JP5180054B2

JP5180054B2 - 画像読取装置、画像読取システム及び輪郭検出方法

Info

Publication number: JP5180054B2
Application number: JP2008327062A
Authority: JP
Inventors: 洋平伊藤
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010153975A

Description

本発明は、原稿の輪郭検出技術に関する。

一般に画像読取装置には、読み取った画像から原稿のサイズや傾きを検出するための輪郭検出機能が搭載されている。例えば、画像読取センサの対向面の部材を黒色部材にし、所定の閾値で白黒２値画像を作成し、２値画像における原稿の周縁部領域（白色部）と背景領域（黒色部）の変化箇所に基づいて、輪郭を検出している。しかしながら、周縁部が黒い原稿では、背景と原稿部分の境界位置が検出しにくい。この問題を回避するために、特許文献１に開示された画像読取装置では、対向部材の色を反射率の高い色にしている。

また、特に原稿を搬送しながら読み取るシートフィードスキャナの中に、画像読取センサの対向面の部材を白色にし、読み取った画像を副走査方向に１次微分または２次微分を行って微分情報を生成する微分情報生成手段を備え、原稿上端下端においては微分情報の変化が大きいことを利用して、原稿の境界を検出するものもある。
特開２００５−５７８１３号公報

しかし、黒色の背景部材を備えた画像読取装置では、周縁部が黒色の原稿では、原稿濃度と背景濃度との差が少なく、原稿の輪郭検出が困難となる。一方、この黒色背景における輪郭検出の困難さを避けるために考案された、白色背景部材上にできる影を検出する輪郭検出方法では、原稿濃度が十分に明るいとき、すなわち原稿濃度と背景濃度との差が少ないとき、前記微分情報は十分な変化値を得られないことがある。この場合、微分情報の検出感度を上げることによって、少ない変化も捉えることが可能となるが、その反面ノイズに対する耐性が弱くなり、誤検知の要因となる。このように種類が多くさまざまに異なる原稿に対して輪郭検出を正確に行うことは困難であった。

本発明の目的は、原稿の輪郭検出を正確に行える画像読取装置、画像読取システム及び輪郭検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像読取装置は、原稿から第１の原稿面の画像情報を含む第１の画像データと、第２の原稿面の画像情報を含む第２の画像データとを読み取る画像読取装置において、前記第１の原稿面に光を照射する第１光源と、前記第１の原稿面からの反射光を受光する第１画像読取センサと、前記第２の原稿面に光を照射する第２光源と、前記第２の原稿面からの反射光を受光する第２画像読取センサと、を有し、前記原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記第１の原稿面に向けて斜めに光を照射する位置に前記第１光源を配置し、前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記第２の原稿面に向けて斜めに光を照射する位置に前記第２光源を配置し、前記第１の画像読取センサが読み取った前記第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出し、前記第２の画像読取センサが読み取った前記第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出し、検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出する輪郭検出手段を有することを特徴とする。また、本発明の画像読取装置の輪郭検出方法は、原稿から第１の原稿面の画像情報を含む第１の画像データと、第２の原稿面の画像情報を含む第２の画像データとを読み取る画像読取装置の輪郭検出方法であって、前記原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記第１の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる前記第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出するステップと、前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記第２の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる前記第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出するステップと、検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出するステップと、を有することを特徴とする。さらに、本発明の原稿の輪郭検出方法は、原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記原稿の第１の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出するステップと、前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記原稿の第２の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出するステップと、検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出するステップと、を有することを特徴とする。さらに、原稿の画像を読み取る画像読取装置と、前記画像読取装置を制御する外部装置とを有する画像読取システムにおいて、前記画像読取装置は、前記原稿の搬送方向の上流側から下流側に向けて斜めに光照射した際の反射光を受光する第１の画像読取ユニットと、前記原稿の搬送方向の下流側から上流側に向けて斜めに光照射した際の反射光を受光する第２の画像読取ユニットと、を備え、前記外部装置は、前記画像読取装置の前記第１の画像読取ユニットが読み取った第１の画像データから前記原稿の搬送方向下流側部分を検出し、前記画像読取装置の前記第２の画像読取ユニットが読み取った第２の画像データから前記原稿の搬送方向上流側部分を検出し、検出した前記原稿の搬送方向上流側部分および前記原稿の搬送方向下流側部分に基づいて前記原稿の輪郭を検出することを特徴とする。

