JPH09114962A

JPH09114962A - 二次元撮像式スキャナ

Info

Publication number: JPH09114962A
Application number: JP7269791A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Abe; 啓之阿部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、二次元で画像情報の読み取りを行
う二次元撮像式スキャナに関し、複数の画像情報を正確
に合成することができる二次元撮像式スキャナを提供す
ることを目的とする。【解決手段】原稿を撮像し画像情報に変換する撮像手
段１と、撮像手段１により変換された第１の画像情報を
取り込み、第１の画像情報の一部を参照領域として選択
する画像参照手段２と、撮像手段１により変換された第
２の画像情報を取り込み、参照領域との残差が最小にな
る一部領域を第２の画像情報から探索する残差逐次検定
手段３と、残差逐次検定手段３により探索された一部領
域と参照領域との位置を一致させて、第１および第２の
画像情報を所定の座標面上に線形写像する写像手段４と
を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次元で画像情報
の読み取りを行う二次元撮像式スキャナに関し、特に、
複数回にわたって読み取られた画像情報を正確に合成す
る二次元撮像式スキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像情報の読み取り装置として、
ＣＣＤ素子などの二次元撮像素子を使用した二次元撮像
式スキャナが知られている。図１４は、この種の二次元
撮像式スキャナの一例を示す図である。図において、原
稿の上に配置された読み取り台５１の中央部には、透明
窓５２が設けられ、透明窓５２の両側には位置センサ５
３が配置される。

【０００３】この透明窓５２の上方にはカメラ５４が配
置され、このカメラ５４の近傍には、原稿を照明するラ
ンプ５５が配置される。このような構成の従来例では、
操作者が、読み取り台５１を原稿上に配置し、第１の画
像情報の撮像を行う。次に、操作者は、透明窓５２ある
いはカメラ５４のファインダから原稿を覗きながら読み
取り台５１を移す。このように第２の撮像位置を適宜に
決定した後に、第２の画像情報の撮像を行う。

【０００４】位置センサ５３は、これらの撮像位置を逐
一計測する。これらの撮像位置の計測値に基づいて、図
１５に示すような各撮像位置の原点Ｏ，Ｏ′が算出さ
れ、平行移動ベクトルＯＯ′が算出される。また、これ
らの撮像位置における座標軸の傾きθが算出される。こ
のように算出された値を用いて、第２の画像情報を平行
移動ベクトルＯＯ′だけ平行移動し、さらに傾きθだけ
回転することにより、第２の画像情報が第１の画像情報
と同じ座標面上に線形写像される。

【０００５】この同じ座標面上において、第１および第
２の画像情報が単一の画像情報として合成される。さら
に、特公平４−７５５３７号公報に記載の発明では、複
数の画像情報にまたがる直線の合成が行われる。すなわ
ち、図１５に示すように、原稿上の線分Ｌから、第１お
よび第２の画像情報にまたがって点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を
選択する。これらの点を頂点とする三角形の面積がゼロ
のときは、この線分Ｌを単一の直線としてベクトル化
（数値化）を行う。このように、第１および第２の画像
情報にまたがって、直線の合成が行われる。

【０００６】なお、これらの二次元撮像式スキャナによ
る画像情報の合成や位置合せとは分野が異なるが、本発
明者は、画像中の動体を追跡する装置として、残差逐次
検定法を適用した目標物体追尾装置を出願している（特
願平４−２３７３９０号公報に記載）。この装置は、画
像情報中の動体部分を参照領域として予め記憶し、画像
情報内で参照領域との残差（２つの領域間で画素値，輝
度，色刺激値などの差分を算出し、この差分の絶対値の
総和をとった値）が最小となる一部領域を逐一探索し
て、動体の位置を検出するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来例では、位置センサ５３の計測誤差により、第１お
よび第２の画像情報が歪んで合成されるという問題点が
あった。特に、マウスなどに使用されるエンコーダを位
置センサとして使用した場合には、原稿面の凹凸などの
要因により計測誤差が大きく生じる。そのため、画像情
報の合成部分が顕著に歪むという問題点があった。

【０００８】また、特公平４−７５５３７号公報に記載
の発明のように、複数の画像情報にまたがって直線の合
成を行う場合、画像情報の合成部分が歪むと、線分Ｌ上
の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３からなる三角形の面積がゼロにな
らず、直線の合成が正しく行えないという問題点があっ
た。

