JP2741211B2 - 画像入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は画像をデジタル情報に変換する画像入力装置
に関する。

従来の技術 従来、画像入力装置としてドラムスキャナやリニアCC
Dを用いたイメージスキャナがある。

［ドラムスキャナ］ ドラムスキャナは、画像情報源（例えば写真の印画紙
やフィルム）をドラムに巻きつけ、ドラムを回転させな
がらスポット光をこの画像情報源に照射して検出器で反
射光（あるいは透過光）の強さを検出するものである。
つまりドラム１回転が１走査線分の走査を意味する。ま
た回転方向と直角方向の走査はドラム回転軸に沿ってス
ポット光と検出器を移動させることで行う。

［リニアCCDを用いたイメージスキャナ］ １走査線分の走査をリニアCCDで行う。リニアCCDの走
査方向と直角方向の走査は、リニアCCDから成る検出部
かあるいは画像情報源を、リニアCCDの走査方向と直角
方向に移動させることで行う。

発明が解決しようとする課題 従来の画像入力装置は画像全体を入力することを前提
にしており、許容入力範囲に対して１走査線分のデータ
が１つの固まりを成している。この１走査線分のデータ
の固まりを単位として画像を扱わなければならなかっ
た。

一般に画像情報を扱うとき、許容入力範囲における画
像情報源以外の情報は不要であり、画像領域だけ、ある
いは一部の必要領域の画像情報だけを扱う場合が多い。
しかしこの従来方式によれば、扱う領域の画像に対応し
た走査線数分のデータの固まりを扱わなければならず、
結局不要な画像のデータを記憶する記憶素子が必要とな
る。この不要な画像データは、高分解な画像入力装置ほ
ど、また大きな画像入力が可能な画像入力装置ほど多く
なる。

計算機で画像を処理する場合、扱う画像データが多く
なると、それに応じて多量な記憶素子が必要となる。こ
のため多量な画像データを処理する場合、一度画像入力
装置でデジタル情報にしたデータを記録装置で記録し、
記録装置から必要に応じて計算機に入力する方法が一般
にとられる。そして計算機における処理は記憶素子の容
量、処理スピードの点から1Mバイト以下のデータで構成
される部分的な画像を順次扱う方法がとられる。このよ
うな場合において従来の方法を用いると不要なデータも
記録装置で記録し、また計算機においては不要なデータ
も記憶する記憶素子が必要となる。

例えば写真測量においては23cm×23cmの航空写真を扱
い、これを10μｍ程度で分解する必要があり、画像のデ
ータは全体で500Mバイト以上にも及ぶ。このうち実際必
要となる画像領域はステレオ視の関係から60％程度であ
るが、写真の視野外にある指標の画像が必要であり、従
来の画像入力装置を用いると200Mバイト以上もの不要な
データを記録しなければならないことになる。

またこれを計算機において1000×1000の画素（1Mバイ
トに相当）を単位として扱う場合、走査線1000本分のデ
ータ、つまり1000×23000バイト（23Mバイト）のデータ
を記憶する記憶素子が必要で、処理に必要な記憶素子の
23倍を用意しなければならない。したがってデータ入力
にも23倍の時間をかけなければならないことになる。

発明の目的 本発明の目的は、必要な画像データだけを記録装置に
供給でき、また計算機が記録装置から画像データを読み
出す場合、画像の処理単位に見合った画像データを読み
出せるように、小画像のデータを単位として記録装置に
供給できる画像入力装置を提供することである。

さらに本発明の目的は、計算機処理時において部分的
な画像を的確に選定できるように、全体（あるいは必要
領域）の画像を低倍率にした画像データを得る機能を有
する画像入力装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明による画像入力装置は、画像入力にあたり、入
力対象画像を小面積に分割し、その分割して得られる分
割画像を撮像素子で受け、その分割画像に対応するデジ
タル信号を得て、このデジタル信号を圧縮して分割圧縮
画像のデジタル信号を得て、各分割圧縮画像のデジタル
信号を組み合わせて圧縮画像のデジタル信号を形成する
画像入力装置である。

