JP2005092821A

JP2005092821A - 画像補正装置および方法

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Publication number: JP2005092821A
Application number: JP2003329153A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 博佐藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP3967307B2

Abstract

【目的】撮像によって得られる画像データの搬送方向に対応する方向のぼかし程度を，搬送速度に関わらず，同程度にする。
【構成】ロータリ・エンコーダ６から出力される連続するエンコーダ・パルス間に撮像装置１の駆動回路12から出力される走査開始パルスＳが，カウンタ13においてカウントされる。カウント値（搬送速度）に応じたフィルタ係数がフィルタ選択設定回路16によって選択されてフィルタ回路15に設定される。フィルタ係数は，搬送速度が遅いときに選択されるフィルタ係数ほど，ぼかしの程度が大きくなるようにその係数値が定められている。印刷物の搬送速度に応じたフィルタ係数が用いられて，ラインセンサ11から出力された画像データが，搬送方向に対応する方向に並ぶ画像データを対象にしてフィルタリングされる。
【選択図】図２

Description

この発明は画像補正装置および方法に関する。

印刷物の検査（たとえば色調の良否検査，汚れの有無の検査，抜けの有無の検査等）を目視ではなく自動的に行う検査システムとして，撮像装置によって印刷物を撮像し，撮像によって得られる被検査画像データと，あらかじめ用意される基準画像データ（一般的には，正確と思われる被検査画像データ）とを比較するものがある（たとえば，特許文献１参照）。

この検査システムでは，搬送装置によって搬送される印刷物の搬送方向に直交する方向を走査方向とするラインセンサを含む撮像装置によって，搬送されている印刷物を１ラインずつ撮像し，撮像によって得られる複数ラインの画像データから２次元画像データ（被検査画像データ）を得る。

上記検査システムにおいて，印刷物の搬送速度が遅い場合には，得られる画像データの解像度が高く，精密な画像検査が可能になる。しかしながら検査精度を高くすると許容範囲にあるものも不良と判定される率が高くなる。他方，印刷物の搬送速度が速いと，得られる画像に搬送方向のぼけが生じ検査精度が低下する。

このように印刷物の搬送速度は，得られる画像データの解像度に影響を与えるから，搬送速度によって検査精度にばらつきが生じる。
特開平１１−２０７９３６号公報

この発明は，印刷物の搬送速度に関わらず，印刷物の検査の精度をほぼ一定に保つことできるようにすることを目的とする。

この発明はまた，搬送される印刷物を撮像することによって得られる画像データの画質（ぼかし程度）を，印刷物の搬送速度に関わらずほぼ同程度にすることを目的とする。

この発明による画像補正装置は，印刷物の搬送速度が遅いほどぼかしの程度が大きくなるように画像データをフィルタリング（ローパス・フィルタリング，またはぼかしフィルタリング）するための複数のフィルタ係数を，異なる複数の搬送速度に対応して記憶したフィルタ係数記憶手段，上記印刷物の搬送速度を決定する速度決定手段，上記フィルタ係数記憶手段に記憶されている複数のフィルタ係数の中から，上記速度決定手段によって決定された印刷物の搬送速度に対応する一のフィルタ係数を選択するフィルタ係数選択手段，および搬送されている印刷物を撮像する撮像装置から出力される単位領域の画像データのそれぞれについて，各単位領域を中心として搬送方向に対応する方向に並ぶ複数の単位領域の画像データを対象として，上記フィルタ係数選択手段によって選択されたフィルタ係数を用いてフィルタリングを行うフィルタリング手段（ローパス・フィルタリング手段，またはぼかしフィルタリング手段）を備えたものである。

この発明による画像補正方法は，印刷物の搬送速度を決定し，印刷物の搬送速度が遅いほどぼかしの程度が大きくなるように画像データをフィルタリング（ローパス・フィルタリング，またはぼかしフィルタリング）するための複数のフィルタ係数の中から，決定した印刷物の搬送速度に対応する一のフィルタ係数を選択し，搬送されている印刷物を撮像する撮像装置から出力される単位領域の画像データのそれぞれについて，各単位領域を中心として搬送方向に対応する方向に並ぶ複数の単位領域の画像データを対象として，選択したフィルタ係数を用いてフィルタリング（ローパス・フィルタリング，またはぼかしフィルタリング）を行うものである。

