JP4895391B2 - Image reading device - Google Patents

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Description

本発明は、光学的に原稿を読み取る画像読み取り装置に関し、特に、CMOSセンサから出力される画像信号のリニアリティ不良を補正する技術に特徴のある画像読み取り装置に関する。   The present invention relates to an image reading apparatus that optically reads an original, and more particularly to an image reading apparatus that is characterized by a technique for correcting a linearity defect of an image signal output from a CMOS sensor.

複写機等のイメージスキャナの光電変換デバイスには、一般にCCDセンサが使用されている。   A CCD sensor is generally used as a photoelectric conversion device of an image scanner such as a copying machine.

デジタルスチルカメラの光電変換デバイスに関しては、近年、CMOSセンサが普及している。CMOSセンサは、CMOSロジックと同じ単一の低電圧で動作し、また製造面でも汎用のプロセスが応用できるという利点がある。しかしながら、CMOSセンサは、各フォトダイオードに増幅器を設ける構成のため、各増幅器の特性差により固定パターンノイズが生じやすい。   In recent years, CMOS sensors have been widely used for photoelectric conversion devices of digital still cameras. The CMOS sensor has an advantage that it operates at the same low voltage as that of the CMOS logic, and that a general-purpose process can be applied in manufacturing. However, since the CMOS sensor has a configuration in which an amplifier is provided for each photodiode, fixed pattern noise is likely to occur due to a characteristic difference between the amplifiers.

CMOSセンサを1次元に配置し、従来のCCDラインセンサと同等の機能を有するCMOSラインセンサをイメージスキャナに搭載した場合、上述した増幅器の特性差が画像不良として生じることがある。   When the CMOS sensor is arranged one-dimensionally and a CMOS line sensor having a function equivalent to that of a conventional CCD line sensor is mounted on an image scanner, the above-described difference in amplifier characteristics may occur as an image defect.

図1は、CMOSセンサにおける増幅器の特性差の一例を入出力特性として模式的に表した図である。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an input / output characteristic difference between amplifiers in a CMOS sensor.

増幅器の特性差が直線性を有している場合は、イメージスキャナで一般的に実施されている画素毎のゲイン補正である白シェーディング、及び黒シェーディングで補正することが可能である。しかし、CMOSセンサでは、図6に示すように、入射光量−出力信号レベルの関係が非線形性の特性を示すケースがある。   When the characteristic difference of the amplifier has linearity, it can be corrected by white shading and black shading which are gain correction for each pixel which is generally performed in an image scanner. However, in the CMOS sensor, as shown in FIG. 6, there is a case where the relationship between the incident light quantity and the output signal level shows a non-linear characteristic.

このような場合、白、及び黒シェーディング補正を実施すれば、画素毎の黒レベル、及び白レベルの合わせ込みは可能であるが、中間調においては十分な補正がなされない。その結果、出力される画像データは非線形な特性を持つ画素位置において、画像副走査スジとして現れていた。   In such a case, if the white and black shading correction is performed, the black level and the white level can be adjusted for each pixel, but sufficient correction is not performed in the halftone. As a result, the output image data appears as an image sub-scanning streak at pixel positions having nonlinear characteristics.

増幅器の特性ばらつきは画像品位低下につながるので、その特性改善のため種々の対策が提案されている。特許文献1では、画素欠陥を検出するために以下の技術を提案している。即ち、各素子の出力レベルを一次関数y=ax+bとして表し、予め設定された定数a0、b0と比較することによって画素欠陥を発見し、その画素に対して最適な定数を設定して画像補正しようとするものである。
特開2000−92397号公報
Since variations in the characteristics of amplifiers lead to a reduction in image quality, various countermeasures have been proposed to improve the characteristics. Patent Document 1 proposes the following technique for detecting pixel defects. That is, the output level of each element is expressed as a linear function y = ax + b, and a pixel defect is found by comparing with the preset constants a0 and b0, and an optimal constant is set for the pixel to correct the image. It is what.
JP 2000-92397 A

上記従来技術は、リファレンスとなる1次関数y=ax+bに対する傾き、及び切片からのずれを検出するものであって、シェーディング補正を行わないデジタルスチルカメラのエリアセンサにおいて有効な手法である。   The above-described conventional technique detects an inclination with respect to a linear function y = ax + b serving as a reference and a deviation from an intercept, and is an effective technique in an area sensor of a digital still camera that does not perform shading correction.

しかしながら、検出しようとする画素欠陥は、センサを有したイメージスキャナで実施される画素毎の黒シェーディング補正、白シェーディング補正により補正することが可能であり、イメージスキャナに適した検出・補正手法とはいえない。   However, pixel defects to be detected can be corrected by black shading correction and white shading correction for each pixel performed by an image scanner having a sensor. What is a detection / correction method suitable for an image scanner? I can't say that.

