JP3569794B2 - 画像読取りシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書籍や雑誌などの綴じられた原稿の読取りに好適な画像読取りシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機やイメージリーダは平坦な原稿台を備え、シート原稿を最適の結像条件で撮像するように構成されている。したがって、書籍に代表される見開き原稿を下向きに原稿台に置いたときに、原稿面である見開き面における見開き方向の中央部分が原稿台から浮き上がった状態になる。そのため、浮き上がった部分でピントがずれてしまい、撮像の鮮鋭度が他の部分と比べて低くなる。この問題に関して、特開平４−３３１５６２号公報に１つの手法が開示されている。それは、測距センサによって見開き面の高さ分布を測定し、測定結果に応じてデータ処理を行うことによって鮮鋭度の低下を補うものである。なお、ブックスキャナと呼称される上向きセッティング形式の画像読取り装置では、見開き面の高さ分布を測定し、測定結果に応じて走査の進行に合わせてピント調整を行う手法が採用されている。
【０００３】
一方、自然画像の鮮鋭度を最適化する手法として、画像中のエッジ領域の高周波成分の平均強度を画像全体の鮮鋭度の評価指標として算出し、算出結果に応じてエッジ強調処理の度合いを調整する画像処理技術が提案されている（１９９２年第２３回画像工学コンファレンス；ｐｐ２３−２６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の見開き面の高さ分布の測定結果に基づく鮮鋭度補正では、測定機構の組付けによる高価格化に加えて、測定を行うことによって読取り時間が長くなるという問題があった。測定後にセッティング位置がずれて正しく補正されない場合があるので、作業者が各回の読取り毎に補正結果を確認しなければならず、特に多数ページの読取り作業が面倒であった。
【０００５】
読取った画像情報に基づいて鮮鋭度を評価する手法によれば、高さを測定する必要はない。しかし、従来の評価手法は画像全体を対象とするので、部位によって鮮鋭度が異なる見開き面の読取りには適さない。つまり、画像全体での平均的な鮮鋭度に基づいてエッジ強調を行っても鮮鋭度のむらは解消されない。また、文字数の少ない文字画像の場合にエッジ強調が過剰になり易い傾向があった。
【０００６】
本発明は、見開き原稿の読取りにおける画質の一様化及び読取り時間の短縮を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
読取り画像の画質（鮮明さ）を見開き方向に区分した各区画毎に定量化し、画質に応じて各区画毎に補正量を設定する。
【０００８】
請求項１の発明のシステムは、見開き原稿の画像を見開き方向及びそれと直交する縦方向にそれぞれ細分化して電気信号に変換する撮像手段を有した画像読取りシステムであって、前記撮像手段によって得られた読取り画像の各画素のうち、その画素値を２値化した値が前記縦方向の一方側の隣接画素の画素値を２値化した値と異なる境界画素を数える計数手段と、前記各境界画素とその前記一方側の隣接画素との画素値の差分を算出する演算手段と、前記見開き方向の各画素位置毎に、前記縦方向の画素列における前記境界画素の個数及び前記差分の総和で特定される画質に応じて、前記画素列の画素値を補正する画像補正手段と、を有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した画像読取りシステム１の外観を示す斜視図である。
画像読取りシステム１は、書籍や雑誌などのブック原稿（見開き原稿）ＢＤの読取りに好適な構造のブックスキャナ１Ａ、読取り情報の一時記憶及び補正を担うデータ処理ユニット１Ｂ、及びブックスキャナ１Ａとデータ処理ユニット１Ｂとを接続するケーブル１Ｃから構成され、図示しない外部装置と接続して使用される。外部装置としては、プリンタ、ディスプレイ、画像メモリ、画像編集装置（コンピュータシステム）などがある。
