JPH10257263A - 画像読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原稿面の起伏に係わらず、読取り画像の濃度を
適正に補正する。 【解決手段】原稿を支持する原稿台と、原稿画像を電気
信号に変換する撮像系とを有した画像読取り装置におい
て、原稿に対して互いに異なる方向からの照明を行うた
めの第１及び第２の照明手段と、第１の照明手段のみに
よって前記原稿を照らしたときの読取り画像、及び第２
の照明手段のみによって原稿を照らしたときの読取り画
像に基づいて、原稿の読取り対象面の起伏を検出する手
段と、第１の照明手段のみによって原稿を照らしたとき
の読取り画像に対して、起伏の検出結果に応じて画像補
正を行う手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々のドキュメン
トの画像情報を電気信号に変換する画像読取り装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機やコンピュータシステ
ムの画像入力手段として利用されるイメージリーダの多
くは、いわゆる“下地のかぶり”を防止する濃度補正機
能を有している。すなわち、原稿の下地濃度を検出して
適切な閾値を設定し、読取り画像のうちの閾値よりも淡
い部分を下地（背景部）とみなしてそのデータ値を白地
データ値（最も明るい値）に置き換える。これにより、
例えば変色や褪色により原稿の下地色が白色以外（例え
ば淡い黄色）であったとしても、下地色が白色である場
合と同様の高コントラストの画像再現が可能となる。特
に、書籍や雑誌などの見開き原稿の読取りに適した上向
きセッティング形式の画像読取り装置（ブックスキャ
ナ）では、見開き方向における原稿面の湾曲状態を測定
し、湾曲による照明むらを加味した濃度補正が行われて
いる。

【０００３】また、上向きセッティング形式では、見開
いた状態を保持するために見開き面の両端を押さえてお
かなければならない場合がある。その場合にユーザーの
指や手の甲が原稿とともに撮影されてしまう。このた
め、ブックスキャナには、読取り画像から不要画像であ
る指の像を抽出して消去する画像補正機能が設けられて
いる。指の像の抽出は、読取り画像の各画素の濃度又は
色を判別することによって行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の下向きセッティ
ング形式のイメージリーダにおいては、原稿面の起伏
（折り目・そり・うねりなど）による照明むらで生じる
明暗と、画像情報の明暗とが区別されず、そのために濃
度補正が不適正になる場合があった。一方、上向きセッ
ティング形式のブックスキャナにおいては、上述したよ
うに見開き方向の湾曲に対する配慮はなされているもの
の、見開き方向と交差する方向における原稿面の高さが
不均一である場合には、下向きと同様に濃度補正が不適
正になるという問題があった。加えて、読取り画像の中
に指の像に似た濃度（又は色）の部分が存在する場合
に、その部分が誤って消去されてしまうという問題もあ
った。

【０００５】本発明は、原稿面の起伏に係わらず、読取
り画像の濃度を適正に補正することを目的としている。
本発明の他の目的は、原稿を押さえるユーザーの指の像
を消去する画像処理の信頼性を高めることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】原稿面を照明したときに
生じる陰影を利用して起伏の位置を検出し、起伏による
明暗と画像情報の明暗とを区別する。ここで、起伏に
は、原稿面自体の湾曲、及びユーザーが押さえたことに
よる局部的な隆起が含まれる。

【０００７】請求項１の発明の装置は、原稿を支持する
原稿台と、原稿画像を電気信号に変換する撮像系とを有
した画像読取り装置であって、前記原稿に対して互いに
異なる方向からの照明を行うための第１及び第２の照明
手段と、前記第１の照明手段のみによって前記原稿を照
らしたときの読取り画像、及び前記第２の照明手段のみ
によって前記原稿を照らしたときの読取り画像に基づい
て、前記原稿の読取り対象面の起伏を検出する手段と、
前記第１の照明手段のみによって前記原稿を照らしたと
きの読取り画像に対して、前記起伏の検出結果に応じて
画像補正を行う手段とを有している。

