JP5354694B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に光を原稿に照射してその反射光を電気信号に変換するイメージセンサチップを複数個用いて構成された画像読取装置を用いた画像処理方式に関するものである。

画像読取装置における原稿の読み取り方式として、光源からの光を原稿に照射して、当該原稿からの反射光をイメージセンサにより受光して電気信号に変換する方式が一般的である。

そして、最近では、装置の小型化を目的として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源として使用して、リニアセンサで画像を読み取るＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）と称されるものが広く普及してきている。

かかるＣＩＳにおけるイメージセンサは、光電変換センサ（画像のピクセルに相当）を直線状に並べたセンサチップを複数個用いて構成された、いわゆるマルチチップ方式のイメージセンサアレイが広く使用されている。

このようなマルチチップ方式のＣＩＳでは、各々のチップ毎に特性が異なるために、原稿を読み取った時に、チップ幅で色むらが発生し、極端な場合には、読み取った画像データに縞模様が生じることになる。

そこで、特許文献１や２を参照すると、彩度を調整するに際して、低彩度の画像信号に対してのみ彩度をおとす変換処理をなすことにより、マルチチップ方式のＣＩＳを構成するチップ幅の単位で発生する色むらを抑制する技術が提案されている。

特開２０１０−１８３３９６号公報 特開２０１０−１５４１５２号公報

しかしながら、上記の特許文献１や２の技術では、前述したように、彩度をおとすことにより色むらを抑制しているが、彩度をおとすことで、色再現性を犠牲にしてしまっているという問題がある。

なお、原稿読み取り前に、白板等でシェーディング補正用データの作成を行って、読み取りデータのシェーディング補正を行うことにより、センサチップ特性のばらつきを抑制することが一般的に知られている。しかしながら、チップ間のγ特性が大きく異なると、中間調において、チップ幅の単位での色むらが起きるという問題がある。

そこで、本発明は、チップ単位でのγ特性の差異に着目して、このγ特性を補正することにより、色再現性を犠牲にすることなく色むらを抑制するようにした画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的としている。

本発明による画像処理装置は、
光を原稿に照射してその反射光を電気信号に変換するイメージセンサチップを複数個用いて構成された画像読取装置における画像処理装置であって、
前記イメージセンサチップのチップ単位のガンマ特性を検出するガンマ特性検出手段と、
この検出されたチップ単位のガンマ特性をそれぞれ補正することによりチップ単位の色むらを抑制する補正手段とを含み、
前記ガンマ特性検出手段は、前記チップの各々において、画像の各ピクセルの階調度の９０％〜６０％のうちの所定の第１の階調度と、前記階調度の４０％〜１０％のうちの所定の第２の階調度とに、それぞれ対応したチップ出力を検出して、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力に基づいて前記チップ毎のガンマ特性を算出する算出手段を有し、
前記算出手段は、あるピクセルにおいて、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を、それぞれｙ１，ｙ２とし、暗補正データをｃとしたとき、
（ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）
を用いて、当該ピクセルの前記ガンマ特性を算出することを特徴とする。

本発明による画像処理方法は、
光を原稿に照射してその反射光を電気信号に変換するイメージセンサチップを複数個用いて構成された画像読取装置における画像処理方法であって、
前記イメージセンサチップのチップ単位のガンマ特性を検出するガンマ特性検出ステップと、
この検出されたチップ単位のガンマ特性をそれぞれ補正することによりチップ単位の色むらを抑制する補正ステップとを含み、
前記ガンマ特性検出ステップは、前記チップの各々において、画像の各ピクセルの階調度の９０％〜６０％のうちの所定の第１の階調度と、前記階調度の４０％〜１０％のうちの所定の第２の階調度とに、それぞれ対応したチップ出力を検出して、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力に基づいて前記チップ毎のガンマ特性を算出する算出ステップを有し、
前記算出ステップは、あるピクセルにおいて、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を、それぞれｙ１，ｙ２とし、暗補正データをｃとしたとき、
（ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）
を用いて、当該ピクセルの前記ガンマ特性を算出することを特徴とする。

