JP2585271B2 - Color image processing method - Google Patents

Color image processing method

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JP2585271B2
JP2585271B2 JP62137673A JP13767387A JP2585271B2 JP 2585271 B2 JP2585271 B2 JP 2585271B2 JP 62137673 A JP62137673 A JP 62137673A JP 13767387 A JP13767387 A JP 13767387A JP 2585271 B2 JP2585271 B2 JP 2585271B2
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直史 山本
秀和 関沢
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はカラー画像を電気信号として読取るカラー画
像入力装置に用いられるカラー画像処理方法に関する。
The present invention relates to a color image processing method used in a color image input device that reads a color image as an electric signal.

(従来の技術) 従来、カラー画像の読取りに用いるカラーイメージセ
ンサとして1つのラインセンサ上に通常の3色の色フィ
ルタを順に配列した点順次センサと呼ばれるもの(特願
昭58−178659号公報)が知られている。点順次センサは
1本のラインセンサで色情報を読込めるという利点をも
っているるが、一方原稿上の同じ位置について3色の色
信号を得ることができない。多くの色信号の処理系や出
力系は1画素に対して3色の色信号を必要とするので、
信号を整合させる必要がある。通常は第2図に示すよう
に隣接する3素子ごとを組にして同じ画素とみなし、こ
の3つの素子の出力信号を1画素の3色の色信号として
いる。この方法では読取り画素数の3倍の素子が必要と
なる。また、写真などのように濃度変化の滑らかな画像
を読込む場合には問題はないが、原稿上の明るさの急に
変化している部分にカラーノイズすなわち色相のずれが
生じ、高精細な画像の読取りには支障がある。
(Prior Art) Conventionally, as a color image sensor used for reading a color image, a so-called dot sequential sensor in which ordinary three color filters are sequentially arranged on one line sensor (Japanese Patent Application No. 58-178659). It has been known. The dot-sequential sensor has an advantage that color information can be read by one line sensor, but cannot obtain three color signals at the same position on the document. Since many color signal processing systems and output systems require three color signals for one pixel,
The signals need to be matched. Normally, as shown in FIG. 2, every three adjacent elements are regarded as the same pixel as a group, and the output signals of these three elements are set as three color signals of one pixel. This method requires three times as many elements as the number of read pixels. Although there is no problem when reading an image having a smooth change in density, such as a photograph, color noise, that is, a hue shift occurs in a portion of the document where the brightness changes suddenly, resulting in a high-definition image. There is a problem in reading the image.

カラーノイズを除去するために、補間により等価的に
各色信号の読取り重心をずらす方法がある(特願昭59−
274128号)。この方法はカラーノイズの除去に大きな効
果があるが、一方、補間演算は一種の平均化処理である
のでセンサで得られた信号を補間した信号におきかえる
ことにより、信号の解像度が低下してしまう。
In order to remove color noise, there is a method of equivalently shifting the read center of each color signal by interpolation (see Japanese Patent Application No.
274128). Although this method has a great effect on removing color noise, on the other hand, since the interpolation operation is a kind of averaging process, by replacing the signal obtained by the sensor with the interpolated signal, the resolution of the signal is reduced. .

また、各受光素子を1画素とみなし、各受光素子に該
当しない色信号はその両側の色信号を補間演算して得る
方法もある(芳林他:「カラーファクシミリ用センサに
おける色フィルタ配列と読取り品質」第12回画像電子全
大(昭58))。しかし、単純な補間演算では、実質的に
は解像度は上がらず、信号の密度に比較して解像度の低
い信号しか得られない。
There is also a method in which each light receiving element is regarded as one pixel, and a color signal which does not correspond to each light receiving element is obtained by performing an interpolation operation on color signals on both sides of the light receiving element. "Quality", the 12th Image Electronics University (Showa 58)). However, with a simple interpolation operation, the resolution does not substantially increase, and only a signal having a lower resolution than the signal density can be obtained.

(発明が解決しようとする問題点) 前記のように3つの受光素子の組を1画素とみなす方
法を用いると、モノクロの場合に比べラインセンサに3
倍の受光素子が必要となる。例えば、A4幅を16本/mmの
密度で読取るには10080の受光素子が必要となり、大規
模なライセンサを用いねばならない。また、それととも
にセンサ出力信号が高速になる、照明に必要な光量を上
げるなどの問題が生ずる。また、前記で述べたようにカ
ラーノイズが生ずる問題もある。カラーノイズは単純補
間処理により除くことができるが、一方、信号の解像度
を低下させてしまう。また、各受光素子を1画素とみな
す方法では信号の密度に比べて得られる解像度は低くな
る。このように従来の方法ではカラーセンサに解像度の
3倍相当以上の受光素子数が必要であり、点順次カラー
センサの特性を十分に生かしていない。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when a method of regarding a set of three light receiving elements as one pixel is used, three lines are required for the line sensor as compared with the case of monochrome.
Twice as many light receiving elements are required. For example, to read A4 width at a density of 16 lines / mm, 10080 light receiving elements are required, and a large-scale licensor must be used. At the same time, there arise problems such as an increase in the speed of the sensor output signal and an increase in the amount of light required for illumination. There is also a problem that color noise occurs as described above. Color noise can be removed by simple interpolation, but on the other hand, it reduces the resolution of the signal. Further, in the method in which each light receiving element is regarded as one pixel, the resolution obtained is lower than the signal density. As described above, in the conventional method, the number of light receiving elements equal to or more than three times the resolution is required for the color sensor, and the characteristics of the dot sequential color sensor are not fully utilized.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明では、カラーセンサで読取った色信号から、ラ
インセンサの各受光素子単位を1画素と考えて各画素に
ついてそれぞれ3色の色信号を補間演算するもので、か
つその演算において、当該色の他の色信号を用いてい
る。
[Configuration of the Invention] (Means for Solving the Problems) In the present invention, from the color signals read by the color sensor, each light receiving element unit of the line sensor is considered as one pixel, and the color signals of three colors for each pixel are considered. , And another color signal of the color is used in the calculation.

