JP3316548B2 - 画像濃淡調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像濃淡調整装置に関
する。具体的にいうと、本発明は、イメージスキャナや
電子複写機等において、読み取った画像の濃淡を調整す
るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機で原稿を複写する場合や、イメー
ジスキャナで読取った原稿をディスプレイに表示させた
りプリンタに出力させたりする場合、原稿のコントラス
ト（明暗の差）は様々であるため、濃度設定機能を一定
にしていると、原稿によっては所望のコントラストを得
られない場合がある。このため手動によって画像濃度を
調整する機能を持たせたものもあるが、使用者の勘にた
よって試行錯誤的に調整せざるを得ず、時間的にも経済
的にも無駄が大きい。このため画像濃度の自動調整機構
が望まれていた。

【０００３】画像濃度を自動調整するための技術として
は、例えば特開昭５７−４５５６４号公報や特開昭５９
−７７４３２号公報に開示されたものがある。特開昭５
７−４５５６４号公報に開示されたものは複写機におけ
る画像濃度調整方法であって、原稿を読取る（本スキャ
ン）前に反射率センサを用いて原稿の濃度分布を検出
（プリスキャン）し、その検出信号を処理して濃度分布
を表わすヒストグラムを得、当該ヒストグラムの特徴か
ら原稿の特性（白黒原稿、鉛筆書き原稿、地色原稿な
ど）を判別し、原稿の特性に合わせて複写濃度を自動調
整している。

【０００４】また、特開昭５９−７７４３２号公報に開
示されたものも複写機における複写濃度の調整方法であ
って、原稿を読取る（本スキャン）前に光電変換素子を
用いて原稿の濃度分布を検出（プリスキャン）し、その
検出信号を処理して原稿の明るさを示すデータを得、当
該データに基づき原稿を本スキャンする際に原稿を照射
する露光用光源の光度を自動的に調整し、鮮明なコント
ラストのコピーを得ようとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来方法にあっては、画像全体の濃度を同じように濃
い側もしくは淡い側へ調整するに過ぎないため、画像を
単純に白と黒に分ける文字原稿などでは有効であるもの
の、中間調を多く含む写真原稿や絵画原稿等については
中間調を鮮明に再現できず、中間調処理については適切
な調整が困難であった。

【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、中間調を多
く含む原稿の場合でも鮮明なコントラストの画像を得る
ことができる画像濃淡調整装置を提供することにある。

【０００７】

【発明を解決するための手段】本発明の画像濃淡調整装
置は、画像読み取り手段によって読み取った画像情報の
濃淡を補正するための装置であって、前記画像情報を構
成する画素濃度の分布を算出する手段と、前記画素濃度
分布から画素濃度の重心位置を算出する手段と、前記画
像情報を構成する各画素の濃度を変換するための所定の
補正関数を用いて前記画素濃度分布における画素濃度の
重心位置を全画素濃度範囲の中心値に近づけるよう画素
濃度の分布を補正することにより前記画像情報を構成す
る画素の濃度を補正する手段とを備えたことを特徴とし
ている。

【０００８】また、上記画像濃淡調整装置においては、
前記補正関数に含まれる、濃度変換前後における濃度の
変化の程度を決めるパラメータの値に一定の制限を課し
ても良い。

【０００９】また、上記画像濃淡装置においては、１回
目の画像読み取り走査によって得た画像情報に基づいて
求められた、前記補正関数の濃度変換前後における濃度
の変化の程度を決めるパラメータの値を保存する記憶媒
体を備え、前記補正手段は、前記記憶媒体に保存されて
いる前記補正関数のパラメータを用いて、２回目以降の
読み取り走査によって得た画像情報を補正するようにし
てもよい。

【００１０】

【作用】本発明にあっては、画像読み取り手段によって
読み取った画像の画素濃度分布の重心位置を全画素濃度
範囲の中心値に近づけるよう画素濃度の分布を補正して
いるので、画素濃度分布の重心位置を階調の中心に近づ
ける（好ましくは、ほぼ一致させる）ことにより、画像
のコントラストを鮮明にすることができ、かつ、画素の
多い濃度を適切に再配置することができる。

【００１１】例えば、全体に暗い画像は画素濃度分布の
重心位置が暗い側へ偏っており、このため暗い部分での
コントラストが低下している。本発明にあっては、画素
濃度分布の重心位置を全画素濃度範囲の中心値に近づけ
るよう画素濃度の分布を補正しているので、暗い画像で
は画素濃度分布の暗い領域が広げられ、明るい領域が圧
縮される。この結果、暗い領域のコントラストが高くな
り、全体のコントラストも良好となる。同じように、全
体に明るい画像は画素濃度分布の重心位置が明るい側へ
偏っており、このため明るい部分でのコントラストが低
下しているが、本補正により画素濃度分布の明るい領域
が広げられ、暗い領域が圧縮されるので、明るい領域の
コントラストが高くなり、全体としてのコントラストが
良好となる。

