(57)【要約】【課題】  被評価画像の評価に対応した階調数で被評価画像を読み取る。【解決手段】  画像評価装置１は、光を照射された被評価画像からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて画像信号を生成する光電変換装置１を有する。階調数入力装置６が、被評価画像の評価に対応した階調数を決定する。次に、演算装置３が、光電変換装置１の温度と光電変換装置１により入力が保証される階調数との関係に基づいて、階調数入力装置６で決定された階調数に応じた階調数保証温度を求める。次に、冷却装置５が、階調数保証温度になるまで光電変換装置１を冷却する。そして、演算装置３が、冷却装置５で冷却された光電変換装置１によって生成された画像信号を用いて被評価画像の評価値を求める。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射された被評価画像からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて画像信号を生成する光電変換手段と、
被評価画像の評価に対応した階調数を決定する階調数決定手段と、
前記光電変換手段の温度と前記光電変換手段により入力が保証される階調数との関係に基づいて、前記階調数決定手段で決定された階調数に応じた階調数保証温度を求める温度決定手段と、
前記階調数保証温度になるまで前記光電変換手段を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された前記光電変換手段によって生成された画像信号を用いて前記被評価画像の評価値を求める評価値算出手段と
を有する画像評価装置。
【請求項２】
前記光電変換手段で生成された画像信号から、予め定められた特徴を有する画素の画素値を抽出して前記被評価画像の特徴量とする特徴量算出手段を有し、
前記階調数決定手段は、前記特徴量に基づいて前記被評価画像の評価に対応した階調数を求める手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項３】
前記階調数決定手段は、階調数を入力するための階調数入力手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項４】
前記光電変換手段周辺の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、
前記温湿度検知手段で検知された温度および湿度に基づいて露点温度を算出する露点温度算出手段と、
前記階調数保証温度と前記露点温度とを比較する比較手段と
を有し、
前記冷却手段は、前記階調数保証温度が前記露点温度以下である場合には前記露点温度以下にならないように前記光電変換手段を冷却する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【請求項５】
前記階調数保証温度が前記露点温度以下である場合には、警告のための情報を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項４に記載の画像評価装置。
【請求項６】
前記光電変換手段周辺の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、
前記温湿度検知手段で検知された温度および湿度に基づいて露点温度を算出する露点温度算出手段と、
前記階調数保証温度と前記露点温度とを比較する比較手段と、
前記階調数保証温度が前記露点温度以下である場合には、条件を変更して前記光電変換手段を用いて被評価画像を撮像する条件変更手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換手段を用いて読み取られた画像を評価する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像品質の評価においては、高価な測色計を用いずに汎用的なスキャナ装置を用いて入力された被評価画像を用いて画像品質を評価するための技術が提案されている。しかしながら、汎用的なスキャナ装置を用いた画像の読み取りについては、以下のような問題がある。
分光センサに使用されるシリコンダイオードなどの光電変換素子は、受光した光強度に応じたレベルの光電流を発生させるものであり、オペアンプとともに公知の電流電圧変換回路を構成することにより、１６〜２０ビットといった広いダイナミックレンジを有している。これに対して、汎用的なスキャナに使用される撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）は、受光した光強度に応じたレベルの電荷を蓄積するものであることから、各画素に蓄積可能な電荷量に制限がある。そのため、そのダイナミックレンジは一般に８〜１０ビット程度のごく狭いものとなっている。従って、高反射率から低反射率まで広いレンジを包含する被評価画像を高分解能で撮像することが困難であるという問題がある。この問題を解決するために撮像された画像を画像処理によって変換する方法が公開されているが、低反射率部分では画像のノイズが強調されてしまうため、被評価画像を良好に撮像することができない。
