(57)【要約】【課題】スキャン文書画像の透き通し不具合を除去する方法およびシステムを提供する。【解決手段】スキャナの画像センサによるドライブロールのギャップ領域のゲインの較正を調整することにより、スキャン文書画像の透き通し不具合を除去する方法を提供する。本発明では、改良された較正手法を、文書ハンドラ内に設けられた、文書を透過する放射エネルギを測定する文書透過センサと組み合わせて用いる。スキャナは、ギャップと入力文書の不透過率を把握して、較正のゲイン係数を調整してムラのない背景を模擬的に再現し、これによってムラのないスキャナ応答が決定されて画像処理に提供される。この方法を実行する装置も提供する。【選択図】図１
2008160835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗い領域がある背景でスキャンした文書画像の透き通し不具合を除去する方法であって、
（ａ）前記暗い領域の影響を受ける画素を特定し、
（ｂ）文書を透過する放射エネルギを測定し、
（ｃ）各画素に対する暗い領域のゲイン係数を、文書を透過する放射エネルギの関数として計算し、
（ｄ）影響を受ける画素の画素ゲインを前記暗い領域のゲイン係数によって補正する、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、ステップ（ｃ）において、
ｇ＝１＋０．２Ｔ2を用い、ここでｇは暗い領域のゲイン係数であり、Ｔは文書を透過する測定済みの放射エネルギである、
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、ステップ（ｄ）で、さらに各画素（ｉ）に対する所望の画像センサ応答（ｙ）を次の式を用いて計算し、
ｙi＝ｇi×ｍi×ｘi＋ｂi
ここで、ｇは暗い領域のゲイン係数、
ｍはゲイン係数
ｂはオフセット係数
ｘは画像センサ応答、である、
方法。
【請求項４】
暗い領域がある背景でスキャンした文書画像の透き通し不具合を除去するシステムであって、
（ａ）前記暗い領域の影響を受ける画素を特定する装置と、
（ｂ）文書を透過する放射エネルギ（Ｔ）を測定するセンサと、
（ｃ）暗い領域のゲイン係数を、文書を透過する放射エネルギの関数として計算する装置と、
（ｄ）影響を受ける画素の画素ゲインを前記暗い領域のゲイン係数によって補正する装置と、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャン画像の不具合を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、スキャン文書画像の透き通し不具合を除去する較正方法に関する。
【０００３】
現在、多くの文書スキャナや電子複写機では、ｙi＝ｍiｘi＋ｂiを用いた較正方法で較正が行われている。ｉ画素ごとに、ゲイン係数（ｍi）とオフセット係数（ｂi）が画像センサ応答（ｘi）に適用され、所望の画像センサ応答（ｙi）が得られる。これら画像センサ応答と所望の画像センサ応答は、システムの較正をアナログ回路と電子回路のどちらで行うかに応じて、電圧またはＡ／Ｄ出力レベルで表される。ｂiの値は、光信号がない場合にすべての画素がｙの同じ所望の最小値を与えるように設定され、ｍiの値は、光信号が最大可能な場合にすべての画素がｙの同じ最大値を与えるように設定される。これらの値は、基準の白色ストリップ（white strip）および暗部（無光）取り込み（dark capture）に対する較正スキャンによって決定することができる。ｍiとｂiの値はメモリに格納され、画像センサ出力のリアルタイム補正時に使用される。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，９６７，２３３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２８０，３６８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４０４，２３２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６２１，２１７号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０３８，０３８号明細書
