JP2006345527A - カラー画像補正方法及び画像処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 4ラインCCDセンサを用い、モノクロ画像読取速度でカラー画像を読取ったときの画質を改善する。
【解決手段】 モノクロ画像読取速度で読取ったカラー画像信号を、カラー信号補正回路335の平均化回路530で、平均化処理することにより、カラー画像信号のS/N比を改善する。CrCb算出回路540及びRGB解像度補正回路550にて、モノクロ信号Kをカラー画像信号の輝度信号Yとして、カラー画像信号を高解像度化する。イメージセンサ装置310のカラーフォトダイオードアレイ(RGB)とモノクロフォトダイオードアレイ(K)を主走査方向において1/2画素ずらし、平均化処理後のカラー画像信号とモノクロ画像信号の中心線を一致させて、カラー画像とモノクロ画像の色ずれを無くす。
【選択図】図5
【解決手段】 モノクロ画像読取速度で読取ったカラー画像信号を、カラー信号補正回路335の平均化回路530で、平均化処理することにより、カラー画像信号のS/N比を改善する。CrCb算出回路540及びRGB解像度補正回路550にて、モノクロ信号Kをカラー画像信号の輝度信号Yとして、カラー画像信号を高解像度化する。イメージセンサ装置310のカラーフォトダイオードアレイ(RGB)とモノクロフォトダイオードアレイ(K)を主走査方向において1/2画素ずらし、平均化処理後のカラー画像信号とモノクロ画像信号の中心線を一致させて、カラー画像とモノクロ画像の色ずれを無くす。
【選択図】図5
Description
本発明は画像処理に関し、より詳細にはカラー画像読取時の解像度を補正するカラー画像補正方法及び画像処理システムに関する。
複写機あるいは多機能周辺装置(Multi−Functional Peripheral)等の画像形成装置において、カラー画像を得るために、近年一次元画像センサである4ラインCCDセンサを用いて原稿画像を読取る装置がある。4ラインCCDセンサは、赤(R)、緑(G)および青(B)用の例えばフォトダイオードアレイからなるカラーセンサ及びモノクロ用のフォトダイオードアレイからなるモノクロセンサを有している。
この4ラインCCDセンサのカラーセンサは、カラーフィルタを通して画像信号を取り込むためモノクロセンサより感度が低下される。その結果、カラーセンサが、モノクロセンサと同一の比率あるいは同一速度で読込まれる場合には、カラーセンサからの出力信号は、モノクロセンサからの出力信号と比較して、ノイズが大きく諧調性が悪い。特に高速の画像読取装置にあっては、カラーセンサからの出力信号のS/N比の劣化が顕著となる。
このため従来は、カラーセンサとして、モノクロセンサより受光面積の大きいフォトダイオードを用いて、カラーセンサからの出力信号のS/N比を改善する装置がある。(例えば特許文献1参照。)
特開2003−87532号公報(第9カラム、図2)
しかしながら従来の画像読取装置では、カラーセンサとモノクロセンサの受光面積を変えるために、カラーセンサとモノクロセンサとでは夫々異なる検知素子を製造し、且つ、異なる光電変換機構を製造しなければならず、生産性に劣る。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、4ラインCCDセンサを用いて原稿画像を読取る場合に、カラー画像信号のS/N比を低下することなく、且つ部品共通化を得られ、更にはカラー画像信号の解像度の改善を図るカラー画像補正方法及び画像処理システムを提供することを目的とする。
本発明は上記課題を解決するための手段として、4ラインCCDセンサを用いて、原稿画像から第1の解像度を有する3種類のカラー画像信号およびモノクロ画像信号を生成する信号生成工程と、前記カラー画像信号の複数の画素信号を平均する平均化工程と、前記平均された画素信号および、前記モノクロ画像信号に基づいた前記第1の解像度を有する補正カラー画像信号を生成する補正信号生成工程とを実施するものである。
本発明の画像処理システムによれば、4ラインCCDセンサのカラーセンサとモノクロセンサの画素サイズを同じにして、部品の共通化を得られる。またカラー画像信号のS/N比を改善出来、且つカラー画像信号の解像度の改善を得られ、画質向上を実現できる。
本発明は4ラインCCDセンサを用いて、高速画像読取時のカラー画像の画質劣化を補正する。
本発明の実施例1について図1乃至図6を参照して説明する。図1は本発明の実施例1の画像形成装置100を示す概略正面図である。画像形成装置100は、例えば、複写機、ファクス、プリンタあるいは多機能周辺装置(MFP)等である。画像形成装置100は、用紙あるいはOHPなどの透明なメディア上に画像を形成することができる。画像読取装置100は、さらにスチールカメラ、ビデオカメラ、望遠鏡、スキャナ、バーコード・リーダ、マシン・ビジョンを備えたロボットあるいはイメージセンサを組込んだ他の装置等でもよい。
画像形成装置100は画像読取装置300に原稿を送る自動原稿送り装置130、コントロールパネル140および排紙トレー150を有する。自動原稿送り装置130、コントロールパネル140および排紙トレー150は既知の技術として構成可能である。
図2は画像読取装置300の概略構成図である。画像読取装置300は、原稿台220に配置される原稿230を読取る。画像読取装置300は、読取機械系210および白色ランプ280を有している。白色ランプ280による原稿230からの反射光は、図示しない光学系を経て読取機械系210に設けられ原稿230の画像に対応する信号を生成す1次元の、画像読取部であるイメージセンサ装置310に入力される。原稿230は、テキストあるいはグラフィックス等各種画像である。
読取機械系210は、原稿画像230の全面の信号を生成するために、1行ずつのスキャン処理を行う。読取機械系210は、第1の速度であるモノクロ画像読み取り速度あるいは、第1の速度より低速の第2の速度であるカラー画像読み取り速度で、副走査方向260に移動され、原稿画像230をスキャン処理可能となっている。尚、読取機械系が例えば2次元のイメージセンサ装置であれば、スキャン処理は不要となる。
画像読取装置300の図2に示す主走査方向250は、画像形成装置100の感光体ドラム(図示せず)の軸方向に平行となっている。副走査方向260は、感光体ドラムの回転方向と同方向であり、主操作方向250に対し垂直方向である。
