JP2010178174A - 画像補間装置、画像補間方法、および画像補間プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトイメージセンサの連結部分に対応する位置の画素データを、判別手段を用いずに精度良く補間する。
【解決手段】画像読取装置によって読み取られた補間対象画素が位置する前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックと、補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックとのパターンマッチングによってそれぞれの相関係数を算出し、その最大値の相関係数を算出した時の仮補間データを補間対象画素の本補間データとして出力すると共に、本補間データを採用するか否かを示す真偽判定信号を出力するマッチング補間データ生成手段と、真偽判定信号に基づいて本補間データ又は線形補間データを選択して、補間対象画素位置に挿入する選択手段とによって構成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数のコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）が連結されることにより画像読取センサが構成されている画像読取装置に用いられ、画像読取センサによって読み取られた画像データに基づいて、コンタクトイメージセンサの連結部分に対応する位置の画素データを補間する画像補間装置、画像補間方法、および画像補間プログラムに関する。

ＣＣＤ素子で構成されているコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）は、画像形成装置（ＭＦＰ）、ファクシミリ装置、スキャナ等の機器に搭載され、原稿画像の読取装置として重要な役目を担っている。コンタクトイメージセンサは等倍センサであるため、原稿画像を読み取るためには、原稿用紙の幅以上の長さが必要となる。そこで、通常は、プリント基板上に搭載した複数のコンタクトイメージセンサを連結することにより、画像読取センサを構成している。

このように複数のコンタクトイメージセンサを連結した場合、解像度が高くなると、コンタクトイメージセンサの画像読取素子の間隔が狭くなるので、コンタクトイメージセンサの連結部分では、画素データが読み取れなくなる。

この問題を解決するものとして、コンタクトイメージセンサの連結部分に対応する補間対象画素位置が網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段を設けて、その判別手段によって補間対象画素位置が非網点領域であると判定された場合は線形補間によって補間対象画素の画素データを生成し、網点領域であると判定された場合はパターンマッチングによって補間対象画素の画素データを生成して、補間対象画素位置に挿入する方法が発明されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−１４２６６７号公報

しなしながら、特許文献１の方式によれば、補間対象画素位置が網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段を必要とするものである。特許文献１では、網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段としては、特開平８−１４９２９１号公報に記載される方法を提唱している。よって、そのような判別手段を必要とすることは画像処理装置が大きくなるばかりか、コストも余計に掛かる問題がある。また、特許文献１の方法では、単純なパターンマッチング方法による画素補間であるため、画像の振幅値が異なっても周波数が同じであれば全てマッチング係数が高くなる結果とするため、網点領域の継ぎ目が目立たない画像が得られないことが実験により判明した。

この発明の第１の目的は、網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段を必要としない構成で、複数のコンタクトイメージセンサの連結部分に対応する位置の画素データを精度良く補間することができる画像補間装置、画像補間方法、および画像補間プログラムを提供するものである。

また発明の第２の目的は、複数のコンタクトイメージセンサの連結部分の継ぎ目が目立たない画像が得ることができる画像補間装置、画像補間方法、および画像補間プログラムを提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の画像補間装置は、多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックとのパターンマッチングによってそれぞれの相関係数を算出し、その相関係数の中から最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数を算出した時の前記仮補間データを前記補間対象画素の本補間データとして出力すると共に、前記本補間データを採用するか否かを示す真偽判定信号を出力するマッチング補間データ生成手段と、前記真偽判定信号に基づいて前記本補間データ又は前記線形補間データを選択して、前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明の画像補間方法は、多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データのパターンマッチングによって得られたマッチング補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力するマッチング補間データ生成手段と、前記マッチング補間データ生成手段から出力される前記本補間データ又は線形補間データ生成手段から出力される前記線形補間データを選択して前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、を備える画像補間装置の画像補間方法であって、マッチング補間データ生成手段は、前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックとのパターンマッチングによって複数の相関係数を算出し、前記複数の相関係数の中から最大値の相関係数を求め、前記最大値の相関係数を算出した時の前記仮補間データを前記補間対象画素の本補間データとして出力すると共に、前記本補間データを採用するか否かを示す真偽判定信号を前記選択手段に出力することを特徴とする。

また、本発明の画像補間プログラムは、多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データのパターンマッチングによって得られたマッチング補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力するマッチング補間データ生成手段と、前記マッチング補間データ生成手段から出力される前記本補間データ又は線形補間データ生成手段から出力される前記線形補間データを選択して前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、を備える画像補間装置の画像補間プログラムであって、マッチング補間データ生成手段は、前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックの画素データと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックの画素データとからそれぞれ算出された標準偏差と、前記複数の基本ブロックの画素データと前記複数のマッチング対象ブロックの画素データとから算出した共分散とから、前記相関係数を算出すると同時に、各基本ブロックとそれに対応する各マッチング対象ブロックのそれぞれの標準偏差を被除数および除数に設定して複数のスカラ比を算出する相関係数／スカラ比算出機能と、前記複数の相関係数を段階的に比較することによって最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数が所定値より大きい場合、前記最大値の相関係数を算出した前記仮補間データを前記補間対象画素の前記本補間データとして出力すると共に、前記最大値の相関係数を算出した時の２つのスカラ比を被除数および除数に設定して算出した標準偏差の比が所定範囲内である場合、前記本補間データを採用する前記真偽判定信号を出力する補間値確定機能とを有することを特徴とする。

この発明によれば、網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段を用いることなく、複数のコンタクトイメージセンサの連結部分に対応する位置の画素データを精度良く補間することができる。また、連結部分の継ぎ目が目立たない画像が得ることができる。

プリント基板にＣＣＤ等の画像読取素子を搭載した複数のコンタクトイメージセンサを並べて構成した画像読取センサを示す図。 本発明の実施形態に係わる画像補間装置の全体の構成を示すブロック図。 実施形態に係わるパターンマッチング回路の詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わるパターンマッチング回路の詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わる標準偏差算出回路の詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わる共分散算出回路の詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わる相関係数・スカラ比算出回路の詳細な構成を示すブロック図。 ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０の詳細な構成を示すブロック図。 ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０の詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わる比較回路７０１乃至７０８の更に詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わる最終段の比較回路７０９の更に詳細な構成を示すブロック図。 実施形態に係わるパターンマッチング回路４０の動作を示すフローチャート。 実施形態に係わる画像補間装置の状態遷移図。 実施形態に係わる画像補間装置のタイミングチャート。

