JP2016019195A - 画像読取装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 安価な構成で、画像品質の高い画像を生成する。【解決手段】 原稿を載置する側とは反対側に配置される、原稿台ガラスに対して光を照射する光源と、原稿台ガラスに載置される原稿からの反射光を受光することで原稿の画像データを生成する撮像部とを含む読取部によって得られる画像データの輝度値の分布に基づいて、画像データに含まれる影領域を検出する。検出された影領域を画像データから除去する。【選択図】 図2
Description
本発明は、原稿台ガラスに載置される原稿を読み取る画像読取技術に関するものである。
従来、原稿の画像を光学的に読み取る画像読取装置では、イメージセンサの光源に複数のLEDをアレイ状に配列したLEDアレイを用いるものがある。このような装置を用いて原稿を読み取る場合、LEDの出射光は原稿に対して斜めに照射される。よって、一枚の紙に別の小さな紙を貼りつけたような凹凸のある貼り合わせ原稿に対しては、その貼り合わせ原稿上の凸部(あるいは貼り合わせ原稿の端部)に照射された光のために、その凸部(あるいは貼り合わせ原稿)の端部に影が生じる。よって、貼り合わせ原稿全体が均一な濃度を有していても、イメージセンサの検出信号による出力画像にはその影が現れる。
このような原稿に対しLEDの出射光を斜めに照射する画像読取装置では、装置構成を小さくするために、その原稿の読取位置の鉛直方向を基準にLEDアレイを片側から一定の角度を持って配置しているのが一般的である。そして、特に、このような構成の画像読取装置で上記のような貼り合わせ原稿を読み取ると、上述のように、貼り合わせ原稿上の凸部による影をイメージセンサが読み取ってしまうことになる。これは、結果的に、出力画像の品質低下を招くので、従来より、凹凸のある原稿の読取用として、イメージセンサを挟んで左右対称にLEDを配設して、原稿上の凹凸によって生じる影を解消する方法が提案されている(特許文献1及び2)。
しかしながら、上記従来例では、イメージセンサを挟んで左右対称にLEDを配設する必要があるため、コストアップとなってしまい、また、装置構成も大きくなってしまう。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、安価な構成で、画像品質の高い画像を生成することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明による画像読取装置は以下の構成を備える。即ち、
原稿台ガラスに載置される原稿を読み取る画像読取装置であって、
前記原稿を載置する側とは反対側に配置される、前記原稿台ガラスに対して光を照射する光源と、前記原稿台ガラスに載置される原稿からの反射光を受光することで前記原稿の画像データを生成する撮像部とを含む読取手段と、
前記画像データの輝度値の分布に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された影領域を前記画像データから除去する除去手段と
を備える。
原稿台ガラスに載置される原稿を読み取る画像読取装置であって、
前記原稿を載置する側とは反対側に配置される、前記原稿台ガラスに対して光を照射する光源と、前記原稿台ガラスに載置される原稿からの反射光を受光することで前記原稿の画像データを生成する撮像部とを含む読取手段と、
前記画像データの輝度値の分布に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された影領域を前記画像データから除去する除去手段と
を備える。
本発明によれば、安価な構成で、画像品質の高い画像を生成することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は画像読取装置(スキャナ装置)1の構成を示す側断面図である。
画像読取装置1は、読取部であるイメージセンサユニット13を使用して光を原稿に照射することで得られる原稿からの反射光を受光し、この反射光を光電変換することにより電気信号を生成することで、原稿の画像を読み取る。ここで、イメージセンサユニットは、例えば、例えば、CISユニット、CCDユニット等で構成される。
図1に示すように、イメージセンサユニット13は、照明部131、光学レンズ133、及び撮像部134とにより構成され、原稿の載置側とは反対側に原稿台ガラス14に密着するように配置される。照明部131は、図2及び図3に示すように、光源として青色(B)LED1311、緑色(G)LED1312及び赤色(R)LED1313の3つを備えた白色タイプの導光管を含んでいる。青色LED1311、緑色LED1312及び赤色LED1313はそれぞれ原稿台ガラス14に対して異なる角度で傾斜する方向から原稿15を照明する。
また、光学レンズ133は、セルフォック(登録商標)レンズ等の光学素子から構成され、照明部131から照射され原稿面にて反射された光を所定の結像位置へと導き、原稿15からの反射光を等倍で読み取る。
