JPH08237476A - データ処理方法及びデジタル出力データ生成方法 - Google Patents
データ処理方法及びデジタル出力データ生成方法Info
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 「理想の」即ち均一なモーション条件下で動
作するスキャナと一致する出力デジタル画像を生成す
る。 【解決手段】 機械的な振動の存在下で走査される画像
を定義するデータを処理し、復元出力画像を生成するた
めに画像プロセッサにおいて実行される方法であって；
第１メモリ内に画像放射照度データを格納し、該データ
の各項が原稿の領域サンプルを表現し；第２メモリ内に
該データと関連する速度データを格納し、該速度データ
が原稿に関して不均一な速度で移動する走査要素の相対
的な瞬間速度を反映し；該放射照度及び速度データを用
いて近似関数をモデル化し、時間の任意点において画像
放射照度を表現し；公称走査速度と固定されたサンプリ
ング時間期間の関数として制御点を識別し；該制御点を
用いて近似関数を再サンプリングし、原稿の領域毎に復
元される放射照度レベルを決定すること；を含む。
作するスキャナと一致する出力デジタル画像を生成す
る。 【解決手段】 機械的な振動の存在下で走査される画像
を定義するデータを処理し、復元出力画像を生成するた
めに画像プロセッサにおいて実行される方法であって；
第１メモリ内に画像放射照度データを格納し、該データ
の各項が原稿の領域サンプルを表現し；第２メモリ内に
該データと関連する速度データを格納し、該速度データ
が原稿に関して不均一な速度で移動する走査要素の相対
的な瞬間速度を反映し；該放射照度及び速度データを用
いて近似関数をモデル化し、時間の任意点において画像
放射照度を表現し；公称走査速度と固定されたサンプリ
ング時間期間の関数として制御点を識別し；該制御点を
用いて近似関数を再サンプリングし、原稿の領域毎に復
元される放射照度レベルを決定すること；を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的な振動の存
在下で走査されるデジタル画像を復元するための方法に
関し、更に詳細には機械的な振動から得られた歪みを反
転し、機械的な振動のない均一なモーション条件下で動
作するスキャナによる出力と同じようにデジタル出力を
生成することに関する。
在下で走査されるデジタル画像を復元するための方法に
関し、更に詳細には機械的な振動から得られた歪みを反
転し、機械的な振動のない均一なモーション条件下で動
作するスキャナによる出力と同じようにデジタル出力を
生成することに関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】本発明
は、デジタルコンピュータのようなデータ又は画像処理
システムにおいて動作し、機械的な振動の存在下で走査
された画像を復元するので、画像の品質を向上させる。
機械的な振動の存在下で走査される画像は、輝度の変動
(brightness fluctuation)や幾何歪み(geometric warpi
ng) のようなアーチファクト(artifacts、生成物) を受
けやすい。
は、デジタルコンピュータのようなデータ又は画像処理
システムにおいて動作し、機械的な振動の存在下で走査
された画像を復元するので、画像の品質を向上させる。
機械的な振動の存在下で走査される画像は、輝度の変動
(brightness fluctuation)や幾何歪み(geometric warpi
ng) のようなアーチファクト(artifacts、生成物) を受
けやすい。
【０００３】ドキュメント（原稿、文書）スキャナの一
つの実施の形態では、線形センサアレイ（ＬＳＡ）は、
典型的にはプラテン上に配されたドキュメントの下を、
理想的には均一な速度で通過する。露光領域を走査する
と、ＬＳＡ内の単一の光センサの出力はセンサにより受
け取られた積分放射照度に比例する。センサアレイの振
動性モーション（動き）が認められる時、露光領域の実
サイズは時間的に変化(time-varying)する。これが、輝
度の変動や幾何学的なひずみのようなアーチファクトを
導く。
つの実施の形態では、線形センサアレイ（ＬＳＡ）は、
典型的にはプラテン上に配されたドキュメントの下を、
理想的には均一な速度で通過する。露光領域を走査する
と、ＬＳＡ内の単一の光センサの出力はセンサにより受
け取られた積分放射照度に比例する。センサアレイの振
動性モーション（動き）が認められる時、露光領域の実
サイズは時間的に変化(time-varying)する。これが、輝
度の変動や幾何学的なひずみのようなアーチファクトを
導く。
【０００４】モーションがアナログ画像形成システムの
解像度に及ぼす影響は研究されてきた。特に扱われる問
題は、感光性画像形成媒体の積分時間中にモーションに
よって生じる画像のぼけの特徴付けに関する。典型的な
ケースでは、該ぼけは、一般的に画像全体にあり、線形
又は振動性モーションによって生じ得る。ぼけは一定で
ある。その理由は、従来の写真用カメラ又はフラッシュ
露光ゼログラフィックシステムと同様に、アナログ画像
形成システムは一般的に一回に画像の全空間範囲を獲得
するからである。本発明は、各ラインが光感知アレイの
異なる任意速度により得られ得るラスター又はスキャン
ライン方法でデジタル化される画像に関するという点で
ワーク（作業）の本体とは異なる。
解像度に及ぼす影響は研究されてきた。特に扱われる問
題は、感光性画像形成媒体の積分時間中にモーションに
よって生じる画像のぼけの特徴付けに関する。典型的な
ケースでは、該ぼけは、一般的に画像全体にあり、線形
又は振動性モーションによって生じ得る。ぼけは一定で
ある。その理由は、従来の写真用カメラ又はフラッシュ
露光ゼログラフィックシステムと同様に、アナログ画像
形成システムは一般的に一回に画像の全空間範囲を獲得
するからである。本発明は、各ラインが光感知アレイの
異なる任意速度により得られ得るラスター又はスキャン
ライン方法でデジタル化される画像に関するという点で
ワーク（作業）の本体とは異なる。
【０００５】画像形成デバイスにおける望ましくないメ
カニカルモーションを修正又は補償する方法を開示する
多数の特許や出版物がある。それらには例えば、米国特
許第５，１５３，６４４号（１９９２年１０月６日発
行、ヤング(Yang)等）；米国特許第４，６２８，３６８
号（１９８６年９月９日発行、クラタ(Kurata)等）；ゼ
ロックス社の公開ジャーナル(Xerox Disclosure Journa
l)（１５巻、Ｎｏ．１、１９９０年１月／２月、３１
頁）の「デジタルプリンタにおける振動感度を減少する
ための冗長ラスタリング(Redundant Rastering for Dec
reased Vibration Sensivity in Degital Printers)
」；ゼロックス社の公開ジャーナル（１８巻、Ｎｏ．
１、１９９３年１月／２月、７〜９頁）の「画像スキャ
ナ用モジュラードライバー(Modular Driver For Image
Scanners) 」等がある。
カニカルモーションを修正又は補償する方法を開示する
多数の特許や出版物がある。それらには例えば、米国特
許第５，１５３，６４４号（１９９２年１０月６日発
行、ヤング(Yang)等）；米国特許第４，６２８，３６８
号（１９８６年９月９日発行、クラタ(Kurata)等）；ゼ
ロックス社の公開ジャーナル(Xerox Disclosure Journa
l)（１５巻、Ｎｏ．１、１９９０年１月／２月、３１
頁）の「デジタルプリンタにおける振動感度を減少する
ための冗長ラスタリング(Redundant Rastering for Dec
reased Vibration Sensivity in Degital Printers)
」；ゼロックス社の公開ジャーナル（１８巻、Ｎｏ．
１、１９９３年１月／２月、７〜９頁）の「画像スキャ
ナ用モジュラードライバー(Modular Driver For Image
Scanners) 」等がある。
【０００６】何人かの著者達は、スリット走査フォトコ
ピー機やデジタルプリンタの不均一な受光体（例えば、
感光体）モーション及び他のノイズソースの影響につい
て考察してきた。それらには、画像形成サイエンスジャ
ーナル(Journal of ImagingScience)〔１９８８年１１
月／１２月、２３８〜２４７頁、３２（６）、アールロ
ース(R. Loce) 及びダブリュ ラマ(W. Lama) 著〕の
「フォトコピー機の露光ストローブ(Exposure Strobing
in Photocopiers) 」；応用フォトグラフィック技術ジ
ャーナル(Journal of Applied Photographic Engineeri
ng) 〔１９７６年、８６〜９２頁、２、エフ ベステン
レイナ(F. Bestenreiner) 、ユー ゲイス(U. Geis) 、
ジェイ ヘルンベルガー(J. Helmberger) 、及びケー
スタッドラー(K. Stadler)著〕の「線毎に記録された画
像における周期的干渉構造のビジビリティー及び補正(V
isibility and Correction of Periodic Interference
Structures in Line-by-Line Recorded Images) 」；写
真科学・技術者協会第３回国際会議の議事録：ノンイン
パクトプリンタの最近の進歩(Proceedings of theSPSE
Third International Congress: Recent Advances in N
on-Impact Printing Technologies) の「レーザビーム
プリンタハーフトーン複製に対する受光体ドラムの回転
速度のばらつきの影響(Effect of Photoreceptor Drum
Rotational Speed Variation on Laser Beam Printer H
alftone Reproduction) 」〔１９８６年８月、サンフラ
ンシスコ、１６８〜１７２頁、ケー タキグチ、ティー
ミヤギ、エー オカムラ、エイチ イショシ、及びエ
フ シバタ著〕；画像形成テクノロジージャーナル(Jou
rnal of Imaging Technology) 〔１９８９年１５、４
６、ディー ハス(D. Haas) 著〕の「走査線空間に於け
るばらつきによって生成されるハーフトーン画像のコン
トラスト変調(Contrast Modulation in Halftone Image
s Produced by Variation in Scan Line Spacing) ；写
真科学・技術者協会第３回国際会議の議事録：ノンイン
パクトプリンタの最近の進歩の「ドットマトリックスプ
リンタに於けるピクセル配置エラーに起因するカラーエ
ラー(Color Error due to Pixel Placement Errors in
a Dot Matrix Printer) 」〔１９８６年８月、２５７〜
２６０頁、エス ブルームバーグ(S. Bloomberg)及びピ
ー エンゲルドラム(P. Engeldrum)著〕；及び画像形成
テクノロジージャーナル〔１９９０年、６〜１１頁、１
６（１）アール ロース及びダブリュ ラマ著〕の「ゼ
トルラフィック画像バープリンタにおける振動に起因す
るハーフトーンバンディング(Halftone Banding due to
Vibrations in a Xerographic Image Bar Printer)
」、がある。
ピー機やデジタルプリンタの不均一な受光体（例えば、
感光体）モーション及び他のノイズソースの影響につい
て考察してきた。それらには、画像形成サイエンスジャ
ーナル(Journal of ImagingScience)〔１９８８年１１
月／１２月、２３８〜２４７頁、３２（６）、アールロ
ース(R. Loce) 及びダブリュ ラマ(W. Lama) 著〕の
「フォトコピー機の露光ストローブ(Exposure Strobing
in Photocopiers) 」；応用フォトグラフィック技術ジ
ャーナル(Journal of Applied Photographic Engineeri
