JP2006304356A - 画像読取装置、および信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子の特性のばらつきを補正した後に欠落画素の補間データを求める。特性補正部3は、例えば黒レベルの補正と感度補正とを含む。補間部4は、例えば欠落画素を含む複数の画素の値の平均値と欠落画素を含まない複数の画素の値の平均値が等しくなるような補間演算と、欠落画素の左右の画素の平均を求める補間演算とを含み、これらのうち誤差の少ないものを選択する。
【選択図】図1
Description
画像の欠落画素を補間する画素補間回路であって、
上記欠落画素を含む複数の画素からなる欠落部画素の平均値と、上記欠落画素周辺に位置する上記欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素からなる非欠落部画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記欠落画素の値を当該欠落画素の補間候補データDIとして求めるとともに、上記欠落画素の周辺に位置する複数の画素のいずれかをテスト画素Tとし、当該テスト画素を含む上記欠落部画素と同数の複数の画素の平均値と、当該テスト画素の周辺に位置する上記非欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記テスト画素の値をテスト補間データTDとして求める複数の平均維持補間演算回路(14(1)〜14(n))と、
上記欠落画素の左右に位置する画素の平均値を上記補間候補データTD0として求めるとともに、上記テスト画素の左右に位置する画素の平均値を上記テスト補間データTD0として求める左右平均補間演算回路(14(0))とを備え、
上記平均維持補間演算回路の各々について設定される、上記欠落部画素および上記非欠落部画素の画素数k1〜knは互いに異なり、当該平均維持補間演算回路は複数の補間候補データDI1〜DInおよびテスト補間データTD1〜TDnを求めるものであり、
上記左右平均補間演算回路および上記平均維持補間演算回路により算出される複数のテスト補間データTD0〜TDnの各々と、上記テスト画素の実際の画像データとの差分を、上記左右平均補間演算回路および上記平均維持補間演算回路の各々についての採点データM0〜Mnとして求める採点回路(17)と、
上記左右平均演算回路および上記平均維持補間演算回路のうち、上記採点データが最小となる回路により算出された上記補間候補データを、上記欠落画素の補間データIPとして出力する出力回路(13)とを備える
ものである。
図1は本発明による画像読取装置の構成を示す図である。
本発明による画像読取装置は、撮像部1、A/D変換部2、特性補正部3、および補間部4を備える。
撮像部1は、後述のように、一次元的に配列された複数の撮像素子を有し、画像を一次元的に読取って画像信号を出力する。A/D変換部2は、撮像部1から出力される画像信号を一連のデジタル画素データに変換する。画素データはそれぞれ撮像素子に対応する画素の値を表す。特性補正部3は、A/D変換部2から出力される画素データに対し、撮像部1の撮像素子の特性のばらつきを補正して、補正データを出力する。補間部4は、特性補正部3から出力される補正データに基づいて欠落画素データを補間する。
センサーチップ6(1)、6(2)、6(3)の各々は、図示のように、複数の、例えばb個の撮像素子8(1)〜8(b)を有する。撮像素子8(1)〜8(b)の各々は、1画素に対応する。
なお、複数のセンサーチップのすべてに共通する説明をするときは、符号「6」を用いることがあり、同様に、複数の撮像素子のすべてに共通する説明をするときは、符号「8」を用いることがある。
例えば、センサーチップ6(1)の右端の撮像素子8(b)とセンサーチップ6(2)の左端の撮像素子8(1)の距離がdw2である。
ここで、dw2が、dw1のおおよそ2倍になるようにセンサーチップを配置し、センサーチップ相互間に一つの欠落画素があるものとして補間処理をするのが、高品質な補間結果を得ることができるので、以下そのような場合について説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、距離に応じた補間処理を行うことができる。
密着イメージセンサー5が出力する画像信号A1は、A/D変換部2に入力される。密着イメージセンサー5は、タイミング制御信号によって制御されることで、光源7の点灯および消灯、画像の読取タイミング、画像信号A1の出力タイミングが決定されるが、ここでは画像信号A1が所定のタイミングで出力されるものとして図示しない。なお、密着イメージセンサー5に備えられたセンサーチップ6(1)〜6(a)は、読取画素数に応じて複数のチップが主走査方向に一列に接続されるように構成されており、画像信号A1は、センサーチップ6(1)の撮像素子8(1)からセンサーチップ6(a)の撮像素子8(b)までの読取画素の値が連続的あるいは間欠的に読み出されることで1ラインの画像信号を構成し、さらに密着イメージセンサー5が副走査方向に移動するか原稿が移動するなどして、所定のタイミングで該1ラインの画像信号を繰り返し読み出すことで2次元の画像信号を形成する。
A/D変換部2から出力される画像データD1、
黒補正データ発生回路11により発生された黒補正データBC1
黒補正回路9で黒補正処理された画像データBK1、
をD1(p)、BC1(p)、BK1(p)で表すと、黒補正回路9における補正処理は、以下の式で表すことができる。
BK1(p)=D1(p)−BC1(p)