撮像部134は、複数の光電変換素子等の光学系から構成され、光学レンズ133により所定の結像位置へと導かれた光を撮像する。本実施形態では、撮像部134は、例えば、CMOSセンサであるとする。撮像部134にて撮像された原稿15の画像データは、図2に示す制御回路内のメモリ64に確保される画像記憶部に格納される。このような構成のイメージセンサユニット13は、駆動ベルト16に装着され、ガイドレール17に沿って矢印H方向(副走査方向)にモータ18の駆動力が駆動ベルト16を介して伝達されるにより移動する。
画像読取装置1は、イメージセンサユニット13をモータ18の駆動力により矢印H方向に移動させながら、イメージセンサユニット13を原稿面の長手方向とは垂直方向(一般には、副走査方向と交差する方向:主走査方向)に電気的に走査することにより原稿15の画像を読み取る。一般的に、モータ18にはステッピングモータやDCモータ等のモータが用いられる。また、画像読取時には、原稿台ガラス14の端部に設けられた白色基準板12に光を照射して、その反射光からシェーディング補正を行うための基準信号を取得する。
図2は画像読取装置1の制御回路の構成を示すブロック図である。
イメージセンサユニット13は、LED駆動回路(ドライバ)3において主走査方向1ライン毎に照明部131の光量調整で行った点灯時間に合わせ、原稿15の画像を読み取る。LED駆動回路3は、照明部131に含まれる青色LED1311、緑色LED1312及び赤色LED1313をそれぞれ任意のPWM(パルス幅変調)のデューティで点灯させることが可能である。
増幅器(AMP)21は、イメージセンサユニット13より出力された電気信号を増幅する。A/D変換回路22は、その増幅された電気信号をA/D変換して、例えば、各画素を16ビットの輝度値として表現するデジタル画像データを出力する。A/D変換回路22を含め、A/D変換のために必要な構成をまとめて変換部という。尚、1ライン分のイメージセンサユニット13が検出する画像信号は、青色LED1311、緑色LED1312及び赤色LED1313の各色が順次点灯されるので、線順次で主走査同期信号に同期してA/D変換回路22に入力される。
デジタル処理部6は、A/D変換回路22によって変換されたデジタル画像データを画像処理する。メモリ64は、画像データを記憶し、インクジェットプリンタや電子写真方式を用いたレーザビームプリンタ等の印刷装置、さらには他の外部装置とのインタフェースに接続し画像転送を行うことができる。このインタフェースには、例えば、USB等のシリアルインタフェース、有線/無線ネットワークのネットワークインタフェースがある。画像読取装置1は、インタフェースを介して接続される外部装置からの指示に応じて、画像読取動作を実行する。あるいは、画像読取装置1に備わる操作部(不図示)に対するユーザ操作に応じて画像読取動作を実行する。
タイミング発生回路4は、CPU5の設定に応じて、主走査方向1ライン毎のPWMのデューティを可変制御することができ、LED駆動回路3に照明部131に含まれるLED(青色LED1311、緑色LED1312及び赤色LED1313)の点灯ON/OFFの制御信号を送信することで、LEDの光量調整を可能している。尚、CPU5は、CPU5が実行するプログラムを格納するROM52とプログラム実行時に作業領域として用いられるRAM51とを備えている。
デジタル処理部6において、画像データ生成部61は、線順次に入力されるRGB各色成分の画像データを1ラインのデータとして揃えてカラー画像データを生成する。また、影検出部62は、読み取った画像データより原稿先端に発生する影の位置を検出する。この処理の詳細については後述する。影除去部63は、画像データ上に発生している原稿上の影を本来の画素に補正する処理を行う。メモリ64には、読み取った画像データ及び影除去部63による補正された画像データが格納される。
本実施形態では、図3(a)〜図3(c)に示すように、照明部131が備える、光源である青色(B)LED1311、緑色(G)LED1312及び赤色(R)LED1313は、各色それぞれの照射角度が異なるように配置している。そのため、複数色の光源を順次点灯させながら原稿を走査して読み取るカラー画像読取では、照射角度の差により、図4(a)〜図4(c)に示すように、原稿端部に生じる影の各色RGBの画像データの輝度値の最小値(Rmin、Gmin、Bmin)に差が生じる。これに対し、モノクロ原稿上に印刷される文字を読み取った場合、図5に示すように、各色RGBの画像データの輝度値の最小値は、その差は生じない。
そこで、本実施形態では、読取画像データのエッジ部分の各色の画像データの輝度値に着目し、これらの輝度値を比較して、その比較結果に基づいて、原稿端部に生じる影を判別する。ここで、原稿端部とは、凹凸のない一般的な原稿の端部と、1つの原稿に少なくとも1つの部分原稿を貼り合わせた凹凸のある貼り合わせ原稿の端部及びそのその貼り合わせ原稿上の貼り合わせ部分における端部を含むものとする。
