JP5388558B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
デジタル化により文書の加工、転送が容易となり業務の効率化が図られている。
また、カラー化によって見栄えとして美しく、効果的な文書が作成されている。
このような、文書のデジタル化、カラー化が進む中、画像処理装置である複合機には作成された画像データの効果的な取り込み及び出力性能が求められている。
この主走査方向に配置された画素センサ数によらず、解像度を向上させる処理として、「超解像度処理」という技術がある。
超解像度処理技術を用いれば、例えば解像度300dpiで読み取った複数枚の画像データを用いて解像度1200dpiの画像データに成することが可能となる。
また、特許文献2には、画像サイズに応じて合成画像の基となる画像枚数を制御することで高解像度処理を実現することが記載されている。
これは画像サイズが小さい程、合成枚数を多くして制御するものである。
このため、読み取られる画素の位置を主走査方向に微小(サブピクセル)にずらして原稿画像を読み取ることが出来ないという問題がある。
これによって、画像処理装置において超解像度処理を行うことが可能になり、また、超解像度処理前に傾きのない画像データを提供することも可能になる。
まず、一般的な画像読み取り装置の構成として縮小光学系の一例について説明する。
一般的に高性能な複合機においては、読み取り速度、読み取り解像度、及び読み取り画像データの画質などの性能を維持するため縮小光学系の構成が用いられる場合が多い。
同図において1001は読み取り装置本体である。1002は原稿画像を抑え、流し読みを行う時には原稿画像を原稿読み取り位置まで送るADF(Auto Document Feeder)として機能する。
1006は光源であり、通常キセノン管などの白色光源が用いられる。
1007〜1011はミラーであり、光源1006から原稿画像に照射される光の反射光を撮像素子まで伝達する役割を持つ。
1012はミラー1011により反射された原稿画像からの反射光を撮像素子幅に集光するためのレンズである。
1013は撮像素子であり、縮小光学系においてはCCDにより構成される。
光源1006により原稿画像データ1003に照射された光は、ガラス板1004に載せられた原稿画像で反射され、ミラー1007で受けられる。
ミラー1007で反射される光の強度は、原稿画像に依存し原稿画像の輝度が高いほど光強度が強くなる。
ミラー1007で受けられた光はミラー1008、ミラー1009、ミラー1010、ミラー1011にて順次反射されレンズ1012に出力される。
このように、原稿画像の反射光を複数のミラーで反射させ最終的にレンズで集光して撮像素子に入力する構成が、縮小光学系の特徴である。
例えば、50mm幅のCCDに原稿画像の光データを結像させるために必要な光路は少なくとも200mm程度必要であることが知られている。
このように撮像素子のサイズに合わせて光路長が必要となる縮小光学系であるが、読み取り特性は非常に高い。
このピントが合うために必要な距離は、被写界深度と呼ばれる。
この数値が大きいほど原稿画像1003がガラス板1004に対して完全に密着していない時にも、原稿画像の読み取りに対してある程度は支障を来たさない。
図10(b)は3ラインセンサの例であり、水平方向を主走査方向、垂直方向を副走査方向として図示している。
同図において、1013a、1013b、1013cは、カラー画像を構成する3つの色信号を読み取るラインセンサであり、主走査方向にH画素で構成されるラインデータを読み取ることが出来る。
これは、読み取る色信号毎に水平方向に連続して並んで構成されている。
すなわち、Hの画素数が多いほど高解像度で画像データを読み取ることが可能となる。
つまり、高解像度の画像データの読み取りを実現させるためには、単価が高くなったとしても画素センサ数が多いCCDを使用して読み取り装置を構成しなければならない。
1013bのラインセンサは緑(以下Gと称する)の画像データを読み取るフィルタにより構成されているセンサであるとする。
各色信号を読み取るラインセンサ間の距離Lの影響は、読み取り装置で読み取られた画像データに対する画像処理部の構成に影響を及ぼす。
一般的な画像処理における処理単位はR、G、Bといった各色信号を読み取るラインセンサ単位ではなく、画素単位である。
図10(c)は4ラインセンサの構成を示す図であり、同図においても水平方向を主走査方向、垂直方向を副走査方向として図示している。
1013k、1013l、1013mは、各色信号を読み取るラインセンサに含まれる画素センサを示しており、読み取る色信号毎に水平方向に連続して並んで構成されている。
1013jは、モノクロ画像データを読み取るラインセンサであり、カラー画像を読み取るラインセンサと同様に主走査方向にH画素で構成されるラインデータを読み取ることが出来るものである。1013nは、モノクロ画像読み取り用の画素センサを示しており水平方向に連続して並んで構成されている。