ng) 〔１９７６年、８６〜９２頁、２、エフ ベステン
レイナ(F. Bestenreiner) 、ユー ゲイス(U. Geis) 、
ジェイ ヘルンベルガー(J. Helmberger) 、及びケー
スタッドラー(K. Stadler)著〕の「線毎に記録された画
像における周期的干渉構造のビジビリティー及び補正(V
isibility and Correction of Periodic Interference
Structures in Line-by-Line Recorded Images) 」；写
真科学・技術者協会第３回国際会議の議事録：ノンイン
パクトプリンタの最近の進歩(Proceedings of theSPSE
Third International Congress: Recent Advances in N
on-Impact Printing Technologies) の「レーザビーム
プリンタハーフトーン複製に対する受光体ドラムの回転
速度のばらつきの影響(Effect of Photoreceptor Drum
Rotational Speed Variation on Laser Beam Printer H
alftone Reproduction) 」〔１９８６年８月、サンフラ
ンシスコ、１６８〜１７２頁、ケー タキグチ、ティー
ミヤギ、エー オカムラ、エイチ イショシ、及びエ
フ シバタ著〕；画像形成テクノロジージャーナル(Jou
rnal of Imaging Technology) 〔１９８９年１５、４
６、ディー ハス(D. Haas) 著〕の「走査線空間に於け
るばらつきによって生成されるハーフトーン画像のコン
トラスト変調(Contrast Modulation in Halftone Image
s Produced by Variation in Scan Line Spacing) ；写
真科学・技術者協会第３回国際会議の議事録：ノンイン
パクトプリンタの最近の進歩の「ドットマトリックスプ
リンタに於けるピクセル配置エラーに起因するカラーエ
ラー(Color Error due to Pixel Placement Errors in
a Dot Matrix Printer) 」〔１９８６年８月、２５７〜
２６０頁、エス ブルームバーグ(S. Bloomberg)及びピ
ー エンゲルドラム(P. Engeldrum)著〕；及び画像形成
テクノロジージャーナル〔１９９０年、６〜１１頁、１
６（１）アール ロース及びダブリュ ラマ著〕の「ゼ
トルラフィック画像バープリンタにおける振動に起因す
るハーフトーンバンディング(Halftone Banding due to
Vibrations in a Xerographic Image Bar Printer)
」、がある。
【０００７】本発明の目的は、「理想の」即ち均一なモ
ーション条件下で動作するスキャナと一致する出力デジ
タル画像を生成することである。本明細書に記載される
画像復元方法は、線形センサアレイと走査されるドキュ
メントとの間の相対的な瞬間速度を用いて、処理ベース
となる画像放射照度分布の区分的一定(piecewise const
ant)又は区分的線形モデルを再構成する。次に、その再
構成された画像は、理想の走査条件下での再サンプリン
グ（標本化）に適しており、復元出力デジタル画像を生
成する。
ーション条件下で動作するスキャナと一致する出力デジ
タル画像を生成することである。本明細書に記載される
画像復元方法は、線形センサアレイと走査されるドキュ
メントとの間の相対的な瞬間速度を用いて、処理ベース
となる画像放射照度分布の区分的一定(piecewise const
ant)又は区分的線形モデルを再構成する。次に、その再
構成された画像は、理想の走査条件下での再サンプリン
グ（標本化）に適しており、復元出力デジタル画像を生
成する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、機械的
な振動の存在下で走査される画像を定義するデータを処
理し、復元出力画像を生成するために画像プロセッサに
おいて実行される方法が提供され、該方法は：第１メモ
リ内に画像放射照度データを格納し、第１メモリ内に格
納された放射照度データの各項が原稿(original docume
nt) の領域のサンプルを表現すること；第２メモリ内に
該画像放射照度データと関連する速度データを格納し、
該速度データが原稿に関して不均一な速度で移動する走
査要素の相対的な瞬間速度を反映すること；該画像放射
照度データと速度データを用いて、近似関数をモデル化
し、時間の任意点において画像放射照度を表現するこ
と；公称走査速度と固定されたサンプリング時間周期の
関数として制御点を識別すること；該制御点を用いて近
似関数を再サンプリングし、原稿の領域毎に復元放射照
度レベルを決定すること；と、を含む。
な振動の存在下で走査される画像を定義するデータを処
理し、復元出力画像を生成するために画像プロセッサに
おいて実行される方法が提供され、該方法は：第１メモ
リ内に画像放射照度データを格納し、第１メモリ内に格
納された放射照度データの各項が原稿(original docume
nt) の領域のサンプルを表現すること；第２メモリ内に
該画像放射照度データと関連する速度データを格納し、
該速度データが原稿に関して不均一な速度で移動する走
査要素の相対的な瞬間速度を反映すること；該画像放射
照度データと速度データを用いて、近似関数をモデル化
し、時間の任意点において画像放射照度を表現するこ
と；公称走査速度と固定されたサンプリング時間周期の
関数として制御点を識別すること；該制御点を用いて近
似関数を再サンプリングし、原稿の領域毎に復元放射照
度レベルを決定すること；と、を含む。
【０００９】本発明の別の態様によれば、画像入力デバ
イス内の機械的な振動によって生じるアーチファクトが
実質的に存在しない元の画像を定義するデジタル出力デ
ータを生成するために画像入力デバイスにおいて実行さ
れる方法が提供され、該方法は：画像データを獲得し、
該画像データを第１メモリに格納すること；同時に、位
置データを獲得して画像データと関連する瞬間速度デー
タを生成し、該瞬間速度データを第２メモリに格納する
こと；該瞬間速度データと該画像データを用いて、元の
画像の放射照度分布の基本モデルを再構成すること；理
想の走査条件下で基本モデルを再サンプリングして、機
械的な振動により生じるアーチファクトが実質的に存在
しない、元の画像を定義するデジタル出力データを生成
すること；と、を含む。
イス内の機械的な振動によって生じるアーチファクトが
実質的に存在しない元の画像を定義するデジタル出力デ
ータを生成するために画像入力デバイスにおいて実行さ
れる方法が提供され、該方法は：画像データを獲得し、
該画像データを第１メモリに格納すること；同時に、位
置データを獲得して画像データと関連する瞬間速度デー
タを生成し、該瞬間速度データを第２メモリに格納する
こと；該瞬間速度データと該画像データを用いて、元の
画像の放射照度分布の基本モデルを再構成すること；理
想の走査条件下で基本モデルを再サンプリングして、機
械的な振動により生じるアーチファクトが実質的に存在
しない、元の画像を定義するデジタル出力データを生成
すること；と、を含む。
【００１０】本発明の態様は、従来の画像入力スキャナ
やこのようなデバイス中で用いられる電気機械的測定に
伴う問題の観察に基づき、振動の衝撃や他の不均一なモ
ーションを最小化する。この態様は、画像の放射レベル
とドキュメントに関する走査アレイのモーション分布に
関して得られたデータに基づいて出力画像を再構成する
ことによりこれらの問題を緩和する技法の発見に基づ
く。該技法は、例えば、原稿スキャナ、デジタルコピー
機、及びファクシミリマシンを含む画像入力端末装置に
より生成される情報を処理するのに適したデータ又は画
像処理装置によって実施され得る。
やこのようなデバイス中で用いられる電気機械的測定に
伴う問題の観察に基づき、振動の衝撃や他の不均一なモ
ーションを最小化する。この態様は、画像の放射レベル
とドキュメントに関する走査アレイのモーション分布に
関して得られたデータに基づいて出力画像を再構成する
ことによりこれらの問題を緩和する技法の発見に基づ
く。該技法は、例えば、原稿スキャナ、デジタルコピー
機、及びファクシミリマシンを含む画像入力端末装置に
より生成される情報を処理するのに適したデータ又は画
像処理装置によって実施され得る。
【００１１】本明細書に記載される技法は有利である。
その理由は、デジタル原稿スキャナ内の振動を最小化す
るような他の機械的なアプローチと比較して安価である
からである。更に、該技法を用いて、不均一モーション
の条件下で生成された画像を再構成し、不均一性が画像
領域に記録される放射照度レベルに及ぼす影響を除去す
る。
その理由は、デジタル原稿スキャナ内の振動を最小化す
るような他の機械的なアプローチと比較して安価である
からである。更に、該技法を用いて、不均一モーション
の条件下で生成された画像を再構成し、不均一性が画像
領域に記録される放射照度レベルに及ぼす影響を除去す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】用語「データ」は、本明細書で
は、情報を示すか又は含み、特に画像の放射照度、位
置、及び速度情報を含む物理的な信号を指す。
は、情報を示すか又は含み、特に画像の放射照度、位
置、及び速度情報を含む物理的な信号を指す。
【００１３】「データ処理システム」は、データを処理
する物理的なシステムである。「画像処理システム」
は、画像の特性を表現するデータを処理するために主に
使用されるコンピュータワークステーションのようなデ
ータ処理システムである。
する物理的なシステムである。「画像処理システム」
は、画像の特性を表現するデータを処理するために主に
使用されるコンピュータワークステーションのようなデ
ータ処理システムである。
【００１４】「画像」は、物理的な光のパターンであ
る。画像は、文字、語、及びテキストと共に図形のよう
な他の特徴もまた含み得る。画像は「セグメント（部
分）」に分割することができ、その各々自体が画像であ
る。２次元アレイの例は、相対モーションが線形センサ
アレイ（ＬＳＡ）とドキュメントの間に加えられる時
に、（ＬＳＡ）によってドキュメントの表面から得られ
る画像放射照度データのアレイである。
る。画像は、文字、語、及びテキストと共に図形のよう
な他の特徴もまた含み得る。画像は「セグメント（部
分）」に分割することができ、その各々自体が画像であ
る。２次元アレイの例は、相対モーションが線形センサ
アレイ（ＬＳＡ）とドキュメントの間に加えられる時
に、（ＬＳＡ）によってドキュメントの表面から得られ
る画像放射照度データのアレイである。
【００１５】「ピクセル」は、画像が所与のシステム内
で分割される最小セグメント又は領域である。データの
各項目が「値(value) 」を提供する画像を定義するアレ
イにおいて、領域のカラーを示す各値は「ピクセル値(p
ixel value) 」を示す。各ピクセル値は、画像の「２値
フォーム」ではビット、画像の「グレイスケールフォー
ム」ではグレイスケール値、又は画像の「カラー座標フ
ォーム」では１組のカラー空間座標であり、２値フォー
ム、グレイスケールフォーム、カラー座標フォームはそ
れぞれ、画像を定義する２次元アレイである。
で分割される最小セグメント又は領域である。データの
各項目が「値(value) 」を提供する画像を定義するアレ
イにおいて、領域のカラーを示す各値は「ピクセル値(p
ixel value) 」を示す。各ピクセル値は、画像の「２値
フォーム」ではビット、画像の「グレイスケールフォー
ム」ではグレイスケール値、又は画像の「カラー座標フ
ォーム」では１組のカラー空間座標であり、２値フォー
ム、グレイスケールフォーム、カラー座標フォームはそ
れぞれ、画像を定義する２次元アレイである。
【００１６】「画像入力デバイス」は画像を受け取っ
て、画像のバージョンを定義するデータ項目を提供する
ことができるデバイスである。「スキャナ」は画像入力
デバイスであり、ドキュメントを走査するか又はラスタ
ー化することによる等のラスタ走査オペレーションによ
って画像を受け取る。
て、画像のバージョンを定義するデータ項目を提供する