(作用) 一般に3色の色成分は完全に独立ではなく、互いにあ
る程度の相関ををもっている。したがって、ある受光素
子の出力信号はその受光素子の位置の当該色成分ととも
に他の色成分の情報をもっている。したがって、当該色
信号以外の色信号を用いることにより、当該色信号間の
補間による信号よりも解像度の高い信号が得られる。
(Operation) In general, the three color components are not completely independent but have a certain degree of correlation with each other. Therefore, the output signal of a certain light receiving element has information on the other color components together with the color component at the position of the light receiving element. Therefore, by using a color signal other than the color signal, a signal having a higher resolution than a signal obtained by interpolation between the color signals can be obtained.

(実施例) 以下、図面により本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明を用いたカラー画像入力装置の構成をし
めす。光源201により原稿面202を照明し、原稿面上の線
状領域203を例えば分布屈折率形円筒レンズアレイ204な
どの密着光学系により、カラーラインセンサ205上に等
倍結像させる。カラーラインセンサ205は例えばCCDなど
を用いた1次元のラインセンサの受光素子上に第3図に
示すように赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色フ
ィルタを順に配置したもので、点順次カラーセンサと呼
ばれる。ここでラインセンサの受光素子密度と1mm当り2
4とする。このセンサにより各受光素子に対応する位置
の当該色フィルタの成分が電気信号に変換され、ライン
センサの出力を順次読みだす(主走査)ことにより、こ
のライン上のカラー画像情報を電気信号として読みとる
ことができる。以後、第1素子目の受光素子の出力信号
をXiとし、特にRフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタの
出力信号をRi、Gi、Biとする。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of a color image input device using the present invention. An original surface 202 is illuminated by a light source 201, and a linear region 203 on the original surface is imaged on a color line sensor 205 at an equal magnification by a close contact optical system such as a distributed index cylindrical lens array 204. As shown in FIG. 3, the color line sensor 205 sequentially arranges three color filters of red (R), green (G), and blue (B) on a light receiving element of a one-dimensional line sensor using a CCD or the like. These are arranged and called a dot-sequential color sensor. Here, the light-receiving element density of the line sensor and 2 per mm
And 4. The components of the color filters at the positions corresponding to the respective light receiving elements are converted into electric signals by this sensor, and the color image information on this line is read as an electric signal by sequentially reading the output of the line sensor (main scanning). be able to. Thereafter, the output signal of the first element first light receiving element and X i, in particular R filter, G filter, the output signal of the B filter and R i, G i, B i.

そして光源、光学系、ラインセンサをキャリジ206に
一体にして主走査方向に対し、垂直方向に走査(副走
査)することにより原稿画像全面の情報を読取ることが
できる。
The light source, the optical system, and the line sensor are integrated with the carriage 206 and scanning (sub-scanning) is performed in a direction perpendicular to the main scanning direction, so that information on the entire original image can be read.

ラインセンサの出力信号251は増幅気207で増幅し、A/
D変換器208ディジタル信号252に変換したのち、規格化
回路209で白レベル、黒レベルの規格化を行う。ライン
センサの各受光素子の感度ばらつきや光源の照度むらの
ため、一様な反射率の原稿を読取っても一様な出力信号
を得られない。この回路では予め原稿面の端部にある白
基準板、黒基準板を読込んで、得られる基準信号をライ
ンメモリなどに記憶しておき、原稿読取り時にはその記
憶値を用いて画像信号の前記のばらつきの補正を行う。
これにより、白基準板、黒基準板と同じ反射率をもつ原
稿にたいしては画像信号はそれぞれ1、0となり、補正
と同時に白バランスも行われる。本回路の具体的な構成
などについては例えば特願昭59−192663号に詳しく述べ
られている。規格化した画像信号253は各画素すなわ
ち、各受光素子単位でRGBのうち1色の色信号しかもた
ないので、つぎの拡張補間回路210で各画素につき3色
の色信号に変換する。この回路が本発明のポイントであ
るので、以下この回路の行う処理、構成について詳しく
説明する。
The output signal 251 of the line sensor is amplified by the amplifier 207, and A / A
After conversion into a digital signal 252 by the D converter 208, the normalization circuit 209 normalizes the white level and the black level. Due to variations in the sensitivity of each light receiving element of the line sensor and uneven illuminance of the light source, a uniform output signal cannot be obtained even when a document having a uniform reflectance is read. In this circuit, a white reference plate and a black reference plate at the end of the document surface are read in advance, and the obtained reference signal is stored in a line memory or the like. The variation is corrected.
Thus, for an original having the same reflectance as the white reference plate and the black reference plate, the image signals become 1 and 0, respectively, and the white balance is performed simultaneously with the correction. The specific configuration of the present circuit is described in detail in, for example, Japanese Patent Application No. 59-199263. Since the standardized image signal 253 has only one color signal of RGB for each pixel, that is, each light receiving element, it is converted into three color signals for each pixel by the next extended interpolation circuit 210. Since this circuit is the point of the present invention, the processing and configuration performed by this circuit will be described in detail below.