以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明する。

図１は、プリント基板にＣＣＤ等の画像読取素子を搭載した複数のコンタクトイメージセンサを並べて構成した画像読取センサを示している。

画像読取センサ１０は、例えば第１のコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）１０ａと第２のコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）１０ｂとが連結されることにより、構成されている。ここでは、２つのコンタクトイメージセンサ１０ａ、１０ｂとしたが、搭載される機器に応じて３つ以上のコンタクトイメージセンサが連結されるものである。全ての連結部の補間は、同じ動作で処理されるものである。各コンタクトイメージセンサ１０ａ、１０ｂには、等間隔をおいてＣＣＤ素子の画像読取素子２０が設けられている。

そして、コンタクトイメージセンサ１０ａ内の各画像読取素子２０に対応する画素をａ１〜ａ９で表している。また、コンタクトイメージセンサ１０ｂ内の各画像読取素子２０に対応する画素をｂ１〜ｂ９として表している。コンタクトイメージセンサ１０ａとコンタクトイメージセンサ１０ｂとの連結部である補間対象画素は、欠落画素位置Ｘで表す。ここでは、後述する実施形態に合わせて、欠落画素位置Ｘの前後９つの各画像読取素子２０に対応する画素ａ１〜ａ９，ｂ１〜ｂ９のみを表し、他の画像読取素子は省略している。

図２は、本発明の実施形態に係わる画像補間装置の全体の構成を示すブロック図である。図示した画像補間装置の各構成要素は、図１２に示すクロック信号ＣＬＫに同期して動作するものである。また、各回路ブロックは、イネーブル信号ＥＮ１，ＥＮ２、クリア信号ＣＬＲ−ｎに基づき動作制御される。

画像読取センサ１０内のコンタクトイメージセンサ１０ａ，１０ｂの欠落画素位置Ｘの、例えば前後９つの各画像読取素子２０から読み取られた１０ビット幅の各画素データおよび欠落画素位置Ｘに設定したダミーデータは入力信号の流れに従い、シフトレジスタ３０と、パターンマッチング回路４０に同時に入力される。なお、コンタクトイメージセンサ１０ａ，１０ｂのビット長、欠落画素位置Ｘ、および前後９つの各画像読取素子２０の画素データの位置は、画像読取センサ１０の設計時に予め分かっているので、それに基づいて本装置が設計されている。

シフトレジスタ３０に入力された１０ビット幅の各画素データは、クロック信号ＣＬＫに応じて順次シフトされ、線形補間回路５０に入力される。線形補間回路５０では、欠落画素位置Ｘの前後の画素データの平均値（ａ９＋ｂ１）／２（線形補間データ）を算出して、セレクタ６０の一方に出力する。この時、線形補間回路５０からの補間データは、パターンマッチングによる補間データの出力と伝搬遅延を合わせてセレクタ６０に出力されるものである。

一方、パターンマッチング回路４０では、後述する演算処理によって相関係数、スカラ比（ベクトル）、および仮補間値が算出され、ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０に入力される。ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０は、後述する演算処理によってパターンマッチングによる補間データ（マッチング補間データ）と切替ステータス信号（真偽判定信号）とを生成し、セレクタ６０に出力する。

セレクタ６０は、切替ステータス信号に基づいて線形補間回路５０から得られた線形補間データ、又はピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０から得られたパターンマッチングによるマッチング補間データのいずれか一方を選択して、後続する画像処理装置（図示せず）に出力する。

タイミングパルス生成回路８０およびステートマシン制御回路９０から構成されるタイミング生成回路は、クロック信号ＣＬＫからイネーブル信号ＥＮ１，ＥＮ２，クリア信号ＣＬＲ−ｎを生成して、パターンマッチング回路４０に供給される。また、クロック信号ＣＬＫ−ｎは、ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０にも供給される。

（パターンマッチング回路４０の構成）
図３（図３Ａおよび図３Ｂ）は、パターンマッチング回路４０の詳細な構成を示すブロック図である。
パターンマッチング回路４０は、１８個のバッファレジスタ４０ａ乃至４０ｑ、４０Ｘと、１０個の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０から構成される。

バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｑと４０Ｘは、１０ビット幅のバッファメモリである。バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｑ、および４０Ｘには、コンタクトイメージセンサ１０ａ，１０ｂから読み出された欠落画素位置Ｘの前後９つの各画像読取素子２０から読み取られた１０ビット幅の各画素データ、および欠落画素位置Ｘのダミーデータがイネーブル信号ＥＮ１に同期して順次シフトされながらセットされる。そして、バッファレジスタ４０ｑに画素データｂ９がセットされたときに、パターンマッチングの演算処理が開始される。即ち、バッファレジスタ４０ｑに画素データｂ９がセットされた状態では、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｈには画素データａ２乃至ａ９がセットされ、バッファレジスタ４０Ｘには欠落画素位置Ｘのダミーデータがセットされ、バッファレジスタ４０ｉ乃至４０ｑには画素データｂ１乃至ｂ９がセットされた状態である。

欠落画素位置Ｘのダミーデータがセットされたバッファレジスタ４０Ｘには、パターンマッチング処理の過程で、画素データａ３乃至ａ７、画素データｂ３乃至ｂ７の１０個のデータが、１０回の演算ステップ毎に切り替えられながらセットされる。

そして、欠落画素位置Ｘに対応するバッファレジスタ４０Ｘを中央とし、その前後２つのバッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０ｉ，４０ｊから構成される５つの画素データａ８，ａ９，Ｘｉ，ｂ１，ｂ９が比較データの「基本ブロック」となる。なお、画素データＸｉは、上記画素データａ３乃至ａ７、画素データｂ３乃至ｂ７のいずれか１つである。