本発明の目的は、CMOSラインセンサの増幅器のリニアリティ不良に起因する画像スジを補正し、良好な画像を実現する画像読み取り装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an image reading apparatus that corrects image streaks due to poor linearity of an amplifier of a CMOS line sensor and realizes a good image.

上記目的を達成するために、請求項1記載の画像読み取り装置は、原稿を照明するための光源と、前記光源により原稿から反射された光を電気信号に変換するCMOSラインセンサとを備える画像読み取り装置において、前記光源により照明された白色基準板を前記CMOSラインセンサにより読み取ることで白シェーディング補正係数を算出する算出手段と、前記光源の光量を変更する変更手段と、前記変更手段により前記光源の光量が変更された後に前記CMOSラインセンサにより前記白色基準板を読み取り、前記算出手段で算出したシェーディング補正係数を使用して前記CMOSラインセンサにより前記原稿を読み取って得られた画像データにシェーディング補正を行う補正手段と、前記補正手段によるシェーディング補正後の画像データを、1画素毎に所定値と比較することによって画像のリニアリティを検査するリニアリティ検査手段と、前記リニアリティ検査手段によりリニアリティ不良が検出された画素の位置及び前記CMOSラインセンサの出力レベルを記憶する記憶手段と、前記CMOSラインセンサの入力レベルと前記記憶手段に記憶された前記CMOSラインセンサの出力レベルから補正係数を算出して前記記憶手段に記憶する補正係数算出手段と、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り時に、前記記憶手段から前記画素の位置と当該画素の位置に対応する前記補正係数を読み出して、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り画像データに対して補正処理を行うリニアリティ補正手段と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, an image reading apparatus according to claim 1 , comprising: a light source for illuminating a document; and a CMOS line sensor that converts light reflected from the document by the light source into an electrical signal. in the apparatus, a calculation means for calculating a white shading correction coefficient a white reference plate that is illuminated by the light source by reading by the CMOS line sensor, and changing means for changing the light quantity of the light source, the light source by said changing means After the light amount is changed, the white reference plate is read by the CMOS line sensor, and the shading correction is performed on the image data obtained by reading the original by the CMOS line sensor using the white shading correction coefficient calculated by the calculation unit. a correction unit for performing, after the shading correction by the correction means The linearity inspection means for inspecting the linearity of the image by comparing the image data with a predetermined value for each pixel, and the pixel position where the linearity inspection is detected by the linearity inspection means and the output level of the CMOS line sensor are stored. Storage means for calculating the correction coefficient from the input level of the CMOS line sensor and the output level of the CMOS line sensor stored in the storage means, and storing the correction coefficient in the storage means; and the CMOS line sensor Linearity correction means for reading out the position of the pixel and the correction coefficient corresponding to the position of the pixel from the storage means and performing correction processing on the read image data of the original by the CMOS line sensor when reading the original by , characterized in that it comprises a.

請求項記載の画像読み取り装置は、原稿を照明するための光源と、前記光源により原稿から反射された光を電気信号に変換するCMOSラインセンサとを備える画像読み取り装置において、前記光源により照明された白色基準板を前記CMOSラインセンサにより読み取ることで白シェーディング補正係数を算出する算出手段と、前記CMOSラインセンサの蓄積時間を変更する変更手段と、前記変更手段により前記CMOSラインセンサの蓄積時間が変更された後に前記CMOSラインセンサにより前記白色基準板を読み取り、前記算出手段で算出した白シェーディング補正係数を使用して前記CMOSラインセンサにより前記原稿を読み取って得られた画像データにシェーディング補正を行う補正手段と、前記補正手段によるシェーディング補正後の画像データを、1画素毎に所定値と比較することによって画像データのリニアリティを検査するリニアリティ検査手段と、前記リニアリティ検査手段によりリニアリティ不良が検出された画素の位置及び前記CMOSラインセンサの出力レベルを記憶する記憶手段と、前記CMOSラインセンサの入力レベルと前記記憶手段に記憶された前記CMOSラインセンサの出力レベルから補正係数を算出して前記記憶手段に記憶する補正係数算出手段と、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り時に前記記憶手段から前記画素の位置と当該画素の位置に対応する前記補正係数を読み出して、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り画像データに対して補正処理を行うリニアリティ補正手段と、を備えることを特徴とする。 The image reading apparatus according to claim 2, wherein the image reading apparatus includes a light source for illuminating the document and a CMOS line sensor that converts light reflected from the document by the light source into an electric signal. A white shading correction coefficient is calculated by reading the white reference plate with the CMOS line sensor; a changing means for changing the storage time of the CMOS line sensor; and a storage time of the CMOS line sensor by the changing means. After the change, the white reference plate is read by the CMOS line sensor, and the shading correction is performed on the image data obtained by reading the original by the CMOS line sensor using the white shading correction coefficient calculated by the calculation means. a correction unit, Shede by the correcting means The image data after the ring corrected, and linearity inspection means for inspecting the linearity of the image data by comparing with a predetermined value for each pixel, the position and the CMOS line sensor pixels linearity defect is detected by the linearity test means storage means for storing the output level, the correction coefficient calculation means for storing in the storage means to calculate a correction factor from the output level of the CMOS line sensor stored in the input level and the storage means of the CMOS line sensor When the original is read by the CMOS line sensor , the position of the pixel and the correction coefficient corresponding to the position of the pixel are read from the storage means, and the correction processing is performed on the read image data of the original by the CMOS line sensor. And linearity correction means for performing To.