同様に、1013hのラインセンサをGの画像データを読み取るフィルタにより構成されているセンサ、1013iのラインセンサをBの画像データを読み取るフィルタにより構成されているセンサとする。
この場合、カラー画像読み取り時において、ラインセンサ1013g、ラインセンサ1013h、ラインセンサ1013iを使用して原稿画像を読み取る。
各ラインセンサ間にはライン間Lが存在しているため、画像読み取り後の画像処理部にはライン間を補正して、画素単位の画像データにするためのメモリが必要となる。
この場合、他のラインセンサとの依存関係はないため、読み取った画像データはライン間の補正は行われないまま、画像読み取り後の画像処理部で扱われることとなる。
すなわち、Hの画素数が多いほど高解像度で画像データを読み取ることが可能となる。
そこで、これらに共通することは主走査方向に配置された画素センサ数に依存して読み取り解像度が決定することである。
超解像度技術とは、読み取り装置のセンサが有する解像度で読み取った複数の画像データを用いて元々持っていた画像データの解像度を格段に向上させるものである。
次に、超解像度処理技術について説明する。
図11(a)が、読み取り装置で読み取られる画像データとする。
この画像データに対して、例えば解像度1200dpiで読み取った場合の、画素構成を図11(b)に示す。
図11(b)において、1201で示した格子は読み取った解像度で構成する画素データを示すものとする。
つまり画素間の距離nは、解像度1200dpiで読み取った場合の隣接する画素センサ間の距離に相当する 図11(c)において、読み取り装置が同一画像サイズの画像を解像度300dpiで読み取った場合の画素構成を示す。
図11(b)と同様、1202で示した格子は読み取った解像度で構成する画素データを示すものとする。
したがって、解像度1200dpiでの画素間の距離nを基準とすると、解像度300dpiでの読み取りが行われた場合の画素間の距離は粗くなり、4nとなる。
この技術を用いれば、元々の読み取りデバイスが持つ解像度がそれほど高くなくても、高解像度デバイスと同等の読み取り画像を構成することが出来るようになる。
この読み取り位置のずれは、整数倍の位置ずれをオフセット補正した結果残る、1画素未満のずれであってもよい。
また、この位相がずれることを「位相がずれる」と言い、読み取り位置のずれを「位相ずれ」と言う。
また、ここでいう主走査方向とは、原稿台上に設置された原稿画像をスキャナで読み取る際、原稿画像に対してユニット105が移動する方向に対して垂直な方向である。
そして、図11(a)の矢印(A)示すように、この読み取られた原稿画像の横方向を「主走査方向」という。
またここでいう副走査方向とは、原稿台上に設置された原稿画像をスキャナで読み取る際、原稿画像に対してユニット105が移動する方向に対して平行な方向である。
そして、図11(a)の矢印(B)に示すように、この読み取られた原稿画像の横方向を「副走査方向」という。
しかしこの場合は、位相ずれを持つ方向のみ高解像度化が図られることになる。
図12(a)は、図11(a)の原稿画像データを解像度300dpiで原稿画像データを読み取った時の画素構成を示す図である。
この図は原稿画像図11(a)と同一である。
この読み取り画像データ図12(b)が、超解像度処理を行う1フレーム目の対象画像データとなり、これが基準画像データとなる。
この場合、読み取られた画像データである図12(d)の位相が原稿画像データとは異なり、図中に示す主走査左方向にΔx、副走査上方向にΔyずれたものとなる。
この読み取り画像データである図12(d)が、超解像度処理を行う2フレーム目の対象画像データとなる。
この読み取り画像データである図12(f)が、超解像度処理を行う3フレーム目の対象画像となる。
これは基準画像データである図13(a)と図13(b)、図13(c)・・・と、それぞれ異なる位相ずれを有する複数フレーム分の低解像度画像データに対して、超解像度処理を用いると図13(d)の画像データが得られることを示している。
この際行われる超解像度処理に関して図26,27を用いてさらに詳細に説明する。
同様に、対象低解像度画像F2、F3についてもずれ量um2、vm2及びum3、vm3と表される。
しかし、本実施例のエリアセンサによる読み取りにおいては主走査方向と副走査方向に対して1画素未満の位相ずれが生じている。この微小なずれを利用することで前述したように画像の高解像度化が可能となる。
したがって、生成する超解像度処理画像データを構成する各画素(以下「生成画素」という)のうち基準低解像度画像データ及び対象低解像度画像データのいずれにも存在しない画素が存在する。
そして、周辺画素のデータ値に所定の重み付けを加えた値を平均化して、以下の式により生成画素のデータ値を得る。
f(x,y)=[|x1―x|{|y1−y|f(x0,y0)+|y−y0|f(x0,y1)}+|x−x0|{|y1−y|f(x,y0)+|y−y0|f(x1,y1)}]/|x1−x0||y1−y0|
