(57)【要約】【目的】画像読み取り方法に関し、媒体に応じた２値化の生成を、高速にかつ簡易に実現することを目的とする。【構成】読み取り媒体上を移動することにより走査し、該読み取り媒体の上の画像を光学的に読み取る画像読み取り方法において、読み取り開始時に、読み取り先頭ラインのデータを入力するステップと、入力された先頭のデータを一時的に保持するステップと、保存された入力データの濃度ヒストグラム分布を生成するステップと、濃度ヒストグラム分布から２値化閾値を生成するステップと、　生成された２値化閾値に基づき、読み取り媒体を読み取るステップとを有することを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み取り媒体上を移動することにより走査し、該読み取り媒体の上の画像を光学的に読み取る画像読み取り方法であって、
読み取り開始時に、読み取り先頭ラインのデータを入力するステップと、
入力された先頭のデータを一時的に保持するステップと、
保存された入力データの濃度ヒストグラム分布を生成するステップと、
濃度ヒストグラム分布から２値化閾値を生成するステップと、
生成された２値化閾値に基づき、読み取り媒体を読み取るステップと、
を有することを特徴とする画像読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の続する技術分野】
本発明は、スキャナやファクシミリ等の画像入力装置における画像読み取り方法に関し、具体的には、読み取り媒体上の画像を光学的に読み取ってアナログ電気信号に変換し、このアナログ信号をデジタル信号に更に変換して出力する画像入力装置の読み取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像読み取り回路（特許出願番号：昭６３−２９６５５７　号）として図１２に示す画像入力装置がある。この画像読取装置によれば、入力原稿の１ライン読み取りに基づく読み取り値のピーク値を保持するピーク保持回路を設け、このピーク値を２値化閾値生成のためのの基準値としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術ではセンサの感度ばらつきや光源のばらつきなどで発生する読み取り値の変動が大きい場合、１ラインの白ピーク値を保持し、この値を基準値にしても入力レベルの変動が大きいことから、安定して閾値を生成することができず、正しく画像の２値化処理が行われないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、安定した２値化が行え、ユーザ操作を簡略化できる画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
読み取り媒体上を移動することにより走査し、該読み取り媒体の上の画像を光学的に読み取る画像読み取り方法にて、読み取り開始時に、読み取り先頭ラインのデータを入力するステップと、入力された先頭のデータを一時的に保持するステップと、　保存された入力データの濃度ヒストグラム分布を生成するステップと、濃度ヒストグラム分布から２値化閾値を生成するステップと、生成された２値化閾値に基づき、読み取り媒体を読み取るステップとにより、本発明の目的は達成される。
【０００６】
手動で装置を移動させて行くことにより媒体全体を読み取るスキャナにおいては、読み取りを行うに当たっては、必ず読み取り先頭位置に装置を位置付ける。
【０００７】
本願発明ではこの読み取り開始時の先頭データから閾値を作成することにより、閾値作成から実際の読み取りに移行する時間を極力削減し、操作者が閾値作成から読み取りに移行する際に位置変えを行う手間省くものである。
【０００８】
その他の特徴として、入力データのシェーディング補正を行う補正部を備え、補正された入力データを前記入力データ保持部に保持することを特徴とする。
【０００９】
また、閾値生成部は、濃度ヒストグラム分布生成部で生成された濃度ヒストグラム分布から、用紙白部の白ピーク値（ＷＰ）、文字黒部の黒ピーク値（ＢＰ）を求め、閾値をα×（ＷＰ−ＢＰ）＋ＢＰ（０＜　α＜　１）の条件で閾値を生成することを特徴とする。
【００１０】
入力したデータの濃度は、用紙の下地の濃度と文字部分（インク）の濃度の間に分布する。一般に文字領域では文字間スペースを含むため、用紙の下地の濃度は一定割合で分布する。また、スキャナの光学解像度が高ければ、文字の線の分布も一定割合でインクの濃度レベルを含む。従って、濃度ヒストグラム分布から下地レベルと文字部の黒レベルを検出できる。
【００１１】
センサや照明などの影響による感度ばらつきが発生するセンサの入力データであっても、入力データの濃度ヒストグラム分布から用紙の下地（白）の入力レベルの白ピーク値（白ピーク：ＷＰ）、および文字部の入力レベルの黒ピーク値（黒ピーク値：ＢＰ）を基準値として保持する。この基準値から閾値を生成することで、決定される閾値が白、黒レベルを超えることはなく、常に正しい２　値化が行える。
