JP4532765B2 - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関し、特に透過性原稿を透過した可視光及び赤外光を結像光学系により固体撮像素子に導くことで得られる可視画像情報及び赤外画像情報を処理するための画像処理装置および画像処理プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
透過原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込む画像読取装置において、赤外光を用いて原稿上のゴミやキズの情報を取得し、可視画像情報上のゴミやキズに相当する部分を補正する装置として、特開2000−324303号や特願2000−231124号に記載されたようなフイルムスキャナが提案されている。
【0003】
図11は前記フイルムスキャナの要部概略図である。このフイルムスキャナは赤外光源1001と可視光源1002を備え、いずれかの光源によって照明され読み取られる透過原稿であるフイルム1003の画像情報は、折り返しミラー1006、結像レンズ1007を経て主走査方向に配列されたラインCCD1008上に結像する。フイルム1003はフイルムマウント1004を介して駆動装置1005により副走査方向へ移動し、2次元画像情報が読み取られる。
【0004】
ここで、赤外光源1001と可視光源1002の波長差により結像位置が異なるため、ピント駆動装置1010により結像レンズ1007とラインCCD1008が一体となった撮像ユニット1009が移動しピント位置を調整するように構成されており、各光源に基づく画像情報はともに良好な結像状態で読み取ることができる。また、両画像情報の結像倍率が異なるため、赤外画像情報に対して信号処理手段1011により全体倍率を補正することも上記した特開2000−324303号で提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では全体倍率を補正することはできるが、図12に示すような部分倍率特性を有する結像光学系を用いた場合、画像周辺部に合わせて全体倍率を補正すると、画像中央部の倍率を正しく補正することはできない。そのため、図13に示すように補正後の赤外画像(赤外出力画像)は部分的に歪んだものとなり、可視画像の倍率と一致しない部分が存在していた。
【0006】
両画像の部分倍率が異なる原因は、主に赤外線の波長における倍率色収差とコマ収差が特に大きいためであるが、これらの収差を結像光学系で補正するためには異常分散ガラスなど高価で加工性の悪い材料を用いたレンズが必要であった。特に近年では画像読取システムの読取解像度が2400dpi〜4000dpi程度まで向上しているため、部分倍率誤差がより一層目立ち易くなっている。
【0007】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で赤外画像情報の部分倍率を可視画像情報と一致させ、ゴミキズ除去を良好に行う画像読取システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項1に記載の画像処理装置は、透過性原稿を透過した可視光及び赤外光を結像光学系により固体撮像素子に導くことで得られる可視画像情報及び赤外画像情報を処理するための画像処理装置であって、前記結像光学系は、前記可視光と前記赤外光とのピント位置のずれを補正する平行平板ガラスを含み、前記赤外画像情報の部分倍率と前記可視画像情報の部分倍率とが一致するように、前記赤外画像情報の部分倍率を予め記憶された式により補正する倍率補正手段を有し、前記予め記憶された式は、入力画像情報において、前記結像光学系の中心に位置する画素を0画素目とし、そこからx画素目に位置する画素の補正後の位置yが補正係数a 0 、a 2 、a 4 を用いてy=a 4 x 4 +a 2 x 2 +a 0 であることを特徴とする。
【0009】