画像読取装置が画像形成装置以外である場合、画像読取装置は、立体あるいは平らな対象物の画像読取が可能である。対象物は、画像形成装置に隣接して位置しても離れたところに位置しても良い。画像読取装置は、画像形成装置100の白色ランプ280などのような光源を有している。あるいは、対象物は、外部光源あるいは周囲光により照射しても良い。
図3は本実施例の画像読取装置300を示すブロック図である。画像読取装置300は、画像処理に対して設計された部分、および制御に対して設計された部分を有している。画像処理部分は、イメージセンサ装置310、アナログ処理回路315、アナログ/デジタル(A/D)変換回路320、シェーディング補正回路325、ライン間補正回路330、カラー信号補正部であるカラー信号補正回路335、ページメモリ340および出力用画像処理部350を有している。制御部分は、タイミング発生回路355、制御装置360、メモリ370、コントロールパネル140、機械系駆動部375、および白色ランプ280を有している。
画像読取装置300は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成されてもよい。画像読取装置300は、ロジックアレイ、記憶装置、アナログ回路、デジタル回路、ソフトウェア、ファームウェア、およびマイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルなゲート・アレイ(FPGA)、特定用途向けIC(ASIC)、プログラマブルロジックデバイス(PLD)およびプログラマブル・ロジック・アレイ(PLA)等のようなプロセッサのうち1つ以上を有している。画像読取装置300のハードウェアおよびファームウェアのコンポーネントは、以下の機能および特徴を提供するための様々な特殊化したユニット、回路、ソフトウェアおよびインタフェースであっても良い。
イメージセンサ装置310はカラー画像信号およびモノクロ画像信号を生成し、カラーチャネル311およびモノクロチャネル312上にそれらを出力する。第1の速度にて画像読取を行った場合、イメージセンサ310は、第1の解像度にてカラー画像信号及びモノクロ画像信号を生成する。イメージセンサ装置310は、読取機械系210に組み込まれる。図4のブロック図に示すように、イメージセンサ装置310は夫々の受光面積が同一のフォトダイオードを1列に配列してなるフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wを有する4ラインCCDセンサからなる。カラー画像信号は、三原色のR、G、Bの各チャネル311から夫々出力される。モノクロ画像信号は、1つのモノクロチャネル312から出力される。カラー画像信号およびモノクロ画像信号は、並行して、同時に出力可能であり、あるいは切り替えて出力しても良い。イメージセンサ装置310は集積回路チップを用いて具体化可能である。イメージセンサ装置310はR、G、Bの色毎にカラーフィルタを設けても良いし、あるいは共通のカラーフィルタを用いても良い。
光電コンバータ(CCD)は、照射される光レベルに対応した電荷を作成し蓄積する、光電集積回路である。CCDは、光の照射により電気信号を生成する半導体ダイオードであるフォトダイオードを配列してなり、それに照射された画像表示を提供する。本実施例においてフォトダイオードの配列は一次元であるが、多次元であっても良い。CCDを構成するフォトダイオードは、特定の光周波数あるいは光レベルに対して特定の感度を持っている。
アナログ処理回路315は、カラーチャネル311のカラー画像信号およびモノクロチャネル312のモノクロ画像信号を受信する。アナログ処理回路315は、イメージセンサ装置310からのカラーおよびモノクロ画像信号を処理し、デジタル信号に適切に変換できるようにする。アナログ処理回路315は、レベルシフトしたり、ノズル成分を除去したり、増幅したりするなどの処理を実行する。このような処理を実行するために、アナログ処理回路315は、カップリングコンデンサ、CDS回路、サンプルホールド回路、ゲインアンプ、オフセット除去回路等から構成される。アナログ処理回路315は、処理したカラー画像信号をカラーチャネル316に出力し、モノクロ画像信号をモノクロチャネル317に出力する。
A/D変換回路320は、カラーチャネル316のカラー画像信号を受信し、モノクロチャネル317のモノクロ画像信号を受信する。A/D変換回路320は、カラー画像信号をデジタルカラー画像信号に変換してチャネル321に出力する。又A/D変換回路320は、モノクロ画像信号をデジタルモノクロ画像信号に変換して出力する。
シェーディング補正回路325は、カラーチャネル321、モノクロチャネル322を介してA/D変換回路320からデジタル画像信号を受信する。シェーディング補正回路325は、イメージセンサ装置310内のフォトダイオード毎の感度のばらつきや、白色ランプ280の照度ムラを補正する。主走査方向250に対するこれらの照度のばらつきを修正する。シェーディング補正回路325は、チャネル326に、カラーあるいはモノクロの画像信号を出力する。
イメージセンサ装置310の複数のフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wは副走査方向に配列される。ライン間補正回路330は、カラーおよびモノクロ用の4ラインのフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/W副走査方向の位置の差を補正してラインをあわせた信号とする。ライン間補正回路330は、チャネル326から画像信号を受信し、チャネル331に画像信号を出力する。
ページメモリ340は、チャネル341経由でカラー信号補正回路335から受信した読取画像信号を格納する。カラー画像処理モードにおいて、ページメモリ340はカラー信号補正回路335に処理された読取画像信号を格納する。モノクロモードの場合には、ページメモリ340はカラー信号補正回路335で処理されないままの読取画像信号を格納する。
出力用画像処理部350は、画像読取装置300の最終画像出力を提供する。出力用画像処理部350は出力送信先へのインタフェースであり、出力送信先の必要性に応じて信号を変換できる。例えば、出力用画像処理部350は、出力送信先である表示部あるいはプリンタなどのような装置に応じてガンマ補正の範囲を変更しうる。出力用画像処理部350は、チャネル336からカラーおよびモノクロ画像信号を受信し、チャネル351に処理後の信号を出力する。出力用画像処理部350により受信されるカラーおよびモノクロ画像信号は、カラー信号補正回路335から送信されるが、これらの信号は、カラー信号補正回路335から直接、あるいはページメモリ340から間接的に入手しうる。
