JP4781041B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿画像の画像処理技術に関する。

一般に、イメージスキャナでは、蛍光灯やＬＥＤなどの光源により原稿を照明し、原稿からの反射光をイメージセンサ（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）により受光して電気信号に変換する。さらに、この電気信号をＡ／Ｄ変換して、種々の演算を行うことで画像信号が得られる。

通常、カラー原稿の画像を読み取る場合、同じ原稿読取位置においてモノクロのイメージセンサにより、当該画像を読み取る。その際には、３つの色成分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に色分解しながら線順次で画像が読み取られる（特許文献１参照）。
特開平１０−０２３２１９号公報

ところで、人間の目は、５００ｎｍ付近で赤に対する負の感度特性を持っていることが知られている。このため、従来のＲＧＢの３ラインセンサでは、十分に表現できない色が存在していた。

例えば、５００ｎｍ付近の波長を有するＥＧ（エメラルドグリーン）を第４の光源として追加すれば、前記Ｒ、Ｇ、Ｂに加え、ＥＧ（第４色の色成分）にも色分解を行うことができる。すなわち、線順次で、前記４色による画像読み取りを実行する。この読み取り結果に４ｘ３のマトリックス演算を行うと、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色空間を作り出すことができる。このようにして、色再現性が向上すると考えられる。これを実現するには、３ラインＣＣＤを用いる縮小光学方式では、第４のカラーフィルタと対応するラインセンサとが必要となってしまう（４ラインセンサとなってしまう）。一方、ＣＩＳ（密着イメージセンサ）方式では、第４の光源としてＬＥＤを追加しなければない。いずれも、コストの増加は避けられない。従って、ハードウエアの追加等によるコストの上昇を抑えつつ、色再現特性を向上させる技術が待望されているといえる。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明によれば、原稿画像をＲ色の色成分データとＧ色の色成分データとＢ色の色成分データに分解する色分解手段と、
前記色分解手段でＢ色として色分解される波長帯域とＧ色として色分解される波長帯域とが重なりあうＥＧ（エメラルドグリーン）色の波長帯域の色成分データを、前記色分解手段で得られたＢ色の色成分データとＧ色の色成分データとから疑似的に作成する作成手段であって、前記色分解手段におけるＢ色とＧ色其々の分光感度特性の曲線と波長軸とで囲まれる面積と、該面積のうちＥＧ色に該当する波長帯域の面積との比だけ、Ｂ色とＧ色其々の信号にＥＧ色の信号が含まれるとして、Ｂ色とＧ色其々の信号に含まれるＥＧ色の波長帯域の信号（Ｂｇ，Ｇｂ）を其々算出し、その和をＥＧ色の色成分データとして作成する作成手段と、
前記Ｒ色の色成分データと、前記Ｇ色の色成分データと、前記Ｂ色の色成分データと、前記作成手段で作成した前記ＥＧ色の色成分データとの其々にガンマ変換処理を施す変換手段と、
前記変換手段で変換された４色の色成分データに４×３のマトリックス演算を施して、ＲＧＢ３色の色成分データを得る演算手段とを有することを特徴とする画像処理装置が提供される。

本発明によれば、Ｂ色の色成分データと、Ｇ色の色成分データとを用いて、ＥＧ色の色成分データを擬似的に作成することで、カラーフィルタ、イメージセンサおよび光源を追加することなく、色再現性に優れた画像読み取りを実現できる。

以下に、図面を参照しながら、本発明を適用した実施形態を詳細かつ具体的に説明する。便宜上、反射原稿の読み取りを一例に説明するが、本発明は、透過原稿の読み取りにも適用可能である。また、イメージセンサの一例として３ラインＣＣＤを挙げているが、本発明は、ＣＩＳタイプのイメージセンサにも適用できることはいうまでもない。

図１は、実施形態に係る画像読取装置の概略断面図である。画像読取装置１００は、光学ユニット１０１、光学ユニット１０１と電気的に接続された電気回路基板１０２、光学ユニット１０１を走査させる際のレールとなるスライディングロッド１０３、原稿台ガラス１０４などを備えている。電気回路基板１０２は、例えば、画像処理部または画像処理装置として機能する。

