JP2013093674A - Image processing apparatus, image processing method and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに係り、さらに詳しくは、多数の受光素子がそれぞれ形成された複数のセンサチップを含むラインセンサから受光素子の画素データを取得してライン読取画像を生成する画像処理装置の改良に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program. More specifically, the present invention relates to a line by acquiring pixel data of a light receiving element from a line sensor including a plurality of sensor chips each formed with a plurality of light receiving elements. The present invention relates to an improvement in an image processing apparatus that generates a read image.
密着型のラインイメージセンサ、いわゆるCIS(Contact Image Sensor:コンタクトイメージセンサ)は、略直線状に配列された複数のセンサチップにより構成され、原稿台上に載置された原稿を読み取って、1ライン分の画像を順次に生成する光学読取装置である。各センサチップは、多数の受光素子の1次元配列からなる撮像回路であり、共通の基板上にマウントされる。また、各センサチップは、受光素子の配列方向に連結される。 A close-contact line image sensor, so-called CIS (Contact Image Sensor), is composed of a plurality of sensor chips arranged in a substantially straight line, and reads a document placed on a document table for one line. It is an optical reading device that sequentially generates images of the minute. Each sensor chip is an image pickup circuit including a one-dimensional array of a large number of light receiving elements, and is mounted on a common substrate. Each sensor chip is connected in the direction in which the light receiving elements are arranged.
現在のセンサマウント技術では、解像度が高くなれば、隣接する2つのセンサチップの継ぎ目部分の間隔をセンサチップ内における受光素子の配列ピッチ以下にすることが困難である。このため、読取画像の品質がセンサチップの継ぎ目部分で劣化するという課題があった。そこで、ラインイメージセンサが読み取った画素データに対し、センサチップ間において欠落する画素データを補間してライン読取画像を生成する画像処理装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2)。 In the current sensor mount technology, if the resolution is high, it is difficult to make the interval between the joint portions of two adjacent sensor chips less than the arrangement pitch of the light receiving elements in the sensor chip. For this reason, there is a problem that the quality of the read image deteriorates at the joint portion of the sensor chip. Therefore, an image processing apparatus has been proposed that generates line read images by interpolating missing pixel data between sensor chips with respect to pixel data read by a line image sensor (for example, Patent Documents 1 and 2).
センサチップ間の欠落画素の画素データは、例えば、欠落画素に隣接する画素の画素データを用いた線形補間、或いは、画素列間の輝度比較によるパターンマッチングにより求められる。線形補間による方法では、欠落画素に隣接する2つの画素について、画素データの平均値を算出することにより、欠落画素の画素データが求められる。しかし、この様な方法では、読取画像が、比較的に長い周期で輝度が変化する低周波数成分からなる場合に、良好な補間結果が得られるものの、輝度が短い周期で変化する高周波数成分からなる場合には、適切な補間結果が得られないという問題があった。 Pixel data of missing pixels between sensor chips is obtained by, for example, linear interpolation using pixel data of pixels adjacent to the missing pixels, or pattern matching by luminance comparison between pixel columns. In the method based on linear interpolation, pixel data of missing pixels is obtained by calculating an average value of pixel data for two pixels adjacent to the missing pixels. However, with such a method, although a good interpolation result can be obtained when the read image consists of low frequency components whose luminance changes in a relatively long cycle, the high frequency components whose luminance changes in a short cycle can be obtained. In this case, there is a problem that an appropriate interpolation result cannot be obtained.
一方、パターンマッチングによる方法では、例えば、欠落画素と比較するための比較対象画素を含み、その比較対象画素の位置が異なる複数の比較ブロックについて、比較ブロック内の画素データが欠落画素を含む基準ブロック内の画素データと比較される。欠落画素の画素データは、基準ブロックに対して輝度分布の相関が最も高い比較ブロックに基づいて決定される。この様な方法では、読取画像が高周波数成分からなる場合であっても、良好な補間結果が得られる。しかしながら、センサチップの個体差に起因して、センサチップ間で出力レベルに大きなばらつきがある場合に、適切な補間結果が得られないという問題があった。すなわち、センサチップ間で出力レベルに大きなばらつきがあれば、対応する画素間における画素データの比較では、基準ブロックと同じ輝度変化の比較ブロックを正しく特定することができなかった。 On the other hand, in the method based on pattern matching, for example, for a plurality of comparison blocks that include a comparison target pixel for comparison with a missing pixel and the positions of the comparison target pixels are different, the reference block in which the pixel data in the comparison block includes the missing pixel Is compared with the pixel data within. Pixel data of missing pixels is determined based on a comparison block having the highest correlation of luminance distribution with respect to the reference block. In such a method, even when the read image is composed of high frequency components, a good interpolation result can be obtained. However, due to individual differences among sensor chips, there is a problem that an appropriate interpolation result cannot be obtained when there is a large variation in output level between sensor chips. That is, if there is a large variation in output level between sensor chips, comparison of pixel data between corresponding pixels cannot correctly identify a comparison block having the same luminance change as that of the reference block.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、欠落画素の画素データを補間して生成されるライン読取画像の画質を向上させることができる画像処理装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus capable of improving the image quality of a line-read image generated by interpolating pixel data of missing pixels.
特に、個体差に起因してセンサチップ間で出力レベルに大きなばらつきがある場合であっても、良好な補間結果が得られ、センサチップの継ぎ目を目立ちにくくすることができる画像処理装置を提供することを目的としている。 In particular, the present invention provides an image processing apparatus capable of obtaining a good interpolation result and making the joints of sensor chips less noticeable even when the output level varies greatly between sensor chips due to individual differences. The purpose is that.
また、本発明は、その様な画像処理装置において用いられる画像処理方法を提供することを目的としている。また、本発明は、コンピュータを上記画像処理装置として機能させるための画像処理プログラムを提供することを目的としている。 Another object of the present invention is to provide an image processing method used in such an image processing apparatus. Another object of the present invention is to provide an image processing program for causing a computer to function as the image processing apparatus.
第1の本発明による画像処理装置は、多数の受光素子がそれぞれ形成された2以上のセンサチップを含むラインセンサから上記受光素子の画素データを取得し、上記センサチップ間において欠落する画素データを補間してライン読取画像を生成する画像処理装置であって、上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出部と、上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出部と、上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較部と、上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出部とを備えて構成される。 An image processing apparatus according to a first aspect of the present invention acquires pixel data of the light receiving element from a line sensor including two or more sensor chips each having a plurality of light receiving elements formed therein, and extracts missing pixel data between the sensor chips. An image processing apparatus for generating a line-read image by interpolation, a peripheral pixel group including chip end pixels adjacent to missing pixels between the sensor chips and including three or more continuous pixels in the sensor chip The peripheral pixel change pattern calculation unit for obtaining a difference in pixel data between adjacent pixels and obtaining the change pattern of the difference is a comparison pixel group having a position different from that of the peripheral pixel group, and three or more consecutive pixels. In an arbitrary comparison pixel group consisting of the pixels, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, A comparison pixel change pattern calculation unit for obtaining a change pattern of the difference, a change pattern of the peripheral pixel group, and a change pattern of two or more comparison pixel groups having different positions from each other, and for the peripheral pixel group, A change pattern comparison unit that extracts the comparison pixel group having the highest correlation of change patterns as a reference pixel group, pixel data of a first pixel corresponding to the chip end pixel in the reference pixel group, and adjacent to the reference pixel group And a pixel data calculation unit that obtains pixel data of the missing pixel based on pixel data of the second pixel corresponding to the missing pixel and pixel data of the chip end pixel. The
この画像処理装置では、欠落画素に隣接する周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い比較画素グループを抽出して欠落画素の画素データが求められる。画素グループ内の隣接画素間における画素データの差分から変化パターンを求めて周辺画素グループ及び比較画素グループの比較を行うので、個体差に起因してセンサチップ間で出力レベルに大きなばらつきがある場合であっても、比較画素グループを適切に抽出することができる。つまり、周辺画素グループに対する変化パターンの相関が最も高い比較画素グループが正しく特定されるので、良好な補間結果が得られ、センサチップの継ぎ目を目立ちにくくすることができる。 In this image processing apparatus, pixel data of a missing pixel is obtained by extracting a comparison pixel group having the highest correlation of change patterns with respect to a neighboring pixel group adjacent to the missing pixel. Since the change pattern is obtained from the difference in pixel data between adjacent pixels in the pixel group and the peripheral pixel group and the comparison pixel group are compared, the output level varies greatly between sensor chips due to individual differences. Even if it exists, a comparison pixel group can be extracted appropriately. That is, since the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group is correctly specified, a good interpolation result can be obtained, and the joint of the sensor chip can be made inconspicuous.