【特許文献６】米国特許第６，５６７，１８８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，８２２，７６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、速度制御搬送（ＣＶＴ）ロール２を備える電子複写機における文書スキャナ用の典型的な文書ハンドラ１の内部構成要素を示す。ロール２には、紙位置センサ（図示せず）用の空間となるギャップ３がある。このギャップ３があることで、文書の背景にムラが生じ、また文書の透き通し度が高い半透明および／または透明の軽量の原文書に対するスキャナの応答にばらつきが生じる可能性がある。背景にムラを生じさせる可能性がある別の領域として、アイドラロール５と接触する位置やロール２上のその他の位置における、トナーや紙粉などによるドライブロールの汚れ４がある。
【０００６】
上述の較正方法では背景のムラを補償することはできない。そのため、軽量の原文書および／または特定の機器設定（複写濃度を濃くする設定や文書の種類の設定）において、ドライブロールのギャップ特性がスキャナに取り込まれたり、この特性が原因で、得られる文書の複写物の中央部に好ましくない帯が発生したりすることがある。
【０００７】
図２は、スキャンする原文書７を示す。ドライブロール２は白色であり、幾分半透明な場合もある文書にムラのない背景を提供することができる。ドライブロール２のギャップ３があるために、このギャップが存在する領域の背景特性が暗くなる。このギャップ領域の背景は、実質的には黒色である。そのため、白色のロールから暗いギャップ領域にかけて紙の裏からの反射率（backing reflectance）が不連続になる。この暗いギャップ領域の「透き通し」は、スキャナによって画像処理され、実際の文書よりも暗く表示される。この結果、図３に示すように、スキャンにより得られる複写物８上に筋状のギャップ不具合９が生じる。通常は、機器の画像処理においてこの問題は補償される。しかし、一般に軽量で半透明の原文書（ユーザインターフェイス（ＵＩ）で指定）を用いる特定の使用条件ではこの問題は解消されず、暗い画像が生成され、ギャップの暗さが強調される場合がある。この問題はユーザが設定を変更したときに発生することもある。
【０００８】
図４は、通常のスキャナにおける、現在障害のあるシステムの調子再現曲線（ＴＲＣ）と望ましいシステムのＴＲＣとのＴＲＣ応答プロファイルを示す。一般に、電子複写機システムの調子再現の既定の設定は、「透き通し」問題を解消するように最適化されている。これは、高いＬ＊値のハイライト詳細を抑制するようにＴＲＣを設計することで実現できる。明るい階調や輝度の高い色は、画像処理システムによって印刷画像から除去されるために再現されない。そのため、既定の設定では、原文書の反射率を忠実に再現することができない。これらの失われた詳細情報を復元するには、ユーザは別の設定（ＵＩでの調整）を選択して当該の明るい階調や色の情報を復元しなければならない。しかしながら、この際に、入力文書の素地の透過特性に応じてＣＶＴバッキングロールのギャップの透き通しが生じることもある。
【０００９】
ドライブロールの色を白色から灰色に変えるなどのその他の代替の解決策も考えられているが、この問題を完全に解消することはできない。ドライブロールの色を変えても、依然としてロールの灰色とギャップの黒色とでバッキング反射率に差が生じる。この場合、文書の素地が失われている領域の灰色のバッキングを再現すると、新しいアーティファクトが生じる。素地が失われている例として、３つ穴の空いた紙を用いる場合、紙の角が破れている場合、機械的な変更が原因で位置合わせが誤っている場合などが挙げられる。
【００１０】
そこで、スキャン画像の透き通し不具合を除去する、改良された方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
暗い領域がある背景でスキャンした文書画像の透き通し不具合を除去する方法を提供する。この方法では、暗い領域の影響を受ける画素を特定し、文書を透過する放射エネルギを測定し、各画素に対する暗い領域のゲイン係数を、文書を透過する放射エネルギの関数として計算し、影響を受ける画素の画素ゲインを暗い領域のゲイン係数によって補正する。
【００１２】
また、暗い領域がある背景でスキャンした文書画像の透き通し不具合を除去する装置を提供する。この装置は、暗い領域の影響を受ける画素を特定する装置と、文書を透過する放射エネルギを測定するセンサと、暗い領域のゲイン係数を、文書を透過する放射エネルギの関数として計算する装置と、影響を受ける画素の画素ゲインを暗い領域のゲイン係数によって補正する装置と、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付の概略図を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、それらの実施形態は本発明の例示にすぎない。なお、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００１４】
