JP4773532B2 - 画像をスキャンする方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソース画像を複数のカラーセンサ素子を用いてスキャンするようにした画像スキャン方法および装置に関するものである。ソース画像は白黒画像としてもよいし、カラー画像としてもよい。スキャンにより形成されるターゲット画像は白黒画像である。

複数のカラーセンサ素子を有するカラースキャナを用いれば白黒画像をスキャンすることができることは公知である。これに関して、通常、ソース画像はカラー画像と同様にスキャンされ、このようにして得られた疑似カラー画像が相応して補正されるので、ターゲット画像におけるグレースケールはソース画像における相応する明度と可能な限り一致する。この公知の方法では、白黒画像がカラー画像と同じ速度および同じ解像度でスキャンされる。

未公開のヨーロッパ特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０１２８８２には、ターゲット画像として白黒画像を得るために、複数のカラーセンサを有する装置を用いて画像をスキャンする方法が開示されている。この装置では、スキャン速度および／または解像度が従来の方法に比べて高い。この方法と従来の方法との基本的な違いは、ソース画像の個々のピクセルがそのつどすべてのカラーセンサ素子によってスキャンされるのではなく、単にそのつどただ１つのカラーセンサ素子によってスキャンされることで、複数のセンサ素子が同時に複数のピクセルをスキャンすることが可能である点にある。これにより、スキャン速度が上がる、ないしは、従来のスキャン装置と同じスキャン速度でも格段に高い解像度が達成される。

個々のカラーセンサ素子はソース画像の同一の明度に対して異なる信号を発生させるので、信号は相応して補正される。カラーのソース画像をスキャンする場合、ソース画像のカラー領域は、カラーセンサ素子が異なれば、異なった強さで検出される。通常は、赤、緑および青のカラーセンサ素子が使用される。ソース画像内の緑色領域が緑カラーセンサ素子により良好に検出されるのに対して、青および赤カラーセンサ素子は緑色領域に関してはほとんど信号を出さない。これにより、カラーソース画像のターゲット画像内に、周波数アーチファクトと呼ばれる欠陥が生じる。この種の周波数アーチファクトは識別することができ、相応のフィルタで補正することができる。

この方法ではまず、異なるカラーセンサ素子によって得られたピクセルがソートされる。したがって、得られたピクセルはソース画像と同じ配置で配置されている。これは必要なことである。というのも、異なるセンサ素子は互いに離れて配置されているため、ここでも各センサ素子に生じるデータストリームにおいて、個々のピクセルの値はデータストリームごとにオフセットして配置されるからである。

国際特許出願ＷＯ２００５／１１４５７３Ａ１には、ＦＩＲフィルタを用いてソース画像をターゲット画像上にマッピングするようにしたディジタル画像の補間および補正のための方法が開示されている。ＦＩＲフィルタには、画像の補間だけでなく補正に関する情報も含んだ複数のフィルタ係数が含まれている。これにより、ただ１つのステップで画像の補間と補正が実行される。

本発明の課題は、白黒表示のターゲット画像を生成するための画像スキャン方法および装置において、高解像度で高サンプリング速度が可能であると同時に、ターゲット画像を迅速に生成することができ、実質的にカラー表示のターゲット画像を生成する場合と同じハードウェアを使用することができるようにすることである。

上記課題は請求項１に記載された特徴を備えた方法と請求項８に記載された特徴を備えた装置により解決される。本発明の有利な実施形態は相応する従属請求項に示されている。

本発明による画像スキャン方法以下のステップを含む：
−複数の行アレイを含んだセンサを用いてソース画像をスキャンする。ただし、前記複数の行アレイは、スキャンすべき画像をピクセルの形態で表現した色分解が各行アレイから生成されるように、それぞれ所定の色を検出するよう形成されており、所与のソース画像の異なる色分解のピクセルは互いに幾らかオフセットされている。
−上記色分解を複数のＦＩＲ部分フィルタで個別にフィルタリングし、複数の色分解のソース画像のフィルタリングされたピクセルを加算してターゲット画像のピクセルを得る。

本発明の方法によれば、部分フィルタは直接個々の色分解に適用されるので、色分解を混合して１つのまとまったデータ単位にする必要がない。その結果、相応するソート動作はなしで済ませることができる。というのも、部分フィルタを使用することで色分解の正確なピクセルが選び出されるからである。のみならず、３つの小さな部分フィルタを使用すれば、はるかに大きな全体フィルタを使用した場合に比べて格段に低い計算能力しか必要としない。それゆえ、本発明による方法の自動処理が著しく加速される。