光学ユニット１０１は、イメージセンサユニット１０５、原稿照明装置１０６などを含んでいる。画像読取の際には、原稿台ガラス１０４上に載置された原稿１０７に対して、光学ユニット１０１が矢印で示される副走査方向に移動する。

図２は、実施形態に係るＣＣＤタイプのイメージセンサの一例を示す図である。このイメージセンサは、３つのラインセンサを備えている。ラインセンサ２０１は、Ｒ（赤）の分光感度を有するカラーフィルタと光電変換素子とを備えている。ラインセンサ２０１は、Ｒ（赤）の分光感度を有するカラーフィルタと光電変換素子とを備えている。ラインセンサ２０２は、Ｇ（緑）の分光感度を有するカラーフィルタと光電変換素子とを備えている。ラインセンサ２０３は、Ｂ（青）の分光感度を有するカラーフィルタと光電変換素子とを備えている。そして、このイメージセンサ１０５からは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号が出力される。なお、ＣＣＤに代えてＣＭＯＳセンサなどの他の光電変換素子が使用さてもよい。

なお、ＣＩＳタイプのイメージセンサは、１ラインの光電変換素子と、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤとを備えている。そして、照明する光源を順次切り替えることで、光電変換素子は、各色に対応する色信号（輝度データ）を出力できる。

図３は、実施形態に係るイメージセンサの相対分光感度特性の一例を示した図である。横軸は波長λを表している。また、縦軸は、相対分光感度Ｓを表している。図からわかるように、青の波長帯域に関する感度曲線と、緑の波長帯域に関する感度曲線とは、相互にすその部分で重なり合っている。緑と赤に関しても同様である。また、青の波長帯域と、緑の波長帯域との間付近（約５００ｎｍの波長に相当する。）では、感度特性が落ち込んでいる。この落ち込みが色再現性に悪影響を及ぼす。

図４は、実施形態に係る画像処理部の例示的な機能ブロック図である。外部装置４０１は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のホスト装置である。インタフェース回路４０２は、外部装置４０１と画像読み取り装置１００とを接続する通信装置である。例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＩＥＥＥ８０２．１１、シリアルインタフェース、パラレルインタフェースまたはＬＡＮインタフェースなどの通信インタフェースである。

ＡＦＥ４０４は、イメージセンサ１０５から出力された電気信号（ＲＧＢの各色信号）に対して、増幅処理、ＤＣオフセット補正、およびＡ／Ｄ変換処理等を施して、デジタル画像データを出力するアナログ・プリプロセッサである。

シェーディング補正回路４０５は、いわゆるシェーディング補正を実行する回路である。原稿照明装置１０６からの照射光を白色基準板および黒色基準板に照射し、そこからの反射光をイメージセンサ１０５によって読み取る。シェーディング補正回路４０５は、この読み取り結果に基づいて、シェーディング補正データを作成する。シェーディング補正回路４０５は、この補正データに基づいて、読み取った原稿の画像データを補正する。シェーディングＲＡＭ４０６は、シェーディング補正データを記憶する記憶ユニットである。

ＣＰＵ４０７は、例えば、ＲＯＭ４０３に記憶されている制御プログラムに基づいて、画像処理および画像読み取り装置を制御する制御ユニットである。正規化回路４０８は、演算により求められたＥＧの色成分データを正規化する回路である。ＲＡＭ４０９は、ＣＰＵ４０７のワークエリアであり、画像データなどが記憶される。画像処理回路４１０は、画像データに各種の画像処理を施す回路である。例えば、ガンマ変換処理やパッキング処理などを実行する。バッファＲＡＭ４１１は、画像処理の施された画像データを一時的に記憶する記憶ユニットである。

ところで、イメージセンサ１０５から出力されるＲＧＢの各色信号には、図３に示したように、複数の分光感度曲線の裾部分が相互に重なり合っている。本実施形態においては、これら重なり合っている部分に含まれる色成分データを、第４の色の画像データとして扱う。例えば、第４の画像データとして、５００ｎｍ付近の波長帯域に属する画像データを用いるものとする。例えば、５００ｎｍ付近の波長帯域に属する光は、ＥＧ（エメラルドグリーン）が知られている。