【０００３】
低反射率部分のノイズを低減するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、被評価画像の画像データを生成するための本スキャンに先立ってプレスキャンを行い、画像の濃度分布を求める。そして、この濃度分布に基づいて、入力光のダイナミックレンジが受光素子のダイナミックレンジと一致するような光量を算出し、算出された条件で本スキャンを行って被評価画像の画像データを得る。これによって、受光素子のダイナミックレンジを有効に使用した画像の読み取りを行おうとしている。また、特許文献２および３に記載の技術では、光量を変化させる代わりに、露光時間を調整することにより低反射率部分のダイナミックレンジを広げるようにしている。
【特許文献１】特開平５−２６８４２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７６９３号公報
【特許文献３】特開２０００−２８７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように光量や露光時間を増加させた場合、低反射率部分でのノイズ低減には効果があるが、高反射率部分では光量が過大になってしまう。光量が過大になると、いわゆるスミアやブルーミングが発生し、画像の階調を正確に評価できなくなってしまう。
一方、ＣＣＤを冷却することによってＣＣＤのノイズを低下させ、これによってダイナミックレンジを広げる方法も知られているが、冷却によってＣＣＤが結露することがあり、結露対策のために装置が大型化・複雑化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、被評価画像の評価に対応した階調数で被評価画像を読み取ることのできる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明は、光を照射された被評価画像からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて画像信号を生成する光電変換手段と、被評価画像の評価に対応した階調数を決定する階調数決定手段と、前記光電変換手段の温度と前記光電変換手段により入力が保証される階調数との関係に基づいて、前記階調数決定手段で決定された階調数に応じた階調数保証温度を求める温度決定手段と、前記階調数保証温度になるまで前記光電変換手段を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された前記光電変換手段によって生成された画像信号を用いて前記被評価画像の評価値を求める評価値算出手段とを有する画像評価装置を提供する。
上記の構成を有する画像評価装置によれば、まず、階調数決定手段が、被評価画像の評価に対応した階調数を決定する。次に、温度決定手段が、前記光電変換手段の温度と前記光電変換手段により入力が保証される階調数との関係に基づいて、前記階調数決定手段で決定された階調数に応じた階調数保証温度を求める。次に、冷却手段が、階調数保証温度になるまで光電変換手段を冷却する。そして、評価値算出手段が、冷却手段で冷却された光電変換手段によって生成された画像信号を用いて被評価画像の評価値を求める。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被評価画像の評価に対応した階調数を保証する階調数保証温度を求め、この階調数保証温度までＣＣＤを冷却するから、ＣＣＤのノイズが低減される。ノイズの低減によってＣＣＤのダイナミックレンジが広がるから、被評価画像の評価に最適な階調数を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態における画像評価装置１０の構成を示す図である。制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等からなり、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより画像評価装置１０全体の制御を行う。
【０００９】