【００１２】
センサや照明などの静的な感度ばらつきを補正する方法として、予め読み込んである白黒入力レベルで補正するシェーディング補正処理もある。シェーディング補正処理を行うことで、センサ全領域にわたり入力のダイナミックレンジを拡大する効果がある。まず、シェーディング補正処理後の入力データを保持する。この入力データから、閾値生成のための基準値を求め、閾値を生成する。この方法では、ダイナミックレンジが拡大されディザを用いた（ある面積で複数の２値化データを組み合わせて定義したもの）擬似中間調入力についても常に正しい閾値で処理が行える。
【００１３】
閾値生成部で生成される閾値は、
閾値＝α×（白ピーク値−黒ピーク値）＋黒ピーク値　　（０＜α＜１）
により生成することにより、白、黒レベルを超えない最適な閾値を生成することができる。特に、α＝０．５　の場合が白、黒レベルに対して最大のマージンを設定した場合に相当する。
【００１４】
読み込み対象の用紙が画像読み取り部のセンサ長より短い場合（例えば、Ａ６サイズのスキャナで名刺を読む場合）には、濃度ヒストグラム分布は対象の用紙以外を含めて白ピーク値や黒ピーク値を求めてしまう。予め指定された１ライン上の限定された場所（例えば、名刺サイズ）の入力データの濃度ヒストグラム分布から白ピーク値と黒ピーク値を使用して閾値を生成することで、読み取り対象の濃度レンジ以外の背景も同時に入力した場合でも２値化閾値を生成することができる。
【００１５】
【実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態による画像読取装置の構成を示す図面を図示する。
【００１６】
本実施形態による画像読取装置は、読み取られるべき画像が記録された媒体上の画像を光学的に読み取り、電気信号に変換する画像読取部と、画像読取部から出力される画像信号を二値化する画像信号処理部（二値化部）と、ライン読取時の画像読取部からの入力データを一時的に保持する入力データ保持部と、入力データから濃度ヒストグラム分布を生成する濃度ヒストグラム分布生成部と、濃度ヒストグラム分布の下地値の白ピーク値と、文字の黒ピーク値から画像信号処理部への二値化閾値を生成する閾値生成部とを備えている。
【００１７】
画像読取部は、センサ部とＡ／Ｄ変換部とからなる。センサ部は、ＣＣＤなどにより構成されるラインセンサが、本実施形態では使用されている。センサ種類は、本発明とは直接関係しないため、他のどのような種類のセンサであっても利用することは可能である。センサ部は、媒体から読み取った画像の濃度に応じた値を持つアナログの電気信号を出力する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部は、センサ部より出力されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換するものである。ここで、８ビットのデジタル信号を扱うとすると、読取結果が白の場合には２５５、黒の場合には０がＡ／Ｄ変換部より出力される。
【００１９】
図２は、本実施形態による二値化処理の流れを示した図面である。図２に示されるように、本実施形態の画像読取装置では、閾値生成の処理と読み取られた画像の二値化処理とが実行される。
【００２０】
まず、閾値を生成するために、媒体の文字を含んだ下地（白部）部分の画像を１ライン分読み取ってデータを入力し、これをラインデータ保持部に保存する。また、入力データを濃度ヒストグラム分布生成部に渡す。濃度ヒストグラム分布生成部では入力データの画素毎の濃度値から濃度ヒストグラム分布を生成する。閾値生成部では、濃度ヒストグラム分布生成部で生成された濃度ヒストグラムを元に、下地の白を示す白ピーク値と文字の黒を示す黒ピークを求め、この白黒のピーク値から閾値を生成し、画像処理部（二値化部）に送る。１　ラインの読み取り対象領域が全て黒、あるいは全て白の場合には、１ラインの読取のみでは白ピーク値や黒ピーク値が求められない。この場合は、予め準備した白最大値（２５５）や黒最小値（０）を使って閾値を生成し、以降の処理を行う。
【００２１】
次に、画像の読み込み処理では、画像処理部が閾値生成部の閾値を使用して画像読み取り部からのデジタル画信号を２値化する処理が行われる。閾値生成部より生成される閾値は、媒体の下地（白部）と文字部（黒部）を読み込んだ入力データから生成されるため、その原稿に最適な閾値となり、正しく２値化が行われる。
【００２２】
図３は、図１に図示された画像読取装置を組み込んだ一例である、ペン型スキャナ装置の概観とその内部構成図を示している。本実施形態によるペン型スキャナ装置では、画像読み取り部を原稿に密着させて原稿を読み取る形態を採用している。ペン型スキャナを、このように読取原稿上で移動させて原稿を走査し、得られた入力データを決定された閾値に基づいて二値化していくことで、二値化画像データを出力している。