タイミング発生回路355は、制御装置360の管理の下で、イメージセンサ装置310、アナログ処理回路315、A/D変換回路320、シェーディング補正回路325、ライン間補正回路330、カラー信号補正回路335およびページメモリ340へタイミング信号を提供する。
制御装置360は、メモリ370に格納されたプログラムおよび信号に基づいて画像読取装置300を制御する。制御装置360はプログラム実行の作業領域としてメモリ370を使用できる。
メモリ370は、画像読取装置300に対して信号およびプログラムの長期および短期保存をする。メモリ370はページメモリ340と一体化しうる。メモリ370が拡張不可能あるいは拡張困難な場合、ページメモリ340は拡張性を持つよう設計される。
コントロールパネル140はユーザからの情報入力を行う。この入力情報は、操作モード(例えばカラーモードあるいはモノクロモード)、用紙サイズや用紙の枚数等である。
機械系駆動部375は制御装置360の管理の下で動作する。機械系駆動部375は副走査方向260に読取機械系210を駆動する。機械系駆動部375は、カラーモードおよびモノクロモードに応じて読取機械系210の駆動動作を実行する。
白色ランプ駆動部380は、原稿画像を照射する白色ランプ280を駆動する。白色ランプ駆動部380は制御装置360の管理の下で動作する。
図4に示すように、イメージセンサ装置310は、4ラインタイプで、カラー用のR、G、B3つの光電コンバータ(CCD)410R、410G、410Bを有し、さらにモノクロ用の1つの光電コンバータ(CCD)410B/Wを有している。
カラーCCD410R、410G、410Bは、夫々フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、シフトゲート3R、3G、3B、シフトレジスタ4R、4G、4B、リセットゲート5R、5G、5B、クランプ回路6R、6G、6B、アンプ7R、7G、7Bを有する。モノクロのCCD410B/Wは、フォトダイオードアレイ2B/W、シフトゲート3B/W、シフトレジスタ4B/W、リセットゲート5B/W、クランプ回路6B/W、アンプ7B/Wを有する。
フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wは1次元であり、夫々所定数のフォトダイオードを有する。各フォトダイオードの受光面積は同一であり、それぞれのフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wにおいて、連続する参照番号を有している。従って、その参照番号に基づいて、フォトダイオードは、「奇数」であるか、あるいは「偶数」であるか参照できる。フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wのフォトダイオードは、主走査方向250に配列される。フォトダイオードは受信光量に応じて電荷を蓄積する。カラー用フォトダイオードは所定波長を感知できるようにカラーフィルタが適応されている。
フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wは直線で、一定の長さおよび幅を持ち、主走査方向に整列する。副走査方向にて4種類のフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wの順序は任意である。但し、R、G、Bの3つのカラー出力信号のバランスをより良くするために、モノクロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wを、カラー用のフォトダイオードアレイ2R、2G、2Bの中間に配置するよりは、端部に配置するのが好ましい(例えば図4においては最上部かあるいは最下部に配置するのが好ましい。)。図4は、モノクロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wをカラー用のフォトダイオードアレイ2R、2G、2Bの下方に配置するケースである。
フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wはそれぞれ一定間隔で配置され、図示されるように互いに揃えて配置される。副走査方向において、フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wの中心線の間隔は、読取ピッチの整数倍とされる。読取ピッチは、読取機械系210の副走査方向260への移動速度、およびシフトコマンド信号SH−R、SHG、SH−B、SH−B/Wの期間により決定される。シフトコマンド信号SH−R、SHG、SH−B、SH−B/Wは、フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wの蓄積電荷をシフトレジスタ4R、4G、4B、4B/Wに移行させることを指示する。
フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wの各フォトダイオードは画素に対応するところに、多くのフォトダイオード(すなわち各アレイ中の各ボックス)を有している。図は各々大きい中心部があるフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/W、を示すように見えるかもしれないが、これはフォトダイオードの不確定の数を表わすように意図される。フォトダイオードの受光面は、一定の高さおよび幅を持つ。受光領域のサイズおよび形はフォトダイオードの感度の1つの決定要素である。一般にカラーおよびモノクロのフォトダイオードの受光領域を同様としても良いし、カラーのフォトダイオードの受光領域を、モノクロのフォトダイオードの受光領域としても良い。
本実施例において、カラー及びモノクロのフォトダイオードはすべて同一のサイズであり、また個々のフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wは、同数のフォトダイオードを有する。フォトダイオードの受光領域のサイズ、および出力信号のタイミングが同じであれば、カラー出力信号R、G、Bの解像度は、モノクロの出力信号B/Wの解像度と、主走査方向および副走査方のいずれも等しい。