以下、図面を参照して第1実施例を詳細に説明する。
同図において、101は読み取り装置本体、102は原稿画像を抑え、流し読みを行う時には原稿画像画像を原稿読み取り位置まで送るADF機能を有する。
103は原稿画像、104は原稿台読み取り時に原稿画像103を載せるガラス板である。
105は原稿画像103を読み取る読み取りデバイスを含むユニットであり、原稿画像を撮像するデバイスを含んでいる。
106は光源であり、キセノン管などの白色光源が用いられる。
107〜111はミラーであり、光源106から原稿画像に照射される光の反射光を、撮像素子まで伝達する役割を持つ。
112はミラー111により反射された原稿画像から反射光を撮像素子幅に集光するためのレンズである。
113は撮像素子であり、本実施例においてはエリアセンサで構成される。
1402はエリアセンサ1401における画素センサを示しており、長辺方向にH画素、短辺方向にL画素の画素センサにより構成されている。
また、H画素=L画素(長辺=短辺)としてもよい。
このエリアセンサの解像度は画素センサ間の距離Nにより決定される。
つまり、1回の撮像において2次元に配列した画素センサを用いて撮像する。エリアセンサデバイスを読み取り装置へ装着する際には、撮像した画像データを横方向、縦方向に歪みのない画像とするため、画素センサは傾斜なく配置される。
例えば一般的なカメラ内にエリアセンサが取り付けられた場合、1403の黒枠で示すラインの画素センサで読み取る画像データは、撮像物の最上端部を構成する画像データとなる。
この際、読み取られた画像データはラインを構成する方向に傾きがないものとなる。
図1における原稿台104上にて、指定された位置に原稿画像を置いた時、原稿画像の下を原稿画像の縦方向と同じ方向に平行走行する光源から原稿画像に照射される光の反射光がセンサに集光される。この反射光がセンサに対して傾くことがないように取り込まれる。
光源が平行走査されることで得る1ライン分の画像データとしての反射光は、図14に示すセンサの横方向(長辺方向)に平行に集光される。
このように原稿画像の出力を実現するためのセンサの設置位置をセンサの「基準となる設置位置」とする。
もつろん、長辺方向=短辺方向となる構造であってもよい。
なお、前記画素センサ数は本実施例におけるエリアセンサの用途及び構成の説明を行うためのものであり、図示した画素センサ数に制限されるものではない。
実際には、デジタルカメラで使用されている画素センサ数で構成しても良いことは言うまでもない。
本説明において読み取りを行う原稿画像を図15とする。
つまり、この原稿画像は図1における原稿画像103に相当する。
また、同図において格子で示したものは、読み取りラインセンサ1404、あるいは1405を構成する画素センサの解像度に対応した画素構成である。
原稿画像の横方向の矢印で示す方向を主走査方向、縦方向で示す方向を副走査方向とする。
この原稿画像を読み取るプロセスを説明する。
すると、エリアセンサは光を検知して、光の当たった部分であるライン幅部分の原稿の画像データを検知する。
すると、読み取られる原稿画像データは、読み取りラインセンサごと異なる画像データとして扱われ、図17(d)、(e)に示すようなメモリ等の記憶媒体に別々に記憶される。
すると、読み取られた画像データは、順にメモリに格納され、図20(a)、(b)に示すような画像が得られる。
この時、図20(a)の矢印(A)に示す方向を主走査方向、矢印(B)に示す方向を副走査方向という。
図20に示すように、副走査方向への1画素分のずれが生じた複数フレーム分のフレーム画像データが取得できる。
この副走査方向へのずれをもったフレーム画像データは画素センサの集合で構成されたラインセンサの本数分得られることとなる。
このように、原稿画像の読み取りに画素センサを2次元的に配置してエリアセンサとして用いると、一回の読み取り動作で副走査方向に連続して位相がずれたフレーム画像データが複数フレーム得られる。
まず、図14で示したようなエリアセンサを、読み取り装置へ傾斜させて実装する。
1501はエリアセンサデバイスを示している。
1502は画素センサを示しており、本説明においては長辺方向に20画素、短辺方向に10画素の画素センサにより構成されているものとする。
つまり、図21に示すように、基準となる設置位置に設置されていた時のエリアセンサ内にて一番下に設置されていたラインセンサとの間に角度θをつけて設置する。
つまり、左端上部の座標は(x,y)=(0,0)であり、右端上部の座標は(x,y)=(19,0)となる。
同様に、左端下部の座標は(x,y)=(0,9)、右端下部の座標は(x,y)=(19,9)となる。
つまり、座標位置(0,4)、(1,4)、(2,4)、・・・・(19,4)の画素センサで構成される。
なお、以下の説明において、前記1503で囲まれる複数の画素センサを読み取りラインセンサ1503と称する。
つまり、画素センサの集まりである読み取りラインセンサ1503及び1504を、上述したように、ラインセンサのように扱うことにより読み取り動作を行う。