明るい原稿、暗い原稿といった、原稿面の明度によらず、正確に原稿の輪郭の検知を行うことが出来る。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図４に、本発明の画像読取装置１とホストコンピュータ２とを汎用の通信ケーブル３で接続した、画像読取システムを例示する。図１は、本発明に係る画像読取装置の搬送路を説明するための断面図である。原稿台１０２の原稿束から原稿１０１を給紙ローラ１０６等によって１枚ずつ分離して搬送路１０８に送り出し、搬送ローラ１０７によって搬送路に沿って搬送する機構を画像読取装置は有している。また、画像読取装置は画像読取センサユニット１０４、１０５の前を通過する原稿から画像を読み取って、排紙部１０３へ排出する。

図２は、本発明に係る画像読取装置１に備えた画像読取装置の回路ブロック図であって、この画像読取装置装置１は制御回路基板２００、ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０３、ＲＯＭ２０４、読取部２０６、モータードライバ２０７、ステッピングモーター２０８および外部Ｉ／Ｆ２０５等を備えている。ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０３、ＲＯＭ２０４、読取部２０６、モータードライバ２０７および外部Ｉ／Ｆ２０５は、システムバス２０１により相互に接続されている。

ＣＰＵ２０２は、画像読取装置の全体を制御する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０２にワーク領域を提供するとともに、画像スキャン時には、読取部２０６から得られる画像データを一時記憶するバッファメモリとして機能する。ＲＯＭ２０４は、各種のプログラムや初期設定値などを記憶している。

読取部２０６は、画像読取センサ２０９を制御するとともに画像読取センサ２０９からの画像信号を処理するために、図示しないＡ／Ｄ変換器およびシェーディング補正処理部を有している。照明ＬＥＤ２１０によって原稿面に照射された光の反射光を画像読取センサ２０９で読み取って、読み取ったアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換し、シェーディング補正を行って、ＲＡＭ２０３へ画像データとして書き込みを行う。

給紙ローラ１０６は、図示しないギア、ベルト、モーターおよびモータードライバによって駆動され、ＣＰＵ２０２によって制御される。搬送ローラ１０７は、ステッピングモーター２０８と図示しないギア、ベルトによって連結されている。ステッピングモーター２０８はモータードライバ２０７を通じてＣＰＵ２０２により制御される。

図３は本画像読取装置の表面画像読取センサユニットと裏面画像読取センサユニットを拡大した断面図である。図３のように表面画像読取センサユニット１０４は、筐体３０１とガラス３０４によって密閉されたユニットである。画像読取センサユニット１０４内には、照明ランプ３０２、画像読取センサ３０３、裏面読取センサユニットにより原稿の裏面を読み取る際の背景部材となる背景板３０５が設けてある。一方、裏面画像読取センサユニット１０５も同様な構成となっている。図３では右から左へ搬送される原稿から画像を読み取るものとして説明する。

使用者がホストコンピュータ２を操作することによって画像読取が開始されると、給紙ローラを駆動した後、レジストセンサ１０９によって画像読取センサの直前に原稿が到達したことを検出し、一定時間後に照明ランプ３０２、３０７を点灯し、同時に画像読取センサ３０３、３０８を動作させて画像を読み取る。画像を読み取って出力した画像信号は読取部２０６でデジタルの画像データに変換される。さらに、シェーディング補正、ガンマ補正、エッジ強調処理等の、画像が好適となるような画像処理を施された画像データを、ホストコンピュータ２に送出するまでの動作が、一般的に行われるスキャン動作である。