この回路では(2)式に示す演算を行い、各画素iの
RGB信号R′、G′、B′を求め、これを補間出
力信号としている。
In this circuit, the operation shown in Expression (2) is performed, and the
RGB signals R ′ i , G ′ i , and B ′ i are obtained, and are used as interpolation output signals.

但しAは補間マトリクスで例えば下記のような値をと
る。
However, A is an interpolation matrix and takes the following values, for example.

またXiは画素i前後のセンサ出力信号をベクトル表記
したものである。
X i is a vector representation of sensor output signals before and after pixel i.

Xi=(Xi+3Xi+2Xi+1XiXi-1Xi-2Xi-3 (4) この式を各成分に分けて表記すると例えばi=3nの場
合、(5)式のようになる。
X i = (X i + 3 X i + 2 X i + 1 X i X i−1 X i−2 X i−3 ) t (4) When this expression is divided into components, for example, i = 3n In this case, equation (5) is obtained.

ここで通常第1項はその色成分の直流分1、第2、3
項は直流分0となるように係数は選ばれる。すなわち例
えばG′の場合、次のような条件が通常みたされる。
Here, the first term is usually the DC component 1, 2, 3 of the color component.
The coefficients are selected so that the term has a DC component of zero. That For example G 'i, the following conditions are satisfied normal.

これにより、第1項は当該色成分の線形補間値、第
2、第3項は他の色成分の差分による補正成分と考えら
れる。
Accordingly, the first term is considered to be a linear interpolation value of the color component, and the second and third terms are considered to be correction components due to differences between other color components.

第4図に拡張補間回路の具体的な構成を示す。この回
路に入力される画像信号は第5図に示すように1チャネ
ルの信号線上をセンサの受光素子の配列順に時系列で流
れてくる。この信号をシフトレジスタ401で例えば7素
子分を記憶し、各段の7つの出力信号にそれぞれ乗算回
路402で定数Ajkを乗じ、加算回路403によりその結果の
総和をとる。この演算は1画素につき定数Ajkを切替え
て(k=0,1,2)3回行い、それぞれの演算結果をレジ
スタ404a、b、cの順に書込む。ここで定数Ajkの切替
えはi=3nの場合K=0、1、2、の順にi=3n+1の
場合K=2,0,1の順にi=3n+2の場合K=1、2、0
の順に行う。なお、乗算回路は乗算器で構成してもよい
が、定数の乗算なのでルックアップテーブルを用いた方
が簡易に構成できる。レジスタ404の出力信号がその画
素の3色の色信号R′、G′、B′となる。つぎ
に本回路により解像度の高い色信号が得られることを説
明する。
FIG. 4 shows a specific configuration of the extended interpolation circuit. As shown in FIG. 5, the image signal input to this circuit flows on a signal line of one channel in chronological order in the arrangement of the light receiving elements of the sensor. For example, seven elements of this signal are stored in the shift register 401, and the seven output signals of each stage are multiplied by a constant Ajk by the multiplication circuit 402, respectively, and the sum of the results is obtained by the addition circuit 403. This calculation is performed three times by switching the constant Ajk per pixel (k = 0, 1, 2), and the results of each calculation are written in the order of the registers 404a, b, and c. Here, the switching of the constant Ajk is performed in the order of K = 0, 1, 2 in the case of i = 3n, in the case of i = 3n + 1, in the order of K = 2, 0, 1, and in the case of i = 3n + 2 in the order of K = 1, 2, 0.
In order. Note that the multiplication circuit may be configured by a multiplier, but since the multiplication is performed by a constant, the configuration can be more easily configured by using a lookup table. The output signal of the register 404 becomes three color signals R ′ i , G ′ i , and B ′ i of the pixel. Next, the fact that a high-resolution color signal can be obtained by the present circuit will be described.