【０００９】請求項１に記載の発明は、このような問題
点を解決するために、複数の画像情報を歪まずに合成す
ることができる二次元撮像式スキャナを提供することを
目的とする。請求項２に記載の発明は、上述の目的と併
せて、画像情報の位置合せを高精度に行うことができる
二次元撮像式スキャナを提供することを目的とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、上述の目的と併
せて、特別な構成要素を付加せずに、傾いて撮像された
画像情報を回転補正することができる二次元撮像式スキ
ャナを提供することを目的とする。請求項４に記載の発
明は、上述の目的と併せて、位置合せを確実に行うため
に参照領域を適正に選択する二次元撮像式スキャナを提
供することを目的とする。請求項５に記載の発明は、上
述の目的と併せて、探索範囲の位置を適正に設定する二
次元撮像式スキャナを提供することを目的とする。

【００１１】請求項６に記載の発明は、上述の目的と併
せて、探索範囲の大きさを柔軟に変更し、探索に要する
時間を短縮することができる二次元撮像式スキャナを提
供することを目的とする。請求項７に記載の発明は、上
述の目的と併せて、探索範囲の大きさを柔軟に変更し、
画像情報の一致箇所を見失わずに探索できる二次元撮像
式スキャナを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜３に
対応する原理ブロック図である。請求項１に記載の発明
は、原稿を撮像し画像情報に変換する撮像手段１と、撮
像手段１により変換された第１の画像情報を取り込み、
第１の画像情報の一部を参照領域として選択する画像参
照手段２と、撮像手段１により変換された第２の画像情
報を取り込み、参照領域との残差が最小になる一部領域
を第２の画像情報から探索する残差逐次検定手段３と、
残差逐次検定手段３により探索された一部領域と参照領
域との位置を一致させて、第１および第２の画像情報を
所定の座標面上に線形写像する写像手段４とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の二次元撮像式スキャナにおいて、画像参照手段２は、
第１の画像情報からハイコントラスト部分を検出し、そ
の部分から参照領域を選択することを特徴とする。請求
項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の
二次元撮像式スキャナにおいて、画像参照手段２は、互
いに隔たった複数の参照領域を第１の画像情報から選択
し、残差逐次検定手段３は、複数の参照領域ごとに、残
差が最小になる一部領域を第２の画像情報から探索し、
写像手段４は、画像参照手段２により選択された各参照
領域と、残差逐次検定手段３により探索された一部領域
との位置をそれぞれ一致させ、第１および第２の画像情
報を所定の座標面上に線形写像することを特徴とする。

【００１４】図２は、請求項４に対応する原理ブロック
図である。請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれか１項に記載の二次元撮像式スキャナにおいて、
撮像手段１の移動方向を計測する移動方向計測手段５を
備え、画像参照手段２は、第１の画像情報上に予め定め
られた複数の領域から、移動方向計測手段５により計測
された移動方向に沿う領域を参照領域として選択するこ
とを特徴とする。

【００１５】図３は、請求項５〜７に対応する原理ブロ
ック図である。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至
３のいずれか１項に記載の二次元撮像式スキャナにおい
て、撮像手段１の変位を計測する変位計測手段７と、変
位計測手段７により計測された変位に基づいて、第２の
画像情報上で参照領域に一致する箇所を算出し、その箇
所の近傍を探索範囲に設定する探索範囲設定手段８とを
備え、残差逐次検定手段３は、探索範囲設定手段８によ
り設定された探索範囲に限定して、残差の最小値を探索
することを特徴とする。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の二次元撮像式スキャナにおいて、探索範囲設定手段８
は、変位計測手段７により計測された変位を取り込み、
その変位の大きさに従って探索範囲を拡大することを特
徴とする。請求項７に記載の発明は、請求項５または請
求項６に記載の二次元撮像式スキャナにおいて、探索範
囲設定手段８は、残差逐次検定手段３により算出された
残差の最小値を取り込み、その最小値の増加に従って、
探索範囲を拡大することを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１の二次元撮像式スキャナでは、撮像手
段１が原稿を複数回にわたり撮像することにより、一枚
の原稿が複数の画像情報に変換される。画像参照手段２
は、これらの画像情報の１つである第１の画像情報を取
り込み、その一部を選択して参照領域とする。

【００１８】残差逐次検定手段３は、公知の残差逐次検
定法を用いて、この参照領域との残差が最小（以下「最
小残差」という）となる一部領域を第２の画像情報から
探索する。例えば、図４に示すように、第１の画像情報
の位置（ａ０，ｂ０）からＭ×Ｎ画素の領域が、参照領
域として選択される。

【００１９】この参照領域内の位置（ｍ，ｎ）における
画素値をＴ（ｍ，ｎ）とし、第２の画像情報上の位置
（ａ，ｂ）を原点にした一部領域内の位置（ｍ，ｎ）に
おける画素値をＩ_(a,b)（ｍ，ｎ）とすると、位置
（ａ，ｂ）における残差Ｒ（ａ，ｂ）は、