カラー用のフォトダイオードアレイ2R、2G、2Bの蓄積電荷は、シフトコマンド信号SH−R、SHG、SH−Bに応じてオープン状態のシフトゲートR、3G、3Bを介して対応するシフトレジスタ4R、4G、4B、にシフトされる。モノクロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wの蓄積電荷は、シフトコマンド信号SH−B/Wに応じてオープン状態のシフトゲート3B/Wを介して対応するシフトレジスタ4B/Wにシフトされる。シフトコマンド信号SH−R、SH−G、SH−Bは同一となっている。シフトコマンド信号SH−B/Wは、シフトコマンド信号SH−R、SH−G、SH−Bの周期と同一の周期を持つ。シフトレジスタ4R、4G、4B、4B/WはCCDアナログ・シフトレジスタである。
各シフトレジスタ4R、4G、4B、4B/Wに対して、フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wの蓄積電荷は予め定められたタイミングに応じてシフトされる。各シフトレジスタ4R、4G、4B、4B/Wは共通のクロック信号420に応じて、シフトされた蓄積電荷を夫々シリアルに(一次元の画像信号)出力する。この場合、出力信号が干渉するのを防ぐために、リセットゲート5R、5G、5B、5B/Wに共通のリセット信号440が供給される。その後、出力信号は、クランプ信号450に応じて、クランプ回路6R、6G、6B、6B/Wによりクランプされ、対応するアンプ7R、7G、7B、7B/Wにより増幅して出力される。
制御装置360は、カラーモードの原稿を読み取るコントロールパネル140からのコマンドに応じて、白色ランプ280を点灯し、機械系駆動部375により読取機械系210を駆動する。さらに、制御装置360は、イメージセンサ装置310、アナログ処理回路315、A/D変換回路320、シェーディング補正回路325、ライン間補正回路330、カラー信号補正回路335、およびページメモリ340を含む、画像読取装置300の各種要素を、直接的にあるいは、タイミング発生回路355を介して間接的に始動させる。
タイミング発生回路355は、図4に示す、シフトコマンド信号SH−R、SH−G、SH−B、SH−B/W、クロック信号420、リセット信号440およびクランプ信号450を提供する。イメージセンサ装置310において、光電変換により、三原色、R、G、Bのフォトダイオードアレイ2R、2G、および2Bに蓄積された電荷は、シフトコマンド信号SH−R、SH−G、SH−Bに応じて、シフトゲートR、3G、3Bを介して、シフトレジスタ4R、4G、4Bに移行され、フォトダイオードアレイ2R、2G、2Bが次の光電変換の電気を帯電している間に、クロック信号420に応じてシフトレジスタ4R、4G、4Bから連続的に出力される。次いで、リセットゲート5R、5G、5B、クランプ回路6R、6G、6B、およびアンプ7R、7G、7Bを介して、アナログ処理回路315に連続的に供給される。
同様に、光電変換により、モノクロ信号のフォトダイオードアレイ2B/Wに蓄積された電荷は、シフトコマンド信号SH−B/Wに応じて、シフトゲート3B/Wを介して、シフトレジスタ4B/W移行され、フォトダイオードアレイ2B/Wが次の光電変換の電気を帯電している間に、クロック信号420に応じてシフトレジスタ4B/Wから連続的に出力される。次いで、リセットゲート5B/W、クランプ回路6B/W、およびアンプ7B/Wを介して、アナログ処理回路315に連続的に供給される。
次にカラー信号補正回路335について詳述する。図5は、本実施例のカラー信号補正回路335の構成を示すブロック図である。図6は、本実施例のカラー信号補正回路の処理の概要を示す説明図である。カラー信号補正回路335には、同じビット数のモノクロ画像信号およびカラー画像信号が入力される。
カラー信号補正回路335は、平均化回路530、CrCb算出回路540、RGB解像度補正回路550、パラメータ保存メモリ545、1画素遅延バッファ531〜535およびデータセレクタ555を有する。
モノクロ画素信号およびカラー画素信号の画像の行にiが対応し、列にjが対応する。ライン間補正回路330の機能により、カラー信号補正回路335は図6に示すような関係にあるモノクロ画素データK(i、j)およびカラー画素データR(i、j)、G(i、j)、B(i、j)を同時に受信する。
図5において、平均化回路530及び1画素遅延バッファ531〜533は、(式1)〜(式3)に示す平均化処理を行う。
R’(k,j)=[R(2k−1,j)+R(2k,j)]/2・・・(式1)
G’(k,j)=[G(2k−1,j)+G(2k,j)]/2・・・(式2)
B’(k,j)=[B(2k−1,j)+B(2k,j)]/2・・・(式3)
即ちカラーの画像データR(i、j)、G(i、j)、B(i、j)は、平均化回路530により、夫々隣接する2画素の平均値R’(k、j)、G’(k、j)、B’(k、j)に変換される。
G’(k,j)=[G(2k−1,j)+G(2k,j)]/2・・・(式2)
B’(k,j)=[B(2k−1,j)+B(2k,j)]/2・・・(式3)
即ちカラーの画像データR(i、j)、G(i、j)、B(i、j)は、平均化回路530により、夫々隣接する2画素の平均値R’(k、j)、G’(k、j)、B’(k、j)に変換される。
この平均化処理は、例えば、図4に示すフォトダイオードアレイ2Rにおいて、R1、R2、R3・・・Rnというようにフォトダイオードが順に配列されている場合に、R1’=(R1+R2)/2、R2’=(R3+R4)/2等のように、隣接した画素を平均するものである。これにより光量不足により低下したカラー画素信号のS/N比を改善することができる。
但し、この平均化処理を行うと、カラー画素信号内の総画素数が半分になり、カラー画素信号の解像度は半分になる(例えば600dpiから300dpiになる。)。このため、CrCb算出回路540及びRGB解像度補正回路550を用いて、高解像度化処理を行う。
CrCb算出回路540及び1画素遅延バッファ534は、(式4)〜(式7)に示すCrCb変換を行うものである。
Y(2k−1,j)=K(2k−1,j)・・・(式4)
Y(2k,j)=K(2k,j)・・・(式5)
Cr(k,j)=ar0R’(k,j)+ag0G’(k,j)+ab0B’(k,j)・・・(式6)
Cb(k,j)=ar1R’(k,j)+ag1G’(k,j)+ab1B’(k,j)・・・(式7)
即ち、平均化回路530からの出力は、輝度信号(Y)、第1の色差信号(Cr:R−Y成分)および第2の色差信号(Cb:B−Y成分)に変換される。
Y(2k,j)=K(2k,j)・・・(式5)
Cr(k,j)=ar0R’(k,j)+ag0G’(k,j)+ab0B’(k,j)・・・(式6)
Cb(k,j)=ar1R’(k,j)+ag1G’(k,j)+ab1B’(k,j)・・・(式7)