第2の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、上記変化パターン比較部が、変化パターンが上記周辺画素グループと一致する上記比較画素グループを上記参照画素グループとして抽出するように構成される。この様な構成によれば、周辺画素グループと輝度変化のパターンが同じ比較画素グループを正しく特定することができる。 In addition to the above configuration, the image processing apparatus according to the second aspect of the present invention is configured such that the change pattern comparison unit extracts, as the reference pixel group, the comparison pixel group whose change pattern matches the peripheral pixel group. . According to such a configuration, a comparison pixel group having the same luminance change pattern as that of the peripheral pixel group can be correctly identified.
第3の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、上記画素データ算出部が、変化パターンが上記周辺画素グループと一致する上記比較画素グループが存在しない場合に、上記欠落画素を挟んで配置される第1チップ端画素及び第2チップ端画素の各画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求めるように構成される。この様な構成によれば、周辺画素グループと同じ輝度変化の比較画素グループが特定できなくても、良好な補間結果を得ることができる。 In addition to the above-described configuration, the image processing apparatus according to a third aspect of the present invention is arranged so that the pixel data calculation unit sandwiches the missing pixel when the comparison pixel group whose change pattern matches the peripheral pixel group does not exist. The pixel data of the missing pixel is determined based on the pixel data of the first chip end pixel and the second chip end pixel. According to such a configuration, a good interpolation result can be obtained even if a comparison pixel group having the same luminance change as that of the peripheral pixel group cannot be specified.
第4の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、上記画素データ算出部が、上記第1画素の画素データと上記第2画素の画素データとから求められる画素データの変化量を上記チップ端画素の画素データに加算して、上記欠落画素の画素データを求めるように構成される。この様な構成によれば、参照画素グループ内の第1画素の画素データ、参照画素グループに隣接する第2画素の画素データ及びチップ端画素の画素データから欠落画素の画素データを求める構成を簡素化することができる。 In addition to the above-described configuration, the image processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is configured so that the pixel data calculation unit indicates a change amount of pixel data obtained from the pixel data of the first pixel and the pixel data of the second pixel. The pixel data of the missing pixel is obtained by adding to the pixel data of the end pixel. According to such a configuration, the configuration for obtaining the pixel data of the missing pixel from the pixel data of the first pixel in the reference pixel group, the pixel data of the second pixel adjacent to the reference pixel group, and the pixel data of the chip end pixel is simplified. Can be
第5の本発明による画像処理装置は、上記構成に加え、上記周辺画素変化パターン算出部が、上記欠落画素を挟んで配置される第1周辺画素グループ及び第2周辺画素グループをそれぞれ上記周辺画素グループとし、各周辺画素グループについて上記変化パターンを求め、上記比較画素変化パターン算出部が、上記欠落画素と比較するための比較対象画素を挟んで配置される第1比較画素グループ及び第2比較画素グループをそれぞれ上記比較画素グループとし、各比較画素グループについて上記変化パターンを求め、上記変化パターン比較部が、上記第1及び第2周辺画素グループの変化パターンと、上記比較対象画素の位置が異なる2以上の上記第1及び第2比較画素グループの変化パターンとを比較し、第1及び第2周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い第1及び第2比較画素グループを第1及び第2参照画素グループとして抽出し、上記画素データ算出部が、上記第1参照画素グループに基づいて上記欠落画素の第1画素データを求めるとともに、上記第2参照画素グループに基づいて上記欠落画素の第2画素データを求め、上記第1及び第2画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求めるように構成される。 In the image processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the peripheral pixel change pattern calculation unit assigns the first peripheral pixel group and the second peripheral pixel group arranged with the missing pixel interposed therebetween. A first comparison pixel group and a second comparison pixel that are arranged as a group, the change pattern is obtained for each peripheral pixel group, and the comparison pixel change pattern calculation unit is arranged with a comparison target pixel for comparison with the missing pixel. Each group is set as the comparison pixel group, the change pattern is obtained for each comparison pixel group, and the change pattern comparison unit is different in the change pattern of the first and second peripheral pixel groups from the position of the comparison target pixel. The first and second peripheral pixel groups are compared with the change patterns of the first and second comparison pixel groups. On the other hand, the first and second comparison pixel groups having the highest correlation of the change patterns are extracted as the first and second reference pixel groups, and the pixel data calculation unit calculates the missing pixels based on the first reference pixel group. Obtaining first pixel data, obtaining second pixel data of the missing pixel based on the second reference pixel group, and obtaining pixel data of the missing pixel based on the first and second pixel data. Composed.
この様な構成によれば、欠落画素を挟んで配置される第1及び第2周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い第1及び第2比較画素グループを抽出して欠落画素の画素データを求めるので、欠落画素の輝度特定の精度を向上させることができる。 According to such a configuration, the first and second comparison pixel groups having the highest correlation of the change patterns are extracted from the first and second peripheral pixel groups arranged with the missing pixel in between, and the pixel of the missing pixel is extracted. Since the data is obtained, the accuracy of specifying the luminance of the missing pixel can be improved.
第6の本発明による画像処理方法は、多数の受光素子がそれぞれ形成された2以上のセンサチップを含むラインセンサから取得した上記受光素子の画素データに対し、上記センサチップ間において欠落する画素データを補間してライン読取画像を生成する画像処理方法であって、上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出ステップと、上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出ステップと、上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較ステップと、上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出ステップとを備えて構成される。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image processing method comprising: pixel data missing between the sensor chips with respect to pixel data of the light receiving element acquired from a line sensor including two or more sensor chips each having a plurality of light receiving elements formed therein. Image processing method for generating a line-read image by interpolating a pixel, a peripheral pixel including a chip end pixel adjacent to a missing pixel between the sensor chips and consisting of three or more continuous pixels in the sensor chip In the group, a neighboring pixel change pattern calculating step for obtaining a difference in pixel data between adjacent pixels and obtaining a change pattern of the difference is a comparison pixel group having a position different from that of the neighboring pixel group. In any comparison pixel group consisting of the above pixels, the pixel data between adjacent pixels A comparison pixel change pattern calculation step for obtaining a difference pattern, and a change pattern of the peripheral pixel group, and a change pattern of two or more of the comparison pixel groups having different positions from each other; A change pattern comparison step for extracting, as a reference pixel group, the comparison pixel group having the highest correlation of change patterns for the group, pixel data of the first pixel corresponding to the chip end pixel in the reference pixel group, the reference A pixel data calculating step for obtaining pixel data of the missing pixel based on pixel data of a second pixel corresponding to the missing pixel and pixel data of the chip end pixel, which are pixels adjacent to the pixel group; It is prepared for.