ことができるデバイスである。「スキャナ」は画像入力
デバイスであり、ドキュメントを走査するか又はラスタ
ー化することによる等のラスタ走査オペレーションによ
って画像を受け取る。
【００１７】「画像出力デバイス（ＩＯＴ）」は、画像
を定義するデータ項目を受け取り、出力として画像を提
供できるデバイスである。「ディスプレイ」は、出力画
像を人間が視覚できるフォーム（形態）で提供する画像
出力デバイスである。「ディスプレイ画像」又は単に
「画像」は、ディスプレイにより表示される目に見える
パターンである。
を定義するデータ項目を受け取り、出力として画像を提
供できるデバイスである。「ディスプレイ」は、出力画
像を人間が視覚できるフォーム（形態）で提供する画像
出力デバイスである。「ディスプレイ画像」又は単に
「画像」は、ディスプレイにより表示される目に見える
パターンである。
【００１８】本発明は、例示的な静止ドキュメント移動
キャリッジ式スキュナ２０が示される図１及び２に示さ
れるようなデジタル走査の実施の形態を伴った特有の利
用法を見いだす。本発明は、ドキュメントをデジタル化
するために、原稿と線形センサアレイの間に相対動作を
生じる、例えば、ドキュメントが固定された走査アレイ
に対して移動する移動ドキュメント式スキャナ（ファク
シミリ機）、ページ幅の走査アレイを用いる移動式又は
据え付け式ドキュメントスキャナ等を含む多数の同等の
画像入力デバイスにおける使用法を見いだす。スキャナ
２０は画像処理システム３０と接続され、プラテン５２
上のドキュメント（原稿、文書）５０を走査することに
よって得られる放射照度レベルを表現する画像データ４
０のアレイを生成する。更にスキャナ２０は、基部（ベ
ース）５６、側部（サイド）５８、及び端部（エンド）
６０があるハウジング５４を含む。スキャナ２０の上部
６４は、走査される最大ドキュメント５０に適用するよ
うにサイズ設定されたほぼ矩形の透明プラテン５２を組
み込む。ドキュメント５０はプラテン５２上に手作業か
又は適切な自動ドキュメントハンドラ（図示せず）によ
って配され得る。
キャリッジ式スキュナ２０が示される図１及び２に示さ
れるようなデジタル走査の実施の形態を伴った特有の利
用法を見いだす。本発明は、ドキュメントをデジタル化
するために、原稿と線形センサアレイの間に相対動作を
生じる、例えば、ドキュメントが固定された走査アレイ
に対して移動する移動ドキュメント式スキャナ（ファク
シミリ機）、ページ幅の走査アレイを用いる移動式又は
据え付け式ドキュメントスキャナ等を含む多数の同等の
画像入力デバイスにおける使用法を見いだす。スキャナ
２０は画像処理システム３０と接続され、プラテン５２
上のドキュメント（原稿、文書）５０を走査することに
よって得られる放射照度レベルを表現する画像データ４
０のアレイを生成する。更にスキャナ２０は、基部（ベ
ース）５６、側部（サイド）５８、及び端部（エンド）
６０があるハウジング５４を含む。スキャナ２０の上部
６４は、走査される最大ドキュメント５０に適用するよ
うにサイズ設定されたほぼ矩形の透明プラテン５２を組
み込む。ドキュメント５０はプラテン５２上に手作業か
又は適切な自動ドキュメントハンドラ（図示せず）によ
って配され得る。
【００１９】走査キャリッジ６８はハウジング５４内で
移動可能に支持され、プラテン５２の下で１つ以上の長
手方向に延出するレール７０上を往復移動する。キャリ
ッジ６８と螺合される駆動スクリュー７４の形をとった
キャリッジ駆動手段が提供され、スクリュー７４を時計
回り方向か又は反時計回り方向に、正逆転可能キャリッ
ジ駆動ステップモータ７６によって回転させ、キャリッ
ジ６８を図１の矢印によって示される前進方向か又は逆
方向のいずれかに移動させるように働く。
移動可能に支持され、プラテン５２の下で１つ以上の長
手方向に延出するレール７０上を往復移動する。キャリ
ッジ６８と螺合される駆動スクリュー７４の形をとった
キャリッジ駆動手段が提供され、スクリュー７４を時計
回り方向か又は反時計回り方向に、正逆転可能キャリッ
ジ駆動ステップモータ７６によって回転させ、キャリッ
ジ６８を図１の矢印によって示される前進方向か又は逆
方向のいずれかに移動させるように働く。
【００２０】電荷結合素子（ＣＣＤ）のような線形感知
アレイ７８は、プラテン５２との予め定められた動作関
係で走査キャリッジ６８に適切に取り付けられ、該プラ
テン上に載置されている原稿を走査する。図１にレンズ
８０及びミラー８２により例示された適切な光学系手段
は、プラテン５２の幅を横切り、キャリッジ６８の移動
方向（走査方向）に直交するように延出する線状領域
に、アレイ７８の焦点を合わせるように提供される。ラ
ンプ８４は、アレイ７８が焦点をあわせる線状領域を照
射するように提供される。単一の走査アレイ７８を示
し、それについて説明するが、複数セグメント（ＣＣＤ
ｓ）を当接したり組み合わせてより大きなアレイを形成
できる。
アレイ７８は、プラテン５２との予め定められた動作関
係で走査キャリッジ６８に適切に取り付けられ、該プラ
テン上に載置されている原稿を走査する。図１にレンズ
８０及びミラー８２により例示された適切な光学系手段
は、プラテン５２の幅を横切り、キャリッジ６８の移動
方向（走査方向）に直交するように延出する線状領域
に、アレイ７８の焦点を合わせるように提供される。ラ
ンプ８４は、アレイ７８が焦点をあわせる線状領域を照
射するように提供される。単一の走査アレイ７８を示
し、それについて説明するが、複数セグメント（ＣＣＤ
ｓ）を当接したり組み合わせてより大きなアレイを形成
できる。
【００２１】図１及び図２を参照すると、スキャナ２０
は通信回線８６を介して、図２に画像ワーク処理ステー
ション３０として示されるローカル又は遠隔画像処理シ
ステムと結合するように用いられる。ワークステーショ
ン３０は、データプロセッサと、それに関連して、スキ
ャナ２０内に組み込まれるメモリとを含んでもよいし、
又は該ステーションは図示されたパーソナルコンピュー
タのような独立型システムとすることもできる。更に、
スキャナ２０は、スキャナ２０の画像信号をデジタルフ
ォーマットへ変換後、ワークステーション３０へ出力す
る前に一時的に格納する比較的小さなメモリバッファ９
０を含む。
は通信回線８６を介して、図２に画像ワーク処理ステー
ション３０として示されるローカル又は遠隔画像処理シ
ステムと結合するように用いられる。ワークステーショ
ン３０は、データプロセッサと、それに関連して、スキ
ャナ２０内に組み込まれるメモリとを含んでもよいし、
又は該ステーションは図示されたパーソナルコンピュー
タのような独立型システムとすることもできる。更に、
スキャナ２０は、スキャナ２０の画像信号をデジタルフ
ォーマットへ変換後、ワークステーション３０へ出力す
る前に一時的に格納する比較的小さなメモリバッファ９
０を含む。
【００２２】ここではエンコーダ９４の形をとって示さ
れる適切なキャリッジ位置又は速度センサが提供され
る。エンコーダ９４は駆動スクリュー７４の回転を感知
するようにモータ７６の反対側又は後側に取り付けら
れ、スクリュー７４が回転すると、レール７０に沿った
走査キャリッジ６８の移動を表す連続クロックパルスを
生成する。エンコーダ９４により出力される各クロック
パルス又はクロックパルスのブロックが、キャリッジ６
８の移動及びその上に支持されるＬＳＡとに一走査線小
部分(fractional portion)と等しい距離で対応するよう
に、エンコーダ９４のクロックパルス出力は設定され
る。プラテン５２上のドキュメントに対して走査キャリ
ッジ６８の変位を感知するための他の構成も考えられ得
る。例えば、エンコーダ９４は、示差エンコーダ(diffe
rential encoder)とすることができ、どんな時にも走査
キャリッジの瞬間速度を示す信号を生成できる。
れる適切なキャリッジ位置又は速度センサが提供され
る。エンコーダ９４は駆動スクリュー７４の回転を感知
するようにモータ７６の反対側又は後側に取り付けら
れ、スクリュー７４が回転すると、レール７０に沿った
走査キャリッジ６８の移動を表す連続クロックパルスを
生成する。エンコーダ９４により出力される各クロック
パルス又はクロックパルスのブロックが、キャリッジ６
８の移動及びその上に支持されるＬＳＡとに一走査線小
部分(fractional portion)と等しい距離で対応するよう
に、エンコーダ９４のクロックパルス出力は設定され
る。プラテン５２上のドキュメントに対して走査キャリ
ッジ６８の変位を感知するための他の構成も考えられ得
る。例えば、エンコーダ９４は、示差エンコーダ(diffe
rential encoder)とすることができ、どんな時にも走査
キャリッジの瞬間速度を示す信号を生成できる。
【００２３】適切な、マイクロプロセッサベースのコン
トローラ９６は、画像処理ワークステーション３０によ
る画像データに対する要求に応答するように原稿５０を
走査する時に、スキャナ２０の構成要素部分のオペレー
ションを制御して同期するために提供される。コントロ
ーラ９６は制御信号をライン１０４から受け取り、それ
をライン１０６へ送る。適切なモータコントローラ９８
が提供され、コントローラ９６からの制御信号に応答し
てキャリッジ駆動モータ７６の始動、停止、方向、及び
速度を制御する。コントローラ９６はまたＬＳＡ７８の
集積（積分）、転送と出力及び走査ランプ８４の点灯を
制御する。
トローラ９６は、画像処理ワークステーション３０によ
る画像データに対する要求に応答するように原稿５０を
走査する時に、スキャナ２０の構成要素部分のオペレー
ションを制御して同期するために提供される。コントロ
ーラ９６は制御信号をライン１０４から受け取り、それ
をライン１０６へ送る。適切なモータコントローラ９８
が提供され、コントローラ９６からの制御信号に応答し
てキャリッジ駆動モータ７６の始動、停止、方向、及び
速度を制御する。コントローラ９６はまたＬＳＡ７８の
集積（積分）、転送と出力及び走査ランプ８４の点灯を
制御する。
【００２４】画像データの出力は、データライン１０２
を介して得られ、該データラインは、各々がドキュメン
ト５０の領域（エリア又はリージョン）を表現する個々
の画像ピクセルの強度信号(intensity signal)を、ワー
クステーション３０に並列に送る。各ラスタ又は走査線
と関係する位置／速度情報もまたワークステーション３
０へ送られる。ここで、該情報は先に記載したようにエ
ンコーダ９４からの信号に応答するようにマイクロコン
トローラ９６によって累積（集積）され、ワークステー
ション３０へデータライン１０５を介して送られる。次
に画像処理ワークステーション３０はスキャナにより出
力される画像及びモーションデータに対して動作し、そ
れらをワークステーション内に格納し、図３のフローチ
ャートに従って、復元画像４０を生成する。
を介して得られ、該データラインは、各々がドキュメン
ト５０の領域（エリア又はリージョン）を表現する個々
の画像ピクセルの強度信号(intensity signal)を、ワー
クステーション３０に並列に送る。各ラスタ又は走査線
と関係する位置／速度情報もまたワークステーション３
０へ送られる。ここで、該情報は先に記載したようにエ
ンコーダ９４からの信号に応答するようにマイクロコン
トローラ９６によって累積（集積）され、ワークステー
ション３０へデータライン１０５を介して送られる。次
に画像処理ワークステーション３０はスキャナにより出
力される画像及びモーションデータに対して動作し、そ
れらをワークステーション内に格納し、図３のフローチ
ャートに従って、復元画像４０を生成する。
【００２５】図３を参照すると、３つの主要な動作ステ
ージ、即ちデータ獲得、データ処理、及び出力、は画像
処理ワークステーションにより行われる。データ獲得ス
テージでは、スキャナ２０によって生成された画像デー
タは、メモリで受け取られてそこに格納される（ブロッ
ク１２０）。同様に、画像データと同時にスキャナによ
って獲得された位置情報もまたメモリで受け取られてそ
こに格納され（ブロック１２２）、画像処理システムで
使用される。画像データの少なくとも開始部分が一度獲
得されると、画像復元工程を行うことによりデータ処理
ステージを開始（ブロック１２４）し、出力として補正
又は復元画像４０を生成する。