この「基本ブロック」と比較される「比較対象ブロック」は、基本ブロックの前後に位置する画素データａ１乃至ａ９、画素データｂ１乃至ｂ９から同じ長さのブロック（５ブロック）を持つ画素データが選択される。ここでは、「画素データａ１乃至ａ５」、「画素データａ２乃至ａ６」、「画素データａ３乃至ａ７」、「画素データａ４乃至ａ８」、「画素データａ５乃至ａ９」、「画素データｂ１乃至ｂ５」、「画素データｂ２乃至ｂ６」、「画素データｂ３乃至ｂ７」、「画素データｂ４乃至ｂ８」、「画素データｂ５乃至ｂ９」の１０個のブロックが比較対象ブロックとして定められている。よって、バッファレジスタ４０Ｘに切り替えセットされる画素データａ３乃至ａ７、画素データｂ３乃至ｂ７の各画素データは、上記した１０個の「比較対象ブロック」の中央の画素データである。なお、ここでは前後５個ずつ、計１０個の比較対象データを選択したが、その個数は任意に設定することができ、前後５画素以上であることが好ましい。

１０個の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０は、標準偏差算出回路４２ａ乃至４２ｊ、共分散算出回路４３ａ乃至４３ｊ、標準偏差算出回路４４ａ乃至４４ｊ、および相関係数・スカラ比算出回路４５ａ乃至４５ｊからそれぞれ構成される。そして、次の３つのポイントによって相関係数を算出する。第１のポイントとして、相関係数は５画素の２フレームで係数を算出する。また第２のポイントとして、相関係数は「基本フレーム」と１０個の「比較対象フレーム」とを比較して求める。第３のポイントとして、「基本フレーム」中の欠落画素は「比較対象フレーム」の中央画素の値を挿入し、相関係数を算出する。

第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１の標準偏差算出回路４２ａには、入力画素データａ１、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｄから出力される画素データａ２乃至ａ５の５つの画素データが入力される。即ち、第１の比較対象ブロックである画素データａ１乃至ａ５が入力される。標準偏差算出回路４４ａには、バッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから出力される基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２が入力される。つまり、第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１では、基本ブロックの欠落画素位置Ｘに第１の比較対象ブロックの中央の画素データａ３がセットされている。また、共分散算出回路４３ａには、標準偏差算出回路４２ａと同じ画素データａ１乃至ａ５と、基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２が入力される。そして、標準偏差算出回路４２ａ、共分散算出回路４３ａ、標準偏差算出回路４４ａの演算結果は、相関係数・スカラ比算出回路４５ａに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ａは、後述する演算処理を実行して第１の相関係数と、第１のスカラ比を出力する。

第２の相関係数・スカラ比算出回路４０２の標準偏差算出回路４２ｂには、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｅから出力される画素データａ２乃至ａ６の５つの画素データ（第２の比較対象ブロック）が入力される。標準偏差算出回路４４ｂには、バッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから出力される基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ４，ｂ１，ｂ２が入力される。つまり、第２の相関係数・スカラ比算出回路４０２では、基本ブロックの欠落画素位置Ｘに第２の比較対象ブロックの中央の画素データａ４がセットされている。また、共分散算出回路４３ｂには、標準偏差算出回路４２ｂと同じ画素データａ２乃至ａ６と、基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ４，ｂ１，ｂ２が入力される。そして、標準偏差算出回路４２ｂ、共分散算出回路４３ｂ、標準偏差算出回路４４ｂの演算結果は、相関係数・スカラ比算出回路４５ｂに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ｂは、後述する演算処理を実行して第２の相関係数と、第２のスカラ比を出力する。

第３の相関係数・スカラ比算出回路４０３の標準偏差算出回路４２ｃには、バッファレジスタ４０ｂ乃至４０ｆから出力される画素データａ３乃至ａ７の５つの画素データ（第３の比較対象ブロック）が入力される。標準偏差算出回路４４ｃには、バッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから出力される基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ５，ｂ１，ｂ２が入力される。つまり、第３の相関係数・スカラ比算出回路４０３では、基本ブロックの欠落画素位置Ｘに第３の比較対象ブロックの中央の画素データａ５がセットされている。また、共分散算出回路４３ｃには、標準偏差算出回路４２ｃと同じ画素データａ３乃至ａ７と、基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ５，ｂ１，ｂ２が入力される。そして、標準偏差算出回路４２ｃ、共分散算出回路４３ｃ、標準偏差算出回路４４ｃの演算結果は、相関係数・スカラ比算出回路４５ｃに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ｃは、後述する演算処理を実行して第３の相関係数と、第３のスカラ比を出力する。

第４の相関係数・スカラ比算出回路４０４では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ａ６，ｂ１，ｂ２が入力され、第４の比較対象ブロックとして画素データａ４乃至ａ８が入力される以外は上記と同じである。また、第５の相関係数・スカラ比算出回路４０５では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ａ７，ｂ１，ｂ２が入力され、第５の比較対象ブロックとして画素データａ５乃至ａ９が入力される以外は上記と同じである。

第６の相関係数・スカラ比算出回路４０６では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ｂ３，ｂ１，ｂ２が入力され、第６の比較対象ブロックとして画素データｂ１乃至ｂ５が入力される以外は上記と同じである。また、第７の相関係数・スカラ比算出回路４０７では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ｂ４，ｂ１，ｂ２が入力され、第７の比較対象ブロックとして画素データｂ２乃至ｂ６が入力される以外は上記と同じである。

第８の相関係数・スカラ比算出回路４０８では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ｂ５，ｂ１，ｂ２が入力され、第８の比較対象ブロックとして画素データｂ３乃至ｂ７が入力される以外は上記と同じである。また、第９の相関係数・スカラ比算出回路４０９では、基本ブロックとして画素データａ８，ａ９，ｂ６，ｂ１，ｂ２が入力され、第９の比較対象ブロックとして画素データｂ４乃至ｂ８が入力される以外は上記と同じである。

最後に、第１０の相関係数・スカラ比算出回路４１０の標準偏差算出回路４２ｊには、バッファレジスタ４０ｍ乃至４０ｑから出力される画素データｂ５乃至ｂ９の５つの画素データ（第１０の比較対象ブロック）が入力される。標準偏差算出回路４４ｊには、バッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから出力される基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ｂ７，ｂ１，ｂ２が入力される。つまり、第１０の相関係数・スカラ比算出回路４１０では、基本ブロックの欠落画素位置Ｘに第１０の比較対象ブロックの中央の画素データｂ７がセットされている。また、共分散算出回路４３ｊには、標準偏差算出回路４２ｊと同じ画素データｂ５乃至ｂ９と、基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ｂ７，ｂ１，ｂ２が入力される。そして、標準偏差算出回路４２ｊ、共分散算出回路４３ｊ、標準偏差算出回路４４ｊの演算結果は、相関係数・スカラ比算出回路４５ｊに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ｊは、後述する演算処理を実行して第１０の相関係数と、第１０のスカラ比を出力する。