有利には、フィルタリングの際に、ソース画像のピクセルからターゲット画像のピクセルへの補間が行われる。

さらに、フィルタリングの際に、スキャンされたソース画像の補整を行うことも可能である。これに関して、例えば、グレースケールに対する行アレイの感度の不同性を補正してもよい。さらに、スキャンされたソース画像の周波数応答の補正を行ってもよい。

本発明による画像スキャン装置は、
−ソース画像をスキャンするための複数の行アレイを有するセンサを含んでおり、前記複数の行アレイは、スキャンすべきソース画像をピクセルの形態で表現した色分解が各行アレイから生成されるように、それぞれ所定の色を検出するよう形成されており、所与のソース画像の異なる色分解のピクセルは互いに幾らかオフセットされている。
−複数の色分解のピクセルを単一のターゲット画像上にマッピングするために、色分解にそれぞれ１つのＦＩＲ部分フィルタを適用するように構成された制御ユニットを含んでいる。

本発明の方法および本発明の装置によれば、複数の色分解のピクセルのターゲット画像へのマッピングは、１つの色分解の中の隣接する２つのピクセルに相当する長さ範囲上の補間として行われる。色分解のオフセットにより、この長さ範囲内で色分解がオーバーラップした場合、異なる色分解のそれぞれ１つのピクセルが互いに同じ距離をもって配置されていることになる。したがって、これら色分解の全体にわたって補間が行われ、方法ステップを追加することなく、付加的な補間が可能である。この付加的な補間では、色分解のピクセルの間に配置されたピクセルへ補間が行われるようにしてよい。

以下では、本発明を実施例により詳しく説明する。実施例は添付した図面に概略的に示されている。

図１は、スキャナとプリンタを含んだコピー機の一部をブロック回路図で示しており、
図２は、スキャナの光センサを示しており、
図３は、３つのカラーセンサ素子を有するセンサユニットを示しており、
図４は、本発明による方法を実行する評価装置のブロック回路図を示している。

図１には、スキャナ２とプリンタ３を有するコピー機１が図示されている。制御ユニット４はスキャナ２とプリンタ３を制御するものであり、操作ユニット５と外部ネットワーク６とに接続されている。

スキャナ２がソース画像をスキャンすると、これにより発生した信号はディジタルデータに変換され、制御ユニット４のメモリ６に記憶される。メモリ７に格納されている画像データは制御ユニット４を用いて直接プリンタ３でプリントアウトするか、または外部ネットワーク６を介して送ることができる。

スキャナ２は光センサ８を有している（図２）。センサ８は３つの並列ＣＣＤ行アレイを備えており、ＣＣＤ行アレイの各々は赤Ｒ、緑Ｇおよび青Ｂ用のカラーセンサ素子を形成している。加えて、ＣＣＤ行アレイはそれぞれ赤、緑および青のカラーフィルタを備えている。

図２には、相互に直接隣接して配置されたＣＣＤ行アレイが図示されている。実際上は、個々のＣＣＤ行アレイは製造技術上の理由で互いに所定の間隔を有している。個々のＣＣＤ行アレイは相応するクロック信号ライン９を介して供給されるクロック信号を用いて制御される。なお、ピクセルはクロックごとに読み込まれる。ＣＣＤ行アレイにより読み込まれた信号はそれぞれ１つの信号ライン１０を介して出力される。

したがって、このセンサ８はそれぞれが１つのカラーセンサ素子である３つのＣＣＤ行アレイを含んでおり、これら３つのＣＣＤ行アレイはそれぞれ赤、緑および青ピクセル向けの別個のデータストリームを生成する。

３つのデータストリームのうちの１つの画像のデータの総体を色分解と呼ぶ。よって、今の実施例では、ソース画像を完全にスキャンした後には赤、緑および青の３つの色分解が存在する。色分解は個々のピクセルが配置される座標系を表す。カラーセンサ素子Ｒ，Ｇ，Ｂが空間的にオフセットされているため、これらの座標系内の色分解は互いにいくらかオフセットされている。２つの色分解の間のオフセットは、センサ８がソース画像に対して動くときのスキャン速度に依存する。

今の実施例では、２つの隣り合うカラーセンサ素子の色分解の間のオフセットは１５＋１／３ピクセルである。よって、赤と青の色分解の間のオフセットは３０＋２／３ピクセルである。

