JP2021125823A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペクトラム拡散に起因する画質低下を抑制する画像処理装置を得る。
【解決手段】 データ処理部２２は、ＳＳクロックの変調に同期して、照明の消灯時の基準板読取値および照明の点灯時の基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとの差分から少なくとも１変調周期分の濃度変動成分を導出し、その濃度変動成分で画像データの補正を行う。そして、白基準データは、主走査方向における照明の配光を示し、データ処理部２２は、白基準データと黒基準データとの差分に基づいて濃度変動成分を補正し、補正後の濃度変動成分で画像データを補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像処理装置に関するものである。

イメージセンサーを使用して画像を読み取る場合、サンプルホールドタイミングで、イメージセンサーの出力信号がサンプルホールドされ、アナログ画像信号が生成される。

ある画像処理装置は、不要輻射を抑制するために、スペクトラム拡散クロックジェネレーター（ＳＳＣＧ）を使用しており、スペクトラム拡散に起因するライン画像データにノイズが発生し画質が低下するため、そのノイズ成分を抽出し、そのノイズ成分の値に基づいて、ノイズ成分が抑制されるように画素データの補正を行っている（例えば特許文献１参照）。具体的には、この画像処理装置は、ＳＳＣＧの変調周期信号に同期して、照明消灯時の基準板読取値および照明点灯時の基準板読取値と、黒基準値および白基準値のデータとの差分から１変調周期分の濃度変動成分を抽出し、その濃度変動成分で、画像読取時の画像データの補正を行っている。

別の画像処理装置は、スペクトラム拡散クロックの周波数の変動に起因する、白基準部材の読取時と原稿読取時との読取周期の相違に対して、白基準部材の２つの側方領域から得られた側方データの値の相対比が相関を有していることを利用して、その相対比に基づいて補正データを生成し、その補正データに基づいて画像データの補正を行っている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１８−０８８５６８号公報 特開２０１４−２３６３３５号公報

しかしながら、照明の配光が主走査方向において不均一である場合、スペクトラム拡散に起因する画像データの変動分を抑制するための補正データが正確に導出されず、スペクトラム拡散に起因して画質低下が発生する可能性がある。具体的には、照明の光量が主走査方向の画素位置で均一ではない場合、スペクトラム拡散の変調周期内の各位相に対応する、読取画像における主走査方向の各画素位置が、ラインごとに異なるため、複数ラインに渡る画像データから導出される濃度変動成分が、照明光量の不均一性に起因して適切に導出されない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、スペクトラム拡散に起因する画質低下を抑制する画像処理装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、原稿または基準板の画像を検出するイメージセンサーと、前記原稿または前記基準板に光を照射する照明と、基準クロックを所定変調周期のスペクトラム拡散で変調したＳＳクロックを生成するＳＳＣＧ回路と、前記ＳＳクロックから生成されるサンプリングクロックで、前記イメージセンサーの出力信号をサンプルホールドしてサンプリングデータを生成するアナログフロントエンドと、前記サンプリングデータを画像データに変換するチャンネル合成回路と、前記ＳＳクロックに基づいて生成された画素クロックで前記画像データを処理するデータ処理部とを備える。そして、前記データ処理部は、前記ＳＳクロックの変調に同期して、前記照明の消灯時の基準板読取値および前記照明の点灯時の基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとの差分から少なくとも１変調周期分の濃度変動成分を導出し、前記濃度変動成分で前記画像データの補正を行う。さらに、前記白基準データは、主走査方向における前記照明の配光を示し、前記データ処理部は、前記白基準データと前記黒基準データとの差分に基づいて前記濃度変動成分を補正し、補正後の前記濃度変動成分で前記画像データを補正する。

本発明によれば、スペクトラム拡散に起因する画質低下を抑制する画像処理装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１における画像読取部１の内部構成を示す側面図である。 図３は、図１に示す画像処理装置におけるライン濃度変動成分の補正について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態では、図１に示す画像処理装置は、スキャナー、複合機などの画像読取装置であり、画像読取部１と信号処理部２とを備える。

画像読取部１は、イメージセンサー１１を備える。イメージセンサー１１は、クランプ信号ＣＰ、リセット信号ＲＳ、クロックＣＣＤＣＬＫ、シフトパルスＳＨなどの駆動信号に従って駆動回路１１ａで駆動され、原稿または基準板の画像を受光し、原稿画像に対応する電気信号を出力する。