即ち、平均化回路530からの出力は、輝度信号(Y)、第1の色差信号(Cr:R−Y成分)および第2の色差信号(Cb:B−Y成分)に変換される。
モノクロ信号Kは、そのまま輝度信号Yとして扱うことができるので、入力されたモノクロ信号K(i,j)を、1画素遅延バッファ534を介して、1画素期間遅らせることにより、(式4)に従う輝度信号Y(2k−1,j)を、(式5)に従う輝度信号Y(2k,j)として、RGB解像度補正回路550に入力することができる。
第1の色差信号(Cr:R−Y成分)や第2の色差信号(Cb:B−Y成分)は、輝度信号(Y)がなくても、(式6)および(式7)に示されるように三原色(R、G、B)の信号から形成することができる。CrCb算出回路540は、パラメータ保存メモリ545に格納されているパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を使用して、(式6)および(式7)を計算することにより、第1の色差信号の画素信号Cr(k,j)および第2の色差信号の画素信号Cb(k,j)を得て、RGB解像度補正回路550にそれらを入力する。CrCb算出回路540からの信号出力はカラー画素信号R’(k,j)、G’(k,j)、B’(k,j)と同一の解像度を持つ。
RGB解像度補正回路550は、解像度(画素数)を高めた三原色信号R”、G”、B”を得るために、(式8)〜(式13)に従って、パラメータ保存メモリ545に記憶されたパラメータbk0、bk1、bk2、br0、br1、bb0、bb1を使用してRGB逆変換を実行する。
R”(2k−1,j)=bk0K(2k−1,j)+br0Cr(k,j)・・・(式8)
G”(2k−1,j)=bk1K(2k−1,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式9)
B”(2k−1,j)=bk2K(2k−1,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式10)
R”(2k,j)=bk0K(2k,j)+br0Cr(k,j)・・・(式11)
G”(2k,j)=bk1K(2k,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式12)
B”(2k,j)=bk2K(2k,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式13)
輝度信号(Y=K)、第1の色差信号(Cr)および第2の色差信号(Cb)は、三原色信号R”、G”、B”に変換される。主走査方向の輝度信号(Y=K)の画素数は、主走査方向の第1の色差信号(Cr)および第2の色差信号(Cb)の画素数の2倍である。RGB解像度補正回路550は、3原色信号R”、G”、B”の画素数を、平均化回路530により実行された平均化処理の前と同じ画素数に変換し、解像度を高めている。
G”(2k−1,j)=bk1K(2k−1,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式9)
B”(2k−1,j)=bk2K(2k−1,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式10)
R”(2k,j)=bk0K(2k,j)+br0Cr(k,j)・・・(式11)
G”(2k,j)=bk1K(2k,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式12)
B”(2k,j)=bk2K(2k,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式13)
輝度信号(Y=K)、第1の色差信号(Cr)および第2の色差信号(Cb)は、三原色信号R”、G”、B”に変換される。主走査方向の輝度信号(Y=K)の画素数は、主走査方向の第1の色差信号(Cr)および第2の色差信号(Cb)の画素数の2倍である。RGB解像度補正回路550は、3原色信号R”、G”、B”の画素数を、平均化回路530により実行された平均化処理の前と同じ画素数に変換し、解像度を高めている。
(式8)〜(式10)は、変換された3原色信号R”、G”、B”を奇数の画素位置で計算する。(式11)から(式13)は、変換された3原色信号R”,G”、B”を偶数の画素位置で計算する。RGB解像度補正回路550は、パラメータ保存メモリ545に記憶されるパラメータbk0、bk1、bk2、br0、br1、bb0およびbb1を使用して、(式8)〜(式13)を、ほぼ同時に演算する。
RGB解像度補正回路550は、(式8)〜(式10)に従って得られた奇数の画素位置のカラー画素信号R”(2k−1,j)、G”(2k−1,j)、B”(2k−1,j)を、データセレクタ555に第1の選択入力として提供する。また(式11)〜(式13)に従って得られた偶数の画素位置のカラー画素信号R”(2k,j)、G”(2k,j)、B”(2k,j)を、1画素遅延バッファ535を介して1画素期間だけ遅延させて、データセレクタ555に第2の選択入力として、提供する。
尚図5は、カラーモードにおいても、カラー信号補正回路335から、輝度信号(すなわちモノクロ信号K(2k−1,j)およびK(2k−j))を出力することを示す。データセレクタ555は、タイミング発生回路355からの主走査方向への奇数/偶数画素位置の識別信号に従って、奇数の画素位置ではR”(2k−1,j)、G”(2k−1,j)、B”(2k−1,j)を選択し、偶数の画素位置ではR”(2k,j)、G”(2k,j)、B”(2k,j)を選択する。
カラー信号補正回路335で平均化処理することにより、カラーフィルタにより光減衰されるにもかかわらず、カラー画像信号は、S/N比を改善される。従って、カラー画像の階調性の改善を達成できる。即ちカラーフィルタにより光減衰されるカラー画像信号をモノクロ画像読取時と同一速度で副走査方向にスキャンしても、カラー画像信号は、平均化処理によりS/N比を改善され、カラー画像の画質の劣化を小さくすることができる。従って、機械系駆動部375では、原稿画像がカラー画像であったとしても、読取機械系210を高速のモノクロ画像読取速度で駆動可能となる。