【０００８】請求項２の発明の装置は、前記原稿台と前
記撮像系との間に前記原稿のセッティングのための開放
空間を有しており、前記原稿を押さえるユーザーの手指
を前記起伏として検出し、手指の像を消去する画像補正
を行う。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用したブックス
キャナ１の外観を示す斜視図、図２はブックスキャナ１
による読取りの模式図である。

【００１０】ブックスキャナ１は、書籍や雑誌などのブ
ック原稿（見開き原稿）ＢＤの読取りに好適な画像読取
り装置であって、電源回路などを収納する本体ハウジン
グ１０、原稿を支持する暗色の原稿台２０、原稿画像を
電気信号に変換する撮像ユニット３０、及び左右方向の
寸法が最大原稿サイズとほぼ等しい第１及び第２のラン
プユニット４１，４２を有している。原稿台２０は本体
ハウジング１０の前面側に配置されている。撮像ユニッ
ト３０は、原稿台２０の上方に配置され、本体ハウジン
グ１０の上面から上方に延びた支柱１２によって片持ち
形式で支持されている。

【００１１】第１のランプユニット４１は、撮像ユニッ
ト３０の下面の後方側に取付けられており、原稿台２０
を後方側斜め上方から照らす。第２のランプユニット４
２は、第１のランプユニット４１と相対するように撮像
ユニット３０の下面の前端に取付けられており、原稿台
２０を前方斜め上方から照らす。これらランプユニット
４１，４２は、前後方向の照明むらを低減するととも
に、両端の輝度を中央部より若干高めて左右方向の照度
むらを低減するための反射鏡を有している。

【００１２】原稿台２０と撮像ユニット３０との間の空
間８０は装置外の自由空間に対して開放されており、ブ
ック原稿のセッティングに十分な広さを有している。原
稿台２０と撮像ユニット３０の下面との距離は３０ｃｍ
以上であり、原稿台２０の上でページをめくることがで
きるので、ユーザーは多数ページの読取り作業を能率的
に進めることができる。

【００１３】本体ハウジング１０の前面の上端側に操作
パネルＯＰが設けられており、下端側に原稿面（見開き
面）Ｓ１の高さを検出するための投影板１８が固定され
ている。操作パネルＯＰには、液晶ディスプレイととも
に、読取りのモードや条件（読取りサイズ、倍率、出力
枚数、濃度など）を指定するためのボタンが配置されて
いる。投影板１８の前面は光沢面であり、原稿台２０の
上面に対する４５°の傾斜面となっている。この投影板
１８にブック原稿ＢＤにおける左右方向と直交する方向
の端面Ｓ３の像が写り、その状態の投影板１８が原稿画
像とともに撮影される。撮影像の端面Ｓ３の形状判別に
より、見開き方向における原稿面Ｓ１の湾曲状態を測定
することができる。

【００１４】本体ハウジング１０における操作パネルＯ
Ｐに向かって右側の側面には、メインスイッチ５１が設
けられている。原稿台２０の左右方向の両側には、ユー
ザーが読取りの開始を指示するためのスタートキー５
２，５３が１つずつ設けられている。また、原稿台２０
の前面にアームレスト２５が取り付けられている。

【００１５】図１において、撮像ユニット３０は、ＣＣ
Ｄアレイからなるラインセンサ３１、結像レンズ３２、
及びミラー３３を有している。ミラー３３と結像レンズ
３２とからなる光学系ＯＳによって、原稿画像がライン
センサ３１の受光面に投影される。結像レンズ３２は、
前後方向に移動可能に設けられており、ＡＦ機構１３２
によって位置決めされる。ラインセンサ３１は、図示し
ない副走査機構の可動体（スキャナ）に取付けられてお
り、ＣＣＤ素子の配列方向を上下方向に保った状態で左
右方向（副走査方向）Ｍ２に沿って平行移動をする。こ
の平行移動によって２次元の原稿画像の撮像が行われ
る。つまり、ブックスキャナ１においては、ラインセン
サ３１の移動によって２次元の撮像面が形成されること
になる。ラインセンサ３１に代えてエリアセンサを用い
た場合にはその受光面が撮像面になる。原稿画像の主走
査方向は、原稿台２０上では前後方向であり、撮像面上
では上下方向である。