本発明によれば、チップ単位のγ特性を算出してこれを逆換算し補正することにより、色むらを抑制するようにしたので、簡単な構成で、かつ色再現性を犠牲にすることなく色むらの抑制が可能となるという効果がある。

本発明の一実施の形態を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態により得られたあるチップのγ特性の例とその補正特性を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態を示すブロック図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態の概略機能ブロック図である。図１を参照すると、本発明の一実施の形態は、画像処理部１と、色むら抑制部２と、マルチチップ方式のＣＩＳ３と、シェーディング補正用データ取得部８とを有して構成されている。

色むら抑制部２は、ＬＥＤ点灯時間調整部４と、γ逆換算部５と、γ算出部６と、変換テーブル７とにより構成されている。ＬＥＤ点灯時間調整部４は、γ算出時において、ＣＩＳ３のＬＥＤ点灯時間を調整する機能を有する。γ算出部６は、この時のＣＩＳ３出力を基にしてγを算出する機能を有する。変換テーブル７は、ＣＩＳ３の特性に応じて、予め各γ値の逆換算値を格納しているテーブルである。

γ逆換算部５は、γ算出部６の算出結果を基に、変換テーブル７を参照して、原稿読み取りデータを換算し、階調度とＣＩＳ出力値との特性（図３参照）をリニアにする機能を有するものである。なお、画処理部１は、一般的に知られているシェーディング補正や下地除去等の画像処理をなすものである。

シェーディング補正用データ取得部８は、γ算出部６でのγ算出時に必要となる明補正データや暗補正データを取得する機能を有する。

図２は図１に示した本発明の一実施の形態におけるγ算出動作を示すフローチャートであり、特に、ＬＥＤ点灯時間調整部４及びγ算出部６が行うγ算出処理のフローチャートである。図３は、この算出されたあるチップのγ特性（点線）と、このγ特性をリニアにすべくγ逆換算した場合の特性（実線）を、それぞれ示すグラフである。

図２を参照して本実施の形態の動作を説明する。先ず、ＬＥＤ点灯時間調整部４において、ＬＥＤ点灯時間を９０％に設定して（ステップＳ１）、そのときのＣＩＳ３の出力を読み取る（ステップＳ２）。

なお、このときのシェーディング補正用データ取得部８によるシェーディング補正用データの明補正データ取得時のＬＥＤ点灯時間は１００％とする。次に、ＬＥＤ点灯時間調整部４において、ＬＥＤ点灯時間を３０％に設定して（ステップＳ３）、そのときのＣＩＳ３の出力を読み取る（ステップＳ４）。

これら２つのデータとシェーディング補正用データ取得部８により取得した暗補正データとを用いて、γ算出部６において、ステップＳ５に示したγ算出を行うことになる。

すなわち、
（９０％時のＣＩＳ出力−暗補正データ）／（３０％時のＣＩＳ出力−暗補正データ）……（１）
なる式の算出を行うのである。なお、Ｓ５においては、「９０％時のＣＩＳ出力」を「９０％データ」と表記し、また「３０％時のＣＩＳ出力」を「３０％データ」と表記しており、以下そのように表記するものとする。

上記（１）式の意味を以下に説明する。ＣＩＳ３の各チップのγ特性のγは、疑似的に、下記の式（２）で表すことができる。
（ｙ−ｃ）＝ａ＊（ｘのγ乗）……（２）
ここで、ｙはＣＩＳ出力、ｘは原稿色、ａは比例定数、ｃは暗補正データである。

いま、ＬＥＤ点灯時間を９０％（画像の階調度の９０％に相当する）としたときのＣＩＳ出力である９０％データをｙ１とし原稿色をｘ１とし、また３０％（画像の階調度の３０％に相当する）としたときのＣＩＳ出力である３０％データをｙ２とし原稿色をｘ２とすると、
γ＝｛ｌｏｇ（ｙ１−ｃ）−ｌｏｇ（ｙ２−ｃ）｝／｛ｌｏｇ（ｘ１）−ｌｏｇ（ｘ２）｝＝ｌｏｇ｛（ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）｝／ｌｏｇ｛ｘ１／ｘ２｝……（３）
となる。

