JP2005295345A - カラースキャナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラースキャナ装置において、モノクロ画像データを取得する場合に、モノクロ画像の文字領域と非文字領域とがともに鮮明な画像データを得ることができるカラースキャナ装置を提供すること。
【解決手段】 少なくとも１つの色成分の画像データに対して、各画素の輝度を予め設定した所定量だけオフセットさせる輝度補正を行う第１の輝度補正手段と、少なくとも１つの他の色成分の画像データに対して、各単位領域内の各画素の輝度を、当該単位領域ごとに導出される量だけオフセットさせる輝度補正を行う第２の輝度補正手段とを備える。また、領域判別手段は、前記第１の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに基づいて文字領域と非文字領域との領域判別を行い、画像処理手段が、前記第２の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに対して、前記領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行い、モノクロ画像データとして出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原稿をカラー画像データとして取得可能なカラースキャナ装置に関する。

スキャナ装置において、例えば、文字と写真が混在する原稿の画像データを取得する場合、隣接する画素の緩やかな輝度変化を反映した画像処理を施した画像データとすることで、写真部分が鮮明な画像データを取得することが可能となる。しかしながら、このように画像処理は、文字のエッジがぼやけた状態となるため文字が不鮮明となる。

逆に、文字部分が鮮明な画像データを得るために、例えば、文字のエッジが強調されるような画像処理を行うと、隣接する画素の緩やかな輝度変化が反映されなくなり写真部分が不鮮明な画像データとなる。

すなわち、文字部分を鮮明にすることと写真部分を鮮明にすることとは、トレードオフの関係にあり、文字と写真とがともに鮮明になる画像処理を行うことは困難であった。

上記問題点に対する対策として、取得した画像データに対して、文字領域と非文字領域で異なる補正を行うことが考えられる。例えば、後掲の特許文献１に、画像データを構成する画素の隣接方向の輝度変化量を検出し、画像データを文字領域と写真等の非文字領域とに領域分離する技術が提案されている。
特開２００２−３４４７３５号公報

特許文献１に記載の技術をスキャナ装置に採用して、画像データの文字領域に対して文字のエッジを強調する画像処理を行い、非文字領域に対して隣接する画素で緩やかな輝度変化を反映させる画像処理を行うには、文字領域と非文字領域を正確に分離する必要がある。

しかし、このような領域分離を正確に行うためには、画像読取手段が備えるＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子が出力する信号のＳ／Ｎ比を高める必要がある。このように撮像素子が出力する信号のＳ／Ｎ比を高める信号処理を行うことは、結果的に各画素の輝度を変化させることになるため、上記処理を行った画像データは、上記と同様に非文字領域が不鮮明になる。すなわち、文字領域と非文字領域とを正確に分離するために出力信号のＳ／Ｎ比を高める処理を行った時点で、非文字領域の画質が低下してしまうのである。

また、カラー用ＣＣＤを使用するカラースキャナ裝置では、モノクロ用ＣＣＤに比べて出力信号のＳ／Ｎ比が低いため、Ｓ／Ｎ比を高める信号処理を行った場合に、非文字領域の画質の劣化が顕著になる。このため、ＲＧＢの色成分のうちの１つから、モノクロ画像データを取得する場合は、非文字領域が鮮明な画像データを取得することがより困難であった。

本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、カラースキャナ装置において、モノクロ画像データを取得する場合に、モノクロ画像の文字領域と非文字領域とがともに鮮明な画像データを得ることができるカラースキャナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。

まず、本発明は、原稿を単位領域ごとに光学的の読み取り、複数の色成分に分離した画像データを取得するカラー画像読取手段と、前記画像データ中の画素の輝度変化に基づいて文字領域と非文字領域とを判別する領域判別手段と、前記原稿をカラー画像データとして取得するかモノクロ画像データとして取得するかを選択する色種選択手段とを備えるカラースキャナ装置を前提としている。

このカラースキャナ装置において、本発明は、前記色種選択手段がモノクロ画像データを選択しているときに、少なくとも１つの色成分の画像データに対して、各画素の輝度を予め設定した所定量だけオフセットさせる輝度補正を行う第１の輝度補正手段を備える。

また、前記領域判別手段は、前記第１の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに基づいて前記領域判別を行い、画像処理手段は少なくとも１つの他の色成分の画像データに対して、前記領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行い、モノクロ画像データとして出力する。

上記構成によれば、カラー画像読取装置が取得する画像データのうち、１つの色成分の画像データを文字領域と非文字領域との分離に好適な補正を施し、当該画像データに基づいて判別した領域種に応じた画像処理を、Ｓ／Ｎ比が劣化していない他の色成分の画像データに対して行うことでモノクロ画像データを取得するため、文字領域と非文字領域とがともに鮮明なモノクロ画像データを取得することが可能となる。