そして、第１乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０における相関係数の算出を一般式で表現すると以下のようになる。

即ち、２組の数値からなるデータ列（ｘ，ｙ）＝｛（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ｝（ただし、ｉ＝１，２，‥，ｎ）が与えられた時、相関係数は以下のように求められる。

これは、各データの平均からのずれを表すベクトル

のなす角の余弦である。

また、この式（１）は共分散をそれぞれの標準偏差で割ったものに等しい。

そこで、標準偏差算出回路４２ａ乃至４２ｊおよび標準偏差算出回路４４ａ乃至４４ｊは、式（１）の分母の右辺と左辺の標準偏差を算出する回路である。

図４は、標準偏差算出回路４２ａ乃至４２ｊおよび標準偏差算出回路４４ａ乃至４４ｊの詳細な構成を示すブロック図である。上記した基本ブロックの各５フレームの画素データ（各１０ビット幅）又は第１乃至第１０の比較対象ブロックの各５フレームの画素データ（各１０ビット幅）は、減算器４２１０乃至４２１４、および加算器４２２へ入力される。加算器４２２は、５フレームの画素データを加算して、割算器４２３へ入力する。割算器４２３は、加算器４２２からの（加算データ／５）の割算処理を行い、５フレームの画素データの平均値を算出して、減算器４２１０乃至４２１４に入力する。

減算器４２１０乃至４２１４は、各５フレームの画素データから前記平均値を減算して、乗算器４２４１乃至４２４５の乗数および被乗数に入力することによって、乗算器４２４１乃至４２４５は入力データのべき乗の乗算値を算出する。そして、その出力を加算器４２５に入力する。加算器４２５からの加算データは平方根計算回路４２６に出力され、加算データの平方根が標準偏差値Ｈｉ０又はＨｉ１として出力される。これにより、上記式（１）の分母の左辺に示した基本ブロックの標準偏差値又は右辺に示した比較対象ブロックの標準偏差値が算出される。なお、平方根計算回路４２６には、公知のニュートン法等が用いられる。

図５は、共分散算出回路４３ａ乃至４３ｊの詳細な構成を示すブロック図である。共分散算出回路４３ａ乃至４３ｊは、式（１）の分子の共分散を算出する回路である。そして、図５での入力信号は、共分散算出回路４３ａを例示している。即ち、基本ブロックの５フレームの画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２（各１０ビット幅）と第１の比較対象ブロックの５フレームの画素データａ１乃至ａ５（各１０ビット幅）が入力信号として入力される例としている。

上記基本ブロックの画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２は、減算器４３１０乃至４３１４、および加算器４３３に入力される。同様に、第１の比較対象ブロックの画素データａ１乃至ａ５は、減算器４３１５乃至４３１９、および加算器４３５に入力される。加算器４３３は、画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２を加算して、その加算値（ａ８＋ａ９＋ａ３＋ｂ１＋ｂ２）を割算器４３４に出力する。割算器４３４は、（ａ８＋ａ９＋ａ３＋ｂ１＋ｂ２）／５の割算を行い、画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２の平均値ａｖ０を算出して、減算器４３１０乃至４３１４に出力する。また、加算器４３５は、画素データａ１乃至ａ５を加算して、その加算値（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５）を割算器４２６に出力する。割算器４２６は、（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５）／５の割算を行い、画素データａ１乃至ａ５の平均値ａｖ１を算出して、減算器４３１５乃至４３１９に出力する。

減算器４３１０は、（ａ８−ａｖ０）の減算を行い、減算値ａ８’を乗算器４３７１に出力する。同様に、減算器４３１１は、（ａ９−ａｖ０）の減算を行い、減算値ａ９’を乗算器４３７２に出力する。減算器４３１２は、（ａ３−ａｖ０）の減算を行い、減算値ａ３’を乗算器４３７３に出力する。減算器４３１３は、（ｂ１−ａｖ０）の減算を行い、減算値ｂ１’を乗算器４３７４に出力する。減算器４３１４は、（ｂ２−ａｖ０）の減算を行い、減算値ｂ２’を乗算器４３７５に出力する。

また減算器４３１５は、（ａ１−ａｖ１）の減算を行い、減算値ａ１’を乗算器４３７１に出力する。同様に、減算器４３１６は、（ａ２−ａｖ１）の減算を行い、減算値ａ２’を乗算器４３７２に出力する。減算器４３１７は、（ａ３−ａｖ１）の減算を行い、減算値ａ３’’を乗算器４３７３に出力する。減算器４３１８は、（ａ４−ａｖ１）の減算を行い、減算値ａ４’を乗算器４３７４に出力する。減算器４３１９は、（ａ５−ａｖ１）の減算を行い、減算値ａ５’を乗算器４３７５に出力する。

乗算器４３７１は、（ａ８’×ａ１’）の掛け算を行い、その結果を加算器４３８へ出力する。また、乗算器４３７２は、（ａ９’×ａ２’）の掛け算を行い、その結果を加算器４３８へ出力する。乗算器４３７３は、（ａ３’×ａ３’’）の掛け算を行い、その結果を加算器４３８へ出力する。乗算器４３７４は、（ｂ１’×ａ４’）の掛け算を行い、その結果を加算器４３８へ出力する。乗算器４３７５は、（ｂ２’×ａ５’）の掛け算を行い、その結果を加算器４３８へ出力する。加算器４３８は、（ａ８’×ａ１’＋ａ９’×ａ２’＋ａ３’×ａ３’’＋ｂ１’×ａ４’＋ｂ２’×ａ５’）の加算を行なう。

これにより、上述した式（１）の分子に示した共分散が算出される。図５では、第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１の共分散算出回路４３ａを示しているので、加算器４３８から出力された共分散値Ｋａは、第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１へ出力される。第２乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０２乃至４１０の共分散算出回路４３ｂ乃至４３ｊでも、それぞれに入力される基本ブロックと比較対象ブロックの共分散値Ｋｉ（ｉ＝ｂ乃至ｊ）が同様に算出される。

