JP2005208956A - 傾き検出機能付き画像検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査画像データを原稿画像データと比較することにより、印刷物に印刷された印刷内容のスキューを検出する。
【解決手段】先ず、原稿画像について複数の投影波形を生成する（Ｓ２０１）。次に、基準画像について投影波形を生成する（Ｓ２０２）。原稿画像の各投影波形と基準画像の投影波形の相関係数を算出する（Ｓ２０３）。相関係数が最大となる回転角度と２番目に大きい回転角度の平均を求め、これをスキュー角度として検出する（Ｓ２０４）。検出されたスキュー角度に基づき検査画像を補正してから、パターンマッチング処理を行い、印刷欠陥を検出する（Ｓ２０５，Ｓ２０６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、原稿画像データが印刷処理された用紙を読み取ることにより検査画像データを取得し、この検査画像データを原稿画像データと比較することにより、印刷状態の検査を行う画像検査装置に関する。特に、本発明は、印刷処理による検査画像データの傾きを検出する画像検査装置に関する。

プリンタ、コピー機、ファクシミリ機又はこれらの機能を併せもつデジタル複合機（以下、これらを総称して画像形成装置という）においては、該装置に入力された原稿画像データを用紙（ここで用紙とは、およそ印刷媒体全般であり、一般的な紙以外にＯＨＰシート、厚紙、葉書等を含む概念である）上に印刷して、ユーザに印刷物を提供している。印刷処理時には画像処理装置内部において、給紙装置から取り出された用紙が紙送り機構により搬送路上を送られ、これに対して印字部、定着部等が協動して印刷動作を行う。

上記の印刷処理により得られた印刷物は、原稿画像データと比較すると全体的にスキュー（傾き）がある場合がある。このスキューの原因として代表的なものは、搬送路上で用紙が若干傾いた状態となってしまうことである。勿論、このような印刷物の傾きは好ましくなく、時には印刷ミスとして印刷物が廃棄処分されることもある。このため、印刷物のスキューの検出は従来より試みがなされており、その例が特開平５−２５８１４６号公報に記載されている。

特開平５−２５８１４６号公報に記載される技術は、取り込んだ紙幣の種類を識別する紙幣識別装置に係るものであり、この装置では、ラインセンサを用いて搬送される紙幣（媒体）を含む画像を取り込み、画像処理を行って紙幣のエッジを抽出する。そして、抽出されたエッジを、０°及び９０°の近傍の所定角度ごとの直線テンプレートとを比較し、紙幣の斜行角度を求めている。しかし、この文献の技術では、用紙のエッジのスキューを検出するのみであり、用紙上に印刷された文字、画像等の印刷内容のスキューを検出することができないという問題がある。

特開平５−２５８１４６号公報

本発明は、検査画像データを原稿画像データと比較することにより、印刷物に印刷された印刷内容のスキューを検出することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査装置であって、印刷物を撮像して得られた検査画像データを取得する検査画像取得手段と、前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影手段と、前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影手段と、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記傾き検出手段は、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の相関係数を算出し、これに基づき両投影波形の類似を判定することが好ましい。

また、前記傾き検出手段は、前記各投影波形を平滑化した後に、前記相関係数を算出して類似を判定することが好ましい。

また、前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段のいずれか一方は、所定間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成し、前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段の他方は、一の方向に画像を投影して、一の投影波形を生成し、前記傾き検出手段は、前記一方の画像投影手段により生成された複数の投影波形の中から、前記他方の画像投影手段により生成された一の投影波形に類似する１又は複数の投影波形を選択し、選択された投影波形の投影方向と一の投影波形の投影方向の差分をスキュー角度として検出することが好ましい。

また、前記傾き検出手段は、前記一方の画像投影手段により生成された複数の投影波形の中から、前記他方の画像投影手段により生成された一の投影波形に類似する複数の投影波形を選択したとき、選択された各投影波形の投影方向と一の投影波形の投影方向の差分の平均値をスキュー角度として検出することが好ましい。