ージ、即ちデータ獲得、データ処理、及び出力、は画像
処理ワークステーションにより行われる。データ獲得ス
テージでは、スキャナ２０によって生成された画像デー
タは、メモリで受け取られてそこに格納される（ブロッ
ク１２０）。同様に、画像データと同時にスキャナによ
って獲得された位置情報もまたメモリで受け取られてそ
こに格納され（ブロック１２２）、画像処理システムで
使用される。画像データの少なくとも開始部分が一度獲
得されると、画像復元工程を行うことによりデータ処理
ステージを開始（ブロック１２４）し、出力として補正
又は復元画像４０を生成する。
【００２６】先ず、入力走査を時間領域(domain)におけ
るサンプリング、次いで均一及び不均一な速度に対する
空間領域に関して記載する。
るサンプリング、次いで均一及び不均一な速度に対する
空間領域に関して記載する。
【００２７】時間領域におけるサンプリング 図４を参照して、ＬＳＡ中の単一光センサの出力につい
て考察すると、Ｈ（ｘ）を画像放射照度分布とし、Ｓ
（ｘ−Ｘ（ｔ））を時間ｔでＸ（ｔ）に位置される静的
な光センサ感度分布（プロファイル）とする。
て考察すると、Ｈ（ｘ）を画像放射照度分布とし、Ｓ
（ｘ−Ｘ（ｔ））を時間ｔでＸ（ｔ）に位置される静的
な光センサ感度分布（プロファイル）とする。
【００２８】光センサによって生成されるある瞬間の電
荷Ｃ（Ｘ（ｔ））は、空間に関して積分された、放射照
度分布と光センサ感度分布との積により得られる。
荷Ｃ（Ｘ（ｔ））は、空間に関して積分された、放射照
度分布と光センサ感度分布との積により得られる。
【００２９】
【数１】
【００３０】この相互相関積分を畳み込みとして下記式
（２）のように表すことができる。
（２）のように表すことができる。
【００３１】
【数２】
【００３２】デジタル化は、時間の周期Ｔacc に対する
瞬間の電荷を積分即ち累積して、次にそれを時間間隔Ｔ
s でサンプリングすることによって行われる。ここで、
Ｔac c ≦Ｔs である。ｎ番目のサンプルは、下記式
（３）により得られる。
瞬間の電荷を積分即ち累積して、次にそれを時間間隔Ｔ
s でサンプリングすることによって行われる。ここで、
Ｔac c ≦Ｔs である。ｎ番目のサンプルは、下記式
（３）により得られる。
【００３３】
【数３】
【００３４】式（３）の積分を、矩形関数( ｒｅｃｔ；
rect function) との畳込みと置き換えて、下記式
（４）を得ることができる。
rect function) との畳込みと置き換えて、下記式
（４）を得ることができる。
【００３５】
【数４】
【００３６】矩形における一定オフセット、即ちＴacc
／２は、表示の便宜上削除されたことがわかる。更に、
累積された電荷を周期Ｔs でサンプリングすることによ
り、デイラックデルタ（δ）関数のアレイにより、サン
プルの集合（コレクション）を時間関数として記すこと
ができる。
／２は、表示の便宜上削除されたことがわかる。更に、
累積された電荷を周期Ｔs でサンプリングすることによ
り、デイラックデルタ（δ）関数のアレイにより、サン
プルの集合（コレクション）を時間関数として記すこと
ができる。
【００３７】累積された電荷は、画像放射照度Ｈの核
（カーネル；kernel) Ｋとの畳込みとなり、該核Ｋは、
感度関数Ｓと累積時間Ｔacc 中に生じたモーションぼけ
とを結合する。Ｓを静的な積分アパーチュア(static in
tegration aperture) と称し、Ｋを動的な積分アパーチ
ュアと称する。その理由は、モーションぼけを考慮する
からである。Ｓの形が矩形であり、累積時間中のＬＳＡ
とドキュメントとの間に均一な相対速度が存在する場
合、Ｋは梯形の形をとる。不均一な速度が与えられる
と、梯形に歪みが生じる。
（カーネル；kernel) Ｋとの畳込みとなり、該核Ｋは、
感度関数Ｓと累積時間Ｔacc 中に生じたモーションぼけ
とを結合する。Ｓを静的な積分アパーチュア(static in
tegration aperture) と称し、Ｋを動的な積分アパーチ
ュアと称する。その理由は、モーションぼけを考慮する
からである。Ｓの形が矩形であり、累積時間中のＬＳＡ
とドキュメントとの間に均一な相対速度が存在する場
合、Ｋは梯形の形をとる。不均一な速度が与えられる
と、梯形に歪みが生じる。
【００３８】スキャナ２０（図１）のサンプリングエレ
クトロニクスは、等しい時間間隔にわたって画像放射照
度をデジタル化する。従って、上記に見られたように時
間的関数としてサンプルの集合を記すことは分かりやす
い。一方、興味ぶかいことは、振動モーションがデジタ
ル化された画像に及ぼす影響である。画像の欠点を分析
する目的のために、空間座標ｘに関してＦを計算し直す
ことにより、振動の影響を最もよく理解することができ
る。
クトロニクスは、等しい時間間隔にわたって画像放射照
度をデジタル化する。従って、上記に見られたように時
間的関数としてサンプルの集合を記すことは分かりやす
い。一方、興味ぶかいことは、振動モーションがデジタ
ル化された画像に及ぼす影響である。画像の欠点を分析
する目的のために、空間座標ｘに関してＦを計算し直す
ことにより、振動の影響を最もよく理解することができ
る。
【００３９】ＬＳＡとドキュメントの間の相対速度が定
数（一定）値Ｖ0 である場合、位置関数Ｘ（ｔ）は、下
記式（７）となる。
数（一定）値Ｖ0 である場合、位置関数Ｘ（ｔ）は、下
記式（７）となる。
【００４０】Ｘ（ｔ）＝Ｖ0 ｔ （７）
【００４１】相対速度が不均一である場合、偏差は（周
期的に）振動しがちであるので、該速度はフーリエ級数
として表され、下記式（８）の位置関数を得ることがで
きる。
期的に）振動しがちであるので、該速度はフーリエ級数
として表され、下記式（８）の位置関数を得ることがで
きる。
【００４２】
【数５】
【００４３】速度の振幅は、典型的には公称速度Ｖ0 の
１％未満である。次に、振動の存在下で取られるサンプ
ルは、振動位置関数Ｘvib （ｔ）を式（３）に置換する
ことによって表現され得る。次に、この結果を空間座標
において計算し直し、テイラー級数近似(Taylor series
approximation) を用いて、ｔから独立して表現される
結果に到達する。
１％未満である。次に、振動の存在下で取られるサンプ
ルは、振動位置関数Ｘvib （ｔ）を式（３）に置換する
ことによって表現され得る。次に、この結果を空間座標
において計算し直し、テイラー級数近似(Taylor series
approximation) を用いて、ｔから独立して表現される
結果に到達する。
【００４４】
【数６】
【００４５】ここで、上側と下側の積分限界(integrati
on limits)は光センサ積分が生じる線形スパンの両端を
表す。従って、不均一な速度は２通りの方法で電荷累積
積分に影響を及ぼすことがわかる。即ち、積分限界が変
更され、シヌソイド（正弦波）の低振幅の和である第２
項(term)が現れる。これらの２つのそれぞれの影響は、
振動による画像信号のＦＭ及びＡＭ変調として考えられ
得る。シヌソイドの和は、変化する積分限界を補償する
働きをするために、それら変調はきつく結合される。積
分限界は信号が時間よりも空間において積分されるとい
う理由のみから変化する。これらの影響の役割は、振動
の存在下で一定強度(constant intensity)のリージョン
（領域）を画像形成する時にフラットフィールド(flat
field)応答を維持する際のそれらの影響を考慮すること
により最良に認識され得る。
on limits)は光センサ積分が生じる線形スパンの両端を
表す。従って、不均一な速度は２通りの方法で電荷累積
積分に影響を及ぼすことがわかる。即ち、積分限界が変
更され、シヌソイド（正弦波）の低振幅の和である第２
項(term)が現れる。これらの２つのそれぞれの影響は、
振動による画像信号のＦＭ及びＡＭ変調として考えられ
得る。シヌソイドの和は、変化する積分限界を補償する
働きをするために、それら変調はきつく結合される。積
分限界は信号が時間よりも空間において積分されるとい
う理由のみから変化する。これらの影響の役割は、振動
の存在下で一定強度(constant intensity)のリージョン
（領域）を画像形成する時にフラットフィールド(flat
field)応答を維持する際のそれらの影響を考慮すること
により最良に認識され得る。
【００４６】スキャナ（ＩＩＴ）例 フォトサイトの「性質」を概略的に特徴付けたので、不
均一な相対モーションの問題は、図１と２のスキャナの
動作パラメータに関して記載されることになる。例え
ば、４００ドット／インチ（ｄｐｉ）スキャナでは、Ｌ
ＳＡは約２．５インチ／秒又は６３．５μｍ／ｍｓｅｃ
で原稿の上を通過する。次のように仮定する。 （１）アレイ上の各光センサは、ほぼ５μｍの幅であ
り、０．１１０２３の倍率の場合、走査方向に約６３．
５μｍの静的な視野を有する。 （２）走査線を得るための時間は１ｍｓｅｃである。
（その時間のほぼ９０％を電荷を累積するために使用
し、残りの１０％を電荷の読込み及びクリーニングのよ
うな他のオペレーションために使用する。）即ち、累積
時間は０．９ｍｓｅｃであり、累積が１ｍｓｅｃ毎に開
始する。 （３）瞬間の電荷生成は、線形であり、放射照度はセン
サにより受け取られる。 （４）ＬＳＡの実速度Ｖ（ｔ）は、典型的には公称速度
と１％よりも少なく変化する。速度誤差は振動となりや
すいために、変動（バリエーション）はシヌソイドの和
としてモデル化され得る。分析するキー周波数は、ドキ
ュメント空間においておよそ１サイクル（周波）／ｍｍ
に対応する周波数である。これは、この周波数における
目の高い感度のためである。ここで考えられる典型的な
スキャナの場合、感度の時間的周波数は約（１サイクル
／ｍｍ）×（６３．５ｍｍ／秒）×（０．１１０２
３）、即ち７．０ヘルツとなる。
均一な相対モーションの問題は、図１と２のスキャナの
動作パラメータに関して記載されることになる。例え
ば、４００ドット／インチ（ｄｐｉ）スキャナでは、Ｌ
ＳＡは約２．５インチ／秒又は６３．５μｍ／ｍｓｅｃ
で原稿の上を通過する。次のように仮定する。 （１）アレイ上の各光センサは、ほぼ５μｍの幅であ
り、０．１１０２３の倍率の場合、走査方向に約６３．
５μｍの静的な視野を有する。 （２）走査線を得るための時間は１ｍｓｅｃである。
（その時間のほぼ９０％を電荷を累積するために使用
し、残りの１０％を電荷の読込み及びクリーニングのよ
うな他のオペレーションために使用する。）即ち、累積
時間は０．９ｍｓｅｃであり、累積が１ｍｓｅｃ毎に開
始する。 （３）瞬間の電荷生成は、線形であり、放射照度はセン
サにより受け取られる。 （４）ＬＳＡの実速度Ｖ（ｔ）は、典型的には公称速度
と１％よりも少なく変化する。速度誤差は振動となりや
すいために、変動（バリエーション）はシヌソイドの和
としてモデル化され得る。分析するキー周波数は、ドキ
ュメント空間においておよそ１サイクル（周波）／ｍｍ
に対応する周波数である。これは、この周波数における
目の高い感度のためである。ここで考えられる典型的な
スキャナの場合、感度の時間的周波数は約（１サイクル
／ｍｍ）×（６３．５ｍｍ／秒）×（０．１１０２
３）、即ち７．０ヘルツとなる。
【００４７】図５では、これらの特有のパラメータを用
いて、ドキュメント上を通過する時の個々の光センサの
均一なモーションを示す。図５の上のグラフの実線１４
０は、積分間隔(integration intervals) （０−４）の
始まりで光センサの視野(field of view) を表現し、破
線１４２は、積分間隔の終わりで光センサの視野を表現
する。各間隔が開始する時間は対応する光センササイト
（位置）より低く示される（ｍｓｅｃ）。累積時間が
０．９ｍｓｅｃで、間隔の周期が１．０ｍｓｅｃなの
で、各間隔の両端部で視野は重なる。これは、光センサ
が介在領域を露光しない場合に生じ得るエイリアシング
アーチファクトの生成を回避するという望ましい特性で
ある。更に、センサの視野下の全ポイントが等しく重み
付けされることが考えられる。即ち、感度関数Ｓ（ｘ）
はドキュメント空間に６３．５μｍの幅を有する矩形関
数である。
いて、ドキュメント上を通過する時の個々の光センサの
均一なモーションを示す。図５の上のグラフの実線１４