また、カラー画像読取手段による原稿の読取と、上述の処理とは並行して行うことができるため、短時間でモノクロ画像データを取得することが可能であり、全画像データをメモリ等の記憶手段に格納する必要がなく、大容量のメモリも必要としない。

さらに、上記構成に加えて、上記他の色成分の画像データに対して、各単位領域内の各画素の輝度を、当該単位領域ごとに導出される量だけオフセットさせる輝度補正を行う第２の輝度補正手段を備え、前記画像処理手段が、前記第２の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに対して、前記領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行うことで前記モノクロ画像データを出力する構成とすることが好ましい。これにより、上記画像処理は、Ｓ／Ｎ比が改善された画像データに対して行われることになるため、より鮮明なモノクロ画像データを取得することができる。

本発明によれば、カラースキャナ装置から、モノクロ専用のスキャナ装置と遜色の無い良好なモノクロ画像データを取得することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。図１は、本発明に係るカラースキャナ装置１０の概略機能ブロック図である。

図１に示すように、本発明のカラースキャナ装置１０は、原稿に照射した線状光の反射光を受光することで、ＲＧＢ（赤、緑、青）の３つの色成分に分離した画像データとして取得するカラー画像読取手段１と、カラー画像読取手段１が取得した各画像データに、例えば、ガンマ補正、拡大、縮小等の各種画像処理を施し、当該画像データをネットワークや他のインターフェイスを介して装置１０の外部に出力する画像処理手段６とを備える。また、図示しない操作部からの指示により、上記画像データをカラー画像データとして取得するのか、モノクロ画像データとして取得するのかを選択する色種選択手段４、及び、上記画像データ中の文字領域と非文字領域を判別する領域判別手段５を備える。なお、第１の輝度補正手段２、及び第２の輝度補正手段３については後述する。

上記カラー画像読取手段１は、上記ＲＧＢの３色にそれぞれ対応する画像データを生成して出力する赤画像データ出力部１ａ、緑画像データ出力部１ｂ、及び青画像データ出力部１ｃを備えている。各画像データ出力部１ａ、１ｂ、１ｃは、上記反射光が受光できるように線状に複数個が配置され、上記反射光からそれぞれの色成分だけを読み取るＣＣＤ等の撮像素子と、当該撮像素子が受光した光の輝度に応じて出力する出力信号（アナログ）をＡ／Ｄ変換処理（アナログ−ディジタル変換処理）し、画像データを生成するＡ／Ｄコンバータとから構成される。

図２は、例えば、赤画像データ出力部１ａが備える撮像素子の画素の一部（光を受光できない光学的黒画素を含む隣接する８個の画素）から順次出力された出力信号を示している。なお、左方の３画素分のデータが光学的黒画素の出力信号であり、右方の５画素分のデータが有効画素の出力信号である。また、図中に１画素として示した期間のうち、信号出力期間１１は各撮像素子が信号を出力している期間である。

この出力信号は、Ａ／Ｄコンバータに入力され、予めＡ／Ｄコンバータに設定されている、例えば図３に示すような線形の変換データ等に基づいて、上記信号出力期間１１の信号レベルに対応するディジタル値を出力する。図３において、縦軸は撮像素子の出力信号レベルを示しており、横軸が変換されるディジタル値（輝度：１０２４階調）を示している。例えば、図３に示す変換データＡによれば、図中の信号レベルは、ディジタル値Ｘ１に変換される。

さて、上記第１の輝度補正手段２、及び第２の輝度補正手段３は、上記Ａ／Ｄ変換処理の際に、Ａ／Ｄコンバータに上記ディジタル値の補正を行わせる。

第１の輝度補正手段２は、画像データの単位領域（本実施の形態では、線状に配置された撮像素子が一回に受光する反射光の領域、すなわち、１ラインが単位領域となる。）内の各画素のディジタル値を、この単位領域ごとに導出される量に応じてオフセットさせる（以下ではオートキャリブレーションという。）。例えば、このオートキャリブレーションは、画像データを取得の単位領域（１ライン）ごとに設けられている光学的黒画素の出力信号レベルを上記有効画素の出力信号レベルから差し引き、当該演算により得られる信号レベルに対して上記Ａ／Ｄ変換処理を行う。

このように、有効画素の出力信号レベルから光学的黒画素の出力信号レベルを差し引くことで、光を受光していない光学的黒画素の出力信号レベルの変動（ノイズレベルの変動）を有効画素の出力信号レベルに反映させることができる。このため、光学的黒画素の出力信号レベルの変動と有効画素の出力信号レベルの変動とに相関がある場合には、有効画素の出力信号レベルからノイズレベルの変動分を除去することができ、画像データにより正確な輝度を与えることができる。