第7の本発明による画像処理プログラムは、多数の受光素子がそれぞれ形成された2以上のセンサチップを含むラインセンサから取得した上記受光素子の画素データに対し、上記センサチップ間において欠落する画素データを補間してライン読取画像を生成する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出手順と、上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出手順と、上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較手順と、上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出手順とを備えて構成される。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image processing program comprising: pixel data missing between sensor chips with respect to pixel data of the light receiving elements acquired from a line sensor including two or more sensor chips each having a plurality of light receiving elements. Is an image processing program for causing a computer to execute image processing for generating a line-read image by interpolating a chip end pixel adjacent to a missing pixel between the sensor chips, and continuous in the sensor chip In a peripheral pixel group composed of three or more pixels, the pixel data difference between adjacent pixels is obtained, and the peripheral pixel change pattern calculation procedure for obtaining the change pattern of the difference is compared with the peripheral pixel group at different positions. An arbitrary comparison pixel group consisting of three or more consecutive pixels. The comparison pixel change pattern calculation procedure for obtaining a difference in pixel data between adjacent pixels and obtaining the change pattern of the difference, the change pattern of the peripheral pixel group, and two or more of the comparison pixel groups having different positions A change pattern comparison procedure for extracting, as a reference pixel group, the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group, and the chip end pixels in the reference pixel group. Based on the pixel data of the corresponding first pixel, the pixel adjacent to the reference pixel group, the pixel data of the second pixel corresponding to the missing pixel, and the pixel data of the chip end pixel, the missing pixel And a pixel data calculation procedure for obtaining the pixel data.
本発明による画像処理装置では、周辺画素グループに対する変化パターンの相関が最も高い比較画素グループが正しく特定されるので、個体差に起因してセンサチップ間で出力レベルに大きなばらつきがある場合であっても、良好な補間結果を得ることができる。従って、センサチップの継ぎ目を目立ちにくくすることができ、欠落画素の画素データを補間して生成されるライン読取画像の画質を向上させることができる。 In the image processing apparatus according to the present invention, since the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group is correctly specified, the output level varies greatly between the sensor chips due to individual differences. Also, a good interpolation result can be obtained. Therefore, the joint of the sensor chip can be made inconspicuous, and the image quality of the line read image generated by interpolating the pixel data of the missing pixel can be improved.
また、本発明によれば、上述した様な画像処理装置において用いられる画像処理方法を提供することができる。また、本発明によれば、コンピュータを上記画像処理装置として機能させるための画像処理プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide an image processing method used in the image processing apparatus as described above. Further, according to the present invention, it is possible to provide an image processing program for causing a computer to function as the image processing apparatus.
<画像読取システム>
図1は、本発明の実施の形態による画像処理装置20を含む画像読取システム100の一構成例を示したブロック図である。この画像読取システム100は、複数のセンサチップ11を備えたラインイメージセンサ10と画像処理装置20とからなり、原稿から読み取った画素データに対し、センサチップ11間において欠落する画素データを補間してライン読取画像を生成する。
<Image reading system>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an image reading system 100 including an
センサチップ11は、多数の受光素子が略直線状に配列された撮像回路である。センサチップ11には、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサなどの固体撮像素子が用いられる。受光素子には、PD(フォトダイオード)が用いられる。
The
ラインイメージセンサ10は、複数のセンサチップ11が受光素子の配列方向に連結されたラインアレイ型の光学読取装置であり、例えば、原稿台上に載置された原稿を読み取り、受光量に応じた輝度値を示す画素データを生成する。ラインイメージセンサ10において、各センサチップ11は、例えば、直列に接続され、受光素子ごとに生成される画素データが受光素子の配列順に順次に出力される。
The
画像処理装置20は、ラインイメージセンサ10から画素データを取得し、センサチップ11間の欠落画素p1の画素データを補間することにより、1ライン分の読取画像、すなわち、ライン読取画像を生成する。欠落画素p1は、ラインイメージセンサ10上に対応する受光素子が実在しない仮想的な画素であり、センサチップ11間には、1つの欠落画素p1が仮想的に配置される。
The
原稿読取では、受光素子の配列方向を主走査方向と呼ぶことにすれば、主走査方向について、1ライン分の読み取りが終了するごとに、主走査方向と交差する副走査方向へ、ラインイメージセンサ10又は原稿を移動させる。この様な1ライン分の読取動作を繰り返すことにより、多数のライン読取画像からなる1ページ分の原稿画像が得られる。 In document reading, if the arrangement direction of the light receiving elements is referred to as the main scanning direction, the line image sensor is moved in the sub scanning direction that intersects the main scanning direction every time reading of one line is completed in the main scanning direction. 10 or the original is moved. By repeating such a reading operation for one line, an original image for one page composed of a large number of line reading images can be obtained.
この画像処理装置20は、画素データ記憶部21、画素データ挿入部22、シフトレジスタ23、画素データ算出部24,27、変化パターン算出部25、変化パターン比較部26、補間タイミング信号生成部28、ディレイ回路29及びセレクタ回路30により構成される。また、画像処理装置20は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプログラム可能な論理回路により構成される。
The
画素データ記憶部21は、ラインイメージセンサ10から取得した画素データを一時的に保持するためのバッファメモリである。補間タイミング信号生成部28は、欠落画素p1の画素データを補間させるタイミングを規定する補間タイミング信号を生成し、画素データ挿入部22及びディレイ回路29へ出力する。
The pixel
画素データ挿入部22は、画素データ記憶部21から画素データを読み出してシフトレジスタ23に順次に書き込むとともに、補間タイミング信号に基づいて、欠落画素用のデータ領域を確保する。具体的には、所定のクロック信号に同期して入出力される画素データのデータ列に対し、所定のダミーデータが欠落画素p1の画素データとして挿入される。
The pixel
シフトレジスタ23は、画素データ挿入部22により画素データが書き込まれるごとに画素データのデータ列をシフトさせ、セレクタ回路30、画素データ算出部24及び27の各チップに対し、所定のタイミングで画素データを出力する。
The
画素データ算出部24は、欠落画素p1に隣接する画素の画素データを用いた線形補間により、欠落画素p1の画素データを求め、セレクタ回路30へ出力する。欠落画素p1に隣接する画素は、センサチップ11内のチップ端画素(後述)であり、欠落画素p1の画素データは、欠落画素p1を挟んで配置される2つのチップ端画素p2,p3間で画素データの平均値を求めることにより、算出される。
Pixel
画素データ算出部27は、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p2,p3の画素データと、後述する比較対象画素及び隣接画素間の輝度変化量とに基づいて、欠落画素p1の画素データを求め、セレクタ回路30へ出力する。
The pixel
変化パターン算出部25は、画素データ挿入部22から入力される画素データのデータ列について、周辺画素グループと、互いに位置が異なる複数の比較画素グループとを定め、各画素グループについて、画素グループ内の画素に関する輝度の変化パターンを求める。周辺画素グループは、欠落画素p1に隣接するチップ端画素を含み、かつ、センサチップ11内において連続する3以上の画素からなる画素グループである。
The change