図６は、相関係数・スカラ比算出回路４５ａ乃至４５ｊの詳細な構成を示すブロック図である。相関係数・スカラ比算出回路４５ｉ（ｉ＝ａ乃至ｊ、以下同様）では、共分散算出回路４３ｉから出力された共分散値Ｋｉが割算器４５１の被除数として入力される。また、標準偏差算出回路４２ｉからの標準偏差値Ｈｉ０と、標準偏差算出回路４４ｉからの標準偏差値Ｈｉ１は、乗算器４５２に入力される。そして、乗算器４５２の掛け算結果である掛け算値（Ｈｉ０×Ｈｉ１）は、除数として割算器４５１に入力される。割算器４５１では、［Ｋｉ／（Ｈｉ０×Ｈｉ１）］の割算が行われ、その結果はセレクタ４５３の一方側に入力される。このセレクタ４５３の他方側には、相関係数「０」が入力されている。乗算器４５２からの掛け算値（Ｈｉ０×Ｈｉ１）は、０割検出器４５４に入力され、ゼロ検出が行われる。０割検出器４５４からのゼロ検出信号は、セレクタ４５３の選択信号として入力される。そして、セレクタ４５３は、０割検出器４５４からゼロ検出信号が出力される場合は、相関係数「０」（相関係数ゼロ）を選択出力し、ゼロ検出信号が出力されない場合は、割算器４５１の割算値［Ｋｉ／（Ｈｉ０×Ｈｉ１）］を選択出力する。この選択出力が当該ブロックの「相関係数」となる。

また、標準偏差算出回路４２ｉからの標準偏差値Ｈｉ０は割算器４５５の被除数として入力され、標準偏差算出回路４４ｉからの標準偏差値Ｈｉ１は割算器４５５の除数として入力される。そして、割算器４５５では、（Ｈｉ０／Ｈｉ１）の割算が行われ、その結果はセレクタ４５６の一方側に入力される。このセレクタ４５６の他方側には、固定値が入力されている。また、標準偏差算出回路４４ｉからの標準偏差値Ｈｉ１は、０割検出器４５７に入力され、ゼロ検出が行われる。０割検出器４５７からのゼロ検出信号は、セレクタ４５６の選択信号として入力される。そして、セレクタ４５６は、０割検出器４５４からゼロ検出信号が出力される場合は、固定値（スカラ比Ｘ）を選択出力し、ゼロ検出信号が出力されない場合は、割算器４５５の割算値（Ｈｉ０／Ｈｉ１）をスカラ比として選択出力する。この選択出力が当該ブロックの「スカラ比」となる。

こうして、第１乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０で算出されたそれぞれの相関係数とスカラ比、並びにそれぞれの補間データ（ａ３乃至ａ７、ｂ３乃至ｂ７）がピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０に入力される。

（ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０の構成）
図７（図７Ａおよび図７Ｂ）は、ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０の詳細な構成を示すブロック図である。ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０は、図３（図３Ａおよび図３Ｂ）の第１乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０から出力された相関係数とスカラ比、およびそれぞれの基本ブロックの中央に挿入した仮補間データを入力として、相関係数の最大値を検出して、それに対応する仮補間データを本補間データとして出力するものである。同時に、本補間データとして採用するか否かを示す真偽判定信号であるステータス信号（即ち、線形補間を選択するか又はマッチング補間を選択する信号）も同時に生成するものである。

そして、ピーク検出・補間切替・補間値確定回路７０は、９つの比較回路７０１乃至７０９によって構成される。

第１段目の比較回路７０１乃至７０５では、第１乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０の任意の組合せペアの信号が入力される。ここでは、比較回路７０１では、第１および第２の相関係数・スカラ比算出回路４０１および４０２からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。

また、比較回路７０２では、第３および第４の相関係数・スカラ比算出回路４０３および４０４からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。また、比較回路７０３では、第５および第６の相関係数・スカラ比算出回路４０５および４０６からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。

また、比較回路７０４では、第７および第８の相関係数・スカラ比算出回路４０７および４０８からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。また、比較回路７０５では、第９および第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０９および４１０からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。

第２段目の比較回路７０６では、比較回路７０１と比較回路７０２からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。第２段目の比較回路７０７では、比較回路７０３と比較回路７０４からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。第２段目の比較回路７０８では、比較回路７０７と比較回路７０５からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方の相関係数、スカラ比、および仮補間値を出力する。

最終段目の比較回路７０９では、比較回路７０６と比較回路７０８からの相関係数とスカラ比が比較され、相関係数の大きい方を検出して、その大きい方（最大値）の仮補間値（本補間値）と、セレクタ６０のステータス信号（選択信号）を生成して出力する。なお、相関係数・スカラ比算出回路４０１乃至４１０の比較組合せペアは、任意に定めて構わない。

図８は、比較回路７０１乃至７０８の更に詳細な構成を示すブロック図である。また、図９は最終段の比較回路７０９の更に詳細な構成を示すブロック図である。先ず、図８の比較回路７０１乃至７０８では、それぞれ比較器７２、セレクタ７３，７４，７５から構成されている。

比較器７２では、入力される２つの相関係数Ａ，Ｂを比較して、大きい方の相関係数を選択する選択信号をセレクタ７３、７４、７５に出力する。その選択信号によってセレクタ７３では大きい方の相関係数に対応する仮補間値が選択出力される。また、セレクタ７４では、大きい方の相関係数が選択出力される。また、セレクタ７５では、大きい方の相関係数に対応するスカラ比が選択出力される。

図９の最終段の比較回路７０９では、比較器７０９１、セレクタ７０９２、７０９３，７０９４に加えて、判定回路７０９５、真偽判定器７０９６、ＡＮＤゲート７０９７が設けられている。

図９の比較器７０９１では、入力される２つの相関係数Ａ，Ｂを比較して、大きい方の相関係数（最大値）に対応する選択信号をセレクタ７０９２，７０９３，９０９４に出力する。その選択信号によってセレクタ７０９２では、大きい方の相関係数に対応する仮補間値（本補間値）が選択出力される。また、セレクタ７０９３では、大きい方の相関係数ｘが選択出力され、判定回路７０９５に入力される。判定回路７０９５は、入力される相関係数ｘが所定値(例えば、０．９０以上）であるか否かを判定し、所定値であれば“１”を、所定値でなければ“０”をＡＮＤゲート７０９７に出力する。

