JP3707204B2 - 読取り画像の修正方法及び画像読取り装置 - Google Patents
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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装置のための読取り画像の修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブックスキャナと呼称される画像読取り装置が商品化されている。この装置では、原稿台の上方に撮影系が配置され、原稿台と撮影系との間に高さ数十ｃｍの開放空間が存在する。書籍や雑誌などの綴じられた原稿（これを「ブック原稿」と呼称する）の読取りに際して、ユーザーは原稿台上にブック原稿を見開いて上向きにセットする。スタートキーのオンに呼応して、ブックスキャナは照明ランプを点灯して原稿面（見開き面）の走査を開始し、読み取った画像を逐次に外部装置へ出力する。外部装置がプリンタであれば、リアルタイムで複写画像が形成される。ブックスキャナによれば、原稿台上に置いたままの状態でページをめくることができるので、多数ページの読取り作業の能率を高めることができる。
【０００３】
シート原稿と違ってブック原稿では、見開いた状態を保持するために見開き面の端部を押さえておかなければならない場合が多い。その場合に、ユーザーの指や手の甲が原稿とともに撮影されてしまう。ブックスキャナの出力画像の見栄えをよくするには、指や手の像（以下「手指像」という）を消去する必要がある。
従来において、読取り画像からの手指像の抽出は、濃度又は色の判別によって行われていた。すなわち、原稿の周縁領域（余白領域）を対象に画素濃度を調べて一定濃度以上の画素からなる画像を抽出する手法（特開平６−７８１３３号）、カラー撮影を行って撮影像から肌の色の画像を抽出する手法（特開平６−１０５０９１号）があった。原稿端縁の両側に跨がるか否かを調べたり、大きさの判別を行ったりすることにより抽出の精度を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、ユーザーの手指の表面の中に照明光が正反射して撮影系に入射するような傾斜部が存在する場合に、その傾斜部が原稿の下地に近い明るさのハイライト（色は照明光の色）となってしまい、濃度及び色のどちらによっても手指の形状を正しく検出することができないという問題があった。また、色判別では、肌の色範囲の設定が難しくマニキュアにより検出ミスの生じるおそれがあった。
濃度判別によって手指像を抽出する手法では、必要な画像の消去を避けるために、図２７（Ａ）のように、手指像の検出対象領域Ａ８を原稿９０の周囲の余白に限定する必要があった。つまり、文字や写真などが印刷される印字領域Ａ７と重ならないように検出対象領域Ａ８が設定されていた。このため、図２７（Ｂ）のように比較的に周囲の余白が広い場合、又は図２７（Ｃ）のようにページの大半が余白である場合に、ユーザーが印字を隠さないように原稿面を押さえたとしても、指が検出対象領域Ａ８からはみ出てしまい、出力画像Ｇ９１，９２に指の先端部の像Ｇｈが残ることがあった。加えて、余白に書き込まれた手書き画像、紙面の端縁部に印字された太字のノンブル（ページ番号）やインデックス（見出し）などが消去されてしまうこともあった。
【０００５】
本発明は、ユーザーの手指の像を確実に消去して読取り品質を高めることを目的としている。他の目的はインデックスに代表される端縁近傍の必要な画像の消去を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
手指像の存在する可能性のある領域、すなわち原稿の端縁部を対象に撮影画像の画素値を調べ、互いに隣接した低輝度の画素からなり、原稿の端縁と接する領域を手指像として抽出する。抽出した手指像のみを消去すると、例えば照明光の正反射によって実際の手指像の中央部が高輝度である場合に、その高輝度の中央部が消去されずに残ることになる。したがって、抽出した手指像とそれより外側の画像を消去する。なお、２回の読取りを行うこととし、１回目の読取りで手指像を抽出して消去範囲を設定し、２回目の読取り時に以前に設定した消去範囲に対応した画像を消去してもよい。１回の読取りにおいて手指像を抽出して消去することも可能である。
【０００７】
対象領域内の全ての画素、又は所定数置きのライン（一方向の画素列）に属する画素の値をライン毎に調べる。ライン配列方向における隣接の有無は、ライン方向の画素位置の重複の度合いによって判定する。画素が低輝度であるか否かの判断の基準として、対象領域全体の輝度ヒストグラムから算出した閾値を全てのラインに共通に用いる。これにより、各ライン毎にそのラインの輝度ヒストグラムから算出した閾値を個別に適用する場合と比べて、抽出される手指像の輪郭が滑らかとなり、形状の認識が容易になる。
【０００８】
請求項１の発明の方法は、原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置における読取り画像の修正方法であって、前記撮影手段によって得られた読取り画像における原稿の端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出し、
隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出し、前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去するものである。
【０００９】
請求項２の発明の方法は、ライン配列方向に互いに隣接する前記線分からなり、ライン方向の両端位置が設定ライン数以上にわたって実質的に一定である線分群を、前記連結線分群から除外するものである。
【００１０】
請求項３の発明の方法は、前記設定値を、前記読取り画像における前記複数のラインを包含する領域の輝度ヒストグラムに基づいて算定するものである。
請求項４の発明の方法は、前記複数のラインについて前記端縁の側から１ラインずつ順に、前記線分を検出して前記連結線分群を抽出し、抽出した前記連結線分群の前記ライン方向の各画素位置における前記ライン配列方向の内端の画素位置を記憶する処理を繰り返し、前記読取り画像のうち、最終のラインにおける前記処理が終了した時点の前記内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去するものである。
【００１１】
請求項５の発明の装置は、原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置であって、前記撮影手段の撮像面上での原稿の端縁を検出する手段と、前記撮影手段によって得られた読取り画像における前記端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出する手段と、隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出する手段と、前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去する手段とを有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るブックスキャナ１の外観を示す斜視図、図２はブックスキャナ１による読取りの模式図、図３は原稿を押さえた状態を示す図である。
【００１３】
ブックスキャナ１は、ブック原稿ＢＤの読取りに好適な画像読取り装置であって、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を有している。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。原稿台２０と撮像ユニット３０との間の開放空間８０はブック原稿のセッティングに十分な広さを有している。ランプユニット４０は、撮像ユニット３０の下面の後端部に取り付けられており、原稿台２０を斜め上方から照らす。
【００１４】
本体ハウジング１０の前面に操作パネルＯＰが設けられ、操作パネルＯＰに向かって右側の側面にメインスイッチ５１が設けられている。また、本体ハウジング１０の前面の下端側には、原稿の高さを検出するための投影板１８が取付けられている。投影板１８の前面は光沢面であり、原稿台２０の上面に対する４５°の傾斜面となっている。投影板１８にブック原稿ＢＤの端面Ｓ３の像が写り、その状態の投影板１８が原稿画像とともに撮影される。原稿台２０の左半部及び右半部にスタートキー５２，５３が１つずつ配置されており、前面側にアームレスト２５が取付けられている。
【００１５】