図6は文字が印刷されている原稿において、その文字部分と原稿端部によって生じる影部分をイメージセンサユニット13が読み取った場合の出力データ(輝度値の分布(光量分布))を示している。ここで、実線部分が影部分に対する輝度値の光量分布、点線部分が文字分に対する輝度値の分布となっている。また、図7は図5の出力データを微分処理して得られる部分データを示している。
図6の点線部分が示すように、原稿に印刷された文字部分の輝度値の分布は、立ち下り、立ち上りの勾配がほぼ均等になっている。これに対し、図6の実線部分が示す原稿端部の影部分の輝度値の分布は、立ち下りは緩勾配となっているが、立ち上りは急勾配となっている。原稿端部における画像データは、このような特徴を持っている。そこで、本実施形態では、図7に示すように、図6に示す出力データを微分処理することで得られる微分データを利用して、緩勾配と急勾配それぞれの傾きの特性が現れるピーク分布を原稿端部によって生じる影部分であるか否かを判断する。特に、影部分の場合、その影に相当するピークを基準に、そのピークを形成する軌跡が左右非対称であり、かつピークを含む尖頭部分以外の領域の微分値の増減(振れ幅)が少なく、かつその分布が微分値ゼロの付近から(微分値ゼロから所定範囲内)でほぼ一定となるという特徴を有する。そこで、このような特徴を有する領域を検出することで、画像データ上で検出される影を除去することが可能となる。
次に、図8〜図15を参照して、影検出部62の影検出処理及び影除去部63による影除去処理について説明する。
影検出部62の影検出処理及び影除去部63による影除去処理は、常に、画像読取後に開始される。あるいは、使用者が任意の時点で影除去を希望する際、画像読取後に行えるようにしても良い。
図8は影検出部62による読取画像の影領域を検出するための影検出処理を示すフローチャートである。
尚、本フローチャートは、CPU5が、ROM52に記憶しているプログラムを読み出し実行することで、影検出部62の動作を制御することで実行される。
S101では、影検出部62は、影検出が開始されると、デジタル処理部6に含まれるメモリ64に格納された画像データの各色の成分RGBの輝度値の平均値を算出し、その平均値より副走査方向に微分して、微分値を算出する。図9は、影が発生しやすい部分原稿15aが貼り付けられた原稿15(貼り合わせ原稿)を示しており、原稿15に張り付けられた部分原稿15aには文字が印刷されている。この部分原稿15aを含む原稿15を読み取った場合の画像データの輝度値と副走査位置の関係を図10に示す。また、S101の処理によって、図10に示す画像データの輝度値を微分した場合の副走査方向における微分値と副走査位置の関係を図11に示す。図9〜図11において、p1は読み取られた影領域を示しており、p2は読み取られた画像領域(文字領域)を示している。
次に、S102では、影検出部62は、S101の処理による輝度値の微分値の分布と副走査位置により閾値SHよりも高い領域である副走査領域の位置(副走査領域のピークの位置)を示す副走査位置をメモリ64に記憶する。尚、この閾値SHは、例えば、メモリ64に予め記憶されていて、影検出部62では、微分値の分布に現れる影領域候補となる領域から、影領域を選別するための値として機能する。
図11では、閾値SHが設定されていて、この閾値SHよりも大きい領域は、領域p1と領域p2が閾値SHよりも高い領域となっている。そのため、図11に示す例の場合、影検出部62は、この領域p1と領域p2に対する副走査位置をメモリ64に記憶する。ここで、図12は領域p1を含むその周辺の拡大図を示し、図13は領域p2を含むその周辺の拡大図を示している。
次に、S103では、影検出部62は、閾値SHよりも高い副走査領域の副走査位置を基準にしてプラス側で最初に微分値ゼロとクロスするポイントZX1をメモリ64に記憶する。図12に示すように、領域p1では、読取画像データの輝度値の微分値が閾値SH以上となる領域から副走査位置がプラス方向に変化していき最初に微分値ゼロとクロスするポイントp5がポイントZX1となる。同様に、図13に示すように、領域p2では、読取画像データの輝度値の微分値が閾値SH以上となる領域から副走査位置がプラス方向に変化していき最初に微分値ゼロとクロスするポイントp6がポイントZX1となる。
次に、S104では、影検出部62は、閾値SHよりも高い副走査領域の副走査位置を基準にしてマイナス側で2回目に微分値ゼロとクロスするポイントZX2をメモリ64に記憶する。図12に示すように、領域p1では、読取画像データの輝度値の微分値が閾値SH以上となる領域から副走査位置がマイナス方向に変化していき最初に微分値ゼロとクロスするポイントp4に続き、2回目に微分値ゼロとクロスするポイントp3がポイントZX2となる。同様に、図13に示すように、領域p2では、読取画像データの輝度値の微分値が閾値SH以上となる領域から副走査位置がマイナス方向に変化していき最初に微分値ゼロとクロスするポイントp7に続き、2回目に微分値ゼロとクロスするポイントp6がポイントZX2となる。
これらの輝度値の微分値が微分値ゼロとクロスするポイントZX1及びZX2に対し、ZX2を始点としZX1を終点とした領域(区間)を、影領域であるか否かを検証するための検出領域として定義する。図12では、領域p1に対して、検出領域Aが定義される。また、図13では、領域p2に対して、検出領域Bが定義される。
