とを有する画像読取
装置。
【請求項２】請求項１の画像読取装置において、前記光量変動補正部としてライン内のピーク値を検出す
るピーク値検出部と、前記検出したラインのピーク値を
前記ラインの補正に適用する画像読取装置。
【請求項３】請求項２の画像読取装置において、前記光量変動補正部は、ラインのピーク値を検出する手
段と、１ライン分の遅延を行うバッファと、前記バッフ
ァの出力に対して前記検出したラインのピーク値を用い
て補正する光量変動補正演算部とを有する画像読取装
置。
【請求項４】請求項３の画像読取装置において、原稿台の濃度を検出する原稿台濃度検出部を設け、光量
変動演算部をラインのピーク値から、前記原稿台濃度を
減算する第一の減算手段と、１ライン分の遅延を行うバ
ッファの出力から、上記原稿台濃度を減算する第二の減
算手段と、第二の減算手段の出力を第一の減算手段の出
力で除算する除算部とを有する画像読取装置。
【請求項５】文書を非接触でディジタル画像信号として
読み取る光電変換部と、前記ディジタル画像信号に含まれる基準マークを検出す
る検出部と、前記基準マークの位置情報に基づき、拡大縮小処理を実
施する幾何学補正部と、１ライン単位の拡大縮小係数を記憶するメモリとを有す
る画像読取装置。
【請求項６】請求項５の画像読取装置において、前記１ライン単位の拡大縮小係数として、処理対象領域
開始アドレスおよび処理対象領域終了アドレスを含む画
像読取装置。
【請求項７】文書もしくは基準位置マークを含む位置合
わせ画像を非接触でディジタル画像信号として読み取る
光電変換部と、前記ディジタル画像信号に含まれる基準マークを検出す
る検出部と、前記基準マークの位置情報に基づき、拡大縮小処理を実
施する幾何学補正部とを有し、前記検出部は個別にマーク検出領域を設定する手段を有
する画像読取装置。
【請求項８】請求項７の画像読取装置において、それぞれのマーク検出領域における周辺部分の統計量を
用いて該当するマーク検出の二値化閾値を決定する手段
を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】文書もしくは基準位置マークを含む位置合
わせ画像を非接触でディジタル画像信号として読み取る
光電変換部と、前記光電変換後の画像に含まれるライン単位の光量変動
成分を除去する光量変動補正部と、前記光量変動補正後の画像に含まれる平面位置に依存し
た光量歪みを除去するシェーディング補正部と、前記ディジタル画像信号に含まれる基準マークを検出す
る検出部と、前記基準マークの位置情報に基づき、拡大縮小処理を実
施する幾何学補正部と、読み取った入力信号がシェーディング波形を所定レベル
（０以上の整数）を上回ったことを検知するテカリ検出
器とを有する画像読取装置。
【請求項１０】請求項９の画像読取装置において前記テ
カリ検出部にてテカリ検出されたら、Ａ／Ｄ変換器の参
照電圧を上げるもしくはシャッター速度を速くするもし
くは偏光板を回転するなどのテカリ防止指示を発行する
手段を有する画像読取装置。