通常のモノクロ画像では隣接する画素の明るさの間に
は相関がある。したがって、ある2つの画素の明るさが
既知ならば、その間の画素の明るさはその2つの画素の
明るさの線形補間により推定できる。カラー画像におい
ても同様にR、G、B成分はそれぞれ空間的に相関をも
っているが、さらにR、G、Bの各成分の空間変化の間
にも相関がある。すなわち、R、G、B成分のうち、あ
る成分が増加している部分では他の成分の増加している
確率が高く、いいかえれば色相成分のほうが輝度(明る
さ)成分より相関が強いことになる。例えば第1図に示
すようにR成分が増加している部分(画素0−3の間)
では、他のG、B成分も増加する確率が高く、R成分が
減少している部分(画素3−6の間)では他の成分も減
少する確率が高い。
In a normal monochrome image, there is a correlation between the brightness of adjacent pixels. Therefore, if the brightness of a certain two pixels is known, the brightness of the pixel between them can be estimated by linear interpolation of the brightness of the two pixels. Similarly, in a color image, the R, G, and B components have a spatial correlation, but there is also a correlation between the spatial changes of the R, G, and B components. That is, among the R, G, and B components, there is a high probability that the other component is increasing in a portion where a certain component is increasing. In other words, the hue component has a stronger correlation than the luminance (brightness) component. Become. For example, as shown in FIG. 1, a portion where the R component increases (between pixels 0 and 3)
Then, there is a high probability that the other G and B components also increase, and there is a high probability that the other components also decrease in the portion where the R component decreases (between the pixels 3-6).

ところで、点順次センサではR信号は画素0、3、6
・・、G信号は画素1、4、7・・・、B信号は画素
2、5、8・・・の情報が読取られる。画素3、4のB
成分などの情報は直接信号として得られず、センサの読
取り信号から推定する必要がある。R、G、Bの各成分
が互いに独立と仮定すると、画素3、4のR信号の推定
値は画素2、5の信号の線形補間の値とするのが最も確
率が高い。この方法によれば、本来各色成分は8本/mm
の情報であるので、補間により信号密度と上げてもその
解像度は8本/mm相当である。しかし前記でのべたよう
にR、G、Bの各成分の間に相関があるので、B信号の
画素3、4の推定にR、Gの成分の変化を考慮したほう
が推定の尤度が高くなる。R信号は画素3で上に凸、G
信号は画素4で上に凸となっているのでB成分も画素
3、4で上に凸となっていると推定できる。具体的には
画素3、4のB信号の推定値として画素2、5のB信号
と線形補間した値にR、G信号の差分成分より得られる
補正分を加算すればよい。これにより、24本/mmの情報
をもつ他の色成分の信号を用いて補間を行うことによ
り、8本/mm相当以上の解像度をもつ信号を得られる。
この推定演算は前記のマトリクス演算で表わされ、前記
の拡張補間回路の構成によりこの演算を実現できる。
By the way, in the dot sequential sensor, the R signals are pixels 0, 3, 6
.., The G signal reads information of pixels 1, 4, 7,..., And the B signal reads information of pixels 2, 5, 8,. B of pixels 3 and 4
Information such as components is not directly obtained as a signal, but needs to be estimated from a read signal of a sensor. Assuming that the R, G, and B components are independent of each other, it is most probable that the estimated values of the R signals of the pixels 3 and 4 are values obtained by linear interpolation of the signals of the pixels 2 and 5. According to this method, each color component is originally 8 lines / mm.
Therefore, even if the signal density is increased by interpolation, the resolution is equivalent to 8 lines / mm. However, since there is a correlation between the R, G, and B components as described above, the estimation likelihood is higher when the changes of the R and G components are considered in estimating the pixels 3 and 4 of the B signal. Become. The R signal is convex upward at pixel 3 and G
Since the signal is upwardly convex at the pixel 4, it can be estimated that the B component is also upwardly convex at the pixels 3 and 4. More specifically, a correction obtained from the difference component between the R and G signals may be added to the value obtained by linearly interpolating the B signals of the pixels 2 and 5 as the estimated value of the B signals of the pixels 3 and 4. Thus, a signal having a resolution of 8 lines / mm or more can be obtained by performing interpolation using signals of other color components having information of 24 lines / mm.
This estimation operation is represented by the matrix operation described above, and this operation can be realized by the configuration of the extended interpolation circuit.

以上で本発明による補間方式の定性的な説明を行った
が、つぎに本方式の定量的な解釈および補間マトリクス
Aの係数の決め方について説明する。本発明では、画像
のR、G、B成分を線形なガフス信号モデルとして考
え、未知のR、G、B成分に対し、それらの信号の確率
密度が最大となる値を推定値として計算し、それを保管
出力するものである。
The qualitative description of the interpolation method according to the present invention has been described above. Next, a quantitative interpretation of the present method and how to determine the coefficients of the interpolation matrix A will be described. In the present invention, the R, G, and B components of an image are considered as a linear Gaffus signal model, and for unknown R, G, and B components, a value at which the probability density of those signals is maximum is calculated as an estimated value. This is stored and output.

各R、G、B成分の隣接画素間の差分をΔRi、ΔGi
ΔBiとする。
The differences between adjacent pixels of each of the R, G, and B components are represented by ΔR i , ΔG i ,
Let ΔB i .