図５および図６は、実施形態に係るＥＧ（エメラルドグリーン）について説明するための図である。図５が示すように、ＥＧの波長帯域は、Ｂ（青）およびＧ（緑）の裾部分が相互に重なり合っている波長帯域とほぼ等しいことがわかる。ここでＢの分光感度曲線においてＧの分光感度曲線と重複する部分をＢｇと定義する。また、Ｇの分光感度曲線においてＢの分光感度曲線と重複する部分をＧｂと定義する。図６に示すように、ＥＧの本来の分光感度曲線ＥＧ＿ａに対して、分光感度曲線ＥＧ＿ｂは、近似的な曲線である。この分光感度曲線ＥＧ＿ｂ従ったＥＧは、次式により算出される。

ＥＧ＝Ｂｇ＋Ｇｂ ・・・・（１）
このときＢ、Ｇ用の各ラインセンサ２０２、２０３から出力される色成分データのうち、どの画素に、Ｂｇ、Ｇｂが含まれているか確定する必要がある。なお、波長帯域ＥＧ＿ｂに属する色成分を含む画素は、ＢおよびＧからの出力信号が反映されていると考えられる。

図７は、実施形態に係る画像処理の例示的なフローチャートである。ステップＳ７０１において、ＣＰＵ４０７は、光学ユニット１０１を駆動し、原稿の画像を読み取る。イメージセンサ１０５からは、原稿の画像信号が、ＲＧＢの色成分に分解されて出力される。すなわち、イメージセンサ１０５のラインセンサ２０１ないし２０３から、ＲＧＢの各色成分信号（アナログ）が出力される。各色成分信号は、ＡＦＥ４０４においてデジタルデータ（色成分データ）に変換される。

ステップＳ７０２において、ＣＰＵ４０７は、シェーディング補正回路４０５を用いて、原稿の画像データ（色成分データ）についてシェーディング補正を実行する。ステップ７０３において、ＣＰＵ４０７は、補正されたＲＧＢの各画像データをＲＡＭ４０９に記憶する。

ステップＳ７０４において、ＣＰＵ４０７は、ＲＡＭ４０９からＧの色成分データと、Ｂの色成分データとを画素ごとに読み出し、ＥＧに関する色成分を含んでいるか否かを判定する。Ｂの色成分データとＧの色成分データとのうち少なくとも一方が０であれば、当該画素には、ＥＧに関する色成分が含まれていないので、ステップＳ７０６に進む。そうでなければ、ＥＧに関する色成分が含まれていることになる。よって、ステップＳ７０５に進む。

ステップＳ７０５において、ＣＰＵ４０７は、Ｂの色成分データとＧの色成分データとを用い、擬似的にＥＧの色成分データを作成する。例えば、上述した（１）式を用いてＥＧの色成分データを算出する。

さらに、ステップＳ７０７において、ＣＰＵ４０７は、正規化回路４０８を用いて、作成したＥＧの色成分データに補正係数を乗算することで正規化する。

図８は、実施形態に係るＥＧの画像データを正規化するための処理の概念を説明するための図である。上述した（１）式により算出される値は、ＥＧ＿ｂの分光特性を有している。これは、本来の特性であるＥＧ＿ａからは乖離している。そこで、ＥＧ＿ｂをＥＧ＿ａに補正するための正規化処理が必要となるのである。

ステップＳ７０６において、ＣＰＵ４０７は、ＥＧの色成分データを０に設定する。

ステップＳ７０８において、ＣＰＵ４０７は、ＥＧの色成分データをＲＡＭ４０９に記憶する。これによって、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＥＧの全ての色成分データが揃うことになる。

ステップＳ７０９において、ＣＰＵ４０７は、画像処理回路４１０を用いて各種画像処理を実行する。例えば、画像処理回路４１０は、ＲＡＭ４０９に保存されているＲ、Ｇ、Ｂ、ＥＧの各色成分データに対してガンマ変換処理を実行する。なお、その際には、例えば、以下の（２）式を使用して４ｘ３のマトリックス演算が実行される。

また、画像処理回路４１０は、外部装置４０１や操作部から設定された画像読取モード（２値、２４ビット多値など）に従ってパッキング処理を実行してもよい。なお、各種画像処理が施された色成分データは、一旦、バッファＲＡＭ４１１に書き込まれる。なお、この際に、色成分データは、一般的な画像データに変換されてもよい。