【００１２】また、暗い原稿や明るい原稿に１００％補
正を施すと、元の暗い原稿が明るくなり過ぎたり、元の
明るい原稿が暗くなり過ぎたりして不自然になるが、補
正量に一定の制限を課せば、不自然な濃淡調整が行なわ
れるのを防止することができる。

【００１３】また、上記のような画像の濃淡調整は、１
回目の読み取り走査によって取り込んだ画像情報から補
正量を求め、同じ１回目の画像情報に濃淡補正を施して
もよいが、１回目の読み取り走査によって取り込んだ画
像情報から補正量を求め、その補正量を用いて２回目以
降によって取り込んだ画像情報に濃淡補正を施すように
してもよい。

【００１４】

【実施例】画像の読み取り方向（主走査方向）に沿って
１ラインずつ画像を取り込み、主走査方向と直交する方
向（副走査方向）へ手持ちで移動させることにより、２
次元の画像情報を内部の記憶媒体（メモリ）に取り込む
ハンディタイプのイメージスキャナ（可搬型の手動原稿
読取り装置）を例にとって、以下本発明の一実施例を説
明する。

【００１５】図１はイメージスキャナＡを示す平面図で
ある。１はスキャナ本体であって、ホストコンピュータ
（図示せず）とはケーブル２によって接続されており、
スキャナ本体１の上面には読み取り開始スイッチ３、ホ
ストコンピュータへの転送開始スイッチ４、液晶表示素
子等の平面型の表示素子５が設けられている。また、図
示しないが、スキャナ本体１の底部の前後にはそれぞれ
回転自在なゴムローラが設けられており、当該ゴムロー
ラを走査すべき原稿６に圧接させた状態で、イメージス
キャナＡを原稿６に沿って手持ちで直進的な走行姿態を
もって副走査方向（矢印方向）へ移動できるようになっ
ている。

【００１６】図２は上記イメージスキャナＡに内蔵され
ている画像濃淡調整部Ｂの構成を示す回路図である。７
は上記ゴムローラの軸部分に取り付けられたロータリー
エンコーダーであって、ゴムローラの回転角を検出する
ことによってイメージスキャナＡの副走査方向における
走査位置を検知し、イメージスキャナＡが一定距離移動
してゴムローラが一定角度回転する度にパルス状のライ
ン同期信号を発生している。８は原稿６を照射させるた
めの、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなるライン型の
光源である。９はＣＣＤ（電荷結合素子）等からなるラ
イン型の撮像素子であって、読み取り幅に対応して配列
されており、ライン単位で主走査方向への読み取りが可
能となっている。１０は撮像素子９から送られてくるア
ナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄコ
ンバータである。１１は全体の補正処理を実行する主補
正回路であって、例えば、メモリ（ＲＯＭ）１２に保存
された処理プログラムに従って処理を行なう中央演算処
理装置（ＣＰＵ）によって構成されている。１３は多階
調の画像情報に対してガンマ補正を施す補正用変換回路
である。１４は多階調で送られてくる画像信号に対して
２値化処理を施す２値化処理回路である。１５は画像信
号にシリアルパラレル変換を施して画像情報を１バイト
単位で形成するシリアルパラレル変換回路である。１６
は表示素子５を制御するドライバー回路である。１７は
画像信号を記憶・保持する記憶媒体であって、書込・読
出可能なＳＲＡＭのようなメモリからなっている。

【００１７】しかして、読み取り開始スイッチ３を押下
した場合、光源８が点灯して原稿６を照射する。イメー
ジスキャナＡを人手によって保持し、イメージスキャナ
Ａを原稿６の上においてゴムローラを原稿６の表面に圧
接させ、イメージスキャナＡを副走査方向に移動させ、
イメージスキャナＡの下面に設けられているゴムローラ
を回転させ、これと同期してロータリーエンコーダー７
からパルス状のライン同期信号を発生させる。一方、撮
像素子９は光源８から出射され原稿６の表面で反射され
た反射光を受光し、ロータリーエンコーダー７のライン
同期信号と同期して、中間調を含む原稿の白黒画像を読
み取り、撮像素子９からアナログ画像信号を出力する。
撮像素子９から出力されたアナログ画像信号はＡ／Ｄコ
ンバータ１０によって多階調のデジタル画像信号に変換
される。ここでは、２５６（すなわち、１バイト）階調
のデジタル画像信号に変換している。こうしてＡ／Ｄコ
ンバータ１０によって変換されたデジタル画像信号は装
置内部の記憶媒体１７へ出力され、当該記憶媒体１７に
書込まれる。以上の過程を原稿６全体にわたるライン数
だけ繰り返し、原稿６全体の画像情報がデジタル画像情
報として記憶媒体１７に保存され、原稿６の読み取り処
理が終了する。

