JP4217385B2 - 画像読み取り装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、ファクシミリおよびスキャナ装置などに使用される画像読み取り装置に係り、特にシェーディング補正を行う前に画像データのピークを検出し、その値を利用して地肌除去を行う画像読み取り装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像読み取り装置においては、ランプ光源の配光分布やミラー、レンズに対するCCDの位置関係によって、同じ濃度の原稿であっても読み取りデータに差が生じることがある。これらの読み取り濃度差のばらつきは、通常、シェーディング補正を行うことによってCCDの画素感度差を含めて補正される。この例を図4に示す。図4は従来から実施されているデジタル画像形成装置の画像読み取り装置の構成を示すブロック図である。
【0003】
画像読み取り装置は、シェーディング補正をするための基準白板及び読み取る原稿を載せる原稿台を備え、その下を光源、ミラーを搭載したキャリッジが副走査方向に移動することによって、原稿を読み取ることができる。光源から出た光は、原稿に照射され、その反射光はミラーを介して集光レンズに導かれ、CCDの結像面で結像させて電気信号に変換される。この画像信号は、CCDと同一基板上に配置されたサンプルホールド、信号増幅器等のアナログの画像処理回路を経てA/D変換器に送られ、デジタル信号に変換される。さらに、変換された画像データは、画像処理部に送られ、シェーディング処理、フィルタ処理、ガンマ変換処理等を経て、書き込み処理部に送られ、コピーとして印字される。
具体的には、図4において、画像読み取り装置は読み取りユニット100と、制御ユニット200と、画像処理ユニット300とから主に構成されている。読み取りユニット100は読み取った光学情報を電気信号に変換するCCD110と、第1および第2の2系統のアナログ処理回路120,130と、それぞれのアナログ処理回路120,130からのアナログ信号をデジタル信号に変換する第1および第2の2系統のアナログ/デジタル変換器(ADC)140,150と、タイミング生成回路160、CCDのドライバ170および第1および第2のアナログ処理回路120,130へ処理タイミングを出力するデジタル/アナログ変換器(DAC)180とを備えている。
【0004】
制御ユニット200は、CPU210とメモリ220とを備え、読み取りユニット100および画像処理ユニットに対して制御信号を出力する。画像処理ユニット300はサンプリング回路310、画像補正回路320およびレジスタ330を備え、シェーディング処理、フィルタ処理、ガンマ変換処理などの各種画像処理を行う。この処理の中に地肌除去と称される処理がある。地肌除去処理は、画像処理ユニット300において、シェーディング補正を行う前に画像データのピークを検出し、その値を利用して行われる。例として図5の様にCCDで読み取ったアナログ画像データをデジタル信号へ変換するA/D変換器のリファレンス電圧にフィードバックすることにより地肌除去機能を実現する読み取り装置ついて説明する。
【0005】
図5は読み取りユニット100の例を示すブロック図である。この読み取りユニット100では、アナログ処理回路120,130はそれぞれ第1および第2のサンプルホールド回路121,131と、第1および第2のゲイン補正アンプ122,132とからなり、これら第1および第2のゲイン補正アンプ122,132からの出力はマルチプレクス125に入力される。また、この例では、ピークホールドアンプ190を備え、マルチプレクス125で選択された第1または第2のサンプルホールド回路121,131からの出力が入力され、ピークホールドした値が1個のA/D変換器145にリファレンスとして入力される。なお、符号161は前記タイミング生成回路160に対応するタイミング・駆動信号発生ICである。
【0006】
一般に原稿地肌部は、その原稿の中で一番白に近いレベルにあると考えられる。従って、原稿の読み取りデーターのピークをA/D変換器のリファレンス電圧に用いれば、地肌部が白レベルと等価になるため、見かけ上地肌部の濃度情報はなくなり、地肌を除去した読み取りが実現できる。そこで、この例では、マルチプレクス125から入力され、ピークホールドアンプ190でピークホールドした値をA/D変換器145のリファレンス電圧として使用している。
【0007】
しかしながら、シェーディング時に用いられる基準白板は、読み取りユニットのゲイン補正やA/D変換器のリファレンス電圧によって、適正な白レベルに合わせられるが、地肌除去時には、そのピーク値がシェーディング時と同じ適正な白レベルと同じでなければシェーディング動作を正常に行わせることができなくなってしまう。そこで、白板読み取り時も地肌除去機能と同じにピークホールドした電圧をA/D変換器のリファレンスにフィードバックさせて読み取ることによって、原稿と基準白板の読み取りレベルを同一にする方式も提案されている。
【0008】
また、従来機では、このような地肌検出を行う場合に、地肌検出範囲にも考慮が必要で、地肌検出範囲を原稿サイズと等価にした場合には、追従速度の管理が困難なため、原稿に関わらず固定の検出範囲(幅)で検出を行う方式がとられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主走査方向の検出範囲(検出タイミング)と、CCD110の配光分布との関係を示す図6から分かるように、前述のように固定の検出範囲で検出を行うと、検出範囲外に白レベルのピークがある場合が生じる。その際、検出レベルの目標値を階調数の上位に設定すると、範囲外の画像データはすべて上限に張り付いてしまい(255/255等)、階調表現されないといった事態が生じることになる。
【0010】
