(57)【要約】【課題】ラインセンサを走査する１ライン中のピーク位置が不明でも白レベルピーク値を検出できるシェーディング補正装置。【解決手段】画像処理の対象となる原稿１１を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整することにより、シェーディング補正を行う。画像信号を黒補正する黒補正回路１５と、その黒補正回路１５による補正後の信号を入力し所望のゲインにて増幅した後に出力する可変ゲインアンプ１８と、その可変ゲインアンプ１８に接続されておりその可変ゲインアンプ１８の出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正を行う白補正回路１７と、を備えている。そして、黒補正回路１５により黒補正するとともに、可変ゲインアンプ１８を経た信号に対して前記白補正回路１７により白補正を行う。【選択図】図１
2014045443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理の対象となる原稿を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整するシェーディング補正装置において、
前記画像信号を黒補正する黒補正回路と、
前記黒補正回路による補正後の信号を入力し所望のゲインにて増幅した後に出力する可変ゲインアンプと、
前記可変ゲインアンプに接続され該可変ゲインアンプの出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正を行う白補正回路とを備え、
前記黒補正回路により黒補正するとともに、
前記可変ゲインアンプを経た信号に対して前記白補正回路により白補正を行うことを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項２】
前記白補正回路は、
白レベルピーク値を検出する検出区間中に設けられた複数の移動平均区間毎の白レベルの値から移動平均値を算出する第１平均回路と、
前記検出区間中に設けられた前記複数の移動平均区間とは別の複数の移動平均区間毎の前記白レベルの値から移動平均値を算出する第２平均回路と、
前記第１平均回路から算出された第１移動平均値と前記第２平均回路から算出された第２移動平均値とを比較していずれか一方の移動平均値を選択する選択回路と、
前記選択回路により選択された移動平均値に基づいて白補正を行う可変ゲインアンプとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のシェーディング補正装置。
【請求項３】
前記検出区間中に前記複数の移動平均区間の一区間と、前記一区間に対応する前記別の複数の移動平均区間の一区間とは、時間的なずれを有することを特徴とする請求項２に記載のシェーディング補正装置。
【請求項４】
前記選択回路は、前記第１移動平均値と前記第２移動平均値とを比較して大きい方の移動平均値を選択することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシェーディング補正装置。
【請求項５】
前記可変ゲインアンプはデジタルプログラマブルゲインアンプであり、該デジタルプログラマブルゲインアンプの前段又は後段にアナログプログラマブルゲインアンプを介挿し、
該アナログプログラマブルゲインアンプに前記白補正回路の出力する白補正信号を加えて前記アナログプログラマブルゲインアンプでも白補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシェーディング補正装置。
【請求項６】
画像処理の対象となる原稿を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整するシェーディング補正方法であって、
前記画像信号を黒補正するステップと、
前記黒補正後の信号を可変ゲインアンプに入力し所望のゲインにて増幅するステップと、
前記可変ゲインアンプの出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正回路が白補正を行うステップと、
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項７】
前記白補正を行うステップは、
白レベルピーク値を検出する検出区間中に複数の移動平均区間を設けて前記移動平均区間毎の前記白レベルの値から第１移動平均値を算出するステップと、
前記検出区間）中に前記複数の移動平均区間とは別の複数の移動平均区間を設けて前記別の複数の移動平均区間毎の前記白レベルの値から第２移動平均値を算出するステップと、
前記第１移動平均値と前記第２移動平均値とを比較するステップと、
前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載のシェーディング補正方法。
【請求項８】
前記検出区間(１Ｈ)中に前記複数の移動平均区間の一区間と、前記区間に対応する前記別の複数の移動平均区間の一区間とは、時間的なずれを有することを特徴とする請求項７に記載のシェーディング補正方法。
【請求項９】
前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップでは、前記第１移動平均値と第２移動平均値とを比較するステップにより大きいと判定された方の移動平均値を用いることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のシェーディング補正方法。
【請求項１０】
前記可変ゲインアンプはデジタルプログラマブルゲインアンプであり、該デジタルプログラマブルゲインアンプの前段又は後段に介挿されたアナログプログラマブルゲインアンプに前記白補正回路１７の出力する白補正信号を加えて前記アナログプログラマブルゲインアンプでも白補正を行うことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のシェーディング方法。
【請求項１１】