本実施例においては、画像読取装置300は3つの異なるモードで操作することができる。これら3つのモードは、カラー高精細モード、カラー高速モードおよびモノクロモードである。カラー高精度モードは、副走査方向の画像読取速度を低速に抑える代わりに、カラー画質を重視するモードであり、カラー信号補正回路335による高画質化処理は行わず、カラー画像信号は、カラー信号補正回路335をスルーする。カラー高速モードは、副走査方向の画像読取速度を高速にする代わりに、カラー画質は、カラー信号補正回路335による高画質化処理を加えるモードである。モノクロモードは、常用速度でイメージセンサ装置310のモノクロ用のCCD410B/Wを使用して、モノクロ信号のみを用いるモードである。
カラー高速モードおよびモノクロモードは、読取速度が同じである。カラー高精細モードの読取速度は、カラー高速モードおよびモノクロモードのときの読取速度より遅くなる。また、各モードで使用されるクロック信号は共通の周波数とする。
カラー高精度モードにおいては、副走査方向への画像読取速度を減少させることによりカラー画像品質が優先される。カラー高速モードにおいては、副走査方向への画像読取速度を高速にする代わりにカラー信号補正回路335の使用により、画像品質を維持する。読取速度と画像品質は反比例する。高速読取りの場合、フォトダイオードのS/N比が悪くなる。カラー高速モードの場合は、劣化したS/N比を補正するために高画質化処理を行う。
このカラー信号補正回路335にて、カラー画像信号のS/N比を改善し且つ高画質化した後、カラーおよびモノクロ画像信号は、チャネル341経由でページメモリ340に一旦格納した後、読み出されて、又は直接ャネル336から出力用画像処理部350に与えられて、最終画像処理され、画像読取装置300から出力され、画像形成装置100にて、画像形成される。
この実施例によれば、イメージセンサ装置310の4ラインのフォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/Wを構成するフォトダイオードの受光面積が同一であり、イメージセンサ装置310の部品の共通化を得られる。イメージセンサ装置310でカラー画像をモノクロ画像と同じ高速で読取った場合でも、カラー信号補正回路335の平均化回路530で、平均化処理することにより、カラー画像信号のS/N比を改善出来る。他方平均化処理による画素数が半減するにもかかわらず、CrCb算出回路540及びRGB解像度補正回路550で、モノクロ信号Kをカラー画像信号の輝度信号Yとすることにより、平均化処理の前と同じ画素数に変換し、解像度を高めている。従って、モノクロ画像と同一速度で読取ったためのカラー画像の画質低下を補償でき、S/N比が高く、且つ解像度が高い高画質のカラー画像を得ることが出来る。
次に本発明の実施例2について図7A乃至図9を参照して説明する。尚本実施例は、実施例1とカラー信号補正回路が異なるものであり、他は第1の実施例と同じであることから、同一部分には同一符号を付しその説明を省略する。
図7Aは、本実施例のイメージセンサ装置310のフォトダイオードアレイの配置を示す。図7Bは、図7Aに示されるフォトダイオードアレイの、カラー画素平均化の図式である。図7Aに示されるように、カラーフォトダイオードアレイ(RGB)は、モノクロフォトダイオードアレイ(K)と主走査方向に1/2画素ずれている。さらに、カラーフォトダイオードアレイ(RGB)のフォトダイオードの画素数は、モノクロフォトダイオードアレイ(K)のフォトダイオードの画素数より多い。例えば、モノクロフォトダイオードアレイ(K)の数がn画素(整数)である場合、カラーフォトダイオードアレイ(RGB)の画素数は(n+1)画素である。
図7Bに示されるように、各隣接する一対のカラー画素信号は、平均化される。例えば図7Bにおいて、R1’を生成するために、隣接するR1およびR2の画素の値を平均し、R2’を生成するためにR2およびR3の画素の値を平均することにより、R信号は平均化される。さらに図7Bに示されるように、平均化された信号R’nの中心線は、モノクロの画素の中心線と一致する。
図8は、本実施例のカラー信号補正回路435の構成を示すブロック図である。図9は、本実施例のカラー信号補正回路の処理の概要を示す説明図である。図8のカラー信号補正回路435において、実施例1のカラー信号補正回路335の構成要素と共通の構成要素は、第1の実施例で述べたのと同様の方法で動作する。本実施例のカラー信号補正回路435は、平均化回路830、CrCb算出回路840、RGB解像度補正回路850、パラメータ保存メモリ845、4個の1画素遅延バッファ831〜834およびデータセレクタ855を有する。
ライン間補正回路330の機能により、カラー信号補正回路435には、図9に示すような関係にあるモノクロ画素信号K(i+1,j)およびカラー画素信号R(i+1,j)、G(i+1,j)、B(i+1,j)を同時に受信する。
平均化回路830および1画素遅延バッファ831〜833は、(式14)〜(式16)に示す平均化処理を行う。すなわち、図7Bに示すように、3原色のカラー画素信号毎に、隣り合う1対の画素の移動平均値に変換する。
R’(i,j)=(R(i,j)+R(i+1,j))/2・・・(式14)
G’(i,j)=(G(i,j)+G(i+1,j))/2・・・(式15)
B’(i,j)=(B(i,j)+B(i+1,j))/2・・・(式16)
平均化回路830により実行されたこの平均化処理により、光量不足のために低下してしまうカラー画素信号のS/N比を改善する。さらに、カラー画素信号とモノクロ画素信号の位相が主走査方向に1/2画素ずれているため、図7Bに示されるように、平均化されたカラー画素R’(i,j),G’(i,j),B’(i,j)の中心位置とモノクロ画素信号K(i,j)の中心位置が一致し、カラー画像とモノクロ画像は、色ずれを生じない。他方この平均化処理を行うと、カラー画素信号の解像度は半分になる。そこで、CrCb算出回路840及びRGB解像度補正回路850を用いて、高解像度化処理を行う。
G’(i,j)=(G(i,j)+G(i+1,j))/2・・・(式15)
B’(i,j)=(B(i,j)+B(i+1,j))/2・・・(式16)
平均化回路830により実行されたこの平均化処理により、光量不足のために低下してしまうカラー画素信号のS/N比を改善する。さらに、カラー画素信号とモノクロ画素信号の位相が主走査方向に1/2画素ずれているため、図7Bに示されるように、平均化されたカラー画素R’(i,j),G’(i,j),B’(i,j)の中心位置とモノクロ画素信号K(i,j)の中心位置が一致し、カラー画像とモノクロ画像は、色ずれを生じない。他方この平均化処理を行うと、カラー画素信号の解像度は半分になる。そこで、CrCb算出回路840及びRGB解像度補正回路850を用いて、高解像度化処理を行う。