次に、本画像処理装置の特徴である、画像データから原稿の輪郭を検出する輪郭検出処理について説明する。

図５は本画像読取装置における、光源（照明ＬＥＤ）と画像読取センサの位置関係を示している。図５において、図３と同様に原稿が右から左へ搬送されたとすると、原稿の到達前に画像読取センサ（表面画像読取センサ）はまず背景部材からの反射光を読み取る。原稿が接近するにつれ、照明ＬＥＤから背景部材へ照射される光がさえぎられ、背景部材上に原稿の影ができることになるため、画像読取センサはその影を読み取ることとなる。その後さらに原稿が搬送されると、画像読取センサは原稿面を読み取ることとなる。すなわち、図６の左に示す原稿から画像を読み取った場合、図６の右に示すように表面の読取画像には原稿画像の上端の上部に、影を読み取ったことによる一定量の暗い影部が形成される。図３において表面読取センサユニットが画像を読み取る動作は図５を用いて上記のように説明できる。

一方、図３において裏面読取センサユニットが画像を読み取る動作は、図５において原稿が左から右へ搬送された場合の画像読取動作に相当する。すなわち、原稿が画像読取センサを通過し終わった後に、原稿が照明ＬＥＤから背景部材へ照射される光をさえぎるので、裏面読取画像には原稿画像の下端の下側に影による一定量の暗い部分が形成される。このように、本画像読取装置においては、表面用の照明ランプ３０２および画像読取センサ３０３を図３のように配置し照射光を斜めに照射することにより、表面では原稿上端側に影が読み取られるように構成している。また、裏面用の照明ランプ３０７および画像読取センサ３０８を図３のように配置し照射光を斜めに照射することにより、裏面では原稿下端側に影が読み取られるように構成している。

図７（ａ）は、上端に影部が形成された画像であり、Ａで示した位置の濃度グラフを図７（ｂ）に示している。原稿端を検出する方法を図８のグラフと図９のフローチャートを用いて説明する。

図８は図７と同様に原稿の濃度グラフを例示したものであるが、このグラフには白紙等のように原稿面が明るい原稿（明原稿）と、原稿面の暗い原稿（暗原稿）の両方のグラフを示している。また、スライスレベルｔｈと影の長さｈは、あらかじめ決定されている固定値である。図９のフローチャートは、ある列における読取画像上端位置から副走査方向へ走査して、読取画像の中にある原稿画像の端部を探索する処理である。まず、ＣＰＵ２０２はステップＳ９０１で初期化を行う。ここでｙは副走査方向の画素位置、ｅｄｇｅとは検出された原稿画像の上端位置である。ｅｄｇｅの値が−１のときは、その縦ラインに原稿画像端が無かったということを表すとする。ステップＳ９０３の処理を副走査方向に１画素ずつずらして行うために、ステップＳ９０２からステップＳ９０４の処理を繰り返すループを形成している。ステップＳ９０３におけるｐｉｘ（ｙ）とはｙ位置における画像明度（明るいほど大きい値）としており、ｐｉｘ（ｙ）が大きく明るいときを背景画像であると判断し、ループ処理を続ける。そしてｐｉｘ（ｙ）がｔｈ以下となったとき（図８の位置Ｐ）、読取画像の中にある原稿画像の外に形成された影の上端を検出したと判断し、影の上端位置ｓｈａｄｏｗにｙの値を記憶する。また、次のステップより影の後端すなわち原稿の上端を検出する処理を行うが、原稿上端が見つけられなかったときのために原稿上端位置ｅｄｇｅにはｓｈａｄｏｗ＋ｈの値を記憶しておく。ここでｈとは、影の長さ値であって、画像読取装置の画像読取センサと光源ＬＥＤの位置関係および原稿搬送路と背景部材との間の距離から、幾何学的に求まる値である。