【００１０】
ブックスキャナ１は、電源回路などを収納する本体ハウジング１０、原稿を支持する暗色の原稿台２０、原稿画像を電気信号に変換する撮像ユニット３０、及び原稿の照明を担うランプユニット４０を備えている。原稿台２０は本体ハウジング１０の前面側に配置されている。撮像ユニット３０は、原稿台２０の上方に配置され、本体ハウジング１０の上面から上方に延びた支柱１２によって片持ち形式で支持されている。ランプユニット４０は、撮像ユニット３０の下面の後方側に取付けられており、原稿台２０を斜め上方から照らす。原稿台２０と撮像ユニット３０との間の空間８０は装置外の自由空間に対して開放されており、ブック原稿ＢＤのセッティングに十分な広さを有している。原稿台２０の上でページをめくることができるので、ユーザーは多数ページの読取り作業を能率的に進めることができる。
【００１１】
本体ハウジング１０の前面の上端側に液晶ディスプレイを含む操作パネルＯＰが設けられており、下端側にストッパ１８が取り付けられている。原稿台２０の左右方向の両側には、ユーザーが読取りの開始を指示するためのスタートキー５２，５３が１つずつ設けられており、前面側にはアームレスト２５が設けられている。
【００１２】
撮像ユニット３０は、ＣＣＤアレイからなるラインセンサ３１、結像レンズ３２、及びミラー３３を有している。ミラー３３と結像レンズ３２とによって、原稿画像がラインセンサ３１の受光面に投影される。結像の合焦位置は原稿台２０の上面（高さ０の位置）に選定されている。ラインセンサ３１は、図示しない副走査機構の可動体に取付けられており、ＣＣＤ素子の配列方向を上下方向に保った状態で左右方向（見開き方向）Ｍ２に沿って平行移動をする。この平行移動によって２次元の原稿画像の撮像が行われる。つまり、ブックスキャナ１においては、ラインセンサ３１の移動によって２次元の撮像面が形成されることになる。ラインセンサ３１に代えてエリアセンサを用いることができ、その場合にはエリアセンサの受光面が撮像面になる。原稿画像の主走査方向は、原稿台２０上では前後方向であり、撮像面上では上下方向である。
【００１３】
セッティング作業として、ユーザーは原稿台２０の上にブック原稿ＢＤを上向きに置く。そのとき、左右のページの境界を原稿台２０の左右方向の中心を示すマークに合わせるとともに、ストッパ１８にブック原稿ＢＤを押し当てて前後方向の位置決めを行う。ストッパ１８と原稿台２０との境界が原稿のセッティングの基準線であり、その基準線の中央が基準位置である。また、ユーザーは、見開き状態を維持するために必要に応じてブック原稿ＢＤの両端を手で押さえる。ブックスキャナ１では原稿を押さえたままスタートキー５２，５３を押すことができる。
【００１４】
以上の構成のブックスキャナ１によるブック原稿ＢＤの読取りにおいては、原稿面である見開き面Ｓ１の高さが見開き方向Ｍ２の位置によって異なるので、読取り画像の鮮鋭度が不均一となる。特に結像レンズ３２の被写界深度で決まる位置より高い部分の画像はピントボケになる。データ処理ユニット１Ｂは、読取り情報からピントボケの度合い（鮮鋭度）を判断して、画質を補正する機能を有している。
【００１５】
図２は見開き面Ｓ１の湾曲状態と鮮鋭度の分布との関係を示す図である。
図２（Ａ）の例のブック原稿ＢＤにおいて、見開き面Ｓ１の左ページには文字列が印刷され、右ページには文字列と表とが印刷されている。図２（Ｂ）のように見開き面Ｓ１は見開き方向に湾曲している。見開き方向と直交する方向（これを縦方向という）において、見開き面Ｓ１はほぼ平坦である。湾曲していることから、上述したとおり見開き面Ｓ１の撮像結果である読取り画像の鮮鋭度にむらが生じ、見開き面Ｓ１内の最高位置の近辺がピントボケ領域Ａ２となる。
【００１６】
画像読取りシステム１は、鮮鋭度の指標として（１）式で定義される“エッジの強さ（Ｅ）”をライン順次走査の１ライン毎に算出する。
エッジの強さ（Ｅ）＝画素値の差分の総和（Ｓ）÷境界数（Ｂ） …（１）
図３はエッジの強さの算出の要領を示す図である。