【００１６】ブックスキャナ１の使用に際して、ユーザ
ーは原稿台２０の上にブック原稿ＢＤを見開いた状態で
上向きに置く。そのとき、左右のページの境界を原稿台
２０の左右方向の中心を示すマークに合わせるととも
に、投影板１８の下端縁にブック原稿ＢＤを押し当てて
前後方向の位置決めを行う。投影板１８と原稿台２０と
の境界が原稿のセッティングの基準線となっている。そ
の基準線の中央が基準位置Ｐｓ（図２参照）である。ま
た、ユーザーは見開き状態を維持するために必要に応じ
てブック原稿ＢＤの端縁部分を手で押さえる。

【００１７】図３はブックスキャナ１の制御系のブロッ
ク図である。ブックスキャナ１は、マイクロコンピュー
タを備えたＣＰＵ１０１によって制御される。ＣＰＵ１
０１は、ラインセンサ３１の光電変換制御を担う撮像制
御回路１３０、ラインセンサ３１を移動させる副走査機
構１３１、ランプユニット４１の制御を担う第１ランプ
制御回路１４１、ランプユニット４２の制御を担う第２
ランプ制御回路１４１、及び操作パネルＯＰの表示デバ
イスに対して動作の指示を与える。また、ＣＰＵ１０１
は、ラインセンサ３１の出力の量子化や画像補正を行う
信号処理系１００の制御をも担う。ＣＰＵ１０１には、
メインスイッチ５１及びスタートキー５２，５３が接続
されている。

【００１８】図４は信号処理系１００の要部のブロック
図、図５は濃度補正部１０４１の入出力特性を示す図で
ある。信号処理系１００は、ＣＰＵ１０１、ＡＤ変換器
１０２、画像メモリ１０３、画像処理回路１０４、陰影
検出部１１１、輝度検出部１１２、及びＲＡＭ１０５を
有している。ラインセンサ３１から出力された光電変換
信号は、ＡＤ変換器１０２によって例えば８ビットの撮
像データ（輝度データ）に変換され、画素配列順に画像
メモリ１０３に一旦格納される。ブックスキャナ１で
は、ランプユニット４１のみを点灯した状態での読取り
と、ランプユニット４２のみを点灯した状態での読取り
とが順に行われ、それぞれの読取りで得られた撮影デー
タＤ１１，Ｄ１２が画像メモリ１０３によって記憶され
る。

【００１９】陰影検出部１１１は、撮影データＤ１１，
Ｄ１２に基づいて、後述の要領で読取り対象面の起伏部
分の位置を検出する。ここで、読取り対象面とは、ライ
ンセンサ３１による撮影の被写体面であり、ユーザーが
原稿を押さえたときには手指の表面と原稿面Ｓ１とで構
成されることになる。輝度検出部１１２は、一方の撮影
データ（例えば撮影データＤ１１）に基づいて読取り画
像を細分化した区画毎に輝度度数分布を求める。具体的
には、各区画に属する画素について、予め定められた画
像値（撮影データ値）の階級毎に画素数を数える。

【００２０】ＣＰＵ１０１は、輝度度数分布データを取
り込んで原稿面Ｓ１の各区画に対応した領域の下地輝度
を算定する。例えば画素数が最大度数の半分である輝度
のうちの最も低い輝度を下地輝度とする。下地輝度は下
地かぶりを防止する濃度補正の閾値である。上述の陰影
検出部１１１の検出結果は、後述するように下地輝度の
適否判別に用いられるとともに、ユーザーの手指像を消
去するマスキングの範囲設定に用いられる。ＲＡＭ１０
５はＣＰＵ１０１によるプログラム実行のワークエリア
である。