発明の実施に態様 本発明は許容入力範囲の端から端まで１走査でデジ
タル情報にすることによる従来方法の欠点に着目したも
のである。本発明の画像入力装置は、画像入力にあた
り、許容入力範囲を小面積に分割し、その分割して得ら
れる分割画像を単位として定められた順番に従って各分
割画像を順次デジタル情報に変換するものである。

この画像入力装置においては次のようにするのが好ま
しい。

隣り合う分割画像の画素ずれをなくすため、分割画
像の配列方向と撮像素子の画素の配列方向を一致させる
（分割画像内で１画素以内）。

分割画像の間隔で画像と撮像素子の関係を位置決め
（撮像素子上で１画素以内）するため、位置検出手段を
有する。これは必要画像領域が１つでない場合、互いの
位置を関係ずけるのにも使用できる。

上記〜により、入力すべき領域が変えられるこ
とを意味する。外部からの入力範囲設定により設定範囲
をカバーする分割画像の配列順、位置を求め（さらには
サイズを求めてもよい）、設定範囲をカバーする画像の
デジタル情報を得る。これにより、得られたデータは分
割して検出したにもかかわらず１画素以内で連結したデ
ータとして扱うことができる。このため、取扱い上非常
に有意義である。

また本発明の画像入力装置は、分割画像に対して得
られるデジタル情報を圧縮して分割圧縮画像のデジタル
情報を得、各分割圧縮画像のデジタル情報を組合せて許
容入力範囲あるいは設定範囲の圧縮画像のデジタル情報
を形成し、低倍率の画像データを得る。

からの画像入力装置は次のようにするのが好ま
しい。

得られた分割画像のデジタル情報は分割画像の単位で
データの固まりを成している。これを有効に活用するた
めには、少なくとも分割画像のデジタル情報単位でラン
ダムなアクセスが可能な記録装置で記録する。つまり、
計算処理においてその都度必要な分割画像だけを計算機
に入力させるようにし、むだ時間をなくす。

実施例 明細書における画像とは、走査線一本分の一次元的な
情報群は意味しておらず、走査線が複数で二次元的な情
報群を意味するものとする。

［画像入力用ステージ］ 第１図は、本発明の画像入力用のステージを示す図で
ある。

ベース１に取付けられたＸ軸モータ２により、Ｘ軸ガ
イド3,4に沿ってＸステージ５が移動する。またＸステ
ージ５に取付けられたＹ軸モータ６により、Ｙ軸ガイド
7,8に沿ってＹステージ９が移動する。

ベース１に取付けられたリニアエンコーダ10とＸステ
ージ５に取付けられたＸ検出器11は、Ｘステージ５の位
置を測定するものである。Ｘ検出器11はその出力にＸス
テージ５の移動量に応じたパルス数を発生する。また同
様にＸステージ５に取付けられたリニアエンコーダ12と
Ｙステージ９に取付けられたＹ検出器13はＹステージ９
の位置を測定するものである。Ｙ検出器13はその出力に
Ｙステージ９の移動量に応じたパルス数を発生する。

ベース１の内部には撮像系が取付けられている。また
ベース１とつながっている照明用アーム14の内部には照
明系が取付けられている。これらの撮像系と照明系はあ
とで説明する。

［フィルム固定部］ Ｙステージ９には、フィルムを固定するためのフィル
ム固定部15が載せられ、図示なきネジで固定されてい
る。

第２図はフィルム固定部15とフィルム22の関係を示
す。フィルム固定部15は、ガラス板16,17、固定金具18,
19、ねじ20、金具21を有する。

フィルム22はガラス板16,17で挟まれて固定される。
ガラス板16はガラス板17に取付けられた固定金具18,19
に押え金具21をねじ20で４カ所留めることで固定され
る。このように画像情報源をガラス板によってしっかり
と固定するので、画像情報源が不要に動くことがない。
このため高分解、高精度に画像情報を取込める。