【００１７】
まず、読取り画像を構成する画素群のうち、主走査方向（ブック原稿ＢＤの縦方向）に並ぶ１列分の画素ｇからなるラインＬｙに注目し、画素番号Ｎの値が０の先頭画素から順に各画素ｇの画素値Ｄを調べる。ｎ番目の画素及びその後方側の隣接画素である（ｎ＋１）番目の画素のそれぞれの画素値Ｄ（ｎ），Ｄ（ｎ＋１）と予め定められた閾値ｔｈ（例えば画素値範囲の中央値）とを比較し、一方の画素値が閾値ｔｈ以上であり且つ他方の画素値が閾値ｔｈ未満であるとき、すなわち画素値Ｄ（ｎ），Ｄ（ｎ＋１）を閾値ｔｈによって２値化した値が互いに異なるとき、ｎ番目の画素を画像のエッジに対応した“境界画素”とする。そして、注目ラインＬｙにおける境界画素の個数を境界数（Ｂ）として数える。ここで、文字数の多いラインＬｙでは、文字を構成する線分が多いので境界数（Ｂ）が比較的に大きい値となる。ページの周囲の余白・縦書き文章の場合の行間などでは文字が無いので、境界数（Ｂ）は０となる。また、行間寸法が同程度の場合、通常は原稿サイズが大きいほど、行数が多く境界数（Ｂ）も大きい。つまり、境界数（Ｂ）は、文字数・ラインＬｙの位置・原稿サイズなどに依存する。
【００１８】
次に、各境界画素についてその後方側の隣接画素との間の画素値の差分ΔＤ〔＝｜Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ＋１）｜〕を算出し、算出値を加算する。すなわち、ラインＬｙにおける画素値の差分の総和〔Ｓ＝Σ｜Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ＋１）｜〕を求める。
【００１９】
最後に上述の（１）式によってエッジの強さ（Ｅ）を算出する。エッジの強さ（Ｅ）は、注目するラインＬｙに存在する文字と下地との境界の濃淡変化量の平均値である。見開き方向の各画素位置（画素番号Ｙ）毎にエッジの強さ（Ｅ）を算出することにより、図２（Ｃ）のように鮮鋭度の分布が定量化される。
【００２０】
以上の要領で算出したエッジの強さ（Ｅ）に応じて、画像読取りシステム１は見開き方向の各画素位置毎に鮮鋭度を補正するデータ処理を行う。具体的には、公知の鮮鋭化処理を表す（３）式の強調係数ｋをエッジの強さ（Ｅ）に応じて増減する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
エッジの強さ（Ｅ）の値が小さいライン（例えばピントボケ領域Ａ２内のライン）では高空間周波数成分を多めに加え、エッジの強さ（Ｅ）の値が小さいラインでは高空間周波数成分をあまり加えないというように、エッジの強さ（Ｅ）と強調係数ｋとの間に負の相関を与える。これにより、読取り画像の鮮鋭度が一様化され、シート原稿を読み取ったときと同様の画質の読取り画像を外部装置へ出力することができる。なお、境界数（Ｂ）が０のラインについては鮮鋭度の補正を行わない。
【００２３】
図４は画像読取りシステム１の要部の機能ブロック図である。
画像読取りシステム１は、マイクロコンピュータを備えたＣＰＵ１０１によって制御される。ＣＰＵ１０１は、ブックスキャナ１Ａに内蔵されており、ラインセンサ３１の駆動制御を担う撮像制御回路１３０、ラインセンサ３１を移動させる副走査機構１３１、ランプユニット４０の点灯制御を担うランプ制御回路１４０、及びデータ処理ユニット１Ｂに対して動作の指示を与える。ＣＰＵ１０１には、操作パネルのボタンを含むスイッチ群５０が接続されている。データ処理ユニット１Ｂは、画像メモリ２０４、鮮鋭度判定回路２０５、及び画像処理回路２０６を有している。
【００２４】
ラインセンサ３１から出力された光電変換信号は、ブックスキャナ１Ａ内のディジタル化回路１０２において、例えば８ビットの画像データに変換され、シェーディング補正を受ける。ディジタル化回路１０２から画素配列順に出力された画像データＤ１は、データ処理ユニット１Ｂへ転送され、画像メモリ２０４に一旦格納される。画像メモリ２０４は、最大読取りサイズ（例えばＡ３）の読取りの複数回分のデータ記憶が可能である。