この発明において，画像補正（フィルタリング）される画像データは，搬送されている印刷物を撮像装置によって撮像することにより得られるものである。撮像装置はラインセンサおよびエリアセンサのいずれを含むものであってもよいが，好ましくはラインセンサが用いられる。

またこの発明において，印刷物の搬送速度の決定には，印刷物の搬送速度を計測すること，および印刷物の搬送速度を設定することのいずれをも含む。したがって，印刷物の搬送速度の決定には，搬送されている印刷物の搬送速度（移動速度，走行速度）を計測することのみならず，印刷物を搬送する（移動させる，走行させる）ために搬送速度を設定すること，設定した搬送速度を読出すこと，または使用することが含まれる。

この発明においてまた，搬送速度には速度範囲を含むものとする。すなわち，印刷物の搬送速度の決定には，搬送速度の決定のみならず，搬送速度範囲の決定も含まれる。また，複数のフィルタ係数を異なる複数の搬送速度範囲について記憶すること，または異なる複数の搬送速度範囲についてそれぞれ異なるフィルタ係数を定めておくことが含まれる。

さらにこの発明において，単位領域とは画素を単位とするものであってもよいし，複数の画素からなる領域を単位とするものであってもよい。

この発明によると，決定される印刷物の搬送速度に基づいて，印刷物の搬送速度が遅いほどぼかしの程度が大きくなるように画像データをフィルタリングするための複数のフィルタ係数の中から，印刷物の搬送速度（上記の通り搬送速度範囲を含む）に対応する一のフィルタ係数が選択される。選択されたフィルタ係数が用いられて，搬送されている印刷物を撮像する撮像装置から出力される画像データがフィルタリングされる。フィルタリングはハードウエア回路によっても，ソフトウエアにしたがうコンピュータの動作によっても実現することができる。

搬送速度が遅いほど程度の大きいぼかしを生じさせるフィルタ係数が選択されるので，速い搬送速度においては程度の小さいぼかしを生じさせるフィルタリングが，遅い搬送速度においては程度の大きいぼかしを生じさせるフィルタリングが，それぞれ行われる。フィルタリングは，撮像装置から出力される単位領域の画像データのそれぞれについて，各単位領域を中心として搬送方向に対応する方向に並ぶ複数の単位領域の画像データを対象して行われるので，フィルタリングによって搬送方向に対応する方向に搬送速度に応じた程度のぼかしが生じる。

搬送されている印刷物の搬送速度が速いほど，撮像によって得られる画像には光学的により程度の大きいぼかしが搬送方向に対応する方向に生じる。他方，搬送速度が遅いほど程度の大きいぼかしを生じさせるフィルタ係数が選択されて，搬送方向に対応する方向にフィルタリングが行われる。このため，この発明によると，光学的に生じるぼかしとフィルタリングによって生じさせられるぼかしの組合せによるぼかしの程度を，搬送速度に関わらずに，同程度にすることができる。

この発明によって得られる画像補正（フィルタリング）された画像データに基づく画像は，印刷物の被検査画像データと基準画像データとを比較して印刷物を検査する検査システムにおいて用いる場合に，特に有効である。印刷物の搬送速度に関わらず搬送方向に同程度のぼかしを持つ被検査画像を得ることができるので，比較処理において搬送速度の相違による判定のばらつきが防止される。

図１は，印刷物の検査システムの一部を概略的に示す斜視図である。

検査システムは，被検査対象である印刷物をＣＣＤラインセンサを含む撮像装置によって撮像し，撮像によって得られる画像に基づいて印刷物を検査するものである。印刷物の検査は，画像処理，たとえば，撮像によって得られる被検査画像データとあらかじめ取得された基準画像データ（印刷物の適正な画像データ）とを（必要に応じて画像データの前処理を経て）比較し，その結果が所定の条件を満たすかどうかを判定することにより行われる。画像処理によって色調の良否，汚れの有無，抜けの有無等が検査（判定）される。