図３には、センサ８が概略的に図示されている。センサ８は、対物レンズ１１、３つのカラーセンサ素子Ｒ，Ｇ，Ｂ、およびソース画像１３を含んでいる。カラーセンサ素子Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ１つのカラーフィルタ１２を備えており、ソース画像１３上には、ピクセル１４の複数の行が概略的に示されており、番号１〜２２で番号付けされている。ピクセルを検出するために個々のカラーセンサ素子Ｒ，Ｇ，Ｂを同時に駆動した場合、図３に示されている実施形態では、隣り合うカラーセンサ素子の２つの色分解の間のオフセットは５ピクセルとなる。個々のカラーセンサ素子を時間的にオフセットして駆動し、相対速度を相応して調整すれば（図３の矢印Ａ）、非整数のオフセットを得ることも可能である。

センサにより検出された信号は補正される。これはフィルタを用いて行われる。

センサにより検出されたピクセルへのフィルタの適用は通常はベクトル積として実施される。この場合、フィルタは複数のフィルタ係数ａ１，ａ２，．．，ａｎを有するベクトルであり、このベクトルにセンサにより検出されたピクセル値から成るベクトルが乗じられる。フィルタが適用されるこれらのピクセルはソース画像内で互いに隣り合って配置されている。ピクセルへのフィルタの適用はＷＯ ２００５／１１４５７３ Ａ１に詳細に記載されているので、ＷＯ ２００５／１１４５７３ Ａ１の全内容を参照し、本願明細書に取り入れる。

フィルタを従来の方法でピクセルに適用するためには、３つのカラーセンサ素子により生成された３つの色分解が、相応するピクセルをソース画像内での位置に従ってソートした単一の画像にまとめなければならない。したがって、図２および３に示されているセンサ８では、以下のピクセル列が生成される。
r0 g0 b0 r1 g1 b1 r2 g2 b2....
ここで、文字ｒ，ｇ，ｂはそれぞれのピクセルを検出するカラーセンサ素子を表しており、これらの文字に添えられた数字は画像の行での各ピクセルの位置を表している。しかし、ピクセルのこのようなソートは、特にスキャナを用いてソース画像を様々なサンプリング速度と様々な解像度でスキャンしなければならない場合にはコストがかかる。というのも、その場合、ソートアルゴリズムを様々な解像度とサンプリング速度に適応させなければならないからである。このようなソートは多数のメモリ動作の原因となるものであり、専用ハードウェア（ＡＳＩＣないしＦＰＧＡ）がなければ、制御ユニットの計算ユニット（ＣＰＵ）を著しく使用する。

本発明の基本原理は、３つのカラーセンサ素子の３つのカラーチャネルの３つのデータストリームをフィルタリング前にまとめるのではなく、フィルタ動作時にはじめて相応するピクセルを３つのデータストリームないしは３つの色分解から選び出すようにフィルタが構成されているということにある。これにより、３つの色分解からのピクセルの選択およびセンサ８により検出されたピクセル信号の補正が単一の処理ステップで同時に行われる。ソート動作が減ることにより、リアルタイムでソース画像を生成することが可能である。

簡単にフィルタを適用できるようにするには、単に３つの色分解の座標系を互いに等しく整列するだけでよい。色分解がそれぞれ１５＋１／３ピクセルないし３０＋２／３ピクセルだけオフセットされている上で説明した実施例では、例えば、緑の色分解の座標系がまず赤の方へ１５ピクセルだけ動かされ、青の色分解の座標系は赤の色分解の方向へ３０ピクセルだけ動かされる。このためには、座標軸のパラメータを相応に変化させるだけでよい。この適合は非常に迅速に行われうる。座標系のこの適合ないし整列は整数ピクセルに関してのみ実施される。この場合、隣り合う２つのピクセル間の間隔の端数分のオフセットは補正されない。

以下では、それぞれ１つの色分解に適用される３つの部分フィルタに分割されるＦＩＲフィルタを用いた例に基づいて、本発明を説明する。

さらに、フィルタを構成する際には、フィルタ動作中に補間が行われることを考慮しなければならない。ターゲット画像内のピクセルはソース画像内のピクセルと同じラスタに配置されているとは限らないので、ソース画像の所定のピクセルをつねにターゲット画像の所定のピクセルにマッピングすることができるわけではない。むしろソース画像の仮想ピクセルをターゲット画像のピクセルにマッピングしなければならない。その際、ソース画像の仮想ピクセルはソース画像の実際に検出された２つのピクセルの間にあるものとしてよい。これらの仮想ピクセルを得るには、補間が必要である。それゆえ、今の実施例では、それぞれ３つの部分フィルタからなる複数のセットが形成され、これらのセットを用いてそれぞれ異なる補間ステップが行われる。