比較画素グループは、周辺画素グループとは位置が異なる画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の画素グループである。変化パターン算出部25では、欠落画素p1と比較するための比較対象画素q1の画素データと、比較対象画素q1に隣接する画素の画素データとの差分から、比較対象画素q1及び隣接画素間の輝度変化量が求められる。
The comparison pixel group is a pixel group having a position different from that of the peripheral pixel group, and is an arbitrary pixel group including three or more continuous pixels. In the change
変化パターン比較部26は、周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる複数の比較画素グループの変化パターンとを比較し、周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い比較画素グループを参照画素グループとして抽出する。この変化パターン比較部26では、比較対象画素q1の位置を1画素ずつ異ならせるごとに、比較画素グループの変化パターンを周辺画素グループの変化パターンと比較することが繰り返され、その比較結果がセレクタ回路30へ出力される。
The change pattern comparison unit compares the change pattern of the peripheral pixel group with the change patterns of a plurality of comparison pixel groups having different positions, and refers to the comparison pixel group having the highest correlation of the change patterns with respect to the peripheral pixel group. Extract as a pixel group. The change
また、変化パターン比較部26では、変化パターンが周辺画素グループと一致する比較画素グループを参照画素グループとして抽出し、参照画素グループに隣接する比較対象画素q1の位置が画素データ算出部27へ通知される。画素データ算出部27では、この比較対象画素q1の画素データと、比較対象画素q1に隣接する画素であって、参照画素グループ内のチップ端画素に対応する画素の画素データとから求められる輝度変化量に基づいて、欠落画素p1の画素データが算出される。
The change
ディレイ回路29は、補間タイミング信号生成部28から入力される補間タイミング信号を一定時間だけ遅延させて、セレクタ回路30へ出力する遅延時間調整部である。補間タイミング信号を遅延させる際の遅延時間は、画素データ算出部24,27、変化パターン算出部25及び変化パターン比較部26における各処理に要する時間に基づいて、予め定められる。
The
セレクタ回路30は、ディレイ回路29から入力される補間タイミング信号と、変化パターン比較部26の比較結果とに基づいて、シフトレジスタ23、画素データ算出部24及び27から入力される画素データのいずれかを選択し、ライン読取画像を構成する画素データとして出力する。
The
具体的には、欠落画素p1以外の画素に対し、シフトレジスタ23から入力される画素データがそのまま出力され、また、欠落画素p1に対し、画素データ算出部24又は27から入力される画素データが出力される。
Specifically, pixel data input from the
欠落画素p1の画素データが入力されるタイミングでは、変化パターンが周辺画素グループと一致する比較画素グループが存在する場合、画素データ算出部27から入力される画素データが出力される。すなわち、チップ端画素p2,p3の画素データと、比較対象画素q1及び隣接画素間の輝度変化量とから求められる画素データが出力される。
At the timing of the pixel data missing pixel p 1 is input, if the comparative pixel group change pattern matches the surrounding pixel group exists, the pixel data input from the pixel
一方、変化パターンが周辺画素グループと一致する比較画素グループが存在しない場合には、画素データ算出部24から入力される画素データが出力される。すなわち、チップ端画素p2,p3間の画素データの平均値が出力される。
On the other hand, when there is no comparison pixel group whose change pattern matches the peripheral pixel group, the pixel data input from the pixel
図2は、図1の画像処理装置20内の変化パターン算出部25の構成例を示したブロック図である。この変化パターン算出部25は、周辺画素変化パターン算出部251、比較画素変化パターン算出部252及び変化量算出部253により構成される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the change
周辺画素変化パターン算出部251は、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p2,p3を含む周辺画素グループについて、隣接する画素間で画素データの差分から輝度変化量を求め、主走査方向の画素位置に関する輝度の変化パターンを算出する。具体的には、欠落画素p1を挟んで配置される第1周辺画素グループ及び第2周辺画素グループをそれぞれ周辺画素グループとし、各周辺画素グループについて、輝度の変化パターンが算出される。
The peripheral pixel change
第1周辺画素グループは、欠落画素p1よりもラインイメージセンサ10の一端側に配置される周辺画素グループであり、第2周辺画素グループは、欠落画素p1よりもラインイメージセンサ10の他端側に配置される周辺画素グループである。また、チップ端画素p2は、第1周辺画素グループ内のチップ端画素であり、例えば、欠落画素p1よりも前に画素データが入力される。一方、チップ端画素p3は、第2周辺画素グループ内のチップ端画素であり、欠落画素p1よりも後に画素データが入力される。
The first peripheral pixel group, a peripheral pixel group disposed on one side of the
比較画素変化パターン算出部252は、比較対象画素q1に隣接する画素q2,q3を含み、比較対象画素q1の位置が異なる複数の比較画素グループについて、隣接する画素間で画素データの差分から輝度変化量を求め、主走査方向の画素位置に関する輝度の変化パターンを算出する。具体的には、比較対象画素q1を挟んで配置される第1比較画素グループ及び第2比較画素グループをそれぞれ比較画素グループとし、各比較画素グループについて、輝度の変化パターンが算出される。
Comparative pixel change
第1比較画素グループは、比較対象画素q1よりもラインイメージセンサ10の一端側に配置される比較画素グループであり、第2比較画素グループは、比較対象画素q1よりもラインイメージセンサ10の他端側に配置される比較画素グループである。また、画素q2は、第1比較画素グループ内において、チップ端画素p2に対応する画素であり、比較対象画素q1よりも前に画素データが入力される。一方、画素q3は、第2比較画素グループ内において、チップ端画素p3に対応する画素であり、比較対象画素q1よりも後に画素データが入力される。
The first comparative pixel group, compared than pixel q 1 is a comparative pixel group disposed on one side of the
ここでは、第1周辺画素グループ及び第2周辺画素グループが、同じ画素数からなり、第1比較画素グループ及び第2比較画素グループも、同じ画素数からなるものとする。また、各周辺画素グループと各比較画素グループとは、同じ画素数からなる。 Here, it is assumed that the first peripheral pixel group and the second peripheral pixel group have the same number of pixels, and the first comparison pixel group and the second comparison pixel group also have the same number of pixels. Further, each peripheral pixel group and each comparison pixel group have the same number of pixels.
変化量算出部253は、比較対象画素q1と比較対象画素q1に隣接する画素q2,q3との間で画素データの差分から輝度変化量を算出する。具体的には、比較対象画素q1の画素データと、画素q2の画素データとの差分から第1輝度変化量が算出され、また、比較対象画素q1の画素データと、画素q3の画素データとの差分から第2輝度変化量が算出される。
Change
変化パターン比較部26では、比較対象画素q1の位置が互いに異なる第1及び第2比較画素グループの複数の対について、第1及び第2周辺画素グループの変化パターンと、第1及び第2比較画素グループの変化パターンとが比較される。そして、第1及び第2周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い第1及び第2比較画素グループが第1及び第2参照画素グループとして抽出される。
In changing the
ここでは、輝度の変化パターンが第1及び第2周辺画素グループと一致する第1及び第2比較画素グループが参照画素グループとして抽出される。変化パターンが一致しているか否かは、画素グループを構成する画素列に関し、対応する画素間で輝度変化量を比較し、画素グループ内の全ての画素について、輝度変化量が概ね一致しているか否かに基づいて、決定される。 Here, the first and second comparison pixel groups whose luminance change patterns match the first and second peripheral pixel groups are extracted as reference pixel groups. Whether or not the change patterns match is related to the pixel columns that make up the pixel group, by comparing the amount of change in luminance between corresponding pixels, and whether or not the amount of change in luminance is generally the same for all pixels in the pixel group Determined based on whether or not.
画素データ算出部27では、第1参照画素グループに基づいて欠落画素p1の第1画素データを求めるとともに、第2参照画素グループに基づいて欠落画素p1の第2画素データが求められる。そして、第1及び第2画素データに基づいて、欠落画素p1の画素データが算出される。
The pixel
第1画素データは、第1参照画素グループ及び第2参照画素グループ間に挟まれた比較対象画素q1の画素データと、当該比較対象画素q1に隣接する画素q2の画素データとから得られる第1輝度変化量を、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p2の画素データに加算することにより、求められる。 The first pixel data is obtained from the pixel data of the comparison target pixel q 1 sandwiched between the first reference pixel group and the second reference pixel group and the pixel data of the pixel q 2 adjacent to the comparison target pixel q 1. The obtained first luminance change amount is obtained by adding to the pixel data of the chip end pixel p 2 adjacent to the missing pixel p 1 .