これらの信号は平均値が0で、RGB成分間で互いに相
関をもつ。これらの信号がガフス分布、に従うならばこ
れらの信号がΔRi、ΔGi、ΔBiなる値ととる確率密度Pi
ここでMはΔRi、ΔGi、ΔBiの共分散行列である。こ
こで、さらにΔRi、ΔGi、ΔBiの隣接画素間での相関を
無視すると、(仮定1)信号全体(i=0〜∞)を通し
た確率密度Pallは となる。Pallと最大にするDiが、最も尤度の高い推定値
と考える。ここで、exp関数は単調増加であるから前記
の条件は を最少とすることと同値である。ここでさらに共分散行
列MがΔR、ΔG、ΔBに関して対称すすなわちΔR、
ΔG、ΔBの分散が等しく、またΔR、ΔG、ΔB間の
共分散がそれぞれ等しいと仮定する。(仮定2) すなわち と表される。
These signals have an average value of 0 and have a correlation between the RGB components. Probability density P i that these signals take values of ΔR i , ΔG i , ΔB i if they follow a guffs distribution
Is Here, M is a covariance matrix of ΔR i , ΔG i , and ΔB i . Here, further ignoring the correlation between adjacent pixels of ΔR i , ΔG i , and ΔB i , (Assumption 1) the probability density Pall through the entire signal (i = 0 to ∞) becomes Becomes D i that maximizes the Pall is considered highly estimate the most likelihood. Here, since the exp function is monotonically increasing, the above condition is Is the same as minimizing. Here, the covariance matrix M is further symmetric about ΔR, ΔG, ΔB, ie, ΔR,
Assume that the variances of ΔG and ΔB are equal, and that the covariances between ΔR, ΔG and ΔB are equal. (Assumption 2) It is expressed as

式の表現の簡素化上、Xi、Yi、Ziを次のように定義す
る。
For the sake of simplicity of the expression, X i , Y i , and Z i are defined as follows.

Xiはラインセンサのi画素目の出力信号となり、Yi
Ziはラインセンサで得られない未知の信号となる。そこ
で前記のP′をYi、Ziで偏微分したものが0という方程
式を解けば確率密度を最大とするYiZiが得られる。これ
を解くと、 となる。BはNxNマトリクス(N〜∞)で、対角線に平
行な直線上では一定の値をと行列であり、かつ対角線か
ら十分離れた部分ではほぼ0となる。
X i is the output signal of the i-th pixel of the line sensor, and Y i ,
Z i is an unknown signal that cannot be obtained by the line sensor. Therefore the above P 'Y i, Y i Z i of those partially differentiated by Z i is the maximum probability density Solving equations that 0 is obtained. Solving this, Becomes B is an NxN matrix (N to ∞), which is a matrix having a constant value on a straight line parallel to the diagonal line and substantially zero at a portion sufficiently distant from the diagonal line.

Bij=b(i,j) if|i−j|≫0 b(i,j)〜0 (13) そこで、1i−1j≧4の項を無視すると、 同様にして、 また、明らかに、 したがってXi、Yi、Ziをまとめて表記すると、17式と
なる。
B ij = b (i, j) if | i−j | ≫0 b (i, j) 00 (13) Therefore, ignoring the term 1i−1j ≧ 4, Similarly, Also, obviously, Therefore, when X i , Y i , and Z i are collectively expressed, the expression becomes 17.

したがって補間マトリクスAを18式のように定めれば
(17)式は(2)式に帰着する。
Therefore, if the interpolation matrix A is defined as Expression 18, Expression (17) results in Expression (2).

すなわち(2)式に示す処理を行うことにより確率が
最大となる最適推定値が補間信号として出力される。
That is, by performing the processing shown in the equation (2), the optimum estimated value that maximizes the probability is output as the interpolation signal.

ここで、このマトリクスを導く上で、用いた仮定1、
2はマトリクス係数の計算を簡素化するためのもので、
本発明の方式に対して本質的なものではない。これらの
仮定を用いなくても、尊出する計算式は非常に複雑とな
るが、推定の演算式は同様のマトリクス演算となる。但
し、条件が満されない場合、R、G、Bに対して対称性
がしなくなるので、補間マトリクスAはR、G、Bに対
して、異なる値となる。
Here, the assumption 1 used to derive this matrix,
2 is to simplify the calculation of matrix coefficients,
It is not essential to the scheme of the present invention. Even if these assumptions are not used, the calculation formula to be saved is very complicated, but the calculation formula for estimation is the same matrix calculation. However, when the condition is not satisfied, the symmetry is no longer provided for R, G, and B, so that the interpolation matrix A has different values for R, G, and B.

このようなマトリクスの場合は本実施例の構成では実
現できず、後に示す2の実施例のように、演算式および
処理回路を若干複雑にする必要がある。
In the case of such a matrix, it cannot be realized by the configuration of the present embodiment, and it is necessary to slightly complicate the arithmetic expression and the processing circuit as in the second embodiment described later.