【００２３】
図４は、図３に図示されたペン型スキャナにおける画像読取り時の制御と、データの流れを説明している。本例では４ライン分のデータの読取り例を示している。図４において、エンコーダパルスは移動量検出部から出力される移動量信号に相当する。また、ラインセンサ起動信号は、ラインセンサの１駆動周期毎に発生される信号であり、これに基づいてラインセンサからの信号転送が開始される。図３においては、駆動信号に相当する。ラインセンサ画像信号は、ラインセンサからラインセンサ起動信号に基づいて出力される画像信号である。画像処理済とされた信号は、二値化処理が完了した画像信号である。
【００２４】
装置へのデータ転送割り込みは、詳細は後述するが、画像読取装置から外部の情報処理装置へ画像データを転送する際に、画像読取装置から情報処理装置に対して行われる。以下、読取動作の制御とデータの流れを、図１乃至図４を用いて説明する。
【００２５】
画像読み取り部はラインセンサと光源（ＬＥＤもしくは冷陰極管）とレンズとを備え、読取り媒体と密着方式の画像読み取りを行う。読取り中は光源を点灯し、ラインセンサを起動信号で読取り開始させることで、センサ上の各位置での反射光量を電気信号に変換しアナログ信号として出力する。移動量検出部は、エンコーダにより読取り媒体上の移動量をパルス信号に変換して出力する。これによって、媒体に対する画像読取装置の相対的な移動量が検出される。画像信号処理部は、画像読み取り部からの画像信号をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル化し、濃度ヒストグラム分布から決定した閾値で２値化画像処理を行う。制御部は、全体の読取り制御と情報処理装置へのデータの転送を行う。ラインセンサへの起動信号は、媒体の読取期間中は常に発生しており、画像処理済みのラインデータ（画像データ）は画像読取装置内部のバッファに保存しておく。
【００２６】
制御部では、移動量検出部からの移動パルス（エンコーダパルス）を検出した場合、情報処理装置へ割り込みを上げ、バッファに保存してある画像処理済みのラインデータのデータ転送を行う。移動パルスは、通常の動作時には、ラインセンサの１駆動周期に一つのみ出力されるよう構成されている（図４のラインセンサ画像信号１）。二値化処理が行われると、画像読取装置から情報処理装置に対してデータ転送割り込みが行われ、情報処理装置に対して画像データが転送される。
【００２７】
しかし、移動パルスがラインセンサの１駆動周期内で２回以上検出された場合には、スキャナの読み込み性能以上にスキャナの移動が発生したと制御部では判断し、移動パルス１回分のデータのみを転送する。図４の例では、ラインセンサ画像信号２に相当する。ここでは、ラインセンサ起動信号の間に二つのエンコーダパルスが出現している。一方、移動パルスがラインセンサの１駆動周期内に検出されない場合には、スキャナが移動していないことを意味する。図４では、ラインセンサ画像信号３の部分に相当する。ここでは、ラインセンサ起動信号間にエンコーダパルスは出現していない。この場合には、バッファに保存してある画像処理済みのラインデータを破棄して、次のラインの読取データ（ラインセンサ画像信号４）を保持する。
【００２８】
Ｉ／Ｆ部は、画像読取装置に接続される情報処理装置への電気的インタフェースであり、情報処理装置への割り込みやデータアクセスを行う。情報処理装置に転送された二値化データは、情報処理装置の表示部に表示される。そのためオペレータは読取り中の画像データを表示部から確認することができる。
【００２９】
図５は、第二の実施形態による画像読取装置のブロック図を示した図面である。図５に図示された画像読取装置は、読取り媒体上の画像を光学的に読み取り電気信号に変換する画像読み取り部と、画像読み取り部から出力される画像信号をシェーディング補正後に２値化する画像信号処理部（２値化部）と、ライン読み取り時にシェーディング補正後の入力データを保持する入力データ保持部と、入力データ保持部のデータから濃度ヒストグラム分布を生成する濃度ヒストグラム生成部と、濃度ヒストグラムの下地値の白ピーク値と文字の黒ピーク値から画像信号処理部への２値化閾値を生成する閾値生成部とを備えている。
【００３０】
画像読み取り部はセンサ部とＡ／Ｄ変換部からなり、読取り対象の画信号をデジタル化して出力する（例えば８ビットの場合、白が２５５、黒が０の出力となる）。画像読み取り部の出力はシェーディング補正部で面むらなどの影響を取り除いた出力に変換される。予め読み込んだ下地値を白シェーディング補正値として保存し、入力された入力画信号は常に下の（１）式により変換され出力される。
【００３１】
入力画信号　　：ｘ（ｉ）、補正後の信号：ｙ（ｉ）
白シェーディング補正値：ｗｗ（ｉ）
ｙ（ｉ）＝２５５ｘ（ｉ）／ｗｗ（ｉ）　　　　．．．（１）
