JP2012044506A - 画像読取装置、および、欠陥画素検出方法 - Google Patents

画像読取装置、および、欠陥画素検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リニアリティ不良の検出によって、従来よりも精度良く欠陥画素の検出を行う
技術を提供することを目的とする。
【解決手段】画像読取装置50は、複数の光電変換素子が配列された撮像部を備え、光
電変換素子によって基準面を読み取ったデータに基づいてシェーディング補正を行うシェ
ーディング補正部と、シェーディング補正部によってシェーディング補正されたデータを
用いて、隣接する光電変換素子間の出力差を判定し、当該判定結果に基づいて欠陥画素を
検出する欠陥画素検出部と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像読取装置、および、欠陥画素検出方法に関する。
スキャナー装置には、欠陥画素として検出された画素を使用せずに、その隣接もしくは
近隣の画素で代用する「欠陥画素補正」という処理を行う機能がある(例えば、特許文献
1)。
従来から、欠陥画素の検出には、リニアリティ不良を検出することが好ましいことが知
られている。ここで、リニアリティとは、光量に対して注目画素の出力が比例しているこ
とを指す。
リニアリティ不良を検出するためには、光量を正確に制御し、その光量に対して注目画
素の出力が比例しているか否か判定する必要がある。
特開2000−92397号
しかし、光源(例えば、LED)の点灯時間で光量を制御する場合には、正確に光量を
制御できる保障はないため、リニアリティ不良の検出は欠陥画素の検出には採用されてい
ない。
本発明は、リニアリティ不良の検出によって、従来よりも精度良く欠陥画素の検出を行
う技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本願発明は、複数の光電変換素子が配列された撮像部を備え
る画像読取装置であって、前記光電変換素子によって基準面を読み取ったデータに基づい
てシェーディング補正を行うシェーディング補正部と、前記シェーディング補正部によっ
てシェーディング補正されたデータを用いて、隣接する光電変換素子間の出力差を判定し
、当該判定結果に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画素検出部と、を備える。
本発明の画像読取装置50の概略構成の一例を示すブロック図である。 (A)シェーディング補正後の読取画像(各画素)の出力値を示す図である。(B)シェーディング補正後の読取画像(各画素)の出力値を示す図である。 隣接する画素間の出力差を判定してリニアリティ不良の画素を検出する処理を説明するための図である。 画像読取装置50で実行される欠陥画素検出処理の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態が適用された画像読取装置50の概略構成の一例を示すブ
ロック図である。
画像読取装置50は、筐体の上面に原稿台(不図示)を備えた、いわゆるフラットベッ
ド型画像読取装置である。画像読取装置50は、イメージセンサー(固体撮像素子)22
0を走査して、透明板の原稿台に載置された原稿の画像を読み取る。
また、画像読取装置50は、シェーディング補正を行うために使用する白基準データを
生成するための機構を有している。本実施形態では、画像読取装置50は、例えば、筐体
の上面に反射率の高い均一な反射面である白基準板(不図示)を備えている。画像読取装
置50は、LED光源210を発光(点灯)させて、イメージセンサー220により白基
準板を読み取る。
また、一般的なシェーディング補正には黒基準データも使用されるが、画像読取装置5
0は、黒基準データを生成するための特別な機構を備えない。画像読取装置50は、例え
ば、LED光源210を消灯させた状態で画像データを読み取ることにより、黒基準デー
タを生成する。
画像読取装置50は、図示するように、LED光源210及びイメージセンサー220
を搭載したキャリッジ200と、キャリッジ200の移動を制御する駆動機構300と、
画像読取装置50の全体を制御し、画像を読み取るための種々の処理を行うコントローラ
ー100と、を備えている。
キャリッジ200は、イメージセンサー220を、LED光源210とともに副走査方
向に運搬する。キャリッジ200は、原稿台の盤面に対し平行なガイド用のシャフト等に
スライド自在に係止されており、駆動機構300のモーター(例えば、DCモーター)に