つまり、この原稿画像は図1における原稿画像103に相当する。
原稿画像は前述した図16〜20において示されたように読み取られるが、θ傾斜していることで、角度θ傾斜したフレーム画像データが得られる。
同様に、センサユニット105が移動し光源が動くとともに図23(a)の斜線部に示す位置を読み取る。この場合、ラインセンサ1503、1504は、図23(b)、(c)に示すように画像データを検知する。
さらに、読み取りユニットの副走査方向への移動とともに光源が移動して図24(a)の斜線部に示す位置を読み取る場合は、ラインセンサ1503、1504では図24(b)、(c)に示す画像データが得られる。
そして、これらのライン画像データはそれぞれ図24(d)、(e)に示すようなメモリ等の記憶媒体に記憶される。
この時、図25(a)の矢印(A)に示す方向を主走査方向、矢印(B)に示す方向を副走査方向という。
これに対して、矢印(C)に示した方向を読み取り画像データの横方向という。また、矢印(D)に示した方向を読み取り画像データの縦方向という。
したがって、読み取りラインセンサ1503を構成する画素センサと、読み取りラインセンサ1504を構成する画素センサには、短辺方向に対して位相ずれがある。
そのずれは、基準となる設置位置における垂直方向に対してΔβ分のずれをもたらす。
しかし、傾斜角度θにより、基準となる設置位置における水平方向に対して、サブピクセル以内の微小量Δαだけ位相がずれたものとなる。
したがって、エリアセンサ113内に定義した読み取りラインセンサで読み取ったライン画像データは、ラインセンサ毎に、異なる位相ずれを持ったフレーム画像データとなる。
つまり、読み取りラインセンサは、エリアセンサ113を構成するy軸方向に並ぶ画素数分設けることが可能である。
つまり、エリアセンサ113内に、読み取りラインセンサを30ライン分構成すれば、1回走査することで、それぞれ固有の位相ずれを有する30フレームの画像データを得ることが出来る。
したがって、このように読み取り制御によって得られるフレーム画像データを用いれば、超解像度処理によって、読み取りデバイスが有する解像度よりも高い画像データを構成することが可能となる。
なお、超解像度処理を行う処理ブロックも、画像処理部401の構成の一部として含まれる。
402は、画像処理部401が画像処理を行う際に使用するメモリである。
403は記録装置であり、例えばインクジェット方式あるいは電子写真方式における記録エンジンによって構成される。
404は、複合機全体を制御するプロセッサ(以下CPUと称する)である。
通常、複合機における画像処理部の処理は水平方向に傾斜のない画像データを対象とする。
このため、従来の複合機においては、読み取り装置101内部に、斜行補正を行う処理部が存在する。斜行補正の方式には、いくつか存在するが、大きくは機械的な補正と電気的な補正に分類される。
また、水平方向に主走査方向、垂直方向に副走査方向を示している。原稿の紙送り方向は、副走査方向であり、同図においては上から下となる。
そして、求められた傾斜角度に応じて、読み取り画像データ全てに対して2次元座標変換を施すものである。2次元座標変換の方式として、多く使用される変換方式としては、アフィン変換が挙げられる(式1)。
つまり、高性能な複合機においては、読み取り速度が高速となるため、1度突き当てに当てるという機械的な補正は、性能達成に対して大きな障害となる。したがって、電気的な補正が選択されることとなる。
これにより、超解像度処理を行うための前提条件を達成することが出来る。
つまり、電気的な補正が選択される。
1つは、エリアセンサ113内に構成した、複数の読み取りラインセンサで読み取った複数の画像データを1度記憶させ、記憶した複数の傾斜画像データを用いて超解像度処理を行うものである。
したがって、画像処理部401に出力する前に、構成された高解像度画像データに対して斜行補正を行わなければならない。
電気的な補正においては、メモリ402に記憶した状態から、傾斜角度を算出し、算出した角度を補正する変換を行う。
超解像度処理によって、高解像度に構成してから斜行補正を行う場合、補正を行う手段がハードウェアであっても、ソフトウェアであっても、使用するメモリ容量は対応する上限解像度に依存して多くなる。
つまり、複合機として2,400dpiや4,800dpiなどの高解像度画像を扱う場合、使用するメモリ容量は非常に大きなものとなってしまう。
この場合、エリアセンサ113が有する主走査方向解像度の傾いた画像データに対して補正を行えば良いため、前述した方法よりも使用するメモリ容量は少なくすることが出来る。
したがって、超解像度処理を行うための前段処理として取得したフレーム分の斜行補正を行わなければならない。
斜行補正をソフトウェアで実現した場合、プロセッサが単一である場合はシーケンシャルに処理を行わなければならず、性能面での課題が発生する。
また、ハードウェアで実現する場合、性能向上のため並列処理を行う構成をとると回路規模及び付随するメモリ容量が多くなり、システムとしての負荷が増大する。