また、前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段のいずれか一方は、第一の間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成し、さらに、前記複数の投影方向のうち選択された投影方向の近傍で、前記第一の間隔より狭い第二の間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成することが好ましい。

また、複数の投影波形を生成する一方の画像投影手段は、前記原稿画像投影手段であることが好ましい。

また、前記原稿画像投影手段および前記検査画像投影手段は、画像の一部について投影波形を生成することが好ましい。

上述した目的を達成するために、本発明は、原稿画像データを印刷処理する画像形成装置であって、印刷物を撮像して、検査画像データを取得する検査画像取得手段と、前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影手段と、前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影手段と、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出手段と、を備えたことを特徴とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査方法であって、印刷物を撮像して検査画像データを取得し、前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成し、前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成し、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する、ことを特徴とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査装置に、印刷物を撮像して得られた検査画像データを取得する検査画像取得工程と、前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影工程と、前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影工程と、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出工程と、を実行させるための画像検査プログラムである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の画像検査装置を含む印刷システムの一例を示す構成図である。

この印刷システムは、外部から原稿画像データを取り込むと、給紙カセット１０から給紙される用紙に対し印刷処理部２０により画像を印刷し、印刷された原稿画像を定着ローラ２５により用紙に定着させる。電子写真方式のシステムの場合、印刷処理部２０には、ラスタ出力スキャナや感光体ドラム、現像器、転写ロールなどが含まれる。

用紙搬送路において定着ローラ２５の後段には読取スキャナ３０が設けられる。画像が定着された印刷物の印刷面は、その読取スキャナ３０により光学的に読み取られる。読取スキャナ３０は、照射ランプ３５により印刷面を照射し、その反射光をレンズ３６で集束して、撮像デバイス３７で検出する。撮像デバイス３７としては、例えば、用紙搬送路の上面と平行な面内において用紙搬送方向に垂直な方向にセルが１列に並んだラインセンサを用いることができる。用紙搬送に同期してラインセンサの読み出しを繰り返し行っていくことで、２次元の印刷面の画像を取得できる。カラー画像を検査する場合は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色ごとにラインセンサを設ければよい。撮像デバイス３７で取得された印刷面の画像データ、すなわち検査画像データは、画像処理装置５０に送られる。なお、ラインセンサでの読取り解像度は、検査に必要な精度と処理速度などを考慮して決定され、１００〜６００ｄｐｉ程度が適当である。

本実施形態の画像検査装置は、読取スキャナ３０及び画像処理装置５０で構成されている。画像処理装置５０は、ＣＰＵ、メモリなどを含んで構成され、ＣＰＵが画像検査プログラムを実行することにより、原稿画像に対する検査画像のスキュー角度を検出し、これに基づき検査画像を補正してから、検査画像を原稿画像と照合して印刷欠陥を検出する処理を行う。図２は、画像処理装置５０が行う処理を示すフローチャートである。

先ず、画像処理装置５０は、図３に示す原稿画像について、複数の投影波形のテンプレートを生成する処理を行う（Ｓ２０１）。本実施形態では、上下方向を基準として−５．０ｄｅｇ（θ₁）から５．０ｄｅｇ（θ₂）までの範囲内における１．０ｄｅｇ（Δθ）ごとの各方向について原稿画像の画素を走査し、走査線上の複数の画素値を積算することにより１１個の投影波形を生成する。原稿画像は縦横２５６画素の二値画像であり、黒画素が積算される。なお、投影波形は、画像の横方向（ｘ方向）を横軸とし、正規化された画素値の波高（積算値）を縦軸とする。

上述した処理は、角度の下限θ₁から上限θ₂までの範囲の間隔Δθごとの各角度に原稿画像を回転することにより複数の回転画像を求め、各回転画像について上下方向に投影波形を生成する処理と本質的に等価である。但し、本実施形態では、計算処理を簡易にして計算コストを低減させるために、実際には原稿画像を回転せず、投影方向を回転させている。