前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップでは、前記複数の移動平均区間における各移動平均区間の終了時に、いずれか一方の移動平均値を選択することを特徴とする請求項７に記載のシェーディング補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェーディング補正装置及び方法に関し、より詳細には、ラインセンサの出力信号に含まれるオフセットを黒補正した後に、ゲインバラツキを白補正するシェーディング補正装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シェーディング補正装置として、ファクシミリ、デジタル複写機、スキャナー等の情報処理装置を構成する画像処理系において、ＣＣＤ等のラインセンサの走査動作によって、画像処理対象となる原稿を読み取って得られたラインセンサの出力信号に対し、このラインセンサの出力信号に含まれるオフセット及びゲインバラツキを補正し、この補正後の信号を真の画像処理対象を表す信号として画像処理を行うものがある。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、シェーディング補正装置、原稿読取り装置及び画像形成装置として、高品質のシェーディング補正データを安定して生成し、これを各補正データ生成装置で個別に自動的に実現するものが開示されている。これは、基準白板を読取らせた画像データのうち、適正領域のデータのみを読み込んでシェーディング補正データを生成する。このように生成されたシェーディング補正データにより、コンタクトガラス面の反射などのノイズの影響がない、高精度のシェーディング補正を容易に実現できる。それに加えて、画像読取り装置個別の組立て寸法差のばらつきによる個別のノイズの影響がない領域を、容易にあるいは自動的に設定できる。このように、個別の製品ごとに高精度のシェーディング補正できるというものである。
【０００４】
具体的には、基準白板の読取りデータを読込むための副走査位置を位置メモリに設定する手段として、イメージラインセンサに画像光を投影する光学手段と基準白板の一方を、他方に対して副走査する副走査駆動の間に、位置メモリの副走査位置に基づいて基準白板読取りデータ読込み指示信号ＳＭＰＬを発生する手段と、そのＳＭＰＬに応答して基準白板読取りの画像データを読込み、シェーディング補正データを生成してＦＩＦＯメモリに格納する補正データ保存手段と、自動的に基準白板読取りの有効領域を検出してＳＭＰＬ発生位置情報を設定するタイミング手段とを備えた構成である。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、カラーアナログ画像信号をシェーディング補正する画像信号処理方法において、迅速に適切なシェーディング補正データを得ることを可能とする画像信号処理方法が開示されている。具体的には、光源を消灯状態で各色成分のイメージラインセンサが出力した複数のアナログ画像信号のレベルから最低出力レベルを検出し、検出した最低出力レベルに、アナログ／デジタル変換器の入力レンジの最低値が一致するようにシフトする。次に、光源を点灯して、各色成分のイメージラインセンサが、白基準板を読取って出力する複数のアナログ画像信号のレベルから最高出力レベルを検出する。そして検出した最低出力レベル、最高出力レベル、シフト後の入力レンジ及びアナログ／デジタル変換器の分解能に基づき所定の演算式によりアナログ／デジタル変換器の入力レンジを設定し、シェーディング補正データを取得するというものである。
【０００６】
また、例えば、特許文献３には、シェーディング補正されてＡ／Ｄ変換されたデータに、アナログ系の回路の有するオフセット誤差やゲイン誤差を含まないようにして高精度の補正を可能にしたシェーディング装置が開示されている。具体的には、以下のとおりである。レジスタには、ラインセンサの出力信号を一定値の固定状態とし、黒補正値（オフセット補正値）を最小値に設定した時のＡ／Ｄ変換器の出力が格納される。レジスタには、ラインセンサの出力信号を一定値の固定状態とし、黒補正値を最大値に設定した時のＡ／Ｄ変換器の出力が格納される。メモリには、例えば、「ＯＦＦ」の状態でのラインセンサの出力に対し、黒補正値を最小値に設定して、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換を行なった時の出力結果が格納される。また、演算器は、上記の格納内容を使用して所定の演算式により黒補正値を算出するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４５７１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１８０１５３号公報
【特許文献３】特開２０００−２７８４９５号公報（特許第４２０４６９０号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１のシェーディング補正装置等は、主にコピー機において、コンタクトガラス面の反射、特にガラス始端部の強い反射光により、ラインセンサの出力に間違ったピーク値を生じて、正しい基準白レベルを示さない場合のノイズの影響をなくす目的と、個々のコピー機等の組立て寸法差のばらつきによる個々のノイズの影響がない領域を容易にあるいは自動的に設定する目的とを達成しようとするものである。しかしながら、この特許文献１のシェーディング補正装置等は、必ずしも簡便なものではなく、しかも、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出することができないという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献２の画像信号処理方法等は、光源を点灯した直後で光源が不安定な状態において、各色成分のイメージラインセンサが、白基準板を読取って出力する出力信号から、迅速に適切なシェーディング補正データを得る目的を達成しようとする方法である。しかしながら、この特許文献２の画像信号処理方法等は、必ずしも簡便なものではなく、しかも、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出することができないという問題があった。
【００１０】
さらに、上述した特許文献３のシェーディング補正装置は、黒補正や白補正を行ったデータに対してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行う結果、Ａ／Ｄ変換の結果に対して含まれるアナログ回路系のオフセットや歪を除去する目的を達成しようとするものである。しかしながら、この特許文献３のシェーディング補正装置は、必ずしも簡便なものではなく、しかも、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出できないという問題があった。