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とからなる光学系ＯＳ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。結像レンズ３２は、前後方向に移動可能に設けられており、ＡＦ機構１３２によって位置決めされる。ラインセンサ３１は、図示しない副走査機構の可動体（スキャナ）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（副走査方向）Ｍ２に沿って平行移動をする。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。
【００１６】
ブックスキャナ１の使用に際して、ユーザーは原稿台２０の上にブック原稿ＢＤをその見開き方向が原稿台２０の左右方向となるように上向きに置く。そのとき、原稿面（見開き面）Ｓ１における左右のページの境界（見開き中心）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、投影板１８の下端縁にブック原稿ＢＤを押し当てて前後方向の位置決めを行う。投影板１８と原稿台２０との境界がセッティングの基準線となっている。その基準線の中央が基準位置Ｐｓ（図２参照）である。また、ユーザーは、見開き状態を維持するために、必要に応じて図３のようにブック原稿ＢＤの端部を手で押さえる。ここで、ブック原稿ＢＤの手前側（原稿台の前方側）の端部を押さえることも可能であるが、原稿を押さえたままスタートキー５２，５３を操作するために、通常はブック原稿ＢＤの左右方向の両端部（又は一端部）を押さえる。したがって、不要画像を消去するために行う後述の手指像の検出に際しては、ブック原稿ＢＤの左右の両端部に注目すればよい。
【００１７】
ブックスキャナ１は、１つの原稿画像に対して予備スキャンニングと本スキャンニングとを行う。予備スキャンニングの撮影情報に基づいて、見開き面Ｓ１の高さ分布・原稿サイズ・原稿の下地輝度などを測定するとともに、ユーザーによって押さえられた領域を検出する。そして、測定値及び検出結果に基づいて本スキャンニングの動作条件を設定する。本スキャンニングでは、副走査方向の進行に合わせて結像レンズ３２を移動させるピント調整、画像歪みの補正、手指像を消去するマスキングなどが行われる。外部装置には本スキャンニング時の読取り画像が出力される。
【００１８】
図４はブックスキャナ１の要部の機能ブロック図である。
ブックスキャナ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、ラインセンサ３１にクロックを供給するＣＣＤ駆動回路１３０、副走査機構１３１、ＡＦ機構１３２、ランプユニット４０の点灯制御を担うランプ制御回路１４０、及び画像処理回路１０４に動作指示を与える。ＣＰＵ１０１には操作パネルＯＰ、スイッチ群５０、及び各種センサが接続されている。
【００１９】
撮像ユニット３０のラインセンサ３１から出力された光電変換信号は、ＡＤ変換器１０２によって例えば８ビットの画像データに変換される。ＡＤ変換器１０２から画素配列順に出力された画像データは、画像メモリ１０３に一旦格納される。予備スキャンニングにおいて、画像データはＣＰＵ１０１及びヒストグラマ１０８に入力される。ＣＰＵ１０１は、図示しない高さ分布測定部とともに、本発明の修正方法に係る３つの機能要素（端縁検出部１１４、線分検出部１１５、連結判定部１１６）を含んでいる。端縁検出部１１４は、画像データに基づいてブック原稿ＢＤの左端及び右端を検出する。線分検出部１１５は、読取り画像における検出対象の各ラインの画像データを２値化し、手指像の構成要素の候補である線分を検出する。連結判定部１１６は、各ラインの線分がひと続きの手指像に対応するか否か、すなわち隣接するラインの線分どうしの連結の有無を判定する。これら３つの機能要素は、所定のプログラムとその実行手段とからなる。ヒストグラマ１０８は、読取り画像のうちの原稿面に対応した部分の画像データに基づいて、手指像の検出対象領域の輝度ヒストグラムと、各ライン毎の輝度ヒストグラムを求める。前者は線分検出部１１５による２値化閾値の算出に用いられ、後者は下地かぶりを防止する輝度変換の制御値である下地輝度の算出に用いられる。
【００２０】
本スキャンニングにおいては、副走査方向の進行に合わせてフォーカシングが行われ、合焦状態で撮影された画像データが画像メモリ１０３を介して画像処理回路１０４に入力される。画像処理回路１０４は、下地輝度に応じて出力輝度を最適化する輝度変換部１４１、原稿面の高さ分布に応じて画像を変倍する歪み補正部１４２、及び手指像を含む不要画像を消去するマスキング部１４３を有しており、ＣＰＵ１０１によって設定された内容のデータ処理を行う。不要画像の消去は、画素値を白地濃度値に置き換える処理である。外部装置には画像処理回路１０４を経た画像データが出力される。外部装置としては、プリンタ・ディスプレイ・画像メモリ装置・画像編集装置（コンピュータシステム）などがある。
【００２１】
図５は原稿面の高さ分布の測定方法を説明するための図である。図中の破線は注目したラインの位置を示している。ここでは、ユーザーが原稿を押さえない状態で撮影が行われたものとする。
【００２２】
読取り画像Ｇ０は、ブック原稿ＢＤの上面の撮影像（上面像）Ｇ１、原稿台２０の撮影像Ｇ２０、及び投影板１８の撮影像Ｇ１８から構成されている。ブック原稿ＢＤの上面とは、原稿面Ｓ１とその左右両側の端面（裾）とを合わせた表面である。撮影像Ｇ１８のうちの像Ｇ１８１は、セッティングされたブック原稿ＢＤの端面Ｓ３の形状を示している。撮影像Ｇ１８のうちの像（端面像）Ｇ１８１以外の像１８０は、投影板１８に映った背景像である。撮像面に近い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮影されるので、上面像Ｇ１の主走査方向（縦方向）の両端縁は湾曲している。
【００２３】
原稿台２０は暗色であるので、撮影像Ｇ２０は他の像と比べて暗い像になる。
また、原稿面Ｓ１とともに端面Ｓ３も照明されるので、端面像Ｇ１８１は背景像Ｇ１８０よりも明るい。したがって、輝度の大小判別によって上面像Ｇ１及び端面像Ｇ１８１を抽出し、原稿面Ｓ１の高さ分布及び原稿サイズを測定することができる。具体的には、所定間隔のサンプリング位置（ライン）毎に主走査方向の先頭画素から順に輝度（画素値）を調べ、輝度が第１の閾値ｔｈ１を越える範囲の先頭側の画素位置（画素番号）ｎ１、輝度が第２の閾値ｔｈ２（ｔｈ２＞ｔｈ１）を越える範囲の先頭側及び後端側の画素位置ｎ３，ｎ４を検出する。画素位置ｎ１と投影板１８の前縁に対応した既知の画素位置ｎ２との間の画素数が、当該ラインにおける原稿面Ｓ１の高さに対応し、画素位置ｎ３と画素位置ｎ４との間の画素数が主走査方向の原稿サイズに対応する。画素数を撮像解像度で割る演算により実際の寸法が求まる。原稿面Ｓ１の湾曲状態、すなわち高さ分布は、サンプリングした全てのラインのそれぞれにおける原稿面Ｓ１の高さを示すデータの集合によって特定される。また、画素位置ｎ３，ｎ４が検出された最初のライン及び最後のラインのそれぞれの位置が副走査方向における原稿の端縁に対応する。
【００２４】
次に、本発明の特徴である線分連結による手指像の検出及び消去の要領を説明する。
図６は図３に対応した読取り画像の要部を示す図、図７は手指像の検出対象範囲を示す図である。
【００２５】
図６（Ａ）において、読取り画像Ｇは、予備スキャンニング時の撮影情報であって、ブック原稿ＢＤの上面像Ｇ１、原稿台２０の撮影像Ｇ２０、及び手指像ＧＨから構成されている。上面像Ｇ１の左端ＥＬ及び右端ＥＲは、ブック原稿ＢＤにおける見開き方向の端面（裾）の下端に対応し、上述したとおり原稿台２０とブック原稿ＢＤとの輝度の差異に基づいて検出される。上面像Ｇ１には、原稿面Ｓ１の左右両端に印刷されたインデックスＴ（図３参照）の像Ｇｔが含まれている。図６（Ｂ）のように、左手の手指像ＧＨは、原稿面Ｓ１の下地部分より暗い低輝度部ｈ１と、照明光の正反射などのために下地部分と同程度の明るさとなった高輝度部ｈ２，ｈ３とからなる。高輝度部ｈ２，ｈ３の存在によって、低輝度部ｈ１は、左端ＥＬの付近で図の上半部が欠け、且つ指の先端に対応する部分が欠けた形状となっている。一方、上面像Ｇ１には、高輝度部ｈ３に隣接して他より明るい高輝度部ｇ１が存在する。この高輝度部ｇ１は、光源からの直接の照明光と指で反射した間接の照明光とで照らされた下地部分の撮影像である。
【００２６】
本実施形態では、読取り画像Ｇに対して、図７のように左端ＥＬ及び右端ＥＲのそれぞれを外端とする２つの検出対象領域Ａ８０が設定される。つまり、上面像Ｇ１の左端部及び右端部に範囲を限定して手指像の検出が行われる。検出対象領域Ａ８０の左右方向の幅は、従来に生じていた検出漏れを防ぐために、標準的な書籍の余白より十分に大きい値、例えば左右の各ページの１／３〜１／２程度に設定される。
【００２７】
図８は読取り画像の修正の概要を説明するための図である。図８（Ａ）中の点線は検出対象ラインの位置を示し、太い実線は検出された線分を示している。