【００１８】ついで、主補正回路１１及び補正用変換回
路１３は、記憶媒体１７に書き込まれたデジタル画像情
報に基づいて補正曲線を求める。図３は主補正回路１１
及び補正用変換回路１３による補正処理の手順を示すフ
ローチャートである。また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は
そのデジタル画像信号の変化のようすを示す図であっ
て、横軸が２５６階調で表わされた画素濃度ｄを示し、
縦軸は各画素濃度の画素数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を示してい
る。以下、図３及び図４に基づいて主補正回路１１及び
補正用変換回路１３による補正曲線の求め方を説明す
る。まず、主補正回路１１は、記憶媒体１７から原稿６
の画像情報を読み出し、そのデジタル画像情報から図４
（ａ）に示すようなヒストグラムＨ１を作成する（Ｓ
１）。すなわち、主補正回路１１は、記憶媒体１７から
読み出したデジタル画像情報について各画素濃度０〜２
５５の各画素個数を数えてヒストグラムＨ１を得る。図
４（ａ）には、画素濃度０や画素濃度２５５近傍の画素
を含まないような画像情報（つまり、コントラストの低
い画像）のヒストグラムＨ１を示している。

【００１９】ついで、主補正回路１１は、当該ヒストグ
ラムＨ１における最も明るいところの画素、最も暗いと
ころの画素の各画素濃度が０，２５５になるように当該
画像情報に変換を施し、補正されたヒストグラムＨ２を
求める（Ｓ２）。単純には、図４（ａ）のヒストグラム
Ｈ１の幅を０〜２５５の幅に広げるように変換を施せば
よい。つまり、ヒストグラムＨ１における最も明るいと
ころの画素濃度をｄminとし、最も暗いところの画素濃
度をｄmaxとし、画素濃度ｄの画素数がＦ１［ｄ］で表
わされるとすれば、変換されたヒストグラムＨ２におけ
る画素濃度ｄの画素数が、 Ｆ２［ｄ］＝Ｆ１［ｄ・｛（ｄmax−ｄmin）／２５５｝＋ｄmin］ によって決まるようにすれば、図４（ｂ）のような全画
素濃度域に広がったヒストグラムＨ２が得られる。これ
により画素濃度が全階調一杯に広がることになり、全体
として画像のコントラストが向上する。

【００２０】しかし、この主補正回路１１による補正だ
けでは、例えば暗部に比較的偏っている場合に、この部
分の階調は依然として判別しにくい。そこで、補正用変
換回路１３は、この画像情報のヒストグラム分布の面積
を２等分する点（重心）Ｇが全濃度範囲の中央（ここで
は１２７）になるように補正を施す（Ｓ３．Ｓ４）。こ
の補正方法には、例えばガンマ補正を用いることができ
る。ガンマ補正とは、ヒストグラム分布を参照して画素
濃度ｄをガンマ補正関数に従って補正するものであっ
て、もとの画素濃度ｄ_inをつぎのガンマ補正関数に従っ
て補正し、補正された画素濃度ｄ_outを出力するもので
ある。

【００２１】

【数１】

【００２２】したがって、ガンマ補正の結果、画素数が
Ｆ２［ｄ］で表わされていたヒストグラムＨ２は、各画
素濃度ｄの画素数が、

【００２３】

【数２】

【００２４】で表わされるヒストグラムＨ３に変換され
る。このときガンマ補正関数における定数γの値を適当
な値に調整することにより、図４（ｃ）に示すように、
補正されたヒストグラムＨ３の中心が全画素濃度分布の
中央に位置するように補正することができる。例えば、
γが１よりも小さい場合には、ヒストグラムＨ２の中央
は明るい側へ変位し、γが１よりも大きい場合には、ヒ
ストグラム分布の中央は暗い側へ変位する。処理的に
は、まず元のヒストグラムＨ２の面積を２等分する点
（重心）Ｇを求め（Ｓ３）、重心Ｇが全画素濃度分布の
中央に移動するようなガンマ補正を行なう（Ｓ４）。こ
れにより度数が集中している部分が明部と暗部に適切に
分けられ、ここでの階調が広がることによって画像が判
別し易いものになる。

【００２５】しかしながら、ガンマ補正を施した結果、
もともと暗めの画像やもともと明るめの画像に対して不
自然に明るくなったり、不自然に暗くなったりしてしま
うことがあるので、補正用変換回路１３においては、適
当な範囲にガンマ補正の強さを制限してある。例えば、
ガンマ補正関数における定数γの値を、 ０.５≦γ≦２ の範囲に制限することができる。ヒストグラムの重心Ｇ
を画素濃度分布の中央に位置させるためには、演算の結
果γ＝２.５にしなければならないのであれば、γ＝２
に止めることにより、元画像の特性を著しく損なうのを
防止することができる。