本発明によれば、CMOSラインセンサの増幅器のリニアリティ不良に起因する画像スジを補正し、良好な画像を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to correct an image streak caused by a poor linearity of an amplifier of a CMOS line sensor and realize a good image.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

増幅器のリニアリティ不良のある画素の検出方法について説明する。リニアリティが正常かどうかを判定するためには、CMOSセンサから出力される信号レベルが0の状態から基準白などを読み取ったときの信号レベル、更にこれらの中間の信号レベルを複数取得する。そして、それらデータが線形性を有しているかどうかで判定する。   A method for detecting a pixel having a poor linearity of the amplifier will be described. In order to determine whether or not the linearity is normal, a plurality of signal levels obtained by reading reference white or the like from a state in which the signal level output from the CMOS sensor is 0 and a plurality of intermediate signal levels are acquired. And it determines by whether those data have linearity.

リニアリティ不良画素検出開始に際し、シェーディング補正係数の算出が行われる。具体的には、原稿を照明する光源を消灯した状態でのCMOSセンサ出力レベル、或いは黒基準板を読み取った際のCMOSセンサ出力より黒シェーディング係数を算出する。   At the start of detection of defective linearity pixels, a shading correction coefficient is calculated. Specifically, the black shading coefficient is calculated from the CMOS sensor output level when the light source for illuminating the document is turned off or the CMOS sensor output when the black reference plate is read.

続いて、光源を転送し、白基準を読み取り、白シェーディング係数を算出する。白、及び黒シェーディング係数によりシェーディング補正されたCMOSセンサ出力は全画素黒レベル、白レベルが所定値均一となる。   Subsequently, the light source is transferred, the white reference is read, and the white shading coefficient is calculated. In the CMOS sensor output subjected to shading correction by the white and black shading coefficients, the black level and white level of all pixels are uniform by a predetermined value.

次に黒、及び白の中間となるCMOSセンサ出力を取得する。CMOSセンサに中間調を出力させるための方法は種々のものが考えられる。   Next, a CMOS sensor output that is intermediate between black and white is acquired. There are various methods for outputting a halftone to the CMOS sensor.

ひとつは光源の光量を制御する方法である。白シェーディング補正係数生成時の光源の光量を100%とした場合、例えば、25%、50%、75%の光量で光源を点灯した状態で、CMOSセンサの出力レベルを取得するものである。   One is a method of controlling the light quantity of the light source. When the light amount of the light source at the time of generating the white shading correction coefficient is 100%, for example, the output level of the CMOS sensor is acquired in a state where the light source is turned on with a light amount of 25%, 50%, and 75%.

もうひとつは蓄積時間を制御する方法である。例えば、通常の原稿(画像)読み取りを行うときの蓄積時間に対して2倍、3倍、4倍などの蓄積時間設定を行い、各蓄積時間設定でのCMOSセンサの出力レベルを取得するものである。4倍設定時を100%とすれば、蓄積時間設定を通常設定、2倍、3倍としたときは、上述の光量変更25%、50%、75%での読み取りを行ったのと同等の処理となる。   The other is a method for controlling the accumulation time. For example, the accumulation time setting such as 2 times, 3 times, 4 times, etc. is performed with respect to the accumulation time when reading a normal document (image), and the output level of the CMOS sensor at each accumulation time setting is acquired. is there. If the 4 times setting is set to 100%, if the accumulation time setting is set to the normal setting, 2 times, or 3 times, it is equivalent to reading with the above-mentioned light amount change 25%, 50%, 75%. It becomes processing.

図2は、光源の光量調整、或いは蓄積時間を変更して得られたCMOSリニアセンサの出力特性例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an output characteristic example of the CMOS linear sensor obtained by adjusting the light amount of the light source or changing the accumulation time.

図2において、白丸、及び黒丸は光量調整、或いは蓄積時間を変更した際に得られたCMOSセンサの出力レベルを表している。白丸はCMOSセンサの出力特性が正常な場合で、黒丸がリニアリティ不良のある画素の出力特性となる。 2, white circles, and black circles light amount adjustment, or Ru Tei represents the output level of the CMOS sensor obtained when changing the accumulation time. The white circle is when the output characteristic of the CMOS sensor is normal, and the black circle is the output characteristic of a pixel with poor linearity.