例えば、左側の手指像ＧＨの検出に際しては、左端ＥＬの位置のライン（開始ライン）から順に、検出対象領域Ａ８０の各ライン又は一定数置きのラインに注目し、設定数（例えば４）以上の低輝度の画素が連なった線分を検出する。２番目以降のラインにおいては、検出した各線分について、１つ前のラインの線分とのライン方向の位置関係を調べる。ライン方向の位置が一定値以上の長さにわたって重複する場合には、それらの線分を同一の画像に対応する画像要素とみなし、これらの線分（連結線分群）で特定される画像領域を記憶する。このとき、メモリ容量を削減するため、画像領域のライン方向の全ての画素位置におけるライン配列方向の内端の画素位置のみを記憶する。手指像ＧＨやインデックス像Ｇｔが存在する場合には、注目ラインが内側（基準位置Ｐｓに近い側）へ移動するにつれて画像領域が拡がる。そして、最終のラインにおける処理が終了した時点で記憶されている画像領域の内端の画素位置〔図８（Ｂ）における太い実線〕より外側の範囲の画像データを白地データに置き換える。これにより、手指像ＧＨはその形状に係わらず消去される。なお、左端ＥＬと接する画像のみが消去されるので、左端ＥＬから離れたインデックス像Ｇｔは消去されずに残る。また、裾に縞状の暗部が存在したために線分検出においてインデックス像Ｇｔが左端ＥＬと接したとしても、後述する上下端の位置変化の判別によって、インデックス像Ｇｔの誤消去が防止される。
【００２８】
図９は線分の連結の一例を示す図である。
手指像ＧＨの低輝度部ｈ１の形状によっては、あるラインにおいて手指像ＧＨに対応する複数の線分が検出される場合がある。
【００２９】
図９（Ａ）の段階では５番目のラインまで線分の検出が進み、計７本の線分ｓ１〜ｓ７が検出されている。線分ｓ１は開始ラインに存在し、これを含めた計５本の線分ｓ１〜ｓ４，ｓ６は、左端ＥＬと接する主画像領域（手指領域）に対応する第１の連結線分群Ｕ１に属している。一方、残りの線分ｓ５，ｓ７は、左端ＥＬから離れた画像領域（独立領域）に対応する第２の連結線分群Ｖ１に属している。
【００３０】
図９（Ｂ）の段階では６番目のラインまで検出が進み、新たに線分ｓ８が検出されている。この線分ｓ８は、５番目のラインの一方の線分ｓ６と重複し、且つ他方の線分ｓ７とも重複する。このことから、線分ｓ８が第１の連結線分群Ｕ１に加えられるとともに、第２の連結線分群Ｖ１が第１の連結線分群Ｕ１に統合され、全ての線分ｓ１〜ｓ８が手指領域の構成要素となる。なお、不定数の独立領域の記憶、及び手指領域への統合に係るデータ処理の便宜を図る上で、各領域の内端位置リストをチェーン形式でメモリに格納するのが有効である。
【００３１】
図１０は２値化の閾値の補正方法を説明するための図である。
線分の検出に係る２値化、すなわち注目画素が低輝度であるか否かの判断に際して、基本的には全てのラインについて、該当する側の検出対象領域Ａ８０の輝度ヒストグラムに基づく閾値を共通に用いる。具体的には、０〜２５５の輝度範囲のうち、最も度数の大きいピーク輝度Ｂｐに対して、例えば次の関係をもつ輝度Ｂｓを基準に２値化をする。
【００３２】
Ｂｓ＝０．５５×Ｂｐ＋７０
検出対象領域Ａ８０の輝度ヒストグラムに基づくことにより、上面像Ｇ１の全体の輝度ヒストグラムに基づく閾値を用いたり、ライン毎にそのラインの輝度ヒストグラムに基づく閾値を用いたりするよりも、良好の結果の得られることが実験によって確かめられた。ただし、手指像ＧＨにおける指の先端に対応した部位に高輝度部ｈ３が存在すると、その高輝度部ｈ３が消去されないおそれがある。
【００３３】
そこで、局所的に閾値を高めに設定し、高輝度部ｈ３が低輝度部として検出されるようにする。すなわち、図１０のように、注目ラインＬの注目画素Ｑを左下隅とする所定サイズのウインドウ（画素マトリクス）Ｗを設定し、ウインドウＷの中に一定値（例えば２３２）以上の輝度の画素がある場合には、注目画素の位置を指の先端に対応すると判断し、注目画素に対する閾値を一定値（例えば２１６）に設定する。こうような局所的な閾値の補正は、特に読取り画像Ｇとして赤外光画像を用いる場合に有用である。
【００３４】
図１１はインデックス像の消去を防止する手法を説明するための図である。ここでのインデックスは、黒ベタの長方形の中に白抜き文字が存在する標準的な形態のものである。
【００３５】
図１１（Ａ）のようにインデックス像Ｇｔの端縁を構成する画素列には、微視的には若干の位置ずれがある。本実施形態では、ずれ量が一定画素分（例えば２画素分）以下であれば、端縁を直線とみなす。
【００３６】
誤消去を防止するため、上述のように各ラインに注目して検出した線分の上端及び下端の画素位置を記憶しておき、連続基準長としての所定ライン数（例えば１０）以上にわたってライン方向の位置が一定である画素列を検出する。これら画素列の中に注目ラインの線分の上下端と重なる一対の画素列があれば、それらの一方をインデックス像Ｇｔの上辺とし、他方を下辺とする。そして、上辺と下辺とで囲まれた領域を、白抜けの有無に係わらずインデックス像Ｇｔと認識して消去対象から除外する。
【００３７】
図１１（Ｂ）の段階では、画素列ａ及び画素列ｂが連続基準長未満であるので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔとは認識しない。
図１１（Ｃ）の段階では、画素列ａ及び画素列ｂが連続基準長に達した。しかし、白抜けのために画素列ａは連続基準長未満の画素列ｃと対をなし、画素列ｂも連続基準長未満の画素列ｄと対をなしており、画素列ａ，ｂが注目ラインの１本の線分の上下端と重ならないので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔとは認識しない。図１１（Ｄ）の段階では、画素列ａ，ｂが連続基準長以上であり、注目ラインの１本の線分の上下端と重なるので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔと認識し、記憶データを削除して消去対象から除外する。以降の段階では、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域が削除されているので、インデックス像Ｇｔの線分は手指領域に連結されない。
【００３８】
以下、フローチャートに基づいてブックスキャナ１の動作を説明する。
図１２はブックスキャナ１の概略の動作を示すフローチャートである。
スタートキー５２，５３のオンに呼応して照明ランプを点灯し、予備スキャンニングを行う（＃１）。読取り画像を画像メモリ１０３から読み出して、高さ測定（＃２）、原稿サイズ検出（＃３）、検出対象領域Ａ８０の設定（＃４）、左手指像の検出（＃５）、及び右手指像の検出（＃６）を順に実行する。左手指像の検出及び右手指像の検出の順序を入れ換えても何ら問題はない。所定の動作設定を行った後、フォーカシングを行いながら原稿画像を撮影する本スキャンニングを実行する（＃７）。本スキャンニングで得られた読取り画像に対して、手指像の消去（＃８）、その他の画像処理（＃９）を行い、シート原稿の場合と同様の見栄えの良い読取り情報を外部装置へ出力する（＃１０）。
【００３９】
なお、左手指像の検出及び右手指像の検出の処理内容は、左右の位置関係が異なることを除いて同様である。したがって、以下では、左手指像の検出のみについて説明する。
【００４０】
図１３は左手指像の検出サブルーチンのフローチャートである。
左側の検出対象領域Ａ８０の画像データを値別にカウントして輝度ヒストグラムを作成する（＃２１）。ピーク輝度Ｂｐを検出し（＃２２）、全てのラインにおける２値化に共通に用いる閾値（広域閾値）Ｂｓを算出する（＃２３）。
【００４１】
次に、開始ラインとして、原稿サイズ検出で得られた左端ＥＬに対応するラインを設定する（＃２４）。ここで、読取り画像ＧにＸＹ座標系を当てはめ（図６参照）、左右方向（ライン配列方向）の画素位置をｘで、上下方向（ライン方向）の画素位置をｙで表現するものとする。線分検出の処理時間を短縮する上で、開始ラインを指の先端にできるだけ近づけるのが望ましい。また、裾は枠消しと呼称されるマスキングで消去されるので、手指像として検出されても何ら問題はない。
【００４２】
続いて、開始ラインの線分の検出を行う（＃２５）。このルーチンでは、検出された全ての線分を無条件で左端ＥＬと接する主画像領域として登録する。以下、登録されている主画像領域を手指領域という。
【００４３】
線分が検出されない場合は、手指像ＧＨが無いのでメインルーチンへリターンする（＃２６）。線分があれば、注目ラインを内側へ移し、インデックスの認識と保存、消去もれ対策のための独立領域処理を行いながら、重複条件を満たす線分を手指領域に連結していく（＃２８、＃２９）。また、ライン毎に線分が連結しなかった（孤立していると判明した) 独立領域を消去する（＃３０、＃３１）。
【００４４】
図１４及び図１５は開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
上方から画素毎に２値化を行いながら線分を検出する。線分毎に長さを判定して設定値（例えば４画素分）以上のものを全て線分として登録する。この動作
を検出対象領域Ａ８０の上端から下端まで行う（＃５１〜６４）。
【００４５】
図１６は図１４の検出位置の画素の２値化サブルーチンのフローチャートである。