【００２６】以上のような処理の結果、元のヒストグラ
ムＨ１からヒストグラムＨ３を得るような変換曲線（Ｆ
１→Ｆ３）を求めることができる（Ｓ５）。この変換曲
線を補正用変換回路１３に書き込み、２回目以降の読み
取り走査では、この変換曲線（Ｆ１→Ｆ３）により一括
して全補正を実行することができる。すなわち、濃淡補
正を２回の原稿走査によって構成し、まず１回目の走査
（プリスキャン）によって対象とする画像の最適な補正
値γを得ておき、２回目の走査（本スキャン）時に取り
込んだ画像情報に１回目の走査時に得た補正曲線を用い
て補正を施すようにする。また、対象とする原稿が変わ
らない場合には、３回目以降の走査によって取り込んだ
画像情報にも１回目の走査で得た補正曲線を用いて補正
を施してもよい。

【００２７】上記のようにして補正されたヒストグラム
Ｈ３に対応する画像情報は一担記憶媒体１７等に保存さ
れる。ついで、転送開始スイッチ４が押されると、補正
された画像情報は２値化処理回路１４でディザ処理や誤
差拡散など適当な２値化処理を施された後、さらにシリ
アルパラレル変換回路１５で１バイトの画像情報に変換
され、ケーブル２を通してホストコンピュータへ送信さ
れる。

【００２８】なお、上記説明では、イメージスキャナの
実施例について説明したが、本発明は電子複写機等その
他の画像処理装置にも用いることができることはもちろ
んである。また、上記補正用変換回路ではガンマ補正関
数を用いて補正したが、ガンマ補正に限るものでなく、
機器の特性に合わせて適当な非線形関数を用いて補正す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、例えば暗い画像に対し
ては、暗い領域が広げられ明るい領域が圧縮されるよう
に画素濃度分布が補正されるので、暗い領域のコントラ
ストが高くなり、全体のコントラストも良好となる。同
じように、全体に明るい画像はコントラストが明るい側
へ偏って明るい領域でコントラストが低下しているが、
本補正により明るい領域のコントラストが高くなり、全
体としてのコントラストが良好となる。

【００３０】また、暗い原稿や明るい原稿に１００％補
正を施すと、元の暗い原稿が明るくなり過ぎたり、元の
明るい原稿が暗くなり過ぎたりして不自然になる恐れが
あるが、補正量に一定の制限を課せば、不自然な濃淡調
整が行なわれるのを防止することができる。

【００３１】また、上記のような画像の濃淡調整は、１
回目の読み取りによって取り込んだ画像情報から補正量
を求め、同じ画像情報に濃淡補正を施してもよいが、１
回目によって取り込んだ画像情報から補正量を求め、そ
の補正量を用いて２回目以降によって取り込んだ画像情
報に濃淡補正を施すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるイメージスキャナを示
す平面図である。

【図２】同上の画像濃淡調整部の回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】同上の主補正回路及び補正用変換回路による補
正手順を示すフローチャートである。

【図４】（ａ）は元のヒストグラムを示す図、（ｂ）は
主補正回路によって補正されたヒストグラムを示す図、
（ｃ）は補正用変換回路によって補正されたヒストグラ
ムを示す図である。

【符号の説明】

９ 撮像素子 １０ Ａ／Ｄコンバータ １１ 主補正回路 １３ 補正用変換回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像読み取り手段によって読み取った画
   像情報の濃淡を補正するための装置であって、前記画像情報を構成する 画素濃度の分布を算出する手段
   と、 前記画素濃度分布から画素濃度の重心位置を算出する手
   段と、前記画像情報を構成する各画素の濃度を変換するための
   所定の補正関数を用いて前記画素濃度分布における 画素
   濃度の重心位置を全画素濃度範囲の中心値に近づけるよ
   う画素濃度の分布を補正することにより前記画像情報を
   構成する画素の濃度を補正する手段とを備えた画像濃淡
   調整装置。
2. 【請求項２】 前記補正関数に含まれる、濃度変換前後
   における濃度の変化の程度を決めるパラメータの値に一
   定の制限を課したことを特徴とする請求項１に記載の画
   像濃淡調整装置。
3. 【請求項３】 １回目の画像読み取り走査によって得た
   画像情報に基づいて求められた、前記補正関数の濃度変
   換前後における濃度の変化の程度を決めるパラメータの
   値を保存する記憶媒体を備え、 前記補正手段は、前記記憶媒体に保存されている前記補
   正関数のパラメータを用いて、 ２回目以降の読み取り走
   査によって得た画像情報を補正するようにした請求項１
   又は２に記載の画像濃淡調整装置。