シェーディング補正後の白レベルが256階調で255となるような処理をした場合には、シェーディング補正後のCMOSセンサ出力は増幅器のリニアリティが正常であれば入出力特性は以下のようになる。   When processing is performed such that the white level after shading correction is 255 at 256 gradations, the CMOS sensor output after shading correction has the following input / output characteristics if the linearity of the amplifier is normal.

光量100%設定(或いは蓄積時間4倍設定)では255レベル近傍、光量75%設定(蓄積時間3倍設定)では191レベル近傍、光量50%設定(蓄積時間2倍設定)では127レベル近傍、光量25%設定(蓄積時間1倍設定)では63レベル近傍となる。   Near the 255th level when the light intensity is set to 100% (or 4 times the accumulation time), near the 191st level when the light intensity is set to 75% (the accumulation time is set to 3 times), near the 127th level when the light intensity is set to 50% (the accumulation time is set twice) If the setting is 25% (accumulation time is set to 1 time), it is around 63 levels.

一方、リニアリティ不良のある画素においてはリニアリティが崩れているので、光量変更、或いは蓄積時間変更した場合の出力レベルは、上記説明したレベル値とは大きく異なった数値となる。   On the other hand, since the linearity is deteriorated in a pixel having a poor linearity, the output level when the light amount is changed or the accumulation time is changed is a value that is greatly different from the level value described above.

本発明では、増幅器のリニアリティが正常な際に出力されるデータ値を理論値として、各画素の出力データが理論値からどの程度は離れているかを判別し、その結果に基づいてリニアリティ不良の画素を発見する。また、その出力レベルからリニアリティ補正係数を算出する。   In the present invention, the data value that is output when the linearity of the amplifier is normal is used as a theoretical value, and it is determined how far the output data of each pixel is from the theoretical value. To discover. A linearity correction coefficient is calculated from the output level.

図3は、本発明の実施の形態に係る画像読み取り装置のブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram of the image reading apparatus according to the embodiment of the present invention.

図3において、本画像読み取り装置は、原稿を照明する光源(照明手段)301、光源301を点灯駆動するための点灯回路302、タイミングジェネレータ(TG)303、点灯回路502を制御して光源301の光量を制御するCPU304を備える。   In FIG. 3, the image reading apparatus controls a light source (illuminating unit) 301 that illuminates a document, a lighting circuit 302 that drives and drives the light source 301, a timing generator (TG) 303, and a lighting circuit 502. A CPU 304 for controlling the amount of light is provided.

また、本画像読み取り装置は、原稿からの反射光を電気信号に変換するCMOSラインセンサ(1次元CMOS撮像素子)305、シェーディング補正部306、リニアリティ検出部307を備える。また、本画像読み取り装置は、補正係数算出部308、EEPROM309、リニアリティ補正部310を備える。   The image reading apparatus also includes a CMOS line sensor (one-dimensional CMOS image sensor) 305 that converts reflected light from a document into an electrical signal, a shading correction unit 306, and a linearity detection unit 307. The image reading apparatus also includes a correction coefficient calculation unit 308, an EEPROM 309, and a linearity correction unit 310.

ここで、制御手段としてのCPU304は、光源301の光量を制御する光量制御手段として、また、CMOSラインセンサ305の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段として機能する。   Here, the CPU 304 as a control unit functions as a light amount control unit that controls the light amount of the light source 301 and as an accumulation time control unit that controls the accumulation time of the CMOS line sensor 305.

TG303は、CMOSラインセンサ305を駆動するためのタイミング信号を生成する回路であり、CPU304による制御で種々のタイミング信号を生成可能である。従って、CPU304の制御により蓄積時間を変更した駆動信号を生成することが可能である。   The TG 303 is a circuit that generates a timing signal for driving the CMOS line sensor 305, and can generate various timing signals under the control of the CPU 304. Therefore, it is possible to generate a drive signal whose storage time is changed under the control of the CPU 304.

CMOSラインセンサ305の出力信号は、ゲイン処理、オフセット処理等のアナログ信号処理、AD変換等のデジタル信号処理がなされた後、シェーディング補正部306に入力される。   The output signal of the CMOS line sensor 305 is input to the shading correction unit 306 after analog signal processing such as gain processing and offset processing, and digital signal processing such as AD conversion.

シェーディング補正部306では、光源消灯状態、或いは黒基準を読み取って生成した黒シェーディング係数による黒シェーディング補正、光源を点灯して白基準を読み取って生成した白シェーディング係数による白シェーディング処理が行われる。   The shading correction unit 306 performs a light shading state or black shading correction using a black shading coefficient generated by reading the black reference, and white shading processing using a white shading coefficient generated by turning on the light source and reading the white reference.

リニアリティ補正部310、シェーディング補正部306から出力される画像データに対してリニアリティ補正を行う回路である。   This is a circuit that performs linearity correction on image data output from the linearity correction unit 310 and the shading correction unit 306.

