JP2007251685A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の照度むらやイメージセンサごとの感度ばらつき以外が原因となって生じる読取面全体における濃度の不均一を補正する。
【解決手段】光源からの光により原稿を読み取る際にシェーディング補正を行うシェーディング補正処理部２２と、シェーディング補正処理部２２からのシェーディング補正データが入力され、このシェーディング補正データに基づいて原稿の読取面における濃度ばらつきを補正する読取面内濃度補正手段５０とを備える。読取面内濃度補正手段５０は、読取面における濃度のばらつき補正データを補正基準データに基づいて生成する面内ばらつき補正データ生成手段５１と、生成した面内ばらつき補正データを保持する面内ばらつき補正データ保持手段５２と、シェーディング補正処理部２２に入力された読取データに対し、補正データ保持手段５２からの面内ばらつき補正データを加算する入力データ補正手段５２とを備えることができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、原稿を読み取る際に画像に対して補正処理を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。

原稿を光学的に読み取る際には、特許文献１に記載されるように、光源の照度むらやＣＣＤイメージセンサの素子毎の感度ばらつきに起因した不具合があるため、補正することが従来より行われている。しかしながら、このような不貝合に加えて、読取装置自体の機械的な構造のひずみや、製造精度のばらつきにより読取面内で濃度差が発生する場合がある。また、画像読み取りを行うスキャナ部が平坦に設置されておらず、やや傾いた面に設置された場合にも、同様に読取装置の構造的なひずみが生じて、同じ濃度の原稿を読み取った場合でも、左右の濃度に差が生じる場合があり、例えば、走行体の片側がやや浮きぎみになると、濃度の左右差が生じている。また、読取開始直後と読取終了直前の読取データにおいても、同様に機械的な構造のひずみによって同じ濃度の原稿を読み取っても濃度に差が生じる場合がある。
特開平５−２３６２７１号公報

以上のように、従来では、光源の照度むらやＣＣＤイメージセンサの素子毎の感度ばらつきを補正することだけであるため、読取装置の構造的なひずみによる読取面全体における濃度の不均一を補正することができない問題を有している。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、光源の照度むらやイメージセンサごとの感度ばらつき以外が原因となって生じる読取面全体における濃度の不均一を補正することが可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の画像処理装置は、光源からの光により原稿を読み取る際にシェーディング補正を行うシェーディング補正処理部と、シェーディング補正処理部からのシェーディング補正データが入力され、このシェーディング補正データに基づいて前記原稿の読取面における濃度ばらつきを補正する読取面内濃度補正手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記読取面内濃度補正手段は、読取面における濃度のばらつき補正データを補正基準データに基づいて生成する面内ばらつき補正データ生成手段と、生成した面内ばらつき補正データを保持する面内ばらつき補正データ保持手段と、前記シェーディング補正処理部に入力された読取データに対し、前記補正データ保持手段からの面内ばらつき補正データを加算する入力データ補正手段とを備えていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像処理装置において、前記面内ばらつき補正データ生成手段は、前記補正基準データに対して異常データがあったとき、その異常データを除外することを特徴とする。

請求項４記載の発明の画像処理方法は、光源からの光により原稿を読み取る際にシェーディング補正を行った後、シェーディング補正データに対して原稿の読取面における濃度ばらつき補正を行うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像処理方法において、前記濃度ばらつき補正は補正基準データを生成し、この補正基準データに基づきシェーディング補正データに対して濃度ばらつきの補正を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像処理装置において、前記補正基準データに対し除外しいき値を設定し、前記濃度ばらつき補正の補正値が除外しいき値未満のときは正常データと判断し、除外しいき値以上のときは異常データと判断することを特徴とする。

本発明によれば、画像読み取りの際に行うシェーディング補正データに対して原稿の読取面における濃度ばらつきを補正するため、読取面の全体における濃度の不均一を補正することができ、原稿に忠実で良好なデータ画像を得ることができる。