［光学系］ 第３図は画像を入力するための光学系を示す。実施例
では、対象となる画像情報源はフィルム22であり、透過
照明光学系の例である。この光学系は反射照明系でも良
く、この場合フィルム22の片面側がガラス板であれば良
い。

照明系23において、ランプ23aとレンズ24の焦点位置
は、レンズ25によって共役な関係にあり、均一な照明を
フィルム22に与える光学系になっている。またレンズ25
の焦点位置には絞り26を配置し、そしてその近傍にはよ
りいっそう均一な照明を得るための拡散板27を設けてい
る。

撮像系30は、フィルム22の画像をレンズ31,32を介し
てエリアCCD等で知らせる半導体の撮像素子33上に結像
させる。レンズ31の焦点位置には絞り34が取付けてあ
り、いわゆるテレセントリック光学系となっている。こ
のため光軸外の主光線l1,l2,…も光軸に平行であり、フ
ィルム22とレンズ31の距離が変化しても結像の大きさに
は影響を与えない。このことはガラス板17の屈折率が結
像の大きさに影響を与えなく、またガラス板17の厚さも
結像の大きさに無関係であることも意味している。

またレンズ31,32は同一のレンズを使用しており、そ
れを対称形に配置した等倍のテレセントリック光学系と
なっている。従ってディスートション等の非対称収差が
除去（原理的には完全に除去）される。

［電気系］ 第４図は画像入力装置の電気系を示す図である。第１
図も参照する。

処理制御部40は、第１図のＸステージ５、Ｙステージ
９を所定の位置に移動させるため、Ｘモータ駆動部41と
Ｙモータ駆動部42にそれぞれＸ位置指定、Ｙ位置指定の
データを送る。これによりＸモータ駆動部41とＹモータ
駆動部42の出力をそれぞれＸ軸モータ２、Ｙ軸モータ６
が受け、Ｘステージ５、Ｙステージ９を移動させる。

X,Yステージ5,9の移動に従いX,Y検出器11,13の出力に
発生するパルスをそれぞれX,Yカウンタ43,44で計数す
る。このＸ、Ｙカウンタ43,44での計数値はそれぞれX,Y
モータ駆動部41,42に送られ、X,Y軸モータ2,6は処理制
御部40からのX,Y位置指定にそれぞれの計数値が一致す
ると停止する。つまりＸ検出器11、Ｘカウンタ43、Ｘモ
ータ駆動部41、Ｘ軸モータ２で構成される系がＸサーボ
系である。またＹ検出器13、Ｙカウンタ44、Ｙモータ駆
動部42、Ｙ軸モータ６で構成される系がＹサーボ系であ
る。

ここでX,Yカウンタ43,44の計数値は処理制御部40で読
取られ、必要に応じてランダムアクセス可能な記録装置
である光ディスク45で記録される。

画像情報がタイミング発生器46からのタイミングパル
スに従いCCD撮像素子33で電気信号に変換される。この
電気信号はA/D変換器47でデジタル信号に変換され、第
１メモリ48に送られる。このときアドレスカウンタ49は
タイミング発生器46からのタイミングパルスを計数する
ことで、第１メモリ48のアドレスを管理している。従っ
てA/D変換器47でデジタル信号に変換された画像情報は
第１メモリ48に記憶されることになる。

ここでアドレスカウンタ49は行，列アドレスに対応し
たカウンタで構成され、列用カウンタのキャリィを行用
カウンタが計数するよう構成されている。またこのアド
レスカウンタ49は、列用カウンタ及び行用カウンタのキ
ャリィを発生させる計数値が処理制御部40で変更設定で
きるように構成されている。つまり第１メモリ48に対し
て書込み、読取りを行う場合、順次指定する行、列アド
レスの範囲を処理制御部40で変更できるようになってい
る。