【００１１】
詳しくは、白レベルピーク値が、走査１ラインにおける中間位置からずれた位置にあった場合、正しく白補正値のピーク値を検出できず、正しいターゲット白補正値に収束できない。その理由は、走査の１ラインにおける全期間での平均値からピーク値を推定する方法によれば、走査１ラインにおいて、１００％白レベルを表す１番大きな第１ピークの前後で、近い時間に発生した２番目に大きな第２ピークも含めて平均値を算出するためである。つまり、前記ずれた位置のピーク値のみが、本来の１００％白レベルピーク値であるが、走査の１ラインにおける全期間での平均値からピーク値を推定すると、本来のピーク値よりも誤って小さな値に推定する。その場合、本来の理想とする白ターゲットレベルに対して過度に大きな補正値でプログラマブルゲインアンプ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＧＡ）をゲイン補正することになる。その結果、正確な白補正を行うことができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出できるようにしたシェーディング補正装置及びシェーディング補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、画像処理の対象となる原稿（１１）を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整するシェーディング補正装置（図１に示す実施例１）において、前記画像信号を黒補正する黒補正回路（１５）と、前記黒補正回路（１５）による補正後の信号を入力し所望のゲインにて増幅した後に出力する可変ゲインアンプ（１８）と、前記可変ゲインアンプ（１８）に接続され該可変ゲインアンプ（１８）の出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正を行う白補正回路（１７）とを備え、前記黒補正回路（１５）により黒補正するとともに、前記可変ゲインアンプ（１８）を経た信号に対して前記白補正回路（１７）により白補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記白補正回路（１７）は、請求項１に記載のシェーディング補正装置（図３に示す実施例１）において、白レベルピーク値を検出する検出区間（１Ｈ）中に設けられた複数の移動平均区間（１−１…１−７）毎の白レベルの値から移動平均値を算出する第１平均回路（３１）と、前記検出区間（１Ｈ）中に設けられた前記複数の移動平均区間（１−１…１−７）とは別の複数の移動平均区間（２−１…２−６）毎の前記白レベルの値から移動平均値を算出する第２平均回路（３２）と、前記第１平均回路（３１）から算出された第１移動平均値と前記第２平均回路（３２）から算出された第２移動平均値とを比較していずれか一方の移動平均値を選択する選択回路（３３）と、前記選択回路（３３）により選択された移動平均値に基づいて白補正を行う可変ゲインアンプ（３４，３７）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のシェーディング補正装置（図３に示す実施例１）において、  前記検出区間（１Ｈ）中に前記複数の移動平均区間（１−１…１−７）の一区間（例えば１−１）と、前記一区間（１−１）に対応する前記別の複数の移動平均区間（２−１…２−６）の一区間（２−１）とは、時間的なずれを有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載のシェーディング補正装置（図３に示す実施例１）において、前記選択回路（３３）は、前記第１移動平均値と前記第２移動平均値とを比較して大きい方の移動平均値を選択することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシェーディング補正装置（図１０に示す実施例２）において、前記可変ゲインアンプ（１８）はデジタルプログラマブルゲインアンプ（１８）であり、該デジタルプログラマブルゲインアンプ（１８）の前段又は後段にアナログプログラマブルゲインアンプ（１３）を介挿し、該アナログプログラマブルゲインアンプ（１３）に前記白補正回路（１７）の出力する白補正信号を加えて前記アナログプログラマブルゲインアンプ（１３）でも白補正を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、画像処理の対象となる原稿（１１）を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整するシェーディング補正方法（図２に示す実施例１）であって、前記画像信号を黒補正するステップ（図２に示すＳ１０１）と、前記黒補正後の信号を可変ゲインアンプ（１８）に入力し所望のゲインにて増幅するステップ（Ｓ１０２）と、前記可変ゲインアンプ（１８）の出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正回路（１７）が白補正を行うステップ（Ｓ１０３）と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のシェーディング補正方法（図９に示す実施例１）において、  前記白補正を行うステップ（図２に示すＳ１０３）は、白レベルピーク値を検出する検出区間（１Ｈ）中に複数の移動平均区間（図８（ｃ）に示す１−１…１−７）を設けて前記移動平均区間（１−１…１−７）毎の前記白レベルの値から第１移動平均値を算出するステップ（図９に示すＳ１１１）と、前記検出区間（１Ｈ）中に前記複数の移動平均区間（１−１…１−７）とは別の複数の移動平均区間（２−１…２−６）を設けて前記別の複数の移動平均区間（図８（ｄ）に示す２−１…２−６）毎の前記白レベルの値から第２移動平均値を算出するステップ（Ｓ１１２）と、前記第１移動平均値と前記第２移動平均値とを比較するステップ（Ｓ１１３）と、前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップ（Ｓ１１４）とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のシェーディング補正方法（図１〜９に示す実施例１）において、前記検出区間(１Ｈ)中に前記複数の移動平均区間（１−１…１−７）の一区間（例えば