一方、第2画素データは、比較対象画素q1の画素データと、当該比較対象画素q1に隣接する画素q3の画素データとから得られる第2輝度変化量を、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p3の画素データに加算することにより、求められる。欠落画素p1の画素データは、第1画素データと第2画素データとの平均値を求めることにより、算出される。 On the other hand, the second pixel data includes the second luminance change amount obtained from the pixel data of the comparison target pixel q 1 and the pixel data of the pixel q 3 adjacent to the comparison target pixel q 1 adjacent to the missing pixel p 1 . by adding the pixel data of the chip edge pixel p 3 to be obtained. Pixel data of the missing pixel p 1, by obtaining the average value of the first pixel data and second pixel data are calculated.
第1及び第2比較画素グループは、3以上のセンサチップ11に跨って指定しても良いが、ここでは、処理負荷が増大するのを抑制するために、第1周辺画素グループが属するセンサチップ11と、第2周辺画素グループが属するセンサチップ11とから指定される。また、位置が異なる複数の欠落画素p1がラインイメージセンサ10内に存在する場合には、これらの欠落画素p1ごとに、周辺画素グループ及び比較画素グループを定めて、輝度の変化パターンが比較される。
The first and second comparison pixel groups may be specified across three or
<ラインイメージセンサ10>
図3は、図1のラインイメージセンサ10の構成例を模式的に示した説明図であり、ラインイメージセンサ10をA−A切断線により切断した場合の切断面が示されている。センサチップ11は、多数の受光素子111が形成された半導体基板112により構成される。各受光素子111は、一定の配列ピッチd1で主走査方向の直線に沿って配置されている。
<
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a configuration example of the
ラインイメージセンサ10は、複数のセンサチップ11を共通基板12上に配置することにより構成される。各センサチップ11は、互いにオーバーラップすることなく、一定の間隔で主走査方向の直線に沿って配置されている。
The
隣接する2つのセンサチップ11間の継ぎ目部分の間隔、すなわち、センサチップ11の端部に形成されている受光素子111に対応するチップ端画素間の間隔d2は、配列ピッチd1に比べて大きい。欠落画素の画素データを補間する処理では、この様なセンサチップ11間において欠落する画素データとして、1画素分の画素データが挿入される。このため、各センサチップ11は、関係式d2=d1×2が成り立つように、配置される。
The interval of the joint portion between the two
図4は、ラインイメージセンサ10により読み取られた画素データから生成されるライン読取画像の一例を示した図であり、チップ端画素p2,p3の画素データを用いた線形補間により、欠落画素p1の画素データを求める場合が示されている。図中の(a)には、画像が低周波数成分からなる場合が示され、(b)には、画像が高周波数成分からなる場合が示されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a line read image generated from the pixel data read by the
ライン読取画像が低周波数成分からなる場合、輝度が緩やかに変化することから、欠落画素p1を挟んで配置される2つのチップ端画素p2及びp3間の画素データの平均値を欠落画素p1の画素データとしても、低周波数成分の波形に対するずれは比較的に小さい。 When the line-read image is composed of low frequency components, the luminance changes slowly. Therefore, the average value of the pixel data between the two chip end pixels p 2 and p 3 arranged with the missing pixel p 1 interposed therebetween is determined as the missing pixel. as pixel data is also p 1, the deviation with respect to the waveform of the low frequency component is relatively small.
一方、ライン読取画像が高周波数成分からなる場合には、輝度が激しく変化することから、チップ端画素p2及びp3間の画素データの平均値を欠落画素p1の画素データとすれば、欠落画素p1の位置によっては、高周波数成分の波形に対するずれが大きくなる。 On the other hand, when the line read image is composed of high frequency components, the luminance changes drastically. Therefore, if the average value of the pixel data between the chip end pixels p 2 and p 3 is the pixel data of the missing pixel p 1 , depending on the position of the missing pixel p 1, the deviation becomes larger with respect to the waveform of the high frequency components.
本実施の形態による画像処理装置20では、欠落画素p1に隣接する周辺画素グループに対し、輝度の変化パターンが一致する比較画素グループを抽出して欠落画素p1の画素データが求められる。一般に、高周波数特性の読取画像の場合、輝度の変化パターンが周辺画素グループと一致する比較画素グループは、1ライン内に必ず存在する。この様な比較画素グループを抽出して画素データを補間するので、ライン読取画像が高周波数成分からなる場合であっても、良好な補間結果を得ることができる。
In the
図5は、欠落画素p1を挟んで配置されるセンサチップ11間の出力レベルのばらつきを示した図である。欠落画素p1を挟んで配置されるセンサチップ11間には、センサチップ11の個体差により、出力レベルのばらつきが存在する。
Figure 5 is a diagram showing a variation in output level between the
例えば、チップ端画素p2を含むセンサチップ11と、チップ端画素p3を含むセンサチップ11とが同じ輝度の原稿を読み取った場合、一方のセンサチップ11の出力範囲はL1であり、他方のセンサチップ11の出力範囲はL2(L2=L1)である。そして、これらのセンサチップ11間で出力レベルには、輝度差L3のギャップが存在している。
For example, a
センサチップ11の出力レベルに上述した様なばらつきがあれば、画素列に関する輝度分布を比較する従来の方法では、欠落画素p1を含む画素列と同じ輝度変化の画素列を正しく特定することができない。
If there is variation such as described above to the output level of the
本実施の形態による画像処理装置20では、輝度の変化パターンを求めて周辺画素グループ及び比較画素グループの比較を行うので、センサチップ11の出力レベルに大きなばらつきがあっても、欠落画素p1を含む画素列と同じ輝度変化の画素列を正しく特定することができる。
In the
図6は、図1の画像処理装置20の動作の一例を示した図であり、周辺画素グループ及び比較画素グループ間で輝度の変化パターンを比較する様子が示されている。周辺画素グループG11,G12は、欠落画素p1を挟んで配置される周辺画素グループである。周辺画素グループG11は、欠落画素p1に隣接して配置されるチップ端画素p2を含み、周辺画素グループG12は、欠落画素p1に隣接して配置されるチップ端画素p3を含んでいる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the operation of the
一方、比較画素グループG21,G22は、任意の比較対象画素q1を挟んで配置される比較画素グループである。比較画素グループG21は、比較対象画素q1に隣接して配置される画素q2を含み、比較画素グループG22は、比較対象画素q1に隣接して配置される画素q3を含んでいる。 On the other hand, comparative pixel group G21, G22 is a comparative pixel group that sandwich any comparison pixel q 1. Comparative pixel group G21 includes a pixel q 2 disposed adjacent to Compare pixel q 1, comparative pixel group G22 includes pixel q 3 disposed adjacent to the comparison target pixel q 1.
輝度の変化パターンを比較する処理では、比較画素グループG21の変化パターンが周辺画素グループG11の変化パターンと比較され、比較画素グループG22の変化パターンが周辺画素グループG12の変化パターンと比較される。このパターンマッチング処理は、比較対象画素q1の位置を異ならせながら行われ、変化パターンが周辺画素グループG11,G12と一致する比較画素グループG21,G22が参照画素グループとして抽出される。 In the process of comparing the luminance change patterns, the change pattern of the comparison pixel group G21 is compared with the change pattern of the peripheral pixel group G11, and the change pattern of the comparison pixel group G22 is compared with the change pattern of the peripheral pixel group G12. The pattern matching process compares performed while at different positions of the target pixel q 1, the change pattern is compared pixel group G21, G22 to match the surrounding pixel group G11, G12 are extracted as the reference pixel group.