以下には、６つのフィルタ係数ａ１，ａ２，．．．，ａ６を用いてソース画像のピクセルにフィルタを適用する従来のフィルタ適用が示されている。
a1 r0
a2 b0
a3 g0
a4 rl
a5 b1
a6 g1
0. r2
0. b2
0. g2
上に列挙した積ａ１ｒ０，ａ２ｂ０，．．．，ａ６ｇ１は互いに加算され、厳密にピクセルｇ０とｒ１との間にあるソース画像の仮想ピクセルの位置に配置されるターゲット画像のピクセルのグレー値が得られる。

以下のフィルタによれば、ソース画像のピクセルｇ０とｒ１の間の中心からピクセルｒ１の方向へ１／１１の距離だけシフトした仮想ピクセルが、ターゲット画像の相応する位置にあるピクセルにマッピングされる。
0.909091 a1 r0
(0.0909091 al + 0.909091 a2) b0
(0.0909091 a2 + 0.909091 a3) g0
(0.0909091 a3 + 0.909091 a4) r1
(0.0909091 a4 + 0.909091 a5) b1
(0.0909091 a5 + 0.909091 a6) gl
0.0909091 a6 r2
0. b2
0. g2

仮想ピクセルをソース画像内の隣り合う２つのピクセルの間の距離の１／１１だけさらにシフトさせると、以下のフィルタが得られる。
0.818182 al r0
(0.181818 al + 0.818182 a2) b0
(0.181818 a2 + 0.818182 a3) g0
(0.181818 a3 + 0.818182 a4) r1
(0.181818 a4 + 0.818182 a5) b1
(0.181818 a5 + 0.818182 a6) g1
0.181818 a6 r2
0. b2
0. g2

仮想ピクセルをそのつどソース画像内の隣り合う２つのピクセルの間の距離の１／１１だけさらにシフトさせた場合についても、相応するフィルタが形成される。今の実施例では、双線形補間法が使用される。しかしながら、また別の補間法もよく知られている。

仮想ピクセルをソース画像の隣り合う２つのピクセルの間の距離（１１／１１）だけシフトさせると、再び第１のフィルタが得られるが、今回、第１のフィルタは、ｂ０で始まり、ｒ２で終わるソース画像のピクセル列に適用される。
0. r0
a1 b0
a2 g0
a3 r1
a4 b1
a5 g1
a6 r2
0. b2
0. g2

ちょうどソース画像の隣り合う２つの間の距離だけさらにオフセットさせると、以下に示すフィルタのピクセルへの適用が得られる。
0. r0
0. b0
a1 g0
a2 r1
a3 b1
a4 g1
a5 r2
a6 b2
0. g2

上の表現では、ｒ０からｇ２までの完全なシーケンスが列挙されている。ここで、フィルタ係数ａ１〜ａ６のうちのどれも適用されないソース画像のピクセルには係数０が乗じられる。これらの付加的な、係数０との積は、ソース画像のピクセルをターゲット画像のピクセルへ物理的な意味でなくマッピングするためのものである。しかし、これらは部分フィルタを構成するには重要である。

部分フィルタを構成するに当たって、それぞれの補間シフトとそれぞれの色のためのフィルタ適用が前提される。今の実施例では、３つの色に対して全部で１１の補間シフトが存在するので、このようなフィルタ適用が全部で３３だけ構成されなければならない。それ自体は任意である補間ステップを別様に選択した場合、ないしは、別の個数のカラーセンサ素子を有する他のセンサを使用した場合には、フィルタ適用の数も相応して変えなければならない。

この３３の部分フィルタはＦ１ｒ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｇ，Ｆ２ｒ，Ｆ２ｂ，Ｆ２ｇ，．．．，Ｆ３３ｒ，Ｆ３３ｂ，Ｆ３３ｇで表されている。ここで、これらの記号における数字は補間ステップを表しており、文字はそれぞれの色、すなわち、どの色分解にフィルタを適用すべきかを示している。

所定の色のピクセルに乗じられる係数を相応する色の部分フィルタに割り当てることにより、各フィルタ適用から３つの部分フィルタが形成される。上で第１に列挙された補間シフトなしのフィルタ適用からは、係数ａ１，ａ４，０がフィルタＦ１ｒに割り当てられる。よって、上に列挙された第１のフィルタ適用からは、以下の３つの部分フィルタＦ１ｒ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｇが得られる。