CrCb算出回路840及び1画素遅延バッファ834は、(式17)〜(式19)に示すCrCb変換を実行する。これらの公式は、カラーおよびモノクロ・信号を、輝度信号Y、第1の色差信号Cr(R−Yコンポーネント)および第2の色差信号Cb(B−Yコンポーネント)に変換する。
Y(i,j)=K(i,j)・・・(式17)
Cr(i,j)=ar0R’(i,j)+ag0G’(i,j)+ab0B’(i,j)・・・(式18)
Cb(i,j)=ar1R’(i,j)+ag1G’(i,j)+ab1B’(i,j)・・・(式19)
平均化回路830からの出力は、輝度信号(Y)、第1の色差信号(Cr:R−Y成分)および第2の色差信号(Cb:B−Y成分)に変換される。
Cr(i,j)=ar0R’(i,j)+ag0G’(i,j)+ab0B’(i,j)・・・(式18)
Cb(i,j)=ar1R’(i,j)+ag1G’(i,j)+ab1B’(i,j)・・・(式19)
平均化回路830からの出力は、輝度信号(Y)、第1の色差信号(Cr:R−Y成分)および第2の色差信号(Cb:B−Y成分)に変換される。
モノクロ信号Kは輝度信号Yとしてそのまま処理することができるので、入力されたモノクロ信号K(i+1,j)を、1画素遅延バッファ834を介して1画素期間だけ遅延させることにより、(式17)に従う輝度信号Y(i,j)をRGB解像度補正回路850に入力することができる。第1の色差信号Crや第2の色差信号Cbは、輝度信号(Y)がなくても、(式18)および(式19)に示されるように平均化されたカラー信号から形成することができる。CrCb算出回路840は、パラメータ保存メモリ845に格納されているパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を使用して(式18)および(式19)を計算することにより、第1の色差信号の画素信号Cr(i,j)および第2の色差信号の画素信号Cb(i,j)を得て、RGB解像度補正回路850にそれらを入力する。
[0094] RGB解像度補正回路850は、解像度を高めた三原色R”、G”、B”を得るために、(式20)〜(式22)に従って、パラメータ保存メモリ845に記憶されたパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を使用してRGB逆変換を実行する。
R”(i,j)=bk0K(i,j)+br0Cr(i,j)・・・(式20)
G”(i,j)=bk1K(i,j)−br1Cr(i,j) bb0Cb(i,j)・・・(式21)
B”(i,j)=bk2K(i,j)+bb1Cb(i,j)・・・(式22)
RGB解像度補正回路850は、パラメータ保存メモリ845に記憶されたパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を使用して(式20)〜(式22)を、ほぼ同時に演算する。RGB解像度補正回路850は、モノクロの画素信号K”(i,j)と共に、(式20)〜(式22)に従って得られたカラー画素信号R”(i,j)、G”(i,j)、B”(i,j)を、データセレクタ855に提供する。
G”(i,j)=bk1K(i,j)−br1Cr(i,j) bb0Cb(i,j)・・・(式21)
B”(i,j)=bk2K(i,j)+bb1Cb(i,j)・・・(式22)
RGB解像度補正回路850は、パラメータ保存メモリ845に記憶されたパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を使用して(式20)〜(式22)を、ほぼ同時に演算する。RGB解像度補正回路850は、モノクロの画素信号K”(i,j)と共に、(式20)〜(式22)に従って得られたカラー画素信号R”(i,j)、G”(i,j)、B”(i,j)を、データセレクタ855に提供する。
このカラー信号補正回路435にて、カラー画像信号のS/N比を改善し、且つ高画質化した後、カラーおよびモノクロ画像信号は、チャネル341経由でページメモリ340に一旦格納した後、読み出されて、又は直接ャネル336から出力用画像処理部350に与えられて、最終画像処理され、画像読取装置300から出力され、画像形成装置100にて、画像形成される。
この実施例によれば、実施例1と同様、モノクロ画像と同一速度でカラー画像を読取った場合でも、カラー信号補正回路435で、カラー画像信号を平均化処理してS/N比を改善する一方、モノクロ信号Kを利用して、カラー画像信号の解像度を高めている。従って、モノクロ画像と同一速度で読取ったためのカラー画像の画質低下を補償でき、S/N比が高く、且つ解像度が高い高画質のカラー画像を得ることが出来る。しかも、平均化処理したカラー画素R’(i,j),G’(i,j),B’(i,j)とモノクロ画素信号K(i,j)の中心位置が一致していることから、カラー画像とモノクロ画像は色ずれが無く、高画質を得られる。
尚この発明は上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能であり、例えば、画像読取装置の光源の種類や、読取機械系の構造等任意であるし、画像読取部も、第1あるいは第2の速度で原稿画像を読取可能であれば、フォトダイオードアレイは1列に限定されない。更に画像を読取る受光素子もフォトダイオードに限定されず、他の光電変換素子であっても良いし、シフトレジスタの構成も限定されない。更にカラー信号補正部は、カラー信号補正回路のハードウェアに限定されず、ソフトウェアで構成する等任意である。
100…画像形成装置
300…画像読取装置
310…イメージセンサ装置、
330…ライン間補正回路
350…カラー信号補正回路
530…均等化回路
540…CrCb算出回路
550…RGB解像度補正回路
300…画像読取装置
310…イメージセンサ装置、
330…ライン間補正回路
350…カラー信号補正回路
530…均等化回路
540…CrCb算出回路
550…RGB解像度補正回路
Claims (18)
- 4ラインCCDセンサを用いて、原稿画像から第1の解像度を有する3種類のカラー画像信号およびモノクロ画像信号を生成する信号生成工程と、
前記カラー画像信号の複数の画素信号を平均する平均化工程と、
前記平均された画素信号および、前記モノクロ画像信号に基づいた前記第1の解像度を有する補正カラー画像信号を生成する補正信号生成工程とを具備することを特徴とするカラー画像補正方法。 - 前記平均化工程は、隣接する2つの画素を2画素ずつ平均することを特徴とする請求項1記載のカラー画像補正方法。
- 前記平均化工程は、R’、G’、B’をRGB信号の平均された画素信号とし、(kを行、jを列)としたとき、