EEPROM309は、リニアリティ検出部307の検出結果に基づいて、画像データの画素位置、及び光量制御手段としてのCPU304により光量制御した際の画像データレベルを保持する保持手段として機能する。また、EEPROM309は、リニアリティ検出部307により検出された主走査位置、及び補正係数算出部308により算出された補正係数を記憶する記憶手段として機能する。   The EEPROM 309 functions as a holding unit that holds the pixel position of the image data based on the detection result of the linearity detection unit 307 and the image data level when the light amount is controlled by the CPU 304 as the light amount control unit. The EEPROM 309 functions as a storage unit that stores the main scanning position detected by the linearity detection unit 307 and the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit 308.

図4は、図3におけるリニアリティ補正部の処理の概略を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an outline of processing of the linearity correction unit in FIG.

原稿(画像)読み取り開始が指示されると、CPU304は、EEPROM309より補正すべき画素位置(n画素目)、及びそれに対応した補正係数を読み出し、リニアリティ補正部310に設定する。   When an instruction to start reading a document (image) is issued, the CPU 304 reads out the pixel position (n-th pixel) to be corrected from the EEPROM 309 and a correction coefficient corresponding to the pixel position, and sets them in the linearity correction unit 310.

シェーディング補正部306からはシェーディング補正後の画像データとともに、画像データの主走査の順序に同期した画像カウンタデータが出力され、リニアリティ補正部310に出力される。   From the shading correction unit 306, together with the image data after shading correction, image counter data synchronized with the main scanning order of the image data is output and output to the linearity correction unit 310.

カウンタデータは、リニアリティ補正部310にて、補正を実施する画素位置の設定値nと比較され、カウンタデータと画素位置の設定値nが一致したとき、対応する画像データDnに対して補正処理を実施する。   The counter data is compared with the set value n of the pixel position to be corrected by the linearity correction unit 310, and when the counter data matches the set value n of the pixel position, correction processing is performed on the corresponding image data Dn. carry out.

カウンタデータと画素位置の設定値が一致しない場合は、補正処理が不要なので、入力画像データはスルーされる。尚、CMOSラインセンサ305の1ライン分の画素に対して、複数画素分、リニアリティ不良検出、補正処理を行うことが可能である。   If the counter data and the set value of the pixel position do not match, the correction process is unnecessary, and the input image data is passed through. Note that it is possible to perform linearity defect detection and correction processing for a plurality of pixels with respect to pixels for one line of the CMOS line sensor 305.

補正処理は、後述する図6に示した入出力特性に従ってなされる。画像のビット深度に対応した1次元のLUT方式、或いは入力レベル0,64,127,191,255に対して用意された補正係数を使用する。そして、これらの間の入力画像データに対しては隣接する入力画像データに対応する補正係数の線形補間で算出する。   The correction process is performed according to the input / output characteristics shown in FIG. A one-dimensional LUT method corresponding to the bit depth of the image or a correction coefficient prepared for input levels 0, 64, 127, 191, 255 is used. The input image data between them is calculated by linear interpolation of correction coefficients corresponding to adjacent input image data.

図5は、図3の画像読み取り装置によって実行されるリニアリティ不良画素の検出処理(リニアリティ検出・補正係数算出処理)の手順を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the detection process of linearity failure pixels (linearity detection / correction coefficient calculation process) executed by the image reading apparatus of FIG.

本処理は、図3におけるCPU304によって実行される。   This process is executed by the CPU 304 in FIG.

検出処理開始が指示されると、ステップS101にて、シェーディング補正係数算出が実施される(算出手段)。光源301を消灯した状態で読み取り動作を行うことで、黒シェーディング補正係数を算出し、光源301を点灯させた状態で白色基準板を読み取ることで、白シェーディング補正係数を算出する。尚、この際、光源光量、及び蓄積時間はCMOSラインセンサ305の出力が最大になる設定にて行う。   When the detection processing start is instructed, shading correction coefficient calculation is performed (calculation means) in step S101. A black shading correction coefficient is calculated by performing a reading operation with the light source 301 turned off, and a white shading correction coefficient is calculated by reading the white reference plate with the light source 301 turned on. At this time, the light source light amount and the accumulation time are set so that the output of the CMOS line sensor 305 is maximized.

ステップS102にて、光源光量、或いは蓄積時間の変更を行う(変更手段)。光源光量、蓄積時間の変更に際しては、ステップS101でのセンサ出力レベルより小さくなるような設定を行う。例えば、ステップS101での光源光量、或いは蓄積時間設定でのセンサ出力を100%とした場合、センサ出力が75%になるように設定する。   In step S102, the light source light amount or the accumulation time is changed (changing means). When changing the light source light amount and the accumulation time, settings are made so as to be smaller than the sensor output level in step S101. For example, when the light source amount in step S101 or the sensor output at the accumulation time setting is 100%, the sensor output is set to 75%.

ステップS103にて、白色基準板(白板)の読み取りを実施する。このとき、ステップS101で算出した白、及び黒シェーディング係数を使用したシェーディング補正を実施する(補正手段)。   In step S103, the white reference plate (white plate) is read. At this time, shading correction is performed using the white and black shading coefficients calculated in step S101 (correction means).