【００２５】
鮮鋭度判定回路２０５は、境界画素を抽出して境界数（Ｂ）を数える境界検出部２５１、及び画素値の差分の総和（Ｓ）を算出する差分演算部２５２を有しており、画像メモリ２０４から１ライン分ずつ画像データＤ１を読み出してエッジの強さ（Ｅ）を求める。エッジの強さ（Ｅ）は画像処理部２０６に与えられる。画像処理回路２０６は、上述の（３）式によって画素値を補正する鮮鋭度補正部２６１、出力濃度を最適化する輝度補正部２６２、指定操作に応じて画像を変倍するサイズ補正部２６３を有している。所定の画像処理を受けた画像データ（読取り画像）Ｄ２が外部装置に出力される。
【００２６】
図５は画像読取りシステム１の概略の動作を示すフローチャートである。
動作設定操作の後、一対のスタートキー５２，５３の一方がオンされると（＃１）、照明ランプを点灯し（＃２）、走査を開始する（＃３）。走査期間においては、走査と並行して読取り情報を逐次に画像メモリ２０４に格納する（＃４）。全てのページの走査が終われば照明を消灯する（＃５〜＃７）。その後、ライン毎にエッジの強さ（Ｅ）を算出して鮮鋭度の補正を行い（＃８）、その他の画像処理を行う（＃９）。読取り画像の全体の処理が終われば、画像データＤ２を外部装置へ出力する（＃１０、＃１１）。
【００２７】
以上の実施形態によれば、原稿の高さ分布を測定するスキャンニングを行うことなく鮮鋭度を一様化できるので、測定機構の省略による低価格化とともに読取り時間の短縮を実現できる。また、読取り画像自体の情報に基づいて補正量を設定するので、読取り画像を記憶しておけば、任意の時期に補正を行うことができる。補正のバッチ処理が可能である。さらに、ページ内の文字数や分布に係わらず各ラインの鮮鋭度を的確に評価できるので、文字を中心とした画像に対して適切にエッジ処理を加えて読取り品質を高めることができる。
【００２８】
上述の実施形態においては、上向きセッティング形式の画像読取り装置を例示したが、下向きセッティング形式の画像読取り装置にも本発明を適用することができる。データ処理ユニット１Ｂをブックスキャナ１Ａに内蔵させてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、見開き原稿の読取りにおける画質の一様化及び読取り時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像読取りシステムの外観を示す斜視図である。
【図２】見開き面の湾曲状態と鮮鋭度の分布との関係を示す図である。
【図３】エッジの強さの算出の要領を示す図である。
【図４】画像読取りシステムの要部の機能ブロック図である。
【図５】画像読取りシステムの概略の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 画像読取りシステム
２０ 原稿台
３０ 撮像ユニット（撮像手段）
２０６ 画像処理回路（画像補正手段）
２５１ 境界検出部（計数手段）
２５２ 差分演算部（演算手段）
ＢＤ ブック原稿（見開き原稿）
Ｄ１ 画像データ（読取り画像）
Ｄ（ｎ） 画素値
ｇ 画素
Ｅ エッジの強さ（画質）
ΔＤ 差分

Claims (1)

1. 見開き原稿の画像を見開き方向及びそれと直交する縦方向にそれぞれ細分化して電気信号に変換する撮像手段を有した画像読取りシステムであって、
   前記撮像手段によって得られた読取り画像の各画素のうち、その画素値を２値化した値が前記縦方向の一方側の隣接画素の画素値を２値化した値と異なる境界画素を数える計数手段と、
   前記各境界画素とその前記一方側の隣接画素との画素値の差分を算出する演算手段と、
   前記見開き方向の各画素位置毎に、前記縦方向の画素列における前記境界画素の個数及び前記差分の総和で特定される画質に応じて、前記画素列の画素値を補正する画像補正手段と、を有した
   ことを特徴とする画像読取りシステム。

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