図２は、図１における画像読取部１の内部構成を示す側面図である。図２に示すように、画像読取部１は、イメージセンサー１１の他、コンタクトガラス１２、キャリッジ１３，１４、結像レンズ１５、基準板１６、および原稿カバー１７を備える。コンタクトガラス１２は、当該画像読取部１の本体の上面に設置され、原稿を載置される。キャリッジ１３は、図示せぬ駆動源によって副走査方向に移動可能に設置されている。キャリッジ１３は、原稿または基準板への照射光を出力する光源１３ａ（照明）とミラー１３ｂとを有する。光源１３ａは、例えば、主走査方向に沿って配置された複数の発光ダイオードである。光源１３ａから出射された光は、キャリッジ１３の位置に応じて、基準板１６、コンタクトガラス１２上に載置された原稿などで反射する。ミラー１３ｂは、基準板１６、原稿などからの反射光を反射し、キャリッジ１４に向けて所定の方向へ出射する光学系である。キャリッジ１４は、ミラー１４ａ，１４ｂで、ミラー１３ｂからの光を反射して結像レンズ１５へ出射する。結像レンズ１５は、キャリッジ１４からの光をイメージセンサー１１に結像させる。

イメージセンサー１１は、光源１３ａから出射した光の反射光を所定の光学系（ここではミラー１３ｂ，１４ａ，１４ｂおよび結像レンズ１５）を介して受光する。イメージセンサー１１は、ラインごとに、複数の画素についての受光量に対応する電気信号を出力する。この実施の形態では、イメージセンサー１１として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＩＳ（CMOS Image Sensor）などが使用される。

基準板１６は、装置内部の天面に主走査方向に沿って配置され、黒色および白色の基準データを取得するために使用される板状の部材である。

図１に戻り、信号処理部２は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１、データ処理部２２、ＳＳＣＧ回路２３、タイミング信号生成回路２４、およびプロセッサー２５を備える。データ処理部２２は、チャンネル合成回路３１、補正回路３２、画像処理部３３、基準データ生成回路３４、基準メモリー３５、ＳＳ成分データ生成回路３６、および成分メモリー３７を備える。

アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１は、サンプルホールド、ＡＧＣ（自動ゲイン制御）、およびＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換を実行する回路である。

ＡＦＥ２１は、後述のＳＳクロックから生成されるサンプリングクロックで指定されたタイミングで、イメージセンサー１１の出力信号をサンプリングしてホールドして出力データを生成し出力する。

この実施の形態では、ＡＦＥ２１は、イメージセンサー１１の出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド部として動作し、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）方式でサンプルホールドを行う。具体的には、ＡＦＥ２１は、リセットサンプリングクロックＳＨＲおよびデータサンプリングクロックＳＨＤに従って２つの値をサンプリングして、その２つの値の差分を出力する。

データ処理部２２は、後述のＳＳクロックに基づいて生成された画素クロックＩＭＧＣＬＫで動作し、出力データを画像データに変換し、画像データに対して所定のデータ処理を行う。画素クロックＩＭＧＣＬＫは、ＳＳクロックを逓倍および分周することで生成される。

また、データ処理部２２は、ＳＳクロックの周期変動に起因するＳＳ成分を抑制するように画像データを補正する。

具体的には、データ処理部２２は、ＳＳクロックの変調に同期して、上述の照明の消灯時の基準板読取値および上述の照明の点灯時の基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとの差分から１変調周期分の濃度変動成分を導出し、その濃度変動成分で画像データの補正を行う。ここでは、ＳＳクロックに同期してＳＳ成分アドレスｎが生成され、ＳＳ成分アドレスｎごとに、濃度変動成分が導出される。

ここで、白基準データは、主走査方向における照明の配光（つまり、主走査方向における照明の光量分布）を示し、データ処理部２２は、白基準データと黒基準データとの差分に基づいて濃度変動成分を補正し、補正後の濃度変動成分で画像データを補正する。

ＳＳＣＧ回路２３は、固定周期の基準クロックを発振し、その基準クロックを所定変調周期のスペクトラム拡散で変調したクロック（ＳＳクロック）を生成する。例えば、ＳＳＣＧ回路２３は、４０ＭＨｚの基準クロックを、２０００クロック周期の変調周期およびセンタースプレッド±１％の変調レートで変調して、ＳＳクロックを生成する。