また、請求項2に記載の画像処理プログラムは、透過性原稿を透過した可視光及び赤外光のピント位置のずれを補正する平行平板ガラスを含む結像光学系により固体撮像素子に導くことで得られる可視画像情報及び赤外画像情報を処理するための画像処理プログラムであって、前記赤外画像情報の部分倍率と前記可視画像情報の部分倍率とが一致するように、前記赤外画像情報の部分倍率を予め記憶された式により補正する倍率補正を実行し、前記予め記憶された式は、入力画像情報において、前記結像光学系の中心に位置する画素を0画素目とし、そこからx画素目に位置する画素の補正後の位置yが補正係数a0、a2、a4を用いてy=a4x4+a2x2+a0であることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0011】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施形態であるフイルムスキャナの要部概略図である。
【0012】
赤外光源101と可視光源102のいずれかによって照明された透過性原稿であるフイルム103の画像情報は、折り返しミラー106、結像レンズ107を経て主走査方向に配列された固体撮像素子であるラインCCD108上に結像される。フイルム103はフイルムマウント104を介して駆動装置105により副走査方向へ移動され、フイルム103上に記録された画像がラインCCD108によって2次元画像情報として読み取られる。
【0013】
また、赤外光源101と可視光源102の波長差により結像レンズ107による結像位置が異なるため、ピント駆動装置110により結像レンズ107とラインCCD108が一体となった撮像ユニット109を移動させ、ピント位置を調整可能になっている。これにより画像情報は赤外画像、可視画像ともに良好な結像状態で読み取ることができる。
【0014】
図2のフローチャートに基づき本実施形態のフイルムスキャナの動作シーケンスについて説明する。なお、図2に記載された一連のフローは、CD−ROM等の記憶媒体に制御プログラムとして記憶されており、フイルムスキャナと接続されるパーソナルコンピューター等の外部機器にインストールされる。そして、外部機器からのコマンドに基づいてフイルムスキャナのシステムコントローラにより実行される。
【0015】
ステップS201では、システムコントローラにより光源点灯回路(不図示)を駆動して可視光源102を点灯し、次のステップS202へ進む。
【0016】
ステップS202では、駆動装置105を駆動して光軸を透過原稿の画像範囲内(例えば、透過原稿の中央付近)に位置させ、ラインCCD108により光量データを入力し、この値が適正値になるようにゲイン調整等により露出を調整する。その後、再び透過原稿を初期位置に移動させた後、次のステップS203へ進む。
【0017】
ステップS203では、前記ステップS202における処理結果により、スキャン時の駆動装置105の駆動速度を決定する。即ち、光量が非常に少なく、ゲイン調整だけでは充分な光量が得られない場合には、駆動装置105の駆動速度を遅くする。このステップS203の処理の終了後、次のステップS204へ進む。
【0018】
ステップS204では、撮像ユニット109をピント駆動装置110により駆動してフォーカス調整を行った後、次のステップS205へ進む。
【0019】
ステップS205では、可視光によるスキャン動作を開始する。外部機器からのコマンドによりスキャン範囲が指定されている場合は、設定された範囲をスキャンする。そして作成した画像データをオフセットRAMに記憶する。このステップS205の処理が終了した場合には、次のステップS206へ進む。
【0020】
ステップS206では、外部機器からのコマンド受信時に、ゴミ・傷補正処理を行う指令を受けたか否かを判別する。そしてゴミ・傷補正処理を行う指令を受けたと判別された場合はステップS207へ進み、ゴミ・傷補正処理を行う指令を受けないと判別された場合はステップS208へ進む。
【0021】
ステップS207では、ピント駆動装置110を駆動し、撮像ユニット109を光軸方向へ移動させてピントを調整する。この調整量は、使用する赤外光源101及び可視光源102の特性により予め波長がわかるので、可視光画像の焦点位置と赤外光画像の焦点位置との差を調整量とする。ステップS207の処理の終了後、次のステップS208に進む。
【0022】
ステップS208では、透過原稿上のゴミ・傷を検知するための赤外光によるスキャン動作を実行し、ステップS209へ進む。
【0023】
ステップS209では、前記ステップS208において取り込んだ赤外光による赤外画像情報を基に透過原稿上のゴミ・傷の領域情報を作成し、ステップS210に進む。
【0024】
ステップS210では、前記ステップS209により定義した透過原稿上のゴミ・傷の領域(位置)情報の倍率を補正した後、次のステップS211へ進む。ステップS210における倍率補正処理の詳細については後述する。