【００２１】下地輝度の算定及びマスキングの範囲設定
が終わると、画像メモリ１０３から画像処理回路１０４
へ読取り画像情報として一方の撮影データ（例えば撮影
データＤ１１）が転送される。画像処理回路１０４は、
画質改善のためのＭＴＦ補正、濃度補正、画像歪みの補
正、及びマスキングなどの処理を担う。濃度補正部１０
４１を経ることにより、図５のように下地輝度に対応す
る濃度よりも淡い画素の撮影データ値は白地データ値
（濃度０）に置き換えられる。また、マスキング１０４
２を経ることにより、手指に対応する部分及び有効読取
り範囲の外側の部分の撮影データ値が白地データ値に置
き換えられる。外部装置には画像処理回路１０４を経た
撮像データＤ２０が出力される。外部装置としては、プ
リンタ、ディスプレイ、画像メモリ、画像編集装置（コ
ンピュータシステム）などがある。

【００２２】次に、本発明に特有の領域判別の要領を説
明する。図６はセティング状態の一例を示す斜視図、図
７は図６に対応した読取り対象面の明暗を示す図、図８
は領域判別のための演算の結果を示す図である。

【００２３】図６において、ブック原稿ＢＤの見開き方
向の両端がユーザーによって押さえられおり、原稿面Ｓ
１の端縁部がユーザーの親指によって部分的に隠れてい
る。また、原稿面Ｓ１の端縁部に暗色に着色された見出
し領域Ａｔが存在する。原稿面Ｓ１は見開き方向に湾曲
しており、且つ見開き方向と直交する方向（原稿台の前
後方向）にも部分的に盛り上がっている。その盛り上が
り領域（うねり）Ａｒ以外では、見開き方向と直交する
方向の高さはほぼ一定である。なお、盛り上がりの原因
としては、ブック原稿ＢＤの保存姿勢に依存する経年変
化、ユーザーが押さえたことによる紙面の引きつりなど
がある。

【００２４】図６のセッティング状態で斜め上方から原
稿面Ｓ１を照らすと、画像自体の濃淡（反射率の大小）
による明暗、原稿面自体の起伏に伴う照明むらによる明
暗、及びユーザーの手指での遮光による明暗の３種の明
暗が生じる。図７（Ａ）は第１のランプユニット４１の
みを点灯した状態での読取り画像（これを第１照明画像
をいう）Ｇ１１の輝度分布を示し、図７（Ｂ）は第２の
ランプユニット４２のみを点灯した状態での読取り画像
（これを第２照明画像をいう）Ｇ１２の輝度分布を示し
ている。ここでは、便宜的に輝度の範囲、すなわち撮影
データＤ１１，Ｄ１２のデータ値範囲を０（最も暗い）
〜１００（最も明るい）とする。図７における括弧内の
数字は要部の輝度の代表例を示している。

【００２５】まず、画像自体の濃淡による明暗と他の原
因による明暗とを区別するため、第１照明画像Ｇ１１と
第２照明画像Ｇ１２との差分を求める。つまり、画素毎
に撮影データＤ１１と撮影データＤ１２との差の絶対値
を算出する。図８（Ａ）は図７に対応した差分演算の結
果（差分画像Ｇ２１）を示している。

【００２６】文字、写真、見出しなどの画像自体の濃淡
は照明の方向に依存しないので、差分値は０又はそれに
近い値となる。これに対して、原稿面Ｓ１のうねり部分
及びユーザーの手指の近傍では、陰となる領域が照明の
方向によって変わるので、差分の絶対値は所定値以上と
なる。そこで、適切な閾値（図７の例では２０）を設定
して差分画像Ｇ２１を２値化することにより、読取り対
象面のうちの起伏領域の位置を検出することができる。