第１メモリ48にはCCD撮像素子33で得られる画像情報
すべてが一時的に記憶される。ここで必ずしもCCD撮像
素子33の画素数と分割画像の画素数が一致している必要
がなく、分割画像を単位とした画像データは第１メモリ
48から光ディスク45に画像データを転送する時に、分割
画像の画素数分を転送することで得られる。

第１メモリ48に記憶されている分割画像のデータは、
処理制御部40がタイミング発生器46へ指令を出すことに
より。データセレクタ49aを通して光ディスク45に送ら
れて記録される。データセレクタ49aは第１メモリ48の
出力と第２メモリ50の出力を選択して光ディスク45に送
るものである。この場合は処理制御部40からの信号に従
って第１メモリ48の出力を光ディスク45に送っている。
また第１メモリ48から光ディスク45にデータを転送して
いる間、そのデータは第２メモリ50にも供給されてい
る。

第２メモリ50は圧縮画像を記憶するための記憶部であ
る。

圧縮画像はサンプリング（例えば16×16に１データを
サンプリング）や、平均（例えば16×16を平均して１デ
ータとする）処理によるものが考えられる。ここでは説
明を簡潔にするためサンプリング処理の例を上げる。

アドレスセレクタ51は処理制御部40からの信号に従っ
てアドレス変換器52の出力を第２メモリ50に送ってい
る。アドレス変換器52は圧縮画像を得るための第２メモ
リ50のアドレス指定部である。つまりこのアドレス変換
器52はアドレスカウンタ49の出力値に圧縮率を掛け、そ
れに処理制御部40で示される先頭アドレスを加えたもの
を出力する。

例えば圧縮率が1/16で、先頭アドレスが0,0（行，列
アドレス）の場合のアドレス変換器52の出力は、行，列
値で0,0から順にアドレスカウンタ49の行，列の値がそ
れぞれ16増加するたびに、行，列値がそれぞれ１増加す
る。すなわち、アドレスカウンタ49の内容に対応して分
割画像のデータが順次第１メモリ48から第２メモリ50に
供給されるが、アドレス変換器52の出力は16×16の微小
画像域において同一値であり、結局16×16の微小画像域
において最後に供給された画素データが第２メモリ50内
に残り、分割画像の全データが供給され終わると分割画
像を1/16に圧縮した画像が第２メモリ50内に記憶され
る。

この分割画像を圧縮した画像である分割圧縮画像の第
２メモリ50における記憶位置は、その先頭アドレスが処
理制御部40で示される先頭アドレスとなる。

なお、1/16の演算は、アドレスカウンタ49の出力を下
位方向に４ビットシフトすることで代用することがで
き、また第１メモリ48に記憶されている分割画像の行及
び列の画素数をともに２の整数乗とすることにより、先
頭アドレスは分割画像内を示す行，列アドレスのビット
より上位のビットで構成される。つまり圧縮率が1/16
で、分割画像の行，列画素数がともに２の整数乗の場
合、アドレス変換器52は行及び列の両方に関して、アド
レスカウンタ49の５ビット目以上のビットを下位のビッ
トとし、処理制御部40からの先頭アドレスのビットを上
位のビットとして出力するように結線するだけで達成さ
れる。

以後実施例において、アドレス変換器52はこの様に構
成されたものとする。

順次撮影されて得られる各分割画像のデータは順次一
時的に第１メモリ48に記憶された後、光ディスク45に記
録される。また各分割画像のデータが第１メモリ48から
転送される度に、それに基ずく分割圧縮画像が第２メモ
リ50内に形成される。この分割圧縮画像の形成にあたっ
ては、その都度各分割圧縮画像が繋がるように、処理制
御部40から先頭アドレスが指定される。従って各分割画
像のデータ転送が全て終わると、第２メモリ50内には撮
影した範囲の圧縮画像が形成されることになる。

第２メモリ50内に形成された圧縮画像は、処理制御部
40がアドレスセレクタ51に対してアドレスカウンタ49の
出力を第２メモリ50に送るように信号を出し、またデー
タセレクタ49aに対して第２メモリ50の出力を光ディス
ク45に送るように信号を出し、そしてタイミング発生器
46へ指令を出すことにより光ディスク45に転送されて記
録される。