しかし通常は前記の仮定のもので求めたマトリクスを
用いても、十分に精度の高い補間を行うことができる。
前記で示したように補間マトリクスの係数はΔRi、Δ
Gi、ΔBiの共分散により決まる。一般に共分散などの統
計量は例えば写真や線画など、画像の種類によって異な
る。したがって画像の種類により補間マトリクスをかえ
ることにより、その画像の性質に適した補間処理を行う
ことも可能である。また本方式では隣接画素の差分の信
号に対して、確率密度を最大にするようにしている。こ
のような条件では、ある色信号の(例えばR)の推定に
他の色信号(G、B)の直流分と除いたもの(差分)を
加えることになるため、一様な色の原稿を読みとる場合
の推定誤差は原理的に0となる。
However, usually, interpolation with sufficiently high accuracy can be performed even by using a matrix obtained based on the above assumption.
As shown above, the coefficients of the interpolation matrix are ΔR i , Δ
It is determined by the covariance of G i and ΔB i . Generally, statistics such as covariance differ depending on the type of image such as a photograph or a line drawing. Therefore, by changing the interpolation matrix depending on the type of image, it is possible to perform interpolation processing suitable for the characteristics of the image. In this method, the probability density is maximized for the signal of the difference between adjacent pixels. Under such a condition, the DC component of the other color signal (G, B) and the difference (difference) are added to the estimation of a certain color signal (for example, R). The estimation error in reading is zero in principle.

後に述べる第3図の実施例ではこの差分を追加すると
いう条件と回路の中にとり込んで回路、構成を簡単にし
ている。
In the embodiment of FIG. 3, which will be described later, the condition for adding this difference is taken into the circuit and the circuit and configuration are simplified.

また、前記のモデルではセンサで読みとった信号への
ノイズは考慮していない。しかし、実際には、ノイズの
影響が無視できない場合もある。このような場合にも、
前記と同様のマトリクス演算で最適な推定を行うことが
できる。ただしこの場合、補間マトリクスAの第1行は
必ずしも(000 1000)とならない。
Further, in the above-mentioned model, noise in a signal read by the sensor is not considered. However, in practice, the effect of noise may not be negligible. In such a case,
Optimal estimation can be performed by the same matrix operation as described above. However, in this case, the first row of the interpolation matrix A is not always (000 1000).

つぎに本発明で用いた第2の実施例について説明す
る。
Next, a second embodiment used in the present invention will be described.

本実施例では(19)に示す演算より補間を行なってい
る。
In this embodiment, interpolation is performed by the calculation shown in (19).

(但しマトリクスAの右肩の数字は添子を表わす) 前記の第1の実施例ではA0=A1=A2となっているが、
本実施例ではこれらの補間マトリクスA0、A1、A2を独立
してもつことにより、R、G、B間の共分散が対称でな
い場合でも最適な推定を行うことができる。これによ
り、第1の実施例より指定精度が若干向上し、より高い
解像度が得られる。
(However, the number at the right shoulder of the matrix A represents a suffix.) In the above-described first embodiment, A 0 = A 1 = A 2 ,
In the present embodiment, by providing these interpolation matrices A 0 , A 1 , and A 2 independently, optimal estimation can be performed even when the covariance between R, G, and B is not symmetric. As a result, the designation accuracy is slightly improved compared to the first embodiment, and higher resolution can be obtained.

本実施例における拡張補間回路の構成例を第6図に示
す。本回路は前記第1の実施例における拡張補間回路と
ほぼ同じ構成であるが、乗算の係数を9通りに切り替え
るための第1の実施例に比べ若干回路規模が大きくな
る。
FIG. 6 shows a configuration example of the extended interpolation circuit in this embodiment. This circuit has almost the same configuration as the extended interpolation circuit in the first embodiment, but the circuit scale is slightly larger than that in the first embodiment for switching the multiplication coefficient to nine.

つぎに本発明を用いた第3の実施例について説明す
る。本実施例では補間マトリクスAが前記6式に更に制
約をつけた(16)式の条件をみたすことを前提に演算式
を簡約化し、(20)(22)式に示す演算を行っている。
Next, a third embodiment using the present invention will be described. In this embodiment, the arithmetic expressions are simplified on the assumption that the interpolation matrix A satisfies the condition of the expression (16) which further restricts the above-mentioned expression, and the operations shown in the expressions (20) and (22) are performed.

この演算は(16)式の条件がみたされていれば、 A′10=A1,−3,A′11=A1,−2,A′12
1,−1 -1,A′13 =A1,0 A′20=A2,−3,A′21=A2,−2 -1,A′22
2,−1,A′23 =A2,0 とおくことにより第1の実施例における演算式(2式)
と等価となる。この16式の条件のもとでは一様な色を入
力した場合に推定誤差が0となるのでこの条件の制約は
実用上全く問題とならない。
This operation is long is satisfied (16) conditions, A '10 = A 1, -3, A' 11 = A 1, -2, A '12 =
A 1, -1 -1, A ' 13 = A 1,0 A' 20 = A 2, -3, A '21 = A 2, -2 -1, A' 22 =
By setting A 2, −1 , A ′ 23 = A 2,0 , the arithmetic expression (2 expressions) in the first embodiment is obtained.
Is equivalent to Under the conditions of Equation 16, when a uniform color is input, the estimation error becomes 0, so that the restriction of this condition poses no practical problem at all.