以下、本発明を図面に示す一実施形態により具体的に説明すると、図１はこの実施形態における画像読取を行う画像処理装置の全体構成を示す。この画像処理装置は、読取装置本体１と、原稿搬送装置２と、原稿読取台３とによって構成されており、これによってイメージスキャナとなっている。

装置本体１の内部には、露光操作光学系９が設けられている。この光学系９は、キセノンランプや蛍光灯からなる光源４ａ及び光源４ａの光を反射するミラー４ｂを備えた第１走行体４と、反射用のミラー５ａ、５ｂを備えた第２走行体５と、レンズ６と、一次元方向に配置された光電変換素子であるＣＣＤ（例えば、カラー読み取りの３ラインのＣＣＤ）７と、第１走行体４及び第２走行体５を駆動するステッピングモータ８とを有している。

原稿搬送装置２には、ＳＤＦユニット１０と、原稿台１１とが設けられている。ＳＤＦユニット１０内にはステッピングモータ１２が備えられている。原稿台１１に加えて、原稿読取台３が設けられると共に、原稿読み取り台３の上部には原稿押さえ板１４が回動自在に取り付けられている。原稿１３は原稿押さえ板１４の下にセットされるか、原稿台１１上に載置される。さらに、原稿読み取り台３の端部には、シェーディング補正用の基準白板１５が配置されている。

図２は、全体の制御を行うためのブロック図を示す。光源４ａを制御する光源ドライバ１７、ステッピングモータ８，１２の駆動をそれぞれ制御モータドライバ２０、２８、ＣＣＤ７を駆動するＣＣＤ駆動部１８、後述する画像処理部９、Ｉ／Ｆコントローラに接続されたスキャンバッファ２５を制御するバッファコントローラ２７を有し、これらがＣＰＵ１６に接続されることによりＣＰＵ１６によって制御されている。

図３は原稿押さえ板１４によって原稿１３を押さえた状態で画像を読み取る圧板読取モード時の作動を示し、図４は原稿読取台１１上に載置された原稿が原稿台３上を走行することにより画像を読み取る原稿搬送読取モード時の作動を示す。

圧板読取モードにおける画像データ読み取りにおいては、図３に示すように、原稿１３を原稿押さえ板１４下の原稿読取台３上にセットした後、ＣＰＵ１６は光源ドライバ１７を動作させて光源４ａをＯＮにする。次に、ＣＣＤ駆動部１８が駆動するＣＣＤ７によって基準白板１５を走査して読み取り、画像処理部１９内のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）でアナログ−デジタル変換を行い、画像データのシェーディング補正用の白基準データを画像処理部１９内のシェーディング補正処理のＲＡＭ（図６に示すラインバッファ３６）に保持する。ＣＰＵ１６は、モータドライバ２０を介してステッピングモータ８を動作させ、これにより第１走行体４は原稿１３が存在している方向へ移動する。第１走行体４が原稿面を一定速度で走査することにより、その原稿１３の画像データがＣＣＤ７により光電変換される。

原稿搬送読取モードにおける画像データ読み取り（シートスルー方式）においては、圧板読取モードのように原稿１３を固定して走行体を走査して読み取るのではなく、図４に示すように、走行体４は固定位置に静止させて、原稿１３自体を移動させて読み取る。ＣＰＵ１６はまず圧板読取モードと同様に走行体４を一定の移動量で基準白板１５までを走査して基準白板１５を読み取ったあと、シートスルー原稿読み取り位置まで走行体を移動させて静止させる。次に、ＣＰＵ１６は原稿を搬送するために、モータドライバ２８を介してステッピングモータ１２を駆動する。これにより、分離ローラ２９及び搬送ローラ３０が回転するため、原稿台１１にセットされた原稿１３は、分離ローラ２９と搬送ローラ３０によって、第１走行体４の所定の読み取り位置まで搬送される。このとき、原稿１３は一定速度で搬送され、第１走行体４は停止したままで原稿面の画像データがＣＣＤ７により光電変換される。