R’(k,j)=[R(2k−1,j)+R(2k,j)]/2・・・(式1)
G’(k,j)=[G(2k−1,j)+G(2k,j)]/2・・・(式2)
B’(k,j)=[B(2k−1,j)+B(2k,j)]/2・・・(式3)
に従って計算することを特徴とする請求項2記載のカラー画像補正方法。 - 前記補正信号生成工程は、Crを第1の色差信号、Cbを第2の色差信号、ar0、ag0、ab0、ar1、ag1およびab1を色差係数としたとき、
Cr(k,j)=ar0R’(k,j)+ag0G’(k,j)+ab0B’(k,j)・・・(式6)
Cb(k,j)=ar1R’(k,j)+ag1G’(k,j)+ab1B’(k,j)・・・(式7)
に従って前記第1の色差信号あるいは前記第2の色差信号を計算することを特徴とする請求項3記載のカラー画像補正方法。 - 前記補正信号生成工程は、R”、G”、B”を補正カラー画像信号、Kをモノクロ画像信号、bk0、bk1、bk2、br0、br1、bb0、bb1をカラー補正係数としたとき、
R”(2k−1,j)=bk0K(2k−1,j)+br0Cr(k,j)・・・(式8)
G”(2k−1,j)=bk1K(2k−1,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式9)
B”(2k−1,j)=bk2K(2k−1,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式10)
R”(2k,j)=bk0K(2k,j)+br0Cr(k,j)・・・(式11)
G”(2k,j)=bk1K(2k,j)−br1Cr(k,j)+bb0Cb(k,j)・・・(式12)
B”(2k,j)=bk2K(2k,j)+bb1Cb(k,j)・・・(式13)
に従って前記R”、G”、B”の補正カラー画像信号を夫々計算することを特徴とする請求項4記載のカラー画像補正方法。 - 前記平均された画素信号数が、前記カラー画像信号の画素数の半分であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか記載のカラー画像補正方法。
- 前記モノクロの画像信号および前記カラー画像信号の画素数が同数であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか記載のカラー画像補正方法。
- 前記平均化工程は、1画素ずつずらしながら隣接する2つの画素を平均することを特徴とする請求項1記載のカラー画像補正方法。
- 前記平均化工程は、R’、G’、B’をRGB信号の平均された画素信号とし、(iを行、jを列)としたとき、
R’(i,j)=(R(i,j)+R(i+1,j))/2・・・(式14)
G’(i,j)=(G(i,j)+G(i+1,j))/2・・・(式15)
B’(i,j)=(B(i,j)+B(i+1,j))/2・・・(式16)
に従って計算することを特徴とする請求項8記載のカラー画像補正方法。 - 前記色差信号生成工程は、Crを第1の色差信号、Cbを第2の色差信号、ar0、ag0、ab0、ar1、ag1およびab1を色差係数としたとき、
Cr(i,j)=ar0R’(i,j)+ag0G’(i,j)+ab0B’(i,j)・・・(式18)
Cb(i,j)=ar1R’(i,j)+ag1G’(i,j)+ab1B’(i,j)・・・(式19)
に従って前記第1の色差信号あるいは前記第2の色差信号を計算することを特徴とする請求項9記載のカラー画像補正方法。 - 前記補正信号生成工程は、R”、G”、B”を補正カラー画像信号、Kをモノクロ画像信号、bk0、bk1、bk2、br0、br1、bb0、bb1をカラー補正係数としたとき、
R”(i,j)=bk0K(i,j)+br0Cr(i,j)・・・(式20)
G”(i,j)=bk1K(i,j)−br1Cr(i,j) bb0Cb(i,j)・・・(式21)
B”(i,j)=bk2K(i,j)+bb1Cb(i,j)・・・(式22)
に従って前記R”、G”、B”の補正カラー画像信号を夫々計算することを特徴とする請求項10記載のカラー画像補正方法。 - 前記カラー画像信号の画素数が前記平均された画素信号数より1個多いことを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれか記載のカラー画像補正方法。
- 前記補正信号生成工程において、前記モノクロ画像信号と前記カラー画像信号の位相が1/2画素ずれていることを特徴とする請求項8乃至請求項12のいずれか記載のカラー画像補正方法。
- 前記補正信号生成工程において、前記カラー画像信号の中心と前記モノクロ画像信号の中心が一致することを特徴とする請求項8乃至請求項13の何れか記載のカラー画像補正方法。
- 原稿画像を光学的に読取り、第1の解像度を有するRGBのカラー画像信号及びモノクロ画像信号からなる読取り画像信号を出力する画像読取部と、
前記画像読取部で読取られた前記カラー画像信号の隣接する2画素を第2の解像度を有するように平均するよう設定され、前記平均された画素信号を使用して、色差信号を生成するよう設定され、前記色差信号および前記モノクロ画像信号に基づいた前記第1の解像度を有する補正カラー画像信号を生成するよう設定されるカラー信号補正部とを具備することを特徴とする画像処理システム。 - 原稿画像を第1の速度及び前記第1の速度より低速の第2の速度で光学的に読取り可能であり、前記第1の速度においては、第1の解像度を有するRGBのカラー画像信号及びモノクロ画像信号からなる読取り画像信号を出力する画像読取部と、
前記画像読取部で前記第1の速度で読取られた前記カラー画像信号の隣接する2画素を平均するよう設定され、前記平均された画素信号および前記モノクロ画像信号に基づいた第1の解像度を有する補正カラー画像信号を生成するよう設定されるカラー信号補正部とを具備することを特徴とする画像処理システム。 - 前記カラー信号補正部は、前記画像読取部が前記第2の速度で前記原稿画像を読取ったときは、入力された前記カラー画像信号をスルーするよう更に設定されることを特徴とする請求項16記載の画像処理システム。
- 前記画像読取部は、前記RGBのカラー画像信号を出力するカラー用CCDセンサ及び、前記モノクロ画像信号を出力するモノクロ用CCDセンサとを有し、前記カラー用CCDセンサと前記モノクロ用CCDセンサの位相を1/2画素ずらして配置することを特徴とする請求項15乃至請求項17のいずれか記載の画像処理システム。
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