図5(d)に示したように、センサーチップ6(1)、6(2)上の撮像素子は、それぞれ黒を示すデータ5(d)にバラつきがある。黒補正回路9では、このバラつきを補正して、5(e)に示したように、黒い画像を読取ったとき(あるいは光が撮像素子8に入力されないとき)のデータを均一化するように働く。すなわち黒補正データ発生回路11は、各撮像素子8に光が入らないときの出力データをあらかじめ作成し保持することで黒補正データBC1を発生することができる。この黒補正データ発生回路11に保持されたデータが上記式のBC1(p)として黒補正回路9に与えられることで、各撮像素子8単位の黒レベルの補正処理が行われる。
代表値は、所定の基準で選択されたいずれか一方の値であり、代表値としては、例えば大きい方の値を選択しても良く、小さい方の値を選択しても良く、主走査方向の一方の側の撮像素子8の黒レベルを選択しても良い。
WH1(p)=BK1(p)*TG/WC1(p)
ここで、TGは、白を示す階調値である。
図6(d)に示したように、センサーチップ6上の各撮像素子8は、それぞれ白を示すデータにばらつきがある。感度補正回路10では、このばらつきを補正して、図6(e)に示したように、白い画像を読取ったときのデータを均一化するように働く。すなわち感度補正データ発生回路12は、基準となる白い画像を読取ったデータに黒レベル補正処理を施した画像データをあらかじめ作成して保持することで、感度補正データWC1を発生することができる。この感度補正回路12に保持されたデータが上記式のWC1(p)として感度補正回路10に与えられることで、各撮像素子8の感度の補正処理が行われる。
代表値は、所定の基準で選択されたいずれか一方の値であり、代表値としては、例えば大きい方の値を選択しても良く、小さい方の値を選択しても良く、主走査方向の一方の側の撮像素子8に対応する補正データを選択しても良い。
以降、補間部4のより詳細な構成と動作について説明する。
第1〜第nの平均維持補間演算回路14(1)〜14(n)の各々は、補間対象画素、例えば欠落画素の近傍に位置し、補間対象画素を含む複数の画素の値の平均値と補間対象画素を含まない複数の画素の値の平均値が互いに等しくなるように補間を行って補間対象画素の画素データを求める。例えば補間対象画素を含む所定数の画素から成る画素の組の画素データの平均値と、補間対象画素を含まない所定数の画素から成る画素の組の画素データの平均値とが互いに等しくなるように補間を行う。
画素の組の各々は、例えば、欠落画素と同じ行に位置する単一の画素の列で構成しても良く、また欠落画素と同じ行のみならず、異なる行にも位置する複数の列で構成しても良い。
例えば、補間対象画素を含む所定数の画素と補間対象画素を含まない所定数の画素とは一部が互いに重複するように選択される。
上記の所定数を指定するデータとして、第1の平均維持補間演算回路14(1)〜第nの平均維持補間演算回路14(n)に、それぞれパラメータk=k1〜knが与えられる。
また、互いに重複しない、補間対象画素を含む複数の画素の平均と、補間対象画素を含まない複数の画素の平均が互いに等しくなるような平均維持補間演算を行う場合には、パラメータkが画素周期Pdと等しいときに、平均維持補間演算の精度が高くなる。
採点回路17は、テスト画素T1の位置における画像データWH1(特性補正部3の出力)の画素データWH1[T1]と前記テスト補間データTD0[T1]の差分の絶対値を求め、採点データM0[T1]として出力する。採点データM0[T1]は
M0[T1]=|TD0[T1]−WH1[T1]|
となる。採点データM0[T1]が小さい場合、テスト補間データが入力画像に近い、即ち、テスト画素T1において左右平均補間演算回路14(0)の演算処理が適切であることを示す。逆に、採点データM0[T1]が大きい場合、テスト画素T1において左右平均補間演算回路14(0)の演算処理が不適切であることを示す。つまり、採点データM0[T1]は、テスト画素T1における左右平均補間演算回路14(0)の適性を示す。
M0[T2]=|TD0[T2]−WH1[T2]|
となる。採点データM0[T2]は、テスト画素T2における左右平均補間演算回路14(0)の適性を示す。
M0[T3]=|TD0[T3]−WH1[T3]|
〜
M0[Tm]=|TD0[Tm]−WH1[Tm]|
となる。採点データM0[T3]〜M0[Tm]は、テスト画素T3〜Tmにおける左右平均補間演算回路14(0)の適性を示す。
採点回路17は、テスト画素T1の位置における画像データWH1の画素データWH1[T1]と前記テスト補間データTD1[T1]の差分の絶対値を求め、採点データM1[T1]として出力する。採点データM1[T1]は
M1[T1]=|TD1[T1]−WH1[T1]|
となる。採点データM1[T1]はテスト画素T1における第1の平均維持補間演算回路14(1)の適性を示す。
M1[T2]=|TD1[T2]−WH1[T2]|
〜
M1[Tm]=|TD1[Tm]−WH1[Tm]|
となる。採点データM1[T2]〜M1[Tm]は、テスト画素T2〜Tmにおける第1の平均維持補間演算回路14(1)の適性を示す。
欠落画素近傍における左右平均補間演算回路14(0)の適性を評価するために、管理回路16は、採点データM0[T1]〜M0[Tm]を加算して左右平均補間演算回路14(1)の評価データS0を生成する。評価データS0は
S0=M0[T1]+M0[T2]+…+M0[Tm]
となる。評価データS0が小さい場合、欠落画素近傍における左右平均補間演算回路14(0)の演算処理が適切であることを示す。逆に、評価データS0が大きい場合、欠落画素近傍における左右平均補間演算回路14(0)の演算処理が不適切であることを示す。
S1=M1[T1]+M1[T2]+…+M1[Tm]
〜
Sn=Mn[T1]+Mn[T2]+…+Mn[Tm]
となる。