【数１】と表される。

【００２０】この際、画像情報の画素値がずれている
と、画素ごとに差分を加算するに従って、残差Ｒ（ａ，
ｂ）が急激に増加する。そこで、残差逐次検定手段３
は、残差Ｒ（ａ，ｂ）を最小とする位置（ａ，ｂ）を第
２の画像情報から探索することにより、画素値の配列が
参照領域とほぼ一致する箇所を見つけ出す。

【００２１】写像手段４は、このように探索された一部
領域と参照領域との位置を一致させて、第１および第２
の画像情報を所定の座標面上に線形写像する。このよう
にして、画像情報が一致する箇所の位置合せが行われ、
歪みのない合成画像が得られる。請求項２の二次元撮像
式スキャナでは、画像参照手段２が、第１の画像情報の
ハイコントラスト部分から参照領域の選択を行う。

【００２２】このようにコントラストの高い領域では、
画素値が僅かにずれただけで、残差が急激に増加するの
で、画像情報が一致する箇所をより高精度に求めること
ができる。請求項３の二次元撮像式スキャナでは、画像
参照手段２が、互いに隔たった複数の参照領域を第１の
画像情報から選択する。

【００２３】残差逐次検定手段３は、これらの参照領域
ごとに最小残差を与える一部領域を第２の画像情報から
探索する。写像手段４は、これらの参照領域と一部領域
との位置をそれぞれ一致させ、第１および第２の画像情
報を所定の座標面上に線形写像する。このように、画像
情報が一致する箇所を複数求め、これらの位置合せをそ
れぞれ行うことにより、回転を含めた画像情報の位置合
せが行われる。

【００２４】例えば図５に示すように、第１の画像情報
から参照領域Ａおよび参照領域Ｂを距離を空けて選択
し、最小残差を与える一部領域Ａおよび一部領域Ｂを第
２の画像情報からそれぞれ探索する。この一部領域Ａの
位置を始点とし、参照領域Ａの位置を終点とする平行移
動ベクトルβを算出する。この平行移動ベクトルβを用
いて第２の画像情報を平行移動する。

【００２５】次に、参照領域Ａの位置を回転中心とし、
平行移動された一部領域Ｂの位置を参照領域Ｂの位置ま
で回転させる回転角θを算出する。この回転中心および
回転角θを用いて第２の画像情報を回転させる。このよ
うに回転を含めた画像情報の位置合せが行われることに
より、傾いて撮像された画像情報も正しい位置に合成さ
れる。

【００２６】請求項４の二次元撮像式スキャナでは、移
動方向計測手段５が、撮像手段１の移動方向を計測す
る。画像参照手段２は、第１の画像情報上に予め定めら
れた複数の領域から、移動方向に沿った領域を選択して
参照領域とする。通常、画像情報の一致箇所を確実に探
索するためには、複数の画像間において重複して撮像さ
れた範囲から参照領域を選択する必要がある。

【００２７】このように重複して撮像される範囲は、撮
像手段１の移動量が撮像範囲以下ならば、撮像手段１の
移動方向に位置する。したがって、撮像手段１の移動方
向を検出し、その移動方向に沿った参照領域を選択する
ことにより、適正な参照領域が選択される。また、移動
方向から参照領域を簡易に選択するので、重複した撮像
範囲を算出する場合に比べ、演算処理量が少なく、参照
領域の選択が迅速に行われる。

【００２８】特に、撮像手段１の移動量が撮像範囲以下
に収まる程度の時間間隔で連続的に原稿を撮像する用途
では、移動方向に基づいて迅速に参照領域を選択できる
ので、非常に好ましい。請求項５の二次元撮像式スキャ
ナでは、変位計測手段７が、撮像手段１の変位を計測す
る。探索範囲設定手段８は、この変位の計測値に基づい
て、第２の画像情報上で参照領域と一致する箇所を算出
する。

【００２９】このように算出された箇所から変位計測手
段７の計測誤差だけ離れた範囲内に、探索する一部領域
が存在するので、その箇所の近傍を探索範囲として設定
する。残差逐次検定手段３は、この探索範囲に限定し
て、最小残差を与える一部領域の探索を行う。このよう
に、撮像手段１の変位に応じて探索範囲の位置を移動す
ることにより、画像情報の一致箇所を見失うことなく、
確実な探索が行われる。