本実施例の拡張補間回路の具体的な構成例を第7図に
示す。本回路では入力した画像信号をまず、4段のシフ
トレジスタ701に入力する。そして減算器702により、入
力信号からシフトレジスタの701の3段目の出力信号を
減算し、差分信号を得る。この信号は3画素離れた同じ
色成分の信号の差分を表わす。この差分信号をさらに第
2の4段シフトレジスタ703に入力する。そしてこのシ
フトレジスタの1段から4段のそれぞれの出力信号に乗
算回路704により係数A′jk(J=1,2)(K=0〜3)
たものをそれぞれ図に示すように第1のシフトレジスタ
701の3段目、2段目の出力信号に加算器705により加算
する。この加算結果の信号Yi、Ziおよび第1のシフトジ
レスタ701の4段目の出力信号Xiを切り換え器706で切り
換え、それにより補間出力信号R′、G′、B′
を得る。ここでこの切替え器の動作は(18)式に従う。
FIG. 7 shows a specific configuration example of the extended interpolation circuit of this embodiment. In this circuit, an input image signal is first input to a four-stage shift register 701. Then, the subtracter 702 subtracts the output signal of the third stage of the shift register 701 from the input signal to obtain a difference signal. This signal represents a difference between signals of the same color component separated by three pixels. This difference signal is further input to the second four-stage shift register 703. The multiplication circuit 704 multiplies the output signals of the first to four stages of this shift register by coefficients A ′ jk (J = 1, 2) (K = 0 to 3).
The first shift register as shown in the figure.
The adder 705 adds the output signals of the third and second stages of 701 to the output signals. The signals Y i , Z i resulting from this addition and the output signal X i at the fourth stage of the first shift register 701 are switched by the switch 706, whereby the interpolation output signals R ′ i , G ′ i , B ′ i
Get. Here, the operation of this switch complies with equation (18).

これにより、前記(17)式(18)式に示す、補間演算
と実現できる。
As a result, the interpolation calculation represented by the equations (17) and (18) can be realized.

本実施例では1画素当りの計算量が、第1の実施例で
の乗算21回加算18解に対し乗算8回、加算8回と大幅に
減少しており、回路規模を小さくすることができる。
In this embodiment, the amount of calculation per pixel is greatly reduced to 8 multiplications and 8 additions, compared to the 21 multiplications and 18 solutions in the first embodiment, and the circuit scale can be reduced. .

つぎに本発明を用いた第4の実施例について説明す
る。本実施例では第8図に示すように第1の実施例にお
ける拡張補間回路801の後に1/2縮小回路802を設けてい
る。この回路は連続する2画素のRGB信号を加算器804で
加算平均して1画素の信号として出力する。これにより
主走査方向に1/2の縮小が行われ、ラインセンサの素子
密度の1/2の密度の信号が得られる。
Next, a fourth embodiment using the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 8, a 1/2 reduction circuit 802 is provided after the extension interpolation circuit 801 in the first embodiment. In this circuit, the adder 804 adds and averages two consecutive RGB signals of two pixels and outputs a signal of one pixel. As a result, a reduction of 行 わ in the main scanning direction is performed, and a signal having a density of の of the element density of the line sensor is obtained.

これは3素子を1画素として読取る従来の方式に比べ
1.5倍の信号密度がえられ、かつ従来方式で得られた信
号を単純補間により1.5倍に拡大して得る信号よりも高
い解像度を得ることができる。
This is compared to the conventional method of reading three elements as one pixel.
A signal density of 1.5 times is obtained, and a higher resolution than a signal obtained by enlarging the signal obtained by the conventional method by 1.5 times by simple interpolation can be obtained.

このように本発明は拡大・縮小回路と組み合わせても
効果があり、従来方式に拡大・縮小回路を組み合わせ
て、同じ信号密度を得るよりも、高い解像度が得られ
る。以上の実施例ではカラーラインセンサの色フィルタ
として、原色系のRGBの色フィルタを用いているが、本
発明はこれに限るものでなく例えばCGYなどの補色系フ
ィルタを用いてもよい。また、以上の実施例では当該画
素の補間演算を行うのにその画素の前後計7画素の信号
を用いているが、これも7画素に限るものでなく、例え
ば5、6画素又は8画素以上でもよい。
As described above, the present invention is effective even when combined with an enlargement / reduction circuit. A higher resolution can be obtained than when the same signal density is obtained by combining the enlargement / reduction circuit with the conventional method. In the above embodiments, the primary color RGB color filter is used as the color filter of the color line sensor. However, the present invention is not limited to this, and a complementary color filter such as CGY may be used. Further, in the above embodiment, a signal of a total of seven pixels before and after the pixel is used to perform the interpolation calculation of the pixel. However, the signal is not limited to seven pixels. For example, five, six, or eight or more pixels are used. May be.