１−１）と、前記区間（１−１）に対応する前記別の複数の移動平均区間（２−１…２−６）の一区間（２−１）とは、時間的なずれを有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載のシェーディング補正方法（図１〜９に示す実施例１）において、前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップ（Ｓ１１４）では、前記第１移動平均値と第２移動平均値とを比較するステップ（Ｓ１１３）により大きいと判定された方の移動平均値を用いることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のシェーディング方法（図１０に示す実施例２）において、前記可変ゲインアンプ（１８）はデジタルプログラマブルゲインアンプ（１８）であり、該デジタルプログラマブルゲインアンプ（１８）の前段又は後段に介挿されたアナログプログラマブルゲインアンプ（１３）に前記白補正回路１７の出力する白補正信号を加えて前記アナログプログラマブルゲインアンプ（１３）でも白補正を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載のシェーディング補正方法（図９に示す実施例１）において、前記比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップ（Ｓ１１４）では、前記複数の移動平均区間（１−１…１−７，２−１…２−６）における各移動平均区間の終了時に、いずれか一方の移動平均値を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出できるようにしたシェーディング補正装置及びシェーディング補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１を説明するためのブロック構成図である。
【図２】本発明係るシェーディング補正方法の実施例１を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図３】本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１における白補正回路を説明するためのブロック構成図である。
【図４】本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１，２における移動平均による白補正の動作全体を示すフローチャートを示す図である。
【図５】ラインセンサのオフセット及びゲインのバラツキに関する説明図である。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力のピークが一つのため、ピーク値が正確に得られる場合の説明図である。（ａ）は、白レベルピーク値である。（ｂ）は、白レベルピーク検出区間である。（ｃ）は、白レベルピーク検出値である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力に二つのピークを有するため、白レベルピーク値が不正確になる場合の説明図である。（ａ）は、白レベルピーク値である。（ｂ）は、白レベルピーク検出区間である。（ｃ）は、白レベルピーク検出値である。
【図８】（ａ）乃至（ｆ）は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力に二つのピークを有するため、移動平均値を検出する説明図である。（ａ）は、白レベルピーク値である。（ｂ）検出区間である。（ｃ）は、検出タイミング１による移動平均区間である。（ｄ）は、検出タイミング２による移動平均区間である。（ｅ）は、検出タイミング１による白レベルピーク値である。（ｆ）は、検出タイミング２による白レベルピーク値である。
【図９】本発明に係るシェーディング補正方法の実施例１において、移動平均による白補正の動作を説明するフローチャートを示す図である。
【図１０】本発明に係るシェーディング補正装置の実施例２を説明するためのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００２６】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施例１について説明する。
図１は、本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１を説明するためのブロック構成図である。図１に示すシェーディング補正装置１００は、ラインセンサ１２と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１６と、黒補正回路１５と、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１４と、加減算器１９と、デジタルＰＧＡ１８と、白補正回路１７とを備えている。ラインセンサ１２はＣＣＤ等で構成されており、原稿１１の読み取りに応じたアナログ値による真の信号成分と、オフセットやゲインのバラツキとを含んだ信号を出力する。加減算器１９は、ラインセンサ１２の出力信号からＤＡＣ１４の出力信号を減算してアナログ／デジタル（ＡＤＣ）変換器１６へ入力する。
【００２７】
黒補正回路１５は、ＡＤＣ１６を経てデジタル化されたデジタル信号に対して黒補正する。ＤＡＣ１４は黒補正回路１５の出力信号として表れるオフセット量をデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換したアナログ信号を加減算器１９へ減算入力する。加減算器１９で、ラインセンサ１２の出力信号からＤＡＣ１４の出力信号を減算してＡＤＣ１６へ入力する。ＡＤＣ１６は、加減算器１９の出力をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換してデジタルプログラマブルゲインアンプ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＧＡ）１８へ入力する。白補正回路１７は、デジタルＰＧＡ１８のデジタル出力信号に基づいて、デジタルＰＧＡ１８に対する白補正を行う。その結果、デジタルＰＧＡ１８は、白補正回路１７の出力信号に基づいて、それぞれ最適ゲインに調整される。
【００２８】