【００３０】請求項６の二次元撮像式スキャナでは、探
索範囲設定手段８が、撮像手段１の変位の大きさに従っ
て、探索範囲を拡大する。一般に、エンコーダその他を
使用した変位計測手段７では、計測誤差が累積するの
で、変位の大きさに従って計測誤差が大きくなる。その
ため、変位の大きさに従って探索範囲を拡大することに
より、適正な探索範囲が柔軟に設定される。すなわち、
変位が小さいときは、探索範囲が小さくなり、探索に要
する時間を短縮することができる。一方、変位が大きい
ときは、探索範囲が大きくなり、画像情報の一致箇所を
見失うことがなくなる。

【００３１】請求項７の二次元撮像式スキャナでは、探
索範囲設定手段８が、最小残差の増加に従って、探索範
囲を拡大させる。画像情報の一致箇所が探索範囲外には
み出すと、最小残差の値が急激に増加する。したがっ
て、最小残差の増加に応じて、探索範囲の大きさを動的
に拡大させることにより、画像情報の一致箇所を見失う
ことがなくなる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図６は、請求項１，２に対応する
第１の実施形態の構成を示す図である。図において、原
稿１１の上にはスキャナ本体１３が配置され、スキャナ
本体１３の下面には撮像部１４が配置される。この撮像
部１４の光電出力は、インターフェース１９，ケーブル
２０およびインターフェース２１を介して、マイクロプ
ロセッサ部２２に接続される。このマイクロプロセッサ
部２２の出力は、外部のモニタ装置などに接続される。

【００３３】なお、請求項１，２に記載の発明と第１の
実施形態との対応関係については、撮像手段１は撮像部
１４に対応し、画像参照手段２，残差逐次検定手段３お
よび写像手段４はマイクロプロセッサ部２２の各機能に
対応する。図７は、第１の実施形態の動作を示す流れ図
である。以下、第１の実施形態の動作について説明す
る。

【００３４】まず、原稿１１上にスキャナ本体１３を配
置し、第１の画像情報を得る（図７Ｓ１）。次に、スキ
ャナ本体１３を移動させ、第２の画像情報を得る（図７
Ｓ２）。マイクロプロセッサ部２２は、第１の画像情報
について、画素値の振幅が大きい部分を抽出し（図７Ｓ
３）。このハイコントラスト部分から参照領域を選択す
る（図７Ｓ４）。

【００３５】次に、マイクロプロセッサ部２２は、第２
の画像情報の全域にわたって、参照領域との残差が最小
になる一部領域を探索する（図７Ｓ５）。このとき、画
像情報の一致箇所が正常に探索されなかったときは、最
小残差の値が極端に大きくなる。そこで、最小残差の値
が、予め定められた閾値を上回ると（図７Ｓ６）、ハイ
コントラスト部分から別の参照領域を選択し直し（図７
Ｓ７）、最小残差の探索を再度繰り返す。

【００３６】一方、最小残差の値が閾値を下回ると（図
７Ｓ６）、探索された一部領域と参照領域とは、画像情
報が一致する箇所であると判定できる。そこで、マイク
ロプロセッサ部２２は、この両者の変位分だけ第２の画
像情報を平行移動し（図７Ｓ８）、第１の画像情報の座
標面上に第２の画像情報を線形写像する（図７Ｓ９）。

【００３７】このように第１の実施形態の二次元撮像式
スキャナでは、画像情報の一致箇所を求めて位置合せを
行うので、歪みのない合成画像を得ることができる。ま
た、コントラストの高い領域を参照領域として適宜に選
択するので、画像情報の配列が僅かにずれただけで残差
の値は顕著に増加する。そのため、画像情報の一致箇所
がより高精度に求められ、位置合せの精度を格段に高め
ることができる。

【００３８】次に、請求項１〜３に対応する第２の実施
形態について説明する。なお、第２の実施形態の構成
は、図６に示した第１の実施形態の構成と同様なので、
ここでの説明を省略する。また、請求項１〜３に記載の
発明と第２の実施形態との対応関係については、撮像手
段１は撮像部１４に対応し、画像参照手段２，残差逐次
検定手段３および写像手段４はマイクロプロセッサ部２
２の各機能に対応する。

【００３９】図８は、第２の実施形態の動作を示す流れ
図である。以下、第２の実施形態の動作を説明する。ま
ず、原稿１１上にスキャナ本体１３を配置し、第１の画
像情報を得る（図８Ｓ１）。次に、スキャナ本体１３を
移動させ、第２の画像情報を得る（図８Ｓ２）。マイク
ロプロセッサ部２２は、第１の画像情報について、画素
値の振幅が大きい部分を抽出し（図８Ｓ３）。このハイ
コントラスト部分から２つの参照領域Ａ，Ｂをそれぞれ
選択する（図８Ｓ４）。