【００２７】次に、原稿面自体の起伏による明暗と手指
での遮光による明暗とを区別するため、第１照明画像Ｇ
１１と第２照明画像Ｇ１２との平均を求める。つまり、
画素毎に撮影データＤ１１と撮影データＤ１２との和の
１／２を算出する。図８（Ｂ）は図７に対応した平均演
算の結果（平均画像Ｇ２２）を示している。

【００２８】原稿面Ｓ１のそり・うねりによる明暗は、
照明光の入射角度の差異により生じるので、第１照明画
像Ｇ１１と第２照明画像との間で明暗の関係が反転す
る。つまり、第１照明画像Ｇ１１で暗い（例示の輝度は
６０）場合は第２照明画像で明るく（例示の輝度は１０
０）、逆に第１照明画像Ｇ１１で明るい場合は第２照明
画像で暗い。したがって、平均を求めると、起伏がない
場合とほぼ同じ値（例示の値は８０）となる。これに対
して、一方の照明画像における手指の影の部分（例示の
輝度は０）は、他方の照明画像においては下地と同じ明
るさとなる。したがって、手指の両側の部分の平均輝度
は、影と下地との平均値（例示の値は４０）となる。一
般的な下地輝度は７０〜１００であるので、図８（Ｂ）
のように下地輝度の下限に近い適切な閾値（例示の値は
６０）を設定して平均画像Ｇ２２を２値化することによ
り、読取り画像から手指の像を抽出することができる。

【００２９】本実施形態においてＣＰＵ１０１は、上述
のように輝度度数分布に基づいて算定した下地輝度が、
一般的な値（７０〜１００）であれば、算定結果を適正
と判定する。算定した下地輝度が下限値（７０）を下回
るときには、差分画像Ｇ２１及び平均画像Ｇ２２の２値
化による領域判別の結果を参照して、下地輝度の算定値
の適否を判別する。すなわち、当該区画が原稿面自体の
起伏部分に属する場合には下限値未満であっても下地輝
度の算定値を適正と判断する。これに対して、当該区画
が見出し領域Ａｔなどの画像領域に属する場合には、下
地輝度の算定値を不適正と判断する。この場合は、当該
区画の近傍の区画の適正な下地輝度を濃度補正の制御値
として流用する。また、ＣＰＵ１０１は、輝度度数分布
に基づいて文字の輝度を算定する。下地輝度と同様に、
算定した値が一般的な値（０〜３０）であれば適正と判
断する。算定した文字輝度の値が不適正であれば、近傍
の区画の算定値を流用する。そして、算定した下地輝度
及び文字輝度に応じて、区画毎に濃度補正部１０４１の
入出力特性（特性直線の傾き及び切片）を設定する。こ
れにより、原稿面Ｓ１の起伏に係わらず、下地かぶりの
ない適正な濃度再現が実現される。

【００３０】また、本実施形態において、手指の像を消
去するマスキング範囲としては、上述の領域判別で抽出
された影の部分とそれらに挟まれた部分とを合わせた領
域が設定される。ただし、影の部分を消去せず、第１照
明画像Ｇ１１における影の部分の画像情報を第２照明画
像Ｇ１２から抽出し、抽出情報と第１照明画像Ｇ１１と
を組み合わせることによって、手指で隠れた部分以外の
情報を漏れなく出力するようにしてもよい。手指の輝度
は一般に４０以上であるので、影の部分と手指で隠れた
部分（輝度が０に近い）との区別は可能である。

【００３１】図９はブックスキャナ１の概略の動作のフ
ローチャート、図１０は図９の陰影検出サブルーチンの
フローチャート、図１１は図９の濃度補正の設定サブル
ーチンのフローチャートである。

【００３２】スタートキー５２，５３のオンに呼応し
て、後方側のランプユニット４１を点灯する（＃１、＃
２）。ラインセンサ３１を移動させて原稿面Ｓ１を走査
し（＃３）、走査が終わるとランプユニット４１を消灯
する（＃４）。続いて、前方側のランプユニット４２を
点灯して原稿面Ｓ１を走査し（＃５、＃６）、ランプユ
ニット４２を消灯する（＃７）。

