JP4001711B2

JP4001711B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP4001711B2
Application number: JP2000347726A
Authority: JP
Inventors: 尚弘安田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002152509A; US20020089707A1; US7525703B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿画像をイメージセンサを用いて読み取るとともに、読み取って得た画像データをシェーディング補正する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像読み取り装置は、ＣＣＤ等のイメージセンサやＡ／Ｄ変換装置を備え、原稿を光学的に走査して得た光情報をイメージセンサで電気信号に変換し、さらにＡ／Ｄ変換装置で多値の画像データに変換する。
【０００３】
このような画像読み取り装置においては、原稿の明暗や光源の照度変化に対応して画像データへの変換処理を制御している。特に、イメージセンサからの出力が重要であり、このイメージセンサの感度をあらかじめ補正するためのシェーディング補正が行われている。
【０００４】
このシェーディング補正では、白の基準となる白色板（基準白色板）を用い、この基準白色板の読取結果結果に基づきシェーディング補正の基準値（白基準データ）を設定している。
【０００５】
そのため、基準白色板が汚れている場合には、正しい基準値が得られず不適当なシェーディング補正が行われる結果となり、低品位な画像データが出力されてしまう。また、原稿の読み取り面に接触するコンタクトガラスやレンズ等の光路上に付着したゴミ、および、イメージセンサ自体の不良がある場合は、白基準データのみならず、読み取った画像データにも同様の影響がでるため、基準白色板の汚れとは現象の異なる低品位の画像データが出力されてしまう。また、このようなゴミなどが原因となる画像データの劣化は、シェーディング補正では解消することができない。
【０００６】
このような読み取り部のゴミや汚れに起因する不具合に対処し、画像読み取り装置における読み取り性能を向上させるためのものとしては、従来、例えば、特開平１１−１２２４９０号に開示されたものが提案されている。
【０００７】
この特開平１１−１２２４９０号では、原稿から読み込んだ画像データに対して白色板を用いたシェーディング補正を行う画像読み取り装置において、白色板の画像データ中の異常画素を検出する異常検出部と、この異常検出部で検出した異常画素が、白色板の汚れによるものか他に起因するものかを判定する原因判定部と、原因判定部の判定結果が、白色板の汚れであれば異常画素位置でのシェーディング補正用のデータを修正し、他に起因するものであれば異常画素を周辺の画素データを用いて補正する異常補正部とを設けたものが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、この特開平１１−１２２４９０号に開示されたものを実際に構成するためには、白基準データのどの画素が異常値となっているかという異常発生画素の位置情報を記憶させておくための手段が必要であり、この位置情報に基づいて白基準データまたは画像データを補正しなければならない。
【０００９】
ここで、異常発生画素の位置情報を記憶させておくための手段としては、例えば、すべての画素の判定結果（異常画素か否か）を記憶する専用のメモリが考えられる。
【００１０】
しかしながら、通常の使用状態においては異常画素は稀に出現する程度のものであり、情報工学的見地からするとエントロピーが非常に小さい。それにも関わらず情報保存のために１ライン分のメモリを確保することは、高品位画像の実現が目的とはいえ、画像読取装置の低コスト化を妨げるという事態を生じるおそれがある。