【００４０】次に、マイクロプロセッサ部２２は、第２
の画像情報の全域にわたって、参照領域Ａとの残差が最
小になる一部領域Ａを探索する（図８Ｓ５）。さらに、
第２の画像情報の全域にわたって、参照領域Ｂとの残差
が最小になる一部領域Ｂを探索する（図８Ｓ６）。ここ
で、どちらか一方の最小残差が、予め定められた閾値を
上回ると（図８Ｓ７）、ハイコントラスト部分から別の
参照領域を選択し直して（図８Ｓ８）、最小残差の探索
を再度行う。

【００４１】一方、両方の最小残差の値が閾値を下回る
と（図８Ｓ７）、図５に示したように、参照領域Ａ，Ｂ
と一部領域Ａ，Ｂとをそれぞれ一致させて、第２の画像
情報の線形写像を行う（図８Ｓ９，Ｓ１０）。このよう
に第２の実施形態の二次元撮像式スキャナでは、第１の
実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

【００４２】さらに、第２の実施形態に特有な効果とし
ては、互いに隔たった参照領域Ａ，Ｂについて各々に位
置合せを行うことにより、回転を含めた画像情報の位置
合せを行うことができる。したがって、斜めに傾いて撮
像された画像情報についても、正しい向きに回転補正し
合成することができる。

【００４３】また、演算処理による回転補正を行うの
で、撮像部１４の傾きを計測するセンサなどを別途設け
る必要がなく、スキャナ本体１３の小型化および低コス
ト化を図ることができる。次に、別の実施形態について
説明する。図９は、請求項１〜４に対応した第３の実施
形態の構成を示す図である。

【００４４】図において、スキャナ本体１３の下面には
ローラ１５が配置され、ローラ１５には、回転量を２軸
で計測するエンコーダ１７が配置される。このエンコー
ダ１７の計測出力は、インターフェース１９，ケーブル
２０およびインターフェース２１を介して、マイクロプ
ロセッサ部２２に接続される。なお、図６の構成要素と
同じ構成要素には、同一の参照符号を付与して示し、こ
こでの説明を省略する。

【００４５】また、請求項１〜３に記載の発明と第３の
実施形態との対応関係については、撮像手段１は撮像部
１４に対応し、画像参照手段２，残差逐次検定手段３お
よび写像手段４はマイクロプロセッサ部２２の各機能に
対応する。請求項４に記載の発明と第３の実施形態との
対応関係については、移動方向計測手段５が、ローラ１
５およびエンコーダ１７に対応する。

【００４６】図１０は、第３の実施形態の動作を示す流
れ図である。以下、第３の実施形態の動作を説明する。
まず、原稿１１上にスキャナ本体１３を配置し、時刻ｔ
０に第１の画像情報を得る（図１０Ｓ１）。次に、スキ
ャナ本体１３を移動させ、時刻（ｔ０＋Δｔ）に第２の
画像情報を得る（図１０Ｓ２）。

【００４７】マイクロプロセッサ部２２は、エンコーダ
１７により計測された２軸の回転量に基づいて、撮像部
１４の移動方向γを算出する。マイクロプロセッサ部２
２は、この移動方向γに応じて、図１１に示す領域〜
の中から、位置合せに使用する参照領域を選択する
（図１０Ｓ３，Ｓ４）。すなわち、移動方向γが「４５
°〜１３５°」の角度範囲にあると、第１の画像情報の
上方に位置する参照領域，および中央に位置する参
照領域が選択される。

【００４８】移動方向γが「３１５°〜４５°」の角度
範囲にあると、第１の画像情報の右方に位置する参照領
域，および中央に位置する参照領域が選択され
る。移動方向γが「２２５°〜３１５°」の角度範囲に
あると、第１の画像情報の下方に位置する参照領域，
および中央に位置する参照領域が選択される。移動
方向γが「１３５°〜２２５°」の角度範囲にあると、
第１の画像情報の左方に位置する参照領域，および
中央に位置する参照領域が選択される。このように選
択された参照領域内において、画素値の分散値をそれぞ
れ算出する。この分散値が大きくてコントラストが高い
と判断される順に２つの参照領域を選択し、参照領域
Ａ，Ｂとする（図１０Ｓ５）。

【００４９】次に、マイクロプロセッサ部２２は、第２
の画像情報の全域にわたって、参照領域Ａとの残差が最
小になる一部領域Ａを探索する（図１０Ｓ６）。さら
に、第２の画像情報の全域にわたって、参照領域Ｂとの
残差が最小になる一部領域Ｂを探索する（図１０Ｓ
７）。