タイミング信号生成回路２４は、ＳＳクロックに基づいて、駆動回路１１ａに供給する駆動信号およびＡＦＥ２１に供給するクロック信号（サンプリングクロックＳＨＲ，ＳＨＤ、Ａ／Ｄ変換のタイミングを指定するクロックＡＤＣＬＫなど）を生成する。例えば、タイミング信号生成回路２４は、所定の逓倍設定値および／または分周設定値で、ＳＳクロックを逓倍および／または分周して、上述の駆動信号や、画素クロックＩＭＧＣＬＫなどといったクロック信号などを生成する。

プロセッサー２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、ＲＯＭや図示せぬ記憶装置からＲＡＭにプログラムをロードしてＣＰＵで実行することで、各種処理部として動作する。ここでは、プロセッサー２５は、コントローラー２５ａとして動作する。コントローラー２５ａは、ＡＦＥ２１のオフセットおよびゲインなどを設定する。

また、データ処理部２２において、チャンネル合成回路３１は、ＡＦＥ２１の出力データの順番を変更して、走査順に沿ってＲＧＢデータとしての画像データを出力する。

補正回路３２は、後述のＳＳクロックの周期変動に起因する誤差成分（以下、ＳＳ成分という）を抑制するＳＳ成分補正およびシェーディング補正を上述の画像データに対して行う。

画像処理部３３は、必要に応じて、所定の画像処理を、補正回路３２の補正後の画像データに対して実行する。

基準データ生成回路３４は、基準板１６を読み取ったときの画像データに基づいて基準データを生成し、基準メモリー３５に記憶する。ＳＳ成分データ生成回路３６は、基準板１６を読み取ったときの画像データおよび基準データに基づいてＳＳ成分データ（つまり、ＳＳ成分を示すデータ）を生成し、成分メモリー３７に記憶する。補正回路３２は、これらの基準データおよび成分データを使用して画像データの補正を行う。

具体的には、補正回路３２は、照明消灯状態でイメージセンサー１１で基準板１６を読み取ることで得られる第１基準板読取値および照明点灯状態でイメージセンサー１１で基準板１６を読み取ることで得られる第２基準板読取値を使用して、シェーディング補正時に、ＳＳ成分を抑制するように画像データを併せて補正する。

例えば、基準データ生成回路３４は、後述の黒基準データ（ｘ）および白基準データ（ｘ）を生成して基準メモリー３５に書き込み、ＳＳ成分データ生成回路３６は、スペクトラム拡散に起因する濃度変動成分としての、後述の黒ＳＳ成分データ（ｎ）および白ＳＳ成分データ（ｎ）を生成して成分メモリー３７に書き込み、補正回路３２は、後述のように、基準メモリー３５における黒基準データ（ｘ）および白基準データ（ｘ）、成分メモリー３７における黒ＳＳ成分データ（ｎ）および白ＳＳ成分データ（ｎ）などに基づいて、補正前の画像データ（ｘ）から補正後の画像データ（ｘ）を導出する。

黒ＳＳ成分データ（ｎ）＝ＡＶＥｎ［第１基準板読取値（ｘ）−黒基準データ（ｘ）］

白ＳＳ成分データ（ｎ）＝ＡＶＥｎ［｛第２基準板読取値（ｘ）−白基準データ（ｘ）−黒ＳＳ成分データ（ｎ）｝×ＦＩＸ／（白基準データ（ｘ）−黒基準データ（ｘ））］

白補正値（ｘ）＝白ＳＳ成分データ（ｎ）×（白基準データ（ｘ）−黒基準データ（ｘ））／ＦＩＸ

補正後の画像データ（ｘ）＝｛補正前の画像データ（ｘ）−（黒基準データ（ｘ）−黒ＳＳ成分データ（ｎ））｝／｛白基準データ（ｘ）＋白補正値（ｘ）−黒基準データ（ｘ）｝×最大出力データ値

ｎは、ＳＳ成分アドレスであって、変調周期内で０から画素クロックＩＭＧＣＬＫでカウントアップされる値を有する。なお、ＳＳ成分アドレスｎは、タイミング信号生成回路２４によって、画素クロックＩＭＧＣＬＫに同期して生成され、データ処理部２２（補正回路３２、ＳＳ成分データ生成回路３６など）に供給される。