また、セレクタ７０９４では、大きい方の相関係数に対応するスカラ比が選択出力され、真偽判定器７０９６に入力される。真偽判定器７０９６では、選択出力されたスカラ比ｘが所定範囲内（例えば、０．５＜ｘ＜２）であれば“１”を、所定範囲内でなければ“０”をＡＮＤゲート７０９７に出力する。そして、ＡＮＤゲート７０９７から出力は、ステータス信号としてセレクタ６０（図２を参照）に出力される。ステータス信号は、マッチング補間からの出力である本補間値を選択する信号”１”をセレクタ６０に出力し、それ以外では線形補間回路５０(図１を参照）の出力を選択する信号”０”をセレクタ６０に出力するものである。

（実施形態の動作説明）
次に、本発明の実施形態に係る画像補間装置の動作を説明する。
図１０は、画像補間装置のパターンマッチング回路４０の動作を示すフローチャートである。図１１は、パターンマッチング回路４０の状態遷移図である。また、図１２はマッチング補間のタイミングチャートを示す図である。以下、図１乃至図１２を参照して画像補間装置の動作を説明する。

先ず、画像読取センサ１０内のコンタクトイメージセンサ１０ａ，１０ｂの欠落画素位置Ｘの、例えば前後９つの各画像読取素子２０から読み取られた１０ビット幅の各画素データと欠落画素位置Ｘのダミーデータは入力信号の流れに従い、シフトレジスタ３０と、パターンマッチング回路４０に同時に入力される。そして、パターンマッチング回路４０では、末尾の画素データを除く１７個の画素データが、図２のバッファレジスタ４０ａ乃至４０ｑにセットされる（図１０のステップＳ１００）。バッファレジスタには、欠落画素位置Ｘを補間するためのパターンマッチングを行う際に、最適な画素データを見つけるための仮補間値が設定されるバッファレジスタ４０Ｘが用意されている。このバッファレジスタ４０Ｘには、パターンマッチング動作開始前には欠落画素位置Ｘのダミーデータがセットされる。

そして、欠落画素位置Ｘを中心とする基本ブロック（５フレーム）のデータと、基本ブロックと同じ大きさの画素データであって、基本ブロックに近い位置から抽出した１０個の比較対象ブロックとのパターンマッチングが開始される。この１０回のパターンマッチングを実行するために、相関係数計算ループｉがｉ＜１０であることをステップＳ１１０でチェックされる。これにより、以下に説明するステップＳ１１０乃至Ｓ１９０の動作が１０回繰り返し実行される（図１０のステップＳ１１０）。

パターンマッチングの前方５つの相関係数の計算、即ち、第１乃至第５の比較対象ブロックの相関係数を算出する動作では、まず比較対象ブロックの読み出しに当たってはフレーム先頭アドレスが０〜４まで移動することになる。基本ブロックのフレーム先頭アドレスは「７」固定である（図１０のステップＳ１２０）。

そして、第１の比較対象ブロックの中央の画素データを持つバッファレジスタ４０ｂから出力される画素データａ３が、バッファレジスタ４０Ｘに欠落画素として挿入（仮補間）される（図１０のステップＳ１３０）。これにより、フレーム先頭アドレスが「７」であるバッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから読み出された５フレームの画素データ（基本ブロック１）ａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２が第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１の標準偏差算出回路４４ａに入力される。そして、標準偏差算出回路４４ａによって、基本ブロック１の標準偏差が算出される（図１０のステップＳ１４０）。

また、フレーム先頭アドレス「０」から読み出された５フレームの画素データ、即ち、入力画素データａ１、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｄから読み出された画素データａ２乃至ａ５の画素データが、第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１の標準偏差算出回路４２ａに入力される（図１０のステップＳ１５０）。そして、標準偏差算出回路４２ａによって、比較対象ブロック１の標準偏差が算出される（図１０のステップＳ１６０）。

更に、比較対象ブロック１の画素データａ１乃至ａ５および基本ブロック１の画素データａ８，ａ９，ａ３，ｂ１，ｂ２が入力される第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１の共分散算出回路４３ａによって、共分散ａが算出される（図１０のステップＳ１７０）。

そして、標準偏差算出回路４４ａによって算出された基本ブロックａの標準偏差ａ０、標準偏差算出回路４２ａによって算出された比較対象ブロックａの標準偏差ａ１、および共分散算出回路４３ａによって算出された共分散ａが相関係数・スカラ比算出回路４５ａに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ａは、２つの標準偏差ａ０／ａ１と共分散ａを用いて第１の相関係数ａを算出すると共に、２つの標準偏差を用いて第１のスカラ比ａ（ベクトル比）を算出する（図１０のステップＳ１８０）。これらの第１の相関係数ａと第１のスカラ比ａの算出に当たっては、標準偏差の０割検出を行ってエラー処理が行われる（図１０のステップＳ１８１）。

最後に、相関係数・スカラ比算出回路４５ａによって算出された第１の相関係数ａと第１のスカラ比ａ、およびステップＳ１３０で設定した仮補間値ａ３が、図示しない一時保存メモリに一時保存される（図１０のステップＳ１９０）。これにより、第１の相関係数・スカラ比算出回路４０１における演算を全て終了して、ステップＳ１１０に戻る。

そして、ステップＳ１１０の判断によって２回目の相関係数計算ループが開始される。２回目のループでは、第２の比較対象ブロックの中央の画素データを持つバッファレジスタ４０ｃから出力される画素データａ４が、バッファレジスタ４０Ｘに欠落画素として挿入（仮補間）される（図１０のステップＳ１３０）。これにより、フレーム先頭アドレスが「７」であるバッファレジスタ４０ｇ，４０ｈ，４０Ｘ，４０ｉ，４０ｊから読み出された５フレームの画素データ（基本ブロック２）ａ８，ａ９，ａ４，ｂ１，ｂ２が第２の相関係数・スカラ比算出回路４０２の標準偏差算出回路４４ｂに入力される。そして、標準偏差算出回路４４ｂによって、基本ブロック２の標準偏差ｂ０が算出される（図１０のステップＳ１４０）。