紙，フィルム等の連続するシートＷの表面に，輪転印刷機によって所定の画像（絵柄，文字等）が印刷される。輪転印刷機は互いに近接して配置された回転駆動する版胴３およびロール４を含む。シートＷはこれら版胴３とロール４との間を通過する過程で印刷され，送出される。

輪転印刷機から送出された印刷されたシート（以下，印刷物という）Ｗは，搬送装置によって搬送される。搬送装置はこの実施例では，多数の搬送ローラ５が搬送路に沿って水平面上にほぼ一定間隔で並列に配列されたものである。輪転印刷機の版胴３およびロール４は，回転駆動装置（図示略）によって互いに同期して回転駆動する。搬送装置の搬送路上に定められた撮像位置の上方に，ＣＣＤラインセンサを含む撮像装置１および線状照明光源２が，それぞれ固定的に設けられている。線状照明光源２は，搬送路の幅方向（搬送方向に直交する方向）にのび，搬送路上の撮像位置をその全体にわたって照明する。撮像装置１のＣＣＤラインセンサは搬送路の幅方向を走査方向とするように配置され，光源２によって照明された撮像位置をその幅方向の全体（少なくとも印刷物Ｗの幅全体）にわたって撮像する。

輪転印刷機のロール４の回転軸に，ロータリ・エンコーダ６の入力軸が連結されている。ロータリ・エンコーダ６は，ロール４の回転速度（すなわち，印刷物Ｗの搬送速度）に応じた周波数（周期）のエンコーダ・パルスを出力する。

撮像装置１によって得られる画像データおよびロータリ・エンコーダ６から出力されるエンコーダ・パルスは，画像補正装置７に入力する。画像補正装置７において，後述する画像データの補正が行われ，補正された画像データにもとづいて画像処理（印刷物Ｗの検査）が行われる。

図２は，撮像装置１および画像補正装置７の電気的構成を示すブロック図である。図２にはロータリ・エンコーダ６を表すブロックも図示されている。

撮像装置１はラインセンサ11およびその駆動回路12を含む。駆動回路12から出力される走査開始パルス（スタート・パルス）Ｓおよび画素クロック信号ＣＬが，ラインセンサ11に与えられる。走査開始パルスＳが与えられると，画素クロック信号ＣＬにしたがって複数の画素データ（１ライン分の画像データ）が読出され，順次ラインセンサ11から出力される。走査開始パルスＳおよび画素クロック信号ＣＬによる画像データの読出しは，印刷物Ｗの搬送速度に関係なく，最も速い搬送速度に対応できるように設定しておくことが好ましい。すなわち，走査開始パルスＳおよび画素クロック信号ＣＬは，それぞれ印刷物Ｗの搬送速度に関係なく，所定の周波数（周期）を有するものであり，ラインセンサ11の露光時間は，搬送速度に関係なく所定一定時間である。

画像補正装置７は，カウンタ13，遅延回路14，フィルタ回路15，フィルタ係数選択設定回路（手段）16，フィルタ係数テーブル17および画像メモリ18を備えている。

駆動回路12から出力された走査開始パルスＳは，上述のようにラインセンサ11に与えられるとともに，画像補正装置７のカウンタ13にも入力する。

カウンタ13は，ロータリ・エンコーダ６から出力されカウンタ13に与えられる連続する２個のエンコーダ・パルス（スタートおよびリセット）の間（以下，「エンコーダ・パルス周期Ｔ」という）に入力する走査開始パルスＳの数を計数するものである（図３参照）。駆動回路12から出力される走査開始パルスＳは上記の通り搬送速度に関係なく一定の周期を持つ。他方，エンコーダ・パルス周期Ｔは，ロール４の回転速度（＝印刷物Ｗの搬送速度）に応じたものになる。印刷物Ｗの搬送速度が遅いと，エンコーダ・パルス周期Ｔは長くなりエンコーダ・パルス周期Ｔにおける走査開始パルスＳの数は多くなるので，カウンタ13において計数されるカウント値は大きくなる。印刷物Ｗの搬送速度が速いとエンコーダ・パルス周期Ｔは短くなりエンコーダ・パルス周期Ｔにおける走査開始パルスＳの数は少なくなるので，カウント値は小さくなる。このように，カウンタ13によって計数されるカウント値は印刷物Ｗの搬送速度を表す（正確には，カウント値は搬送速度に反比例する）。