ＡＶＥｎ［］は、各ＳＳ成分アドレスｎについて、所定複数の変調周期についての平均値を示す。

黒基準データ（ｘ）は、主走査画素位置ｘについて、照明消灯状態で基準板１６を読み取ったときの所定複数ラインの画素値を平均して得られる値である。

白基準データ（ｘ）は、主走査画素位置ｘについて、照明点灯状態で基準板１６を読み取ったときの所定複数ラインの画素値を平均して得られる値である。

なお、黒基準データ（ｘ）および白基準データ（ｘ）は、シェーディング補正の黒基準データおよび白基準データとしても使用される。

ＦＩＸは、所定の固定値であって、ここでは、最大読取値（画像データの画素値の上限値）である。

ＳＳ成分アドレスｎの数は、例えば、ＳＳＣＧの変調周期分の画素クロック数となり、変調周期内の位相を示す。

上述のように、この実施の形態では、データ処理部２２は、（ａ）ＳＳ成分を生成するデータ毎に、照明の消灯時の第１基準板読取値および照明の点灯時の第２基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとのそれぞれの差分から、黒ＳＳ成分データおよび白ＳＳ成分データを導出するとともに、黒基準データと白基準データの差分からは主走査画素位置の配光に影響を受けた読取値の大きさを導出し、（ｂ）それぞれの主走査画素位置の読取値の大きさで生成された白ＳＳ成分データを、特定の読取値（例えば、画像データの最大読取値）へ補正し、（ｃ）所定複数の変調周期における各ＳＳ成分アドレスで、特定の読取値へ補正された白ＳＳ成分データの平均を導出し、（ｄ）画像データの補正時は、補正対象画像データの読取値（白基準データと黒基準データとの差分）に合うように白ＳＳ成分データから白補正値を生成し、（ｅ）その補正値に基づいて画像データを補正する。

具体的には、上述のように、データ処理部２２は、（ａ）画像データの最大読取値（上述のＦＩＸ）に対する、白基準データと黒基準データとの差分（主走査画素位置の配光に影響を受けた読取値の大きさ）の比を導出し、（ｂ）白ＳＳ成分データをその比で除算することで画像データの最大読取値の白ＳＳ成分データを導出し、（ｃ）所定複数の変調周期における各ＳＳ成分アドレスで、最大読取値の白ＳＳ成分データの平均を導出し、（ｄ）画像データの補正時は、画像データの最大読取値に対する補正対象画像データの読取値（白基準データと黒基準データとの差分）の比率を白ＳＳ成分データへ乗算することで、白補正値を算出し、（ｅ）その補正値に基づいて画像データを補正する。また、ここでは、データ処理部２２は、白基準データと黒基準データとの差分に基づいて濃度変動成分を補正し、補正後の濃度変動成分で画像データを補正する際に、併せてシェーディング補正を行っている。

図３は、図１に示す画像処理装置におけるライン濃度変動成分の補正について説明する図である。例えば図３に示すように、上述のライン濃度変動成分（図３における白ＳＳ成分データ）の補正によって、白基準データに現れる照明の配光の不均一の影響を受けずに、複数ラインについてのライン濃度変動成分から、それらを平均して得られる濃度変動成分が適切に得られる。

次に、上記画像処理装置の動作について説明する。

イメージセンサー１１は、ラインごとに、読取画像（原稿画像や、基準板１６の画像など）に対応する電気信号を出力する。ＡＦＥ２１は、タイミング信号生成回路２４によってＳＳクロックから生成されるサンプリングクロックで指定されたタイミングで、イメージセンサー１１の出力信号をサンプリングしてホールドして出力データを生成し出力する。チャンネル合成回路３１は、ＡＦＥ２１の出力データの順番を変更して、走査順に沿って画像データを出力する。

まず、上述のようにして基準板１６の画像読取によって、上述のようにして、基準データおよびＳＳ成分データが取得される。

その後、原稿の画像読取時においては、補正回路３２は、上述のように、基準データおよびＳＳ成分データを使用して、各ＳＳアドレスｎに対応したＳＳ成分補正を繰り返し、シェーディング補正とともに原稿の画像データに対して実行し、画像処理部３３は、補正後の画像データに所定の画像処理を実行し出力する。