ステップＳ９０６からステップＳ９０８の処理を繰り返すループは、ステップＳ９０７を副走査方向に１画素ずつずらして繰り返し行うためのループ処理を形成しており、高さの値とｓｈａｄｏｗ＋ｈの値のいずれか小さいほうまで処理を行うようになっている。ステップＳ９０７で画像明度がｔｈを上回ったとき、ｙが原稿画像の上端に達したと判断して（図８の位置Ｑ）、ステップＳ９０９に移る。ステップＳ９０９ではｅｄｇｅに上端位置を記憶して終了する。

図８のように明原稿であれば、読取画像の中にある原稿画像の上端でＳｔｅｐ９０７の判定がＹＥＳとなるが、暗原稿の場合はＳｔｅｐ９０７の判定が常にＮＯとなる。暗原稿の場合、Ｓｔｅｐ９０９の処理を行わずにループ処理を終了してしまうため、ｅｄｇｅの値はｓｈａｄｏｗ＋ｈのまま終了することになる。つまり、明原稿の場合は原稿の上端をそのまま検出し、暗原稿の場合は原稿画像の上に形成された影の上端を検出して、そこからの距離ｈを用いて算出することにより、原稿の明るさによらず原稿の位置を特定することが出来る。

以上のように副走査方向への明度の変化による原稿画像端検出を、画像全体についてすべての列で行うことで、図１０（ａ）のようにｅｄｇｅ位置の集合を得ることが出来る。同様の処理を下端に影のでる裏面で行うことで、図１０（ｂ）のｅｄｇｅ位置の集合を得ることが出来る。

図１０（ｃ）に例示する、上下の原稿端を表す図は、まず図１０（ｂ）の左右を反転した鏡像を作成し、さらに図１０（ａ）の上部原稿端の図と合わせることで作ることができる。図１０（ｃ）の一方のｅｄｇｅ位置の集合の端部から他方のｅｄｇｅ位置の集合の端部への補助線を引くことで、図１０（ｄ）のように原稿全体の輪郭を得ることが出来る。また、裏面の原稿画像の輪郭を表す図を作成するには、まず図１０（ａ）の左右を反転させて図１０（ｂ）と合わせ、補助線を引くようにすればよい。

以上に説明したとおり、本実施例では表面画像には上端に、裏面画像には下端に、影が発生する構成とし、原稿の両面を読み取ってその輪郭を得るようにしたので、原稿が明原稿であるか暗原稿であるかにかかわらず、常に安定した正確な輪郭検出結果を導くことができる。さらに、本発明を用いれば容易に輪郭検出のノイズへの耐性を高めることができる。また、本実施例では表面画像の上端に、裏面画像の下端にそれぞれ影が発生する構成としているが、表面画像には下端に、裏面画像には上端にそれぞれ影が発生する構成としてもよい。

本実施例の輪郭検出処理は、例えば輪郭を境界とする最小の領域を切り出す周知の原稿サイズ検知処理と組み合わせて使用してもよい。また、本実施例の輪郭検出処理は、周知の傾き検知処理と組み合わせて使用してもよい。

例えば輪郭から傾きを算出して、傾きの大きい場合に使用者に警告を出してもよく、また検出した傾きを使用して読み取った原稿画像を正立させるように回転処理を施してもよい。

本実施例の輪郭検出処理は、ＲＯＭ２０４の処理プログラムに基づいてＣＰＵ２０２が処理を実行しているが、不図示の他のＣＰＵ等が実行してもよい。また、本発明の輪郭検出処理の一部または全てをハードウエアによる処理により実現してもよい。

また、本発明の輪郭検出処理はホストコンピュータ２等の外部装置で処理を実行してもよい。この場合は、画像読取装置とこれに接続された外部装置を含む画像読取システムが本発明の画像読取装置に相当する。

画像読取装置の概略断面図画像読取装置の制御系のブロック図本発明の画像読取装置における画像読取センサユニットの断面図画像読取装置とホストコンピュータとを接続したシステムの概略図光源と画像読取センサの位置関係を説明するための図原稿を読み取ったとき画像に現れる影を説明するための図原稿の影が読取画像の輝度に及ぼす影響を説明するための図とグラフ原稿の画像端を検出する方法を説明するための図原稿の画像端を検出する処理のフローチャート表裏のｅｄｇｅ位置の集合からの原稿の輪郭検出処理を説明するための図