同様に、第１の補間シフトに対応するフィルタは以下の通りである。

第１１シフトに対応する部分フィルタは以下の通りである。

部分フィルタの形成は以下のように要約することができる：
フィルタのベクトルのベクトル積とソース画像の相応するピクセルを含んだベクトルとのスカラー積が形成される。なお、このスカラー積は各補間シフトへのフィルタ適用の各々について形成される。これらのスカラー積は複数の完全なピクセルセットを含む完全なピクセルシーケンスについてそれぞれ検討される。ここで、ピクセルセットはそれぞれ異なる色タイプ（ｒ，ｇ，ｂ）のピクセルをちょうど１つだけ有している。どのフィルタ係数も乗じられていないピクセルには０が乗じられる。部分フィルタは、それぞれ決まった色のピクセルを乗じられたこのようなベクトル積のスカラー積の因数を係数として含んでいる。これらの因数はベクトル積と同じ並びで部分フィルタに受け渡される。異なる色分解における相応するシーケンスが相応する部分フィルタと乗じられ（ベクトル積）、これにより乗じた値が加算されるならば、ターゲット画像内の相応するピクセルのグレートーンが得られる。また、色分解を混合してひとまとまりのデータ単位にすることなく、部分フィルタを直接個々の色分解に適用してもよい。これにより、相応するソート動作をなしで済ますことができる。のみならず、３つの小さな部分フィルタを使用すれば、はるかに大きな全体フィルタを使用した場合に比べて格段に低い計算能力しか必要としない。それゆえ、本発明による方法の自動処理が著しく加速される。

図４には、本発明による方法を実施するための装置がブロック回路図で概略的に示されている。この装置は列カウンタ１５と行カウンタ１６を有している。列カウンタ１５はターゲット画像内の列をカウントする。行カウンタ１６はターゲット画像内の行をカウントする。列カウンタ１５がターゲット画像内のすべての列を一通りカウントし終えると、続いて行カウンタが行をカウントする。こうして、ターゲット画像のピクセルは行ごとに順次カウントされていく。よって、これら２つのカウンタ１５，１６は、ソース画像からのマッピングをターゲット画像のどのピクセルにおいて行うべきかを示す。

列カウンタ１５と行カウンタ１６の後段にはそれぞれ１つの乗算器１７，１８が接続されており、この乗算器１７，１８が列数ないし行数に対応するスケーリング係数を乗じる。スケーリング係数はソース画像内でのステップ幅を表すものであるから、ターゲット画像内の２つのピクセルの間の距離、すなわち、隣り合う２つの列ないし行の間の距離は、ソース画像内の隣り合う２つのピクセルの間の距離の単位でソース画像上にマッピングされる。

乗算器１７，１８の後段にはそれぞれ加算器１９，２０が接続されており、これら加算器がそれぞれの列数ないし行数にそれぞれ１つの開始座標を加算する。この開始座標において、一方では、ターゲット画像にマッピングすべきソース画像内の画像区間が決定される。また他方では、開始座標がソース画像内でそれぞれのピクセルだけＦＩＲフィルタをセンタリングする。これについては以下でより詳しく説明する。このようにして補正された列数および行数はそれぞれ補正データ発生器２１，２２と加算器２３，２４に供給される。補正データ発生器２１，２２は、予め決められた関数またはルックアップテーブルに基づき、供給された列数および行数から歪み誤差を補正する補正値を計算する。なお、歪み誤差は例えばソース画像生成時に使用する所定の光学系により生じる。この補正値はそれぞれの加算器２３，２４に供給され、相応する列数ないし行数に加算される。このようにして得られた列数および行数は、上で説明したＦＩＲフィルタが列カウンタ１５および行カウンタ１６により求められた列数および行数を用いてターゲット画像のピクセルを計算するに当たって開始点としうる座標を表している。

加算器２３の後段にはアラインメント補正を行う素子２５が接続されており、分岐路内では減算器２６が接続されている。アラインメント補正素子２５と減算器２６は差し当たり本発明による装置の説明では考慮されない。ＦＩＲフィルタ部分テーブル２７ａ，２７ｂ，２７ｃには、ＦＩＲフィルタ部分テーブル２７ａ，２７ｂ，２７ｃに通じるこの分岐路を介して列数の端数成分が供給される。

加算器２４の後段には同様にしてＦＩＲフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃが接続されており、これらのＦＩＲフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃには行数の端数成分が供給される。列数ないし行数の整数成分は加算器２９ないし３０に供給される。加算器２９，３０とＦＩＲフィルタ部分テーブル２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃの間には、それぞれ１つのローカル列カウンタ３１ないしローカル行カウンタ３２が接続されている。所定の列数ないし行数が加算器２９，３０に印加されると、ローカル列カウンタ３１とローカル行カウンタ３２はそれぞれ０からｎ−１までカウントする。ただし、ｎはフィルタ係数の個数である。ローカル列カウンタ１５のカウンタ数ｉはＦＩＲフィルタ部分テーブル２７ａ，２７ｂ，２７ｃに渡されるので、それに（ｉ番目のフィルタ値）応じて、第２の端数成分に対応するフィルタから相応するフィルタ値が選択される、つまり、ＦＩＲ部分フィルタが端数成分（補間シフトに相当する）に基づいて選択され、各ＦＩＲ部分フィルタからフィルタ係数が読み出される。その際、３つのＦＩＲ部分フィルタ２７ａ，２７ｂ，２７ｃからそれぞれ１つのフィルタ値が読み出される。