【００５０】マイクロプロセッサ部２２は、これらの参
照領域Ａ，Ｂと一部領域Ａ，Ｂとに対し、両者の位置を
一致させて第２の画像情報の線形写像を行う（図１０Ｓ
８，Ｓ９，Ｓ１０）。このように第３の実施形態の二次
元撮像式スキャナでは、第１の実施形態とほぼ同様の効
果を得ることができる。

【００５１】さらに、第３の実施形態に特有な効果とし
ては、移動方向γに沿った領域を参照領域に選択するの
で、撮像部１４の移動量が撮像範囲を越えなければ、適
正な参照領域を選択することができる。したがって、画
像情報の位置合せを確実に行うことができる。また、移
動方向γから参照領域を簡易に選択できるので、画像情
報の重複した撮像範囲から参照領域を選択する場合に比
べ、演算処理量が遙かに少なく、参照領域の選択を迅速
に行うことができる。

【００５２】次に、請求項５〜７に対応する第４の実施
形態について説明する。なお、第４の実施形態の構成
は、図９に示した第３の実施形態の構成と同様なので、
ここでの説明を省略する。また、請求項５〜７に記載の
発明と第４の実施形態との対応関係については、変位計
測手段７はローラ１５およびエンコーダ１７に対応し、
探索範囲設定手段８はマイクロプロセッサ部２２に対応
する。

【００５３】図１２は、第４の実施形態の動作を示す流
れ図である。以下、第４の実施形態の動作を説明する。
まず、操作者は、原稿１１上にスキャナ本体１３を配置
し、第１の画像情報を取り込む（図１２Ｓ１）。次に、
スキャナ本体１３を移動させ、第２の画像情報を取り込
む（図１２Ｓ２）。

【００５４】マイクロプロセッサ部２２は、エンコーダ
１７から２軸の回転量を取り込み、撮像部１４の変位を
算出する（図１２Ｓ３）。次に、マイクロプロセッサ部
２２は、第１の画像情報から参照領域を選択し（図１２
Ｓ４）、この参照領域を撮像部１４の変位だけ平行に戻
した位置を探索位置に設定する（図１２Ｓ５）。

【００５５】マイクロプロセッサ部２２は、撮像部１４
の変位の大きさに所定の比例定数を乗じ、探索範囲の大
きさを算出する（図１２Ｓ６）。これらの探索位置と探
索範囲の大きさとから決定された探索範囲内に限定し
て、マイクロプロセッサ部２２は、最小残差を与える一
部領域を探索する（図１２Ｓ７）。

【００５６】ここで、このように探索された最小残差の
値が予め定められた閾値を上回るときは（図１２Ｓ
８）、画像情報の一致箇所が探索範囲外にあると判断で
きるので、マイクロプロセッサ部２２は探索範囲の大き
さを拡大し（図１２Ｓ９）、探索を繰り返す。一方、最
小残差の値が閾値を下回ると（図１２Ｓ８）、マイクロ
プロセッサ部２２は、一部領域と参照領域との変位分だ
け第２の画像情報を平行移動することにより（図１２Ｓ
１０）、第１の画像情報の座標面上に、第２の画像情報
を写像する（図１２Ｓ１１）。

【００５７】このように第４の実施形態の二次元撮像式
スキャナでは、第１の実施形態とほぼ同様の効果を得る
ことができる。さらに、第４の実施形態に特有な効果と
しては、撮像部１４の変位に応じて探索範囲の位置を移
動するので、エンコーダ１７の計測誤差内で探索箇所を
設定することができる。

【００５８】このように、撮像部１４の移動に追従し
て，探索範囲の位置が移動することにより、画像情報の
一致箇所を見失うことなく、確実かつ的確な探索を行う
ことができる。

【００５９】また、撮像部１４の変位の大きさに従って
探索範囲を拡大するので、エンコーダ１７における計測
誤差の累積に従って、探索範囲の大きさを適正に変更す
ることができる。すなわち、図１３に示すように、撮像
部１４の変位が小さいときは、探索範囲が小さくなり、
探索に要する時間を短縮することができる。また、変位
が大きいときは、探索範囲が拡大され、画像情報の一致
箇所を見失うことがなくなる。

【００６０】また、最小残差の増加に従って探索範囲を
拡大するので、探索範囲の大きさを柔軟かつ的確に設定
することができる。すなわち、画像情報の一致箇所が探
索範囲外にはみ出すと、最小残差の値が増加する。する
と、マイクロプロセッサ部２２は、探索範囲を拡大して
再度の探索を行うので、画像情報の一致箇所を見失うこ
とがなくなる。