図１に示す実施例１のシェーディング補正装置１００は、画像処理の対象となる原稿１１を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整することにより、シェーディング補正を行う。このシェーディング補正装置１００は、画像信号を黒補正する黒補正回路１５と、その黒補正回路１５による補正後の信号を入力し所望のゲインにて増幅した後に出力する可変ゲインアンプ１８と、その可変ゲインアンプ１８に接続されておりその可変ゲインアンプ１８の出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正を行う白補正回路１７と、を備えている。そして、黒補正回路１５により黒補正するとともに、可変ゲインアンプ１８を経た信号に対して前記白補正回路１７により白補正を行う。なお、可変ゲインアンプ１８は、上述したデジタルＰＧＡ１８である。
【００２９】
そして、このシェーディング補正装置１００の主要動作は、下記（１）〜（３）に示す順に実行される。
（１）黒補正値の検出動作を行う。
（２）白補正値の検出動作を行う。
（３）原稿の読み取り動作を行う。
つまり、（２）白補正値の検出動作の前に、（１）黒補正が必要であり、（３）原稿の読み取り動作には、（１）黒補正と（２）白補正と両方の完了が必須要件となる。
【００３０】
図１に示す実施例１に係るシェーディング補正装置１００による、シェーディング補正方法は、以下にフローチャートを示す図に示すとおりであり、ラインセンサ１２の出力を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整する。
【００３１】
図２は、本発明に係る本実施例１におけるシェーディング補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。すなわち、このシェーディング補正方法は、画像処理の対象となる原稿１１を読み取った画像信号を黒補正してオフセット量を調整するとともに、白補正してゲインを調整するシェーディング補正方法である。このシェーディング補正方法の手順は以下のとおりである。まず画像信号を黒補正する。（Ｓ１０１）Ｓ１０１で黒補正された後の信号を可変ゲインアンプ１８に入力して、所望のゲインにて増幅する。（Ｓ１０２）白補正回路１７が、Ｓ１０２で増幅された出力信号より検出した真の白レベルピーク値に基づいて白補正を行うことによりシェーディング補正が完了する。（Ｓ１０３）
【００３２】
図３は、白補正回路１７の構成を示すブロック構成図である。図３に示す白補正回路１７は、タイミング平均回路３０と、２ｔｏ１セレクタ３３，３５と、比較器３４，３７と、レジスタ３６，３８と、制御回路３９とを備えて構成されている。タイミング平均回路３０は、デジタルＰＧＡ１８の出力を分配するように並列に接続されたタイミング１平均回路３１及びタイミング２平均回路３２を有し、それらタイミング１平均回路３１とタイミング２平均回路３２それぞれの出力は、２ｔｏ１セレクタ３３に入力される。
【００３３】
制御回路３９の制御信号は、２ｔｏ１セレクタ３３の選択的ロード条件として入力される。また、制御回路３９はタイミング１を生成して、タイミング１平均回路３１を制御するとともに、タイミング２を生成して、タイミング２平均回路３２を制御している。２ｔｏ１セレクタ３３の選択出力は、比較器３４へ入力されるとともに、２ｔｏ１セレクタ３５の選択肢として入力される。また、比較器３４の出力は２ｔｏ１セレクタ３５へ制御信号として入力される。レジスタ３６に格納されているデータは、比較器３４，３７に、それぞれ入力されるとともに、２ｔｏ１セレクタ３５の選択肢として入力される。予めレジスタ３８に格納されている白補正ターゲットレベルは、比較器３７で参照値として用いられる。  
【００３４】
以下、白補正回路１７の動作を簡単に説明する。白補正期間になると、デジタルＰＧＡ１８から、白レベル相当の信号が入力され、タイミング１平均回路３１とタイミング２平均回路３２にて、それぞれ平均値が演算される。また、制御回路３９では、図８（ｃ）〜（ｆ）に沿って後述する、タイミング１とタイミング２が生成されている。この制御回路３９は、２ｔｏ１セレクタ３３に、選択的ロード条件となる制御信号を与えている。そのため、２ｔｏ１セレクタ３３は、タイミング１によるタイミング１平均回路３１の演算結果と、タイミング２によるタイミング２平均回路３２の演算結果とを、半相遅れの関係で、相互に選択して取り込むように動作する。
【００３５】
その結果、２ｔｏ１セレクタ３３の出力端子には、タイミング１平均回路３１と、タイミング２平均回路３２と、それぞれの移動平均値が得られる。２ｔｏ１セレクタ３３は、比較器３４によりタイミング１とタイミング２との移動平均区間毎の大小比較を行う。そして、２ｔｏ１セレクタ３３は、制御回路３９により生成された信号により、タイミング１とタイミング２の移動平均区間が、それぞれ終了する度に、タイミング１平均回路３１とタイミング２平均回路３２の演算結果の大きい方を選択して比較器３４へ入力する。なお、タイミング１とタイミング２との移動平均区間毎の大小比較は、図８（ｃ），（ｄ）に沿って後述する、１−１対２−１，２−１対１−２，…，２−６対１−７、という組み合わせによって大小の比較を継続する。
【００３６】
次に、比較器３４は、前述の移動平均区間において、２ｔｏ１セレクタ３３で選択された演算結果と、レジスタ３６に格納されている前回の移動平均区間のデータとを比較した結果を、２ｔｏ１セレクタ３５へ制御信号として入力する。２ｔｏ１セレクタ３５は、レジスタ３６に格納される白レベルピーク値として、移動平均区間毎に更新される値を選択している。このように、移動平均区間毎にタイミング１及びタイミング２で、白レベルピーク値が更新されることにより、移動平均を算出している。白補正期間が終了すると、比較器３７は、レジスタ３８に格納されている白補正ターゲットレベルを参照値として、レジスタ３６の出力を比較し、その比較結果を出力する。白補正回路１７は、比較器３７の出力する比較結果に基づいて、デジタルＰＧＡ１８のゲインを、白補正ターゲットレベルに合わせるように制御する。
【００３７】
次に、黒補正が行われた後の白補正の動作に関して、以下に説明する。