０は、積分間隔(integration intervals) （０−４）の
始まりで光センサの視野(field of view) を表現し、破
線１４２は、積分間隔の終わりで光センサの視野を表現
する。各間隔が開始する時間は対応する光センササイト
（位置）より低く示される（ｍｓｅｃ）。累積時間が
０．９ｍｓｅｃで、間隔の周期が１．０ｍｓｅｃなの
で、各間隔の両端部で視野は重なる。これは、光センサ
が介在領域を露光しない場合に生じ得るエイリアシング
アーチファクトの生成を回避するという望ましい特性で
ある。更に、センサの視野下の全ポイントが等しく重み
付けされることが考えられる。即ち、感度関数Ｓ（ｘ）
はドキュメント空間に６３．５μｍの幅を有する矩形関
数である。
【００４８】ＬＳＡ内の単一光センサ上に累積する電荷
は、１つの累積間隔中に横切られるドキュメントの領域
と関連する領域サンプルを生成する。そのサンプルは、
核Ｋ〔式（４）〕によって重み付けされた基本の放射照
度分布の重み付き積分である。重みは放射照度分布上の
各点の累積電荷への寄与を反映する。放射照度分布の点
の寄与は、該点が光センサの移動視野に露出される時間
の量として計算される。光センサ視野の両端部の点に対
するより短い露光時間のために、領域サンプルの核の形
は梯形であり、実際にはほぼ三角形である。こられの核
は、図５の下部に示され、梯形の核が示された値を変化
する例示的な走査位置（ミクロン）を有する。一定の走
査速度だとすれば、各梯形の頂部は平面になる。静的視
野が無限小に狭かったならば、核はスケール化された矩
形関数となるであろう。
は、１つの累積間隔中に横切られるドキュメントの領域
と関連する領域サンプルを生成する。そのサンプルは、
核Ｋ〔式（４）〕によって重み付けされた基本の放射照
度分布の重み付き積分である。重みは放射照度分布上の
各点の累積電荷への寄与を反映する。放射照度分布の点
の寄与は、該点が光センサの移動視野に露出される時間
の量として計算される。光センサ視野の両端部の点に対
するより短い露光時間のために、領域サンプルの核の形
は梯形であり、実際にはほぼ三角形である。こられの核
は、図５の下部に示され、梯形の核が示された値を変化
する例示的な走査位置（ミクロン）を有する。一定の走
査速度だとすれば、各梯形の頂部は平面になる。静的視
野が無限小に狭かったならば、核はスケール化された矩
形関数となるであろう。
【００４９】図５の下の方のグラフを参照すると、時間
０において、光センサが０μｍに位置され、６３．５μ
ｍの視野に関して−３１．７５μｍと３１．７５μｍと
の間の走査線間隔を「見る」。ＬＳＡ内の光センサが６
３．５μｍ／ｍｓｅｃで原稿を横切るように走査方向に
移動すると、光センサは観察された画像から生成される
電荷を積分する。図示されるように、０．９ｍｓｅｃの
累積時間の終わりに、光センサは５７．１５μｍの位置
に到達し、２５．４０μｍと８８．９０μｍの間に広が
る視野を有する。この第１サンプルの累積電荷は、核Ｋ
と乗算された基本の放射照度分布の積分と等しい。視野
が３１．７５μｍから９５．２５μｍに広がる累積が１
ｍｓｅｃで再び開始し、電荷がサンプルされる１．９ｍ
ｓｅｃ間続く。従って、図５は、最初の４回の完全な累
積間隔を示す。
０において、光センサが０μｍに位置され、６３．５μ
ｍの視野に関して−３１．７５μｍと３１．７５μｍと
の間の走査線間隔を「見る」。ＬＳＡ内の光センサが６
３．５μｍ／ｍｓｅｃで原稿を横切るように走査方向に
移動すると、光センサは観察された画像から生成される
電荷を積分する。図示されるように、０．９ｍｓｅｃの
累積時間の終わりに、光センサは５７．１５μｍの位置
に到達し、２５．４０μｍと８８．９０μｍの間に広が
る視野を有する。この第１サンプルの累積電荷は、核Ｋ
と乗算された基本の放射照度分布の積分と等しい。視野
が３１．７５μｍから９５．２５μｍに広がる累積が１
ｍｓｅｃで再び開始し、電荷がサンプルされる１．９ｍ
ｓｅｃ間続く。従って、図５は、最初の４回の完全な累
積間隔を示す。
【００５０】画像復元 線形センサアレイ上の感光性サイトの動作について記載
したので、次に注意を振動の存在下で走査された画像を
再現するための方法に向ける。最初に、幾つかの簡便化
仮定、及び不均一な速度の問題が建設的な解決をもたら
すような方法で制約されることが可能となる画像モデル
の描写、について記載する。なされたキーとなる仮定は
静的な積分アパーチュアＳが、動的な積分アパーチュア
Ｋが矩形関数に近似され得るほど十分に狭いということ
である。これは幾つかの物理的システムに関して合理的
であり、最小の計算を必要とする画像復元方法を提供す
る。この場合、各領域のサンプルは、電荷累積時間中に
わたる画像放射照度関数の重み付けされていない積分で
ある。更に、累積時間とサンプリング時間は同じであ
る、即ち電荷を読み込みまた消去するのに必要とされる
時間はごくわずかな時間である（Ｔacc ≒Ｔs ）という
ことを仮定する。更に説明すると、図６（Ａ）は、領域
サンプルＦn の集合と基本の放射照度Ｈを示し、放射照
度Ｈから領域サンプルＦn が生成される。均一なＬＳＡ
速度の理想の場合では、一定の時間間隔Ｔs で生成され
たサンプルは、一定の空間間隔のＨ下の領域と関係す
る。センサが不均一な速度で移動すると、例えば、図６
（Ｂ）に示されるように、一定の時間間隔で生成された
サンプルは、不規則な空間間隔でＨ下の領域と関係し、
同一の入力値Ｈが異なる出力値Ｆn ' をどのように生じ
るかは明白である。
したので、次に注意を振動の存在下で走査された画像を
再現するための方法に向ける。最初に、幾つかの簡便化
仮定、及び不均一な速度の問題が建設的な解決をもたら
すような方法で制約されることが可能となる画像モデル
の描写、について記載する。なされたキーとなる仮定は
静的な積分アパーチュアＳが、動的な積分アパーチュア
Ｋが矩形関数に近似され得るほど十分に狭いということ
である。これは幾つかの物理的システムに関して合理的
であり、最小の計算を必要とする画像復元方法を提供す
る。この場合、各領域のサンプルは、電荷累積時間中に
わたる画像放射照度関数の重み付けされていない積分で
ある。更に、累積時間とサンプリング時間は同じであ
る、即ち電荷を読み込みまた消去するのに必要とされる
時間はごくわずかな時間である（Ｔacc ≒Ｔs ）という
ことを仮定する。更に説明すると、図６（Ａ）は、領域
サンプルＦn の集合と基本の放射照度Ｈを示し、放射照
度Ｈから領域サンプルＦn が生成される。均一なＬＳＡ
速度の理想の場合では、一定の時間間隔Ｔs で生成され
たサンプルは、一定の空間間隔のＨ下の領域と関係す
る。センサが不均一な速度で移動すると、例えば、図６
（Ｂ）に示されるように、一定の時間間隔で生成された
サンプルは、不規則な空間間隔でＨ下の領域と関係し、
同一の入力値Ｈが異なる出力値Ｆn ' をどのように生じ
るかは明白である。
【００５１】本明細書中で請求される画像復元方法は、
Ｈが一定の空間間隔で再サンプリング（又は、より適切
には再積分）されるように領域サンプルから基本の画像
放射照度分布を推定する。瞬間ＬＳＡ速度Ｖ（ｔ）の正
確な知識がある場合でさえ、不運にもこの問題は制約条
件下にある。連続放射照度データをまばらな領域サンプ
ルから推定することはできない。その理由はそれぞれの
間隔下で同一の積分値を有する無限数の放射照度分布が
存在するからである。発展のために、放射照度分布は線
形スプライン（区分的線形関数）としてモデル化され
る。一定間隔（図７のＨ’）においてのみ変化できる区
分的線形セグメントから構成されるようにＨをモデル化
することによって、不均一な間隔を定める所与の領域サ
ンプルＦnと位置Ｘn があればＨを正確に推定すること
が可能になる。実施では、間隔の大きさが小さい、例え
ば６３．５μｍであれば、Ｈに対するこの区分的線形制
約条件は不合理であり、対象の画像のクラスは連続トー
ンとなる。幾つかのマーキング方法及び印刷用紙のぼけ
特性について考えると、ハーフトーンとテキストを区分
的線形関数としてモデル化することもまた合理的であ
る。区分的線形及び区分的一定モデル（近似関数）に関
して記載されたが、他の近似関数も働くことができる。
一度、本明細書中に記載される一般的な近似関数方法が
理解されれば、他の近似関数に関する代替表現を得るこ
とは簡単であろう。
Ｈが一定の空間間隔で再サンプリング（又は、より適切
には再積分）されるように領域サンプルから基本の画像
放射照度分布を推定する。瞬間ＬＳＡ速度Ｖ（ｔ）の正
確な知識がある場合でさえ、不運にもこの問題は制約条
件下にある。連続放射照度データをまばらな領域サンプ
ルから推定することはできない。その理由はそれぞれの
間隔下で同一の積分値を有する無限数の放射照度分布が
存在するからである。発展のために、放射照度分布は線
形スプライン（区分的線形関数）としてモデル化され
る。一定間隔（図７のＨ’）においてのみ変化できる区
分的線形セグメントから構成されるようにＨをモデル化
することによって、不均一な間隔を定める所与の領域サ
ンプルＦnと位置Ｘn があればＨを正確に推定すること
が可能になる。実施では、間隔の大きさが小さい、例え
ば６３．５μｍであれば、Ｈに対するこの区分的線形制
約条件は不合理であり、対象の画像のクラスは連続トー
ンとなる。幾つかのマーキング方法及び印刷用紙のぼけ
特性について考えると、ハーフトーンとテキストを区分
的線形関数としてモデル化することもまた合理的であ
る。区分的線形及び区分的一定モデル（近似関数）に関
して記載されたが、他の近似関数も働くことができる。
一度、本明細書中に記載される一般的な近似関数方法が
理解されれば、他の近似関数に関する代替表現を得るこ
とは簡単であろう。
【００５２】画像を復元する際の主なタスクは線形スプ
ラインの制御点Ｙn を再生することである。図７に示さ
れるように、一度、制御点Ｙn が決定されると、Ｈを線
形スプラインとして再構成することができ、領域サンプ
ルはまた一定間隔で容易に計算され得る。このように理
想のスキャナの出力と一致する出力は画像処理ワークス
テーションによって生成され得る。従って、図７は画像
放射照度分布Ｈとその線形スプライン近似Ｈ’を示す。
制御点Ｙn （強調して示される）は、一定間隔Ｘs ＝Ｖ
0 Ｔs にある（Ｖ0 は公称速度、Ｔs はサンプリング周
期）。
ラインの制御点Ｙn を再生することである。図７に示さ
れるように、一度、制御点Ｙn が決定されると、Ｈを線
形スプラインとして再構成することができ、領域サンプ
ルはまた一定間隔で容易に計算され得る。このように理
想のスキャナの出力と一致する出力は画像処理ワークス
テーションによって生成され得る。従って、図７は画像
放射照度分布Ｈとその線形スプライン近似Ｈ’を示す。
制御点Ｙn （強調して示される）は、一定間隔Ｘs ＝Ｖ
0 Ｔs にある（Ｖ0 は公称速度、Ｔs はサンプリング周
期）。
【００５３】領域サンプル及び位置情報が一定時間間隔
でスキャナによって集められるが、１つの重要な仮定
は、２つの連続的なＬＳＡ領域サンプルが同一の線形ス
プラインセグメント中にあるか又は２つのセグメントに
またがるべきであるということである。例えば、図８
は、最初の場合を示し、サンプル位置の両端（ＸA とＸ
B）が同一スプラインセグメント中にある。図９は２番
目の場合を示し、領域サンプル（Ｘ'A−Ｘ'B）は２つの
スプラインセグメントにまたがる。図８と図９に示され
た２つの場合を扱うと、集合表現は式ＫＹ＝Ｆの三重対
角系(tridiagonal system)を生じる。
でスキャナによって集められるが、１つの重要な仮定
は、２つの連続的なＬＳＡ領域サンプルが同一の線形ス
プラインセグメント中にあるか又は２つのセグメントに
またがるべきであるということである。例えば、図８
は、最初の場合を示し、サンプル位置の両端（ＸA とＸ
B）が同一スプラインセグメント中にある。図９は２番
目の場合を示し、領域サンプル（Ｘ'A−Ｘ'B）は２つの
スプラインセグメントにまたがる。図８と図９に示され
た２つの場合を扱うと、集合表現は式ＫＹ＝Ｆの三重対
角系(tridiagonal system)を生じる。
【００５４】
【数７】
【００５５】要素ａi 、ｂi 及びｃi はそれぞれ
ｙi-1 、ｙi 、ｙi+1 の重みである。重みは既知のｘA
とｘB の位置によって表現される。最初と最後の行(ro