ステップＳ７１０において、ＣＰＵ４０７は、バッファＲＡＭ４１１から画像データを読み出して、インタフェース回路４０２を通じて外部装置４０１に出力する。

以上説明したように本実施形態によれば、原稿画像を複数の色成分データに分解する色分解手段（例：イメージセンサ１０５など）と、複数の色成分データのうち、第１の波長帯域（例：青（Ｂ））に属する第１の色成分データ（例：Ｂｇ）と、第１の波長帯域と部分的に重なり合う第２の波長帯域（例：緑（Ｇ））に属する第２の色成分データ（例：Ｇｂ）とを用いて、第１の波長帯域と第２の波長帯域との双方に部分的に重なり合う第４の波長帯域（例：エメラルドグリーン（ＥＧ））に属する第４の色成分データ（例：ＥＧ）を擬似的に作成する作成手段（ＣＰＵ４０７、正規化回路４０８など）とを含む画像処理装置および画像読み取り装置が提供される。

このように、本実施形態に係る発明によれば、カラーフィルタ、イメージセンサおよび光源を追加することなく、色再現性に優れた画像読み取りを実現できる。

すなわち、画像処理に使用される読み取り手段（例：光学ユニット１０１）は、第１の波長帯域に関するイメージセンサ（２０３）と、第２の波長帯域に関するイメージセンサ（２０２）と、第３の波長帯域に関するイメージセンサ（２０１）とを含むだけで、第４の波長帯域に関する色成分データを好適に取得できる。

また、画像処理装置に使用される読み取り手段が、第１の波長帯域に関する光源（例：緑色ＬＥＤ）と、第２の波長帯域に関する光源（例：緑色ＬＥＤ）と、第３の波長帯域に関する光源（例：赤色ＬＥＤ）と、何れかの光源による原稿画像からの反射光を受光するイメージセンサ（例：１つのラインセンサ）とを含む、ＣＩＳ方式画像読み取り装置においても、本実施形態に係る発明は好適に適用される。

なお、本実施形態に係る画像読み取り装置は、複写機や複合機などの画像形成装置に組み込まれてもよい。よって、このような画像形成装置も本発明の１つである。また、図７に示したフローチャートに則した制御プログラム（ＲＯＭ４０３等に記憶されている。）も本発明の１つである。

実施形態に係る画像読取装置の概略断面図である。 実施形態に係るＣＣＤタイプのイメージセンサの一例を示す図である。 実施形態に係るイメージセンサの相対分光感度特性の一例を示した図である。 実施形態に係る画像処理部の例示的な機能ブロック図である。 実施形態に係るＥＧ（エメラルドグリーン）について説明するための図である。 実施形態に係るＥＧ（エメラルドグリーン）について説明するための図である。 実施形態に係る画像処理の例示的なフローチャートである。 実施形態に係るＥＧの画像データを正規化するための処理の概念を説明するための図である。

Claims (2)

1. 原稿画像をＲ色の色成分データとＧ色の色成分データとＢ色の色成分データに分解する色分解手段と、
   前記色分解手段でＢ色として色分解される波長帯域とＧ色として色分解される波長帯域とが重なりあうＥＧ（エメラルドグリーン）色の波長帯域の色成分データを、前記色分解手段で得られたＢ色の色成分データとＧ色の色成分データとから疑似的に作成する作成手段であって、前記色分解手段におけるＢ色とＧ色其々の分光感度特性の曲線と波長軸とで囲まれる面積と、該面積のうちＥＧ色に該当する波長帯域の面積との比だけ、Ｂ色とＧ色其々の信号にＥＧ色の信号が含まれるとして、Ｂ色とＧ色其々の信号に含まれるＥＧ色の波長帯域の信号（Ｂｇ，Ｇｂ）を其々算出し、その和をＥＧ色の色成分データとして作成する作成手段と、
   前記Ｒ色の色成分データと、前記Ｇ色の色成分データと、前記Ｂ色の色成分データと、前記作成手段で作成した前記ＥＧ色の色成分データとの其々にガンマ変換処理を施す変換手段と、
   前記変換手段で変換された４色の色成分データに４×３のマトリックス演算を施して、ＲＧＢ３色の色成分データを得る演算手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記色分解手段は、Ｒ色光源、Ｇ色光源、Ｂ色光源とを有し、何れか一つの光源により前記原稿を照明し、その反射光をイメージセンサで受光することで該光源の色に対応する色成分データを得ることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。

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