欠落画素p1の画素データは、チップ端画素p2,p3の画素データと、参照画素グループとして抽出された比較画素グループG21,G22内の画素q2,q3の画素データと、当該比較画素グループG21,G22間の比較対象画素q1の画素データとから求められる。すなわち、画素q1,q2間の輝度変化量をチップ端画素p2の画素データに加算して第1画素データを求めるとともに、画素q1,q3間の輝度変化量をチップ端画素p3の画素データに加算して第2画素データを求める。そして、第1画素データ及び第2画素データの平均値を求めることにより、欠落画素p1の画素データが得られる。
The pixel data of the missing pixel p 1 includes the pixel data of the chip end pixels p 2 and p 3 , the pixel data of the pixels q 2 and q 3 in the comparison
図7は、図1の画像処理装置20の動作の一例を示した図であり、クロック信号と同期して順次に入力される画素データが示されている。画素データの補間処理では、まず、クロック信号と同期して順次に入力される画素データに対し、欠落画素p1を基準として、周辺画素グループG11,G12が定められる。すなわち、周辺画素グループG11は、欠落画素p1の画素位置をnとし、画素データをa(n)と表せば、周辺画素グループG11内の各画素の画素データが、画素データa(n)よりも前に入力される周辺画素グループである。この周辺画素グループG11内の各画素の画素データは、欠落画素p1に近い方から順に画素データa(n+1)〜a(n+8)と表される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the operation of the
周辺画素グループG12は、周辺画素グループG12内の各画素の画素データが、画素データa(n)よりも後に入力される周辺画素グループである。この周辺画素グループG12内の各画素についても、その画素データは、欠落画素p1に近い方から順に画素データa(n−1)〜a(n−8)と表される。 The peripheral pixel group G12 is a peripheral pixel group in which pixel data of each pixel in the peripheral pixel group G12 is input after the pixel data a (n). For each pixel in the surrounding in the pixel group G12 is also the pixel data missing pixel p pixel data a in order from closer to 1 (n-1) is expressed as ~a (n-8).
周辺画素グループG11の変化パターンは、周辺画素グループG11内の各画素について、隣接画素間の輝度変化量b(n+k)(k=1〜7)を求めることにより得られる。輝度変化量b(n+k)は、次式(1)により求められる。
b(n+k)=a(n+k)−a(n+k+1)・・・(1)
The change pattern of the peripheral pixel group G11 is obtained by obtaining the luminance change amount b (n + k) (k = 1 to 7) between adjacent pixels for each pixel in the peripheral pixel group G11. The luminance change amount b (n + k) is obtained by the following equation (1).
b (n + k) = a (n + k) −a (n + k + 1) (1)
周辺画素グループG12の変化パターンについても、周辺画素グループG11の場合と同様に、隣接画素間の輝度変化量b(n−k)(k=1〜7)を求めることにより得られる。輝度変化量b(n−k)は、次式(2)により求められる。
b(n−k)=a(n−k−1)−a(n−k)・・・(2)
The change pattern of the peripheral pixel group G12 is also obtained by obtaining the luminance change amount b (nk) (k = 1 to 7) between adjacent pixels, as in the case of the peripheral pixel group G11. The luminance change amount b (n−k) is obtained by the following equation (2).
b (nk) = a (nk-1) -a (nk) (2)
比較画素グループG21,G22についても、周辺画素グループG11,G12の場合と同様に、比較対象画素q1を基準として、定められる。また、比較画素グループG21内の各画素の画素データは、比較対象画素q1の画素位置をmとし、画素データをc(m)と表せば、比較対象画素q1に近い方から順に画素データc(m+1)〜c(m+8)と表される。 For comparative pixel group G21, G22, similarly to the case of the peripheral pixel group G11, G12, based on the comparison pixel q 1, is determined. The pixel data of each pixel in the comparative pixel group G21 may compare the pixel position of the target pixel q 1 and m, if indicated pixel data and c (m), the pixel data in the order from the side closer to the comparison pixel q 1 c (m + 1) to c (m + 8).
比較画素グループG21の変化パターンは、比較画素グループG21内の各画素について、隣接画素間の輝度変化量d(m+k)(k=1〜7)を求めることにより得られる。輝度変化量d(m+k)は、次式(3)により求められる。
d(m+k)=c(m+k)−c(m+k+1)・・・(3)
The change pattern of the comparison pixel group G21 is obtained by obtaining the luminance change amount d (m + k) (k = 1 to 7) between adjacent pixels for each pixel in the comparison pixel group G21. The luminance change amount d (m + k) is obtained by the following equation (3).
d (m + k) = c (m + k) -c (m + k + 1) (3)
一方、比較画素グループG22内の各画素の画素データは、比較対象画素q1に近い方から順に画素データc(m−1)〜c(m−8)と表される。比較画素グループG22の変化パターンについても、比較画素グループG21の場合と同様に、隣接画素間の輝度変化量d(m−k)(k=1〜7)を求めることにより得られる。輝度変化量d(m−k)は、次式(4)により求められる。
d(m−k)=c(m−k−1)−c(m−k)・・・(4)
On the other hand, pixel data of each pixel in the comparative pixel group G22 is compared pixel q 1 pixel data in order from closer to c (m-1) is expressed as ~c (m-8). The change pattern of the comparison pixel group G22 is also obtained by obtaining the luminance change amount d (m−k) (k = 1 to 7) between adjacent pixels, as in the case of the comparison pixel group G21. The luminance change amount d (m−k) is obtained by the following equation (4).
d (m−k) = c (m−k−1) −c (m−k) (4)
また、比較対象画素q1とこの比較対象画素q1に隣接する画素q2,q3との間の輝度変化量e(m),f(m)は、次式(5)により求められる。
e(m)=c(m)−c(m+1),f(m)=c(m−1)−c(m)・・・(5)
The luminance variation between
e (m) = c (m) -c (m + 1), f (m) = c (m-1) -c (m) (5)
次に、周辺画素グループG11,G12の変化パターンと、比較画素グループG21,G22の変化パターンとが比較され、輝度の変化パターンが周辺画素グループG11,G12と一致する比較画素グループが参照画素グループとして抽出される。 Next, the change patterns of the peripheral pixel groups G11 and G12 are compared with the change patterns of the comparison pixel groups G21 and G22, and a comparison pixel group whose luminance change pattern matches the peripheral pixel groups G11 and G12 is used as a reference pixel group. Extracted.
変化パターンの比較方法は、周辺画素グループG11,G12の輝度変化量b(n+7)〜b(n+1),b(n−1)〜b(n−7)と、比較画素グループG21,G22の輝度変化量d(m+7)〜d(m+1),d(m−1)〜d(m−7)とをそれぞれ比較することにより行われる。 The change pattern comparison method includes luminance change amounts b (n + 7) to b (n + 1) and b (n−1) to b (n−7) of the peripheral pixel groups G11 and G12 and luminances of the comparison pixel groups G21 and G22. This is performed by comparing the change amounts d (m + 7) to d (m + 1) and d (m−1) to d (m−7).
参照画素グループは、比較画素グループG21,G22内の全ての画素について、対応する画素間における輝度変化量の誤差が所定の判定閾値以下である範囲内で、輝度変化量が周辺画素グループG11,G12と一致した比較画素グループである。 In the reference pixel group, for all the pixels in the comparison pixel groups G21 and G22, the luminance change amount is within a range in which the error in the luminance change amount between corresponding pixels is equal to or less than a predetermined determination threshold value. Is a comparison pixel group that matches.