補間データDI0〜DInのうち、補間データDI0は、左右平均補間演算回路14(0)により求められるものであり、欠落画素Lの左右に位置する画素の値を平均することにより、求められる。補間データDIy(y=1〜n)は、第yの平均維持補間演算回路14(y)により求められるものであり、欠落画素を含むk=ky個の画素の値の平均値と欠落画素を含まないk=ky個の画素の値の平均値とが互いに等しくなるように、定められる。
図13は図9における複数の平均維持補間演算回路としてパラメータk=5とした第1の平均維持補間演算回路とパラメータk=7とした第2の平均維持補間演算回路をもつ構成を示す図である。
図13の具体例による補間部4は、出力回路13、左右平均補間演算回路14(0)、第1の平均維持補間演算回路14(1)および第2の平均維持補間演算回路14(2)、管理回路16、採点回路17を備える。
左右平均補間演算回路14(0)は、画像データWH1に基づいてテスト補間データTD0および補間データDI0を出力する。左右平均補間演算回路14(0)は、テスト画素の各々について、その左右に位置する画素の値の平均を求めて、テスト補間データTD0を出力し、欠落画素の左右に位置する画素の値の平均を求めて、補間データDI0を出力する。左右平均補間演算回路14(0)から出力されたテスト補間データTD0は、採点回路17に入力され、補間データDI0は、出力回路13に入力される。
平均維持補間演算回路14(1)および14(2)は、欠落画素近傍の非欠落画素を補間対象画素としてテスト補間を行う場合、欠落画素の位置によって補間処理を変える必要がある。また、テスト補間ではテスト画素を含まない2つの画素列のうちどちらか一方のみを用いる。
(TC[1]+…+TC[k−i−1]+T+L+TD[1]+…+TD[i−1])/k
=(L+TD[1]+…+TD[i−1]+TB[1]+…+TB[k−i])/k
となり。テスト画素Tは
T=(TB[1]+…+TB[k−i])−(TC[1]+…+TC[k−i−1])
となる。
(TA[1]+…+TA[k−i]+TD[1]+…+TD[i])/k
=(TD[1]+…+TD[i]+T+TC[1]+…+TC[k−i−1])/k
となり、テスト画素Tは
T=(TA[1]+…+TA[k−i])−(TC[1]+…+TC[k−i−1])
となる。
図16(a)に示すように、左右平均補間演算回路14(0)は、画素T1LおよびT1Rの平均値をテスト画素T1のテスト補間データTD0[T1]として出力する。T1L=b=57、T1R=d=143より、テスト補間データTD0[T1]は
TD0[T1]=(T1L+T1R)/2=(57+143)/2=100
となる。採点回路17は、テスト画素T1の位置における画像データWH1の画素データWH1[T1]とテスト補間データTD0[T1]の差分の絶対値を採点データM0[T1]として出力する。TD0[T1]=100、WH1[T1]=c=100より、採点データM0[T1]は
M0[T1]=|TD0[T1]−WH1[T1]|=|100−100|=0
となる。
TD0[T2]=(T2L+T2R)/2=(100+74)/2=87
となる。採点回路17は、テスト画素T2の位置における画像データWH1の画素データWH1[T2]とテスト補間データTD0[T2]の差分の絶対値を採点データM0[T2]として出力する。TD0[T2]=87、WH1[T2]=d=143より、採点データM0[T2]は
M0[T2]=|TD0[T2]−WH1[T2]|=|87−143|=56
となる。
TD0[T3]=(T3L+T3R)/2=(143+57)/2=100
となる。採点回路17は、テスト画素T3の位置における画像データWH1の画素データWH1[T3]とテスト補間データTD0[T3]の差分の絶対値を採点データM0[T3]として出力する。TD0[T3]=100、WH1[T3]=a=74より、採点データM0[T3]は
M0[T3]=|TD0[T3]−WH1[T3]|=|100−74|=26
となる。
TD0[T4]=(T4L+T4R)/2=(74+100)/2=87
となる。採点回路17は、テスト画素T4の位置における画像データWH1の画素データWH1[T4]とテスト補間データTD0[T4]の差分の絶対値を採点データM0[T4]として出力する。TD0[T4]=87、WH1[T4]=b=57より、採点データM0[T4]は
M0[T4]=|TD0[T4]−WH1[T4]|=|87−57|=30
となる。
DI0=(LL+LR)/2=(143+74)/2=108.5
となる。
図17(a)に示すように、第1の平均維持補間演算回路14(1)は、テスト画素T1を含む画素列T1Cの平均値とテスト画素T1を含まない画素列T1Bの平均値が等しくなるようにテスト画素T1のテスト補間データTD1[T1]を求める。よって、方程式
(T1C[1]+T1C[2]+TD1[T1]+T1D[1]+L)/5
=(T1D[1]+L+T1B[1]+T1B[2]+T1B[3])/5
より、テスト補間データTD1[T1]は
TD1[T1]=(T1B[1]+T1B[2]+T1B[3])−(T1C[1]+T1C[2])
となる。T1C[1]=a=74、T1C[2]=b=57、T1B[1]=a=74、T1B[2]=b=57、T1B[3]=c=100より、
TD1[T1]=(74+57+100)−(74+57)=100
となる。採点回路17は、前記テスト画素T1の位置における画像データWH1の画素データWH1[T1]とテスト補間データTD1[T1]の差分の絶対値を採点データM1[T1]として出力する。TD1[T1]=100、WH1[T1]=c=100より、採点データM1[T1]は
M1[T1]=|TD1[T1]−WH1[T1]|=|100−100|=0
となる。
(T2C[1]+T2C[2]+TD1[T2]+L+T2D[1])/5
=(L+T2D[1]+T2B[1]+T2B[2]+T2B[3])/5
より、テスト補間データTD1[T2]は
TD1[T2]=(T2B[1]+T2B[2]+T2B[3])−(T2C[1]+T2C[2])