図５は図２における画像処理部１９の基本的な構成を示すブロック図であり、アナログビデオ処理部２１と、シェーディング補正処理部２２と、画像データ処理部２３とを備えている。図５において、光電変換されたアナログビデオ信号ａは、アナログビデオ処理部２１でデジタル変換処理が行われた後、シェーディング補正処理部２２、画像データ処理部２３により、それぞれシェーディング補正と各種の画像データ処理が行われる。

アナログビデオ処理部２１は、図６に示すようにプリアンプ回路３１、可変増幅回路３２、Ａ／Ｄコンバータ３３を備えている。また、シェーディング補正処理部２２は、黒減算回路３４、シェーディング補正演算回３５、ラインバッファ３６を備えている。この場合、ラインバッファ３６は、シェーディング補正で基準となる前述の白基準データを保持するものである。

光源４ａの光が原稿読取台３上の原稿１３に照射されて照射した反射光はシェーディング調整板３７を通過し、レンズ６によって集光してＣＣＤセンサ７に結像する。シェーディング調整板３７は、ＣＣＤセンサ７の中央部及び端部での反射光量の差を小さくするための光量調整を行うものである。すなわち、ＣＣＤセンサ７の中央部と端部で反射光量の差があまりに大きすぎると、シェーディング補正処理部２２で多分に歪を含んだ演算結果しか得られないため、あらかじめ反射光量の差を小さくした後にシェーディング演算処理を行うためである。なお、図６では説明簡単化のために、反射光を折り返すためのミラーは省略してある。

図５に示す画像データ処理部２３は、図７に示すように、ライン間補正処理部３７、γ変換処理部３８、フィルタ処理部３９、色変換処理部４０、変倍処理部４１、階調変換処理部４２を有している。ライン間補正処理部３７は、カラーＣＣＤの取り付け位置の差によって生じるＲＧＢのラインずれを補正する。例えば、Ｂラインを基準とした場合、ＲとＢ、ＧとＢの各２つのライン間ずれ量を補正する処理を行う。
γ変換処理部３８は、主に濃度調整を目的とした変換処理を行う。図８はこのγ変換処理部３８による濃度調整を示しており、一般的には図９に示すようなルックアップテーブル変換方式が行われる。フィルタ処理部３９は、ＭＴＦ補正、鮮鋭化、平滑化を目的としたフィルタ処理演算を行う。色変換処理部４０は、デバイス依存のＲＧＢを標準の色空間、例えば、ＲＧＢ色空間に変換するための処理を行う。変倍処理部４１は、読取の解像度から所望の解像度に変換するための処理を行う。カラー画像の場合は、ＲＧＢ各成分に対して上記の処理を行い、モノクロ画像の場合は、ＲＧＢのＧデータのパスを使って一成分だけ上記の処理を行う。

図７における階調変換処理部４２では、固定しきい値処理、誤差拡散処理、ディザ処理などの階調変換を行い、８ｂｉｔ、２５６階調の画像データを出力装置で出力可能な諧調数に変換する処理を行う。読み取った原稿の画像を出力（表示）装置に出力（表示）する場合に分けて下記のように処理される。

（モノクロ２値画像）
モノクロ２値画像を所望する場合（例えば、モノクロ２値の出力装置に印刷する場合は）、階調変換処理部４２は上記の階調変換方式により２５６階調のモノクロ画像を２階調の２値画像データに変換し、画像データｂとして後段に送る。ここで、固定しきい値処理の一例を挙げると、２値化しきい値が１２８の場合、処理部の入力画像の画素データに対して、下記の条件によって２値化を行う。

画素データ≧１２８が真ならば 黒（１）
画素データ≧１２８が偽ならば 白（０）

（モノクロ多値画像）
モノクロ多値画像を所望する場合（モノクロ原稿で、且つＣＲＴなどの多階調表示可能な表示装置に表示する場合の画像データの場合）は、階調変換処部４２による処理は行わずに、そのままの８ｂｉｔデータを画像データｂとして後段に送る。