また、フレーム先頭アドレス「１」から読み出された５フレームの画素データ、即ち、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｅから読み出された画素データａ２乃至ａ６の画素データが、第２の相関係数・スカラ比算出回路４０２の標準偏差算出回路４２ｂに入力される（図１０のステップＳ１５０）。そして、標準偏差算出回路４２ｂによって、比較対象ブロック２の標準偏差ｂ１が算出される（図１０のステップＳ１６０）。

更に、比較対象ブロック２の画素データａ２乃至ａ６および基本ブロック２の画素データａ８，ａ９，ａ４，ｂ１，ｂ２が入力される第１の相関係数・スカラ比算出回路４０２の共分散算出回路４３ｂによって、共分散ｂが算出される（図１０のステップＳ１７０）。

そして、標準偏差算出回路４４ｂによって算出された基本ブロック２の標準偏差ｂ０、標準偏差算出回路４２ｂによって算出された比較対象ブロック２の標準偏差ｂ１、および共分散算出回路４３ｂによって算出された共分散ｂが相関係数・スカラ比算出回路４５ｂに入力される。相関係数・スカラ比算出回路４５ｂは、２つの標準偏差ｂ０／ｂ１と共分散ｂを用いて第２の相関係数を算出すると共に、２つの標準偏差を用いて第２のスカラ比ｂ（ベクトル比）を算出する（図１０のステップＳ１８０）。これらの第２の相関係数ｂと第２のスカラ比ｂの算出に当たっては、標準偏差の０割検出を行ってエラー処理が行われる（図１０のステップＳ１８１）。

最後に、相関係数・スカラ比算出回路４５ｂによって算出された第２の相関係数ｂと第２のスカラ比ｂ、およびステップＳ１３０で設定した仮補間値ａ４が、図示しない一時保存メモリに一時保存される（図１０のステップＳ１９０）。これにより、第２の相関係数・スカラ比算出回路４０２における演算を全て終了して、ステップＳ１１０に戻る。

同じ動作を、第３乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路４０３乃至４１０において実行され、算出された第３乃至第１０の相関係数、第３乃至第１０のスカラ比、および各ステップＳ１３０で設定したそれぞれの仮補間値が、図示しない一時保存メモリに一時保存される。そして、ステップＳ１１０に戻り、１０回の相関係数計算ループが終了したことを判断して、ステップＳ２００に移る。

なお、第６乃至第１０の相関係数計算ループでは、後方５フレームの相関係数を算出するものであるので、ステップＳ１２０では、比較対象ブロックの読み出しに当たっては、フレーム先頭アドレスを１０〜１４まで移動することになる。

ステップＳ２００では、一時保存メモリに一時保存された第１乃至第１０の相関係数、第１乃至第１０のスカラ比、および各ステップＳ１３０で設定したそれぞれの仮補間値が読み出されて、図７の比較回路７０１乃至７０９によって、第１乃至第１０の相関係数の中から、相関係数の最大値が検出される。また、最大値の相関係数を算出した時の仮補間値を本補間値として出力する（図１０のステップＳ２００）。

そして、最大値の相関係数の値が所定値（例えば、０．９０）以上であって、且つスカラ比から算出した標準偏差比ｈが所定範囲内（例えば、０．５＜ｈ＜２）である場合は（図１０のステップＳ２１０のＹｅｓ）、ステップＳ２００で求めた本補間値を欠落画素の補間値として出力する（（図１０のステップＳ２２０）。一方、最大値の相関係数の値が所定値（例えば、０．９０未満）、又はスカラ比から算出した標準偏差比ｈが所定範囲内（例えば、０．５＜ｈ＜２）でない場合は（図１０のステップＳ２１０のＮｏ）、線形補間回路５０で求めた線形補間値を欠落画素の補間値として出力する（図１０のステップＳ２３０）。

図１１は、実施形態に係わる画像補間装置の動作遷移図を示している。図１２は、図２に示す画像補間装置の動作タイミングを示している。図１１，図１２から理解されるように、画像補間装置は、アイドル状態３００→データ保持状態３１０→標準偏差／共分散計算状態３２０→クリア状態３３０の順に変化して、再びアイドル状態３００に戻るルーチンを持っている。

そして、アイドル状態３００からクロック信号ＣＬＫとイネーブル信号ＥＮ１の立ち上がりによってデータ保持状態３１０に移る。データ保持状態３１０では、クロックＣＬＫ０〜１８の期間で、バッファレジスタ４０ａ乃至４０ｑ、４０Ｘに画素データを保持する。この間、イネーブル信号ＥＮ１は“正”、イネーブル信号ＥＮ２は“負”である。そして、カウンタ値が「９」になった時のタイミングで欠落画素のダミーデータが設定される。

次の標準偏差／共分散計算状態３２０では、クロックＣＬＫ１９〜２７の期間で、標準偏差算出回路４４ｉによって基本ブロックｉの標準偏差が算出され、標準偏差算出回路４２ｉによって比較対象ブロックｉの標準偏差が算出され、共分散算出回路４３ｉによって共分散ｉが算出される。それら算出された標準偏差値、共分散値が次段の相関係数・スカラ比算出回路４５ｉに入力される。この間、イネーブル信号ＥＮ１は“負”、イネーブル信号ＥＮ２は“正”である。そして、カウンタ値が「２７」になった時のタイミングで欠落画素の仮補間値が出力される。

最後にクリア状態３３０では、クロック信号ＣＬＫ２８とクリア信号ＣＬＲ−ｎに応じて、画像補間装置を構成する各回路がクリアされる。

以上詳述した発明によれば、網点領域内であるか非網点領域内であるかを判別する判別手段を用いることなく、複数のコンタクトイメージセンサの連結部分に対応する位置の画素データを精度良く補間することができる。また、連結部分の継ぎ目が目立たない画像が得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において、適宜設計変更しても良い。