この式（３）において、ｘ１／ｘ２＝９０％データ／３０％データであり、既知であるので、（ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）が分かれば、γが算出できる。よって、上記の式（１）を算出するようにしているのである。

いま仮に、ＣＩＳ３が１０個のチップからなり、これら各チップには、２００ピクセルがあるとすれば、以上のステップＳ１〜Ｓ５の処理が、全てのチップの全てのピクセルで同時に行われることになる。

したがって、チップ単位でのγの平均化処理が行われる（ステップＳ６）。すなわち、１チップ内の各ピクセルのγのばらつきを平均化する必要があるために、このステップＳ６の平均化処理が行われるのである。更に、別のチップとのγのばらつきが大きい場合があり（例えば、１チップ目のγが１．１に対して、２チップ目のそれが１．２など）、よって、どのチップがどのγかの対応付けが必要であり、よって各チップとγとの対応付けがなされる。

しかる後に、各チップ毎に算出して検出されたγ特性（図３の点線）が、γ逆拡散部５において変換テーブル７を用いて逆変換されてリニアな特性（図３の実線）に変換されるのである。

なお、上記においては、階調度に対応するＬＥＤ点灯時間を９０％と３０％の２点としているが、例えば、８０％と２０％との２点のデータを用いても良い。ここで、仮に、１００％の近くや０％の近くの２点のデータを用いた場合には、γ特性は算出できない。なぜなら、０％が階調０、１００％が階調２５５となるγもあり、この場合、その間のカーブ（特性）は算出できない。その一方で、約５０％の真ん中近くのデータを用いた場合は、１００％に近いところや０％に近いところのγに対して誤差が生じることになる。

よって、画像の各ピクセルの階調度の約９０％〜約６０％の範囲内の所定の第１の階調度と、階調度の約４０％〜約１０％の範囲内の所定の第２の階調度とにそれぞれ対応したチップ出力データを検出して、これら２つのデータを用いてγ算出を行うのが良い。こうすることにより、単に２点のチップ出力データを用いるのみでγの算出ができ、よって高速処理が可能となる。

次に、本発明の他の実施の形態について図４を参照して説明する。なお、図４においては、図１と同等部分には同一符号をもって示している。本例における色むら抑制部２は、ＬＥＤ電流調整部９と、γ逆換算部５と、γ算出部６と、変換テーブル７とにより構成されている。他の構成は、先の実施の形態における図１の構成と同等である。

本実施の形態では、図１におけるＬＥＤ点灯時間調整部４の代わりに、ＬＥＤ電流調整部９が用いられており、このＬＥＤ電流部調整部９により、ＬＥＤの電流の調整を行うようになっている。先の実施の形態では、例えば、点灯時間を調整して、γ算出のための９０％と３０％との２点の階調度に相当するチップ出力を得ていたが、本例では、ＬＥＤの駆動電流を調整して、γ算出のための９０％と３０％との２点の階調度に相当するチップ出力を得ている。

図５を参照して、本実施の形態におけるγ算出の動作を説明する。先ず、ＬＥＤ電流調整部９において、９０％ＬＥＤ電流設定を行い（ステップＳ１１）、その時のＣＩＳ３出力を読み取る（ステップＳ１２）。なお、シェーディング補正用データの明補正データ取得時のＬＥＤ電流を１００％とする。

次に、ＬＥＤ電流調整部９において、３０％ＬＥＤ電流設定を行い（ステップＳ１３）、その時のＣＩＳ３出力を読み取る（ステップＳ１４）。こうして得られた２つのデータと、シェーディング補正用データ取得部８で取得した暗補正データとを用いて、ステップＳ１５に示した式による算出を行うことによって、γを算出することになる。