（カラー多値画像）
カラー多値画像を所望する場合（カラー原稿で、且つＣＲＴなどの多階調表示可能な表示装置に表示する場合の画像データの場合）は、階調変換処理部４２による処理は行わずに、そのまま各成分（Ｒ：８ｂｉｔ、Ｇ：８ｂｉｔ、Ｂ：８ｂｉｔの２４ｂｉｔ）のデータを画像データｂとして後段に送る。

図２において、画像データ処理部２３は以上の処理を行った後、画像データｂをスキャンバッファ２５に順次記憶する。なお、バッファコントローラ２７は、スキャンバッファ２５への画像データの入出力制御を行う。Ｉ／Ｆコントローラ２６（ここではＮＩＣコントローラ）は、スキャンバッファ２５内のデータを、ネットワーク上の機器等の装置、例えば、ホストコンピュータ（図示せず）に送信する制御によってデータの転送を行う。

図１０は、以上の構成において、読取面内濃度補正手段５０周辺の構成を示す。読取面内濃度補正手段５０は、図９に示すように、面内ばらつき補正データ算出手段５１と、面内ばらつき補正データを保持している面内ばらつき補正データ保持手段５２と、入力データ補正手段５４とを備えている。

図１０において、面内ばらつきデータ生成は以下のように行われる。面内ばらつきを調べるため、シェーディング補正の白基準板１５と同じ材料によって形成されたシートを原稿台３に載せ、通常と同じ読み取り動作を実施する。このときのデータの流れと処理は次のようになる。

アナログ処理部でデジタルデータとなったラインデータに対し、シェーディング補正処理部２２の黒減算回路３４が黒減算を実施し、データ切替手段５４にデータｄ０を出力する。データ切替え手段５４では、面内ばらつきを生成するときには、ｄ０からのデータを選択し、そのデータｄ０をそのままシェーディング補正演算回路３５にデータｄ１を出力する。そして、シェーディング補正演算処理３５では、通常の処理と同様にシェーディング補正処理を実施し、面内ばらつき補正データ算出手段５１にデータｄ４を出力する。

面内ばらつき補正データ生成手段５１では、補正基準データとなる先頭の１ライン目を補正基準データ保持手段であるラインバッファ５５にデータを出力し、同ラインバッファ５５はこのデータを保持する。さらに、面内ばらつき補正データ生成手段５１は、１ライン分の０を補正データｄ５として、面内ばらつき補正データ保持手段５２に出力する。
２ライン目からは、ラインバッファ５５に保持されている同じ主走査画素位置の補正基準データと、２ライン目の読取データ（白基準板１５と同じ材料によって形成されたシートの読取データ）の差分データを次に示す式（１）に従って算出し、面内ばらつき補正データ保持部５２に出力し、面内ばらつき補正データ保持部５２は、このデータを保持する。

補正データΔ［ｎライン目、ｍ画素目］＝読取データ［ｎライン目、ｍ画素目］−補正基準データ［ｍ画素目］ …式（１）

例えば、主走査方向の画素位置１００画素目の補正基準データ５５が２３０で、５００ライン目の同一画素位置１００画素目の読取データが２００だとすると、この差分である補正データΔ［５００ライン目、１００画素目］＝２３０−２００＝３０となり、このΔ＝３０のデータを面内ばらつき補正データとして、後段である面内ばらつき補正データ保持手段５３に出力し、ここで保持する。ただし、この場合のデータの意味は明るい：２５５、暗い０とする。

補正データを生成するときにおいて、補正データが読取面あるいは光路上のミラーに付着したゴミによって、異常値になる場合があるので、算出した補正データΔに対して除外しきい値Ｔを設け、この除外しきい値Ｔ＝３５（３５は一例である。）よりも補正データΔが未満の場合は正常と判断して、このデータをバックアップデータとしてバックアップデータ保持手段５６に保持し（１ライン分）、Ｔ＝３５以上の場合は、補正データはゴミによる異常データと判断して、このデータを破棄し、バックアップデータ保持手段５６に保持されている前回の正常な補正データｄ５を、後段の補正データ保持手段５２に出力する。なお、補正データの生成を開始する前に、あらかじめバックアップデータの初期値は０にリセットするものである。