カウンタ13によって計数されたカウント値（印刷物Ｗの搬送速度）は，フィルタ係数選択設定回路16に与えられる。フィルタ係数選択設定回路16は，与えられたカウント値（印刷物Ｗの搬送速度）に対応するフィルタ係数をフィルタ係数テーブル17から選択して読出し，フィルタ回路15に与えるものである。

図５はフィルタ係数テーブル17の内容の一例を示している。フィルタ係数テーブル17には複数のカウント値（印刷物Ｗの搬送速度）のそれぞれに対応して，複数のフィルタ係数が記憶されている。図５においては，カウント数44，28，16，10，８，７，６，５および４に対応する９つのフィルタ係数が記憶されている。これらのカウント数のうち，44，28，16，10は，カウント値の範囲52〜36，35〜21，20〜12および11〜９を代表するもので，カウンタ13のカウント値がこれらの範囲内にあれば，その代表値のカウント数に対応するフィルタ係数が選択されることになる。

フィルタ係数テーブル17に記憶されているフィルタ係数は，カウント値が大きいほど，すなわち印刷物Ｗの搬送速度が遅いほど，画像に程度の大きいぼかしを生じさせるようにその係数値が設定されている。フィルタ係数テーブル17に記憶されている複数のフィルタ係数の中から，カウンタ13により計数されたカウント値，すなわち印刷物Ｗの搬送速度に対応するフィルタ係数（上記の通り，カウント数はフィルタ係数テーブル17のインデックスであり，それぞれカウント数の範囲を代表しているので，カウント数が入る範囲を代表するカウント数に対応するフィルタ係数である）が，フィルタ係数選択設定回路15によって選択される。選択されたフィルタ係数がフィルタ回路15に与えられる。

ラインセンサ11から出力された画像データは，遅延回路14を経てフィルタ回路15に入力する。図４は遅延回路14およびフィルタ回路15の詳細な電気的構成を示すものである。

遅延回路14は直列に接続された37個のシフト・レジスタＲ１〜Ｒ37を備えている。各シフト・レジスタＲ１〜Ｒ37は，それぞれラインセンサ11から出力される画像データを一時的に記憶するセルを有している。ラインセンサ11から出力された画像データは画素クロック信号ＣＬに同期して順次シフトされていく。

説明を分かりやすくするために，各シフトレジスタＲ１〜Ｒ37からそれぞれ一つのセルを取出し，符号21ａで示している。セル21ａは，シフトレジスタの最も後尾のものとして図示されているが，シフトレジスタのどの位置のものであってもよいが，全シフトレジスタにおいて同じ位置のものであることが必要である。これらのセル21ａに格納された画像データがｓ_-18〜ｓ₀〜ｓ₁₈で示されているが，これらの画像データはラインセンサ11から得られる一次元の画像データを縦方向（搬送方向に対応する方向）に並べて二次元に配列された画像データを構成したときに，縦方向に一直線状に並ぶものである（図６を参照）。

これらのシフト・レジスタＲ１〜Ｒ37のセル21ａの画像データが取出され，取出された37個の画像データｓ_-18〜ｓ₁₈ のそれぞれ（画素データ）によって表される輝度値と，選択されたフィルタ係数Ｆの対応する位置の係数値ｆ_-18〜ｆ₁₈ （37個の係数値）のそれぞれとが乗算される（乗算回路を符号22で示す）。

37個の乗算結果は，加算回路23によって加算される。

また，選択されたフィルタ係数Ｆの各係数値ｆ_-18〜ｆ₁₈ は加算回路24によって加算される。

加算回路23によって得られた加算値（画素データの輝度値とフィルタ係数の各係数値との乗算結果の加算値）が，加算回路24によって得られた加算値（フィルタ係数の各係数値の加算値）によって，除算回路25において除算される。この結果が，画素データｓ₀ についてフィルタリングされた後の画素データ（加重平均値Ｓ₀）である。