w) は、境界条件の選択により影響を受ける。簡略化の
ために境界反復(border replication)を選択して、画像
領域の外側に置かれるピクセル値を決定する。即ち、ｙ
-1＝ｙ 0 とｙn ＝ｙn-1 である。従って、追加の項（ｃ
n-1)が三重対角マトリックスＫの最後の行に必要とされ
る場合、該項はｂn-1 に加えられる。その理由は、それ
は、最後に反復されたピクセルの影響を反映するからで
ある。
ｙi-1 、ｙi 、ｙi+1 の重みである。重みは既知のｘA
とｘB の位置によって表現される。最初と最後の行(ro
w) は、境界条件の選択により影響を受ける。簡略化の
ために境界反復(border replication)を選択して、画像
領域の外側に置かれるピクセル値を決定する。即ち、ｙ
-1＝ｙ 0 とｙn ＝ｙn-1 である。従って、追加の項（ｃ
n-1)が三重対角マトリックスＫの最後の行に必要とされ
る場合、該項はｂn-1 に加えられる。その理由は、それ
は、最後に反復されたピクセルの影響を反映するからで
ある。
【００５６】Ｙの制御点は、周知の領域サンプルＦを三
重対角マトリックスＫの逆行列と乗算することによって
求められる。即ち、Ｙ＝Ｋ-1Ｆである。三重対角マトリ
ックスＫの逆行列は、良く知られた方法を用いて線形時
間で解くことができる有効な関数を有する。ＡとＢの位
置に関して先に記載された２つのケースが拡張され得る
ことに留意することは重要である。例えば、ＡとＢは２
つのスプラインセグメントよりもより広がることが考え
られる。この緩い条件は、マトリックスＫがもはや三重
対角でない、即ち、より多くの非対角要素が非ゼロとな
ることを含意する。帯状対角線形系の式を解くための有
効な方法は、下記に示され、核Ｋに対する梯形の形を処
理するために使用される。
重対角マトリックスＫの逆行列と乗算することによって
求められる。即ち、Ｙ＝Ｋ-1Ｆである。三重対角マトリ
ックスＫの逆行列は、良く知られた方法を用いて線形時
間で解くことができる有効な関数を有する。ＡとＢの位
置に関して先に記載された２つのケースが拡張され得る
ことに留意することは重要である。例えば、ＡとＢは２
つのスプラインセグメントよりもより広がることが考え
られる。この緩い条件は、マトリックスＫがもはや三重
対角でない、即ち、より多くの非対角要素が非ゼロとな
ることを含意する。帯状対角線形系の式を解くための有
効な方法は、下記に示され、核Ｋに対する梯形の形を処
理するために使用される。
【００５７】挙げられた２つの仮定の結果が上記に記載
された三重対角系の式である。連続的なＬＳＡ位置は２
つのスプラインセグメントよりも広がることはなく、Ｌ
ＳＡ感度関数Ｓはインパルスとなる（即ち、核Ｋは矩形
関数）。例の画像モデルの場合、この仮定は正当である
と認められる。その理由は、不均一なＬＳＡ速度は概し
て公称速度の１％を越えないからである。一方、後者の
仮定は概して真ではない。なぜならば、無限に狭い点の
スプレッドファンクション（静的積分アパーチュア）は
実現しにくいからである。図４で既に示されたように、
Ｓは４００ｄｐｉスキャナの場合、約１ドットサイズ、
例えば６３．５μｍの視野を有する。ＳはＸacc とほぼ
同じ幅を有するので、核Ｋは梯形であり、また三角形に
非常に近い。従って、図１０は点ｘ0 、ｘ1 、ｘ2 及び
Ｘ3 により範囲を定められた梯形の３つの間隔を示す。
梯形がＬＳＡ位置ｘA 及びｘB を越えて延出するので、
累積時間を広くすることに注意されたい。３つの梯形間
隔の範囲を定める点は、各光センサの視野（ＦＯＶ）に
より表現される。図４では、例えばＦＯＶ＝１ドットサ
イズである。ＦＯＶ＝０は、ＳがインパルスでＫが矩形
関数である理想のケースに対応する。矩形ＳはＳ＝矩形
（ｘ／ＦＯＶ）で記述され得る。ｗ＝ＦＯＶ／２の場
合、光センササイトｘA 及びｘB によって梯形制御点の
下記式が決定され得る。
された三重対角系の式である。連続的なＬＳＡ位置は２
つのスプラインセグメントよりも広がることはなく、Ｌ
ＳＡ感度関数Ｓはインパルスとなる（即ち、核Ｋは矩形
関数）。例の画像モデルの場合、この仮定は正当である
と認められる。その理由は、不均一なＬＳＡ速度は概し
て公称速度の１％を越えないからである。一方、後者の
仮定は概して真ではない。なぜならば、無限に狭い点の
スプレッドファンクション（静的積分アパーチュア）は
実現しにくいからである。図４で既に示されたように、
Ｓは４００ｄｐｉスキャナの場合、約１ドットサイズ、
例えば６３．５μｍの視野を有する。ＳはＸacc とほぼ
同じ幅を有するので、核Ｋは梯形であり、また三角形に
非常に近い。従って、図１０は点ｘ0 、ｘ1 、ｘ2 及び
Ｘ3 により範囲を定められた梯形の３つの間隔を示す。
梯形がＬＳＡ位置ｘA 及びｘB を越えて延出するので、
累積時間を広くすることに注意されたい。３つの梯形間
隔の範囲を定める点は、各光センサの視野（ＦＯＶ）に
より表現される。図４では、例えばＦＯＶ＝１ドットサ
イズである。ＦＯＶ＝０は、ＳがインパルスでＫが矩形
関数である理想のケースに対応する。矩形ＳはＳ＝矩形
（ｘ／ＦＯＶ）で記述され得る。ｗ＝ＦＯＶ／２の場
合、光センササイトｘA 及びｘB によって梯形制御点の
下記式が決定され得る。
【００５８】
【数８】
【００５９】式中、Ｋn （ｘ）は、図１０に示されたも
のである。更に、図１１は放射照度関数Ｈ’に適用され
るＫを示す。
のである。更に、図１１は放射照度関数Ｈ’に適用され
るＫを示す。
【００６０】梯形間隔が１つのスプラインセグメント中
にある場合及び１対のスプラインセグメントにまたがる
場合を考えると、既に記載されたように制御点の値を求
めることが可能になる。各領域サンプルは、実際には３
つの寄与から構成される。即ち、梯形核Ｋの３つの間隔
の各々からである。各梯形間隔は、それが１つ又は２つ
のスプラインセグメント中にあるか否かに依存し、制約
を２つか３つの線形スプライン制御点にそれそれ加え
る。３つの間隔は、各々３つの制御点の重複する集合を
制約するので、各領域サンプルに寄与する５つの近隣点
まで存在し得る。全体として、下記式（１６）に示され
るように五重対角系の式を生じる。
にある場合及び１対のスプラインセグメントにまたがる
場合を考えると、既に記載されたように制御点の値を求
めることが可能になる。各領域サンプルは、実際には３
つの寄与から構成される。即ち、梯形核Ｋの３つの間隔
の各々からである。各梯形間隔は、それが１つ又は２つ
のスプラインセグメント中にあるか否かに依存し、制約
を２つか３つの線形スプライン制御点にそれそれ加え
る。３つの間隔は、各々３つの制御点の重複する集合を
制約するので、各領域サンプルに寄与する５つの近隣点
まで存在し得る。全体として、下記式（１６）に示され
るように五重対角系の式を生じる。
【００６１】
【数９】
【００６２】マトリックスは１つの部分対角要素と、３
つの超対角要素とからなる。要素ａ i 、ｂi 、ｃi 、ｄ
i 及びｅi はｙi-1 、ｙi 、ｙi ＋1 、ｙi ＋2 及びｙ
i ＋ 3 のそれぞれ重みである。それらは、既知のｘi 及
びｘi ＋1 により表される。
つの超対角要素とからなる。要素ａ i 、ｂi 、ｃi 、ｄ
i 及びｅi はｙi-1 、ｙi 、ｙi ＋1 、ｙi ＋2 及びｙ
i ＋ 3 のそれぞれ重みである。それらは、既知のｘi 及
びｘi ＋1 により表される。
【００６３】視野（ＦＯＶ）が非０である時、光センサ
が境界に沿って配置される場合に画像境界を越えるピク
セルが考慮されなければならない。ＦＯＶは、１ドット
サイズと等しいかそれよりも少なくなるように制限され
るので、ｙ-1又はｙn を越えてピクセルをアドレスする
ことは考慮する必要はない。しかし、これらの場合共
に、ピクセル反復境界条件（pixel replication bounda
ry condition) はｙ-1＝ｙ0 及びｙn ＝ｙn-1 を得るた
めに適用される。この境界条件は対角要素ｂ0 、ｄn-2
及びｃn-1 に反映される。画像の境界を越えてピクセル
に適用するであろう欠けているａ0 、ｅn-2 及びｄn-1
の項はｂ0 、ｄn-2 及びｃn-1 に戻るように単に加えら
れなければならない。最終的に、制御点は、バンド対角
マトリックスに最適化された有効な下部三角−上部三角
（ＬＵ）分解アルゴリズムを用いて、バンド対角系の式
を解くことによって求められる。
が境界に沿って配置される場合に画像境界を越えるピク
セルが考慮されなければならない。ＦＯＶは、１ドット
サイズと等しいかそれよりも少なくなるように制限され
るので、ｙ-1又はｙn を越えてピクセルをアドレスする
ことは考慮する必要はない。しかし、これらの場合共
に、ピクセル反復境界条件（pixel replication bounda
ry condition) はｙ-1＝ｙ0 及びｙn ＝ｙn-1 を得るた
めに適用される。この境界条件は対角要素ｂ0 、ｄn-2
及びｃn-1 に反映される。画像の境界を越えてピクセル
に適用するであろう欠けているａ0 、ｅn-2 及びｄn-1
の項はｂ0 、ｄn-2 及びｃn-1 に戻るように単に加えら
れなければならない。最終的に、制御点は、バンド対角
マトリックスに最適化された有効な下部三角−上部三角
（ＬＵ）分解アルゴリズムを用いて、バンド対角系の式
を解くことによって求められる。
【００６４】本発明の上記記載は、動的な積分アパーチ
ュアを説明するために矩形及び梯形の核を仮定する画像
復元方法に焦点をあてた。これらの核は、点のスプレッ
ドファンクションとＬＳＡ内の各要素のモーションぼけ
との結合された影響を説明する。しかしながら、上記議
論を通して維持された一つの仮定は、画像放射照度分布
Ｈは、区分的線形モデル（図７参照）によって十分にモ
デル化され得るということである。五重対角系において
求められる制御点は、線形スプラインの制御点である。
Ｈに関してより滑らかな基本関数が所望される場合、該
系の式において追加の制約条件が必要とされ、より広い
バンドが期待されるであろう。
ュアを説明するために矩形及び梯形の核を仮定する画像
復元方法に焦点をあてた。これらの核は、点のスプレッ
ドファンクションとＬＳＡ内の各要素のモーションぼけ
との結合された影響を説明する。しかしながら、上記議
論を通して維持された一つの仮定は、画像放射照度分布
Ｈは、区分的線形モデル（図７参照）によって十分にモ
デル化され得るということである。五重対角系において
求められる制御点は、線形スプラインの制御点である。
Ｈに関してより滑らかな基本関数が所望される場合、該
系の式において追加の制約条件が必要とされ、より広い
バンドが期待されるであろう。
【００６５】しかしながら、画像放射照度分布Ｈのより
高いオーダーの近似は本発明では実際に望ましくない。
直観的に、よりスムーズなモデルは、速いエッジ変化が
過度のオーバーシュート又はエッジの不連続性に近いア
ンダーシュート無しにモデル化されないようにする。こ
れは、周知のギブスの現象(Gibbs phenomenon)と同様で
あり、該現象は、不完全な周波数項(frequency terms)
から成る集合(truncated set) を用いてフーリエ級数で
信号を再構成する場合のエッジ付近のリンギングを予見
する現象である。例えば、図１２を参照すると、Ｆn 値
としてステップエッジ（参照番号２００）を考えると、
振動２０２は、エッジを左から右へ横切った後に存在す
る。カーブの各セグメント下の領域は、再構成された放
射照度関数Ｈ’によって満たされたままであるが、同時
に積分が演算シフトである間隔として、振動がシステム
中に導入される場合に問題が発生する。このような場
合、再構成画像データは積分間隔をシフトするためより
もむしろ基礎モデルのために過度のリンギングを有する
ことが期待される。Ｈに関するよりスムーズなモデルは
問題を改良しない。従って、区分的一定近似(piecewise
constant approximation)の影響について考えることが
必要になる。このアプローチの利点は、不連続性が容易
に処理されるということである。テキスト及びハーフト
ーン画像は主にステップエッジ（付近）から構成される
ので、これは重要な考察である。更に区分的一定間隔は
単一のドットサイズに限定される。
高いオーダーの近似は本発明では実際に望ましくない。