符号の説明

１画像読取装置
２ホストコンピュータ
３通信ケーブル
１０１原稿
１０２原稿台
１０３排紙部
１０４表面画像読取センサユニット
１０５裏面画像読取センサユニット
１０６給紙ローラ
１０７搬送ローラ
１０８搬送路
１０９レジストセンサ
２００制御回路基板
２０１システムバス
２０２ＣＰＵ
２０３ＲＡＭ
２０４ＲＯＭ
２０５外部インターフェース
２０６画像読取センサを制御する読取部
２０７モータードライバ
２０８ステッピングモーター
２０９画像読取センサ
２１０光源（照明ＬＥＤ）
３０１画像読取センサユニット筐体
３０２光源
３０３画像読取センサ
３０４ガラス
３０５背景板
３０６画像読取センサユニット筐体
３０７光源
３０８画像読取センサ
３０９ガラス
３１０背景板
３１１搬送中の原稿
３１２背景板で反射して受光される光の光路
３１３原稿面で反射して受光される光の光路
３１４背景板で反射して受光される光の光路
３１５原稿面で反射して受光される光の光路

Claims

原稿から第１の原稿面の画像情報を含む第１の画像データと、第２の原稿面の画像情報を含む第２の画像データとを読み取る画像読取装置において、
前記第１の原稿面に光を照射する第１光源と、
前記第１の原稿面からの反射光を受光する第１画像読取センサと、
前記第２の原稿面に光を照射する第２光源と、
前記第２の原稿面からの反射光を受光する第２画像読取センサと、を有し、
前記原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記第１の原稿面に向けて斜めに光を照射する位置に前記第１光源を配置し、
前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記第２の原稿面に向けて斜めに光を照射する位置に前記第２光源を配置し、
前記第１の画像読取センサが読み取った前記第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出し、
前記第２の画像読取センサが読み取った前記第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出し、
検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出する輪郭検出手段を有することを特徴とする画像読取装置。
前記輪郭検出手段は、
検出された前記第１の端部の末端と、検出された前記第２の端部を反転させた鏡像の末端とを結ぶことにより、前記原稿の輪郭を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
原稿から第１の原稿面の画像情報を含む第１の画像データと、第２の原稿面の画像情報を含む第２の画像データとを読み取る画像読取装置の輪郭検出方法であって、
前記原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記第１の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる前記第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出するステップと、
前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記第２の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる前記第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出するステップと、
検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出するステップと、を有することを特徴とする画像読取装置の輪郭検出方法。
原稿の第１の端部側に影が発生するように、前記原稿の第１の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる第１の画像データから前記原稿の第１の端部を検出するステップと、
前記原稿の第２の端部側に影が発生するように、前記原稿の第２の原稿面に向けて斜めに光を照射して得られる第２の画像データから前記原稿の第２の端部を検出するステップと、
検出された前記第１および第２の端部に基づいて、前記原稿の輪郭を検出するステップと、を有することを特徴とする原稿の輪郭検出方法。
原稿の画像を読み取る画像読取装置と、前記画像読取装置を制御する外部装置とを有する画像読取システムにおいて、
前記画像読取装置は、前記原稿の搬送方向の上流側から下流側に向けて斜めに光照射した際の反射光を受光する第１の画像読取ユニットと、前記原稿の搬送方向の下流側から上流側に向けて斜めに光照射した際の反射光を受光する第２の画像読取ユニットと、を備え、
前記外部装置は、前記画像読取装置の前記第１の画像読取ユニットが読み取った第１の画像データから前記原稿の搬送方向下流側部分を検出し、前記画像読取装置の前記第２の画像読取ユニットが読み取った第２の画像データから前記原稿の搬送方向上流側部分を検出し、検出した前記原稿の搬送方向上流側部分および前記原稿の搬送方向下流側部分に基づいて前記原稿の輪郭を検出することを特徴とする画像読取システム。