検出位置の画素（注目画素）Ｑに対してウインドウＷ（下地検出範囲) を設定する（＃５３１）。ウインドウＷ内に下地が高輝度になっている画素があれば、注目画素Ｑが指の先端の上部側にあると判断して閾値を広域閾値より大きい補正値である局所閾値とする（＃５３２、＃５３３）。ウインドウＷ内に高輝度の画素がなければ、閾値を広域閾値とする（＃５３４）。そして、設定した広域閾値又は局所閾値によって画像データを２値化する（＃５３５〜＃５３７）。
【００４６】
図１７は図１５の線分の連結サブルーチンのフローチャートである。
ステップ＃６４１〜＃６４４において、手指領域の内端位置を記憶する。手指領域は変数を検出領域の上下方向の画素数個並べた配列で、検出された手指領域のもっとも内側のｘ座標をデータとしてもつ。線分を連結するときは、上端と下端の範囲と並列に線分のｘ座標（注目ライン位置でもある) を格納する。
【００４７】
図１８〜図２０は図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
２番目以降のラインの線分検出処理（＃７１〜＃８３）は、図１４の開始ラインの処理（＃５１〜＃７３）と同様である。所定長の線分を検出すれば、既存の画像領域（手指領域又は独立領域）への連結の処理が行われ（＃８４）、インデックス像Ｇｔの検出と保存の処理が行われる（＃８５、＃８６）。
【００４８】
図２１及び図２２は図１９の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
ステップ＃８４１〜＃８５６の処理内容は次のとおりである。まず、独立領域の中で線分が連結するのものをリストアップし、これらの1 つを選択してこれにリストアップしたもの全ての独立領域データを統合し、残った独立領域のデータを消去する。統合とは、各領域の領域データを重ね合わせることである。線分が手指領域への重なり条件を満たすときは、統合された独立領域データをさらに手指領域に統合してこの独立領域データを消去する。独立領域にも手指領域にも線分が連結しないときは、新しい独立領域を作成する。手指領域にのみに連結するときは、手指領域に連結するだけで独立領域に関する処理は行わない。
【００４９】
図２３は図２１の連結済み手指領域との重なりのカウントサブルーチンのフローチャートである。
このルーチンのステップ＃４４７１〜＃４４７９において、線分の手指領域との重なり部分の中で最長部分の重なり長を得る。なお、図２１の独立領域との重なりのカウントも図２３と同様の処理（手指領域が独立領域になるだけの違い）である。
【００５０】
図２４は図２０のインデックスの検出と保存サブルーチンのフローチャート、図２５及び図２６は図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
まず、上辺の検出（＃９１０）を行う。このステップ＃９１０の処理は、ノイズ・原稿の傾き・回転走査による場合の樽型歪みなどを考慮して、上辺の連続性に許容幅をもたせるために行われ、その詳細は図２５及び図２６のとおりである（＃９１０１〜９１１３）。許容幅は２画素分とされている。上辺の長さが連続基準長の１０画素分以上であれば（＃９１１）、下辺についても上辺と同様に連続性に許容幅をもたせるための処理を行う（＃９１２）。
【００５１】
以上の実施形態によれば、検出対象領域Ａ８０内で共通の閾値による２値化を行うので、インデックスや罫線の辺縁がなめらかになり、認識処理が容易である。検出された手指像から外側の領域を全て消去するので、実際の手指像ＧＨに含まれる高輝度部ｈ２，ｈ３も消去できる。検出された手指領域の内端の位置のみをデータとして記憶するのでメモリの小容量化が図れる。検出対象領域Ａ８０が十分に広いので、通常の余白よりも内側に入り込んでいても手指像ＧＨを検出できる。手指像ＧＨと文字などの必要画像が重なっていてもよい。ライン単位で線分の検出と連結の判定であり、また、一方向の連結の判定であるので、データ処理が速くスキャンニングと並行して処理することも可能である。白抜きのあるインデックスＴを簡単な処理で認識できる。インデックスＴの検出に原稿のセッティングの傾きに対する許容性を備えることができる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５の発明によれば、ユーザーの手指の像を確実に消去して読取り品質を高めることができる。
【００５３】
請求項２の発明によれば、インデックスに代表される端縁近傍の必要な画像の消去を防止することができる。
請求項３の発明によれば、手指の像の検出精度を高めることができる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、データ処理の高速化及び負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブックスキャナの外観を示す斜視図である。
【図２】ブックスキャナによる読取りの模式図である。
【図３】原稿を押さえた状態を示す図である。
【図４】ブックスキャナの要部の機能ブロック図である。
【図５】原稿面の高さ分布の測定方法を説明するための図である。
【図６】図３に対応した読取り画像の要部を示す図である。
【図７】手指像の検出対象範囲を示す図である。
【図８】読取り画像の修正の概要を説明するための図である。
【図９】線分の連結の一例を示す図である。
【図１０】２値化の閾値の補正方法を説明するための図である。
【図１１】インデックス像の消去を防止する手法を説明するための図である。
【図１２】ブックスキャナの概略の動作を示すフローチャートである。
【図１３】左手指像の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１５】開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１６】図１４の検出位置の画素の２値化サブルーチンのフローチャートである。
【図１７】図１５の線分の連結サブルーチンのフローチャートである。
【図１８】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図１９】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２０】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２１】図１９の線分の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２２】図１９の線分の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２３】図２１の連結済み手指領域との重なりのカウントサブルーチンのフローチャートである。
【図２４】図２０のインデックスの検出と保存サブルーチンのフローチャートである。
【図２５】図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図２６】図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図２７】従来の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１ ブックスキャナ（画像読取り装置）
２０ 原稿台
３０ 撮像ユニット（撮影手段）
１０１ ＣＰＵ
１１４ 端縁検出部
１１５ 線分検出部
１１６ 連結判定部（連結線分群を抽出する手段）
１４３ マスキング部（画像を消去する手段）
Ａ８０ 検出対象領域（複数のラインを包含する領域）
ＢＤ ブック原稿（原稿）
ＥＬ 左端（原稿の端縁）
ＥＲ 右端（原稿の端縁）
ｓ１〜ｓ８ 線分
Ｕ１ 連結線分群
Ｖ１ 連結線分群（両端位置が一定である線分群）
【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装置のための読取り画像の修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブックスキャナと呼称される画像読取り装置が商品化されている。この装置では、原稿台の上方に撮影系が配置され、原稿台と撮影系との間に高さ数十ｃｍの開放空間が存在する。書籍や雑誌などの綴じられた原稿（これを「ブック原稿」と呼称する）の読取りに際して、ユーザーは原稿台上にブック原稿を見開いて上向きにセットする。スタートキーのオンに呼応して、ブックスキャナは照明ランプを点灯して原稿面（見開き面）の走査を開始し、読み取った画像を逐次に外部装置へ出力する。外部装置がプリンタであれば、リアルタイムで複写画像が形成される。ブックスキャナによれば、原稿台上に置いたままの状態でページをめくることができるので、多数ページの読取り作業の能率を高めることができる。
【０００３】