光電変換装置１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を用いて被評価画像に光を照射し、被評価画像からの反射光をＣＣＤを用いて受光し、受光した反射光に基づいて画像データを生成する。また、この画像データに対して、ＣＣＤのライン間のギャップ補正、シェーディング補正、色修正、階調修正、グレーバランスの調整等を施す。
記憶装置２は、光電変換装置１により生成された画像データや、演算装置３により算出されたデータ等を記憶する不揮発性メモリである。
階調数入力装置（階調数決定手段）６は、キーボード、マウス等からなり、被評価画像の評価に対応した階調数を入力する手段である。この階調数については、後述する。
演算装置（温度決定手段）３は、階調数入力装置６により入力された階調数を保証するＣＣＤの温度を算出する。
冷却装置５は、例えばペルチェ素子を用いてＣＣＤを冷却する装置である。
【００１０】
ここで、ＣＣＤの温度と階調数との関係について説明する。ＣＣＤは、光があたっていない状態（暗時）においてもある程度の電荷が発生するという性質を持つ。この電荷が移動することによる電流を暗電流と呼ぶ。この暗電流は、光が増加した状態においても流れ続けるため、ＣＣＤのダイナミックレンジを狭める原因となる。暗電流は、ＣＣＤの主要材料であるシリコンの特性に依存しており、温度が７〜８℃低下する毎に暗電流は２分の１になることが知られている。この現象を利用すれば、ＣＣＤを冷却することによって暗電流を減少させ、これによってＣＣＤのダイナミックレンジを広げることができる。ＣＣＤのダイナミックレンジが広いほど階調の分解能が高くなるから、当該温度で入力が保証される階調数（保障階調数）が大きくなる。つまり、ＣＣＤの温度と保証階調数との間には相関関係があり、ＣＣＤの温度が低いほど保証階調数が大きくなる。
【００１１】
図３は、ＣＣＤの温度と保証階調数との関係を示す図である。同図に示されるように、ＣＣＤの温度が低くなるほど、保証階調数は大きくなる。
通常の反射率の画像を評価するためには、階調数は１０００程度あれば充分であるが、反射率のレンジの広い画像を評価するためには、保証階調数が大きいこと、すなわちＣＣＤのダイナミックレンジが広いことが必要になる。また、必要なダイナミックレンジは画像の反射率のレンジの広さに依存する。本発明は、ＣＣＤのダイナミックレンジを広げるためにＣＣＤを冷却するための構成を有しており、さらに、被評価画像の評価に対応した階調数を入力して、この階調数に応じたダイナミックレンジを確保できるようにＣＣＤの冷却温度を決定するようになっている。
【００１２】
以下、本実施形態における画像評価装置１０が行う動作について説明する。図２は、画像評価装置１０によって行われる処理のフローを示す図である。なお、画像評価装置１０は、ＣＰＵがプログラムを実行することによって一連の処理を行う装置であるから、これ以降、動作の主体をＣＰＵとして説明する。
初めに、ステップＳ１０１では、被評価画像の評価に対応した階調数を入力する。具体的には、ユーザがキーボード等を用いて、被評価画像の評価に対応した階調数を画像評価装置に入力する。そして、ＣＰＵは入力された階調数を表すデータを受け取る。
【００１３】
次に、ステップＳ１０２では、ＣＰＵは、入力された階調数が保証されるＣＣＤの温度である階調数保証温度を求める。ＣＣＤの温度と保証階調数との関係は上述のとおりである。具体的には、ＣＣＤの温度と当該温度で確保される階調数（保証階調数）との関係を予め実験等により求めておき、この関係を表す関数を組み込んだプログラムを不揮発性メモリに記憶させておく。そして、ＣＰＵがこのプログラムを実行することによって階調数保証温度を求める。ここで、ＣＣＤの総和出力電圧をＶｓａｔ、暗時ランダムノイズをＶｄａｒｋとすると、保証階調数Ｋ＝Ｖｓａｔ／Ｖｄａｒｋで表される。暗示ランダムノイズＶｄａｒｋは、ＣＣＤに光があたらない状態においてＣＣＤに発生する電圧である。ＣＣＤの温度と暗時ランダムノイズＶｄａｒｋとの関係を実験等により予め求めておくことにより、ＣＣＤの温度と保証階調数との関係を求めることができる。
【００１４】
次に、ステップＳ１０３では、ＣＰＵは、ステップＳ１０２で求められた階調数保証温度までＣＣＤを冷却する。そして、ステップＳ１０４で、ＣＰＵは、被評価画像を撮像し、被評価画像を表す画像データを生成する。
このようにして生成された画像データを用いて、ＣＰＵは、被評価画像の評価値の算出などの処理を行う。
【００１５】
以上説明したように、本実施形態によれば、被評価画像の評価に対応した階調数を保証する階調数保証温度を求め、この階調数保証温度までＣＣＤを冷却するから、ＣＣＤのノイズが低減される。ノイズの低減によってＣＣＤのダイナミックレンジが広がり、被評価画像の評価に最適な階調数を確保することができる。
【００１６】