したがって、原稿読み取り時の地肌除去をシェーディング処理後のデジタルデータに対して実施するときには、問題にならないが、シェーディング処理前に地肌除去を行おうとした時には、その地肌検出範囲がばらつきのピーク部分にある保証がなく、ある固定部分に設定する場合は、ばらつきを考慮して検出レベルを設定しなければならない。
【0011】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、シェーディング処理前に地肌除去を行う場合でも高い検出レベルを維持し、階調数を確保することができる画像読み取り装置および方法を提供することにある。
【0012】
また、他の目的は、検出範囲が主走査のどこに設定されても均一濃度の画像を得ることができる画像読み取り装置および方法を提供することにある。
【0013】
なお、関連する技術として例えば、特開平6−46255号公報および特開平7−170401号公報に開示された発明が公知である。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成するため第1の手段は、CCDを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて利得の補正および/またはシェーディング補正を行う処理手段を有する画像読み取り装置において、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出するピーク画素位置検出手段と、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記ピーク画素位置検出手段により検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する地肌検出範囲設定手段と、を備え、前記地肌検出範囲設定手段は、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり/立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、その際、前記地肌検出範囲は、T1:/ LGATE アサート画素、K:地肌検出幅(画素)、T2:/ LGATE ネゲート画素、Ks:地肌検出開始画素、P:ピーク画素位置、Ke:地肌検出終了画素としたとき、
(1)P−T1≧K/2,T2−T1≧K,T2−P≧K/2のとき
Ks=P−K/2,Ke=P+K/2
(2)P−T1<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T1,Ke=T1+K
(3)T2−P<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T2−K,Ke=T2
(4)T2−T1≦Kのとき
Ks=T1,Ke=T2
という算定式により算出されることを特徴とする。
【0015】
第2の手段は、CCDを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて地肌除去を行う画像読み取り方法において、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定し、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり/立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、その際、前記地肌検出範囲は、T1:/ LGATE アサート画素、K:地肌検出幅(画素)、T2:/ LGATE ネゲート画素、Ks:地肌検出開始画素、P:ピーク画素位置、Ke:地肌検出終了画素としたとき、
(1)P−T1≧K/2,T2−T1≧K,T2−P≧K/2のとき
Ks=P−K/2,Ke=P+K/2
(2)P−T1<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T1,Ke=T1+K
(3)T2−P<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T2−K,Ke=T2
(4)T2−T1≦Kのとき
Ks=T1,Ke=T2
という算定式により算出されることを特徴とする。
【0020】
なお、前述の白ピーク画素位置を検出する手段、白ピーク画素を検出する手段、ピーク検出レベルを補正する手段、基準白板読み取りデータから有効な全主走査方向の白ピークレベルとボトムレベルを検出する手段、および検出された前記白ピークレベルとボトムレベルとの差を比較し、地肌検出時のピーク検出レベルを補正する手段は、従来例および以下の実施形態では、画像処理ユニット300に対応する。また、検出された画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する手段はタイミング・駆動信号発生IC161と画像処理ユニット300に対応する。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0022】
なお、画像読み取り装置のハード構成自体は各実施形態について前述の図4および図5に示した画像読み取り装置と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0023】
<第1の実施形態>
この実施形態では、まず、地肌除去を行って原稿を読み取る際、シェーディング補正を行うために基準白板を読み取るときに白板先端部で主走査方向の原稿領域を示すゲート信号/LGATEのアサート範囲内の白ピーク画素を検出し、位置情報を得る。そして、この位置情報に基づいて地肌の検出範囲を決定する。読み取り装置自体は前述の従来例と同等であり、図5に示すようにCCD110で読み取り、この読み取られたアナログ画像データをアナログ処理回路120,130で処理し、ピークホールドアンプ190でホールとしたピーク値をデジタル信号へ変換するA/D変換器145のリファレンス電圧にフィードバックしたときのCCD画素の画素位置をCCD出力との関係を図1および図2に示す。