図2(a)は、使用されるエリアセンサ113に傾斜をもたせずに、水平方向に配置した場合の構成である。これは、基準となる設置位置にエリアセンサ113を配置した場合を示す図である。
図2(b)は、エリアセンサ113を、傾斜角度θをもたせて読み取りユニット105に実装した場合の構成を示す図である。
図2において、円で示したものはエリアセンサ113の四隅の画素センサを示しており、エリアセンサ113の左上部の画素センサをPa、右上部の画素センサをPb、左下部の画素センサをPc、右下部の画素センサをPdとする。
つまり、201は長辺方向の画素センサ数として表すことが出来る。
203はエリアセンサ113の画素センサPbと画素センサPdの距離、すなわち画素センサPbと画素センサPd間の画素センサ数を示す。
同様に、204はエリアセンサ113の画素センサPaと画素センサPc間の画素センサ数を示す。
つまり、エリアセンサ113の周囲の距離は、エリアセンサ113が持つ解像度、画素センサ数により定義することが出来る。
したがって以降の説明においては、エリアセンサ113の各距離を該当する画素センサ数として説明する。
この傾斜角度θは、実装された機器固有の値として複合機内部の記憶領域に保持されるものである。
図6は、本実施例における処理フローを表すものであり、複合機全体を制御するCPU404の制御を示すものである。
また、エリアセンサ113が外接し、内接矩形と平行であり傾斜角度0の矩形領域(以下外接矩形と称する)と、エリアセンサ113の4隅の画素センサであるPa、Pb、Pc、Pdの位置を接点とした各距離を符号205〜符号212として示す。
206はPcとPk間の距離である。
207はPcとPl間の距離である。
208はPdとPlの距離である。
また、209はPdとPj間の距離である。
210はPbとPj間の距離である。
211はPbとPi間の距離である。
212はPaとPi間の距離である。
具体的には、複合機組み立て工程において、複合機内部の記憶領域に保持した傾斜角度θの読み取りを行う。
エリアセンサ113の傾斜角度がθであることにより、∠PiPbPa、∠PcPaPk、及び∠PbPdPjの角度もθとなる。
符号201、符号202、符号203、符号204で示される距離、すなわち画素センサ数は、エリアセンサ113の解像度に依存するため、予め決まっている値である。
また、符号206で示す距離(該当する画素センサ数)は、符号204で示す画素センサ数のsinθ倍で表すことが出来る。
例えば、符号204の距離に相当する画素センサ数(エリアセンサ113の副走査方向の画素センサ数)が2,800、傾斜角度θ=10度である場合、符号205の距離に相当する画素センサ数は、2,800×0.9848=2,757となる。
また、符号208で示す距離(該当する画素センサ数)は符号202で示す画素センサ数のsinθ倍で表すことが出来る。
符号202の距離に相当する画素センサ数(エリアセンサ113の主走査方向画素センサ数)が3,800、傾斜角度θ=10度である場合、符号207の距離に相当する画素センサ数は、3,800×0.9848=2,742となる。
したがって、傾斜角度0での外接矩形による条件により、205=209、206=210、207=211、208=212の関係が成り立つ。
Xpe:(206の画素センサ数)×cosθ・・・(式2)
Ype:(206の画素センサ数)×sinθ・・・(式3)
Xpf:(212の画素センサ数)×sinθ・・・(式4)
Ypf:(212の画素センサ数)×cosθ・・・(式5)
Xpg:(208の画素センサ数)×sinθ・・・(式6)
Ypg:(204の画素センサ数)−(208の画素センサ数)×cosθ・・・(式7)
Xph:(201の画素センサ数)−(210の画素センサ数)×cosθ・・・(式8)
Yph:(203の画素センサ数)−(210の画素センサ数)×sinθ・・・(式9)
なお、本説明においては一例として、長辺方向の画素センサ数を20、短辺方向の画素センサ数を10として説明する。
エリアセンサ113を構成する画素センサの四隅の座標位置を図3(b)に示す。長辺=X軸、短辺=Y軸とする。
左上画素センサの座標は(x,y)=(0,0)、右上画素センサの座標は(x,y)=(19,0)、左下画素センサの座標は(x,y)=(0,9)、右下画素センサの座標は(x,y)=(19,9)となる。
エリアセンサ113の傾斜角度がθであることから、エリアセンサ113内に構成された画素センサも、長辺方向に隣接する画素センサ間で角度θの傾きが存在する。
例えば図3(b)において、グレーの網掛けで示した画素センサA(座標位置(2、2))を基準とする。
隣接する画素センサBは、傾斜角度θで傾斜しているため有効な読み取り領域内の画素センサであっても、画素センサAで読み取った画素データと画素センサBで読み取った画素データでは水平なフレーム画像データを構成することが出来ない。