【0025】
ステップS211では、前記ステップS212により確定した透過原稿上のゴミ・傷の領域情報に基づいて可視画像情報を補正(修正)し、ゴミ・傷の影響を除去する画像処理を実行する。ステップS211の処理の終了後、次のステップS212へ進む。
【0026】
ステップS212では、前記ステップS211において修正された画像情報をインターフェイスを介して外部機器に出力する。このステップS212の処理が終了した場合は、駆動装置及びラインCCDの駆動パルスを停止させ透過原稿を初期位置に移動させて待機状態とした後、本処理を終了する。以上で読取シーケンスを終了し、コマンド受信待機状態となる。
【0027】
次に、前述した図2のフローチャートのステップS210における倍率補正処理について詳細に説明する。本実施形態のフイルムスキャナの結像光学系は、図3に示すような部分倍率特性を有しているため、読み取られた可視画像情報はそのまま出力されるが、赤外画像情報は倍率補正手段である信号処理部111において部分倍率を補正された上で出力される。
前記信号処理部11は、図3の入力画像情報において、結像光学系の中心に位置する読取画素を0画素目とし、そこから周辺部分に向かってx画素目に位置する画素の位置情報を補正する場合に、補正後の位置yが補正係数a0・・・anを用いた次の式で表わされるような倍率補正処理を実行する。
【0028】
y=anxn+an-1xn-1+・・・a0
ここで、補正係数a0・・・anは赤外画像の画素位置情報が可視画像の画素位置情報と略一致するように決定され、各係数の数値はnが大きくなるほど複雑な特性の可視画像と赤外画像の位置情報差を補正することが出来る。しかし、補正係数が多すぎると数値決定のための計算が複雑になり、信号処理手段の計算負荷が大きくなる為このましくない。そこで、補正係数a0・・・anの中から例えばa0,a2,a4のみを選択し、次のような式に基づいて補正するようにすれば好ましい。
【0029】
y=a4x4+a2x2+a0
本実施形態によれば、このような簡単な式で部分倍率の補正を精度良く行うことができる。なお、本実施形態のように部分倍率グラフ上で変極点が1〜2点程度の倍率誤差を補正する為には、3個程度の補正係数を用いたので十分である。また、右辺の計算結果が整数にならない場合は、小数点以下を四捨五入すれば処理を簡略化することができる。補正係数は予め記憶手段であるメモリに記憶されているため画像読取前に補正係数を算出する必要がなく、画像読取を速やかに実行することができる。
【0030】
このようにして、図3に示すように可視画像情報と赤外画像情報の部分倍率をほぼ一致させることができるため、図4に示すように補正後の赤外画像情報(赤外出力画像)は可視画像情報(可視出力画像)の位置情報と一致しており正確なゴミキズ除去を良好に行うフイルムスキャナが提供される。
【0031】
上記信号処理部111は画像読取装置内に構成されても、同装置に接続される機器、例えば制御用パーソナルコンピューター上のドライバーソフトとして構成されても本発明の画像読取システムは実現される。
【0032】
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2実施形態であるキャリッジ一体型フラットベッドスキャナの要部概略図である。
【0033】
赤外光源401と可視光源402のいずれかの光源によって照明された透過原稿であるフイルム403の画像情報は、複数の折り返しミラー406、結像レンズ407を経て主走査方向に配列されたラインCCD408上に結像する。フイルム403は原稿台ガラス404上に載置される。
【0034】
折り返しミラー406、結像レンズ407、ラインCCD408、後述するピント補正部409は各々キャリッジ410内に配されており、キャリッジ410は駆動装置405により副走査方向へ移動され、フイルム403上に記録された画像がラインCCD408によって2次元画像情報として読み取られる。
【0035】
また、赤外光源401と可視光源402の波長差により結像位置が異なるため、ピント補正部409によりピント位置が調整可能になっている。ピント補正部409は平行平板ガラスと駆動モータから構成され、駆動モータの駆動により平行平板ガラスを光軸上に抜差しされようになっている。このようなピント補正部を設けたことにより、画像情報は赤外画像、可視画像ともに良好な結像状態で読み取ることができる。
【0036】