より回転するベルトにより牽引される。キャリッジ200の移動量は、駆動機構300の
モーターの回転量に応じてパルスを出力するエンコーダーの出力値により制御される。
LED光源210は、赤色(R)LED、緑色(G)LED、青色(B)LEDからな
り、RGBの3色の光を所定の順序で発生する。本実施形態では、LED光源210は、
通常の原稿又は白基準板の1ライン分の読み取りを行う場合には、赤色LED、緑色LE
D、青色LEDの順に光を発生する。そして、原稿の画像データ又は白基準データの生成
に必要なライン数分の読み取りを行うために、同様の発光動作を繰り返す。各色のLED
の発光時間は、色ごとに予め定められており、点灯してからその定められた時間が経過し
たときに、消灯する。なお、1ライン分の読み取りを行う場合の発光順序は、RGBの順
序に限られない。
イメージセンサー220は、原稿に反射した光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積し
、画像読取データ(電気信号)として、コントローラー100に送る。
イメージセンサー220は、主走査方向に並んだ複数のセンサーチップからなる。各セ
ンサーチップは、通常のCIS(Contact Image Sensor)やCCD(Charge Coupled Dev
ice)イメージセンサーと同様の構成を備えている。すなわち、各センサーチップは、光
電変換素子(フォトダイオード)と、シフトゲートと、シフトレジスターと、を備える。
そして、光電変換素子に蓄積された電荷を、シフトゲートを開通させてシフトレジスター
へ転送し、シフトレジスターにより電荷を順次移動させながら出力する。
シフトゲートの開通(電荷の転送)は、シフトパルス(後述する読取制御部120から
の信号)の印加に応答して行われる。光電変換素子は、常時、光の受光量に応じて電荷を
蓄積しているため、電荷のシフトレジスターへの転送タイミングが、次の発光色の光につ
いての電荷を蓄積する開始タイミングとなる。シフトレジスターに転送された電荷は、シ
フトレジスターの末端の出力部より、電気信号(アナログデータ)に変換されて、後述す
るA/D変換部110に送られる。
シフトレジスターに格納された電荷の出力は、所定の読み出しクロック(後述する読取
制御部120からの信号)に応答して行われる。例えば、1クロック毎に1画素の電荷が
アナログデータとして出力される。
コントローラー100は、アナログ処理を行う(例えば、イメージセンサー220から
出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する)A/D変換部110と、A/D
変換部110から出力されたデジタルデータに対して各種補正を行うデータ補正処理部1
30と、データ補正処理部130が各種補正を行うためのデジタルデータ(上述した白基
準データや黒基準データ)を記憶する記憶部140と、データ補正処理部130からのデ
ータをパーソナルコンピューターなどのホストに送るための出力部150と、コントロー
ラー100内の各機能部を全体的に制御するとともに、キャリッジ200内のLED光源
210やイメージセンサー220、及び、駆動機構300を制御する読取制御部120と
、を備えている。
読取制御部120は、駆動機構300のモーターの回転を制御することにより、キャリ
ッジ200の移動を制御する。
また、読取制御部120は、イメージセンサー220による、画像読み取り、白基準デ
ータの読み取り、黒基準データの読み取り、を制御する。
具体的には、読取制御部120は、イメージセンサー220に対してシフトパルスの提
供を行い、光電変換素子に蓄積された電荷のシフトレジスターへの転送タイミング(次の
電荷蓄積の開始タイミング)を制御する。また、読取制御部120は、イメージセンサー
220に対して読み出しクロックの供給を行い、シフトレジスターに格納されている電荷
のA/D変換部110への出力を制御する。
また、読取制御部120は、イメージセンサー220の読み取り動作に合わせて、LE
D光源210の点灯、消灯を制御する。
A/D変換部110は、IC(いわゆる、アナログフロントエンドIC)によって構成
される。A/D変換部110は、入力されたアナログデータをデジタルデータに変換(量
子化)し、データ補正処理部130に出力する。
データ補正処理部130は、A/D変換部110から出力されたデジタルデータに対し
て、シェーディング補正、ガンマ補正、欠陥画素補正などの各種補正を施して、出力部1
50に出力する。