また、投影波形は、原稿画像の一部についてのみ生成してもよい。例えば、原稿画像の上半分の領域についてのみ投影波形を生成すれば、計算処理が簡易となり計算コストを低減できる。

次に、画像処理装置５０は、原稿画像が印刷された用紙を撮像して得られた検査画像データ（図４参照）を取り込むと、検査画像を上下方向に走査して走査線上の各画素値を積算することで、検査画像について一つの投影波形を生成する（Ｓ２０２）。なお、画像処理装置５０は、取り込まれた検査画像のデータ形式が原稿画像と異なる場合には、上記処理の前処理として、検査画像を原稿画像と同じデータ形式に変換する。すなわち、検査画像が階調を有する場合には二値化し、画像サイズが異なる場合には縦横２５６画素に変換する。なお、Ｓ２０１で原稿画像の一部について投影波形を生成する場合には、Ｓ２０２では検査画像の対応する一部について投影波形を生成する。

次に、画像処理装置５０は、検査画像の投影波形と原稿画像の各投影波形の類似度を求めるため、相関係数を算出する（Ｓ２０３）。原稿画像の複数の投影波形のそれぞれについて、検査画像の投影波形との相関係数が算出され、図５に示すような１１個の相関係数が求められる。相関係数の算出については公知であるので、ここでは詳しく説明しないが、例えば、次式により相関係数ｒを算出すればよい。

ここで、

なお、本実施形態では、検査画像の投影波形と原稿画像の各投影波形の相関係数を算出して類似度を求めているが、他の方法により類似度を判断してもよい。例えば、投影波形の幅や重心などを比較することで類似度を求めてもよい。また、投影波形の中の特徴的な波形部分（特徴点）を比較することで類似度を求めてもよい。

次に、画像処理装置５０は、１１個の投影波形のうちで、相関係数が最大である投影波形と、２番目に大きい投影波形を選択し、選択された２つの投影波形の回転角度を平均した値をスキュー角度として検出する（Ｓ２０４）。実際のスキュー角度は選択された２つの投影波形の回転角度の中間にあると推定されるため、この処理により、スキュー角度を精度よく検出できる。本実施形態では、相関係数の最大値は０．８８であり、このときの回転角度は＋２．０ｄｅｇである。また、２番目に大きい相関係数は０．８２であり、このときの回転角度は＋３．０ｄｅｇである。よって、これらの回転角度を平均した＋２．５ｄｅｇをスキュー角度として検出する。

次に、画像処理装置５０は、検査画像をスキュー角度だけ回転し、検査画像のスキューを補正する（Ｓ２０５）。補正された検査画像と原稿画像についてパターンマッチング処理を行い、両画像の位置合わせをする（Ｓ２０６）。そして、検査画像と原稿画像の画素値を比較して、検査画像に含まれる汚れや印刷抜けなどの印刷欠陥を検出する。

本実施形態の特徴事項は、検査画像の投影波形と原稿画像の投影波形を求め、これらが類似する場合に、それぞれの投影波形の投影方向の差分をスキュー角度として検出することである。これにより、印刷物に印刷された印刷内容のスキューを精度よく検出することができる。また、投影波形を求める処理は簡易であり、本実施形態の処理は処理速度が高速である点からも好ましい。

また、本実施形態では、Ｓ２０４において２つの投影波形の回転角度の平均値をスキュー角度として検出したが、さらにスキュー角度の検出精度を上げるために、次の処理を行ってもよい。すなわち、１１個の投影波形のうちで、相関係数が最大である投影波形と、２番目に大きい投影波形を選択し、これらの投影波形の相関係数の差分を求める。ここで、相関係数の差分が最大の相関係数に対して所定の割合（例えば１０％）以上であるときには、実際のスキュー角度は選択された２つの投影波形の回転角度の中間にあると推定されるため、これらの回転角度の平均値をスキュー角度として検出する。

一方、相関係数の差分が最大の相関係数に対して所定の割合（１０％）未満であるときには、実際のスキュー角度は相関係数が最大となる回転角度の近傍にあるため、この回転角度をスキュー角度として検出する。この処理では、スキュー角度が平均値付近であると推定される場合と、最大の相関係数の回転角度付近であると推定される場合に分けて、スキュー角度の検出方法を切り換えるため、さらに精度よくスキュー角度を検出することができる。