この様にして得られた圧縮画像は各分割画像と完全に
位置対応がとれた低倍率の画像を意味する。従って圧縮
画像は各分割画像の索引用としても利用できる。

画像データを取る領域は、オペレータが入力部55で指
定することによる。これにより処理制御部40は分割画像
の配置を算出し、各分割画像のデータを取るように各部
を制御する。

［分割画像と撮像素子の関係］ 第５図は分割画像を撮像素子上に対応させて、その関
係を示したものである。分割画像の大きさに対応する分
割画像領域DIMは破線で囲まれる１つの部分である。分
割画像領域DIMは、CCD撮像素子33の大きさを示す撮像領
域SIMより小さく設定されている（分割画像領域DIMは撮
像領域SIM以下でなければならない）。撮像領域SIMは太
い実線で囲まれる部分である。

また、分割画像領域DIMの大きさは行，列画素ピッチ
の整数倍に設定されるが、特に実施例の場合は既に述べ
たように、圧縮画像を得るための構成が簡単になるよう
に行，列画素ピッチの２の整数乗倍にしてある。ここで
第５図中のW,Vは分割画像領域DIM内における行，列の画
素数である。

第１図のX,Yステージ5,9の移動方向と第５図の分割画
像領域DIMの境界線は、制御の容易さから実施例におい
ては一致させてある（１画素以内）。また分割画像領域
DIMの境界線（分割画像の配列方向）と画素UIMの配列方
向はほぼ一致させてある（１画素以内）。

［フィルムに対する必要な画像情報の一例］ 第６図は航空写真のフィルム22に対する必要な画像情
報の一例を示す。

必要な画像情報は、フィルム22の視野FIM外にある指
標FP1,FP2,FP3,FP4の画像情報と、必要領域NIMで示され
る画像情報である。従ってこの場合の画像情報の取込み
は分割画像DIF1,2,3,4とDIF0.0〜N.Mである。

指標画像情報つまり分割画像DIF（1,2,3,4）の情報
は、オペレータが対話形式で各々の指標座標の概略値を
入力し、X,Yステージ5,9を移動させて取込んでもよい。
また指標FP1,FP2,FP3,FP4のフィルムに対する位置はあ
らかじめ定まっているので、自動的に順次取込むように
してもよい。

ただし、この場合第１図のフィルムをX,Yステージ5,9
の定まった位置にセットできるようにすることが必要で
ある。これにはフィルム固定部15がＹステージ９に定ま
った位置関係でセットされるようにし、フィルム固定部
15に位置だし用マークをつけておき、フィルム22をそれ
に合せてセットするようにすると良い。

第４図〜第６図を参照する。必要領域NIMの画像情報
取込みに関する処理制御部40の動作を次に述べる。

第４図と第６図を参照する。

必要領域NIMはオペレータが必要領域指定点SP1,SP2
を設定することによる。これにより第４図の処理制御部
40は２つの必要領域指定点SP1,SP2のX,Y軸に関する差を
とり、必要領域NIMの大きさを示すΔX,ΔＹを求める。
そしてこのΔX,ΔＹを分割画像のX,Y軸の長さで割り、
X,Y方向の分割画像数を求める（ただし、小数点以下を
切上げて求める）。ここで第６図中の分割画像番号の最
大を示すN,MはX,Y方向の分割画像数から１減じた値とな
る（ここで、ｎ＝０〜Ｎ、ｍ＝０〜Ｍとする）。

次に処理制御部40は分割画像DIF（0.0）が撮像素子
33に第５図の関係で対応するようにX,Yステージ5,9を移
動させ、ステージが停止したら撮像素子で画像情報を取
込む。ここでX,Yステージが静止している状態で、画像
情報を取込んでいる。これは振動等の悪影響を受けるこ
とがなく、高分解、高精度化に有用である。