図14は影検出部62による検出領域が影領域であるか否かを判断するための処理を示すフローチャートである。
S201では、影検出部62は、ポイントZX1とポイントZX2間で定義される検出領域で、微分値の最小値Dminを算出する。図12に示す領域p1に対する検出領域Aでは、微分値の最小値Dminは「−20」となる。それに対し、図13に示す領域p2に対する検出領域Bでは、微分値の最小値Dminは「−110」となる。
次に、S202では、影検出部62は、Dminを有する検出領域が影領域であるかを決定するために、その検出領域に対応する微分値の分布の立ち下がりが急勾配になっているか否かを判断する。具体的には、Dminが所定値(例えば、「−30」)よりも大きいか否かを判断する。Dminが所定値より大きい場合(S202でYES)、S203に進む。一方、Dminが所定値以下である場合(S202でNO)、S206へ進む。
図12に示す検出領域Aの場合、Dminは「−20」であり、所定値(例えば、「−30」)より大きいので、S203へ進むことになる。一方、図13に示す検出領域Bの場合、Dminは「−110」であり、所定値(例えば、「−30」)以下であるので、S206に進むことになる。S206では、影検出部62は、処理対象の検出領域は影領域では無いと判断する。
次に、S203では、影検出部62は、ZX1とZX2間で定義される検出領域でRGBそれぞれの輝度値の最小値Rmin、Gmin、Bminを算出する。図12に示す検出領域Aでは、原稿の影を読み取っているため、青色LED1311、緑色LED1312及び赤色LED1313はそれぞれ原稿台ガラス14に対して異なる角度で傾斜する方向から原稿を照明する特性により、図4に示すような、所定の関係(Rmin>Gmin>Bmin)となる。
次に、S204では、影検出部62は、算出したRGBそれぞれの輝度値の最小値がRmin>Gmin>Bminの関係にあるか否かを判断する。この判断により、S203までの処理対象の検出領域に対する処理精度を向上することができる。つまり、影領域の候補として検出した検出領域の内、除外すべき領域を判断することができる。
Rmin>Gmin>Bminの関係にある場合(S204でYES)、S205へ進。Rmin>Gmin>Bminの関係にない場合(S204でNO)、S206で、影検出部62は、処理対象の検出領域は影では無いと判断する。この場合、後述する影除去部63による補正処理は行われない。図12に示す検出領域Aでは、Rmin>Gmin>Bminが成立するため、この場合、S205で、ZX1とZX2間で定義される検出領域を、影補正を行う対象となる影領域(影補正領域)としてメモリ64に記憶する。
このようにして、影検出部62では、高い精度で原稿端部に発生する影領域を検出することができる。
尚、図14の処理は、1つの検出領域に対して実行する処理を示すものであり、複数の検出領域が存在する場合には、その数分、図14の処理を繰り返し実行することになる。
図15は影除去部63による、影検出部62より検出した影補正領域に基づいて画像データから影を除去する影除去処理を示すフローチャートである。
尚、本フローチャートは、CPU5が、ROM52に記憶しているプログラムを読み出し実行することで、影除去部63の動作を制御することで実行される。
S301では、影除去部63は、図15の処理で検出した影補正領域内のZX1のRGBそれぞれの輝度値とZX2のRGBそれぞれの輝度値との間を線形補間することで、線形補間データを算出する。図16はS301により算出した線形補間データを鎖線で示し、補正前の画像データを実線で示している。ZX1からZX2にかけて輝度値が直線的に変化するように線形補間計算を行い、それらの副走査位置と関連付けて線形補間データを生成する。
次に、S302では、影除去部63は、メモリ64に格納された画像データのZX1とZX2の間の領域を算出した線形補間データで上書き(置換)する。これにより、画像データ上に現れていた影領域の部分を除去した画像データを生成することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、イメージセンサユニット13の片側だけに光源であるLEDを配置した構成でも、1つの原稿に別の小さな原稿を貼りつけたような貼り合わせ原稿に対して、その貼り合わせ部分を含む原稿端部で発生する影の除去を行うことができる。これにより、既存の構成を用いながら、精度良く原稿の状態によって生じる影の画像を、安価にかつ精度良く検出することができる。
尚、上記実施形態では、画像読取装置1を単機能の装置として独立したスキャナ装置を例として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、画像読取装置1を画像読取部として組み込んだ複写機としても良いし、複写機にファクシミリ機能を加えた複合機としても良い。さらには、複写機の画像形成部として電子写真方式に従うプリンタエンジンのみならず、インクジェット記録方式を採用したプリンタエンジンを備えた構成の装置であっても良い。