以上の処理を全ラインデータ・全画素に対して実施することにより、１ページ分の面内ばらつき補正データΔを生成することができる。

次に、面内ばらつきの補正の処理、すなわち通常の原稿の読み取り処理を説明する。アナログ処理部でデジタルデータとなったラインデータに対し、黒減算回路３４が黒減算を実施し、そのデータｄ８は一旦、入力データ補正手段５に出力される。入力データ補正手段５では、同一ライン、同一画素位置のデータに対し、次の式（２）によって算出したデータｄ７をデータ切替手段５４に出力する。

補正後読取データ［ｎライン目、ｍ画素目］＝補正前読取データ［ｎライン目、ｍ画素目］＋補正データΔ［ｍライン目、ｍ画素目］ …式（２）

データ切替手段５４では、通常の読取動作のときには、補正後のｄ７からのデータを通常データとして、シェーディング補正演算回路３５に出力する。これによりシェーディング補正演算回路３５では通常の動作通り、シェーディング補正演算を実施して、このデータｄ２を後段にデータを流す。このときの補正データ保持部５３のＲＡＭ容量を、例えば、主走査画素数：７５００画素（１３ｂｉｔ）、副走査ライン数：１００００ライン（１４ｂｉｔ）、補正値の差の最大値±３０（符号１ｂｉｔ＋データ５ｉｂｔの計６ｂｉｔ）とした場合、７５００［画素］×１００００［ライン］×６ｂｉｔのデータ保持領域が必要となる。

補正データを生成するときにおいて、補正データが読取面あるいは光路上のミラーに付着したゴミによって、異常値になる場合があるため、上記補正データΔに対して除外しきい値Ｔを設け、この除外しきい値Ｔ＝３５（３５は一例である。）未満の場合は、面内ばらつきの補正データは正常であるとし、この補正データをバックアップデータとしてバックアップデータ保持手段５６に保持し（１ライン分）、Ｔ＝３５以上の場合は、面内ばらつきの補正データはゴミによる異常データと判断して、このデータを破棄し、前ラインの異常となっていないときの補正データＡと、左右の正常な補正データＢ、Ｃの３つの値の平均値をラインバッファ５６からを後段に出力する。

図１１は、読取面内濃度補正手段６０の回路ブロック構成を示す。読取面内濃度補正手段６０は、面内ばらつき補正データ算出手段５１と、面内ばらつき補正データを保持している面内ばらつき補正データの変化点データ保持手段６３と、入力データ補正手段６４から構成される。

図１１において、面内ばらつき補正データ算出手段５１では、補正基準データとなる先頭の１ライン目を、補正基準データ保持手段のラインバッファ５５に保持する。２ライン目からは、ラインバッファ５５に保持されている同じ主走査画素位置の補正基準データと、２ライン目のデータとの差である補正データΔ（ｎ，ｍ）と、ｂａｃｋｕｐデータ保持手段（ラインバッファ）５６に保持された前回の補正データΔ （ｎ−１，ｍ）を比較し、同じ値のとき（差ｄが０のとき）には何も実施しない。式（３）はこの比較の式を示す。

ｄ（ｎ，ｍ）＝Δ（ｎ，ｍ）−Δ（ｎ−１，ｍ） …式（３）
差ｄが０以外であった場合、そのときのｎライン目の数値とΔを、ｄ５で示すように面内ばらつき補正データの変化点データ保持手段６３に出力する（ｄ５）。例えば、１ライン目から３０００ライン目までは、差ｄが０であったが、３００１ライン目に差ｄが１となった場合、ライン数３００１とΔの２つのデータを、面内ばらつき補正データの変化点データ保持手段６３に出力し、同保持手段６３はこれを保持する。