【００１１】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、高品位の画像をより低コストで得ることができるようにした画像読取装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原稿画像をイメージセンサを用いて読み取るとともに、読み取って得た画像データをシェーディング補正する画像読取装置において、シェーディング補正の基準となる白画像を読み取って得た基準白画像データを、画素毎に値を調べ、当該画素が異常画素であるか否かを判定する白画像異常画素検出手段と、基準白画像データ作成時、上記白画像異常画素検出手段が異常画素であると判定した画素については、上記基準白画像データとして、あらかじめ定められた特定値を記憶するとともに、その特定値が記憶されている画素の連続数が、あらかじめ定められた許容数を超える画素領域があるときには、その画素領域の全ての画素について、上記基準白画像データの値を所定値に置き換える基準白画像データ作成手段と、原稿画像読取時、上記基準白画像データの値が前記特定値以外の場合には、前記当該基準白画像データの値に基づいたシェーディング補正を行う一方、上記基準白画素データの値が前記特定値である画素の場合には、周辺画素のシェーディング補正後の画素値に基づき、その連続異常画素の画素値を補正する画像データ補正手段を備えたものである。
【００１３】
また、前記所定値は、前記基準白画像データのピーク値に、１よりも小さい所定値を乗じた値である。
【００１４】
また、前記特定値は、前記基準白画像データの取りうる値の上限値、または、下限値である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例にかかる画像読取装置の原稿搬送系および光学系の概略を示している。
【００１７】
同図において、読取原稿ＤＫは、給紙ローラ対Ｒ１，Ｒ２に挟まれて読取位置へと送り出され、コンタクトガラスＣＤと白色基準板ＷＴとの間を通り、反対側の排出ローラ対Ｒ３，Ｒ４へ送り出され、この排出ローラ対Ｒ３，Ｒ４により排出される。
【００１８】
また、読取原稿ＤＫの画像読取面は、線状光源ＬＴにより照明され、その読取線上の画像は、レンズＬＺへ入射し、このレンズＬＺにより、ラインイメージセンサＳＳへ結像される。
【００１９】
また、ゴミＧ１は、白色基準板ＷＴの表面に付着したゴミであり、読取原稿ＤＫの画像読取時には、読取原稿ＤＫにより隠されるので、読取原稿ＤＫの画像読取時には、このゴミＧ１の影響は、読取画像にはあらわれない。
【００２０】
しかし、後述するように白色基準板ＷＴの画像を読み取り、シェーディング補正のための基準の白画像を作成する際には、ゴミＧ１の影響が読取画像にあらわれる。
【００２１】
また、ゴミＧ２は、線状光源ＬＴ、読取原稿ＤＫの読取位置、レンズＬＺおよびラインイメージセンサＳＳからなる光路の途中に介在するため、読取原稿ＤＫの画像読取時と、シェーディング補正のための基準の白画像を作成する際の両方の場合に、ゴミＧ２の影響が読取画像にあらわれる。
【００２２】
このようにして、光学系に付着するゴミには、シェーディング補正のための基準の白画像を作成する際には異常画素の原因となるが、読取原稿ＤＫの画像読取時には異常画素の原因とはならないものと、シェーディング補正のための基準の白画像を作成する際と読取原稿ＤＫの画像読取時の両方で異常画素の原因となるものの、２つの種類がある。
【００２３】
図２は、本発明の一実施例にかかる画像読取装置の読取画像データの処理系の概略を示している。
【００２４】
同図において、ラインイメージセンサＳＳから１ライン読取周期毎に主走査の各画素について出力されるアナログ画像信号ＩＡは、アナログ／デジタル変換器ＡＣにより、所定ビット数（例えば、８ビット）のデジタル画像信号ＩＤに変換され、このデジタル画像信号ＩＤは、暗レベル補正部ＢＣへ加えられる。
【００２５】