欠落画素p1の画素データa(n)は、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p2,p3の画素データa(n+1),a(n−1)と、輝度変化量e(m),f(m)とを用いて次式(6)により求められる。
a(n)={[a(n+1)+e(m)]+[a(n−1)−f(m)]}/2・・・(6)
Missing pixel p 1 pixel data a (n), the chip edge pixels adjacent to the
a (n) = {[a (n + 1) + e (m)] + [a (n-1) -f (m)]} / 2 (6)
上式(6)では、チップ端画素p2の画素データa(n+1)に対し変化量e(m)を加算して第1画素データを求め、チップ端画素p3の画素データa(n−1)から変化量f(m)を減算して第2画素データを求め、第1及び第2画素データの平均値を求めている。この様に構成すれば、参照画素グループ内の画素q2,q3の画素データ、参照画素グループに隣接する比較対象画素q1の画素データ及びチップ端画素p2,p3の画素データから欠落画素p1の画素データを求める構成を簡素化することができる。 In the above equation (6), the change amount e (m) is added to the pixel data a (n + 1) of the chip end pixel p 2 to obtain the first pixel data, and the pixel data a (n− of the chip end pixel p 3 is obtained. The second pixel data is obtained by subtracting the change amount f (m) from 1), and the average value of the first and second pixel data is obtained. With this configuration, the pixel data of the pixels q 2 and q 3 in the reference pixel group, the pixel data of the comparison target pixel q 1 adjacent to the reference pixel group, and the pixel data of the chip end pixels p 2 and p 3 are missing. The configuration for obtaining the pixel data of the pixel p 1 can be simplified.
一方、輝度の変化パターンが周辺画素グループG11,G12と一致する比較画素グループが存在しなければ、チップ端画素p2,p3の画素データa(n+1),a(n−1)を用いた線形補間により、欠落画素p1の画素データa(n)が算出される。すなわち、欠落画素p1の画素データa(n)は、次式(7)により求められる。
a(n)={a(n+1)+a(n−1)}/2・・・(7)
On the other hand, if there is no comparison pixel group whose luminance change pattern matches the peripheral pixel groups G11 and G12, the pixel data a (n + 1) and a (n-1) of the chip end pixels p 2 and p 3 are used. by linear interpolation, the missing pixel p 1 pixel data a (n) is calculated. That is, the pixel data a (n) of the missing pixel p 1 is obtained by the following equation (7).
a (n) = {a (n + 1) + a (n-1)} / 2 (7)
本実施の形態によれば、画素グループ内の隣接画素間における画素データの差分から変化パターンを求めて周辺画素グループ及び比較画素グループの比較を行うので、個体差に起因してセンサチップ11間で出力レベルに大きなばらつきがある場合であっても、比較画素グループを適切に抽出することができる。特に、周辺画素グループと輝度変化のパターンが同じ比較画素グループを正しく特定することができる。従って、良好な補間結果が得られ、センサチップ11の継ぎ目を目立ちにくくすることができる。
According to the present embodiment, since the change pattern is obtained from the difference in pixel data between adjacent pixels in the pixel group and the peripheral pixel group and the comparison pixel group are compared, between the sensor chips 11 due to individual differences. Even when there is a large variation in the output level, the comparison pixel group can be appropriately extracted. In particular, a comparison pixel group having the same luminance change pattern as that of the peripheral pixel group can be correctly identified. Therefore, a good interpolation result can be obtained and the joint of the
また、輝度の変化パターンが周辺画素グループと一致する比較画素グループが存在しない場合には、欠落画素p1に隣接するチップ端画素p2,p3の画素データを用いた線形補間により、欠落画素p1の画素データが算出される。このため、周辺画素グループと同じ輝度変化の比較画素グループが特定できなくても、良好な補間結果を得ることができる。 When there is no comparison pixel group whose luminance change pattern matches the peripheral pixel group, the missing pixel is obtained by linear interpolation using the pixel data of the chip end pixels p 2 and p 3 adjacent to the missing pixel p 1. the pixel data is calculated p 1. Therefore, even if a comparison pixel group having the same luminance change as that of the peripheral pixel group cannot be specified, a good interpolation result can be obtained.
さらに、欠落画素p1を挟んで配置される周辺画素グループG11,G12に対し、変化パターンの相関が最も高い比較画素グループG21,G22を抽出して欠落画素p1の画素データを求めるので、欠落画素p1の輝度特定の精度を向上させることができる。 Further, to the peripheral pixel group G11, G12 are disposed to sandwich the missing pixel p 1, the correlation of the change pattern is determined with the highest comparative pixel group G21, G22 missing pixel p 1 of the pixel data by extracting, missing The accuracy of specifying the luminance of the pixel p 1 can be improved.
なお、本実施の形態では、画素グループ内の全画素について、対応する画素間で輝度変化量の誤差が一定値以下である範囲内で、輝度変化量が周辺画素グループと一致する比較画素グループを抽出して欠落画素p1の画素データを求める場合の例について説明した。しかし、本発明は、比較画素グループを特定する方法をこれに限定するものではなく、周辺画素グループに対して変化パターンの相関が最も高い比較画素グループを抽出して欠落画素p1の画素データを求めるものであれば、他の構成であっても良い。例えば、画素グループ内の全画素について、対応する画素間における輝度変化量の誤差を求め、当該誤差の2乗平均が最小となる比較画素グループを変化パターンの相関が最も高い参照画素グループとして抽出するというような統計的手法を用いるものも本発明には含まれる。 In this embodiment, for all the pixels in the pixel group, a comparison pixel group in which the luminance change amount matches the peripheral pixel group within a range where the error in the luminance change amount between the corresponding pixels is equal to or less than a certain value. It has been described in the case of extracting and obtaining the pixel data of the missing pixel p 1. However, the present invention is not limited to this method of identifying a comparative pixel group, the highest comparative pixel data of the missing pixel p 1 by extracting the pixel group correlation change pattern relative to the peripheral pixel group Other configurations may be used as long as desired. For example, for all pixels in the pixel group, an error in luminance change amount between corresponding pixels is obtained, and a comparison pixel group that minimizes the mean square of the error is extracted as a reference pixel group having the highest correlation of change patterns. Such a statistical method is also included in the present invention.
また、本実施の形態では、画素グループ内の全画素について、輝度変化量が周辺画素グループと一致する比較画素グループを参照画素グループとして抽出する場合の例について説明した。しかしながら、一定数以上の画素について、輝度変化量が周辺画素グループと一致する比較画素グループを参照画素グループとして抽出するものも本発明には含まれる。 Further, in the present embodiment, an example has been described in which a comparison pixel group whose luminance change amount matches the peripheral pixel group is extracted as a reference pixel group for all pixels in the pixel group. However, the present invention also includes extracting a comparison pixel group having a luminance change amount that matches a peripheral pixel group as a reference pixel group for a certain number of pixels or more.
また、本実施の形態では、欠落画素p1を挟んで配置される周辺画素グループG11及びG12の変化パターンと、比較対象画素q1を挟んで配置される比較画素グループG21及びG22の変化パターンとを比較して欠落画素p1の画素データを求める場合の例について説明した。しかしながら、周辺画素グループG11又はG12のいずれか一方についてのみ、比較画素グループG21又はG22と変化パターンを比較して欠落画素p1の画素データを求めるものも本発明には含まれる。 Further, in this embodiment, the change pattern of the surrounding pixel group G11 and G12 that sandwich the missing pixel p 1, and the change pattern of the comparative pixel group G21 and G22 are arranged across the compared pixel q 1 It has been described in the case of obtaining the pixel data of the missing pixel p 1 by comparing the. However, for one of the surrounding pixel group G11 or G12 only, also included in the present invention seeks to pixel data of the missing pixel p 1 by comparing the change patterns and comparative pixel group G21 or G22.