１０‥画像読取センサ
１０ａ，１０ｂ‥コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）
２０‥画像読取素子
３０‥シフトレジスタ
４０‥パターンマッチング回路
５０‥線形補間回路
６０‥セレクタ
７０‥ピーク検出・補間切替・補間値確定回路
８０‥タイミングパルス生成回路
９０‥ステートマシン制御回路
４０ａ乃至４０ｑ、４０Ｘ‥バッファレジスタ
４０１乃至４１０‥第１乃至第１０の相関係数・スカラ比算出回路
４２ａ乃至４２ｊ、４４ａ乃至４４ｊ‥標準偏差算出回路
４３ａ乃至４３ｊ‥共分散算出回路
４５ａ乃至４５ｊ‥相関係数・スカラ比算出回路
７０１乃至７０９‥比較回路

Claims (12)

1. 多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、
   前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、
   前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックとのパターンマッチングによってそれぞれの相関係数を算出し、その相関係数の中から最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数を算出した時の前記仮補間データを前記補間対象画素の本補間データとして出力すると共に、前記本補間データを採用するか否かを示す真偽判定信号を出力するマッチング補間データ生成手段と、
   前記真偽判定信号に基づいて前記本補間データ又は前記線形補間データを選択して、前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、
   を備えていることを特徴とする画像補間装置。
2. 前記複数の基本ブロックは前記仮補間データに前記複数のマッチング対象ブロックの中央に設定された画素データがそれぞれ挿入され、
   １つの基本ブロックと対応するマッチング対象ブロックとの前記パターンマッチングでは、前記マッチング対象ブロックおよび前記基本ブロックの画素データからそれぞれ算出された標準偏差と、前記基本ブロックの画素データと前記マッチング対象ブロックの画素データとから算出した共分散とから、前記相関係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像補間装置。
3. 前記基本ブロックおよび前記マッチング対象ブロックは、それぞれ６以上であることを特徴とする請求項２に記載の画像補間装置。
4. 前記基本ブロックと対応する前記マッチング対象ブロックとの前記パターンマッチングによって複数の相関係数を算出すると同時に、
   各基本ブロックとそれに対応する各マッチング対象ブロックのそれぞれの標準偏差を被除数および除数に設定して複数のスカラ比を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像補間装置。
5. 前記複数の相関係数を段階的に比較することによって最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数が所定値より大きい場合、前記最大値の相関係数を算出した前記仮補間データを前記補間対象画素の前記本補間データとして出力することを特徴とする請求項４に記載の画像補間装置。
6. 前記最大値の相関係数を算出した時のスカラ比が所定範囲内である場合、前記本補間データを採用する前記真偽判定信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の画像補間装置。
7. 多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、
   前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、
   前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データのパターンマッチングによって得られたマッチング補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力するマッチング補間データ生成手段と、
   前記マッチング補間データ生成手段から出力される前記本補間データ又は線形補間データ生成手段から出力される前記線形補間データを選択して前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、
   を備える画像補間装置の画像補間方法であって、
   マッチング補間データ生成手段は、
   前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックとのパターンマッチングによって複数の相関係数を算出し、
   前記複数の相関係数の中から最大値の相関係数を求め、
   前記最大値の相関係数を算出した時の前記仮補間データを前記補間対象画素の本補間データとして出力すると共に、前記本補間データを採用するか否かを示す真偽判定信号を前記選択手段に出力することを特徴とする画像補間方法。
8. 前記複数の基本ブロックは前記仮補間データに前記複数のマッチング対象ブロックの中央に設定された画素データがそれぞれ挿入され、
   １つの基本ブロックと対応するマッチング対象ブロックとの前記パターンマッチングでは、前記マッチング対象ブロックおよび前記基本ブロックの画素データからそれぞれ算出された標準偏差と、前記基本ブロックの画素データと前記マッチング対象ブロックの画素データとから算出した共分散とから、前記相関係数を算出することを特徴とする請求項７に記載の画像補間方法。
9. 前記基本ブロックと対応する前記マッチング対象ブロックとの前記パターンマッチングによって複数の相関係数を算出すると同時に、
   各基本ブロックとそれに対応する各マッチング対象ブロックのそれぞれの標準偏差を被除数および除数に設定して複数のスカラ比を算出することを特徴とする請求項８に記載の画像補間方法。
10. 前記複数の相関係数を段階的に比較することによって最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数が所定値より大きい場合、前記最大値の相関係数を算出した前記仮補間データを前記補間対象画素の前記本補間データとして出力することを特徴とする請求項９に記載の画像補間方法。
11. 前記最大値の相関係数を算出した時のスカラ比が所定範囲内である場合、前記本補間データを採用する前記真偽判定信号を出力することを特徴とする請求項１０に記載の画像補間方法。
12. 多数の画像読取素子が直線状に配列された複数のコンタクトイメージセンサが連結され、その連結部が補間対象画素とする画像読取装置と、
    前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データの線形補間によって得られた線形補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力する線形補間データ生成手段と、
    前記画像読取装置によって読み取られた前記補間対象画素が位置する前後の画素データのパターンマッチングによって得られたマッチング補間データを前記補間対象画素に対する補間データとして出力するマッチング補間データ生成手段と、
    前記マッチング補間データ生成手段から出力される前記本補間データ又は線形補間データ生成手段から出力される前記線形補間データを選択して前記補間対象画素位置に挿入する選択手段と、
    を備える画像補間装置の画像補間プログラムであって、
    マッチング補間データ生成手段は、
    前記前後の画素データを含む複数の画像データの中央に異なる仮補間データを挿入した複数の基本ブロックの画素データと、前記補間対象画素の位置に近い前後５画素以上の画像データから切り出された前記基本ブロックと同じ大きさを有する複数の比較対象ブロックの画素データとからそれぞれ算出された標準偏差と、前記複数の基本ブロックの画素データと前記複数のマッチング対象ブロックの画素データとから算出した共分散とから、前記相関係数を算出すると同時に、各基本ブロックとそれに対応する各マッチング対象ブロックのそれぞれの標準偏差を被除数および除数に設定して複数のスカラ比を算出する相関係数・スカラ比算出機能と、
    前記複数の相関係数を段階的に比較することによって最大値の相関係数を求め、その最大値の相関係数が所定値より大きい場合、前記最大値の相関係数を算出した前記仮補間データを前記補間対象画素の前記本補間データとして出力すると共に、前記最大値の相関係数を算出した時のスカラ比が所定範囲内である場合、前記本補間データを採用する前記真偽判定信号を出力する補間値確定機能と
    を有することを特徴とする画像補間プログラム。

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