シート原稿と違ってブック原稿では、見開いた状態を保持するために見開き面の端部を押さえておかなければならない場合が多い。その場合に、ユーザーの指や手の甲が原稿とともに撮影されてしまう。ブックスキャナの出力画像の見栄えをよくするには、指や手の像（以下「手指像」という）を消去する必要がある。
従来において、読取り画像からの手指像の抽出は、濃度又は色の判別によって行われていた。すなわち、原稿の周縁領域（余白領域）を対象に画素濃度を調べて一定濃度以上の画素からなる画像を抽出する手法（特開平６−７８１３３号）、カラー撮影を行って撮影像から肌の色の画像を抽出する手法（特開平６−１０５０９１号）があった。原稿端縁の両側に跨がるか否かを調べたり、大きさの判別を行ったりすることにより抽出の精度を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、ユーザーの手指の表面の中に照明光が正反射して撮影系に入射するような傾斜部が存在する場合に、その傾斜部が原稿の下地に近い明るさのハイライト（色は照明光の色）となってしまい、濃度及び色のどちらによっても手指の形状を正しく検出することができないという問題があった。また、色判別では、肌の色範囲の設定が難しくマニキュアにより検出ミスの生じるおそれがあった。
濃度判別によって手指像を抽出する手法では、必要な画像の消去を避けるために、図２７（Ａ）のように、手指像の検出対象領域Ａ８を原稿９０の周囲の余白に限定する必要があった。つまり、文字や写真などが印刷される印字領域Ａ７と重ならないように検出対象領域Ａ８が設定されていた。このため、図２７（Ｂ）のように比較的に周囲の余白が広い場合、又は図２７（Ｃ）のようにページの大半が余白である場合に、ユーザーが印字を隠さないように原稿面を押さえたとしても、指が検出対象領域Ａ８からはみ出てしまい、出力画像Ｇ９１，９２に指の先端部の像Ｇｈが残ることがあった。加えて、余白に書き込まれた手書き画像、紙面の端縁部に印字された太字のノンブル（ページ番号）やインデックス（見出し）などが消去されてしまうこともあった。
【０００５】
本発明は、ユーザーの手指の像を確実に消去して読取り品質を高めることを目的としている。他の目的はインデックスに代表される端縁近傍の必要な画像の消去を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
手指像の存在する可能性のある領域、すなわち原稿の端縁部を対象に撮影画像の画素値を調べ、互いに隣接した低輝度の画素からなり、原稿の端縁と接する領域を手指像として抽出する。抽出した手指像のみを消去すると、例えば照明光の正反射によって実際の手指像の中央部が高輝度である場合に、その高輝度の中央部が消去されずに残ることになる。したがって、抽出した手指像とそれより外側の画像を消去する。なお、２回の読取りを行うこととし、１回目の読取りで手指像を抽出して消去範囲を設定し、２回目の読取り時に以前に設定した消去範囲に対応した画像を消去してもよい。１回の読取りにおいて手指像を抽出して消去することも可能である。
【０００７】
対象領域内の全ての画素、又は所定数置きのライン（一方向の画素列）に属する画素の値をライン毎に調べる。ライン配列方向における隣接の有無は、ライン方向の画素位置の重複の度合いによって判定する。画素が低輝度であるか否かの判断の基準として、対象領域全体の輝度ヒストグラムから算出した閾値を全てのラインに共通に用いる。これにより、各ライン毎にそのラインの輝度ヒストグラムから算出した閾値を個別に適用する場合と比べて、抽出される手指像の輪郭が滑らかとなり、形状の認識が容易になる。
【０００８】
請求項１の発明の方法は、原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置における読取り画像の修正方法であって、前記撮影手段によって得られた読取り画像における原稿の端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出し、
隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出し、前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去するものである。
【０００９】
請求項２の発明の方法は、ライン配列方向に互いに隣接する前記線分からなり、ライン方向の両端位置が設定ライン数以上にわたって実質的に一定である線分群を、前記連結線分群から除外するものである。
【００１０】
請求項３の発明の方法は、前記設定値を、前記読取り画像における前記複数のラインを包含する領域の輝度ヒストグラムに基づいて算定するものである。
請求項４の発明の方法は、前記複数のラインについて前記端縁の側から１ラインずつ順に、前記線分を検出して前記連結線分群を抽出し、抽出した前記連結線分群の前記ライン方向の各画素位置における前記ライン配列方向の内端の画素位置を記憶する処理を繰り返し、前記読取り画像のうち、最終のラインにおける前記処理が終了した時点の前記内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去するものである。
【００１１】
請求項５の発明の装置は、原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置であって、前記撮影手段の撮像面上での原稿の端縁を検出する手段と、前記撮影手段によって得られた読取り画像における前記端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出する手段と、隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出する手段と、前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去する手段とを有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るブックスキャナ１の外観を示す斜視図、図２はブックスキャナ１による読取りの模式図、図３は原稿を押さえた状態を示す図である。
【００１３】
ブックスキャナ１は、ブック原稿ＢＤの読取りに好適な画像読取り装置であって、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を有している。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。原稿台２０と撮像ユニット３０との間の開放空間８０はブック原稿のセッティングに十分な広さを有している。ランプユニット４０は、撮像ユニット３０の下面の後端部に取り付けられており、原稿台２０を斜め上方から照らす。
【００１４】
本体ハウジング１０の前面に操作パネルＯＰが設けられ、操作パネルＯＰに向かって右側の側面にメインスイッチ５１が設けられている。また、本体ハウジング１０の前面の下端側には、原稿の高さを検出するための投影板１８が取付けられている。投影板１８の前面は光沢面であり、原稿台２０の上面に対する４５°の傾斜面となっている。投影板１８にブック原稿ＢＤの端面Ｓ３の像が写り、その状態の投影板１８が原稿画像とともに撮影される。原稿台２０の左半部及び右半部にスタートキー５２，５３が１つずつ配置されており、前面側にアームレスト２５が取付けられている。
【００１５】
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とからなる光学系ＯＳ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。結像レンズ３２は、前後方向に移動可能に設けられており、ＡＦ機構１３２によって位置決めされる。ラインセンサ３１は、図示しない副走査機構の可動体（スキャナ）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（副走査方向）Ｍ２に沿って平行移動をする。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。
【００１６】
ブックスキャナ１の使用に際して、ユーザーは原稿台２０の上にブック原稿ＢＤをその見開き方向が原稿台２０の左右方向となるように上向きに置く。そのとき、原稿面（見開き面）Ｓ１における左右のページの境界（見開き中心）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、投影板１８の下端縁にブック原稿ＢＤを押し当てて前後方向の位置決めを行う。投影板１８と原稿台２０との境界がセッティングの基準線となっている。その基準線の中央が基準位置Ｐｓ（図２参照）である。また、ユーザーは、見開き状態を維持するために、必要に応じて図３のようにブック原稿ＢＤの端部を手で押さえる。ここで、ブック原稿ＢＤの手前側（原稿台の前方側）の端部を押さえることも可能であるが、原稿を押さえたままスタートキー５２，５３を操作するために、通常はブック原稿ＢＤの左右方向の両端部（又は一端部）を押さえる。したがって、不要画像を消去するために行う後述の手指像の検出に際しては、ブック原稿ＢＤの左右の両端部に注目すればよい。