【0024】
図1のように例えば、2000画素目がピーク画素で、地肌検出範囲の幅が500画素だとすると、図2(A)の場合は、1750〜2250画素を地肌の検出範囲とし、その範囲で検出を行いながらシェーディングデータを生成し、その後、同じ範囲設定のまま原稿を読み出して画像処理ユニット300で地肌除去とシェーディング補正を行う。
【0025】
図2(B)の様にピーク画素が/LGATEのアサート範囲の端部に存在するときは、アサート範囲から出ないように地肌検出範囲のシフトを行う。すなわち/LGATEが1900〜3000画素の範囲であった場合に2000画素がピークであれば、2000画素が含まれる1900〜2400画素の500画素の範囲を地肌検出範囲とする。
【0026】
すなわち、
T1:/LGATEアサート画素 K:地肌検出幅(画素)
T2:/LGATEネゲート画素 Ks:地肌検出開始画素
P:ピーク画素位置 Ke:地肌検出終了画素
とすると
(1)P−T1≧K/2,T2−T1≧K,T2−P≧K/2のとき
Ks=P−K/2,Ke=P+K/2
(2)P−T1<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T1,Ke=T1+K
(3)T2−P<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T2−K,Ke=T2
(4)T2−T1≦Kのとき
Ks=T1,Ke=T2
という算定式で地肌検出範囲を求めることができる。
【0027】
/LGATEの開始、終了位置を検出範囲の端部としたときに原稿スキューなどにより原稿外の濃度の影響が懸念されるときは、さらにT1,T2に対しオフセット画素を加算してその内側で検出を行うように設定することも可能である。なお、前記地肌検出幅K、地肌検出開始画素Ks、地肌検出終了画素Keの算出は、前述のタイミング・駆動信号発生IC161で行われる。
【0028】
このように本実施形態によれば、光源の配光分布や光学系の調整ばらつきなどでピーク画素位置が異なったとしても最適な地肌検出位置にタイミング・駆動信号発生IC161によって設定することにより検出レベルを大きくすることが可能となり、有効階調数を増加させることができるので、従来機よりも高画質が期待できる。
【0029】
なお、これらの制御は制御ユニット200のCPU210がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット100および画像処理ユニット300を介して行われる。
【0030】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【0031】
<第2の実施形態>
図3は図5におけるピークホールドアンプ190の構成を示す図である。この図3に示したピークホールドアンプは、出力を可変にする機能を備えている。原稿読み取りによって得られた画像データ出力は、前述の図5に示したようにデジタル値化するためにA/D変換器145に入力されると同時にピークホルドアンプ190にも入力される。このピークホールドアンプ190は時定数を持ち、アンプに付随するC、R等にて定数は決定される。ここでは、アンプ191に対して外部デジタル/アナログ変換器によってゲイン補正を行うことができ、接地抵抗192を分圧スイッチ193によって切り替えることにより定数を設定できる。なお、前記分圧スイッチ193の切替制御は制御ユニット200のCPU210などからの外部制御によって行われる。
【0032】
この時定数によって画像処理ユニット300で暗い→明るい地肌、または、明るい→暗い地肌への追従具合を決めることができ、原稿を読み取ったときの急峻な濃度変化をゆっくりと、または急峻にすることができる。ピークホールドアンプ190の出力は、A/D変換器145のリファレンス入力146に入り原稿データの地肌レベルを飛ばすことにより除去が行われる。
【0033】
その際、基準白板のデータを地肌除去モードとは異なるモードで読み取り、そのときに地肌検出範囲の白レベルピーク値と地肌検出範囲外の白ピーク値を検出しその差を比較してピークホールドアンプ190の出力を変えることもできる。
【0034】
例として8ビットの階調を持つ画像データを得ようとする場合、
Po:地肌検出範囲外のピーク値
Pi:地肌検出範囲内のピーク値
R:ピークホールドアンプ入力/出力(比)
(5)Pi/Po≧1のとき
R=1
とする。
【0035】
(6)Pi/Po≦1のとき
R=Po/Pi
とする。
【0036】
このような設定を行うことによって、第1の実施形態のように地肌検出範囲を変化させて対処することができず、固定の検出範囲しか設定できないときに、光源の配光分布のピークや光学系の調整ばらつきによって検出範囲外に白レベルのピークがあったとしても、範囲外の原稿データを飛ばしてしまうことなく階調をもって表現することができる。また、必要以上に検出範囲内の目標値(ピークホールド出力)を押さえる(大きくする)ことがないため、有効な階調数を確保することができ、高品質な画像読み取りが可能となる。S/Nの悪いシステムにおいては、前記K値にノイズばらつき分の+αを上式に追加すると良い。
【0037】
なお、これらの制御は制御ユニット200のCPU210がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット100および画像処理ユニット300を介して行われる。
【0038】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【0039】
<第3の実施形態>