例えば、データ補正処理部130は、図示するように、シェーディング補正を行うシェ
ーディング補正部131と、ガンマ補正を行うガンマ補正部133と、欠陥画素の補正を
行う欠陥画素補正部132と、を有する。
シェーディング補正部131は、A/D変換部110から出力された白基準データおよ
び黒基準データを、それぞれ記憶部140に格納する。
ここで、記憶部140は、データ補正処理部130が各種補正処理を行うためのデータ
を記憶するメモリーなどによって実現される。具体的には、記憶部140は、白基準デー
タを記憶する白基準データDB141と、黒基準データを記憶する黒基準データDB14
2と、を有する。
また、シェーディング補正部131は、記憶部140に格納された白基準データと黒基
準データを用いて、A/D変換部110から出力された読取画像(画像データ)に対して
、対応する画素ごとに、所定の補正式に従ったシェーディング補正を行う。
ところで、図2(A)は、シェーディング補正前の読取画像(各画素)の出力値を示す
図である。図示する例のように、シェーディング補正前の読取画像(各画素)には、画素
毎の出力値にバラツキがみられる。例えば、図示する「画素1」や「画素3」は、特に、
暗部出力に異常がある(光量に対して過度に大きい出力値となる)ため、暗部出力を参照
すれば、リニアリティ不良の画素を特定できる。しかし、実際には、暗部出力が異常であ
ってもリニアリティは良好である画素や、暗部出力が正常であってもリニアリティ不良の
画素が存在することがあるため、暗部出力のみを参照してもリニアリティ不良を精度良く
特定することはできない。
これに対して、図2(B)は、シェーディング補正後の読取画像(各画素)の出力値を
示す図である。図示する例のように、シェーディング補正後の読取画像(各画素)には、
画素毎の出力値にバラツキはみられず、暗部出力に異常もみられない。そのため、シェー
ディング補正前の読取画像よりも、シェーディング補正後の読取画像のほうが、リニアリ
ティ不良の検出に適している。
そこで、本実施形態の欠陥画素補正部132は、シェーディング補正前にリニアリィ不
良の検出をせずに、シェーディング補正後の読取画像(画像データ)を用いて、リニアリ
ティ不良の検出を行う。
図3は、リニアリティ不良の画素を検出する処理を説明するための図である。
上述した通り、LED光源210の点灯時間でイメージセンサー220に入射する光量
を正確に制御することは難しい。そのため、1つの画素について光量を変化させ、その変
化に応じて変化する出力値をみても、リニアリティ不良の画素を正確に検出できる保障は
ない。
そこで、本実施形態の欠陥画素補正部132は、図示するように、シェーディング補正
後の読取画像(画像データ)の隣接する画素(光電変換素子)間の出力差を判定すること
によって、リニアリティ不良の画素を検出する。
なお、リニアリティ不良の画素であるかどうかの判定は、所定の判定値を用いて行う。
例えば、欠陥画素補正部132は、注目画素とその両隣接画素との間の出力差がともに所
定の判定値を超えている場合に、その注目画素をリニアリティ不良の画素として特定する
図示する例では、「画素2」は、隣接する「画素1」との間の出力差が所定の判定値を
超えており、反対側に隣接する「画素3」との間の出力差も所定の判定値も超えているた
め、リニアリティ不良の画素と判定される。
欠陥画素補正部132は、読取画像(画像データ)を構成する全ての画素について、上
記のようにリニアリティ不良か否か判定して、リニアリティ不良の画素を検出する。
そして、欠陥画素補正部132は、リニアリティ不良として検出された画素を、欠陥画
素とする。
それから、欠陥画素補正部132は、欠陥画素が存在している場合には、検出した欠陥
画素については、隣接する画素、或いは、近隣の画素の出力値で代用する。もちろん、隣
接する画素、或いは、近隣の画素の出力値そのもので代用せずに、所定の演算を加えた値
で代用してもよい。
図1に戻り、ガンマ補正部133は、A/D変換部110から出力された読取画像(或
いは、シェーディング補正後の読取画像)に対して、出力画像がより自然に近い表示を行
うためのガンマ補正を行う。具体的には、ガンマ補正部133は、D=Eγの補正式に従
ってガンマ補正を行う。ただし、Dは補正後の画素の出力値を表し、Eは補正前の画素の
出力値を表し、γはガンマ値を表す。
出力部150は、ネットワーク接続やUSB接続を行うためのインターフェイスを備え
、データ補正処理部130から出力されたデジタルデータを、ホストコンピューターに送
信する。
