JP2003319150A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
におけるフィルタ処理回路を簡略化することができ、フ
ィルタ処理におけるマトリクス構成用ラインメモリのア
クセスを、モノクロ読み取り時、カラー読み取り時で同
一とする。 【解決手段】 (2N+4)ライン分のラインメモリ群
と、モノクロ読み取り時には、前記ラインメモリの(2
N+4)ライン分に自己内蔵レジスタの1ライン分を加
えた(2N+5)ラインのラインメモリ群を、(N+
3)番目のラインメモリ上の画素を注目画素として処理
するモノクロフィルタ用ラインメモリとして動作させ、
カラー読み取り時には、前記(2N+5)ラインのライ
ンメモリ群を、RGBの1色あたり(2N+4)/3+
1の値の整数部分が示す数のライン数からなるカラーフ
ィルタ用ラインメモリとして動作させるフィルタ処理手
段と、を備えたことを特徴とする。
Description
カラーイメージセンサを利用した画像読み取り装置に関
し、モノクロ読み取り時およびカラー読み取り時におけ
るフィルタ処理回路を共通ないし簡略化することができ
る画像処理装置に関する。
み取り装置では、フィルタ処理を、カラーの場合とモノ
クロの場合とで共用することで、画像処理装置のフィル
タを単一とし、装置全体の製造コストを低減したものが
知られている(特開平10−136154号公報等参
照)。
うな応答性のよい光源をR(赤)、G(緑)、B(青)
3色分備えており、カラー読み取り時には、1ライン分
のラインセンサに対して、走査ラインごとにRGBを順
次点灯させて読み取りを行うとともに、モノクロ読み取
り時には、たとえばG(緑)光源のみを用いて読み取り
動作を行っている。
形態に着目すると、モノクロ読み取り時には、再生画像
に対して空間的に連続するラインが入力される。一方、
カラー読み取り時にはラインごとに前ラインとは異なる
色成分が入力される。このため、カラー読み取り時に
は、画像処理装置は、たとえば、シェーディング補正等
の歪み補正処理におけるように、各種画像処理を色成分
ごとに分別した処理を行う必要がある。
像処理方法では、処理回路自体を同一として、参照する
補正ラインメモリだけを色ごとに切り換える構成によ
り、シンプルで低コストのカラー画像読み取り装置を提
案している。
記載の画像処理装置では、シェーディング補正やγ補正
といった、参照するラインメモリが基準データとなるも
のを対象としており、原稿読み取り中に随時更新する、
フィルタ処理向けマトリクス構成用途のメモリに対して
は使用条件が異なるため色毎の切り換え構成が必ずしも
最適とは言えない。
タ処理を実現する際に、モノクロ読み取り時は入力ライ
ンと、過去に入力したラインメモリに保存されている隣
接ラインの全てを用いてフィルタを構成すればよいが、
カラー読み取り時は同じ色成分のデータだけを参照ライ
ンとして演算しなければならないため、ラインメモリに
格納されているデータの色成分を意識してフィルタ演算
回路を構成する必要がある。この実現方法として、各色
成分毎にアクセスするラインメモリ群を切り換える方式
が一般に知られている。
に対してモノクロと同じ機能を単純なラインメモリの切
換動作で実現するためには、マトリクス構成用ラインメ
モリが3倍必要となる。たとえは、モノクロ読み取りの
マトリクス構成用として6本のラインメモリを確保する
と、カラー読み取りで同じ機能を実現するためには、1
8本のラインメモリが必要となる。これでは回路規模的
に大きな負担となってしまう。
ラインメモリの本数によっては、切り換え回路の規模が
増加するだけでなく、異なる動作モードとして設計段階
での機能検証も独自に行う必要が生じ、開発期間の短縮
化の妨げとなる。
ー読み取り時におけるフィルタ処理回路を簡略化するこ
とができ、フィルタ処理におけるマトリクス構成用ライ
ンメモリのアクセスを、モノクロ読み取り時、カラー読
み取り時で同一とすることを目的とする。