地肌検出範囲内と範囲外のピーク値検出といった手段が困難なときには、有効画素範囲内の白ピーク値(最大値)と白ボトム値(最小値)を検出して画像処理ユニット300で地肌除去を行うようにすることもできる。すなわち、最大値を地肌検出範囲外のデータ、最小値を地肌検出範囲内のデータと便宜上考え、前述の(5)、(6)の場合と同じ演算を行ってピークホールドアンプの出力を設定する。このようにすることにより、第2の実施形態の場合よりも詳細な設定ができない可能性があるが、検出方法が簡易であり、また、光源の配光分布や光学系の調整ばらつきが小さいときには、第2の実施形態と同等の有効な階調数の確保することができ、高品質な画像読み取りが可能となる。
【0040】
なお、これらの制御は制御ユニット200のCPU210がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット100および画像処理ユニット300を介して行われる。
【0041】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【0042】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出された画素位置を基準に地肌検出範囲を設定するので、光源の配光分布を勘案することなくピークレベルのある最適な位置で地肌を検出することができ、地肌検出時の目標値を大きくとることによって実効階調数を増やすことが可能となり、より高画質な読み取りデータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る画像読み取り装置のピーク画素と地肌検出範囲の幅の関係を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る画像読み取り装置の主走査方向の検出範囲(検出タイミング)とCCDの配光分布との関係を示す図である。
【図3】図5におけるピークホールドアンプの詳細を示す図である。
【図4】従来から実施されているデジタル画像形成装置の画像読み取り部の構成を示すブロック図である。
【図5】図4の読み取りユニットの一例を示すブロック図である。
【図6】従来における主走査方向の検出範囲(検出タイミング)とCCDの配光分布との関係を示す図である。
【符号の説明】
100 読み取りユニット
110 CCD
120,130 アナログ処理回路
140,145,150 A/D変換器
160 タイミング生成回路
161 タイミング・駆動信号発生IC
200 制御ユニット
210 CPU
220 メモリ
300 画像処理ユニット
310 サンプリング回路
320 画像補正回路
330 レジスタ
Claims (2)
- CCDを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて利得の補正および/またはシェーディング補正を行う処理手段を有する画像読み取り装置において、
基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出するピーク画素位置検出手段と、
地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記ピーク画素位置検出手段により検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する地肌検出範囲設定手段と、を備え、
前記地肌検出範囲設定手段は、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり/立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、
その際、前記地肌検出範囲は、T1:/ LGATE アサート画素、K:地肌検出幅(画素)、T2:/ LGATE ネゲート画素、Ks:地肌検出開始画素、P:ピーク画素位置、Ke:地肌検出終了画素としたとき、
(1)P−T1≧K/2,T2−T1≧K,T2−P≧K/2のとき
Ks=P−K/2,Ke=P+K/2
(2)P−T1<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T1,Ke=T1+K
(3)T2−P<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T2−K,Ke=T2
(4)T2−T1≦Kのとき
Ks=T1,Ke=T2
という算定式により算出されることを特徴とする画像読み取り装置。 - CCDを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて地肌除去を行う画像読み取り方法において、
基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、
地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定し、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり/立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、
その際、前記地肌検出範囲は、T1:/ LGATE アサート画素、K:地肌検出幅(画素)、T2:/ LGATE ネゲート画素、Ks:地肌検出開始画素、P:ピーク画素位置、Ke:地肌検出終了画素としたとき、
(1)P−T1≧K/2,T2−T1≧K,T2−P≧K/2のとき
Ks=P−K/2,Ke=P+K/2
(2)P−T1<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T1,Ke=T1+K
(3)T2−P<K/2,T2−T1≧Kのとき
Ks=T2−K,Ke=T2
(4)T2−T1≦Kのとき
Ks=T1,Ke=T2
という算定式により算出されることを特徴とする画像読み取り方法。
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