【００１７】
ブックスキャナ１は、１つの原稿画像に対して予備スキャンニングと本スキャンニングとを行う。予備スキャンニングの撮影情報に基づいて、見開き面Ｓ１の高さ分布・原稿サイズ・原稿の下地輝度などを測定するとともに、ユーザーによって押さえられた領域を検出する。そして、測定値及び検出結果に基づいて本スキャンニングの動作条件を設定する。本スキャンニングでは、副走査方向の進行に合わせて結像レンズ３２を移動させるピント調整、画像歪みの補正、手指像を消去するマスキングなどが行われる。外部装置には本スキャンニング時の読取り画像が出力される。
【００１８】
図４はブックスキャナ１の要部の機能ブロック図である。
ブックスキャナ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、ラインセンサ３１にクロックを供給するＣＣＤ駆動回路１３０、副走査機構１３１、ＡＦ機構１３２、ランプユニット４０の点灯制御を担うランプ制御回路１４０、及び画像処理回路１０４に動作指示を与える。ＣＰＵ１０１には操作パネルＯＰ、スイッチ群５０、及び各種センサが接続されている。
【００１９】
撮像ユニット３０のラインセンサ３１から出力された光電変換信号は、ＡＤ変換器１０２によって例えば８ビットの画像データに変換される。ＡＤ変換器１０２から画素配列順に出力された画像データは、画像メモリ１０３に一旦格納される。予備スキャンニングにおいて、画像データはＣＰＵ１０１及びヒストグラマ１０８に入力される。ＣＰＵ１０１は、図示しない高さ分布測定部とともに、本発明の修正方法に係る３つの機能要素（端縁検出部１１４、線分検出部１１５、連結判定部１１６）を含んでいる。端縁検出部１１４は、画像データに基づいてブック原稿ＢＤの左端及び右端を検出する。線分検出部１１５は、読取り画像における検出対象の各ラインの画像データを２値化し、手指像の構成要素の候補である線分を検出する。連結判定部１１６は、各ラインの線分がひと続きの手指像に対応するか否か、すなわち隣接するラインの線分どうしの連結の有無を判定する。これら３つの機能要素は、所定のプログラムとその実行手段とからなる。ヒストグラマ１０８は、読取り画像のうちの原稿面に対応した部分の画像データに基づいて、手指像の検出対象領域の輝度ヒストグラムと、各ライン毎の輝度ヒストグラムを求める。前者は線分検出部１１５による２値化閾値の算出に用いられ、後者は下地かぶりを防止する輝度変換の制御値である下地輝度の算出に用いられる。
【００２０】
本スキャンニングにおいては、副走査方向の進行に合わせてフォーカシングが行われ、合焦状態で撮影された画像データが画像メモリ１０３を介して画像処理回路１０４に入力される。画像処理回路１０４は、下地輝度に応じて出力輝度を最適化する輝度変換部１４１、原稿面の高さ分布に応じて画像を変倍する歪み補正部１４２、及び手指像を含む不要画像を消去するマスキング部１４３を有しており、ＣＰＵ１０１によって設定された内容のデータ処理を行う。不要画像の消去は、画素値を白地濃度値に置き換える処理である。外部装置には画像処理回路１０４を経た画像データが出力される。外部装置としては、プリンタ・ディスプレイ・画像メモリ装置・画像編集装置（コンピュータシステム）などがある。
【００２１】
図５は原稿面の高さ分布の測定方法を説明するための図である。図中の破線は注目したラインの位置を示している。ここでは、ユーザーが原稿を押さえない状態で撮影が行われたものとする。
【００２２】
読取り画像Ｇ０は、ブック原稿ＢＤの上面の撮影像（上面像）Ｇ１、原稿台２０の撮影像Ｇ２０、及び投影板１８の撮影像Ｇ１８から構成されている。ブック原稿ＢＤの上面とは、原稿面Ｓ１とその左右両側の端面（裾）とを合わせた表面である。撮影像Ｇ１８のうちの像Ｇ１８１は、セッティングされたブック原稿ＢＤの端面Ｓ３の形状を示している。撮影像Ｇ１８のうちの像（端面像）Ｇ１８１以外の像１８０は、投影板１８に映った背景像である。撮像面に近い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮影されるので、上面像Ｇ１の主走査方向（縦方向）の両端縁は湾曲している。
【００２３】
原稿台２０は暗色であるので、撮影像Ｇ２０は他の像と比べて暗い像になる。
また、原稿面Ｓ１とともに端面Ｓ３も照明されるので、端面像Ｇ１８１は背景像Ｇ１８０よりも明るい。したがって、輝度の大小判別によって上面像Ｇ１及び端面像Ｇ１８１を抽出し、原稿面Ｓ１の高さ分布及び原稿サイズを測定することができる。具体的には、所定間隔のサンプリング位置（ライン）毎に主走査方向の先頭画素から順に輝度（画素値）を調べ、輝度が第１の閾値ｔｈ１を越える範囲の先頭側の画素位置（画素番号）ｎ１、輝度が第２の閾値ｔｈ２（ｔｈ２＞ｔｈ１）を越える範囲の先頭側及び後端側の画素位置ｎ３，ｎ４を検出する。画素位置ｎ１と投影板１８の前縁に対応した既知の画素位置ｎ２との間の画素数が、当該ラインにおける原稿面Ｓ１の高さに対応し、画素位置ｎ３と画素位置ｎ４との間の画素数が主走査方向の原稿サイズに対応する。画素数を撮像解像度で割る演算により実際の寸法が求まる。原稿面Ｓ１の湾曲状態、すなわち高さ分布は、サンプリングした全てのラインのそれぞれにおける原稿面Ｓ１の高さを示すデータの集合によって特定される。また、画素位置ｎ３，ｎ４が検出された最初のライン及び最後のラインのそれぞれの位置が副走査方向における原稿の端縁に対応する。
【００２４】
次に、本発明の特徴である線分連結による手指像の検出及び消去の要領を説明する。
図６は図３に対応した読取り画像の要部を示す図、図７は手指像の検出対象範囲を示す図である。
【００２５】
図６（Ａ）において、読取り画像Ｇは、予備スキャンニング時の撮影情報であって、ブック原稿ＢＤの上面像Ｇ１、原稿台２０の撮影像Ｇ２０、及び手指像ＧＨから構成されている。上面像Ｇ１の左端ＥＬ及び右端ＥＲは、ブック原稿ＢＤにおける見開き方向の端面（裾）の下端に対応し、上述したとおり原稿台２０とブック原稿ＢＤとの輝度の差異に基づいて検出される。上面像Ｇ１には、原稿面Ｓ１の左右両端に印刷されたインデックスＴ（図３参照）の像Ｇｔが含まれている。図６（Ｂ）のように、左手の手指像ＧＨは、原稿面Ｓ１の下地部分より暗い低輝度部ｈ１と、照明光の正反射などのために下地部分と同程度の明るさとなった高輝度部ｈ２，ｈ３とからなる。高輝度部ｈ２，ｈ３の存在によって、低輝度部ｈ１は、左端ＥＬの付近で図の上半部が欠け、且つ指の先端に対応する部分が欠けた形状となっている。一方、上面像Ｇ１には、高輝度部ｈ３に隣接して他より明るい高輝度部ｇ１が存在する。この高輝度部ｇ１は、光源からの直接の照明光と指で反射した間接の照明光とで照らされた下地部分の撮影像である。
【００２６】
本実施形態では、読取り画像Ｇに対して、図７のように左端ＥＬ及び右端ＥＲのそれぞれを外端とする２つの検出対象領域Ａ８０が設定される。つまり、上面像Ｇ１の左端部及び右端部に範囲を限定して手指像の検出が行われる。検出対象領域Ａ８０の左右方向の幅は、従来に生じていた検出漏れを防ぐために、標準的な書籍の余白より十分に大きい値、例えば左右の各ページの１／３〜１／２程度に設定される。
【００２７】
図８は読取り画像の修正の概要を説明するための図である。図８（Ａ）中の点線は検出対象ラインの位置を示し、太い実線は検出された線分を示している。
例えば、左側の手指像ＧＨの検出に際しては、左端ＥＬの位置のライン（開始ライン）から順に、検出対象領域Ａ８０の各ライン又は一定数置きのラインに注目し、設定数（例えば４）以上の低輝度の画素が連なった線分を検出する。２番目以降のラインにおいては、検出した各線分について、１つ前のラインの線分とのライン方向の位置関係を調べる。ライン方向の位置が一定値以上の長さにわたって重複する場合には、それらの線分を同一の画像に対応する画像要素とみなし、これらの線分（連結線分群）で特定される画像領域を記憶する。このとき、メモリ容量を削減するため、画像領域のライン方向の全ての画素位置におけるライン配列方向の内端の画素位置のみを記憶する。手指像ＧＨやインデックス像Ｇｔが存在する場合には、注目ラインが内側（基準位置Ｐｓに近い側）へ移動するにつれて画像領域が拡がる。そして、最終のラインにおける処理が終了した時点で記憶されている画像領域の内端の画素位置〔図８（Ｂ）における太い実線〕より外側の範囲の画像データを白地データに置き換える。これにより、手指像ＧＨはその形状に係わらず消去される。なお、左端ＥＬと接する画像のみが消去されるので、左端ＥＬから離れたインデックス像Ｇｔは消去されずに残る。また、裾に縞状の暗部が存在したために線分検出においてインデックス像Ｇｔが左端ＥＬと接したとしても、後述する上下端の位置変化の判別によって、インデックス像Ｇｔの誤消去が防止される。
【００２８】
図９は線分の連結の一例を示す図である。
手指像ＧＨの低輝度部ｈ１の形状によっては、あるラインにおいて手指像ＧＨに対応する複数の線分が検出される場合がある。
【００２９】