【００６１】なお、上述した実施形態では、２つの画像
情報のみを合成しているが、それに限定されるものでは
なく、このような合成を繰り返すことにより、複数の画
像情報の合成を行ってもよい。また、上述した実施形態
では、先に撮像された画像情報を第１の画像情報とし、
後に撮像された画像情報を第２の画像情報としている
が、この順番に限定されるものではなく、画像情報の順
番を入れ替えてもよい。

【００６２】さらに、上述した実施形態では、第１の画
像情報の座標面上に、第２の画像情報を線形写像してい
るが、それに限定されるものではなく、第１および第２
の画像情報を同一の座標面上に線形写像すればよい。ま
た、第２，３の実施形態では、第２の画像情報に対する
線形写像として、平行移動と回転とを順次行っている
が、このような線形写像の順番および回数に限定される
ものではなく、等価な線形写像であればよい。

【００６３】さらに、第３の実施形態では、５つの領域
を予め定め、その中から参照領域を選択しているが、領
域の数や位置は限定されるものではなく、移動方向に対
応して複数の領域が分散していればよい。また、第３の
実施形態では、後に撮像された画像情報を第２の画像情
報としているので、移動方向の先方に存在する領域を参
照領域としているが、先に撮像された画像情報を第２の
画像情報とするときは、移動方向の後方に存在する領域
を参照領域とすればよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明では、画像情報の一致箇所を求め、画像情報の位置
合せを行うので、歪みのない合成画像を得ることができ
る。特に、特公平４−７５５３７号公報記載の従来例に
本発明を適用した場合、位置センサの計測誤差にかかわ
らず、画像情報の位置合せが正確に行われるので、図１
５に示した点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を頂点とする三角形が歪
まず、直線や図形の合成（ベクトル化）を正しく行うこ
とができる。

【００６５】さらに、参照領域内の背景が動体の移動と
共に変化する動体追跡の分野に比べ、二次元撮像式スキ
ャナの分野では静止画像を分割して撮像するので、参照
領域内の画像が変化せず、画像情報の一致箇所を高精度
かつ確実に求めることができる。請求項２に記載の発明
では、コントラストの高い画像情報を参照領域として動
的に選択するので、画像情報の配列が僅かにずれただけ
で残差の値が急激に増加する。したがって、画像情報の
一致箇所をより高精度に求め、画像情報の位置合せの精
度を格段に高めることができる。

【００６６】請求項３に記載の発明では、互いに隔たっ
た複数の参照領域を選択し、それぞれの参照領域につい
て位置合せを行うので、回転を含めた画像情報の位置合
せを行うことができる。したがって、斜めに傾いて撮像
された画像情報についても、正しい向きに回転補正し合
成することができる。

【００６７】また、このように演算処理による回転補正
を行うので、撮像手段の傾きを計測するための機構など
を別途付加する必要がなく、スキャナ本体の小型化およ
び低コスト化を図ることができる。請求項４に記載の発
明では、移動方向に沿った領域を参照領域に選択するの
で、撮像手段の移動量が撮像範囲を越えなければ、重複
して撮像された範囲から参照領域を選択することができ
る。したがって、適正な参照領域を選択し、画像情報の
位置合せをより確実に行うことができる。

【００６８】また、移動方向から参照領域を簡易に選択
するので、画像情報の重複した撮像範囲から参照領域を
選択する場合に比べ、演算処理量が遙かに少なく、迅速
に参照領域を選択することができる。特に、撮像手段１
の移動量が撮像範囲以下に収まる程度の時間間隔をおい
て連続的に原稿を撮像する場合には、移動方向から適正
な参照領域を選択でき、かつ高速に選択できるので、非
常に適している。

【００６９】請求項５に記載の発明では、撮像手段の変
位に応じて探索範囲の位置を移動するので、探索範囲の
位置を的確に設定することができる。したがって、画像
情報の一致箇所を見失うことなく、確実かつ的確な探索
を行うことができる。また、探索範囲外の離れた箇所を
一致箇所として誤認することがなくなるので、同一パタ
ーンが繰り返し並ぶ画像情報に対しても、確実かつ的確
な探索を行うことができる。

【００７０】請求項６に記載の発明では、撮像手段の変
位の大きさに従って探索範囲を拡大するので、変位計測
手段における計測誤差の累積に従って、適正な探索範囲
を柔軟に設定することができる。すなわち、撮像手段の
変位が小さいときは、探索範囲が小さくなり、探索に要
する時間を短縮することができる。また、変位が大きい
ときは、探索範囲が大きくなり、計測誤差によって画像
情報の一致箇所を見失うことがなくなる。