は、線順次入力したRGBカラー信号を、複数のライン
メモリに記憶し、副走査方向のフィルタ処理を行う画像
処理装置において、(2N+4)ライン分(N:正の整
数)のラインメモリ群と、モノクロ読み取り時には、前
記ラインメモリの(2N+4)ライン分に自己内蔵レジ
スタの1ライン分を加えた(2N+5)ラインのライン
メモリ群を、(N+3)番目のラインメモリ上の画素を
注目画素として処理するモノクロフィルタ用ラインメモ
リとして動作させ、カラー読み取り時には、前記(2N
+5)ラインのラインメモリ群を、RGBの1色あたり
(2N+4)/3+1の値の整数部分が示す数のライン
数からなるカラーフィルタ用ラインメモリとして動作さ
せるフィルタ処理手段と、を備えたことを特徴とする。
記モノクロフィルタ用ラインメモリと、前記カラーフィ
ルタ用ラインメモリの機能の切換えを、スイッチの切り
換えにより行い、フィルタの数値処理をモノクロ読み取
り時とカラー読み取り時で副走査方向のフィルタ係数を
切り換えることができる。また、本発明では、前記フィ
ルタ処理手段は、前記カラーフィルタ用ラインメモリの
RGB各色についての機能の切換えをスイッチにより行
うことができる。
は、フィルタの数は奇数であり、注目画素は、中心ライ
ンに属し副走査方向の前後のライン数のバランスがとら
れている。本発明では、カラー読み取り時におけるフィ
ルタを構成するライン数は各色ごとのライン数は偶数で
あってもよいし、(2N+4)/3+1の値の整数部分
が示す数が、奇数であるようにすることもできる。
となく、基本的にモノクロ読み取りに使用されるフィル
タのラインバッファを用いて、カラー読み取り時のフィ
ルタ処理を行うことができる。
りと比べて小さいマトリクスでのフィルタ処理となって
しまうが、一般的な線順次カラー読み取り方式の場合、
原稿に照射する光源を切り換える方式であるため、ある
色成分に着目すると同一光源で読み取るモノクロ読み取
りよりも副走査方向のMTF特性が良好な傾向にある。
それゆえ、MTF補正のような強調処理においては、小
さなマトリクスでも相応の効果が期待できる。
読み取り時における前記フィルタと、カラー読み取り時
における各色についての前記カラーフィルタとの切換え
を、フィルタ係数を変更することにより行うこともでき
る。これによりフィルタ処理回路の参照ライン切換回路
やカラー専用演算回路を追加せずに、フィルタ係数の設
定だけで実現し、カラー処理のためだけのハードウェア
を極力排除することができる。
る。ここでは、イメージスキャナで読み取ったRGB線
順次に入力するカラー信号、あるいはG成分を連続して
入力するモノクロ信号を、多値画像データとして装置本
体あるいは装置外部へ出力する例を示す。
メージスキャナ(CIS)101と、ADコンバータ
(ADC)102と、シェーディング補正部103と、
γ補正部104と、変倍補正部105と、フィルタ処理
部106と、シェーディング補正用ラインメモリ201
と、γ補正テーブル202と、変倍処理用ラインメモリ
203と、フィルタ処理用ラインメモリ205とを含ん
で構成されている。
ビデオ信号は、ADC102で多ビットのデジタル値に
量子化され、デジタル画像処理が可能な信号形態に変換
される。
め白基準板を読み取ることにより、白波形の歪みデータ
が格納されており、原稿画像の読み取り時には、シェー
ディング補正部103では、この白波形の歪みデータを
参照して主走査の歪みを補正する。白波形の歪みは、イ
メージセンサのチップ感度ばらつきの他に、光源の照度
ばらつきが大きく寄与するので、個別の光源をもつ線順
次読み取り方式のCIS101の場合、RGB別に白波
形の歪みデータを格納する必要ある。このことから、図
1では、シェーディング補正部103に接続されたライ
ンメモリ201には3ライン分(FIFO−R,FIF
O−G,FIFO−B)の記憶領域が用意されている。
シェーディング補正部103では、原稿画像の読み取り
時に、入力する色成分と同じ色成分の白波形歪みデータ