同様にして、ＦＩＲ部分フィルタテーブル１８ａ，１８ｂ，１８ｃでは、ローカル行カウンタ３２の端数成分とカウンタ値とに依存してフィルタ値が選択される。ローカル列カウンタ３１のカウンタ値は加算器２９において整数の列数に加算されるので、これによって対応するフィルタ値に応じた列数が計算される。同様にして、ローカル行カウンタ３２のカウンタ値は加算器３０に供給された整数の列数に加算される。加算器２９の出力値（列数）と加算器３０の出力値（行数）はアドレス生成器に供給される座標対を形成する。これらの座標対は、アドレス生成器３３において、画像メモリ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のアドレスを指定する対応するアドレスデータに変換される。画像メモリ２０ａ，２０ｂ，２０ｃはソース画像の色分解を格納しており、アドレス生成器３３により生成されたアドレスは、画像メモリ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内で、アドレス生成器３３に供給された座標対に対応する色分解のデータを指す。画像メモリ３４ａ，３４ｂ，３４ｃからは相応の値が読み出され、まず第１の乗算器３５ａ，３５ｂ，３５ｃにおいてＦＩＲ部分フィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃからのフィルタ値を乗じられ、次に第２２の乗算器３６ａ，３６ｂ，３６ｃにおいてＦＩＲ部分フィルタ２７ａ，２７ｂ，２７ｃからのフィルタ値を乗じられる。ピクセル計算のために、ローカル列カウンタ３１はローカル行カウンタ３２の各ステップにつき１パスする、すなわち、ローカル列カウンタ３１の１パスごとにローカル行カウンタ３２は１だけ増分する。その際に求められた値は部分アキュムレータ３７ａ，３７ｂ，３７ｃで部分値へと合計され、合計された値はアキュムレータ３８に供給され、アキュムレータ３８において３つの部分値が合計される。この合計値は、列カウンタ１５によって予め決められた列数と行カウンタ１６によって予め決められた行数とにより定義されたターゲット画像内のピクセルのグレー値を表す。

相応するグレー値が出力されると（出力３９）、列カウンタ１６は１だけ増分され、新たなグレー値が計算される。

列カウンタは最後の列に達すると再びゼロにセットされ、第１列から開始し、行カウンタは１だけ増分される。列カウンタと行カウンタが双方ともその最大値に達したとき、完全なターゲット画像が計算されたことになる。

ＦＩＲフィルタは分離可能であるから、本発明によるフィルタ計算は同時に列方向にも行方向にも実施可能であり、第１および第２の乗算器３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃにおいて順次乗算することで重畳させることができる。

上で説明したアラインメント補正素子２５を用いれば、計算機の特性を利用し尽くすことができる。計算機は通常３２ビットのデータワードで処理を行うが、ピクセルの記述には８ビットしか必要ない。したがって、１つのデータワードの読み込みにより、１回のアクセスで４つのピクセルの値をフェッチすることができる。アラインメント補正素子はこのことを考慮して、４で割り切れる次に小さなアドレスがアドレス生成器３３に生じるように列数を設定する。この丸めは左シフトの作用を有する。

このシフトは相応のマルチプレクサ装置によって補償することで元に戻すこともできる。しかし、この整数シフトをサブピクセルシフトと一緒にフィルタで処理し、既にあるＦＩＲ部分フィルタテーブルで補償する方が洗練されている。このために、差分器２６がアドレス生成器３３に伝えられる列数と加算器２３により出力される列数の差を求める。この差からは、整数シフトと端数成分により形成されるサブピクセルシフトの合計が得られる。したがって、フィルタを用いることで、サブピクセルシフトだけでなく、メモリアクセスアドレスの丸めに応じて複数ピクセル分のシフトも実施することができる。

上で図４に基づいて説明した装置はソース画像をターゲット画像にマッピングするハードウェア回路である。このハードウェア回路は簡単な標準的コンポーネントから形成されているので、廉価で製造可能である。さらに、このハードウェア回路は非常に迅速にソース画像をターゲット画像にマッピングすることができる。