となる。T2C[1]=b=57、T2C[2]=c=100、T2B[1]=b=57、T2B[2]=c=100、T2B[3]=d=143より、
TD1[T2]=(57+100+143)−(57+100)=143
となる。採点回路17は、前記テスト画素T2の位置における画像データWH1の画素データWH1[T2]とテスト補間データTD1[T2]の差分の絶対値を採点データM1[T2]として出力する。TD1[T2]=143、WH1[T2]=d=143より、採点データM1[T2]は
M1[T2]=|TD1[T2]−WH1[T2]|=|143−143|=0
となる。
(T3A[1]+T3A[2]+T3A[3]+T3D[1]+L)/5
=(T3D[1]+L+TD1[T3]+T3C[1]+T3C[2])/5
より、テスト補間データTD1[T3]は
TD1[T3]=(T3A[1]+T3A[2]+T3A[3])−(T3C[1]+T3C[2])
となる。T3C[1]=b=57、T3C[2]=c=100、T3A[1]=a=74、T3A[2]=b=57、T3A[3]=c=100より、
TD1[T3]=(74+57+100)−(57+100)=74
となる。採点回路17は、前記テスト画素T3の位置における画像データWH1の画素データWH1[T3]とテスト補間データTD1[T3]の差分の絶対値を採点データM1[T3]として出力する。TD1[T3]=74、WH1[T3]=a=74より、採点データM1[T3]は
M1[T3]=|TD1[T3]−WH1[T3]|=|74−74|=0
となる。
(T4A[1]+T4A[2]+T4A[3]+L+T4D[1])/5
=(L+T4D[1]+TD1[T4]+T4C[1]+T4C[2])/5
より、テスト補間データTD1[T4]は
TD1[T4]=(T4A[1]+T4A[2]+T4A[3])−(T4C[1]+T4C[2])
となる。T4C[1]=c=100、T4C[2]=d=143、T4A[1]=b=57、T4A[2]=c=100、T4A[3]=d=143より、
TD1[T4]=(57+100+143)−(100+143)=57
となる。採点回路17は、前記テスト画素T4の位置における画像データWH1の画素データWH1[T4]とテスト補間データTD1[T4]の差分の絶対値を採点データM1[T4]として出力する。TD1[T4]=57、WH1[T4]=b=57より、採点データM1[T4]は
M1[T4]=|TD1[T4]−WH1[T4]|=|57−57|=0
となる。
(AD[1]+AD[2]+DI1+BD[1]+BD[2])/5
=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+AD[1]+AD[2])/5
+(BD[1]+BD[2]+NB[1]+NB[2]+NB[3])/5)/2より、補間データDI1は
DI1=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+AD[1]+AD[2])
+(BD[1]+BD[2]+NB[1]+NB[2]+NB[3]))/2
−(AD[1]+AD[2]+BD[1]+BD[2])
となる。NA[1]=e=126、NA[2]=a=74、NA[3]=b=57、AD[1]=c=100、AD[2]=d=143、BD[1]=a=74、BD[2]=b=57、NB[1]=c=100、NB[2]=d=143、NB[3]=e=126より、
DI1=((126+74+57+100+143)+(74+57+100+143+126))/2
−(100+143+74+57)
=126
となる。
図18(a)に示すように、第2の平均維持補間演算回路14(2)は、テスト画素T1を含む画素列T1Cの平均値とテスト画素T1を含まない画素列T1Bの平均値が等しくなるようにテスト画素T1のテスト補間データTD2[T1]を求める。よって、方程式
(T1C[1]+T1C[2]+T1C[3]+TD2[T1]+T1D[1]+L+T1D[2])/7
=(T1D[1]+L+T1D[2]+T1B[1]+T1B[2]+T1B[3]+T1B[4])/7
より、テスト補間データTD2[T1]は
TD2[T1]=(T1B[1]+T1B[2]+T1B[3]+T1B[4])
−(T1C[1]+T1C[2]+T1C[3])
となる。T1C[1]=e=126、T1C[2]=a=74、T1C[3]=b=57、T1B[1]=b=57、T1B[2]=c=100、T1B[3]=d=143、T1B[4]=e=126より、
TD2[T1]=(57+100+143+126)−(126+74+57)=169となる。採点回路17は、前記テスト画素T1の位置における画像データWH1の画素データWH1[T1]とテスト補間データTD2[T1]の差分の絶対値を採点データM2[T1]として出力する。TD2[T1]=169、WH1[T1]=c=100より、採点データM2[T1]は
M2[T1]=|TD2[T1]−WH1[T1]|=|169−100|=69
となる。
(T2C[1]+T2C[2]+T2C[3]+TD2[T2]+L+T2D[1]+T2D[2])/7
=(L+T2D[1]+T2D[2]+T2B[1]+T2B[2]+T2B[3]+T2B[4])/7
より、テスト補間データTD2[T2]は
TD2[T2]=(T2B[1]+T2B[2]+T2B[3]+T2B[4])
−(T2C[1]+T2C[2]+T2C[3])
となる。T2C[1]=a=74、T2C[2]=b=57、T2C[3]=c=100、T2B[1]=c=100、T2B[2]=d=143、T2B[3]=e=126、T2B[4]=a=74より、