を参照してシェーディング補正を施すことになる。
れた画像データに対して、SRAMに用意された補正テ
ーブル(LUT:Look Up Table)202
を参照してγ特性の補正処理を施す。画像データのγ特
性も、イメージセンサの分光特性によってはRGBで差
異が生じることが十分考えられるので、各色成分(RG
B)ごとに独立の補正テーブル(LUT−R,LUT−
G,LUT−B)が用意されている。
05により主走査方向についての変倍処理が施される。
変倍は、大別すると拡大と縮小の2種類があるが、共に
処理前後のデータレートを同一とする。このため、2ラ
イン分のラインメモリ203を交互にリード/ライトす
るトグルメモリが必要となる。これは主走査だけの処理
が基本であるため、カラー読み取り時においてもモノク
ロ読み取り時と同じ構成および動作で差し支えない。但
し、カラー読み取りの場合には、変倍の前後で1ライン
分の遅延が発生するので、処理する色成分が異なること
に注意しなければならない。
可能とする構成の場合、副走査方向に演算処理が必要と
なるケースもあるが、その場合は色成分毎のラインメモ
リが必要となる。この副走査方向の変倍処理は、周知で
あり、後述するフィルタ処理と同様に処理できるので説
明は省略する。
部106によりフィルタ処理が施される。フィルタ処理
は、ラインメモリ204と、フィルタ処理部106に付
属のFF(シフトレジスタ)を利用して空間的に2次元
の画データを一度に扱えるようにし、主走査方向や副走
査方向のボケを補正したり(エッジ強調)、逆に平滑化
したりする処理である。FF(シフトレジスタ)は、フ
ィルタ処理部106に内蔵していてもよいし、当該処理
部の外部に設けられていてもよい。2次元の画像データ
を扱うためにはラインメモリは必須であり、図1ではラ
インメモリ204は、6ライン分の記憶領域(FIFO
1〜FIFO6)を備えている。フィルタ処理部106
では、1ライン分の画データを格納するメモリを備えて
おり、変倍処理部105から入力する画データを含めた
7ライン分の画データによりフィルタ処理を行うことが
できる。主走査方向のフィルタは各ラインメモリからの
読み出しデータをシフトレジスタに入力することで構成
できる。
モリ(FIFO)の数(本実施形態では6つ)、および
フィルタ処理における副走査方向のフィルタ係数に関わ
るものである。なお、これら一連の画像処理は、本発明
を説明するために例示したものであり、本発明の技術的
範囲を限定するものではない。本発明が従来技術と異な
る部分は、フィルタ処理部106である。したがって、
フィルタ処理部106以外の構成としては種々の構成を
採用できる。
モリ204の動作を模式的に示す図である。図2(a)
では、モノクロでの動作を示しており、変倍処理部10
5から送出された画データがシフトレジスタFFを経由
後、FIFO1に書き込まれる。このとき、もともとF
IFO1に格納されていた画データは、FIFO2にシ
フトされる。このシフト動作が全てのFIFOにわたっ
て同様に行われることで、6ライン分のFIFOを使っ
て7ラインのマトリクスが構成される。この場合には、
7ライン中の中心のラインに属する画素を注目画素とし
て処理する。
リ(FIFO1〜FIFO6)を切り換える方式によ
り、6本のFIFOをRGB各色で2本ずつ振り分けて
いる。図2(b)ではRGB各色の3ライン分のマトリ
クスを構成する場合を示している。
る画データの色に応じてデータを更新するシフトレジス
タ(FF0〜FF6)、RGB各色を2本ずつに振り分
ける切換回路2061およびマトリクスとして利用する
データを選択する切換回路2062,2063が必要と
なる。なお、モノクロ/カラーの両読み取りモードに応
じた回路としては、2図(a)および(b)の動作が必
要となるため、回路構成として切換回路が必要である。
必要とせずに同様の機能を達成する実施形態を説明す
る。
読み取り時のマトリクス構成例を空間的にイメージした
模式図を表す。マトリクスはA1〜A7,B1〜B7,