上記のコントローラー100の主な構成要素は、演算装置であるCPUと、プログラム
等が記録されたROMと、メインメモリーとしてデータ等を一時的に格納するRAMと、
ホスト等との入出力を制御するインターフェイスと、各構成要素間の通信通路となるシス
テムバスと、を備えた一般的なコンピューターにより達成することができる。特定の処理
を専用に行うように設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)
を含んで、又は、ASICにより構成されていてもよい。
本実施形態が適用された画像読取装置50は、以上のような構成からなる。ただし、こ
の構成は、本願発明の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の
構成に限られない。また、一般的な画像読取装置が備える他の構成を排除するものではな
い。また、画像読取装置50は、さらにプリント機能や、ファクシミリ機能を有する複合
機であってもよい。また、A/D変換部110は、キャリッジ200内の基板に搭載され
ていてもよい。
また、上記した各構成要素は、画像読取装置50の構成を理解容易にするために、主な
処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明
が制限されることはない。画像読取装置50の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの
構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行する
ように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行さ
れてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
次に、上記構成からなる画像読取装置50の特徴的な動作について説明する。
<欠陥画素検出処理>
図4は、本実施形態の画像読取装置50で実行される欠陥画素検出処理の一例を説明す
るためのフローチャートである。
画像読取装置50のシェーディング補正部131は、A/D変換部110から読取画像
が供給されると、本フローを開始する。なお、本フローを開始前に、シェーディング補正
部131は、シェーディング補正に用いるデータ(白基準データ、黒基準データ)を作成
し、記憶部140に格納しておく。
本フローを開始すると、シェーディング補正部131は、A/D変換部110から供給
された読取画像に対して、シェーディング補正を行う(ステップS101)。
シェーディング補正後の読取画像の出力は、図2(B)に示すように、画素毎の出力値
にバラツキはみられず、暗部出力に異常もみられない。
また、ガンマ補正部133は、シェーディング補正された読取画像に対して、ガンマ補
正を行う。
それから、欠陥画素補正部132は、読取画像を構成する各画素がリニアリティ不良の
画素であるかどうかの判定するための判定値を決定する(ステップS102)。
なお、ここでのリニアリティ不良の検出に用いる判定値は、種々の方法によって決定す
ることができる。
(判定値1)
例えば、ステップS102では、欠陥画素補正部132は、予め記憶部140に格納さ
れている判定値を読み出し、読み出した判定値をリニアリティ不良の検出に用いる判定値
として決定する。
(判定値2)
また、ステップS102において、欠陥画素補正部132は、読取画像のライン毎に、
1ライン分の出力値の平均値を求め、求めた平均値に基づいて判定値を算出してもよい。
このとき、例えば、求めた平均値をそのまま判定値としてもよいし、求めた平均値に所定
の演算を施して得られる値を判定値としてもよい。
(判定値3)
また、欠陥画素補正部132は、本フローの開始前に、1ライン分の出力値の平均値が
所定範囲内になるように、LED光源210からイメージセンサー220へ入射する光量
を調整する指示を読取制御部120へ通知しておいてもよい。このとき、読取制御部12
0は、欠陥画素補正部132から通知された指示に基づいて、画像読取の制御を行う。こ
うして、欠陥画素補正部132は、1ライン分の出力値の平均値が所定範囲内である読取
画像を得ることができる。それから、欠陥画素補正部132は、予め記憶部140に格納
されている判定値を読み出し、読み出した判定値をリニアリティ不良の検出に用いる判定
値として決定する。
(判定値4)
また、ステップS102において、欠陥画素補正部132は、読取画像のライン毎に、