したがって、傾斜角度がθである場合、θに依存しない、基準となる設置位置における水平方向と平行なラインセンサを構成するために、長辺方向の画素センサ間隔は、式10により求まる。
(傾斜角度θである場合の長辺方向の画素センサ間隔)=1/sinθ・・・(式10)
式10の演算結果は、整数となることが理想である。
具体的には、傾斜角度θである場合の長辺方向画素間隔が整数となる傾斜角度θを実装制限として行う。
つまり、画素センサAで読み取った画素データと、傾きのないフレーム画素データを読み取ることが可能な画素センサは、長辺方向に5、短辺方向に1進んだ座標位置が該当する。
具体的には、座標位置(7,3)の画素センサが該当する。
以降、同様に、画素センサAを基準として傾きのないフレーム画素データを得ることが可能な画素センサを選定していく。
以降、画素センサC、画素センサDに対しても、傾斜のないフレーム画素セータを得るための画素センサの選定を繰り返す。
つまり、画素センサAを基準とした画素センサで構成される読み取りラインセンサ、画素センサBを基準とした画素センサで構成される読み取りラインセンサ、・・・画素センサDを基準とした画素センサで構成される読み取りラインセンサを定義することが出来る。
このため、画素センサA〜画素センサD以外の基準画素センサを選定すれば、同時に読み取ることが可能なフレーム数は増えることとなる。
すると、1回の読み取り動作によって読み取ることが可能なフレーム数を増やすことが可能である。
また、定義した読み取りラインセンサ数は、図示しない複合機の記憶領域に、機器固有の情報として保持する(ステップS106)。
同図において、302は画素センサAを基準とした読み取りラインセンサで読み取ったフレーム画像データである。303は画素センサBを基準とした読み取りラインセンサで読み取ったフレーム画像データである。
また、304は、画素センサCを基準とした読み取りラインセンサで読み取ったフレーム画像データである。
305は画素センサDを基準とした読み取りラインセンサで読み取ったフレーム画像データである。
306は画素センサEを基準とした読み取りラインセンサで読み取ったフレーム画像データである。
また、原稿画像を1回走査して読み取られた夫々のフレーム画像データには、微小な位相ずれをもったフレーム画像データとなる。
その上、エリアセンサ113を傾斜させたことによる弊害を解消し、傾斜を補正してなくした画像データ取得を行うことができる。
次に、第2の実施例について説明する。
超解像度処理による読み取り画像の高解像度化は、原稿画像から得られた微小な位相ずれを持つ複数のフレーム画像を得ることが前提となる。
また、原稿画像から得られた微小な位相ずれを持つフレーム画像フレーム数が多いほど、超解像度処理によって生成される高解像度画像データの解像度を向上させることが可能となる。
また、エリアセンサ113内に有効な読み取り領域を設け、この有効な読み取り領域内の画素センサを選定することにより、傾きのないフレーム画像データを複数フレーム分得ることを記載した。
ここで、有効な読み取り領域を定義せずエリアセンサ113が元々持つ解像度で画像の読み取りを行った場合に使用できる読み取りラインセンサの数と読み取りラインセンサとして定義できる数の比較をしてみる。
すると、本実施例にて決められる読み取りラインセンサの方が少なくなる。
これは、有効な読み取り領域外に属する画素センサを基準画素センサの対象としていないからである。
なお、第1実施例の説明において対象とした基準画素センサは、黒で示している。同図において黒で示した画素センサは、全て長辺方向に4画素分の画素データを読み取れるものである。
するとこの場合、有効な読み取り領域内では長辺方向に3画素分のフレーム画像データしか得られなくなる。
このように、有効画像領域外の画素センサを読み取りラインセンサに用いないと、CPU404で定義可能な読み取りラインセンサ数は限られてしまう。
複合機を使用するユーザが図示されていないオペレーションパネル等により、超解像度処理によって生成される画像の出力解像度指定をする。すると、CPU404は指定解像度を得るための低解像度フレーム画像データが、必要示レーム分だけ読み取れるか又は読み取れないか、取得可能なフレーム画像データのフレーム数の確認を行う(ステップS201)。
そして、CPU404は、有効な読み取り領域内に定義した読み取りラインセンサを用いて、原稿画像の読み取り動作を指示する。
定義された複数の読み取りラインセンサにより、同時に読み取られた複数の読み取りフレーム画像データは、画像処理部401に出力される。
画像処理部401は、読み取り装置101から出力される複数のフレーム分のフレーム画像データを用いて超解像度処理を実施し、ユーザにより指定された高解像度画像データを構成する。
ユーザにより指定された解像度を有する高解像度画像を構成するには、有効な読み取り領域内で定義した読み取りラインセンサ数では足りない。そのため、有効な読み取り領域外の画素センサを加えて、新たな読み取りラインセンサを定義する。
例えば、画素センサFを基準画素センサとした場合に関して説明する。