この場合において、読取装置の特性として、補正データの変化が単調増加、あるいは、単調減少であることをあらかじめ確認しておき、面内ばらつきの範囲が決められた範囲内である必要がある。例えば、主走査画素数：７５００画素（１３ｂｉｔ）、副走査ライン数：１００００ライン（１４ｂｉｔ）、補正値の差の最大値±３０（符号１ｂｉｔ＋データ５ｉｂｔの計６ｂｉｔ）、変化点の最大数３０カ所の場合、７５００［画素］×１４ｂｉｔ×３０［カ所］がデータを保持するＲＡＭ容量となり、上記よりも少ない容量内に納めることができる。

面内ばらつきの補正を説明すると、アナログ処理部で、デジタルデータとなったラインデータに対し、黒減算回路３４が黒減算を実施し、そのデータｄ８は一旦、入力データ補正手段６３へ出力される。入力データ補正手段６３では、入力データのライン数が面内ばらつき補正データ保持手段５２に保持されているｎライン目に達するまでは、入力データをそのままデータ切替手段５１に出力する。一方、入力ライン数がｎライン目に達した場合、次の式（４）にしたがって補正データを算出する。

補正後データ［ｎライン目、ｍ画素目］＝補正前データ［ｎライン目、ｍ画素目］＋Δ［ｍライン目、ｍ画素目］ …式（４）

データ切替手段５４では、通常の読取動作のときには、補正後データｄ７からのデータを通常データとして、シェーディング補正演算回路３５に出力する。シェーディング補正演算回路３５では、通常の動作通り、シェーディング補正演算を実施して、後段にデータｄ２を出力する。

本発明の一実施形態における画像処理装置の構成を示す断面図である。 制御を行うためのブロック図である。 圧板読取モードの作動を示す側面図である。 原稿搬送読取モードの作動を示す側面図である。 画像処理部のブロック図である。 シェーディング補正を行うためのブロック図である。 画像データ処理部の流れを示すフローチャートである γ変換を示すグラフである。 γ変換を示す説明図である。 読取面内濃度補正手段の回路を示すブロック図である。 別の読取面内濃度補正手段の回路を示すブロック図である。

符号の説明

４ａ 光源
１３ 原稿
１９ 画像処理部
２２ シェーディング補正処理部
３４ 黒減算回路
３５ シェーディング補正演算回路
５０ 読取面内濃度補正手段
５１ 面内ばらつき補正データ生成手段
５２ 面内ばらつき補正データ保持手段
５３ 入力データ補正手段
６０ 読取面内濃度補正手段
６３ 変化点データ

Claims (6)

1. 光源からの光により原稿を読み取る際にシェーディング補正を行うシェーディング補正処理部と、前記シェーディング補正処理部からのシェーディング補正データが入力され、このシェーディング補正データに基づいて、前記原稿の読取面における濃度ばらつきを補正する読取面内濃度補正手段とを備えていることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記読取面内濃度補正手段は、読取面における濃度のばらつき補正データを補正基準データに基づいて生成する面内ばらつき補正データ生成手段と、生成した面内ばらつき補正データを保持する面内ばらつき補正データ保持手段と、前記シェーディング補正処理部に入力された読取データに対し、前記補正データ保持手段からの面内ばらつき補正データを加算する入力データ補正手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記面内ばらつき補正データ生成手段は、前記補正基準データに対して異常データがあったとき、その異常データを除外することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 光源からの光により原稿を読み取る際に、前記シェーディング補正を行った後、前記シェーディング補正データに対して原稿の読取面における前記濃度ばらつき補正を行うことを特徴とする画像処理方法。
5. 前記濃度ばらつき補正は補正基準データを生成し、この補正基準データに基づき、前記シェーディング補正データに対して、前記濃度ばらつきの補正を行うことを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
6. 前記補正基準データに対し除外しいき値を設定し、前記濃度ばらつき補正の補正値が除外しいき値未満のときは正常データと判断し、除外しいき値以上のときは異常データと判断することを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。

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