例えば、上記撮像素子は、同一原稿上に存在する同一色かつ同一輝度である画像であっても、原稿上に大面積の白色領域が存在する場合、異なる信号レベルの信号を出力する場合がある（いわゆる、フレア現象。）。この白色領域の周辺に位置する部分の撮像素子の出力信号は、光学的黒画素の出力信号も含め、この白色領域の影響を受けて、図４に示すように、全体的に白色方向にシフト量Ｓだけシフトする。

このため、このフレアの影響がある領域の撮像素子の出力信号からそのまま画像データが生成された場合、フレアの影響のない領域の出力信号から生成された画像データに比べて、画像データ出力部１ａ、１ｂ、１ｃから出力されるディジタル値が大きな値になってしまう。

このような状況下で、上記オートキャリブレーションを適用すると、上記シフト量Ｓをキャンセルすることができ、フレアの影響を除去することができる。

しかし、このオートキャリブレーションは、上述のように画像データの単位領域ごとに実行されるため、有効画素の出力信号レベルの変動と光学的黒画素の出力信号レベルの変動とに相関が無い場合は、画像データの輝度が不要に変化させられる（ノイズが付加される）ことになり、画像データの画質は全体的に劣化する。

一方、上記第２の輝度補正手段３は、上記Ａ／Ｄコンバータの変換データ自体をオフセットさせる（以下、ソフトウェアオフセットという。）。このソフトウェアオフセットは、図３に示すように、Ａ／Ｄコンバータの変換データを変換データＡから変換データＢにオフセット（オフセット値Ｓ０）させる。すなわち、変換データＡによりディジタル値Ｘ１に変換されていた図中の信号レベルは、変換データＢにより値Ｘ１よりも輝度の高い値Ｘ２に変換される。

したがって、ソフトウェアオフセットは、予め設定したオフセット値は原稿の読み取り動作中に変化しないので、上記オートキャリブレーションのように特定の画素にノイズが付加されることがなく、有効画素の出力信号レベルをシフトさせることで画像データのＳ／Ｎ比を高めることができる。

続いて、上記構成のスキャナ装置が行う処理を図５のフロー図に基づいて説明する。なお、上記第１の輝度補正手段２と第２の輝度補正手段３が輝度補正を行う画像データの色成分は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、図１に示すように、上記第１の輝度補正手段２が赤及び青画像データに補正の設定を行い、上記第２の輝度補正手段３が、緑画像データ出力部１ｂに補正の設定を行う構成としている。

まず、ユーザがスキャン開始ボタンを押下する等により、カラースキャナ装置１０に対して画像データの取得を指示すると、色種選択手段４がモノクロ画像データの取得が指示されているか否かを確認する（Ｓ１）。ここで、モノクロ画像データの取得が指示されている場合は（Ｓ１Ｙｅｓ）、色種選択手段４は、第１の輝度補正手段２、第２の輝度補正手段３、領域判別手段５、及び画像処理手段６にモノクロ画像データの取得を指示する。このとき、第１の輝度補正手段２は、緑成分出力部１ｂを上述のオートキャリブレーション設定状態にし（Ｓ２）、第２の輝度補正手段３は、赤及び青成分出力部１ａ，１ｃを上述のソフトウェアオフセット設定状態にする（Ｓ３）。

上記各輝度補正手段２、３の設定が完了すると、カラー画像読取手段１が原稿の読み取りを開始する。カラー画像読取手段１が１ラインの読み取りを完了すると、上記緑成分出力部１ｂから、オートキャリブレーションにより輝度補正された緑画像データが出力され、画像処理手段６に入力される。また、赤及び青成分出力部１ａ，１ｃから、ソフトウェアオフセットにより輝度補正された赤画像データと青画像データが出力され、領域判別手段５に入力される（Ｓ４）。

領域判別手段５は、上記赤または青画像データに基づいて、例えば、隣接する画素の輝度変化量の大きさを検出することにより、変化の大きい領域を文字領域と判別し、変化の小さい領域を画像データとして判別する。ここで、赤（青）画像データは、上述のように、ソフトウェアオフセットにより補正が行われ、Ｓ／Ｎ比が良化された画像データであるため、より正確に文字領域と非文字領域との判別を行うことができる。

このようにして、領域判別手段５が判別した領域種は、その位置情報とともに画像処理手段６に通知される。そして、画像処理手段６は、この領域種と位置情報とに基づいて、緑画像データの文字領域に、文字領域に適したガンマ補正（急峻な変化）等の文字領域用の画像処理を行い（Ｓ６Ｙｅｓ→Ｓ７）、緑画像データの非文字領域に、非文字領域に適したガンマ処理（なだらかな変化）等の非文字領域用の画像処理を行う（Ｓ６Ｎｏ→Ｓ８）。