LED光源210からイメージセンサー220へ入射された光量に応じて、判定値を算出
してもよい。具体的には、欠陥画素補正部132は、イメージセンサー220へ入射され
る光量毎に、異なる判定値を予め設定しておく(例えば、記憶部140に記憶しておく)
。そして、欠陥画素補正部132は、LED光源210からイメージセンサー220へ入
射される光量を特定し、特定した光量に対応する判定値を、リニアリティ不良の検出する
判定値として決定する。ここで、LED光源210からイメージセンサー220へ入射さ
れる光量を特定する方法としては、例えば、欠陥画素補正部132が読取制御部120(
或いはLED光源210)から取得するようにすればよい。
こうすることにより、イメージセンサー220へ入射される光量が少ない場合には、判
定値を小さい値に設定することができ、イメージセンサー220へ入射される光量が少な
い場合に特に目立つ画像の劣化を防ぐことができる。
(判定値5)
また、欠陥画素補正部132は、LED光源210からイメージセンサー220へ入射
された光量と、ガンマ補正に用いたガンマ値と、に応じて、判定値を算出するようにして
もよい。この場合にも、欠陥画素補正部132は、イメージセンサー220へ入射される
光量と、ガンマ値と、の組み合わせ毎に、異なる判定値を予め設定しておく。そして、欠
陥画素補正部132は、LED光源210からイメージセンサー220へ入射される光量
を特定し、さらに、ステップS101で実施したガンマ補正に用いたガンマ値を特定して
、特定した光量及びガンマ値の組み合わせに対応する判定値を、リニアリティ不良の検出
する判定値として決定する。
欠陥画素補正部132は、ステップS102で判定値を決定すると、処理をステップS
103に移行する。
そして、欠陥画素補正部132は、ステップS102で決定した判定値を用いて、欠陥
画素の検出を行う(ステップS103)。
具体的には、欠陥画素補正部132は、上述したように、リニアリティ不良の検出を行
う。すなわち、欠陥画素補正部132は、シェーディング補正後の読取画像について、図
3に示すように、注目画素とその両隣接画素との間の出力差がともにステップS102で
決定した判定値を超えている場合に、その注目画素をリニアリティ不良の画素として特定
する。
そして、欠陥画素補正部132は、特定したリニアリティ不良の画素を欠陥画素として
、欠陥画素補正を行う。ここで、欠陥画素補正の方法については、特に限定するものでは
ないが、例えば、欠陥画素補正部132は、欠陥画素の出力値を、当該欠陥画素に隣接す
る画素、或いは、近隣の画素の出力値で代用する。
欠陥画素として特定した全ての画素に対して欠陥画素補正を終えると、欠陥画素補正部
132は、欠陥画素補正後の読取画像を、出力部150へ転送して本フローを終了する。
これに応じて、出力部150は、欠陥画素補正部132から転送された読取画像をホスト
等へ出力する。
以上の欠陥画素検出処理を行うことにより、本実施形態の画像読取装置50は、リニア
リティ不良の検出によって、従来よりも精度良く欠陥画素の検出を行うことができる。
なお、上記した各フローの各処理単位は、画像読取装置50を理解容易にするために、
主な処理内容に応じて分割したものである。処理ステップの分類の仕方やその名称によっ
て、本願発明が制限されることはない。画像読取装置50が行う処理は、さらに多くの処
理ステップに分割することもできる。また、1つの処理ステップが、さらに多くの処理を
実行してもよい。
また、上記の実施形態は、本発明の要旨を例示することを意図し、本発明を限定するも
のではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。
例えば、上記の実施形態では、リニアリティ不良の検出に用いる判定値を、読取画像の
ライン毎に決定している。しかし、本発明は、これに限定されず、例えば、1ページ毎に
決定するようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、判定値の具体的な値については特に限定していないが、例
えば、上記の「判定値4」、「判定値5」は、注目画素と隣接画素との間の出力差が、ガ
ンマ補正後の8ビットデータ(画素)で±3LSB(Least Significant Bit)となる値
にする。
また、「判定値5」は、光量が2%、ガンマ値が2.2である場合には、注目画素と隣
接画素との間の出力差が、例えば、ガンマ補正後の16ビットデータ(画素)で―189
LSBから+205LSBの範囲となる値にする。また、光量が10%、ガンマ値が2.