しかし、有効な読み取り領域外の画素センサ、具体的には座標(18,8)の画素センサによる読み取り画素データを追加すれば、長辺方向の必要画素を得ることが出来る。
同図において、有効な読み取り領域内の画素センサで読み取られるフレーム画像データは、長辺方向に3画素幅のフレーム画像データとなる。
この2つのフレーム画像データは、有効な読み取り領域の内外という差は存在するものの、長辺方向の微小な位相ずれという観点においては、全く同一の位相ずれをもつものと考えることが出来る。
つまり、有効な読み取り領域内の3画素分の画素センサに、有効な読み取り領域外の1画素分の画素センサを追加して、読み取りラインセンサとして定義する。
つまり、有効な読み取り領域外の上下の画素センサを結合することにより新たな読み取りラインセンサを構成しても良い。
しかし、長辺方向に5進んだ座標(7,9)は存在するが、短辺方向に1進んだ画素センサ(座標(7,10))は物理的に存在しない。
つまり、長辺方向の微小な位相ずれとして同一の画像を得るためには、短辺方向の座標を一周期巡回させれば良い。
具体的には、短辺方向の座標位置10から、物理的に存在する座標位置の最大10を減算した座標である(7,0)の画素センサを、微小な同一の位相ずれを持つ画素センサとして定義する。
同図において、有効な読み取り領域の下に位置する画素センサにより読み取ったライン画像データは、長辺方向に1画素幅の画像データとなる。
既に説明している有効な読み取り領域の左右の画素センサで読み取ったライン画像データの結合と同じく、この2つのライン画像データは、長辺方向の微小な位相ずれという観点においては、全く同一の位相ずれをもつものと考えることが出来る。
つまり、有効な読み取り領域外下側の1画素分の画素センサと、有効な読み取り領域外上側の3画素分の画素センサを結合して、読み取りラインセンサとして定義する(ステップS202)。
これは、図7(d)に示すように、有効な読み取り領域内の画素センサと、有効な読み取り領域外の画素センサを結合して一組のラインセンサとして取り扱う。
これにより、有効な読み取り領域内外それぞれで選出された画素センサで得られるライン画像データを結合し超解像度処理に必要とされる低解像度のフレーム画像データとして扱うことが出来る。
ステップS201において、ユーザにより指定された解像度が、複合機内部の記憶部に記憶されたフレーム画像データのフレーム数で実現可能である場合、CPU404は指定された解像度が所定の解像度以下であるかどうかについて確認を行う(ステップS205)。
すなわち、CPU404が定義した読み取りラインセンサ全てを使用して、複数のフレーム分のフレーム画像データを同時に取得し(ステップS203)、超解像度処理を実行する(ステップS204)。
そこで、CPU404は、傾きのないフレーム画像データを得ることが出来る画素センサを再定義して、読み取りラインセンサを構成するようにする。
図8(a)は、CPU404がもともと定義した読み取りラインセンサの構成を示すものであり、画素センサHは基準画素センサのうちの1つを示している。エリアセンサ113の傾斜角度θにより、長辺方向に5画素、短辺方向に1画素進んだ画素センサを傾きのないフレーム画像データを得るための画素センサとする。
すると、画素センサHと同じ微小な位相ずれをもつ画素センサは、画素センサI、画素センサJ、画素センサKが該当する。
また、画素センサI、画素センサKの2つを別の読み取りラインセンサとして定義しても良い。
このようにして、画像データ削減を行い、超解像度処理に必要となるメモリ容量を削減し、複合機のシステムにおける負荷を低減することが可能である。
そして、ユーザから指定された時点で対応する読み取りラインセンサの定義を使用するようにしても良い。
前述した実施形態の機能を実現するように前述した実施形態の構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。また、前述のプログラムが記憶された記憶媒体はもちろんそのプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。
102 ADF
103 原稿画像データ
104 ガラス板
105 読取ユニット
106 光源
107〜111 ミラー
112 レンズ
113 エリアセンサ
Claims (11)
- 基準となる設置位置に対して傾斜して取り付けられているセンサを有し、
前記センサを用いて前記傾斜を補正した画像データを読み取る読み取り手段、
前記読み取り手段によって原稿画像を1回走査することで1画素未満のずれを有する複数のフレーム分の画像データを取得する画像データ取得手段、