図６に示すように，ラインセンサ11が2048画素のものであれば各ラインの画像データには2048個の画素データが含まれており，37ライン分Ｌ_-18〜Ｌ₁₈の画像データｓ_-18〜ｓ₁₈のうちの中央のラインＬ₀の画素データｓ₀について，上述の加重平均処理が行われる。シフトレジスタＲ１〜Ｒ37の画像データは順次シフトされていくから，最終的には，すべての画像データについてのフィルタリングが行われることになる。

フィルタ回路15におけるフィルタリング（加重平均処理）によって，フィルタ回路15に入力した画像データが，搬送速度に応じてぼかされる。フィルタリングされた画像データは画像サイズを同一にするための間引き処理を経てメモリ18において順次蓄えられ，２次元画像データが構成される。フィルタリングされた画像データによって構成される２次元画像データが画像処理（印刷物Ｗの検査）に用いられる。

ラインセンサ11から出力される画像データには，印刷物Ｗの搬送速度が速いほど印刷物Ｗの搬送方向に対応する方向に程度の大きい光学的ぼかしが生じる。他方，ラインセンサ11から出力された画像データには，フィルタ回路15において印刷物Ｗの搬送速度が遅いときほど程度の大きいぼかしが生じさせられる。すなわち，画像補正装置７からは，光学的に生じるぼかしとフィルタリングによって生じるぼかしの組合せのぼかしをもつ画像データが出力される。上述のように，印刷物Ｗの搬送方向に対応する方向の光学的なぼかしの程度は印刷物Ｗの搬送速度が速いほど大きく，逆にフィルタ回路15において生じる印刷物Ｗの搬送方向に対応する方向のぼかしの程度は印刷物Ｗの搬送速度が遅いほど大きい。これにより，画像補正装置７から出力される画像データの搬送方向に対応する方向のぼかしの程度を，印刷物Ｗの搬送速度に関わらず，同程度にすることができる。

上述の画像補正処理（フィルタリング処理）は，画像補正装置７（カウンタ13，遅延回路14，フィルタ回路15，フィルタ係数選択設定回路16，フィルタ係数テーブル17およびメモリ18）によってハードウエアで実現することもできるし，以下に示すように，プログラムされたコンピュータにおける処理（ソフトウエア処理）によっても実現することもできる。

図７は，上述の画像補正処理をプログラムされたコンピュータ（処理装置42）を用いて実現する場合の，処理装置42を含む検査システムのハードウエア構成を表すブロック図である。図８，図９，図10および図11に記載のフローチャートを参照して，上述の画像補正処理をプログラムされたコンピュータ（処理装置42）を用いて実現する場合を説明する。

図７においては，上述したものと同一物には同一の符号を付して説明を省略する。撮像装置１の駆動回路12の走査開始パルスＳとロータリ・エンコーダ６のエンコーダ・パルスは入力ポート41を経て処理装置42に入力する。処理装置42内のカウンタ43はカウンタ13と同じ動作を行い，カウント値を出力する。このカウンタ43はハードウエア回路でも，後述するようにソフトウエアで実現してもどちらでもよい。また，遅延回路14から出力される37個の画像データは入力ポート41を経て処理装置42に順次入力する。処理装置42にはさらに，図５に示すものと同じ内容のフィルタ係数テーブル44を備えている（処理装置42の内部メモリに格納されている）。さらに処理装置42は画像メモリ45を備えている。

図８に示すように，処理装置42では，フィルタ係数選択設定処理50（図９，図10）とフィルタリング処理60（図11）とが並列的に行われる。

フィルタ係数選択設定処理50（図９，図10）では，走査開始パルスＳが入力すると（図９，ステップ51でYES ），カウンタ43は走査開始パルスＳの数をカウントする（ステップ52）。走査開始パルスＳがカウンタ43に入力するたびに，カウンタ43のカウント値ＣＮＴがインクリメントされる。

エンコーダ・パルスが入力すると（ステップ53でYES ），前回のエンコーダ・パルスの入力から次のエンコーダ・パルスの入力までに間にカウントされたカウント値ＣＮＴが処理装置42の内部メモリのワーク・エリア（図示略）に取込まれる（ステップ54）。カウンタ43では，カウント値ＣＮＴがクリアされ（ステップ55），カウンタ43は走査開始パルスＳを再び零からカウントする。