暗レベル補正部ＢＣは、入力したデジタル画信号ＩＤについて、メモリＢＭに記憶したデータに基づき、暗レベルの値を補正するものであり、その補正後のデジタル画信号ＩＤｂは、シェーディング補正部ＳＣへ加えられている。なお、メモリＢＭに記憶するデータは、例えば、線状光源ＬＴの点灯前にラインイメージセンサＳＳを作動して得られる暗電流に対応したデジタル画信号ＩＤなどを用いることができる。
【００２６】
シェーディング補正部ＳＣは、基準の白画像データ（以下、「シェーディング基準データ」という）を採取する際には、加えられる１ライン分のデジタル画信号ＩＤｂをメモリＷＭへ記憶し、読取原稿ＤＫの画像読取時には、メモリＷＭに記憶したシェーディング基準データを用いて、加えられる１ライン分のデジタル画信号ＩＤｂをシェーディング補正するものであり、そのシェーディング補正後のデジタル画信号ＩＤｃは、異常画素補正部ＢＤに加えられる。
【００２７】
ここで、シェーディング補正部ＳＣの補正演算は、例えば、次式（Ｉ）のような演算式により行われる。
【００２８】
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｉ（ｎ）×Ｖｐ／Ｖｓ（ｎ）（Ｉ）
【００２９】
ここに、Ｖｏ（ｎ）はｎ画素目の補正結果であり、Ｖｉ（ｎ）はｎ画素目の補正前のデジタル画信号ＩＤｂであり、Ｖｐはシェーディング補正データのピーク値であり、Ｖｓ（ｎ）はｎ画素目のシェーディング補正データである。
【００３０】
また、異常画素検出部ＢＢは、シェーディング補正部ＳＣがメモリＷＭに記憶したシェーディング基準データに基づいて、ラインイメージセンサＳＳの読取画素のうち、異常画素を検出し、異常画素と検出したものについては、シェーディング基準データの値を全白値（ＦＦｈ）または全黒値（００ｈ）に置換する。また、その異常画素の連続数が異常画素補正部ＢＤで補正可能な連続数（補正許容数）を超えていた場合、その異常画素については、メモリＷＭに記憶したシェーディング基準データを、シェーディング基準データのピーク値に所定値（例えば、「０．９」）を乗じた値へ置換する。また、読取原稿ＤＫの画像読取時には、メモリＷＭに記憶したシェーディング基準データに基づいて異常画素を検出して、その異常画素検出をシェーディング補正部ＳＣへ報告する。この異常画素検出は、シェーディング補正部ＳＣから異常画素補正部ＢＤへと報告される。
【００３１】
異常画素補正部ＢＤは、読取原稿ＤＫの画像読取時において、シェーディング補正部ＳＣより加えられるデジタル画信号ＩＤｃをデジタル画信号ＩＤｄとしてピーク追従部ＰＫに出力するとともに、シェーディング補正部ＳＣから異常画素検出が報告されている画素については、直前の正常画素（異常画素検出が報告されていない画素）の値を、当該画素のデジタル画信号ＩＤｄとして、ピーク追従部ＰＫへ出力するものである。
【００３２】
ピーク追従部ＰＫは、加えられるデジタル画信号ＩＤｄのピーク値が、出力するデータの最大値に一致するように、デジタル画信号ＩＤｄの値を補正するものであり、その出力データは、読取画像データＩＤｓとして、次段装置へと出力される。
【００３３】
以上の構成で、この画像読取装置の原稿画像読取動作は、図３に示すように、シェーディング基準データ採取モード（ステップ１０１）、異常画素検出モード（ステップ１０２）、補正不可能画素列検出モード（ステップ１０３）および原稿読取モード（ステップ１０４）の４つのステップからなる。
【００３４】
シェーディング基準データ採取モードでは、読取原稿ＤＫの搬送前の段階で、白色基準板ＷＴの画像（基準の白画像）を読み取る。シェーディング補正部ＳＣは、そのときに暗レベル補正部ＢＣより出力されるデジタル画信号ＩＤｂを、シェーディング基準データとして、メモリＷＭへ保存する。
【００３５】
ここで、読取線上にゴミが付着している場合は、例えば、図４に示すように、シェーディング基準データは、そのゴミが付着している箇所で、そのゴミの大きさに対応した連続画素領域ＬＡ，ＬＢにおいて、全黒レベル方向へ落ち込む。