以上のように、上記実施の形態によれば、データ処理部２２は、ＳＳクロックの変調に同期して、照明の消灯時の基準板読取値および照明の点灯時の基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとの差分から少なくとも１変調周期分の濃度変動成分を導出し、その濃度変動成分で画像データの補正を行う。そして、白基準データは、主走査方向における照明の配光を示し、データ処理部２２は、白基準データと黒基準データとの差分に基づいて濃度変動成分を補正し、補正後の濃度変動成分で画像データを補正する。

これにより、照明の不均一な配光の影響を受けずに主走査方向における濃度変動成分の分布が特定されるため、スペクトラム拡散に起因する画質低下が抑制される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態では、１変調周期分の濃度変動成分が導出されているが、その変調周期に所定整数（２以上）を乗じて得られる補正周期分の濃度変動成分を導出し、補正周期分の補正データで画像データを繰り返し補正するようにしてもよい。その場合、上述の所定整数は、補正周期における画素クロックのクロック数に端数が生じないように設定される。つまり、変調周期あたりの画素クロックＩＭＧＣＬＫのクロック数に端数が生じている場合において（連続的な画素クロックＩＭＧＣＬＫの周期を加算していった総和が変調周期に一致しない場合）、その端数がなくなるような変調周期の整数倍の期間が補正周期とされる。

本発明は、例えば、スキャナー、複合機などに適用可能である。

１１ イメージセンサー
１３ａ 光源（照明の一例）
１６ 基準板
２１ アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
２２ データ処理部
２３ ＳＳＣＧ回路
３１ チャンネル合成回路

Claims (4)

1. 原稿または基準板の画像を検出するイメージセンサーと、
   前記原稿または前記基準板に光を照射する照明と、
   基準クロックを所定変調周期のスペクトラム拡散で変調したＳＳクロックを生成するＳＳＣＧ回路と、
   前記ＳＳクロックから生成されるサンプリングクロックで、前記イメージセンサーの出力信号をサンプルホールドしてサンプリングデータを生成するアナログフロントエンドと、
   前記サンプリングデータを画像データに変換するチャンネル合成回路と、
   前記ＳＳクロックに基づいて生成された画素クロックで前記画像データを処理するデータ処理部とを備え、
   前記データ処理部は、前記ＳＳクロックの変調に同期して、前記照明の消灯時の基準板読取値および前記照明の点灯時の基準板読取値と、黒基準データおよび白基準データとの差分から少なくとも１変調周期分の濃度変動成分を導出し、前記濃度変動成分で前記画像データの補正を行い、
   前記白基準データは、主走査方向における前記照明の配光を示し、
   前記データ処理部は、前記白基準データと前記黒基準データとの差分に基づいて前記濃度変動成分を補正し、補正後の前記濃度変動成分で前記画像データを補正すること、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記データ処理部は、（ａ）ラインごとに、前記照明の消灯時の基準板読取値および前記照明の点灯時の基準板読取値と、前記黒基準データおよび前記白基準データとの差分からライン濃度変動成分を導出し、（ｂ）前記ライン濃度変動成分を前記白基準データと前記黒基準データとの差分で除算することで前記ライン濃度変動成分を補正し、（ｃ）所定複数ラインにおける補正後の前記ライン濃度変動成分の平均を導出し、（ｄ）前記平均に対して前記白基準データと前記黒基準データとの差分を乗算することで、前記画像データの補正値を生成し、（ｅ）前記補正値に基づいて前記画像データを補正することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記データ処理部は、（ａ）前記画像データの最大読取値と、前記白基準データと前記黒基準データとの差分との比を導出し、（ｂ）前記ライン濃度変動成分を前記比で除算することで前記ライン濃度変動成分を補正し、（ｃ）所定複数ラインにおける補正後の前記ライン濃度変動成分の平均を導出し、（ｄ）前記平均に対して前記比を乗算することで、前記画像データの補正値を生成し、（ｅ）前記補正値に基づいて前記画像データを補正することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記データ処理部は、前記白基準データと前記黒基準データとの差分に基づいて前記濃度変動成分を補正し、補正後の前記濃度変動成分で前記画像データを補正する際に、併せてシェーディング補正を行うこと、
   を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。

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