本発明はもちろん相応のマイクロプロセッサ上で実行されるデータ処理プログラムによっても実現可能である。

本発明による方法はスキャナでの使用、とりわけ、ＤＩＮ Ａ４フォーマットで毎分８００ページから２４００ページまでスキャン速度を上げることができ、各ページをスキャン、補間、および相応の伝達関数で補正する高性能スキャナでの使用を意図している。

本発明の原理は、例えばディジタルカメラでの白黒画像の生成といった、他の分野への適用も可能である。

本発明はＰＣＴ／ＥＰ２００５／０１２８８２に記載された発明の発展形態である。それゆえ、ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０１２８８２の全内容が参照され、本特許出願に取り込まれる。

上では、それぞれ異なる色を検出するように形成された３つの行アレイを用いて３つの色分解を生成し、白黒画像にマッピングするようにした実施例に基づいて、本発明を説明した。

本発明は以下のように要約することができる：
本発明は、カラーセンサ素を用いてソース画像を検出するようにした画像スキャン方法および装置に関するものである。カラーセンサは、それぞれ所定の色を検出するように形成された複数の行アレイを有している。これらの行アレイを用いて色分解が生成される。本発明によれば、色分解は前もって完全なカラー画像へと混合されることなく、別々のＦＩＲ部分フィルタを適用される。ピクセルの混合はフィルタリング時に自動的に行われる。

これにより、複数の行アレイが同時にソース画像のピクセルをスキャンし、ピクセルをリアルタイムでターゲット画像のピクセルにマッピングすることが可能になる。

スキャナとプリンタを含んだコピー機の一部をブロック回路図で示す。 スキャナの光センサを示す。 ３つのカラーセンサ素子を有するセンサユニットを示す。 本発明による方法を実行する評価装置のブロック回路図を示す。

符号の説明

１ コピー機
２ スキャナ
３ プリンタ
４ 制御ユニット
５ 操作ユニット
６ 外部ネットワーク
７ メモリ
８ センサ
９ クロック信号ライン
１０ 信号ライン
１１ 対物レンズ
１２ カラーフィルタ
１３ ソース画像
１４ ピクセル
１５ 列カウンタ
１６ 行カウンタ
１７ 乗算器
１８ 乗算器
１９ 加算器
２０ 加算器
２１ 補正データ生成器
２２ 補正データ生成器
２３ 加算器
２４ 加算器
２５ アラインメントユニット
２６ 減算器
２７ａ ＦＩＲフィルタテーブルＲ
２７ｂ ＦＩＲフィルタテーブルＧ
２７ｃ ＦＩＲフィルタテーブルＢ
２８ａ ＦＩＲフィルタテーブルＲ
２８ｂ ＦＩＲフィルタテーブルＧ
２８ｃ ＦＩＲフィルタテーブルＢ
２９ 加算器
３０ 加算器
３１ ローカル列カウンタ
３２ ローカル行カウンタ
３３ アドレス生成器
３４ａ 画像メモリＲ
３４ｂ 画像メモリＧ
３４ｃ 画像メモリＢ
３５ａ 乗算器
３５ｂ 乗算器
３５ｃ 乗算器
３６ａ 乗算器
３６ｂ 乗算器
３６ｃ 乗算器
３７ａ 部分アキュムレータ
３７ｂ 部分アキュムレータ
３７ｃ 部分アキュムレータ
３８ アキュムレータ
３９ 出力

Claims (11)