C1〜C7,D1〜D7,E1〜E7,F1〜F7,G
1〜G7まで計49画素で構成され、その注目画素は中
央のD4である。
格納されるが、FIFO1の読み出しデータは下から2
段目の前ラインデータとして構成される。FIFOへの
格納(書き込み)に際しては、保存されている同じ主走
査位置の画データが読み出された後に書き込むことが条
件となる。他のFIFOに対しても同様な動作が条件で
ある。
図4に例示するような係数を各画素に乗算し、その積全
てを加算することで注目画素の補正値を求め、注目画素
の画データレベルに補正値を加算することがフィルタ処
理のアルゴリズムである。
択と、フィルタ係数の設定で決まることになる。たとえ
はハードウェアで実現する場合、図5にブロック図で示
すように、主走査方向の補正係数と、副走査方向の補正
係数を別々の演算し、演算結果を加算して補正値を求め
る構成が一般的である。なぜなら、1次元ラインセンサ
による原稿読み取り方式の場合、主走査方向と副走査方
向でMTF特性に影響する要因が異なるため、主走査と
副走査のフィルタ係数を独立に切り換える要求があるた
めである。つまり、多様なフィルタ特性を実現しようと
した場合、主走査方向のフィルタ係数と副走査方向のフ
ィルタ係数を独立に数種類用意し、組合せて演算する方
式が最も一般的な方式となる。
ドと副走査フィルタ係数選択コマンドを入力し、各々独
立にフィルタ係数を選択できる構成となっている。すな
わち、図5では、フィルタ処理部106は、主走査フィ
ルタ係数選択コマンドを入力する主走査フィルタ係数1
061と、主走査フィルタ係数1061の出力およびフ
ィルタ構成画素のデータ(A1〜G7)を入力する主走
査積和演算部1062と、副走査フィルタ係数選択コマ
ンドを入力する副走査フィルタ係数1063と、副走査
フィルタ係数1063の出力およびフィルタ構成画素の
データ(A1〜G7)を入力する副走査積和演算部10
64と、主走査積和演算部1062および副走査積和演
算部1064の出力を入力する加算部1065と、注目
画素(D5)および加算部106の出力を入力し、フィ
ルタ補正結果D4’を出力する補正値加算部1066と
からなる。
関してはモノクロ/カラーの各読み取りモードに応じて
副走査方向のフィルタ係数のみを切り換えることができ
る。この場合には、フィルタ処理をソフトウェアで構成
する方式を対象としているが、その場合は図5のような
ブロック図は同等なフローチャートで説明できる。
ルタ係数を、主走査と副走査に分離して表示する説明図
である。図4に示すフィルタ係数は、モノクロ読み取り
を意識しているもので、副走査方向に対して注目画素の
上下画素が全て演算に寄与しているので、線順次のカラ
ー読み取りに対して適用できない。
なマトリクス構成のまま、カラー読み取り時のフィルタ
処理を可能とするフィルタ係数例を示す。図7のマトリ
クスでは、図4における係数のうち副走査方向の係数の
みを変更してある。注目画素の係数を32から24に変
更しているのは、副走査方向のゲインを1とするべく、
図6(b)における注目画素の係数を8としているため
である。
てくる画データがRの場合、フィルタを構成するRGB
各色成分の配置は同図左に示されるような配置となり、
注目画素はRとなる。これに対して、副走査方向のフィ
ルタ係数のG,Bのラインに対しては、全て0(ゼロ)
であり、Rラインだけ有効な係数が設定されている。つ
まり、図5に示されるような演算回路あるいはこれに相
当するプログラムによって副走査方向のフィルタ演算を
モノクロ時と全く同じ積和演算としても、注目画素と同
じR成分しか演算結果に反映されないことになる。処理
するラインが順次移行すると、注目画素はG→B→・・
となるが、全く同じ理由でG成分だけあるいはB成分だ
けのフィルタ演算が可能になり、全ての色成分に対して
同じようにフィルタ処理される。
的な位置もモノクロと同じであるため、フィルタ処理後
のライン遅延もモノクロ/カラーで変化せず、後段の画
像処理装置および画像処理システムが動作モードによる