ステップS104にてレベル判定が行われる(判定手段)。ステップS102での光源光量、或いは蓄積時間設定が75%設定であった場合、シェーディング補正後のセンサ出力値は256階調255レベルの75%となる191レベルが正常な出力値となるので、この値を基準レベル(基準値)としてレベル判定を実施する。   In step S104, level determination is performed (determination means). If the light source light amount or the accumulation time setting in step S102 is set to 75%, the sensor output value after shading correction is a normal output value at 191 level which is 75% of 256 gradation 255 level. Level judgment is performed using the value as a reference level (reference value).

読み取りレベルのばらつき等を考慮して、基準レベルはある程度の範囲を持つように設定してもよい。レベル判定はCMOSラインセンサ305の全画素を対象とし、1画素毎に判定が行われ、判定結果の結果基準レベルから外れる画素があった場合にはNG判定がなされ、ステップS104の処理が行われる。   The reference level may be set to have a certain range in consideration of variations in the reading level. The level determination is performed for all pixels of the CMOS line sensor 305, and determination is performed for each pixel. If there is a pixel that is outside the reference level as a result of the determination, an NG determination is made, and the process of step S104 is performed. .

ステップS105では、ステップS103でのレベル判定の結果に基づいてリニアリティ不良を検出する(検出手段)。そして、NGの画素の情報を記憶する処理が行われる。記憶される情報は画素の位置、出力レベルであり、後のリニアリティ補正処理を行う際の補正係数算出、補正位置を決定するのに使用される。   In step S105, a linearity failure is detected based on the level determination result in step S103 (detection means). And the process which memorize | stores the information of the pixel of NG is performed. The stored information is the pixel position and output level, and is used to calculate the correction coefficient and determine the correction position when performing the later linearity correction processing.

ステップS106では、光源光量、或いは蓄積時間設定処理の実施判定処理がなされる。判定すべき光源光量、或いは蓄積時間の設定条件がまだある場合は、ステップS102に移行し、次の条件設定を行う。例えば、75%設定でのレベル判定処理後には、50%設定、25%設定を順次実施されるように処理される。   In step S106, an execution determination process for the light source quantity or the accumulation time setting process is performed. If there is still a setting condition of the light source quantity to be determined or the accumulation time, the process proceeds to step S102, and the next condition setting is performed. For example, after the level determination processing at 75% setting, processing is performed so that 50% setting and 25% setting are sequentially performed.

すべての条件での処理が終了していれば、本フローが終了となる。   If the processing under all conditions has been completed, this flow ends.

上記のフローを実施する場合は、シェーディング補正部306の出力はリニアリティ検出部307に送られる。リニアリティ検出部307に送られた画像データは、1画素ずつ所定値と比較され、画像のリニアリティが検査(検出)される。   When the above flow is performed, the output of the shading correction unit 306 is sent to the linearity detection unit 307. The image data sent to the linearity detection unit 307 is compared with a predetermined value pixel by pixel, and the linearity of the image is inspected (detected).

リニアリティが崩れていると判定された場合、判定された画素の位置を記憶するとともに、画像データは補正係数算出部308に送られ、画像データと所定値の比率から補正係数が算出される。その後、画素位置と補正係数はEEPROM309に記憶される。   When it is determined that the linearity is broken, the determined pixel position is stored, and the image data is sent to the correction coefficient calculation unit 308, and the correction coefficient is calculated from the ratio between the image data and a predetermined value. Thereafter, the pixel position and the correction coefficient are stored in the EEPROM 309.

図5の処理フローを実施した結果、リニアリティ不良画素と判断された画素は、図2に示したような正常の特性に対して、上側に凸の特性が得られる。   As a result of performing the processing flow of FIG. 5, a pixel determined to be a poor linearity pixel has an upward convex characteristic with respect to the normal characteristic as shown in FIG. 2.

図6は、図2における上側に凸特性の画素に対する補正係数を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing correction coefficients for pixels having convex characteristics on the upper side in FIG.

図6において、横軸がリニアリティ補正部310に入力される画像データレベル(入力レベル)、縦軸は補正係数を示しており、実線が補正係数特性で、入力レベル25%、50%、75%のところで変極点を持つ折れ線特性となる。   In FIG. 6, the horizontal axis indicates the image data level (input level) input to the linearity correction unit 310, the vertical axis indicates the correction coefficient, the solid line indicates the correction coefficient characteristic, and the input levels are 25%, 50%, and 75%. It becomes a polyline characteristic with an inflection point.

変極点に相当する補正系数は、正常時の出力レベルと実際の検出処理フローで取得した出力レベルの比率から算出される。例えば、光量設定(或いは蓄積時間設定)が25%のとき、正常時の入力レベルは63になるのに対して、116が入力されているとする。   The correction coefficient corresponding to the inflection point is calculated from the ratio between the normal output level and the output level acquired in the actual detection processing flow. For example, when the light amount setting (or accumulation time setting) is 25%, the normal input level is 63, whereas 116 is input.