読み取られた可視画像情報はそのまま出力されるが、赤外画像情報は信号処理部411において部分倍率を補正された上で出力される。
【0037】
本実施形態のフラットベッドスキャナの動作シーケンスは、第1の実施の形態で説明した図2と基本的に同じであるため、説明を省略する。
【0038】
つぎに本実施形態における透過原稿上のゴミ・傷の領域(位置)情報の補正処理を説明する。本実施形態のフラットベッドスキャナの結像光学系は、図6に示すような部分倍率特性を有しているため、読み取られた可視画像情報はそのまま出力されるが、赤外画像情報は信号処理部411において部分倍率を補正された上で出力される。
前記信号処理部411は、図6の入力画像情報において、結像光学系の中心に位置する読取画素を0画素目とし、そこから周辺部分に向かってx画素目に位置する画素の位置情報を補正する場合に、補正後の位置yが補正係数a0,a2,a4を用いた次の式で表わされるような倍率補正処理を実行する。
【0039】
y=a4x4+a2x2+a0
本実施形態のキャリッジ一体型フラットベッドスキャナでは比較的広角の結像レンズを使う為に、第1の実施形態で示したフイルムスキャナなどに比べると、図6に示すように歪曲収差・倍率色収差やコマ収差が大きくなる。しかし、変極点としては1〜2点程度であり、第1の実施形態と同程度の個数の補正係数で良好な補正を行える。
【0040】
また、右辺の計算結果が整数にならない場合は、小数点以下を四捨五入すれば処理を簡略化することができる。なお、補正係数は予めメモリに記憶されているため画像読取前に補正係数を算出する必要がなく、画像読取を速やかに実行することができる。
【0041】
このようにして、図6に示すように可視画像情報と赤外画像情報の部分倍率をほぼ一致させることができるため、図7に示すように補正後の赤外画像情報(赤外出力画像)は可視画像情報(可視出力画像)の位置情報と一致しており、正確なゴミキズ除去を良好に行うキャリッジ一体型フラットベッドスキャナが提供される。
【0042】
上記信号処理部411は画像読取装置内に構成されても、同装置に接続される機器、例えば制御用パーソナルコンピューター上のドライバーソフトとして構成されても本発明の画像読取システムは実現される。
【0043】
(第3の実施の形態)
図8は本発明の第3実施形態である2対1ミラー走査型フラットベッドスキャナの要部概略図である。
【0044】
赤外光源701と可視光源702のいずれかの光源によって照明された透過原稿であるフイルム703の画像情報は、複数の折り返しミラー706、結像レンズ707を経て主走査方向に配列されたラインCCD708上に結像する。フイルム703は原稿台ガラス704上に載置される。
【0045】
折り返しミラー706のうち原稿に近いものは第一ミラー台709aに、それ以外の2枚は第二ミラー台709bに取付けられており、それぞれのミラー台は駆動装置705によって2:1の速度副走査方向へ移動され、フイルム703上に記録された画像がラインCCD708によって2次元画像情報として読み取られる。
【0046】
また、本実施形態のフラットベッドスキャナは、ピント・全体倍率調整部710を備えている。ピント・全体倍率調整部710はレンズ707とCCD708を光軸方向に異なる比率で移動させることができるため、ピントと全体倍率を同時に調整することができる。そして、赤外光源701と可視光源702の波長差による結像位置差を調整した場合でも全体倍率を等しくすることが可能である。このような構成により、画像情報は赤外画像、可視画像ともに良好な結像状態で読み取ることができる。
【0047】
しかしながら、赤外画像情報の全体倍率が可視画像情報に揃えられても、倍率色収差やコマ収差が主因となって、図9で示すように画像中央部で部分倍率がずれてしまっている。そのため、読み取られた可視画像情報はそのまま出力されるが、赤外画像情報は信号処理部711において部分倍率を補正された上で出力される。
前記信号処理部711は、図9の入力画像情報において、結像光学系の中心に位置する読取画素を0画素目とし、そこから周辺部分に向かってx画素目に位置する画素の位置情報を補正する場合に、補正後の位置yが補正係数a0,a2を用いた次の式で表わされるような倍率補正処理を実行する。
【0048】
y=a2x2+a0
ここで、補正係数a0,a2は赤外画像の画素位置情報が可視画像の画素位置情報と略一致するように決定される。本実施形態では、赤外画像と可視画像の倍率誤差は比較的小さいため、部分倍率補正係数は少なくても良い。さらに可視画像情報と赤外画像情報の部分倍率差が小さい場合には、例えばy=a1xとしても良い。なお、右辺の計算結果が整数にならない場合は、小数点以下を四捨五入すれば処理を簡略化することができる。