TD2[T2]=(100+143+126+74)−(74+57+100)=212となる。採点回路17は、前記テスト画素T2の位置における画像データWH1の画素データWH1[T2]とテスト補間データTD2[T2]の差分の絶対値を採点データM2[T2]として出力する。TD2[T2]=212、WH1[T2]=d=143より、採点データM2[T2]は
M2[T2]=|TD2[T2]−WH1[T2]|=|212−143|=69
となる。
(T3A[1]+T3A[2]+T3A[3]+T3A[4]+T3D[1]+T3D[2]+L)/7
=(T3D[1]+T3D[2]+L+TD2[T3]+T3C[1]+T3C[2]+T3C[3])/7
より、テスト補間データTD2[T3]は
TD2[T3]=(T3A[1]+T3A[2]+T3A[3]+T3[4])
−(T3C[1]+T3C[2]+T3C[3])
となる。T3C[1]=b=57、T3C[2]=c=100、T3C[3]=d=143、T3A[1]=d=143、T3A[2]=e=126、T3A[3]=a=74、T3A[4]=b=57より、
TD1[T3]=(143+126+74+57)−(57+100+143)=100となる。採点回路17は、前記テスト画素T3の位置における画像データWH1の画素データWH1[T3]とテスト補間データTD2[T3]の差分の絶対値を採点データM2[T3]として出力する。TD2[T3]=100、WH1[T3]=a=74より、採点データM2[T3]は
M2[T3]=|TD2[T3]−WH1[T3]|=|100−74|=26
となる。
(T4A[1]+T4A[2]+T4A[3]+T4A[4]+T4D[1]+L+T4D[2])/7
=(T4D[1]+L+T4D[2]+TD2[T4]+T4C[1]+T4C[2]+T4C[3])/7
より、テスト補間データTD2[T4]は
TD2[T4]=(T4A[1]+T4A[2]+T4A[3]+T4A[4])
−(T4C[1]+T4C[2]+T4C[3])
となる。T4C[1]=c=100、T4C[2]=d=143、T4C[3]=e=126、T4A[1]=e=126、T4A[2]=a=74、T4A[3]=b=57、T4A[4]=c=100より、
TD2[T4]=(126+74+57+100)−(100+143+126)=−12
となる。採点回路17は、前記テスト画素T4の位置における画像データWH1の画素データWH1[T4]とテスト補間データTD2[T4]の差分の絶対値を採点データM2[T4]として出力する。TD2[T4]=−12、WH1[T4]=b=57より、採点データM2[T4]は
M2[T4]=|TD2[T4]−WH1[T4]|=|−12−57|=69
となる。
(AD[1]+AD[2]+AD[3]+DI1+BD[1]+BD[2]+BD[3])/7
=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+NA[4]+AD[1]+AD[2]+AD[3])/7
+(BD[1]+BD[2]+BD[3]+NB[1]+NB[2]+NB[3]+NB[4])/7)/2
より、補間データDI1は
DI1=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+NA[4]+AD[1]+AD[2]+AD[3])
+(BD[1]+BD[2]+BD[3]+NB[1]+NB[2]+NB[3]+NB[4]))/2
−(AD[1]+AD[2]+AD[3]+BD[1]+BD[2]+BD[3])
となる。NA[1]=c=100、NA[2]=d=143、NA[3]=e=126、NA[4]=a=74、AD[1]=b=57、AD[2]=c=100、AD[3]=d=143、BD[1]=a=74、BD[2]=b=57、BD[3]=c=100、NB[1]=d=143、NB[2]=e=126、NB[3]=a=74、NB[4]=b=57より、
DI1=((100+143+126+74+57+100+143)
+(74+57+100+143+126+74+57))/2
−(57+100+143+74+57+100)
=156
となる。
管理回路16は、左右平均補間演算回路14(0)の採点データM0[T1]〜M0[T4]を加算した値を評価データS0として生成する。M0[T1]=0、M0[T2]=56、M0[T3]=26、M0[T4]=30より、評価データS0は
S0=M0[T1]+M0[T2]+M0[T3]+M0[T4]
=0+56+26+30=112
となる。
S1=M1[T1]+M1[T2]+M1[T3]+M1[T4]
=0+0+0+0=0
となる。
S2=M2[T1]+M2[T2]+M2[T3]+M2[T4]
=69+69+26+69=233
となる。
図21は、周期性をもつ画像データの一例を示す図である。図21(a)は、画素周期Pp=7で濃度値a=80、b=56、c=65、d=100、e=135、f=144、g=120を繰り返す。図21(b)は、欠落画素とテスト画素の位置関係を示す。また、欠落画素Lに対応するテスト画素T1〜T4として欠落画素Lを中心に左右に2個ずつ1次元的に設定する。
管理回路16は、左右平均補間演算回路14(0)の採点データM0[T1]〜M0[T4]を加算した値を評価データS0として生成する。M0[T1]=13、M0[T2]=4.5、M0[T3]=71、M0[T4]=8より、評価データS0は
S0=M0[T1]+M0[T2]+M0[T3]+M0[T4]
=13+4.5+71+8=96.5
となる。
S1=M1[T1]+M1[T2]+M1[T3]+M1[T4]
=143+35+143+35=356
となる。
S2=M2[T1]+M2[T2]+M2[T3]+M2[T4]
=0+0+0+0=0
となる。