違いを意識しないですむことになる。
数)個とし、フィルタ処理部16は、モノクロ読み取り
時には(2N+5)ラインのモノクロフィルタとして動
作させ、カラー読み取り時には{(2N+4)/3+
1:余りは切り捨て}ラインのカラーフィルタとして動
作させるものであり、図1〜図7の例では、N=1の場
合にあたる。これ以外の場合も含め、Nに対するフィル
タ構成ライン数を下表にまとめる。Nが2,3,4のい
ずれの場合でも上述した本発明の基本的な特徴は同様に
当てはまる。
像処理装置は、ラインメモリとして(2N+4)ライン
分(N:正の整数)を備え、モノクロ読み取り時は(2
N+5)ライン分のフィルタを、カラー読み取り時は
{(2N+4)/3+1:余りは切り捨て}ラインのフ
ィルタとして機能させるので、カラー読み取り時だけの
ためにラインメモリを増やすことなく、参照ライン数だ
け異なるフィルタ処理を実現することができる。
モリとして(2N+4)ライン分(N:正の整数)を備
えた上で、副走査方向のフィルタ係数のみ切り換えるこ
とでモノクロ読み取り時とカラー読み取り時のフィルタ
処理を実現しているので、ラインメモリのリード/ライ
ト制御を一切変えることなく、かつフィルタの相対位置
として同じ注目画素に対してフィルタ処理が可能とな
り、フィルタ処理部だけでなく、後段の画像処理に対し
てもモノクロ/カラーの処理データの違いに起因する切
り換え回路などを必要としないシンプルなシステムを構
成できる。
タ処理に関してはモノクロ読み取り時とカラー読み取り
時で副走査方向のフィルタ係数だけ切り換えるので、フ
ィルタ処理をソフトウェアで構成する場合において、制
御フローをほとんど共通化できシンプルなプログラムを
構成することができる。
ある。
す図であり(a)はモノクロ時の動作時において、7ラ
インマトリクスによる処理を示す図、(b)はカラー時
の一般的な3ラインマトリクスによる処理を示す図であ
る。
であり、(a)は主走査の係数の一例を示す図、(b)
は副走査の係数の一例(図3の係数に対する例)を示す
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 線順次入力したRGBカラー信号を、複
数のラインメモリに記憶し、副走査方向のフィルタ処理
を行う画像処理装置において、 (2N+4)ライン分(N:正の整数)のラインメモリ
群と、 モノクロ読み取り時には、前記ラインメモリの(2N+
4)ライン分に自己内蔵レジスタの1ライン分を加えた
(2N+5)ラインのラインメモリ群を、(N+3)番
目のラインメモリ上の画素を注目画素として処理するモ
ノクロフィルタ用ラインメモリとして動作させ、カラー
読み取り時には、前記(2N+5)ラインのラインメモ
リ群を、RGBの1色あたり(2N+4)/3+1の値
の整数部分が示す数のライン数からなるカラーフィルタ
用ラインメモリとして動作させるフィルタ処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】 前記フィルタ処理手段は、前記モノクロ
フィルタ用ラインメモリと、前記カラーフィルタ用ライ
ンメモリの機能の切換えを、スイッチの切り換えにより
行い、フィルタの数値処理をモノクロ読み取り時とカラ
ー読み取り時で副走査方向のフィルタ係数を切り換える
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 前記フィルタ処理手段は、前記カラーフ
ィルタ用ラインメモリのRGB各色についての機能の切
換えをスイッチにより行うことを特徴とする請求項2に
記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 前記した(2N+4)/3+1の値の整
数部分が示す数が、奇数であることを特徴とする請求項
1から3の何れか1つに記載の画像処理装置。
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