【0049】
ところで、本実施形態のフラットベッドスキャナは2対1ミラー走査型であり、さらにピント・全体倍率調整手段を有しているため可動部分が多い。可動部分が多いと装置精度が劣化し易く、赤外画像情報と可視画像情報の部分倍率も変化し易い為、画像読取ごとに補正係数を算出(更新)し両画像情報の部分倍率誤差を補正するように構成した。
【0050】
補正係数を算出する場合には、図8に示す自己調整チャート712をフイルムと置き換えて読み込む。そして、赤外・可視両画像情報の部分倍率が等しくなるように補正係数を決定する。このように算出された補正係数を使うことで、図9に示すように常に可視画像情報と部分倍率差の無い赤外画像情報を取得できるため、図10に示すように補正後の赤外画像情報(赤外出力画像)は可視画像情報(可視出力画像)の位置情報と一致しており、正確なゴミキズ除去を良好に行う2対1ミラー走査型フラットベッドスキャナが提供される。
【0051】
本実施形態では、上記したように補正係数を逐次最適化することが可能である為、何らかの要因により部分倍率差が変化した場合にも赤外画像読取前に上記係数を最適化し、部分倍率差を極めて精度よく補正することができる。
【0052】
上記信号処理部711は画像読取装置内に構成されても、同装置に接続される機器、例えば制御用パーソナルコンピューター上のドライバーソフトとして構成されても本発明の画像読取システムは実現される。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可視画像情報と赤外画像情報との部分倍率差を簡単な構成で、かつ低コストで補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の概略図である。
【図2】第1の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図3】第1の実施形態の部分倍率を示す図である。
【図4】第1の実施形態の読取・出力画像を示す図である。
【図5】第2の実施形態の概略図である。
【図6】第2の実施形態の部分倍率を示す図である。
【図7】第2の実施形態の読取・出力画像を示す図である。
【図8】第3の実施形態の概略図である。
【図9】第3の実施形態の部分倍率を示す図である。
【図10】第3の実施形態の読取・出力画像を示す図である。
【図11】従来例の概略図である。
【図12】従来例の部分倍率を示す図である。
【図13】従来例の読取・出力画像を示す図である。
【符号の説明】
101 赤外光源
102 可視光源
107 結像レンズ
108 ラインCCD
111 画像処理部
Claims (2)
- 透過性原稿を透過した可視光及び赤外光を結像光学系により固体撮像素子に導くことで得られる可視画像情報及び赤外画像情報を処理するための画像処理装置であって、
前記結像光学系は、前記可視光と前記赤外光とのピント位置のずれを補正する平行平板ガラスを含み、
前記赤外画像情報の部分倍率と前記可視画像情報の部分倍率とが一致するように、前記赤外画像情報の部分倍率を予め記憶された式により補正する倍率補正手段を有し、
前記予め記憶された式は、入力画像情報において、前記結像光学系の中心に位置する画素を0画素目とし、そこからx画素目に位置する画素の補正後の位置yが補正係数a 0 、a 2 、a 4 を用いてy=a 4 x 4 +a 2 x 2 +a 0 であることを特徴とする画像処理装置。 - 透過性原稿を透過した可視光及び赤外光のピント位置のずれを補正する平行平板ガラスを含む結像光学系により固体撮像素子に導くことで得られる可視画像情報及び赤外画像情報を処理するための画像処理プログラムであって、
前記赤外画像情報の部分倍率と前記可視画像情報の部分倍率とが一致するように、前記赤外画像情報の部分倍率を予め記憶された式により補正する倍率補正を実行し、
前記予め記憶された式は、入力画像情報において、前記結像光学系の中心に位置する画素を0画素目とし、そこからx画素目に位置する画素の補正後の位置yが補正係数a 0 、a 2 、a 4 を用いてy=a 4 x 4 +a 2 x 2 +a 0 であることを特徴とする画像処理プログラム。
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