【００７１】請求項７に記載の発明では、最小残差の増
加に従って、探索範囲を拡大するので、探索範囲の大き
さを柔軟かつ的確に変更することができる。すなわち、
画像情報の一致箇所が探索範囲外にはみ出すと、最小残
差の値が増加して探索範囲が拡大されるので、画像情報
の一致箇所を見失うことがなくなる。以上述べたよう
に、本発明を適用した二次元撮像式スキャナは、簡易な
構成で複数の画像情報を高精度に合成でき、大きな原稿
を複数回に分けて正確に読み込むことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜３に対応する原理ブロック図であ
る。

【図２】請求項４に対応する原理ブロック図である。

【図３】請求項５〜７に対応する原理ブロック図であ
る。

【図４】請求項１を説明する図である。

【図５】請求項３を説明する図である。

【図６】第１および第２の実施形態の構成を示す図であ
る。

【図７】請求項１，２に対応した第１の実施形態の動作
を示す流れ図である。

【図８】請求項１〜３に対応した第２の実施形態の動作
を示す流れ図である。

【図９】第３および第４の実施形態の構成を示す図であ
る。

【図１０】請求項１〜４に対応した第３の実施形態の動
作を示す流れ図である。

【図１１】参照領域の選択を説明する図である。

【図１２】請求項５〜７に対応する第４の実施形態の動
作を示す流れ図である。

【図１３】探索範囲の設定を説明する図である。

【図１４】従来の二次元撮像式スキャナの一例を示す図
である。

【図１５】従来の画像合成および図形合成を説明する図
である。

【符号の説明】

１撮像手段２画像参照手段３残差逐次検定手段４写像手段５移動方向計測手段７変位計測手段８探索範囲設定手段１１原稿１３スキャナ本体１４撮像部１５ローラ１７エンコーダ１９，２１インターフェース２０ケーブル２２マイクロプロセッサ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿を撮像し、画像情報に変換する撮像
手段と、前記撮像手段により変換された第１の画像情報を取り込
み、第１の画像情報の一部を参照領域として選択する画
像参照手段と、前記撮像手段により変換された第２の画像情報を取り込
み、前記参照領域との残差が最小になる一部領域を前記
第２の画像情報から探索する残差逐次検定手段と、前記残差逐次検定手段により探索された前記一部領域
と、前記参照領域との位置を一致させて、前記第１およ
び第２の画像情報を所定の座標面上に線形写像する写像
手段と、を備えたことを特徴とする二次元撮像式スキャナ。
【請求項２】請求項１に記載の二次元撮像式スキャナ
において、前記画像参照手段は、前記第１の画像情報からハイコントラスト部分を検出
し、その部分から参照領域を選択することを特徴とする
二次元撮像式スキャナ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の二次元
撮像式スキャナにおいて、前記画像参照手段は、互いに隔たった複数の参照領域を第１の画像情報から選
択し、前記残差逐次検定手段は、前記複数の参照領域ごとに、残差が最小になる一部領域
を第２の画像情報から探索し、前記写像手段は、前記画像参照手段により選択された各参照領域と、前記
残差逐次検定手段により探索された一部領域との位置を
それぞれ一致させ、前記第１および第２の画像情報を所
定の座標面上に線形写像することを特徴とする二次元撮
像式スキャナ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
二次元撮像式スキャナにおいて、前記撮像手段の移動方向を計測する移動方向計測手段を
備え、前記画像参照手段は、第１の画像情報上に予め定められた複数の領域から、前
記移動方向計測手段により計測された移動方向に沿う領
域を参照領域として選択することを特徴とする二次元撮
像式スキャナ。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
二次元撮像式スキャナにおいて、前記撮像手段の変位を計測する変位計測手段と、前記変位計測手段により計測された変位に基づいて、前
記第２の画像情報上で前記参照領域に一致する箇所を算
出し、その箇所の近傍を探索範囲に設定する探索範囲設
定手段とを備え、前記残差逐次検定手段は、前記探索範囲設定手段により設定された探索範囲に限定
して、残差の最小値を探索することを特徴とする二次元
撮像式スキャナ。
【請求項６】請求項５に記載の二次元撮像式スキャナ
において、前記探索範囲設定手段は、前記変位計測手段により計測された変位を取り込み、そ
の変位の大きさに従って前記探索範囲を拡大することを
特徴とする二次元撮像式スキャナ。
【請求項７】請求項５または請求項６に記載の二次元
撮像式スキャナにおいて、前記探索範囲設定手段は、前記残差逐次検定手段により算出された前記残差の最小
値を取り込み、その最小値の増加に従って、前記探索範
囲を拡大することを特徴とする二次元撮像式スキャナ。