この場合のステップＳ１５に示したγ算出のための式については、上述したとおりであることは明白である。そして、チップ単位でのγの平均化および各チップとの対応付けを行う（ステップＳ１６）

原稿読み取り時において、γ逆換算部５は、変換テーブル７を用いて各チップの換算を行うことで、図３の実線で示したように特性をリニアとするものである。

本発明の更に他の実施の形態を図６を参照して説明する。図６を参照すると、図４に示した色むら抑制部２の内部に、シェーディング補正部１０を設けているなお、図１においても同様な構成が可能であることは勿論である。

図１や図４の例では、シェーディング補正は、画像処理部１の内部で行うようになっているが、本例では、シェーディング補正を先に実施し、これを考慮にいれたγ逆換算処理を行うことにより、特性をリニアとするものである。

上記の各実施の形態における動作手順は、予めプログラムとして記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読み取らせて実行させるように構成することができることは明白である。

１ 画像処理部
２ 色むら抑制部
３ ＣＩＳ
４ ＬＥＤ点灯時間調整部
５ γ逆換算部
６ γ算出部
７ 変換テーブル
８ シェーディング補正用データ取得部
９ ＬＥＤ電流調整部
１０ シェーディング補正部

Claims (8)

1. 光を原稿に照射してその反射光を電気信号に変換するイメージセンサチップを複数個用いて構成された画像読取装置における画像処理装置であって、
   前記イメージセンサチップのチップ単位のガンマ特性を検出するガンマ特性検出手段と、
   この検出されたチップ単位のガンマ特性をそれぞれ補正することによりチップ単位の色むらを抑制する補正手段とを含み、
   前記ガンマ特性検出手段は、前記チップの各々において、画像の各ピクセルの階調度の９０％〜６０％のうちの所定の第１の階調度と、前記階調度の４０％〜１０％のうちの所定の第２の階調度とに、それぞれ対応したチップ出力を検出して、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力に基づいて前記チップ毎のガンマ特性を算出する算出手段を有し、
   前記算出手段は、あるピクセルにおいて、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を、それぞれｙ１，ｙ２とし、暗補正データをｃとしたとき、
   （ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）
   を用いて、当該ピクセルの前記ガンマ特性を算出することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、前記チップの各々において、全ピクセルについて得られた前記ガンマ特性を平均化して、この平均を当該チップのガンマ特性とすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正手段は、前記チップ単位のガンマ特性を、この特性とは逆特性を用いて補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を得るために、前記光の照射時間または光の強度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像処理装置。
5. 光を原稿に照射してその反射光を電気信号に変換するイメージセンサチップを複数個用いて構成された画像読取装置における画像処理方法であって、
   前記イメージセンサチップのチップ単位のガンマ特性を検出するガンマ特性検出ステップと、
   この検出されたチップ単位のガンマ特性をそれぞれ補正することによりチップ単位の色むらを抑制する補正ステップとを含み、
   前記ガンマ特性検出ステップは、前記チップの各々において、画像の各ピクセルの階調度の９０％〜６０％のうちの所定の第１の階調度と、前記階調度の４０％〜１０％のうちの所定の第２の階調度とに、それぞれ対応したチップ出力を検出して、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力に基づいて前記チップ毎のガンマ特性を算出する算出ステップを有し、
   前記算出ステップは、あるピクセルにおいて、前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を、それぞれｙ１，ｙ２とし、暗補正データをｃとしたとき、
   （ｙ１−ｃ）／（ｙ２−ｃ）
   を用いて、当該ピクセルの前記ガンマ特性を算出することを特徴とする画像処理方法。
6. 前記補正ステップは、前記チップの各々において、全ピクセルについて得られた前記ガンマ特性を平均化して、この平均を当該チップのガンマ特性とすることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 前記補正ステップは、前記チップ単位のガンマ特性を、この特性とは逆特性を用いて補正することを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理方法。
8. 前記第１及び第２の階調度に対応したチップ出力を得るために、前記光の照射時間または光の強度を制御するようにしたことを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の画像処理方法。

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