図４は、本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１，２における移動平均による白補正の動作全体を示すフローチャートを示す図である。図４に示すように、白補正期間が開始されると設定ライン数と実行回数とを比較する。（ステップＳ１）ステップＳ１において、「設定ライン数＞実行回数」がＹｅｓ、すなわち、設定ライン数よりも実行回数が少ないならば、設定ライン毎に白補正期間の移動平均値を演算してピーク値を検出する。（ステップＳ２）ステップＳ２で検出したピーク値と、ターゲット値とを比較して、ファインゲインの決定が完了したかどうかを判断する。（ステップＳ４）なお、ここで、ステップＳ２からステップＳ４へと、動作が進んでいる。
【００３８】
図４は、実施例１と実施例２を兼用する図である。図４における、実施例１と実施例２との違いは、ステップＳ３およびステップＳ５の有無であり、実施例２では実行されるステップＳ３およびステップＳ５が、実施例１では省略されている。
ステップＳ４でＮｏ、すなわちファインゲインが未決定ならば、デジタルＰＧＡ１８のゲインを変更する。（ステップＳ６）ステップＳ６で、デジタルＰＧＡ１８のゲインが変更されたならば、ステップＳ１に戻って設定ライン数と回数とを比較することを繰り返す。ステップＳ４でＹｅｓ、すなわちファインゲインの決定が完了したならば、白補正が終了する。（ステップＳ７）
【００３９】
図５は、ラインセンサのオフセット及びゲインのバラツキに関する説明図である。なお、オフセットとは、図５の斜線部に示すように、例えば不図示の基準黒色板を走査する際、ラインセンサへの照射光を無くした状態 において、ラインセンサの各画素が本来出力すべき基準信号と、実際のラインセンサ出力値との差分のことである 。また、ゲインのバラツキとは、例えば不図示の基準白色板を走査することにより、ラインセンサに照射する光量を所定量とした状態において、ラインセンサの各画素の出力信号は、走査の１ラインにおいて、本来フラットになるべきところを、光学系の歪み、傷等によって、ピーク値が増減することをいう。このゲインのバラツキを補正するには、ピーク値を基準として、例えばピーク値の０．５倍の出力信号の画素のゲインを「２（＝１／０．５）」となるようにし、各画素の所定光量照射状態での出力特性をフラットにする。
【００４０】
また、本明細書において、画素毎のオフセットを「黒歪み」という。そして、この黒歪みを補正することを「黒補正」という。この黒補正については、ラインセンサへの照射光を無くした状態でのラインセンサ出力を、Ａ／Ｄ変換することによりオフセット補正値を検出する。また、画素毎のゲインバラツキを「白歪み」という。この白歪みを補正することを「白補正」という。この白補正については、ラインセンサへの照射光量を所定量にすべく基準白色板を走査させた場合のラインセンサ出力をＡ／Ｄ変換することによりゲインバラツキ補正値を検出する。
【００４１】
なお、黒補正を行った後、白補正も行う必要がある。つまり、原稿等の読み取り対象画像を、ラインセンサで走査した時に得られるラインセンサの出力信号に対して、黒補正と白補正を行うことによりシェーディング補正が完了する。
【００４２】
次に、白補正に必要な白レベルピーク値及び、そのピーク値検出のための演算タイミング等について、以下に説明する。
図６は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力のピークが一つのため、ピーク値が正確に得られる場合の説明図である。図６（ａ）は、白レベルピーク値である。図６（ｂ）は、白レベルピーク検出区間である。図６（ｃ）は、白レベルピーク検出値である。図６（ａ）に示す走査の１ラインにおいて、その中央の位置に、白レベルピーク値があった場合、図６（ｂ）に示すように、走査の１ラインに相当する白レベルピーク検出区間を設定し、その白レベルピーク検出区間１Ｈで平均値を演算することにより、白補正値に必要なピーク値を決定することができる。このようにして決定された白補正値のピーク値を用いて、図１に沿って上述したシェーディング補正装置１００のデジタルＰＧＡ１８のゲインを適正レベルに制御することにより、ターゲット白補正値に収束させることができる。
【００４３】
つまり、白レベルピーク値を検出する際に、白レベルピーク検出区間を設定し、その区間の平均値を算出して、白ターゲットレベルに対しての大小でＰＧＡを動作させ、白補正を行うものである。ここで、白補正期間において、ラインセンサを走査している１ライン中のどこがピークであるかがわかっている場合、すなわち、白レベルピーク値が、図６（ａ）に示すような中央にあった場合は、図６（ｂ）に示すように白レベルピーク検出区間１Ｈとして設定する。その白レベルピーク検出区間１Ｈで平均値を演算して、白補正値のピーク値を決定することができ、ターゲット白補正値に収束させることができる。
【００４４】
しかしながら、上述した方法において、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査している１ライン中のどこにあるか分からない場合、白補正するために検出すべき白レベルピーク値を、正確に検出することはできない。このような不具合に関し、以下に説明する。
【００４５】
図７は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力に二つのピークを有するため、白レベルピーク値が不正確になる場合の説明図である。図７（ａ）は、白レベルピーク値である。図７（ｂ）は、白レベルピーク検出区間である。図７（ｃ）は、白レベルピーク検出値である。なお、図７（ｂ）に示した検出区間１Ｈと、図７（ｃ）に示した検出値の平均値については、他図も交えて後述する。
【００４６】
図７に示すように、白レベルピーク値を検出する際に、白レベルピーク検出区間１Ｈを設定し、その区間における検出値の平均値を算出する。図７（ｃ）に示した平均値を用い、本来の理想値である白ターゲットレベルを目標値として参照するようにＰＧＡを動作させて白補正を行うことが可能である。具体的には、図３に示した白補正回路１７が、デジタルＰＧＡ１８のゲインを適正に制御する。
【００４７】
例えば、白レベルピーク値が、図７に示すように若干右にずれた位置にあった場合、正しく白補正値のピーク値を検出できず、ターゲット白補正値に収束しない。右にずれた位置に表れたピーク値が、本来の白レベルピーク値である。しかし、白レベルピーク検出区間１Ｈの全期間（以下、区間１Ｈという）における平均値を算出すると、本来の白レベルの第１ピークの左肩に位置する第２ピーク分も加算してしまうことになる。したがって、本来の第１ピーク値のみの値よりも小さな平均値になる。その場合、白ターゲットレベルに対する本来の理想よりも、不必要に大きな補正値を用いてＰＧＡをゲイン制御するので、白補正の結果は不正確である。