また、本実施形態では、原稿画像について一定間隔Δθごとの複数の投影波形を生成し、検査画像について一つの投影波形を生成し、両投影画像を比較してスキュー角度を検出した。この方法によれば、画像処理装置５０は検査画像を取り込むまでに原稿画像を処理して複数の投影波形を生成しておくことにより、検査画像を取り込み次第、スキュー角度の検出処理を迅速に行うことができる。但し、他の実施形態では、検査画像について一定間隔Δθごとの複数の投影波形を生成し、原稿画像について一つの投影波形を生成し、両投影波形を比較してスキュー角度を検出してもよい。

また、本実施形態では、投影波形に対してそのまま相関係数を算出したが、他の実施形態では、投影波形を平均化フィルタ、ローパスフィルタで処理して平滑化してから相関係数を算出してもよい。これにより、投影波形の中で変化の大きな特徴的部分が相関係数により強く反映されるため、ノイズの影響を受けずに精度よくスキュー角度を検出できる。

次に、第二の実施形態に係るスキュー角度の検出処理について説明する。図６は、第二の実施形態に係る処理のフローチャートである。

画像処理装置５０は、複数の回転画像の投影波形を生成し、続いて検査画像の投影波形を生成し、投影波形の相関係数を算出する（Ｓ６０１−Ｓ６０３）。ここまでの処理は、第一の実施形態と同様である。

第一の実施形態では、相関係数の大きい投影波形の回転角度を原稿画像のスキュー角度として検出するが、回転角度の間隔Δθが大きい場合には、スキュー角度の検出精度が悪い場合がある。そこで、本実施形態では、画像処理装置５０は、２番目に大きい相関係数が所定値（例えば０．９）以上であるか否かを判定することにより、スキュー角度の検出精度の良否を判定する（Ｓ６０４）。

ここで、第２番目に大きい相関係数が所定値以上でないと判定される場合には、回転角度の範囲の下限θ₁に２．０ｄｅｇ（相関係数が最大である回転角度）を設定し、上限θ₂に３．０ｄｅｇ（相関係数が２番目に大きい回転角度）を設定する。また、回転角度の範囲を１０分割して、回転角度の間隔Δθに０．１ｄｅｇを設定する（Ｓ６０５）。そして、Ｓ６０１〜Ｓ６０３までの処理を繰り返し、相関係数を算出する。この結果を図７に示す。

図７に示す算出結果では、最大の相関係数および２番目に大きい相関係数は共に１．０である。よって、Ｓ６０４において、スキュー角度の検出精度が良好であることが判定され、Ｓ６０６以降の処理に進む。

次に、画像処理装置５０は、相関係数が最大である回転角度と２番目に大きい回転角度を平均して値を原稿画像のスキュー角度として検出する（Ｓ６０６）。そして、検査画像を回転してスキューを補正し（Ｓ６０７）、パターンマッチング処理を行った後に、印刷欠陥を検出する（Ｓ６０８，Ｓ６０９）。

本実施形態の特徴事項は、スキュー角度の検出精度が良好でないと判定される場合には、相関係数が最大となる回転角度付近で間隔Δθを狭めた回転角度を設定し、相関係数を算出することである。これにより、スキュー角度の高精度に検出することができる。なお、本実施形態では、スキュー角度の検出精度の良否判定のために、２番目に大きい相関係数を調べているが、１番目の相関係数、又は３番目以降に大きい相関係数を調べてもよい。

また、他の実施形態では、所望のスキュー角の検出桁数に応じて、検出精度の良否を決定してもよい。例えば、小数点以下１桁まで検出したい場合には、上記の実施形態のように、−５．０ｄｅｇから５．０ｄｅｇまでの範囲を１．０ｄｅｇごとに分割して相関係数を求めることによりスキュー角度の概略な値を把握し、続いて、相関係数の最大値付近で０．１ｄｅｇごとに分割して相関係数を求めることにより、小数点以下１桁の精度でスキュー角度を検出することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。