100 画像読取システム
10 ラインイメージセンサ
11 センサチップ
111 受光素子
112 半導体基板
12 共通基板
20 画像処理装置
21 画素データ記憶部
22 画素データ挿入部
23 シフトレジスタ
24,27 画素データ算出部
25 変化パターン算出部
251 周辺画素変化パターン算出部
252 比較画素変化パターン算出部
253 変化量算出部
26 変化パターン比較部
28 補間タイミング信号生成部
29 ディレイ回路
30 セレクタ回路
G11,G12 周辺画素グループ
G21,G22 比較画素グループ
p1 欠落画素
p2,p3 チップ端画素
q1 比較対象画素
q2,q3 チップ端画素に対応する画素
100
Claims (7)
上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出部と、
上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出部と、
上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較部と、
上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出部とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 Image processing for obtaining pixel data of the light receiving element from a line sensor including two or more sensor chips each formed with a large number of light receiving elements and interpolating missing pixel data between the sensor chips to generate a line read image In the device
In a peripheral pixel group including three or more consecutive pixels in the sensor chip including the chip end pixels adjacent to the missing pixels between the sensor chips, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, A surrounding pixel change pattern calculation unit for obtaining a change pattern of the difference;
A comparison pixel group having a position different from that of the peripheral pixel group, and in any comparison pixel group including three or more consecutive pixels, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, and a change pattern of the difference is obtained. A comparison pixel change pattern calculation unit to be obtained;
The change pattern of the peripheral pixel group is compared with the change patterns of two or more comparison pixel groups having different positions, and the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group is referred to as a reference pixel group. A change pattern comparison unit extracted as
Pixel data of a first pixel corresponding to the chip end pixel in the reference pixel group, pixel data of a second pixel corresponding to the missing pixel and adjacent to the reference pixel group, and the chip end An image processing apparatus comprising: a pixel data calculation unit that obtains pixel data of the missing pixel based on pixel data of the pixel.
上記比較画素変化パターン算出部は、上記欠落画素と比較するための比較対象画素を挟んで配置される第1比較画素グループ及び第2比較画素グループをそれぞれ上記比較画素グループとし、各比較画素グループについて上記変化パターンを求め、
上記変化パターン比較部は、上記第1及び第2周辺画素グループの変化パターンと、上記比較対象画素の位置が異なる2以上の上記第1及び第2比較画素グループの変化パターンとを比較し、第1及び第2周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い第1及び第2比較画素グループを第1及び第2参照画素グループとして抽出し、
上記画素データ算出部は、上記第1参照画素グループに基づいて上記欠落画素の第1画素データを求めるとともに、上記第2参照画素グループに基づいて上記欠落画素の第2画素データを求め、上記第1及び第2画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像処理装置。 The peripheral pixel change pattern calculation unit sets the first peripheral pixel group and the second peripheral pixel group arranged across the missing pixel as the peripheral pixel group, and obtains the change pattern for each peripheral pixel group,
The comparison pixel change pattern calculation unit sets each of the first comparison pixel group and the second comparison pixel group arranged with the comparison target pixel for comparison with the missing pixel as the comparison pixel group. Find the above change pattern,
The change pattern comparison unit compares the change patterns of the first and second peripheral pixel groups with change patterns of two or more first and second comparison pixel groups having different positions of the comparison target pixels, Extracting the first and second comparison pixel groups having the highest correlation of change patterns as the first and second reference pixel groups with respect to the first and second peripheral pixel groups;
The pixel data calculation unit obtains first pixel data of the missing pixel based on the first reference pixel group, obtains second pixel data of the missing pixel based on the second reference pixel group, and 5. The image processing apparatus according to claim 1, wherein pixel data of the missing pixel is obtained based on the first and second pixel data.
上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出ステップと、
上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出ステップと、
上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較ステップと、
上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出ステップとを備えたことを特徴とする画像処理方法。 An image for generating a line read image by interpolating pixel data missing between the sensor chips with respect to pixel data of the light receiving elements acquired from a line sensor including two or more sensor chips each having a plurality of light receiving elements. In the processing method,
In a peripheral pixel group including three or more consecutive pixels in the sensor chip including the chip end pixels adjacent to the missing pixels between the sensor chips, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, A surrounding pixel change pattern calculating step for obtaining a change pattern of the difference;
A comparison pixel group having a position different from that of the peripheral pixel group, and in any comparison pixel group including three or more consecutive pixels, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, and a change pattern of the difference is obtained. A comparison pixel change pattern calculation step to be obtained;
The change pattern of the peripheral pixel group is compared with the change patterns of two or more comparison pixel groups having different positions, and the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group A change pattern comparison step extracted as
Pixel data of a first pixel corresponding to the chip end pixel in the reference pixel group, pixel data of a second pixel corresponding to the missing pixel and adjacent to the reference pixel group, and the chip end An image processing method comprising: a pixel data calculation step for obtaining pixel data of the missing pixel based on pixel data of the pixel.
上記センサチップ間の欠落画素に隣接するチップ端画素を含み、かつ、上記センサチップ内において連続する3以上の画素からなる周辺画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める周辺画素変化パターン算出手順と、
上記周辺画素グループとは位置が異なる比較画素グループであって、連続する3以上の画素からなる任意の比較画素グループ内において、隣接する画素間における画素データの差分を求め、上記差分の変化パターンを求める比較画素変化パターン算出手順と、
上記周辺画素グループの変化パターンと、互いに位置が異なる2以上の上記比較画素グループの変化パターンとを比較し、上記周辺画素グループに対し、変化パターンの相関が最も高い上記比較画素グループを参照画素グループとして抽出する変化パターン比較手順と、
上記参照画素グループ内の上記チップ端画素に対応する第1画素の画素データ、上記参照画素グループに隣接する画素であって、上記欠落画素に対応する第2画素の画素データ、及び、上記チップ端画素の画素データに基づいて、上記欠落画素の画素データを求める画素データ算出手順とを備えたことを特徴とする画像処理プログラム。 An image for generating a line read image by interpolating pixel data missing between the sensor chips with respect to pixel data of the light receiving elements acquired from a line sensor including two or more sensor chips each having a plurality of light receiving elements. In an image processing program for causing a computer to execute processing,
In a peripheral pixel group including three or more consecutive pixels in the sensor chip including the chip end pixels adjacent to the missing pixels between the sensor chips, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, Neighboring pixel change pattern calculation procedure for obtaining a difference change pattern;
A comparison pixel group having a position different from that of the peripheral pixel group, and in any comparison pixel group including three or more consecutive pixels, a difference in pixel data between adjacent pixels is obtained, and a change pattern of the difference is obtained. A comparison pixel change pattern calculation procedure to be obtained;
The change pattern of the peripheral pixel group is compared with the change patterns of two or more comparison pixel groups having different positions, and the comparison pixel group having the highest correlation of the change pattern with respect to the peripheral pixel group is referred to as a reference pixel group. Change pattern comparison procedure to be extracted as
Pixel data of a first pixel corresponding to the chip end pixel in the reference pixel group, pixel data of a second pixel corresponding to the missing pixel and adjacent to the reference pixel group, and the chip end An image processing program comprising: a pixel data calculation procedure for obtaining pixel data of the missing pixel based on pixel data of the pixel.
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