【００３６】
次の異常画素検出モードでは、異常画素検出部ＢＢは、メモリＭＷに記憶したシェーディング基準データを周知の方法により調べて、異常画素を検出し、異常画素と検出したものについては、シェーディング基準データの値を全白値（ＦＦｈ）または全黒値（００ｈ）に置換する。
【００３７】
例えば、異常画素検出部ＢＢが異常画素のシェーディング基準データを全白値に置換する場合、図４のシェーディング基準データは、図５に示すように、連続画素領域ＬＡ，ＬＢにおいて、全白値（ＦＦｈ）となるように更新される。
【００３８】
そして、補正不可能画素列検出モードでは、異常画素検出部ＢＢは、メモリＷＭに記憶されているシェーディング基準データを調べ、ＦＦｈの値になっている画素が補正許容数を超えて連続している場合には、その連続画素領域のシェーディング基準データとして、そのときのシェーディング基準データのピーク値に０．９を乗じた値を記憶する。
【００３９】
例えば、連続画素領域ＬＡの連続画素数が補正許容数以下であり、連続画素領域ＬＢの連続画素数が補正許容数を超えている場合には、図６に示すように、シェーディング基準データが更新される。ここで、Ｖｐはシェーディング基準データのピーク値であり、Ｖｍは、Ｖｐに０．９を乗じた値である。
【００４０】
ここで、光学系に付着したゴミが、図１のゴミＧ１のように、読取原稿ＤＫにより隠される場合、原稿読取モードでは、シェーディング補正部ＳＣから出力されるデジタル画信号ＩＤｃは、全白領域を読み取った場合、図７に示すようなものとなる。この場合、連続画素領域ＬＡでは、シェーディング補正データとしてＦＦｈが適用されるので、シェーディング補正データのピーク値Ｖｐよりも小さい値となり、また、連続画素領域ＬＢでは、シェーディング補正データとして、ピーク値Ｖｐの０．９倍の値が適用されるので、読取データの１．１倍程度の値となる。
【００４１】
一方で、異常画素検出部ＢＢは、シェーディング補正データの値がＦＦｈになっている画素については、異常画素検出をシェーディング補正部ＳＣへ通知し、それにより、シェーディング補正部ＳＣは、異常画素検出を異常画素補正部ＢＤへ通知する。
【００４２】
この場合には、連続画素領域ＬＡについて、異常画素検出がシェーディング補正部ＳＣを介し、異常画素補正部ＢＤへ通知されるので、異常画素補正部ＢＤから出力されるデジタル画信号ＩＤｄは、図８に示すように、連続画素領域ＬＡでは、直前の正常画素の値が適用されて、画素値が補正される。
【００４３】
一方、光学系に付着したゴミが、図１のゴミＧ２のように、読取原稿ＤＫにより隠されない場合、原稿読取モードでは、シェーディング補正部ＳＣから出力されるデジタル画信号ＩＤｃは、全白領域を読み取った場合、図９に示すようなものとなる。
【００４４】
また、この場合には、連続画素領域ＬＡについて、異常画素検出がシェーディング補正部ＳＣを介し、異常画素補正部ＢＤへ通知されるので、この場合に、異常画素補正部ＢＤから出力されるデジタル画信号ＩＤｄは、図１０に示すように、連続画素領域ＬＡでは、直前の正常画素の値が適用されて、画素値が補正される。また、連続画素領域ＬＢでは、ピーク値Ｖｐの０．９倍の値がシェーディング基準データとして適用されるので、この場合には、１０％程度、レベルの落ち込みが改善される。
【００４５】
図１１は、異常画素検出モード（ステップ１０２）における異常画素補正部ＢＤの処理の一例を示している。
【００４６】
まず、処理対象となっている画素位置を記憶するための変数ｎに１を代入し（処理２０１）、メモリＷＭからｎ画素目のシェーディング補正データＶｓ（ｎ）を読み出す（処理２０２）。
【００４７】
この読み出したｎ画素目のシェーディング補正データＶｓ（ｎ）の値が、正常な値であるかどうかを調べ（判断２０３）、判断２０３の結果がＹＥＳになるときには、変数Ｖｓ’（ｎ）にシェーディング補正データＶｓ（ｎ）の値をセットし（処理２０４）、また、判断２０３の結果がＮＯになるときには、変数Ｖｓ’（ｎ）に全白値（ＦＦｈ）をセットする（処理２０５）。