上述した従来の較正手法に対するさらなる改良において、改良されたギャップ調整較正では、次の較正手法を用いる。
ｙi＝ｇiｍiｘi＋ｂi      （１）
ここでｇiは、ジョブのまたは（較正をページあたりで行う場合は）ページあたりの各画素（ｉ＝１ないしｎ）に適用されるギャップのゲイン係数（以降で説明する理由から、暗い領域のゲイン係数とも呼ぶ）調整である。ドライブロールが白色でムラがない領域の画素に対しては、ギャップのゲイン係数は１つしかない（調整なし）。ギャップ領域の画素については、白色ロールのゲインとギャップのゲインの比を用いてさまざまな入力文書の透過率を補償するようにゲインが調整され、ギャップが反射像に与える影響を補償することができる。
【００１５】
ギャップ画素（すなわち、ギャップの領域内の画素）のギャップのゲイン係数ｇiは、入力文書の光透過率を測定することで決まる。ベールの法則を用いると、バッキング素材の影響を考慮した入力文書からの反射放射エネルギは、次のように表される。
Ｉreflected＝ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［ＲBackingｅ-2kcx］      （２）
ここで、
Ｉoは入射エネルギ
Ｒpは入力文書の反射率
ＲBackingはバッキング反射率
ｘは紙の厚さ
ｋは吸光係数
ｃは入力文書の吸収種の濃度
である。
【００１６】
式（２）において、第１項は入力文書の前面反射、第２項は入力文書の遠い方の面からの反射でありバッキング反射率によって変化する。入力文書の状態量（ｘ，ｋ，ｃ）は、通常は実験的に決まり、項ｅ-kcxをＴで置換する。スキャナの文書透過センサは、各入力文書のシートを透過する光（すなわち、不透過率）を測定する機器として用いられる。よって、式（２）は次のようになる。
Ｉwhite＝ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［ＲBackingＴ2］      （３）
【００１７】
図５では、白色ロールのバッキングの式（式（４ａ））とギャップの式（式（５ａ））を定義し、これらの式を透過センサのデータを用いて変形することでギャップのゲイン係数を決めることができる。
Ｉwhite＝ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［ＲWhite_rollＴ2］      （４ａ）
Ｉgap＝ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［ＲgapＴ2］               （５ａ）
比Ｉwhite／Ｉgapは、式（１）に示すギャップのゲイン係数ｇiに等しい。
【００１８】
ＲWhite_rollをおよそ８０％、Ｒgapを０％とすると（数値は仮定であって、機器によって異なる場合がある）、式（４ａ）と（５ａ）は次のように変形できる。
Ｉwhite＝ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［０．８Ｔ2］      （４ｂ）
Ｉgap＝ＩoＲp                                     （５ｂ）
さらに、比はＩwhite／Ｉgap＝［ＩoＲp＋（１−Ｒp）Ｉo［０．８Ｔ2］］／ＩoＲp＝１＋０．８Ｔ2／Ｒp−０．８Ｔ2となる。
【００１９】
本発明の第１の実施形態では、スキャナが入力文書の透過と反射を測定する二重機能センサを用いて、Ｒpをより正確に決めることができる。したがって、上述のように求めたＩwhite／Ｉgapは、次のようになる。
ｇi＝Ｉwhite／Ｉgap＝１＋０．８Ｔ2／Ｒp−０．８Ｔ2      （６）
【００２０】
本発明の第２の実施形態では、ＲWhite_rollは意図的に決められており、Ｒpは機器の主要な人口統計的入力（demographic input）を含むように近似される。一次近似では、Ｒpはおよそ８０％である。よって、Ｉwhite／Ｉgapは次のように変形できる。
ｇi＝Ｉwhite／Ｉgap＝１＋０．２Ｔ2      （７）
【００２１】
ロールのギャップによる透き通し不具合を解消するために、図６に示すような次の方法を用いることができる。
【００２２】
ステップ６００で通常の機器較正が開始され、通常の手法によりステップ６０１においてこの通常の機器較正がスキャナで実行される。画像センサ応答ｘiは、システムの較正をアナログ回路または電子回路で行うかに応じて、電圧またはＡ／Ｄ出力レベルで表すことができる。ｂiの値は、光信号がない場合にすべての画素がｙの同じ所望の最小値を与えるように設定され、ｍiの値は、光信号が最大可能な場合にすべての画素がｙの同じ最大値を与えるように設定される。これらの値は、基準の白色ストリップ（white strip）および暗部（無光）取り込み（dark capture）に対する較正スキャンによって決定することができる。ｍiとｂiの値はメモリに格納され、後でステップ６０５の画素のゲイン補正時に使用される。
【００２３】
続いてステップ６０２で、ギャップの影響を受ける高速スキャン画素（fast scan pixel）を特定する。図７は、セットアップスキャンで得られるドライブロールの画像サンプル１０であり、ロールのプロファイル（低速スキャン方向における標準の走査線）を示す。ギャップの影響を受ける高速スキャン画素の初期値は、元の設計パラメータに基づく。特定の機械公差や部品アセンブリを考慮するため、機器の初期化時における白色ロールのセットアップスキャンによってより精密な現場決定が行われる。このスキャンが分析されて、ギャップ１１および／または汚れ１２が原因で明らかに暗くなっている画素を特定する。図８は、通常のスキャナ較正後に実行した図７に示すセットアップスキャンから得られる、ドライブロールの応答データを示す。さらに図８では、ギャップ特性１１Ａが、異物や汚れの特性１２Ｂがあるその他の領域と共に明確に示されている（この例は、使用後の機器に関するデータである）。通常、新品の機器では異物や汚れはない。
【００２４】
ステップ６０３に進み、文書の透過率Ｔが決まる。透過センサ（例えば、図１０を参照）を用いて、入力文書を透過する放射エネルギを測定してもよい。センサは、異なる入力文書の不透過率に合わせてギャップのゲインの大きさを較正する。「透き通し」不具合の影響を受けやすく半透明度が高く不透過率が低い軽量の文書には、高い値が出力される。高い不透過特性を有する透過率の低い文書には、低い値が出力される。透過センサの較正は、装置の仕様によって変化し、上述の基準を満たすように度合いを変えて実行される。
【００２５】
次のステップ６０４で、ギャップのゲイン係数ｇiが決まる。透過センサからの出力を用いて紙の透過率が決まり、これによって、入力文書の反射率Ｒpを測定する場合は式（６）から、入力文書の反射率Ｒpの近似値を求める場合は式（７）から、各画素に対するギャップのゲイン係数ｇiを計算することができる。
【００２６】
図９は、図７の「高速スキャン」で特定されたロールのギャップ１１を拡大した領域に対応するロール特性を示す。ある実施形態では、「単純ギャップ（simple gap）」モデル曲線を用いてロールのギャップ領域を近似することができる。この場合、白色の応答とギャップの応答との間の遷移が非常に急である（１ピクセル幅未満）。一方、「実ギャップ（real gap）」曲線は、入射エネルギが実際のギャップ構造の付近でどのように「跳ね返り」、文書を透過し、画像センサに受け取られたかに基づいた、実際の応答を示す。好適な実施形態では、本発明で補間アルゴリズムを用いて、このような種類のギャップ特性をかなり良好に補正することができる。図９には、「単純ギャップ」モデルよりも課題を解決するのに好ましい「台形ギャップ（trapezoid gap）」モデルも示す。ギャップのプロファイルは安定した明るいレベルから暗いレベルへと遷移するので、ギャップ端部の画素は、補間によるギャップのゲイン調整が必要な画素として特定することができる。しかしながら、ギャップのゲイン係数をより正確に近似するためのさまざまな種類の補間アルゴリズム（線形、スプライン、多項式など）が考慮されるものとする。
【００２７】
ステップ６０５では、式（１）に従って所望の画像センサ応答ｙiを補正し、ステップ６０２で特定されたギャップの影響を受ける画素の補償を行う。
【００２８】
最後に、ステップ６０６でこの方法は終了する。
【００２９】
この方法は、ジョブ単位または可能であれば文書単位（すなわち、ページ単位）で適用して、より正確な結果を得ることができる。
【００３０】
セットアップ手順における別の実施形態では、白紙の白色入力文書をスキャンして、文書ハンドラ内での入力文書による光の拡散を把握する。