直観的に、よりスムーズなモデルは、速いエッジ変化が
過度のオーバーシュート又はエッジの不連続性に近いア
ンダーシュート無しにモデル化されないようにする。こ
れは、周知のギブスの現象(Gibbs phenomenon)と同様で
あり、該現象は、不完全な周波数項(frequency terms)
から成る集合(truncated set) を用いてフーリエ級数で
信号を再構成する場合のエッジ付近のリンギングを予見
する現象である。例えば、図１２を参照すると、Ｆn 値
としてステップエッジ（参照番号２００）を考えると、
振動２０２は、エッジを左から右へ横切った後に存在す
る。カーブの各セグメント下の領域は、再構成された放
射照度関数Ｈ’によって満たされたままであるが、同時
に積分が演算シフトである間隔として、振動がシステム
中に導入される場合に問題が発生する。このような場
合、再構成画像データは積分間隔をシフトするためより
もむしろ基礎モデルのために過度のリンギングを有する
ことが期待される。Ｈに関するよりスムーズなモデルは
問題を改良しない。従って、区分的一定近似(piecewise
constant approximation)の影響について考えることが
必要になる。このアプローチの利点は、不連続性が容易
に処理されるということである。テキスト及びハーフト
ーン画像は主にステップエッジ（付近）から構成される
ので、これは重要な考察である。更に区分的一定間隔は
単一のドットサイズに限定される。
【００６６】図１２を参照すると、Ｈに合う区分的一定
近似は、実線で示されるようにステップエッジに特によ
く適合する。代入を平易にすることによって、式（１７
ａ）〜（１７ｃ）（１スプラインにつき１つの梯形）及
び式（１８ａ）〜（１８ｃ）（複数のスプラインセグメ
ントにまたがる梯形）の領域サンプルによって未知制御
点に対して置かれた制約条件に関する式を得ることがで
きる。
近似は、実線で示されるようにステップエッジに特によ
く適合する。代入を平易にすることによって、式（１７
ａ）〜（１７ｃ）（１スプラインにつき１つの梯形）及
び式（１８ａ）〜（１８ｃ）（複数のスプラインセグメ
ントにまたがる梯形）の領域サンプルによって未知制御
点に対して置かれた制約条件に関する式を得ることがで
きる。
【００６７】
【数１０】
【００６８】
【数１１】
【００６９】梯形間隔が１スプラインセグメント中にあ
る時の各領域サンプルの寄与に関する式は、下記式（１
９ａ）〜（１９ｃ）に示される。
る時の各領域サンプルの寄与に関する式は、下記式（１
９ａ）〜（１９ｃ）に示される。
【００７０】
【数１２】
【００７１】梯形間隔が２スプラインセグメントに跨が
る時の各領域サンプルの寄与に関する式は、下記式（２
０ａ）〜（２０ｃ）に示される。
る時の各領域サンプルの寄与に関する式は、下記式（２
０ａ）〜（２０ｃ）に示される。
【００７２】
【数１３】
【００７３】復元処理の数理的な基礎について記載した
ので、次に、記載された方法を実現し、振動の存在下で
走査された画像を復元するための詳細を、図１３のフロ
ーチャートに示す。本発明の発展は、歪みモデルとシュ
ミレートされた走査処理(simulated scanning process)
に基づき、本発明の方法が振動歪みを有するデジタル化
方法によって生成された画像の補正又は再構成に特定の
適用性を有することが確立された。該方法は概して、図
１３のフローチャートに関して説明される３つのサブプ
ロセス、即ち、（ａ）線形センサアレイの瞬間速度を特
徴付けること（２４０）、（ｂ）基礎となる放射照度分
布の区分多項式モデル(piecewise polynominal model)
を再構成すること（２４２）、及び（ｃ）再構成画像を
理想の走査条件下で再サンプリングして、復元出力を生
成すること（２４４）、から構成される。
ので、次に、記載された方法を実現し、振動の存在下で
走査された画像を復元するための詳細を、図１３のフロ
ーチャートに示す。本発明の発展は、歪みモデルとシュ
ミレートされた走査処理(simulated scanning process)
に基づき、本発明の方法が振動歪みを有するデジタル化
方法によって生成された画像の補正又は再構成に特定の
適用性を有することが確立された。該方法は概して、図
１３のフローチャートに関して説明される３つのサブプ
ロセス、即ち、（ａ）線形センサアレイの瞬間速度を特
徴付けること（２４０）、（ｂ）基礎となる放射照度分
布の区分多項式モデル(piecewise polynominal model)
を再構成すること（２４２）、及び（ｃ）再構成画像を
理想の走査条件下で再サンプリングして、復元出力を生
成すること（２４４）、から構成される。
【００７４】劣化画像を復元させるための該方法への入
力値であるパラメータは：積分時間Ｔacc 、光センサの
視野ＦＯＶ、及び時間の関数（ｄＸ／ｄｔ）として走査
アレイの位置を監視するために使用される位置／速度セ
ンサ（エンコーダー）９４によって提供された速度Ｖ
（ｔ）を含む。図１３のステップ２４８及び２５０でそ
れぞれ説明されるように、これらの入力値は得られてメ
モリ内に格納される。公称速度を正規化して、積分距離
Ｘacc の累積時間Ｔacc に対する等式が可能になる。更
に、全振幅を公称速度の割合として表現することができ
る。あるものはスキャナによって提供された入力データ
から、またあるものは事前定義値として、これらのパラ
メータが一度決定されると、図２の画像処理システム
は、図示されたように行われる。
力値であるパラメータは：積分時間Ｔacc 、光センサの
視野ＦＯＶ、及び時間の関数（ｄＸ／ｄｔ）として走査
アレイの位置を監視するために使用される位置／速度セ
ンサ（エンコーダー）９４によって提供された速度Ｖ
（ｔ）を含む。図１３のステップ２４８及び２５０でそ
れぞれ説明されるように、これらの入力値は得られてメ
モリ内に格納される。公称速度を正規化して、積分距離
Ｘacc の累積時間Ｔacc に対する等式が可能になる。更
に、全振幅を公称速度の割合として表現することができ
る。あるものはスキャナによって提供された入力データ
から、またあるものは事前定義値として、これらのパラ
メータが一度決定されると、図２の画像処理システム
は、図示されたように行われる。
【００７５】不均一な速度で移動するＬＳＡによって劣
化された領域サンプルは、入力画像データ獲得ステップ
２４８と格納ステップ２５０の部分のように収集され
て、画像処理メモリ中に格納される。各サンプル領域の
評価は３ステージ、即ち梯形間隔毎に１回行われる。ス
テップ２５２によって計算され、また図１０及び１１に
示されるように、式（１１）〜（１４）が計算されて、
各累積スパンにおける間隔の範囲を定める４つの点を決
定する。３箇所の梯形間隔毎にエンドポイントをチェッ
クし（ステップ２５８）、それらが同一スプラインセグ
メント中にあるか、又は２つのセグメントにまたがるか
を決定する（検査ステップ２６０）。検査２６０の結果
は、式（１７）及び（１９）、又は（１８）及び（２
０）が使用されることを決定し、各領域サンプルを制御
点に関係づける。特に、同一間隔内に複数のエンドポイ
ントを有するサンプルの場合、式（１７ａ）〜（１７
ｃ）を区分的線形モデルに使用し、また式（１９ａ）〜
（１９ｃ）を区分的一定表現に使用する（ステップ２６
４）。同様に、式（１８ａ）〜（１８ｃ）は区分的線形
表現としてセグメントにまたがるエンドポイントに使用
され、また式（２０ａ）〜（２０ｃ）は区分的一定表現
に使用される（ステップ２６６）。検査２６０及びその
結果として得られるステップ２６４及び２６６における
式の選択により、式（１６）に示された式Ｋのバンド対
角系の行毎のマトリックス要素を計算することが可能に
なる（ステップ２７０）。領域サンプルＦとそれらの領
域サンプルに関して計算された位置は、各間隔に対して
１回、３回の繰り返しが検査ステップ２７２によって制
御された後、式Ｋのバンド対角系に挿入される。式（１
６）の列毎のマトリックス要素の計算は、３か所の梯形
間隔の各々に対して補償する３フェーズで計算される。
区分的線形スプラインの場合、式（１７ａ）〜（１７
ｃ）（同一内にある）又は式（１８ａ）〜（１８ｃ）
（またがっている）における項は、マトリックス要素中
に累積される。これらの式における２と６の因数（ファ
クタ）は線形スプライン制御点に関する係数中にたたみ
込まれる。このように、３フェーズ後の総計により、
（Ｆn0＋Ｆn1＋Ｆn2）／Ｗn 又は、単にＦn ／Ｗ n を直
接列ベクトルＦ中に格納することが可能になる（ステッ
プ２５４）。Ｆは画像ライン毎に変化するが、Ｋは同じ
ままであるので、１回だけ求められるべきであることに
留意されたい。
化された領域サンプルは、入力画像データ獲得ステップ
２４８と格納ステップ２５０の部分のように収集され
て、画像処理メモリ中に格納される。各サンプル領域の
評価は３ステージ、即ち梯形間隔毎に１回行われる。ス
テップ２５２によって計算され、また図１０及び１１に
示されるように、式（１１）〜（１４）が計算されて、
各累積スパンにおける間隔の範囲を定める４つの点を決
定する。３箇所の梯形間隔毎にエンドポイントをチェッ
クし（ステップ２５８）、それらが同一スプラインセグ
メント中にあるか、又は２つのセグメントにまたがるか
を決定する（検査ステップ２６０）。検査２６０の結果
は、式（１７）及び（１９）、又は（１８）及び（２
０）が使用されることを決定し、各領域サンプルを制御
点に関係づける。特に、同一間隔内に複数のエンドポイ
ントを有するサンプルの場合、式（１７ａ）〜（１７
ｃ）を区分的線形モデルに使用し、また式（１９ａ）〜
（１９ｃ）を区分的一定表現に使用する（ステップ２６
４）。同様に、式（１８ａ）〜（１８ｃ）は区分的線形
表現としてセグメントにまたがるエンドポイントに使用
され、また式（２０ａ）〜（２０ｃ）は区分的一定表現
に使用される（ステップ２６６）。検査２６０及びその
結果として得られるステップ２６４及び２６６における
式の選択により、式（１６）に示された式Ｋのバンド対
角系の行毎のマトリックス要素を計算することが可能に
なる（ステップ２７０）。領域サンプルＦとそれらの領
域サンプルに関して計算された位置は、各間隔に対して
１回、３回の繰り返しが検査ステップ２７２によって制
御された後、式Ｋのバンド対角系に挿入される。式（１
６）の列毎のマトリックス要素の計算は、３か所の梯形
間隔の各々に対して補償する３フェーズで計算される。
区分的線形スプラインの場合、式（１７ａ）〜（１７
ｃ）（同一内にある）又は式（１８ａ）〜（１８ｃ）
（またがっている）における項は、マトリックス要素中
に累積される。これらの式における２と６の因数（ファ
クタ）は線形スプライン制御点に関する係数中にたたみ
込まれる。このように、３フェーズ後の総計により、
（Ｆn0＋Ｆn1＋Ｆn2）／Ｗn 又は、単にＦn ／Ｗ n を直
接列ベクトルＦ中に格納することが可能になる（ステッ
プ２５４）。Ｆは画像ライン毎に変化するが、Ｋは同じ
ままであるので、１回だけ求められるべきであることに
留意されたい。
【００７６】次に、ステップ２７６は、ＫＹ＝Ｆの制御
点Ｙを求める。既に記載されたようにバンド対角マトリ
ックスに最適化されたＬＵ分解アルゴリズムを用いて、
ステップ２７６で制御点Ｙを求める。次に、「理想の条
件」下のスキャナシュミレーション（又はより適切には
積分）をＹに適用して復元された出力画像を生成する
（ステップ２７８）。理想の条件とは、単に、決定され
た制御点によって範囲を限定される均一なスプライン間
隔の積分を示す。ステップ２８０の出力は、機械的振動
のない場合にスキャナによって生成されたであろう画像
データを表現する復元画像である。
点Ｙを求める。既に記載されたようにバンド対角マトリ
ックスに最適化されたＬＵ分解アルゴリズムを用いて、
ステップ２７６で制御点Ｙを求める。次に、「理想の条
件」下のスキャナシュミレーション（又はより適切には
積分）をＹに適用して復元された出力画像を生成する
（ステップ２７８）。理想の条件とは、単に、決定され
た制御点によって範囲を限定される均一なスプライン間
隔の積分を示す。ステップ２８０の出力は、機械的振動
のない場合にスキャナによって生成されたであろう画像
データを表現する復元画像である。