【００４８】
図８（ａ）乃至（ｆ）は、走査の１ラインにおいて、ラインセンサ出力に二つのピークを有するため、移動平均値を検出する説明図である。図８（ａ）は、白レベルピーク値である。図８（ｂ）は、検出区間である。図８（ｃ）は、検出タイミング１による移動平均区間である。図８（ｄ）は、検出タイミング２による移動平均区間である。図８（ｅ）は、検出タイミング１による白レベルピーク値である。図８（ｆ）は、検出タイミング２による白レベルピーク値である。そして、走査１ライン中における白レベルピーク値を検出する際に、図８（ｂ）に示す白レベルピーク検出区間１Ｈ中、図８（ｃ）に示す移動平均区間１−１…１−７を設定し、それら各区間の移動平均を算出する。算出された区間ごとの移動平均値が、白ターゲットレベルに対して大きければ、デジタルＰＧＡ１８（図１）のゲインを下げ、移動平均値が白ターゲットレベルより小さければ、デジタルＰＧＡ１８のゲインを上げるように制御する。
【００４９】
図８（ａ），（ｅ），（ｆ）に示すように、走査１ライン中のラインセンサ出力に二つのピークを有する場合も、移動平均値を算出することにより、ピーク値を、ある程度推定することができる。しかし、白レベル検出タイミング１のみでは、同一区間内に小さな山と谷とが混在して差異が生じない等の原因により、ピークの検出を失敗する可能性がある。そこで、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、白レベルピーク検出区間１Ｈ中に、白レベル検出タイミング１と、その白レベル検出タイミング１から、移動平均区間１−１の半分の時間（以下、半相という）だけずらした白レベル検出タイミング２を設定する。このように検出タイミング１における１サイクルの移動平均区間の開始時と終了時との時刻設定（以下、位相という）とは、位相差を持たせた２つのタイミングを設定する。これら、検出タイミング１と検出タイミング２と、それぞれのタイミングの移動平均区間ごとに算出した移動平均値によってピーク値を推定する。こうすることにより、一方の検出タイミング１で算出した移動平均値から上述したピークの検出失敗が生じても、他方の検出タイミング２で算出した移動平均値で補うことが可能である。その結果、白レベルの正確なピーク値を検出することができる。
【００５０】
また、ピークが鋭い場合においても、移動平均区間の長さ（以下、周期という）を調整できるようにすることで、より細かく正確にピーク検出できる。また、白レベルピーク値を更新するタイミングは、白レベルピーク検出区間の移動平均区間１−１…１−７，２−１…２−７が、それぞれ終了する都度に更新される。例えば、図８（ｃ），（ｄ）に示す１−１対２−１，２−１対１−２，…，２−６対１−７、という組み合わせによって大小の比較を継続する。例えば、２−３と１−４と２−４とを連続的に大小関係を比較していけば、最大値を示す１−４又は２−４がピーク値であろうと推定される。そうすると、走査１ライン中のラインセンサ出力に二つのピークを有する場合も、第２ピークが検出された後に、より大きい第１ピークが検出された場合は、そちらが真のピーク値であるものとして更新される。その結果、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出できる。なお、ここでは、移動平均区間１−４と、移動平均区間２−４とで、それぞれの移動平均値の大小関係を比較した結果、移動平均区間１−４に真のピーク値である最大値が検出される。
【００５１】
なお、移動平均値の選択について、制御回路３９により生成された信号により、タイミング１とタイミング２の移動平均区間が、それぞれ終了する度に、２ｔｏ１セレクタ３３は、タイミング１平均回路３１の演算結果である第１移動平均値と、タイミング２平均回路３２の演算結果である第２移動平均値とを比較して、いずれか大きい方を選択して次の処理へと出力する。白補正回路１７は、第１移動平均値と、第２移動平均値とを比較して、大きい方の移動平均値を選択し、選択した大きい方の移動平均値に基づいて、アナログＰＧＡ１３のゲイン及びデジタルＰＧＡ１８のゲインを、白補正ターゲットレベルに合わせるように制御する。なお、場合によっては、必ずしも、大きい方の移動平均値を選択する方法に限定するものではない。
【００５２】
本実施例１に係るシェーディング補正装置によれば、ラインセンサが出力する白レベルのピーク位置が、ラインセンサを走査する１ライン中のどこにあるか分からない場合であっても、白補正のため検出すべき白レベルピーク値を正確に検出できるようにしたシェーディング補正装置及びシェーディング補正方法を提供することができる。
【００５３】
図１に示したシェーディング補正装置における白補正回路１７は、第１平均回路３１と、第２平均回路３２と、選択回路３３と、プログラマブルゲインアンプ３４，３７とより構成されている。第１平均回路３１は、白レベルピーク値を検出する検出区間１Ｈ中に設けられた複数の移動平均区間１−１…１−７毎の白レベルの値から移動平均値を算出する。第２平均回路３２は、検出区間１Ｈ中に設けられた複数の移動平均区間１−１…１−７とは別の複数の移動平均区間２−１…２−６毎の白レベルの値から移動平均値を算出する。選択回路３３は、第１平均回路３１から算出された第１移動平均値と第２平均回路３２から算出された第２移動平均値とを比較していずれか一方の移動平均値を選択する。プログラマブルゲインアンプ３４，３７は、選択回路３３により選択された移動平均値に基づいて白補正を行う。
【００５４】
図９は、本実施例１におけるシェーディング補正方法において、移動平均による白補正の動作を説明するフローチャートを示す図である。図２に示したシェーディング補正方法における白補正を行うステップ（Ｓ１０３）には、図９に示すステップＳ１１１〜Ｓ１１４を含んでいる。すなわち、白レベルピーク値を検出する検出区間（１Ｈ）中に複数の移動平均区間１−１…１−７を設けて移動平均区間１−１…１−７毎の白レベルの値から第１移動平均値を算出するステップ（Ｓ１１１）と、検出区間（１Ｈ）中に複数の移動平均区間１−１…１−７とは別の複数の移動平均区間２−１…２−６を設けて別の複数の移動平均区間２−１…２−６毎の白レベルの値から第２移動平均値を算出するステップ（Ｓ１１２）と、第１移動平均値と第２移動平均値とを比較するステップ（Ｓ１１３）と、比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づき白補正を行うステップ（Ｓ１１４）とを含んでいる。