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。本実施形態においては、被評価画像の特徴量を求めるためのプレスキャンを行い、この特徴量に基づいて被評価画像の評価に対応した階調数を求める。特徴量は、例えば、被評価画像を撮像して得られたＲ、Ｇ、Ｂの各信号の最低値を有する画素を探し出し、Ｒ、Ｇ、Ｂの最低値を合計した合計値である。ＲＧＢ信号のレベルが低いということは、その部分の画像の反射率が低いことを意味する。従って、各信号の最低値の合計値を求めることによって、被評価画像に占める低反射率部分の多寡を表す尺度とすることができる。本実施形態では、この特徴量と階調数との関係を予め実験等により求め、この関係を表す関数を組み込んだプログラムを作成して不揮発性メモリに記憶させておく。
【００１７】
図４は、本実施形態における画像評価装置１０によって行われる処理のフローを示す図である。
はじめに、ステップＳ２０１では、ＣＰＵは、被評価画像のプレスキャンを行う。プレスキャンにおいては、撮像手段を用いて被評価画像を撮像し、ＲＧＢ信号を生成する。ただし、プレスキャンは被評価画像の特徴量を求めるために行うものであるから、撮像の際の解像度は本スキャン（画像評価に供する画像データを生成するためのスキャン）よりも粗い解像度でよい。
次に、ステップＳ２０２では、ＣＰＵは、ステップＳ２０１で得られたＲ、Ｇ、Ｂの各信号の最低値を合計し、これを被評価画像の特徴量とする。
次に、ステップＳ２０３では、ＣＰＵは、上述した特徴量と階調数との関係を表す関数を用いて、特徴量に対応する階調数を求める。
【００１８】
次に、ステップＳ２０４では、ＣＰＵは、この階調数を保証するのに必要な階調数保証温度を求める。階調数保証温度は、第１実施形態と同様の方法で求める。
次に、ステップＳ２０５では、ＣＰＵは、ステップＳ２０４で算出された階調数保証温度までＣＣＤを冷却する。そして、ステップＳ２０６で、ＣＰＵは、被評価画像を撮像し、被評価画像を表す画像データを生成する。
このようにして生成された画像データを用いて、ＣＰＵは、被評価画像の評価値の算出などの処理を行う。
なお、本実施形態では、特徴量としてＥ、Ｇ、Ｂの各信号の最低値の合計値を用いて階調数を算出する場合について説明したが、各信号の最低値はＲＧＢ値のヒストグラムから求めてもよい。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、被評価画像の特徴量を求め、被評価画像の評価に対応した階調数をこの特徴量を用いて求めるから、被評価画像の特性に応じて階調数を確保することができる。
【００２０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、本実施形態における画像評価装置１０の構成を示す図である。本実施形態の画像評価装置は、ＣＣＤ周辺の温度および湿度（これ以降、温湿度と呼ぶ）を検知するための温湿度検知装置７が追加された構成となっている。温湿度検知装置７は、温度センサと湿度センサからなり、ＣＣＤ周辺の温湿度を検知し、検知した温湿度を表すデータを生成する。温湿度を表すデータは、露点温度の算出に用いられる。
さらに、本実施形態の画像評価装置１０は報知手段（図示省略）を備えている。報知手段は、例えば、ＣＲＴ、液晶パネルなどの表示装置であり、情報を表示してユーザに知らせることができるようになっている。
【００２１】
図６は、本実施形態の画像評価装置１０が行う処理のフローを示す図である。
ステップＳ３０１からＳ３０４までは、第２実施形態におけるステップＳ２０１からＳ２０４までと同じ処理を行って、階調数保証温度を求める。
次にステップＳ３０５では、ＣＰＵは、ＣＣＤ周辺の温湿度を検知する。そして、ステップＳ３０６では、ＣＰＵは、得られた温湿度からＣＣＤ周辺の露点温度を算出する。ステップＳ３０７では、ＣＰＵは、階調数保証温度と露点温度を比較し、階調数保証温度が露点温度よりも高い場合にはステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、ＣＰＵは、冷却手段を用いて、階調数保証温度になるまでＣＣＤを冷却する。そして、ステップＳ３０９に進み、被評価画像を撮像し、被評価画像を表す画像データを生成する。
【００２２】
一方、ステップＳ３０７で、階調数保証温度が露点温度以下である場合にはステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、ＣＰＵは、冷却手段を用いて、露点温度までＣＣＤを冷却する。そして、ステップＳ３１１では、ＣＰＵは、報知手段を用いて、ＣＣＤが階調数保証温度まで冷却されていないことを示す情報を表示する。そして、ステップＳ３０９に進み、被評価画像を撮像し、被評価画像を表す画像データを生成する。