【００７７】次の処理は上記記載したように行われ、出
力スキャナによって生成された各画像ラスタ中のピクセ
ル毎に画像データを復元又は補正する。機械的な振動の
衝撃が走査方向にだけ存在する一次元振動システムに関
して記載されたが、本発明はまた有意な交差走査（走査
方向に対して垂直）振動モーションを有するシステムで
生成される画像を復元する際にも同様に適用性を有す
る。更に、本発明は区分的線形モデルと区分的一定モデ
ルとの両方、即ち近似関数に関して記載されたが、本発
明をこのような関数に限定することは意図されない。他
の近似関数もまた本明細書中に記載された同様の一般的
な方法（手順）において作用するであろう。
力スキャナによって生成された各画像ラスタ中のピクセ
ル毎に画像データを復元又は補正する。機械的な振動の
衝撃が走査方向にだけ存在する一次元振動システムに関
して記載されたが、本発明はまた有意な交差走査（走査
方向に対して垂直）振動モーションを有するシステムで
生成される画像を復元する際にも同様に適用性を有す
る。更に、本発明は区分的線形モデルと区分的一定モデ
ルとの両方、即ち近似関数に関して記載されたが、本発
明をこのような関数に限定することは意図されない。他
の近似関数もまた本明細書中に記載された同様の一般的
な方法（手順）において作用するであろう。
【００７８】
【発明の効果】総括すると、本発明は機械的な振動の存
在下で走査されたデジタル画像を復元又は補正すること
により出力画像の品質を向上させるための方法及び装置
に関する。原稿スキャナでは、プラテン上に配置された
原稿に対して移動する線形センサは、公称走査速度の変
化が観察されるような方法で走査される。スキャナが露
光領域全体を走査すると、線形センサアレイ中の単一光
センサの出力がセンサにより受け取られた積分放射照度
に比例することを認識するので、センサアレイの振動性
モーションが認められる時、露光領域の実際のサイズは
時間的変化する。この変化や振動が輝度変動や幾何学的
なひずみのようなアーチファクトを導くが、これは、本
発明の方法により除去されるか又は著しく減少される。
特に、センサ線形アレイの瞬間速度を使用して、放射照
度分布の基礎の区分多項式モデルを再構成する。次にそ
の再構成画像モデルを理想の走査条件下でサイサンプリ
ングして復元出力を生成する。
在下で走査されたデジタル画像を復元又は補正すること
により出力画像の品質を向上させるための方法及び装置
に関する。原稿スキャナでは、プラテン上に配置された
原稿に対して移動する線形センサは、公称走査速度の変
化が観察されるような方法で走査される。スキャナが露
光領域全体を走査すると、線形センサアレイ中の単一光
センサの出力がセンサにより受け取られた積分放射照度
に比例することを認識するので、センサアレイの振動性
モーションが認められる時、露光領域の実際のサイズは
時間的変化する。この変化や振動が輝度変動や幾何学的
なひずみのようなアーチファクトを導くが、これは、本
発明の方法により除去されるか又は著しく減少される。
特に、センサ線形アレイの瞬間速度を使用して、放射照
度分布の基礎の区分多項式モデルを再構成する。次にそ
の再構成画像モデルを理想の走査条件下でサイサンプリ
ングして復元出力を生成する。
【図１】本発明に従って処理するデジタル化画像を生成
するために用いられるタイプのラスタ入力スキャナの概
略図である。
するために用いられるタイプのラスタ入力スキャナの概
略図である。
【図２】本発明による好適なラスタ入力スキャナと画像
処理システムの概略ブロック図である。
処理システムの概略ブロック図である。
【図３】本発明に従って使用される画像処理システムの
様々な動作段階を示す一般化されたデータフローダイア
グラムである。
様々な動作段階を示す一般化されたデータフローダイア
グラムである。
【図４】線形センサアレイ素子と画像放射照度関して光
センサの感度を距離の関数として示すグラフである。
センサの感度を距離の関数として示すグラフである。
【図５】多重積分周期にわたって走査する時の線形セン
サアレイフォトサイトに対する積分サイトと核の図的表
現である。
サアレイフォトサイトに対する積分サイトと核の図的表
現である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ均一な及び不均
一な光センサの速度下で取られた領域サンプルを示す。
一な光センサの速度下で取られた領域サンプルを示す。
【図７】本発明に従って用いられる画像放射照度をモデ
ル化するために使用される区分的線形近似を示す。
ル化するために使用される区分的線形近似を示す。
【図８】本発明の実施の形態により扱われる同一間隔の
サンプリングケースを示す。
サンプリングケースを示す。
【図９】本発明の実施の形態により扱われる２つの間隔
にまたがるサンプリングケースを示す。
にまたがるサンプリングケースを示す。
【図１０】本明細書で使用された再構成サンプリング方
法において用いられる梯形型核の図を示す。
法において用いられる梯形型核の図を示す。
【図１１】本発明の方法に従ってデータをサンプリング
するために用いられている図１０の梯形核の図を示す。
するために用いられている図１０の梯形核の図を示す。
【図１２】画像の強度の突然変化が存在する時、区分的
線形再構成によって生じるリンギングの影響の図を示
す。
線形再構成によって生じるリンギングの影響の図を示
す。
【図１３】本発明に従って不均一条件下で得られた画像
データを復元するように、図２の画像処理システムによ
って実行される個々の処理ステップを示すフローチャー
ト。
データを復元するように、図２の画像処理システムによ
って実行される個々の処理ステップを示すフローチャー
ト。
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ピー．ロス アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ストニー ポイント ト レイル 206
Claims (2)
- 【請求項１】 機械的な振動の存在下で走査される画像
を定義するデータを処理し、復元出力画像を生成するた
めに画像プロセッサにおいて実行される方法であって、 第１メモリ内に画像放射照度データを格納し、第１メモ
リ内に格納された放射照度データの各項が原稿の領域の
サンプルを表現するステップと、 第２メモリ内に該画像放射照度データと関連する速度デ
ータを格納し、該速度データが原稿に関して不均一な速
度で移動する走査要素の相対的な瞬間速度を反映するス
テップと、 該画像放射照度データと速度データを用いて、近似関数
をモデル化し、時間の任意点において画像放射照度を表
現するステップと、 公称走査速度と固定されたサンプリング時間周期の関数
として制御点を識別するステップと、 該制御点を用いて近似関数を再サンプリングし、原稿の
領域毎に復元放射照度レベルを決定するステップと、 を含むデータ処理方法。 - 【請求項２】 画像入力装置内の機械的な振動によって
生じるアーチファクトが実質的に存在しない元の画像を
定義するデジタル出力データを生成するために画像入力
デバイスにおいて実行される方法であって、 画像データを獲得し、該画像データを第１メモリに格納
するステップと、 同時に、位置データを獲得して画像データと関連する瞬
間速度データを生成し、該瞬間速度データを第２メモリ
に格納するステップと、 該瞬間速度データと該画像データを用いて、元の画像の
放射照度分布の基本モデルを再構成するステップと、 理想の走査条件下で基本モデルを再サンプリングして、
機械的な振動により生じるアーチファクトが実質的に存
在しない元の画像を定義するデジタル出力データを生成
するステップと、 を含むデジタル出力データ生成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US343390 | 1994-11-22 | ||
| US08/343,390 US5537226A (en) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | Method for restoring images scanned in the presence of vibration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08237476A true JPH08237476A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3794738B2 JP3794738B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=23345928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29706495A Expired - Fee Related JP3794738B2 (ja) | 1994-11-22 | 1995-11-15 | データ処理方法及びデジタル出力データ生成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5537226A (ja) |
| JP (1) | JP3794738B2 (ja) |
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| WO2005001761A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Sony Corporation | 信号処理装置および信号処理方法、並びにプログラムおよび記録媒体 |
| WO2005001762A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Sony Corporation | 信号処理装置および信号処理方法、並びにプログラムおよび記録媒体 |
| WO2005001763A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Sony Corporation | 信号処理装置および信号処理方法、並びにプログラムおよび記録媒体 |
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| SE9803964L (sv) * | 1998-11-19 | 2000-05-20 | Aos Metall Mek Verk | System och förfarande för bildöverföring |
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| US5278675A (en) * | 1988-11-30 | 1994-01-11 | Fujitsu Limited | Image reading system using an interruption of a pulse train to adjust a scanning period |
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| US5373372A (en) * | 1993-03-25 | 1994-12-13 | Hewlett-Packard Company | Method and an apparatus for limited variable speed scanning |
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1994
- 1994-11-22 US US08/343,390 patent/US5537226A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-15 JP JP29706495A patent/JP3794738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5537226A (en) | 1996-07-16 |
| JP3794738B2 (ja) | 2006-07-12 |
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