図24は、周期性をもつ画像データの一例を示す図である。図24(a)は、画素周期Pp=17で濃度値a=100、b=116、c=130、d=140、e=145、f=143、g=136、h=124、i=108、j=92、k=76、l=64、m=57、n=55、o=60、p=70、q=84を繰り返す。図24(b)は、欠落画素とテスト画素の位置関係を示す。また、欠落画素Lに対応するテスト画素T1〜T4として欠落画素Lを中心に左右に2個ずつ1次元的に設定する。
管理回路16は、左右平均補間演算回路14(0)の採点データM0[T1]〜M0[T4]を加算した値を評価データS0として生成する。M0[T1]=3.5、M0[T2]=8.5、M0[T3]=1.5、M0[T4]=0より、評価データS0は
S0=M0[T1]+M0[T2]+M0[T3]+M0[T4]
=3.5+8.5+1.5+0=13.5
となる。
S1=M1[T1]+M1[T2]+M1[T3]+M1[T4]
=91+152+91+152=486
となる。
S2=M2[T1]+M2[T2]+M2[T3]+M2[T4]
=191+269+86+191=737
となる。
なお、すべての補間演算回路で欠落画素の補間演算を行う代わりに、選択画素の近傍に位置する非欠落画素を補間対象画素としてそれぞれの補間演算回路で補間を行ったときの補間結果を評価し、最良の補間結果を生じた補間演算回路でのみ、欠落画素の補間演算を行うようにしても良い。このような評価及び補間演算の選択は、欠落画素の近傍に位置する非欠落画素を補間対象画素として、それぞれ異なる数の画素を用いて行って、その補間結果を評価し、評価の結果最良の結果をもたらすと判定された数と等しい数の画素を用いて、欠落画素の補間を行う処理であると言うこともできる。
なお、上記の動作説明では、光源7が任意の一色(白あるいは他の単一の色)の場合について説明したが、光源7を複数の色(例えば、赤、緑、青)が任意に切り替えられる構成とし、1ラインの画像を読み取る際に光源7の色を順次切り替えて複数回読み取ることで、カラー画像データを得ることができる。
図27は、実施の形態2における画像読取装置の平均維持補間回路の構成を示す図である。実施の形態2は、実施の形態1における複数の平均維持補間演算回路14(1)〜14(n)の各々を、図27に示した構成の平均維持補間回路21に置き換えたものである。
このように実施の形態2では、平均維持補間演算回路14と出力制限部20とで平均維持補間回路21が構成されている。これに対して、実施の形態1では、平均維持補間演算回路(14(1)〜14(n))のみで、平均維持補間回路が構成されていると言うことができる。
Lmax=max(M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r])
となる。ここで、max(M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r])は画素M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r]の最大値を求める関数である。出力最大値Lmaxは、制限回路19に入力される。
Lmin=min(M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r])
となる。ここで、min(M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r])は、画素M[1]、…、M[r]、M[r+1]、…、M[2r]の最小値を求める関数である。出力最小値Lminは、制限回路19に入力される。
Da<Lminの場合、DIn=Lmin
Lmin≦Da≦Lmaxの場合、DIn=Da
Lmax<Daの場合、DIn=Lmax
となる。
図29は具体例による補間演算回路の構成である。
(AD[1]+AD[2]+AD[3]+AD[4]+L
+BD[1]+BD[2]+BD[3]+BD[4])/9
=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+NA[4]+NA[5]
+AD[1]+AD[2]+AD[3]+AD[4])/9
+(BD[1]+BD[2]+BD[3]+BD[4]
+NB[1]+NB[2]+NB[3]+NB[4]+NB[5])/9)/2
となり、欠落画素Lは
L=((NA[1]+NA[2]+NA[3]+NA[4]+NA[5]
+AD[1]+AD[2]+AD[3]+AD[4])
+(BD[1]+BD[2]+BD[3]+BD[4]
+NB[1]+NB[2]+NB[3]+NB[4]+NB[5]))/2
−(AD[1]+AD[2]+AD[3]+AD[4]
+BD[1]+BD[2]+BD[3]+BD[4])
となる。NA[1]=126、NA[2]=74、NA[3]=57、NA[4]=100、NA[5]=143、AD[1]=126、AD[2]=74、AD[3]=57、AD[4]=100、BD[1]=126、BD[2]=74、BD[3]=57、BD[4]=100、NB[1]=143、NB[2]=126、NB[3]=94、NB[4]57、NB[5]=100より
L=((126+74+57+100+143+126+74+57+100)
+(126+74+57+100+143+126+94+57+100))/2
−(126+74+57+100+126+74+57+100)
=153
となる。欠落画素の補間データLを制限前データDaとする。制限前データDaは、制限回路19に入力される。
Lmax=143
となる。出力最大値Lmaxは、制限回路19に入力される。
Lmin=57
となる。出力最小値Lminは制限回路19に入力される。
Lmax<Daが成立するのでTDn=Lmax=143、またはDIn=Lmax=143
となる。
実施の形態1では、ハードウェアによって欠落画素を補間する画像補間装置の構成を説明したが、ソフトウェアによって欠落画素を補間することもできる。なお、ソフトウェアとハードウェアを併用しても良い。