【００３３】陰影検出（＃８）、起伏領域の抽出（＃
９）、及び濃度補正の設定（＃１０）を順に実行して画
像処理の内容を設定した後、画像メモリ１０３から撮影
データＤ１１を読み出して画像処理を加え（＃１１）、
外部装置へ読取り情報を出力する（＃１２）。

【００３４】陰影検出サブルーチンでは、差分画像Ｇ２
１の算出（＃８１）、差分画像Ｇ２１の２値化（＃８
２）、平均画像Ｇ２２の算出（＃８３）、平均画像Ｇ２
２の２値化（＃８４）、及び差分画像Ｇ２１と平均画像
Ｇ２２の共通領域の抽出（＃８５）を順に実行する。ま
た、濃度補正の設定サブルーチンでは、上述したように
第１照明画像Ｇ１１を細分化して輝度ヒストグラムを作
成し、下地輝度及び文字輝度を算定してそれらの適否判
別を行う（＃１０１〜＃１１１）。

【００３５】上述の実施形態では２方向の照明を行う例
を示したが、原稿台２０の前後左右の４方向の照明を行
ってもよい。照明の方向が変われば影の形状も変わるの
で、必ずしも相対する位置に一対のランプユニット４
１，４２を配置する必要はない。ただし、領域判別の容
易化の点では相対する位置に同程度の照明能力のランプ
ユニット４１，４２を配置するのが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明によれば、
原稿面の起伏に係わらず、読取り画像の濃度を適正に補
正することができる。

【００３７】請求項２の発明によれば、原稿を押さえる
ユーザーの指の像を消去する画像処理の信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したブックスキャナの外観を示す
斜視図である。

【図２】ブックスキャナによる読取りの模式図である。

【図３】ブックスキャナの制御系のブロック図である。

【図４】信号処理系の要部のブロック図である。

【図５】濃度補正部の入出力特性を示す図である。

【図６】セティング状態の一例を示す斜視図である。

【図７】図６に対応した読取り対象面の明暗を示す図で
ある。

【図８】領域判別のための演算の結果を示す図である。

【図９】ブックスキャナの概略の動作のフローチャート
である。

【図１０】図９の陰影検出サブルーチンのフローチャー
トである。

【図１１】図９の濃度補正の設定サブルーチンのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ブックスキャナ（画像読取り装置） ２０ 原稿台 ３０ 撮像ユニット（撮像系） ４１ ランプユニット（第１の照明手段） ４２ ランプユニット（第２の照明手段） ８０ 開放空間 １０１ ＣＰＵ（起伏検出手段） １０４ 画像処理回路（画像補正を行う手段） ＢＤ ブック原稿（原稿） Ｇ１１ 第１照明画像（読取り画像） Ｇ１２ 第１照明画像（読取り画像）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿を支持する原稿台と、原稿画像を電気
   信号に変換する撮像系とを有した画像読取り装置であっ
   て、 前記原稿に対して互いに異なる方向からの照明を行うた
   めの第１及び第２の照明手段と、 前記第１の照明手段のみによって前記原稿を照らしたと
   きの読取り画像、及び前記第２の照明手段のみによって
   前記原稿を照らしたときの読取り画像に基づいて、前記
   原稿の読取り対象面の起伏を検出する手段と、 前記第１の照明手段のみによって前記原稿を照らしたと
   きの読取り画像に対して、前記起伏の検出結果に応じて
   画像補正を行う手段とを有したことを特徴とする画像読
   取り装置。
2. 【請求項２】前記原稿台と前記撮像系との間に前記原稿
   のセッティングのための開放空間が設けられており、 前記原稿を押さえるユーザーの手指を前記起伏として検
   出し、手指の像を消去する画像補正を行うように構成さ
   れてなる請求項１記載の画像読取り装置。