ワーク・エリアに取込まれたＣＮＴ値に応じたフィルタ係数，すなわち印刷物Ｗの搬送速度に応じたフィルタ係数が，処理装置41の記憶装置に記憶されているフィルタ係数テーブル44の中から読出される（ステップ56）。読出されたフィルタ係数が，フィルタリング処理（図11）に用いるべきものとして設定される（ステップ27）。

フィルタリング処理（ステップ60，図11）では，入力ポート41を介して処理装置42に入力する37個の画像データが用いられる。

処理装置42に入力する37個の画像データがワーク・エリアに取込まれる（ステップ61）。

上述のフィルタ係数選択設定処理（図９，図10）によって設定されたフィルタ係数と，搬送方向に対応する方向に連続する37画素分の画像データを用いて，その中央の画素の画素データｓ₀ について加重平均処理（フィルタリング処理）が行われる（ステップ62）。加重平均された画素データＳ₀がメモリ45に書き込まれる（ステップ63）。

上記のフィルタリング処理は，順次入力する37画素分の画像データを用いて順次繰り返して実行され，最終的には，検査すべき画像を表す２次元的に配列された画像データのすべてについて行われることになる。

上述した実施例では，カウンタ13によってカウントされたカウント値に基づいて（すなわち，印刷物Ｗの搬送速度の計測値に基づいて），フィルタリング処理に用いるべきフィルタ係数を選択しているが，輪転印刷機および搬送装置（または搬送制御装置）において設定される印刷物Ｗの搬送速度に基づいて，フィルタリングに用いるべきフィルタ係数を選択するようにしてもよい。

ラインセンサ11は，赤（Ｒ），緑（Ｇ）および青（Ｒ）の３色の画像データを出力するカラー・ラインセンサであってもよい。この場合には，カラー・ラインセンサから出力される３色の画像データのそれぞれについて，上述の画像補正処理（フィルタリング）が行われる。

印刷物の検査装置を概略的に示す斜視図である。撮像装置および画像補正装置の電気的構成を示すブロック図である。走査開始パルスＳとエンコーダ・パルスとの関係を示す。フィルタ回路における処理およびフィルタ回路の詳細な電気的構成を示す。フィルタ係数テーブルの内容を示す。加重平均処理の対象を示す。画像補正処理を行うコンピュータの電気的構成を示すブロック図である。画像補正処理の処理手順を示すフローチャートである。カウンタ処理の処理手順を示すフローチャートである。フィルタ係数選択設定処理の処理手順を示すフローチャートである。フィルタリング処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１撮像装置
６ロータリ・エンコーダ
７画像補正装置
12 駆動回路
13 カウンタ
14 遅延回路
15 フィルタ回路
15ａ，15ｂ加算回路
15ｃ除算回路
16 フィルタ係数選択設定回路
17，44 フィルタ係数テーブル
42 処理装置

Claims

印刷物の搬送速度が遅いほどぼかしの程度が大きくなるように画像データをフィルタリングするための複数のフィルタ係数を，異なる複数の搬送速度に対応して記憶したフィルタ係数記憶手段，
上記印刷物の搬送速度を決定する速度決定手段，
上記フィルタ係数記憶手段に記憶されている複数のフィルタ係数の中から，上記速度決定手段によって決定された印刷物の搬送速度に対応する一のフィルタ係数を選択するフィルタ係数選択手段，および
搬送されている印刷物を撮像する撮像装置から出力される単位領域の画像データのそれぞれについて，各単位領域を中心として搬送方向に対応する方向に並ぶ複数の単位領域の画像データを対象として，上記フィルタ係数選択手段によって選択されたフィルタ係数を用いてフィルタリングを行うフィルタリング手段，
を備えた画像補正装置。
印刷物の搬送速度を決定し，
印刷物の搬送速度が遅いほどぼかしの程度が大きくなるように画像データをフィルタリングするための複数のフィルタ係数の中から，決定した印刷物の搬送速度に対応する一のフィルタ係数を選択し，
搬送されている印刷物を撮像する撮像装置から出力される単位領域の画像データのそれぞれについて，各単位領域を中心として搬送方向に対応する方向に並ぶ複数の単位領域の画像データを対象として，選択したフィルタ係数を用いてフィルタリングを行う，
画像補正方法。