ステップs1では、1ラインの画像データを取得する。これは、実施の形態1における撮像部1から出力される画像信号A1をA/D変換部2でデジタルの画像データに変換するまでの動作に相当する。
実施の形態1では、撮像部1が1ラインの画像信号A1をシリアルな信号として出力する場合について説明したが、図32に示すように1ライン分の画像信号を複数に分割して並列に出力しても良い。一般にA/D変換部以降は、撮像部より早く動作させることができるので、図32のように構成することで、1ラインの処理に必要な時間を短くすることができる。
n=Int(Fb/Fa)
ここでInt(x)は、xの整数部を返す関数であり、分割数を2以上n以下の範囲で選択することで、1ラインの処理に必要な時間を短くすることができる。
実施の形態1では、密着イメージセンサーに用いられるセンサーチップが単色(例えば白黒)の画像を読取るか、あるいは複数の光源を順次切り替えてカラー画像を読取る場合について示したが、撮像素子自身にカラーフィルター等を備えることで、異なる色に対して感度を有する撮像素子を1つのセンサーチップ上に設けて、単色の光源でカラー画像を読取るように構成しても良い。
複数のセンサーチップ29は左端に位置する画素の色(撮像素子が感度を有する色)が互いに同じ(すべて赤)であり、右端に位置する画素の色(撮像素子が感度を有する色)が互いに同じ(すべて青)であり、各センサーチップ29上に配置された撮像素子の数は色の数(例えばNc=3)に整数q(図35の例ではq=3)を掛けた値(Nc×q)に等しい。この場合、赤、緑、青の配列の順序を崩さないようにするためには、互いに隣接するセンサーチップ相互間に赤、緑、青の3つの欠落画素が存在するものとして、これらの補間データを求める。
撮像部31は図35を参照して説明した点以外では、実施の形態1の撮像部1と同様のものである。
A/D変換部2は、撮像部31から出力される画像信号を一連のデジタル画素データに変換する。
分配部32は、A/D変換部2から出力される画素データを分配し、赤の撮像素子からの信号に対応した画素データを赤特性補正部3Rに供給し、緑の撮像素子からの信号に対応した画素データを緑特性補正部3Gに供給し、青の撮像素子からの信号に対応した画素データを青特性補正部3Bに供給する。
赤特性補正部3R、緑特性補正部3G、青特性補正部3Bは、それぞれ供給された赤、緑、青の撮像素子からの信号に対応した画素データに対し、実施の形態1の特性補正部3におけるのと同様の特性補正を行う。
赤補間部4R、緑補間部4G、青補間部4Bは、それぞれ赤特性補正部3R、緑特性補正部3G、青特性補正部3Bからの補正された画素データを用いて、欠落画素の補間を行う。即ち、赤の欠落画素の補間は、赤補間部4Rで、赤の撮像素子から信号に対応した画素データのみに基づいて行われ、緑の欠落画素の補間は、緑補間部4Gで、緑の撮像素子から信号に対応した画素データのみに基づいて行われ、青の欠落画素の補間は、青補間部4Bで、青の撮像素子から信号に対応した画素データのみに基づいて行われる。
図37は、実施の形態6の密着イメージセンサーの構成を示す図である。図37に示す密着イメージセンサーでは、各センサーチップ30が、複数の(例えばNc個の)異なる色、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に対して感度を有し、従って異なる色の画像を読取る複数種類の撮像素子(R,G,B)を含み、上記異なる色に対して感度を有する複数種類の(Nc種類の)撮像素子が一列に所定の順序で、例えば赤、緑、青の順序で、配列されている。
複数のセンサーチップ30は左端に位置する画素の色(撮像素子が感度を有する色)が互いに同じ(すべて赤)であり、右端に位置する画素の色(撮像素子が感度を有する色)が互いに同じ(すべて緑)であり、各センサーチップ30上に配置された撮像素子の数は色の数Nc(例えばNc=3)に整数q(図37の例ではq=3)を掛けた値から1を引いた数(Nc×q−1)に等しい。この場合、実施の形態35とは異なり、赤、緑、青の配列の順序を崩さないようにするためには、互いに隣接するセンサーチップ相互間に青の欠落画素が存在するものとして、その補間データを求めれば良い。
撮像部41は図37を参照して説明した点以外では、実施の形態1の撮像部1と同様のものである。
A/D変換部2は、撮像部41から出力される画像信号を一連のデジタル画素データに変換する。
分配部32は、A/D変換部2から出力される画素データを分配し、赤の撮像素子からの信号に対応した画素データを赤特性補正部3Rに供給し、緑の撮像素子からの信号に対応した画素データを緑特性補正部3Gに供給し、青の撮像素子からの信号に対応した画素データを青特性補正部3Bに供給する。
赤特性補正部3R、緑特性補正部3G、青特性補正部3Bは、それぞれ供給された赤、緑、青の撮像素子からの信号に対応した画素データに対し、実施の形態1の特性補正部3におけるのと同様の特性補正を行う。
青補間部4Bは、青特性補正部3Bからの補正された画素データを用いて、欠落画素の補間を行う。
このように、青の欠落画素の補間を青の撮像素子からの信号に対応した画素データのみに基づいて行う。
また、補間が必要な欠落画素の数が実施の形態5の場合よりも少なくて済む。
Claims (8)
- 画像の欠落画素を補間する画素補間回路であって、
上記欠落画素を含む複数の画素からなる欠落部画素の平均値と、上記欠落画素周辺に位置する上記欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素からなる非欠落部画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記欠落画素の値を当該欠落画素の補間候補データDIとして求めるとともに、上記欠落画素の周辺に位置する複数の画素のいずれかをテスト画素Tとし、当該テスト画素を含む上記欠落部画素と同数の複数の画素の平均値と、当該テスト画素の周辺に位置する上記非欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記テスト画素の値をテスト補間データTDとして求める複数の平均維持補間演算回路(14(1)〜14(n))と、