図９（Ａ）の段階では５番目のラインまで線分の検出が進み、計７本の線分ｓ１〜ｓ７が検出されている。線分ｓ１は開始ラインに存在し、これを含めた計５本の線分ｓ１〜ｓ４，ｓ６は、左端ＥＬと接する主画像領域（手指領域）に対応する第１の連結線分群Ｕ１に属している。一方、残りの線分ｓ５，ｓ７は、左端ＥＬから離れた画像領域（独立領域）に対応する第２の連結線分群Ｖ１に属している。
【００３０】
図９（Ｂ）の段階では６番目のラインまで検出が進み、新たに線分ｓ８が検出されている。この線分ｓ８は、５番目のラインの一方の線分ｓ６と重複し、且つ他方の線分ｓ７とも重複する。このことから、線分ｓ８が第１の連結線分群Ｕ１に加えられるとともに、第２の連結線分群Ｖ１が第１の連結線分群Ｕ１に統合され、全ての線分ｓ１〜ｓ８が手指領域の構成要素となる。なお、不定数の独立領域の記憶、及び手指領域への統合に係るデータ処理の便宜を図る上で、各領域の内端位置リストをチェーン形式でメモリに格納するのが有効である。
【００３１】
図１０は２値化の閾値の補正方法を説明するための図である。
線分の検出に係る２値化、すなわち注目画素が低輝度であるか否かの判断に際して、基本的には全てのラインについて、該当する側の検出対象領域Ａ８０の輝度ヒストグラムに基づく閾値を共通に用いる。具体的には、０〜２５５の輝度範囲のうち、最も度数の大きいピーク輝度Ｂｐに対して、例えば次の関係をもつ輝度Ｂｓを基準に２値化をする。
【００３２】
Ｂｓ＝０．５５×Ｂｐ＋７０
検出対象領域Ａ８０の輝度ヒストグラムに基づくことにより、上面像Ｇ１の全体の輝度ヒストグラムに基づく閾値を用いたり、ライン毎にそのラインの輝度ヒストグラムに基づく閾値を用いたりするよりも、良好の結果の得られることが実験によって確かめられた。ただし、手指像ＧＨにおける指の先端に対応した部位に高輝度部ｈ３が存在すると、その高輝度部ｈ３が消去されないおそれがある。
【００３３】
そこで、局所的に閾値を高めに設定し、高輝度部ｈ３が低輝度部として検出されるようにする。すなわち、図１０のように、注目ラインＬの注目画素Ｑを左下隅とする所定サイズのウインドウ（画素マトリクス）Ｗを設定し、ウインドウＷの中に一定値（例えば２３２）以上の輝度の画素がある場合には、注目画素の位置を指の先端に対応すると判断し、注目画素に対する閾値を一定値（例えば２１６）に設定する。こうような局所的な閾値の補正は、特に読取り画像Ｇとして赤外光画像を用いる場合に有用である。
【００３４】
図１１はインデックス像の消去を防止する手法を説明するための図である。ここでのインデックスは、黒ベタの長方形の中に白抜き文字が存在する標準的な形態のものである。
【００３５】
図１１（Ａ）のようにインデックス像Ｇｔの端縁を構成する画素列には、微視的には若干の位置ずれがある。本実施形態では、ずれ量が一定画素分（例えば２画素分）以下であれば、端縁を直線とみなす。
【００３６】
誤消去を防止するため、上述のように各ラインに注目して検出した線分の上端及び下端の画素位置を記憶しておき、連続基準長としての所定ライン数（例えば１０）以上にわたってライン方向の位置が一定である画素列を検出する。これら画素列の中に注目ラインの線分の上下端と重なる一対の画素列があれば、それらの一方をインデックス像Ｇｔの上辺とし、他方を下辺とする。そして、上辺と下辺とで囲まれた領域を、白抜けの有無に係わらずインデックス像Ｇｔと認識して消去対象から除外する。
【００３７】
図１１（Ｂ）の段階では、画素列ａ及び画素列ｂが連続基準長未満であるので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔとは認識しない。
図１１（Ｃ）の段階では、画素列ａ及び画素列ｂが連続基準長に達した。しかし、白抜けのために画素列ａは連続基準長未満の画素列ｃと対をなし、画素列ｂも連続基準長未満の画素列ｄと対をなしており、画素列ａ，ｂが注目ラインの１本の線分の上下端と重ならないので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔとは認識しない。図１１（Ｄ）の段階では、画素列ａ，ｂが連続基準長以上であり、注目ラインの１本の線分の上下端と重なるので、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域をインデックス像Ｇｔと認識し、記憶データを削除して消去対象から除外する。以降の段階では、画素列ａと画素列ｂとで挟まれた領域が削除されているので、インデックス像Ｇｔの線分は手指領域に連結されない。
【００３８】
以下、フローチャートに基づいてブックスキャナ１の動作を説明する。
図１２はブックスキャナ１の概略の動作を示すフローチャートである。
スタートキー５２，５３のオンに呼応して照明ランプを点灯し、予備スキャンニングを行う（＃１）。読取り画像を画像メモリ１０３から読み出して、高さ測定（＃２）、原稿サイズ検出（＃３）、検出対象領域Ａ８０の設定（＃４）、左手指像の検出（＃５）、及び右手指像の検出（＃６）を順に実行する。左手指像の検出及び右手指像の検出の順序を入れ換えても何ら問題はない。所定の動作設定を行った後、フォーカシングを行いながら原稿画像を撮影する本スキャンニングを実行する（＃７）。本スキャンニングで得られた読取り画像に対して、手指像の消去（＃８）、その他の画像処理（＃９）を行い、シート原稿の場合と同様の見栄えの良い読取り情報を外部装置へ出力する（＃１０）。
【００３９】
なお、左手指像の検出及び右手指像の検出の処理内容は、左右の位置関係が異なることを除いて同様である。したがって、以下では、左手指像の検出のみについて説明する。
【００４０】
図１３は左手指像の検出サブルーチンのフローチャートである。
左側の検出対象領域Ａ８０の画像データを値別にカウントして輝度ヒストグラムを作成する（＃２１）。ピーク輝度Ｂｐを検出し（＃２２）、全てのラインにおける２値化に共通に用いる閾値（広域閾値）Ｂｓを算出する（＃２３）。
【００４１】
次に、開始ラインとして、原稿サイズ検出で得られた左端ＥＬに対応するラインを設定する（＃２４）。ここで、読取り画像ＧにＸＹ座標系を当てはめ（図６参照）、左右方向（ライン配列方向）の画素位置をｘで、上下方向（ライン方向）の画素位置をｙで表現するものとする。線分検出の処理時間を短縮する上で、開始ラインを指の先端にできるだけ近づけるのが望ましい。また、裾は枠消しと呼称されるマスキングで消去されるので、手指像として検出されても何ら問題はない。
【００４２】
続いて、開始ラインの線分の検出を行う（＃２５）。このルーチンでは、検出された全ての線分を無条件で左端ＥＬと接する主画像領域として登録する。以下、登録されている主画像領域を手指領域という。
【００４３】
線分が検出されない場合は、手指像ＧＨが無いのでメインルーチンへリターンする（＃２６）。線分があれば、注目ラインを内側へ移し、インデックスの認識と保存、消去もれ対策のための独立領域処理を行いながら、重複条件を満たす線分を手指領域に連結していく（＃２８、＃２９）。また、ライン毎に線分が連結しなかった（孤立していると判明した) 独立領域を消去する（＃３０、＃３１）。
【００４４】
図１４及び図１５は開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
上方から画素毎に２値化を行いながら線分を検出する。線分毎に長さを判定して設定値（例えば４画素分）以上のものを全て線分として登録する。この動作
を検出対象領域Ａ８０の上端から下端まで行う（＃５１〜６４）。
【００４５】
図１６は図１４の検出位置の画素の２値化サブルーチンのフローチャートである。
検出位置の画素（注目画素）Ｑに対してウインドウＷ（下地検出範囲) を設定する（＃５３１）。ウインドウＷ内に下地が高輝度になっている画素があれば、注目画素Ｑが指の先端の上部側にあると判断して閾値を広域閾値より大きい補正値である局所閾値とする（＃５３２、＃５３３）。ウインドウＷ内に高輝度の画素がなければ、閾値を広域閾値とする（＃５３４）。そして、設定した広域閾値又は局所閾値によって画像データを２値化する（＃５３５〜＃５３７）。
【００４６】
図１７は図１５の線分の連結サブルーチンのフローチャートである。
ステップ＃６４１〜＃６４４において、手指領域の内端位置を記憶する。手指領域は変数を検出領域の上下方向の画素数個並べた配列で、検出された手指領域のもっとも内側のｘ座標をデータとしてもつ。線分を連結するときは、上端と下端の範囲と並列に線分のｘ座標（注目ライン位置でもある) を格納する。
【００４７】
図１８〜図２０は図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
２番目以降のラインの線分検出処理（＃７１〜＃８３）は、図１４の開始ラインの処理（＃５１〜＃７３）と同様である。所定長の線分を検出すれば、既存の画像領域（手指領域又は独立領域）への連結の処理が行われ（＃８４）、インデックス像Ｇｔの検出と保存の処理が行われる（＃８５、＃８６）。
【００４８】