【００５５】
なお、比較された第１移動平均値と第２移動平均値とのいずれか一方に基づいて白補正を行うステップ（Ｓ１１４）では、複数の移動平均区間１−１…１−７，２−１…２−６における各移動平均区間の終了時に、いずれか一方の移動平均値を選択することが好ましい。この時、大きい方の移動平均値を選択することが、さらに好ましい。
【実施例２】
【００５６】
図１０は、本発明の実施例２に係るシェーディング補正装置を用いたシェーディング補正装置の構成を示すブロック構成図である。図１０に示すシェーディング補正装置２００は、図１に示したシェーディング補正装置１００における、加減算器１９とＡＤＣ１６との間にアナログＰＧＡ１３を介挿したものである。そしてアナログＰＧＡ１３のフィードバック経路に白補正回路１７の出力する信号を加えてアナログＰＧＡ１３にも白補正を行うようにしている。つまり、シェーディング補正装置２００は、ラインセンサ１２と、アナログＰＧＡ１３と、Ａ ／ Ｄ 変換器（ＡＤＣ）１６と、黒補正回路１５と、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１４と、加減算器１９と、デジタルＰＧＡ１８と、白補正回路１７とを備えている。ラインセンサ１２はＣＣＤ等で構成されており、原稿１１の読み取りに応じたアナログ値による真の信号成分と、オフセットやゲインのバラツキとを含んだ信号を出力する。アナログＰＧＡ１３は、ラインセンサ１２の出力信号を増幅する。加減算器１９は、ラインセンサ１２の出力信号からＤＡＣ１４の出力信号を減算してアナログＰＧＡ１３へ入力する。アナログＰＧＡ１３は、加減算器１９の出力を増幅してＡＤＣ１６へ入力する。
【００５７】
黒補正回路１５は、ＡＤＣ１６を経てデジタル化されたデジタル信号に対して黒補正する。ＤＡＣ１４は黒補正回路１５の出力信号として表れるオフセット量を調整するとともに、そのオフセット量をＤ／Ａ変換したアナログ信号を加減算器１９に減算入力する。加減算器１９で、ラインセンサ１２の出力信号からＤＡＣ１４の出力信号を減算してアナログＰＧＡ１３へ入力する。ＡＤＣ１６は、アナログＰＧＡ１３の出力をＡ ／ Ｄ 変換してデジタルＰＧＡ１８へ入力する。白補正回路１７は、デジタルＰＧＡ１８のデジタル出力信号に基づいて、アナログＰＧＡ１３及びデジタルＰＧＡ１８に対する白補正を行う。すなわち、アナログＰＧＡ１３とデジタルＰＧＡ１８は、白補正回路１７の出力信号に基づいて、それぞれ最適ゲインに調整される。
【００５８】
本実施例２について、以下に説明する。シェーディング補正装置２００は、図１に示した実施例１のシェーディング補正装置１００に対して、デジタルＰＧＡ１８に加えてアナログＰＧＡ１３を追加して装備し、両方のＰＧＡでゲイン制御することにより白補正する。この点が異なる以外、白補正および黒補正に関する基本的な信号処理の原理は同じである。より具体的には、図１０に示すシェーディング補正装置２００は、図１に示したシェーディング補正装置１００において、加減算器１９とＡＤＣ１６との間にアナログＰＧＡ１３を介挿し、そのアナログＰＧＡ１３のフィードバック経路に白補正回路１７の出力する信号を加えてアナログＰＧＡ１３にも白補正を行うようにしている。
【００５９】
実施例２のシェーディング補正装置において、黒補正が行われた後の白補正の動作に関して、以下に説明する。
図４は、本発明に係るシェーディング補正装置の実施例１，２における移動平均による白補正の動作全体を示すフローチャートを示す図である。図４に示すように、白補正期間が開始されると設定ライン数と実行回数とを比較する。（ステップＳ１）ステップＳ１において、「設定ライン数＞実行回数」がＹｅｓ、すなわち、設定ライン数よりも実行回数が少ないならば、設定ライン毎に白補正期間の移動平均値を演算してピーク値を検出する。（ステップＳ２）ステップＳ２で検出したピーク値と、ターゲット値とを比較して、ラフゲインの決定が完了したかどうかを判断する。（ステップＳ３）ステップＳ３でＮｏ、すなわちラフゲインが未決定ならば、アナログＰＧＡ１３の値を、ライン毎に逐次比較してアナログＰＧＡ１３のゲインを変更する。（ステップＳ５）ステップＳ５で、アナログＰＧＡ１３のゲインが変更されたならば、ステップＳ１に戻って設定ライン数と回数とを比較することを繰り返す。ステップＳ１で、「設定ライン数＞実行回数」がＮｏ、すなわち、設定ライン数よりも実行回数が少なくないならば、白補正を終了する。（ステップＳ７）
図４における、実施例１と実施例２との違いは、ステップＳ３およびステップＳ５の有無であり、実施例１ではなかったステップＳ３およびステップＳ５を、実施例２では実行する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、ファクシミリ、デジタル複写機、スキャナー等の情報処理装置を構成する画像処理系において、ＣＣＤ等のラインセンサの走査動作によって、画像処理対象となる原稿を読み取って得られたラインセンサの出力信号に対し、このラインセンサの出力信号に含まれるオフセット及びゲインバラツキを補正し、この補正後の信号を真の画像処理対象を表す信号として画像処理を行うシェーディング補正装置及びシェーディング補正方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１−１…１−７，２−１…２−６  移動平均区間
１１  原稿
１２  ラインセンサ
１３  アナログＰＧＡ（アナログ可変ゲインアンプ）
１４  ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）
１５  黒補正回路
１６  ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）
１７，２７  白補正回路
１８  デジタルＰＧＡ（デジタル可変ゲインアンプ）
１９  加減算器
３０  タイミング平均回路
３１  タイミング１平均回路
３２  タイミング２平均回路
３３，３５  ２ｔｏ１セレクタ
３４，３７  比較器（プログラマブルゲインアンプ）
３６，３８，９２，９４  レジスタ
３９  制御回路
９１  平均回路
９３  比較器
９５  制御回路
１００，２００，３００  シェーディング補正装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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