上記欠落画素の左右に位置する画素の平均値を上記補間候補データTD0として求めるとともに、上記テスト画素の左右に位置する画素の平均値を上記テスト補間データTD0として求める左右平均補間演算回路(14(0))とを備え、
上記平均維持補間演算回路の各々について設定される、上記欠落部画素および上記非欠落部画素の画素数k1〜knは互いに異なり、当該平均維持補間演算回路は複数の補間候補データDI1〜DInおよびテスト補間データTD1〜TDnを求めるものであり、
上記左右平均補間演算回路および上記平均維持補間演算回路により算出される複数のテスト補間データTD0〜TDnの各々と、上記テスト画素の実際の画像データとの差分を、上記左右平均補間演算回路および上記平均維持補間演算回路の各々についての採点データM0〜Mnとして求める採点回路(17)と、
上記左右平均演算回路および上記平均維持補間演算回路のうち、上記採点データが最小となる回路により算出された上記補間候補データを、上記欠落画素の補間データIPとして出力する出力回路(13)とを備える
ことを特徴とする画素補間回路。 - 上記平均維持補間演算回路の各々に対し、上記欠落画素周辺に位置する複数の画素の最大値Lmaxおよび最小値Lminに基づいて、上記補間候補データの値を制限する出力制部が設けられている
こと特徴とする請求項1に記載の画素補間回路。 - 複数の撮像素子を接続して構成され、上記撮像素子により読取られる画像の画像信号を出力する撮像部と、
上記撮像部により出力される画像信号をデジタル画像データに変換するA/D変換部と、
請求項1又は2に記載の画素補間回路とを備え、
上記デジタル画像データ内に存在する欠落画素を補間する補間画素データを上記画素補間回路により求めることを特徴とする画像読取装置。 - 上記A/D変換部により出力されるデジタル画像データを入力し、上記撮像素子が有する特性のばらつきを補正して上記画素補間回路に出力する特性補正部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の画像読取装置。
- 上記撮像部により出力される上記画像信号の1ライン分を複数に分割して並列に出力する手段と、
当該並列に出力される上記画像信号の各々をサンプルホールドする複数のサンプルホールド回路を備え、
上記サンプルホールド回路のいずれかを順次選択する選択手段とを備え、
上記選択手段により出力される上記画像信号を上記A/D変換部に入力する
ことを特徴とする請求項3または4に記載の画像読取装置。 - 上記撮像素子が、複数の色に対して感度を有し、各色に対応する画素信号を出力する複数の素子を含み、
上記A/D変換部は上記各色に対応する画像信号をデジタル画像データに変換し、
上記画素補間回路は、上記デジタル画像データのうち欠落画素と同じ色の画像データのみに基づいて当該欠落画素を補間する補間画素データを求めることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の画像読取装置。 - 画像の欠落画素を補間する画素補間方法であって、
上記欠落画素を含む複数の画素からなる欠落部画素の平均値と、上記欠落画素の周辺に位置する上記欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素からなる非欠落部画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記欠落画素の値を当該欠落画素の補間候補データDIとして求めるとともに、上記欠落画素の周辺に位置する複数の画素のいずれかをテスト画素Tとし、当該テスト画素を含む上記欠落部画素と同数の複数の画素の平均値と、当該テスト画素の周辺に位置する上記非欠落部画素と同数の画素であって、上記欠落画素を含まない複数の画素の平均値とが等しくなるよう求められる上記テスト画素の値をテスト補間データTDとして求める複数の平均維持補間演算工程と、
上記欠落画素の左右に位置する画素の平均値を上記補間候補データTD0として求めるとともに、上記テスト画素の左右に位置する画素の平均値を上記テスト補間データTD0として求める左右平均補間演算工程とを備え、
上記平均維持補間演算工程の各々の補間演算工程において設定される、上記欠落部画素および上記非欠落部画素の画素数k1〜knは互いに異なり、当該平均維持補間演算補間演算工程は複数の補間候補データDI1〜DInおよび複数のテスト補間データTD1〜TDnを求めるものであり、
上記左右平均補間演算工程および上記平均維持補間演算工程において求められる複数のテスト補間データTD0〜TDnの各々と、上記テスト画素の実際の画像データとの差分を、上記左右平均補間演算工程および上記平均維持補間演算工程についての採点データM0〜Mnとして求める採点工程と、
上記左右平均補間演算工程および上記平均維持補間演算工程について求められる複数のテスト補間データTD0〜TDnのうち、上記採点データが最小となる補間演算工程により算出された上記補間候補データを、上記欠落画素の補間画素データIPとして選択する工程とを備える
画素補間方法。 - 上記平均維持補間演算工程で求められた上記補間候補データの値を、上記欠落画素周辺に位置する複数の画素の最大値Lmaxおよび最小値Lminに基づいて、制限する出力制工程をさらに備えること特徴とする請求項7に記載の画素補間方法。
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