該画像データ取得手段にて取得した複数の画像データを用いて補間処理を行うことで、前記読み取り手段で読み取った画像データの解像度より高い解像度の画像データを得る高解像度変換手段、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記読み取り手段は、前記センサを構成する画素センサのうち、前記傾斜角度により決定する画素センサを用いて前記傾斜を補正した画像データを読み取ることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記センサには、該センサの基準となる設置位置からの傾きを示す傾斜度と、該センサの長辺と短辺を構成する画素センサ数により決定する有効な読み取り領域が存在し、
該有効な読み取り領域とは、前記基準となる設置位置に対して傾斜して設置されたセンサ内に存在する矩形領域であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - ユーザから前記原稿画像を出力する際の出力画像の解像度の指定を受ける出力解像度指定手段、
該出力解像度指定手段にて指定された解像度の出力画像を取得するのに必要となる画像データのフレーム数と、前記画像データ取得手段で取得することができる画像データのフレーム数とを比較する比較手段、
該比較手段によって必要となる画像データのフレーム数の方が多いと判断された場合、前記有効な読み取り領域内に配置されている画素センサ及び前記有効な読み取り領域外に配置されている画素センサから傾斜が補正された画像データを取得する画像データ追加手段、
を有することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 - ユーザから前記原稿画像を出力する際の出力画像の解像度の指定を受ける出力解像度指定手段、
該出力解像度指定手段にて指定された解像度の画像を取得するのに必要となる画像データのフレーム数と、前記画像データ取得手段で取得することができる画像データのフレーム数とを比較する比較手段、
前記比較手段によって必要となる画像データのフレーム数の方が少ないと判断された場合、
前記読み取り手段に用いた画素センサからセンサ数を減らして傾斜が補正された画像データを取得する画像データ削減手段、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 基準となる設置位置に対して傾斜して取り付けられているセンサを有し、前記センサを用いて前記傾斜を補正した画像データを読み取る読み取りステップ、
前記読み取りステップによって原稿画像を1回走査することで1画素未満のずれを有する複数のフレーム分の画像データを取得する画像データ取得ステップ、
該画像データ取得ステップにて取得した複数の画像データを用いて補間処理を行うことで、前記読み取り手段で読み取った画像データの解像度より高い解像度の画像データを得る高解像度変換ステップ、を有することを特徴とする画像処理方法。 - 前記読み取りステップでは、前記センサを構成する画素センサのうち、前記傾斜角度により決定する画素センサを用いて前記傾斜を補正した画像データを読み取ることを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。
- 前記センサには、該センサの基準となる設置位置からの傾きを示す傾斜角度と、該センサの長辺と短辺を構成する画素センサ数により決定する有効な読み取り領域が存在し、
該有効な読み取り領域とは、前記基準となる設置位置に対して傾斜して設置されたセンサ内に存在する矩形領域であることを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。 - ユーザから前記原稿画像を出力する際の出力画像の解像度の指定を受ける出力解像度指定ステップ、
該出力解像度指定ステップにて指定された解像度の出力画像を取得するのに必要となる画像データのフレーム数と、前記画像データ取得ステップで取得することができる画像データのフレーム数とを比較する比較ステップ、
該比較ステップによって必要となる画像データのフレーム数の方が多いと判断された場合、
前記有効な読み取り領域内に配置されている画素センサ及び前記有効な読み取り領域外に配置されている画素センサから傾斜が補正された画像データを取得する画像データ追加ステップ
を有することを特徴とする請求項8に記載の画像処理方法。 - ユーザから前記原稿画像を出力する際の出力画像の解像度の指定を受ける出力解像度指定ステップ、
該出力解像度指定ステップにて指定された解像度の画像を取得するのに必要となる画像データのフレーム数と、前記画像データ取得ステップで取得することができる画像データのフレーム数とを比較する比較ステップ、
前記比較ステップによって必要となる画像データのフレーム数の方が少ないと判断された場合、
前記センサ手段に用いた画素センサからセンサ数を減らして傾斜が補正された画像データを取得する画像データ削減ステップ、
を有することを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。 - 請求項6乃至10に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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