【００４８】
そして、変数Ｖｓ’（ｎ）の値を、ｎ画素目のシェーディング補正データの値として、メモリＷＭへ格納する（処理２０６）。
【００４９】
次いで、カウンタｎの値が、画素総数Ｎに一致したかどうかを調べ（判断２０７）、判断２０７の結果がＮＯになるときには、変数ｎの値を１つ増やし（処理２０８）、処理２０２へ戻って、次の画素について同様の処理を実行する。また、判断２０７の結果がＹＥＳになるときには、この処理を終了する。
【００５０】
図１２は、補正不可能画素列検出モード（ステップ１０３）における異常画素補正部ＢＤの処理の一例を示している。
【００５１】
まず、処理対象となっている画素位置を記憶するための変数ｎに１を、異常画素の連続数を記憶するための変数Ｎｄに０をそれぞれ代入し（処理３０１）、メモリＷＭからｎ画素目のシェーディング補正データＶｓ（ｎ）を読み出す（処理３０２）。
【００５２】
この読み出したｎ画素目のシェーディング補正データＶｓ（ｎ）の値がＦＦｈであるかどうかを調べ（判断３０３）、判断３０３の結果がＹＥＳになるときには、異常画素であるので、変数Ｎｄの値を１つ増やし（処理３０４）、変数Ｎｄの値が補正許容数Ｎｃよりも大きいかどうかを調べる（判断３０５）。
【００５３】
判断３０５の結果がＹＥＳになるときには、変数Ｖｓ’（ｎ）に、シェーディング補正データのピーク値Ｖｐの０．９倍の値をセットし（処理３０６）、ｎ画素目を含む前画素数Ｎｄ分のシェーディング補正データを、変数Ｖｓ’（ｎ）の値で置き換える（処理３０７）。
【００５４】
次いで、カウンタｎの値が、画素総数Ｎに一致したかどうかを調べ（判断３０８）、判断３０８の結果がＮＯになるときには、変数ｎの値を１つ増やし（処理３０９）、処理３０２へ戻って、次の画素について同様の処理を実行する。また、判断３０９の結果がＹＥＳになるときには、この処理を終了する。
【００５５】
また、判断３０５の結果がＮＯになるときには、判断３０８へ移行し、それ以降の処理を実行する。
【００５６】
また、判断３０３の結果がＹＥＳになるときには、変数Ｎｄの値を０に初期化し（処理３１０）、判断３０８へ移行し、それ以降の処理を実行する。
【００５７】
このようにして、本実施例では、原稿読取モードの前の段階で、シェーディング基準データとして、異常画素補正部ＢＤが画素補正演算を適用する画素については異常画素をあらわす値がセットされ、また、異常画素補正部ＢＤの補正が不適当である領域、すなわち、異常画素の連続画素数が補正許容数を超える画素領域の画素については、シェーディング基準データのピーク値に応じた値（この場合は、ピーク値に０．９を乗じた値）がセットされる。
【００５８】
したがって、異常画素の画素位置を記憶するための専用のメモリ手段を必要としないので、画像読取装置のコストを低減することができる。
【００５９】
なお、上述した実施例では、異常画素を表す値として全白値（ＦＦｈ）を適用しているが、これに代えて全黒値（００ｈ）を用いることもできる。
【００６０】
また、上述した実施例では、デジタル画信号のビット数を８ビットにしているが、それ以上のビット数を適用した場合にも、本発明を同様にして適用することができる。
【００６１】
また、上述した実施例では、ラインイメージセンサを用いて原稿画像を光電変換しているが、他の素子を用いて光電変換する場合にも本発明を同様にして適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、原稿画像をイメージセンサを用いて読み取るとともに、読み取って得た画像データをシェーディング補正する画像読取装置において、シェーディング補正の基準となる白画像を読み取って得た基準白画像データを、画素毎に値を調べ、当該画素が異常画素であるか否かを判定する白画像異常画素検出手段と、基準白画像データ作成時、上記白画像異常画素検出手段が異常画素であると判定した画素については、上記基準白画像データとして、あらかじめ定められた特定値を記憶するとともに、その特定値が記憶されている画素の連続数が、あらかじめ定められた許容数を超える画素領域があるときには、その画素領域の全ての画素について、上記基準白画像データの値を所定値に置き換える基準白画像データ作成手段と、原稿画像読取時、上記基準白画像データの値が前記特定値以外の場合には、前記当該基準白画像データの値に基づいたシェーディング補正を行う一方、上記基準白画素データの値が前記特定値である画素の場合には、周辺画素のシェーディング補正後の画素値に基づき、その連続異常画素の画素値を補正する画像データ補正手段を備えたので、異常画素の画素位置を記憶するための専用のメモリ手段を必要としないので、装置コストを低減することができるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる画像読取装置の原稿搬送系および光学系の概略を示した概略図。
【図２】本発明の一実施例にかかる画像読取装置の読取画像データの処理系の概略を示したブロック図。
【図３】本発明の一実施例にかかる画像読取装置の原稿画像読取動作を説明するためのフローチャート。
【図４】補正前のシェーディング基準データの一例を示したグラフ図。
【図５】補正後のシェーディング基準データの一例を示したグラフ図。
【図６】第２段階の補正後のシェーディング基準データの一例を示したグラフ図。
【図７】原稿読取モードにおいてシェーディング補正部ＳＣから出力されるデジタル画信号ＩＤｃの一例を示したグラフ図。
【図８】出力されるデジタル画信号ＩＤｄの一例を示したグラフ図。
【図９】原稿読取モードにおいてシェーディング補正部ＳＣから出力されるデジタル画信号ＩＤｃの他の例を示したグラフ図。
【図１０】出力されるデジタル画信号ＩＤｄの他の例を示したグラフ図。
【図１１】異常画素検出モード（ステップ１０２）における異常画素補正部ＢＤの処理の一例を示したフローチャート。
【図１２】補正不可能画素列検出モード（ステップ１０３）における異常画素補正部ＢＤの処理の一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
ＳＳラインイメージセンサ
ＡＣアナログ／デジタル変換器
ＳＣシェーディング補正部
ＷＭメモリ
ＢＢ異常画素検出部
ＢＤ異常画素補正部

Claims

原稿画像をイメージセンサを用いて読み取るとともに、読み取って得た画像データをシェーディング補正する画像読取装置において、
シェーディング補正の基準となる白画像を読み取って得た基準白画像データを、画素毎に値を調べ、当該画素が異常画素であるか否かを判定する白画像異常画素検出手段と、
基準白画像データ作成時、上記白画像異常画素検出手段が異常画素であると判定した画素については、上記基準白画像データとして、あらかじめ定められた特定値を記憶するとともに、その特定値が記憶されている画素の連続数が、あらかじめ定められた許容数を超える画素領域があるときには、その画素領域の全ての画素について、上記基準白画像データの値を所定値に置き換える基準白画像データ作成手段と、
原稿画像読取時、上記基準白画像データの値が前記特定値以外の場合には、前記当該基準白画像データの値に基づいたシェーディング補正を行う一方、上記基準白画素データの値が前記特定値である画素の場合には、周辺画素のシェーディング補正後の画素値に基づき、その連続異常画素の画素値を補正する画像データ補正手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
前記所定値は、前記基準白画像データのピーク値に、１よりも小さい所定値を乗じた値であることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
前記特定値は、前記基準白画像データの取りうる値の上限値、または、下限値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像読取装置。