1. 画像をスキャンする方法において、
   複数の行アレイを含んだセンサ（８）を用いてソース画像をスキャンするステップを有し、ただし、前記複数の行アレイは、スキャンすべきソース画像をピクセルの形態で表現した色分解が各行アレイから生成されるように、それぞれ所定の色を検出するよう形成されており、スキャンは前記センサ（８）をソース画像に対してスキャン方向に動かすことによって行われ、所与のソース画像の異なる色分解のピクセルは前記スキャン方向において互いに幾らかオフセットされており、
   さらに、前記色分解をそれぞれ１つの色分解に適用される複数のＦＩＲ部分フィルタで個別にフィルタリングし、前記複数の色分解のソース画像のフィルタリングされたピクセルを加算してターゲット画像のピクセルとするステップを有し、ただし前記フィルタリングの際に、グレースケールに対する前記行アレイの感度の不同性の補正と、ソース画像のピクセルからターゲット画像のピクセルへの補間が行われ、その際、ターゲット画像内のピクセルはソース画像内の色分解のピクセルとは別のラスタに配置されていてもよく、
   さらに、ターゲット画像として白黒画像を生成するステップを有する
   ことを特徴とする、画像をスキャンする方法。
2. 前記フィルタリングの際に、スキャンされたソース画像の周波数応答の補正を行う、請求項１記載の方法。
3. 所与のソース画像の色分解のピクセルはそれぞれ、１つの色分解内の隣り合う２つのピクセルの間の距離を色分解の個数で割ったものに等しい距離だけ互いにオフセットされている、請求項１または２記載の方法。
4. 赤、緑および青の３つの色分解を生成する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 予め決められたＦＩＲフィルタのフィルタ係数を含むベクトルのベクトルとソース画像の相応するピクセルのピクセル値から成るベクトルとのスカラー積を求めることにより、前記ＦＩＲ部分フィルタを形成する、
   ただし、前記スカラー積は複数の完全なピクセルセットを含むソース画像のピクセルの完全なシーケンスについて求められ、その際、フィルタ係数が乗じられていないピクセル値には０が乗じられ、前記ピクセルセットは異なる色（ｒ、ｇ、ｂ）のピクセルをそれぞれ正確に１つだけ有しており、前記部分フィルタは前記スカラー積の各項においてそれぞれ決まった色のピクセルに乗じられる因数をフィルタ係数として含んでおり、前記因数は前記スカラー積の項と同じ並びで前記部分フィルタに受け渡される、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 画像をスキャンする装置であって、ソース画像をスキャンするための複数の行アレイを含んだセンサ（８）と制御ユニット（４）とを有する形式の装置において、
   前記複数の行アレイは、前記センサ（８）がソース画像に対してスキャン方向に動くことによりソース画像をスキャンするものであり、スキャンすべきソース画像をピクセルの形態で表現した色分解が各行アレイから生成されるように、それぞれ所定の色を検出するよう形成されており、所与のソース画像の異なる色分解のピクセルは前記スキャン方向において互いに幾らかオフセットされており、
   前記制御ユニット（４）は、複数の色分解のピクセルを単一のターゲット画像にマッピングするために、前記色分解にそれぞれ１つのＦＩＲ部分フィルタを適用するように構成されており、
   フィルタリングの際に、グレースケールに対する前記行アレイの感度の不同性の補正と、ソース画像のピクセルからターゲット画像のピクセルへの補間が行われ、その際、ターゲット画像内のピクセルはソース画像内の色分解のピクセルとは別のラスタに配置されていてもよく、
   ターゲット画像として白黒画像が生成されることを特徴とする、画像をスキャンする装置。
7. 前記制御ユニット（４）は請求項１から５のいずれか１項記載の方法を実施するように構成されている、請求項６記載の装置。
8. 前記制御ユニットは、
   列数にスケーリング係数を乗じる乗算器（１２）が後段に接続された列カウンタ（１５）、
   行数にスケーリング係数を乗じる乗算器（１８）が後段に接続された行カウンタ（１６）、
   列数および行数の補正手段（１９，２０，２１，２２，２３，２４）、
   列数に対応したＦＩＲ部分フィルタテーブル（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）、
   行数に対応したＦＩＲ部分フィルタテーブル（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）、
   ローカル列カウンタ（３１）、
   ローカル行カウンタ（３２）、
   アドレス生成器（３３）、
   ２組の乗算器（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ；３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）、および
   アキュムレータ（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８）を有しており、
   前記ローカル列カウンタの値は、前記ＦＩＲ部分フィルタテーブル（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）から相応のフィルタ係数を読み出す際に用いられ、加算器（２９）により列数に加算され、
   前記ローカル行カウンタの値は、前記ＦＩＲ部分フィルタテーブル（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）から相応のフィルタ係数を読み出す際に用いられ、加算器（３０）により行数に加算され、
   前記アドレス生成器は、補正され、前記ローカル列カウンタまたは前記ローカル行カウンタにより補完された行数または列数に基づいて、ソース画像の色分解が記憶されている画像メモリ（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）のアドレスを生成し、
   前記２組の乗算器は、前記アドレス生成器（３３）により生成されたアドレスにより示される色分解のピクセルの値に前記フィルタ係数を乗じ、
   前記アキュムレータは、前記ローカル行カウンタの各値について前記ローカル列カウンタの１パスにわたり、前記フィルタ係数を乗じたすべてのピクセル値を累算する、
   請求項６または７記載の装置。
9. 前記制御ユニット（４０）はマイクロプロセッサを有しており、該マイクロプロセッサには、請求項１から７のいずれか１項記載の方法を実行するデータ処理プログラムが記憶されており、実行可能である、請求項６または７記載の装置。
10. 当該装置はマイクロプロセッサを有しており、該マイクロプロセッサには、前記フィルタ係数を計算するデータ処理プログラムが記憶されており、実行可能である、請求項６または７記載の装置。
11. 請求項６から１０のいずれか１項記載の装置を有することを特徴とするスキャナ。

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