この処理が原稿の読取が完了するまで繰り返され（Ｓ９Ｎｏ）、原稿の読取が完了したときに領域種に応じた画像処理が行われた緑画像データが画像処理手段６から、モノクロ画像データとして出力される（Ｓ９Ｙｅｓ→Ｓ１０）。このとき、緑画像データは、フレアの影響を除去することができる輝度補正が行われているため、鮮明なモノクロ画像を得ることができる。

以上、説明したように、本発明のカラースキャナ装置１０によれば、モノクロ画像データを取得する際に、領域判別に適した補正処理を行った色成分の画像データを用いて領域判別を行い、他の色成分の画像データに対して領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行うので、文字領域と非文字領域とがともに鮮明なモノクロ画像データを取得することができる。また、上記他の色成分の画像データに、フレア等の影響を除去できる輝度補正を適用する構成とすれば、より鮮明な画像データを取得することができる。

また、上述のように、カラー画像読取手段１による原稿の読取と、上述の処理とは並行して行うことができるため、短時間でモノクロ画像データを取得することが可能であり、全画像データをメモリ等の記憶手段に格納する必要がなく、大容量のメモリも必要としない。

一方、色種選択手段４がモノクロ画像データの取得が指示されているか否かを確認したときに、モノクロ画像データの取得が指示されていない場合は（Ｓ１Ｎｏ）、カラー画像データ出力処理として、任意の輝度補正が成された各色成分の画像データが画像処理手段６に入力され、画像処理手段６で適当な画像処理が行われた後、カラー画像データとして出力される（Ｓ１１）。

なお、図１の例では、カラースキャナ装置１０の外部に画像データを出力する構成としているが、当該カラースキャナ装置１０に記憶手段を備え、当該記憶手段に画像データを記憶する構成としても良い。

また、上記説明では、第１の輝度補正手段２を緑画像データ出力部１ｂに適用したが、第１の輝度補正手段２を適用した画像データ出力部の画像データが領域判別手段５に入力される構成であれば、第１の輝度補正手段２を適用する色成分は任意であり、第２の輝度補正手段３は、第１の輝度補正手段２を適用した色成分以外の色成分に適用すればよい。

さらに、本実施の形態では、カラー画像データとして、ＲＧＢの画像データを取得する構成としたが、カラー画像データを構成可能な色成分の組み合わせであれば、その色種も数も任意に選択することが可能である。

加えて、本発明はカラースキャナ装置単体に限らず、画像読取機能を有する複写機や複合機等の画像形成装置に適用できることは言うまでもない。

本発明は、鮮明なモノクロ画像を取得できるという効果を有し、カラー複写機等の画像形成装置に搭載可能なカラースキャナ装置として有用である。

本発明の概略機能ブロック図。 各色成分出力部に入力される信号を示す説明図。 輝度補正を示す説明図。 フレア現象を示す説明図。 本発明のフロー図。

符号の説明

１ カラー画像読取手段
２ 第１の輝度補正手段
３ 第２の輝度補正手段
４ 色種選択手段
５ 領域判別手段
６ 画像処理手段
１０ カラースキャナ裝置
Ｓ フレア現象による輝度のシフト量

Claims (3)

1. 原稿を単位領域ごとに光学的に読み取り、複数の色成分に分離した画像データを取得するカラー画像読取手段と、前記画像データ中の画素の輝度変化に基づいて文字領域と非文字領域とを判別する領域判別手段と、前記原稿をカラー画像データとして取得するかモノクロ画像データとして取得するかを選択する色種選択手段とを備えるカラースキャナ装置において、
   前記色種選択手段がモノクロ画像データ取得を選択しているときに、
   少なくとも１つの前記色成分の画像データに対して、各画素の輝度を予め設定した所定量だけオフセットさせる輝度補正を行う第１の輝度補正手段と、
   前記第１の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに基づいて、前記領域判別を行う前記領域判別手段と、
   少なくとも１つの他の色成分の画像データに対して、前記領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行い、前記モノクロ画像データとして出力する画像処理手段と、
   を備えることを特徴とするカラースキャナ装置。
2. 前記他の色成分の画像データに対して、各単位領域内の各画素の輝度を、当該単位領域ごと導出される量だけオフセットさせる輝度補正を行う第２の輝度補正手段を備え、
   前記画像処理手段が、前記第２の輝度補正手段が輝度補正を行った画像データに対して、前記領域判別手段が判別した領域種に応じた画像処理を行い、前記モノクロ画像データとして出力する請求項１に記載のカラースキャナ装置。
3. 前記画像処理が、ガンマ補正である請求項１又は２に記載のカラースキャナ装置。

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