この場合、入力レベル116を正常時の入力63レベルにするために、補正係数として63/116=0.543が用意される。同様に50%、75%の光量条件(或いは蓄積時間条件)における補正係数が算出される。   In this case, 63/116 = 0.543 is prepared as a correction coefficient in order to set the input level 116 to the normal input 63 level. Similarly, the correction coefficient is calculated under the light amount conditions (or accumulation time conditions) of 50% and 75%.

次に、3つの条件で算出された補正係数より3つの条件での入力レベル、及び0レベル、255レベル以外の入力レベルでの補正係数が算出される。具体的には、1次関数近似方式で、例えば、光量(蓄積時間)25%設定の入力レベル63と、50%設定の入力レベル127の間のレベル差と補正係数の差分から一次近似式を生成する。   Next, an input level under three conditions and a correction coefficient at an input level other than the 0 level and the 255 level are calculated from the correction coefficients calculated under the three conditions. Specifically, in a linear function approximation method, for example, a linear approximation expression is obtained from the difference between the level difference between the input level 63 with 25% light intensity (accumulation time) and the input level 127 with 50% setting and the correction coefficient. Generate.

そして、その近似式から64レベルから126までの補正係数を算出するものである。他の入力データ範囲についても同様な方法で補正係数を算出するが、入力データレベルが0の時は出力レベルが0、入力データレベルが255の時は出力レベルが255なるものとして補正係数を算出する。   Then, correction coefficients from 64 levels to 126 are calculated from the approximate expression. The correction coefficient is calculated in the same manner for other input data ranges, but the correction coefficient is calculated assuming that the output level is 0 when the input data level is 0, and the output level is 255 when the input data level is 255. To do.

以上説明したように、本発明では、CMOSラインセンサ305の増幅器のリニアリティ不良を、光源301の光量条件、或いはCMOSラインセンサ305の蓄積時間条件を変更して基準白板を読み取ることにより、画素毎に検出する。そして、画素毎に補正するので、リニアリティ不良に起因する副走査スジ等の画像品位低下を抑制することが可能である。   As described above, in the present invention, the linearity defect of the amplifier of the CMOS line sensor 305 is detected for each pixel by changing the light amount condition of the light source 301 or the accumulation time condition of the CMOS line sensor 305 and reading the reference white plate. To detect. Since correction is performed for each pixel, it is possible to suppress deterioration in image quality such as sub-scanning streaks due to poor linearity.

また、画像読み取り装置単体で検出処理が可能で、リニアリティ不良の検出にチャート等の検出用部材が不要なので、CMOSラインセンサ305を搭載した光学ユニットが市場で交換される場合でも、リニアリティ不良の検出、補正が可能である。   In addition, detection processing is possible with the image reading device alone, and no detection member such as a chart is required for detection of linearity failure. Therefore, even when the optical unit equipped with the CMOS line sensor 305 is replaced on the market, detection of linearity failure is possible. Correction is possible.

CMOSセンサにおける増幅器の特性差の一例を入出力特性として模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the characteristic difference of the amplifier in a CMOS sensor as an input-output characteristic. 光源の光量調整、或いは蓄積時間を変更して得られたCMOSリニアセンサの出力特性例を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic example of a CMOS linear sensor obtained by adjusting the light quantity adjustment of a light source, or changing accumulation time. 本発明の実施の形態に係る画像読み取り装置のブロック図である。1 is a block diagram of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention. 図3におけるリニアリティ補正部の処理の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a process of the linearity correction | amendment part in FIG. 図3の画像読み取り装置によって実行されるリニアリティ不良画素の検出処理(リニアリティ検出・補正係数算出処理)の手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of detection processing (linearity detection / correction coefficient calculation processing) of a linearity defect pixel executed by the image reading apparatus of FIG. 3. 図2における上側に凸特性の画素に対する補正係数を示す図である。It is a figure which shows the correction coefficient with respect to the pixel of a convex characteristic on the upper side in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

301 光源
302 点灯回路
303 タイミングジェネレータ(TG)
304 CPU
305 CMOSラインセンサ
306 シェーディング補正部
307 リニアリティ検出部
308 補正係数算出部
309 EEPROM
310 リニアリティ補正部
301 Light source 302 Lighting circuit 303 Timing generator (TG)
304 CPU
305 CMOS line sensor 306 Shading correction unit 307 Linearity detection unit 308 Correction coefficient calculation unit 309 EEPROM
310 Linearity correction unit

Claims (2)