そして圧縮画像データ作成のため、Ｖ×n/16とＷ×
m/16を算出し、それぞれの値を先頭アドレスの列，行値
として第４図のアドレス変換器52に送る。

処理制御部40がタイミング発生器46へ指令を出すこ
とにより、前述のごとく光ディスク45に分割画像が転送
され、また、第２メモリ50に分割圧縮画像が形成され
る。

における分割画像DIF（0.0）に対する動作を分割
画像DIF（1.0）に対して行いからの動作を同様に行
う。同様にして分割画像DIF（N.M）まで行う。ここまで
の動作が終了すると、分割画像の転送が完了し、圧縮画
像が第２メモリ50に形成されたことになる。

圧縮画像の転送のため、前述のごとくアドレスセレ
クタ51とデータセレクタ49を第２メモリ50の出力データ
用に設定し、タイミング発生器46へ指令を出す。これに
より、光ディスク45に第２メモリ50に形成された圧縮画
像が転送される。

ただし上記ステップ中において、処理制御部40はアド
レスカウンタ49の行用カウンタ及び列用カウンタのキャ
リィを発生させる計数値として、の時は撮像素子の画
素数（行，列）、の時は分割画像の画素数（V,W）、
の時は圧縮画像のデータ数（行，列）に対応したもの
を設定する。

なお、光ディスク45に分割画像を転送して記録する
際、その画像の位置を明確にするためにX,Yカウンタ43,
44の内容を一緒に転送して記録しても良い。

発明の効果 本発明の画像入力装置によれば、指定された必要領域
の画像情報を取込み、デジタル情報に変換するもので、
不用な画像情報をほとんど取込まない。従って記録装置
の記録媒体あるいは計算機の記憶素子の容量を少なくで
き、またそれらへの書込み、読み出し、転送の時間も少
なくできる。

必要領域の画像情報は分割画像情報を単位として取込
まれ、デジタル情報に変換される。従って計算機は処理
に必要な画像情報を分割画像情報を単位に記憶素子に入
力すればよく、記憶素子の容量、記憶素子への書込み、
転送時間をかなり少なくできる。

本発明の画像入力装置によれば、上記分割画像情報を
基に、必要領域の低倍率画像情報を得ている。従って低
倍率画像と分割画像との位置関係補正をすることなく低
倍率画像索引用に使用できる。

本発明の画像入力装置とランダムアクセス可能な記録
装置とを組合せることにより、計算機は処理に必要な画
像情報を順不同に分割画像情報単位で記憶素子に入力で
き、記録装置からの入力に関して待ち時間を少なくでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像入力装置の画像入力用ステージを
示す図、第２図はフィルム固定部とフィルムの関係を示
す図、第３図は画像入力装置の光学系を示す図、第４図
は画像入力装置の電気系を示す図、第５図は分割画像を
撮像素子に対応させた図、第６図はフィルムの必要な画
像情報の一例を示す図である。 １……ベース ２……Ｘ軸モータ ５……Ｘステージ ６……Ｙ軸モータ ９……Ｙステージ 15……フィルム固定部 22……フィルム 23……照明系 30……撮像系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三橋 俊文 東京都板橋区蓮沼町75番１号 東京光学 機械株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−58965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−51761（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像入力にあたり、入力対象画像を小面積
   に分割し、その分割して得られる分割画像を撮像素子で
   受け、その分割画像に対応するデジタル信号を得て、こ
   のデジタル信号を圧縮して分割圧縮画像のデジタル信号
   を得て、各分割圧縮画像のデジタル信号を組み合わせて
   圧縮画像のデジタル信号を形成する画像入力装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像入力装置において、上
   記分割圧縮画像は、分割画像の所定アドレスごとのデジ
   タル信号をサンプリングすることにより形成されるよう
   に構成されていることを特徴とする画像入力装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像入力装置において、上
   記分割圧縮画像は、分割画像の所定範囲のデジタル信号
   を平均化することにより形成されるように構成されてい
   ることを特徴とする画像入力装置。