[発明の効果] 本発明により、カラーセンサで読取った信号から各受
光素子の位置での3色の色信号を補間により求める上
で、求める色信号と異なる色成分の信号をも用いて補間
することにより、解像度の高い色信号を得ることができ
る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, when three color signals at the positions of the respective light receiving elements are obtained by interpolation from signals read by the color sensor, interpolation is also performed using a signal of a color component different from the color signal to be obtained. Thus, a color signal with high resolution can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は本発明に
おける補間の原理を示すための説明図、第3図は本実施
例に用いている点順次にセンサの構成を示す図、第4図
は第1の実施例における拡張補間回路の構成を示す図、
第5図は拡張補間回路に入力される画像信号の構成を示
す図、第6図は第2の実施例における拡張補間回路の構
成を示す図、第7図は第3の実施例における拡張補間回
路の構成を示す図、第8図は第4の実施例における縮小
回路の構成を示す図である。 201……光源 202……原稿面 203……信号読みとり領域 204……レンズアレイ 205……カラーセンサ 206……キャリッジ 207……増幅器 208……A/D変換器 209……規格化回路 210……拡張補間回路 251、252、253……画像信号 401……シフトレジスタ 402……乗算回路 403……加算器 404……レジスタ 601……シフトレジスタ 602……乗算回路 603……加算器 701……シフトレジスタ 702……減算器 703……シフトレジスタ 704……乗算回路 705……加算器 706……切替え器 711〜713……補間信号 801……拡張補間回路 802……1/2縮小回路 803……レジスタ 804……加算器 805……レジスタ
FIG. 1 is a configuration diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of interpolation in the present invention, and FIG. 3 shows the configuration of a sensor used in this embodiment in a dot-sequential manner. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an extended interpolation circuit in the first embodiment;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an image signal input to the extended interpolation circuit, FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the extended interpolation circuit in the second embodiment, and FIG. 7 is a extended interpolation in the third embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a circuit, and FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a reduction circuit in the fourth embodiment. 201: Light source 202: Original surface 203: Signal reading area 204: Lens array 205: Color sensor 206: Carriage 207: Amplifier 208: A / D converter 209: Standardization circuit 210: Extended interpolation circuit 251, 252, 253 ... Image signal 401 ... Shift register 402 ... Multiplication circuit 403 ... Adder 404 ... Register 601 ... Shift register 602 ... Multiplication circuit 603 ... Adder 701 ... Shift Register 702—Subtractor 703—Shift register 704—Multiplier 705—Adder 706—Switcher 711-713—Interpolation signal 801—Expansion interpolation circuit 802—1 / 2 Reduction circuit 803 Register 804 …… Adder 805 …… Register

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−154357(JP,A) 特開 昭61−214689(JP,A) 特開 昭61−227492(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-61-154357 (JP, A) JP-A-61-214689 (JP, A) JP-A-61-227492 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数種類の色フィルタを複数の受光素子上
に配列したカラーセンサを用いて読み取った、いずれか
の色フィルタに対応する色成分を有する各受光素子の出
力信号に基づき、当該色成分以外の色信号を各受光素子
に対応して求めるカラー画像処理方法であって、 ある受光素子の前記出力信号が有する色成分以外の色信
号を求める際に、他の受光素子の当該色信号の色成分を
有する第1の出力信号に加え、少なくともいずれかの受
光素子の当該色信号の色成分以外の色成分を有する第2
の出力信号を用い、これら第1および第2の出力信号を
用いて線形計算を行うことにより前記ある受光素子の出
力信号が有する色成分以外の色信号を求めることを特徴
とするカラー画像処理方法。
1. A color sensor according to claim 1, wherein said color filters are read using a color sensor having a plurality of types of color filters arranged on said plurality of light receiving elements and have color components corresponding to any of said color filters. What is claimed is: 1. A color image processing method for obtaining a color signal other than a component corresponding to each light receiving element, wherein when obtaining a color signal other than a color component of the output signal of a light receiving element, the color signal of another light receiving element is obtained. A second output signal having a color component other than the color component of the color signal of at least one of the light receiving elements in addition to the first output signal having the color component
A color signal other than a color component included in the output signal of the light receiving element by performing a linear calculation using the first and second output signals. .
【請求項2】前記線形計算は、前記第1および第2の出
力信号の加重平均を計算してなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のカラー画像処理方法。
2. The color image processing method according to claim 1, wherein said linear calculation is performed by calculating a weighted average of said first and second output signals.
【請求項3】前記第2の出力信号は、前記ある受光素子
の出力信号であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のカラー画像処理方法。
3. The first output signal according to claim 1, wherein said second output signal is an output signal of said certain light receiving element.
Item.
【請求項4】前記複数種類の色フィルタがそれぞれ同じ
密度で配列されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のカラー画像処理方法。
4. A color image processing method according to claim 1, wherein said plurality of types of color filters are arranged at the same density.
【請求項5】前記カラーセンサが3種類の色フィルタを
順番に配列して構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のカラー画像処理方法。
5. A color image processing method according to claim 1, wherein said color sensor is configured by sequentially arranging three types of color filters.
【請求項6】前記線形計算は、前記第1の出力信号の線
形和に、前記第2の出力信号の差分を加算することによ
り、前記ある受光素子の出力信号が有する色成分以外の
色信号を求めることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のカラー画像処理方法。
6. A color signal other than a color component of an output signal of the light receiving element by adding a difference of the second output signal to a linear sum of the first output signal. 2. The color image processing method according to claim 1, wherein
【請求項7】前記色信号を求めた後に同一色成分の間で
補間または間引きを行うことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のカラー画像処理方法。
7. The color image processing method according to claim 1, wherein after obtaining the color signal, interpolation or thinning is performed between the same color components.
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