また、上記実施形態では、原稿台ガラス14に載置した原稿15を読み取る場合を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、ADFを備える画像読取装置に適用することもできる。
尚、以上の実施形態の機能は以下の構成によっても実現することができる。つまり、本実施形態の処理を行うためのプログラムコードをシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)がプログラムコードを実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することとなり、またそのプログラムコードを記憶した記憶媒体も本実施形態の機能を実現することになる。
また、本実施形態の機能を実現するためのプログラムコードを、1つのコンピュータ(CPU、MPU)で実行する場合であってもよいし、複数のコンピュータが協働することによって実行する場合であってもよい。さらに、プログラムコードをコンピュータが実行する場合であってもよいし、プログラムコードの機能を実現するための回路等のハードウェアを設けてもよい。またはプログラムコードの一部をハードウェアで実現し、残りの部分をコンピュータが実行する場合であってもよい。また、CPUも1つのCPUで全ての処理を行うものに限らず、複数のCPUが適宜連携をしながら処理を行うものとしてもよい。
Claims (10)
- 原稿台ガラスに載置される原稿を読み取る画像読取装置であって、
前記原稿を載置する側とは反対側に配置される、前記原稿台ガラスに対して光を照射する光源と、前記原稿台ガラスに載置される原稿からの反射光を受光することで前記原稿の画像データを生成する撮像部とを含む読取手段と、
前記画像データの輝度値の分布に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された影領域を前記画像データから除去する除去手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記光源は、異なる色の複数の光源であり、前記複数の光源の各色それぞれの照射角度が異なるように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記検出手段は、前記複数の光源で読み取った各色の画像データを比較し、その比較の結果に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。 - 前記検出手段は、走査方向における前記画像データの輝度値の分布を微分して得られる微分値の分布に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像読取装置。 - 前記検出手段は、前記微分値の分布において、閾値より大きいピークを有する領域の内、前記ピークを基準に、前記微分値の分布のプラス方向で最初に微分値ゼロと交差する点と、前記微分値の分布のマイナス方向で2回目に微分値ゼロと交差する点との間の区間の領域を検出領域として定義し、前記検出領域に含まれる微分値の最小値に基づいて、該検出領域が影領域であるか否かを判断する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像読取装置。 - 前記検出手段は、前記微分値の最小値が所定値より大きい前記検出領域を前記影領域として検出する
ことを特徴とする請求項5に記載の画像読取装置。 - 前記検出手段は、前記検出領域に対応する複数色の画像データの各色の輝度値の関係が所定の関係である場合に、前記検出領域を前記影領域として判断する
ことを特徴とする請求項6に記載の画像読取装置。 - 前記除去手段は、前記検出領域の区間の始点の輝度値と終点の輝度値との間を線形補間することで線形補間データを生成し、前記線形補間データで、前記画像データにおける前記区間に対応する部分を上書きすることで、前記影領域を除去する
ことを特徴とする請求項5または6に記載の画像読取装置。 - 原稿台ガラスに載置される原稿を読み取る画像読取装置の制御方法であって、
前記原稿を載置する側とは反対側に配置される、前記原稿台ガラスに対して光を照射する光源と、前記原稿台ガラスに載置される原稿からの反射光を受光することで前記原稿の画像データを生成する撮像部とを含む読取部によって得られる前記画像データの輝度値の分布に基づいて、前記画像データに含まれる影領域を検出する検出工程と、
前記検出工程によって検出された影領域を前記画像データから除去する除去工程と
を備えることを特徴とする画像処理装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像読取装置の各手段として機能させるための、または請求項9に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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