【００３１】
システムが古くなったときに、白紙の白色入力文書に補正を適用する診断手順を定義することができる。白紙の文書の「高速スキャン」プロファイルを計算して特性の均一性を評価することができる。分析結果から、多数の白紙の入力文書でプロファイルに過度の誤差が生じていることが分かった場合、１）ゲイン補償ルーチンを繰り返すか、２）ゲイン係数を用いた手法において追加の補正係数調整を行うかの、２つの異なる代替案を適用することができる。
【００３２】
本発明を用いて、ロール上のトナーや紙粉による汚れを補償することもできる。ドライブロール２のギャップ３と向かい合う領域の汚れは幾分暗く、時間が経つと図６および図７に示すような「汚れたローラ特性」を発生させる可能性がある。したがって、広義には、ギャップによって発生する暗い領域だけでなく任意の暗い領域に対しても、ここで説明する方法を用いることができる。そこで、ここで用いる語「ギャップのゲイン係数」を、広義には「暗い領域のゲイン係数」と呼ぶことができる。
【００３３】
本発明では、圧盤やロールによる背景の変化（すなわち、圧盤カバーに一様でない領域が存在し、この領域が圧盤によってスキャンされる原文書の背景特性を生じさせる場合）に対する低速スキャンの位置補正を取り入れることもできる。
【００３４】
本発明の方法は、電子複写機、スキャナ、電子写真システムなどの新規または既存の装置で実施することができる。図１０は、ドライブロール２０、画像センサ３０、およびアイドラロール４０を備える、本発明の１実施形態によるスキャナ装置１００を示す。これらの部品は、従来技術にも用いられている（図１を参照）。このスキャナ装置では、装置内にギャップを設けて紙位置センサ（図示せず）用の空間を確保することもできる。この装置は、入力文書６０の文書の透過率を測定する文書透過センサ５０を備えてもよい。当業者には、ポイントセンサ５０を例えば図１０に示すように設けてもよいことや、このポイントセンサ５０を、スキャナ１００内に配置された入力文書６０の透過率Ｔと反射率Ｒpの両方を測定する二重機能センサにしてもよいことが理解できる。上述したさまざまな計算は、装置のハードウェア、例えばマイクロプロセッサ内でコード化することもできる。その他の実施形態では、これらの計算を、制御／画像処理コンピュータおよび／または関連のソフトウェアで実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ドライブロールのギャップおよび汚れを有する文書ドライブロールを備えた通常のスキャナを示す図である。
【図２】例えば図１のスキャナによってスキャンされる原文書を示す図である。
【図３】図２の原文書をスキャンした複写物に不具合が生じている状態を示す図である。
【図４】通常のスキャナの調子再現曲線を示す図である。
【図５】本発明によるシステム構成要素を示す図である。
【図６】本発明による方法のブロック図である。
【図７】本発明によるセットアップスキャンで得られるドライブロールの画像サンプルを示す図である。
【図８】本発明による図７のセットアップスキャンで得られるドライブロールの応答データを示す図である。
【図９】本発明による図８のギャップ特性の拡大図である。
【図１０】本発明による装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  文書ハンドラ、２  ローラ、３  ギャップ、４  汚れ、５  アイドラロール、７  原文書、８  複写物、９  ギャップ不具合、１０  ドライブロールの画像サンプル、１１  ギャップ、１２  汚れ、１１Ａ  ギャップ特性、１２Ａ  異物や汚れの特性、２０ドライブロール、３０  画像センサ、４０  アイドラロール、５０  透過センサ、６０  入力文書、１００  スキャナ。
【図１】
2008160835.tif 000003
【図４】
2008160835.tif 000004
【図５】
2008160835.tif 000005
【図６】
2008160835.tif 000006
【図７】
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【図８】
2008160835.tif 000008
【図９】
2008160835.tif 000009
【図１０】
2008160835.tif 000010
【図２】
2008160835.tif 000011
【図３】
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