プリンタシステムの構成図である。 画像検査装置の処理を示すフローチャートである。 原稿画像及び原稿画像の投影波形を示す説明図である。 検査画像及び検査画像の投影波形を示す説明図である。 算出された相関係数を示す棒グラフである。 第二の実施形態のフローチャートである。 算出された相関係数を示す棒グラフである。

符号の説明

１０ 給紙カセット、２０ 印刷処理部、２５ 定着ローラ、３０ 読取スキャナ、３５ 照射ランプ、３６ レンズ、３７ 撮像デバイス、５０ 画像処理装置。

Claims (11)

1. 原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査装置であって、
   印刷物を撮像して得られた検査画像データを取得する検査画像取得手段と、
   前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影手段と、
   前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影手段と、
   前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出手段と、
   を備えたことを特徴とする傾き検出機能付き画像検査装置。
2. 請求項１に記載の画像検査装置であって、
   前記傾き検出手段は、前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の相関係数を算出し、これに基づき両投影波形の類似を判定することを特徴とする画像検査装置。
3. 請求項２に記載の画像検査装置であって、
   前記傾き検出手段は、前記各投影波形を平滑化した後に、前記相関係数を算出して類似を判定することを特徴とする画像検査装置。
4. 請求項１に記載の画像検査装置であって、
   前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段のいずれか一方は、所定間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成し、
   前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段の他方は、一の方向に画像を投影して、一の投影波形を生成し、
   前記傾き検出手段は、前記一方の画像投影手段により生成された複数の投影波形の中から、前記他方の画像投影手段により生成された一の投影波形に類似する１又は複数の投影波形を選択し、選択された投影波形の投影方向と一の投影波形の投影方向の差分をスキュー角度として検出する
   ことを特徴とする画像検査装置。
5. 請求項４に記載の画像検査装置であって、
   前記傾き検出手段は、前記一方の画像投影手段により生成された複数の投影波形の中から、前記他方の画像投影手段により生成された一の投影波形に類似する複数の投影波形を選択したとき、選択された各投影波形の投影方向と一の投影波形の投影方向の差分の平均値をスキュー角度として検出することを特徴とする画像検査装置。
6. 請求項４に記載の画像検査装置であって、
   前記原稿画像投影手段または前記検査画像投影手段のいずれか一方は、第一の間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成し、さらに、前記複数の投影方向のうち選択された投影方向の近傍で、前記第一の間隔より狭い第二の間隔ごとの複数の方向に画像を投影して、複数の投影波形を生成することを特徴とする画像検査装置。
7. 請求項４に記載の画像検査装置であって、
   複数の投影波形を生成する一方の画像投影手段は、前記原稿画像投影手段であることを特徴とする画像検査装置。
8. 請求項１に記載の画像検査装置であって、
   前記原稿画像投影手段および前記検査画像投影手段は、画像の一部について投影波形を生成することを特徴とする画像検査装置。
9. 原稿画像データを印刷処理する画像形成装置であって、
   印刷物を撮像して、検査画像データを取得する検査画像取得手段と、
   前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影手段と、
   前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影手段と、
   前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査方法であって、
    印刷物を撮像して検査画像データを取得し、
    前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成し、
    前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成し、
    前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する、
    ことを特徴とする画像検査方法。
11. 原稿画像データが印刷された印刷物を検査する画像検査装置に、
    印刷物を撮像して得られた検査画像データを取得する検査画像取得工程と、
    前記原稿画像を第一の方向に投影した投影波形を生成する原稿画像投影工程と、
    前記検査画像を第二の方向に投影した投影波形を生成する検査画像投影工程と、
    前記原稿画像の投影波形と前記検査画像の投影波形が類似するとき、前記第一の方向と前記第二の方向の差分をスキュー角度として検出する傾き検出工程と、
    を実行させるための画像検査プログラム。
    
    

Images