2である場合には、注目画素と隣接画素との間の出力差が、例えば、ガンマ補正後の16
ビットデータ(画素)で―465LSBから+484LSBの範囲となる値にする。また
、光量が50%、ガンマ値が2.2である場合には、注目画素と隣接画素との間の出力差
が、例えば、ガンマ補正後の16ビットデータ(画素)で―1142LSBから+116
4LSBの範囲となる値にする。また、光量が2%、ガンマ値が1.8である場合には、
注目画素と隣接画素との間の出力差が、例えば、ガンマ補正後の16ビットデータ(画素
)で―230LSBから+250LSBの範囲となる値にする。また、光量が10%、ガ
ンマ値が1.8である場合には、注目画素と隣接画素との間の出力差が、例えば、ガンマ
補正後の16ビットデータ(画素)で―483LSBから+500LSBの範囲となる値
にする。また、光量が50%、ガンマ値が1.8である場合には、注目画素と隣接画素と
の間の出力差が、例えば、ガンマ補正後の16ビットデータ(画素)で―1005LSB
から+1019LSBの範囲となる値にする。
50・・・画像読取装置、100・・・コントローラー、110・・・A/D変換部、1
20・・・読取制御部、130・・・データ補正処理部、131・・・シェーディング補
正部、132・・・欠陥画素補正部、133・・・ガンマ補正部、140・・・記憶部、
141・・・白基準データDB、142・・・黒基準データDB、150・・・出力部、
200・・・キャリッジ、210・・・LED光源、220・・・イメージセンサー、3
00・・・駆動機構

Claims (5)

  1. 複数の光電変換素子が配列された撮像部を備える画像読取装置であって、
    前記光電変換素子によって基準面を読み取ったデータに基づいてシェーディング補正を
    行うシェーディング補正部と、
    前記シェーディング補正部によってシェーディング補正されたデータを用いて、隣接す
    る光電変換素子間の出力差を判定し、当該判定結果に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画
    素検出部と、を備える、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 請求項1に記載の画像読取装置であって、
    前記欠陥画素検出部は、
    両隣の光電変換素子との前記出力差がともに1ラインの平均値を超えている場合に、当
    該光電変換素子を欠陥画素として検出する、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  3. 請求項2に記載の画像読取装置であって、
    前記撮像部は、
    前記平均値が所定範囲内になるように前記光電変換素子に入射する光量を調整する、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  4. 請求項1に記載の画像読取装置であって、
    前記欠陥画素検出部は、
    隣接する光電変換素子間の出力差が、当該光電変換素子に入射する光量に応じて定めら
    れる閾値を超えている場合に、当該光電変換素子を欠陥画素として検出する、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  5. 複数の光電変換素子が配列された撮像部を備える画像読取装置における欠陥画素検出方
    法であって、
    前記光電変換素子によって基準面を読み取ったデータに基づいてシェーディング補正を
    行うシェーディング補正ステップと、
    前記シェーディング補正ステップでシェーディング補正されたデータを用いて、隣接す
    る光電変換素子間の出力差を判定し、当該判定結果に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画
    素検出ステップと、を行う、
    ことを特徴とする欠陥画素検出方法。
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