このようにして生成された画像データを用いて、ＣＰＵは、被評価画像の評価値の算出などの処理を行う。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＣＣＤが露点温度に達することを防止することが可能となり、ＣＣＤの故障を防止することができる。さらに、ＣＣＤが階調数保証温度まで冷却されていない場合にはこれをユーザに知らせるから、ユーザが被評価画像の撮像精度を知ることができ、適切な評価を行うことが可能となる。
【００２４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図７は、本実施形態の画像評価装置１０が行う処理のフローを示す図である。
ステップＳ４０１からＳ４１０までは、第３実施形態におけるステップＳ３０１からＳ３１０までと同じ処理を行う。以下、ステップＳ４１１以降の処理について説明する。
ステップＳ４１１では、ＣＰＵは、被評価画像を撮像する。次に、ステップＳ４１２では、ＣＰＵは、撮像条件の変更を行う。撮像条件の変更は、例えば光量の増加である。ステップＳ４１３では、光量を増加させて被評価画像の撮像を行う。そして、ステップＳ４１４では、ＣＰＵは、撮像条件変更前後の画像を合成した画像データを生成する。
このようにして生成された画像データを用いて、ＣＰＵは、被評価画像の評価値の算出などの処理を行う。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、露点温度までの冷却では十分な階調数が確保できないために撮像不可能だった低反射率部分（高濃度部分）の画像が撮像可能となる。これによって、ＣＣＤの結露を回避するために階調数保証温度まで冷却できない場合でも、評価に最適な階調数で被評価画像を撮像することが可能となる。
【００２６】
＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
上述の実施形態においては、画像評価装置は、ＣＰＵがプログラムを実行することによって一連の処理を行う装置であるが、同様の機能をハードウェアに実装した構成としてもよい。
上述の実施形態においては、光電変換手段としてＣＣＤを用いた例を示したが、温度の低下に伴ってノイズが低下する性質を有するならば、いかなる装置を用いてもよい。
【００２７】
上述の実施形態においては、ＣＣＤの温度と階調数保証温度との関係を表す関数を用いて階調数保証温度を求めたが、ＣＣＤの温度と階調数保証温度との対応を表すルックアップテーブルを不揮発性メモリに記憶させておき、このルックアップテーブルを用いて階調数保証温度を求めるようにしてもよい。
上述の実施形態では、被評価画像の評価に対応した階調数を算出するための特徴量としてＲ、Ｇ、Ｂの各信号の最低値の合計値を用いて階調数を算出する場合について説明したが、特徴量はこれに限定されるものではなく、階調数と相関を有するものであれば、いかなる特徴量を用いてもよい。
【００２８】
報知手段で報知する情報は、ＣＣＤの温度、階調数保証温度、ＣＣＤの周辺温湿度、露点温度、階調数など、画像評価装置が行う処理に関する情報であればいかなる情報を報知してもよい。また、上記の情報を音声などを用いて報知するようにしてもよい。
上述の実施形態では、階調数保証温度が露点温度以下である場合にＣＣＤの冷却温度を露点温度としたが、ＣＣＤの冷却温度は露点温度に限定されず、例えば、結露の危険性を回避するために露点温度よりも数度高い温度に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態にかかる画像評価装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態にかかる画像評価装置が行う処理のフローを示す図である。
【図３】ＣＣＤの温度と保証階調数との関係を示す図である。
【図４】第２実施形態にかかる画像評価装置が行う処理のフローを示す図である。
【図５】第３実施形態にかかる画像評価装置の構成を示す図である。
【図６】第３実施形態にかかる画像評価装置が行う処理のフローを示す図である。
【図７】第４実施形態にかかる画像評価装置が行う処理のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…画像評価装置、１…光電変換装置、２…記憶装置、３…演算装置（温度決定手段、評価値算出手段）、４…制御装置、５…冷却装置、６…階調数入力装置（階調数決定手段）、７…温湿度検知装置。
【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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