図２１及び図２２は図１９の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
ステップ＃８４１〜＃８５６の処理内容は次のとおりである。まず、独立領域の中で線分が連結するのものをリストアップし、これらの1 つを選択してこれにリストアップしたもの全ての独立領域データを統合し、残った独立領域のデータを消去する。統合とは、各領域の領域データを重ね合わせることである。線分が手指領域への重なり条件を満たすときは、統合された独立領域データをさらに手指領域に統合してこの独立領域データを消去する。独立領域にも手指領域にも線分が連結しないときは、新しい独立領域を作成する。手指領域にのみに連結するときは、手指領域に連結するだけで独立領域に関する処理は行わない。
【００４９】
図２３は図２１の連結済み手指領域との重なりのカウントサブルーチンのフローチャートである。
このルーチンのステップ＃４４７１〜＃４４７９において、線分の手指領域との重なり部分の中で最長部分の重なり長を得る。なお、図２１の独立領域との重なりのカウントも図２３と同様の処理（手指領域が独立領域になるだけの違い）である。
【００５０】
図２４は図２０のインデックスの検出と保存サブルーチンのフローチャート、図２５及び図２６は図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
まず、上辺の検出（＃９１０）を行う。このステップ＃９１０の処理は、ノイズ・原稿の傾き・回転走査による場合の樽型歪みなどを考慮して、上辺の連続性に許容幅をもたせるために行われ、その詳細は図２５及び図２６のとおりである（＃９１０１〜９１１３）。許容幅は２画素分とされている。上辺の長さが連続基準長の１０画素分以上であれば（＃９１１）、下辺についても上辺と同様に連続性に許容幅をもたせるための処理を行う（＃９１２）。
【００５１】
以上の実施形態によれば、検出対象領域Ａ８０内で共通の閾値による２値化を行うので、インデックスや罫線の辺縁がなめらかになり、認識処理が容易である。検出された手指像から外側の領域を全て消去するので、実際の手指像ＧＨに含まれる高輝度部ｈ２，ｈ３も消去できる。検出された手指領域の内端の位置のみをデータとして記憶するのでメモリの小容量化が図れる。検出対象領域Ａ８０が十分に広いので、通常の余白よりも内側に入り込んでいても手指像ＧＨを検出できる。手指像ＧＨと文字などの必要画像が重なっていてもよい。ライン単位で線分の検出と連結の判定であり、また、一方向の連結の判定であるので、データ処理が速くスキャンニングと並行して処理することも可能である。白抜きのあるインデックスＴを簡単な処理で認識できる。インデックスＴの検出に原稿のセッティングの傾きに対する許容性を備えることができる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５の発明によれば、ユーザーの手指の像を確実に消去して読取り品質を高めることができる。
【００５３】
請求項２の発明によれば、インデックスに代表される端縁近傍の必要な画像の消去を防止することができる。
請求項３の発明によれば、手指の像の検出精度を高めることができる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、データ処理の高速化及び負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブックスキャナの外観を示す斜視図である。
【図２】ブックスキャナによる読取りの模式図である。
【図３】原稿を押さえた状態を示す図である。
【図４】ブックスキャナの要部の機能ブロック図である。
【図５】原稿面の高さ分布の測定方法を説明するための図である。
【図６】図３に対応した読取り画像の要部を示す図である。
【図７】手指像の検出対象範囲を示す図である。
【図８】読取り画像の修正の概要を説明するための図である。
【図９】線分の連結の一例を示す図である。
【図１０】２値化の閾値の補正方法を説明するための図である。
【図１１】インデックス像の消去を防止する手法を説明するための図である。
【図１２】ブックスキャナの概略の動作を示すフローチャートである。
【図１３】左手指像の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１５】開始ラインの線分の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図１６】図１４の検出位置の画素の２値化サブルーチンのフローチャートである。
【図１７】図１５の線分の連結サブルーチンのフローチャートである。
【図１８】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図１９】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２０】図１３の線分の検出と連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２１】図１９の線分の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２２】図１９の線分の既存領域への連結サブルーチンのフローチャートである。
【図２３】図２１の連結済み手指領域との重なりのカウントサブルーチンのフローチャートである。
【図２４】図２０のインデックスの検出と保存サブルーチンのフローチャートである。
【図２５】図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図２６】図２４の上辺の検出サブルーチンのフローチャートである。
【図２７】従来の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１ ブックスキャナ（画像読取り装置）
２０ 原稿台
３０ 撮像ユニット（撮影手段）
１０１ ＣＰＵ
１１４ 端縁検出部
１１５ 線分検出部
１１６ 連結判定部（連結線分群を抽出する手段）
１４３ マスキング部（画像を消去する手段）
Ａ８０ 検出対象領域（複数のラインを包含する領域）
ＢＤ ブック原稿（原稿）
ＥＬ 左端（原稿の端縁）
ＥＲ 右端（原稿の端縁）
ｓ１〜ｓ８ 線分
Ｕ１ 連結線分群
Ｖ１ 連結線分群（両端位置が一定である線分群）
Claims (5)
- 原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置における読取り画像の修正方法であって、
前記撮影手段によって得られた読取り画像における原稿の端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出し、
隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出し、
前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去する
ことを特徴とする読取り画像の修正方法。 - ライン配列方向に互いに隣接する前記線分からなり、ライン方向の両端位置が設定ライン数以上にわたって実質的に一定である線分群を、前記連結線分群から除外する
請求項１記載の読取り画像の修正方法。 - 前記設定値を、前記読取り画像における前記複数のラインを包含する領域の輝度ヒストグラムに基づいて算定する
請求項１又は請求項２記載の読取り画像の修正方法。 - 前記複数のラインについて前記端縁の側から１ラインずつ順に、前記線分を検出して前記連結線分群を抽出し、抽出した前記連結線分群の前記ライン方向の各画素位置における前記ライン配列方向の内端の画素位置を記憶する処理を繰り返し、
前記読取り画像のうち、最終のラインにおける前記処理が終了した時点の前記内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去する
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の読取り画像の修正方法。 - 原稿を撮影する撮影手段が原稿台の上方に配置された上向きセッティング型の画像読取り装置であって、
前記撮影手段の撮像面上での原稿の端縁を検出する手段と、
前記撮影手段によって得られた読取り画像における前記端縁に相当する位置のラインを含む複数のラインを対象として、前記各ライン毎に設定値より低輝度の画素が連なった線分を検出する手段と、
隣接するラインの線分と互いにライン方向の位置が設定画素数分以上の長さにわたって重複する前記線分の集合であって、前記端縁に相当する位置のラインの画素からなる線分を含む連結線分群を抽出する手段と、
前記読取り画像のうち、前記連結線分群におけるライン方向の各画素位置でのライン配列方向の内端に該当する画素と、これら画素より外側でかつライン方向の画素位置が同一である画素とからなる像を消去する手段とを有した
ことを特徴とする画像読取り装置。
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