原稿を照明するための光源と、前記光源により原稿から反射された光を電気信号に変換するCMOSラインセンサとを備える画像読み取り装置において、
前記光源により照明された白色基準板を前記CMOSラインセンサにより読み取ることで白シェーディング補正係数を算出する算出手段と、
前記光源の光量を変更する変更手段と、
前記変更手段により前記光源の光量が変更された後に前記CMOSラインセンサにより前記白色基準板を読み取り、前記算出手段で算出したシェーディング補正係数を使用して前記CMOSラインセンサにより前記原稿を読み取って得られた画像データにシェーディング補正を行う補正手段と、
前記補正手段によるシェーディング補正後の画像データを、1画素毎に所定値と比較することによって画像のリニアリティを検査するリニアリティ検査手段と、
前記リニアリティ検査手段によりリニアリティ不良が検出された画素の位置及び前記CMOSラインセンサの出力レベルを記憶する記憶手段と、
前記CMOSラインセンサの入力レベルと前記記憶手段に記憶された前記CMOSラインセンサの出力レベルから補正係数を算出して前記記憶手段に記憶する補正係数算出手段と、
前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り時に、前記記憶手段から前記画素の位置と当該画素の位置に対応する前記補正係数を読み出して、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り画像データに対して補正処理を行うリニアリティ補正手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
In an image reading apparatus comprising a light source for illuminating a document, and a CMOS line sensor that converts light reflected from the document by the light source into an electrical signal,
Calculating means for calculating a white shading correction coefficient by reading the white reference plate illuminated by the light source with the CMOS line sensor ;
Changing means for changing a light amount of the light source,
After the light quantity of the light source is changed by the changing means, the white reference plate is read by the CMOS line sensor, and the original is read by the CMOS line sensor using the white shading correction coefficient calculated by the calculating means. Correction means for performing shading correction on the obtained image data ;
Linearity inspection means for inspecting image linearity by comparing image data after shading correction by the correction means with a predetermined value for each pixel;
Storage means for storing the position of the pixel where the linearity defect is detected by the linearity inspection means and the output level of the CMOS line sensor;
Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient from the input level of the CMOS line sensor and the output level of the CMOS line sensor stored in the storage means and storing the correction coefficient in the storage means;
When the original is read by the CMOS line sensor, the position of the pixel and the correction coefficient corresponding to the position of the pixel are read from the storage unit, and correction processing is performed on the read image data of the original by the CMOS line sensor. Linearity correction means;
An image reading apparatus comprising:
原稿を照明するための光源と、前記光源により原稿から反射された光を電気信号に変換するCMOSラインセンサとを備える画像読み取り装置において、
前記光源により照明された白色基準板を前記CMOSラインセンサにより読み取ることで白シェーディング補正係数を算出する算出手段と、
前記CMOSラインセンサの蓄積時間を変更する変更手段と、
前記変更手段により前記CMOSラインセンサの蓄積時間が変更された後に前記CMOSラインセンサにより前記白色基準板を読み取り、前記算出手段で算出した白シェーディング補正係数を使用して前記CMOSラインセンサにより前記原稿を読み取って得られた画像データにシェーディング補正を行う補正手段と、
前記補正手段によるシェーディング補正後の画像データを、1画素毎に所定値と比較することによって画像データのリニアリティを検査するリニアリティ検査手段と、
前記リニアリティ検査手段によりリニアリティ不良が検出された画素の位置及び前記CMOSラインセンサの出力レベルを記憶する記憶手段と、
前記CMOSラインセンサの入力レベルと前記記憶手段に記憶された前記CMOSラインセンサの出力レベルから補正係数を算出して前記記憶手段に記憶する補正係数算出手段と、
前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り時に前記記憶手段から前記画素の位置と当該画素の位置に対応する前記補正係数を読み出して、前記CMOSラインセンサによる原稿の読み取り画像データに対して補正処理を行うリニアリティ補正手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
In an image reading apparatus comprising a light source for illuminating a document, and a CMOS line sensor that converts light reflected from the document by the light source into an electrical signal,
Calculating means for calculating a white shading correction coefficient by reading the white reference plate illuminated by the light source with the CMOS line sensor;
Changing means for changing the accumulation time of the CMOS line sensor;
After the storage time of the CMOS line sensor is changed by the changing means, the white reference plate is read by the CMOS line sensor, and the original is read by the CMOS line sensor using the white shading correction coefficient calculated by the calculating means. Correction means for performing shading correction on image data obtained by reading; and
Linearity inspection means for inspecting the linearity of the image data by comparing the image data after shading correction by the correction means with a predetermined value for each pixel;
Storage means for storing the position of the pixel where the linearity defect is detected by the linearity inspection means and the output level of the CMOS line sensor;
A correction coefficient calculation means for storing in the storage means to calculate a correction factor from the output level of the CMOS line sensor stored in the input level and the storage means of the CMOS line sensor,
When the original is read by the CMOS line sensor , the position of the pixel and the correction coefficient corresponding to the position of the pixel are read from the storage unit, and correction processing is performed on the read image data of the original by the CMOS line sensor. Linearity correction means;
An image reading apparatus comprising:
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