上式により変換された画信号は実施例１と同様に二値化処理される。そのために、１ライン分のシェーディング補正済みの入力データが入力データ保持部で保持される。一方、入力データから第一の実施形態の場合と同様に閾値を生成する。ここでは、白シェーディング補正の処理を示したが、黒シェーディング補正を同様に行ってもよい。
【００３２】
図６に本発明の第３の実施形態による画像読取動作を説明する図面であり、下地の入力波形と濃度ヒストグラム分布と決定される閾値の関係を示したグラフである。図示左側のグラフは読取原稿の下地、文字に相当する黒部分を含む、１ライン分の読取信号の入力値を示している。横軸は媒体横手方向の画素（ｐｉｘｅｌ）を、縦軸は濃度値を示している。また、図示右側のグラフは画素の濃度ヒストグラム分布を示している。図示横軸は濃度値を、縦軸は濃度値の発生頻度をそれぞれ示す。
【００３３】
ここで、センサの感度にばらつきがあっても、濃度ヒストグラム分布でには下地を示す白ピーク値（ＷＰ）と、文字を示す黒ピーク値（ＢＰ）が出現する。そのため、この白ピーク値と黒ピーク値との内側に閾値を生成すれば、読取された画像を二値化することができる。つまり、図示されるような位置に閾値を生成すれば、黒ピーク値付近の信号は黒として、白ピーク値付近の信号は白として、正しく出力される。閾値は、以下の式により算出される。
【００３４】
閾値＝α×（Ｗ　Ｐ−ＢＰ）＋ＢＰ　　（１＜α＜１）
なお、αは閾値を決定するための係数であり、任意の値を適用できる。αの値は、読み取られる原稿の濃さや、望まれる出力画像の画質等に応じて適宜選択すればよい。
【００３５】
このように、閾値を生成するために白ピーク値（ＷＰ）、黒ピーク値（ＢＰ）を使用することで、正しい２値化が行える。
【００３６】
図７に第４の実施形態による画像読取装置が図示されている。読み込み対象の用紙幅が画像読み取り部の読み取り領域より短い場合には、ライン入力データ値を求めても対象外の部分（原稿の外側）も一緒に読み取られてしまう。そのため、媒体とは無関係なデータが入力されてしまい、用紙の濃度ヒストグラム分布を正しく求めることができない。そのため、本実施形態では、有効領域指定部で、予め指定されたライン上の限定された場所のデータのみの入力データ値として使用し、濃度ヒストグラム分布を生成する。有効領域の指定は、例えば読み取られる媒体の幅を指定すればよい。画像読取装置では、有効領域の指定に基づいて読み取られた信号のうち有効な信号として扱うべき部分を認識し、その部分についてのみ濃度ヒストグラムを生成、閾値を発生させる（図７有効領域）。これにより、画像読み取り部のライン長より短い用紙でも最適な２値化閾値を生成することができる。
【００３７】
図８は、本発明の第５の実施形態による画像読取装置を図示した図面である。また、図９乃至図１１は、図８に図示された画像読取装置における読取処理の手順を示したフローチャートである。
【００３８】
上記図面は、閾値決定のためのライン入力データ保持と実際の読み込み処理との関係を示している。閾値決定のためのライン入力は４通りに構成する。
１）別処理型
実際の画像の読み取りとは別に、用紙の１ライン入力を行いその濃度ヒストグラム分布から予め閾値を決定し、以降の読み取りは決定した閾値で二値化処理を行う。
２）読み込み前型
読み取り開始の先頭ラインを１ライン入力し、読取の結果得られた濃度ヒストグラム分布から閾値を決定し、読み取り時は先頭で決定した閾値で二値化処理を行う。
３）読み込み後型
読み取りの終了ラインを１ライン入力し、濃度ヒストグラム分布から閾値を決定する。以降の原稿の読み取りは、前回の読み取り最後で決定した閾値で二値化処理を行う。
４）逐次型
１ラインの画像入力と同時に、ライン毎に濃度ヒストグラム分布から閾値を決定し、決定した閾値を使って常に最新の閾値で二値化処理を行う。
【００３９】
このような構成を採用することによって、ハードウェアの構成と処理時間の優先度に応じた構成が選択できる。
【００４０】
【本発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、本願発明ではこの読み取り開始時の先頭１ライン目のデータから閾値を作成することにより、閾値作成から実際の読み取りに移行する時間を極力削減し、操作者が閾値作成から読み取りに移行する際に位置変えを行う手間省き、媒体に応じた正確な読み取り処理、高速に、かつ操作者に負担をかけることなく実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による画像読取装置の構成
【図２】一実施形態による画像読取処理手順を示した図面
【図３】画像読取装置の具体的な構成例
【図４】画像読取のタイミングチャート
【図５】第二の実施形態による画像読取装置の構成
【図６】読取画像信号と濃度ヒストグラムの関係を示す図面
【図７】有効領域が画像読取装置の読取範囲よりも狭い例を説明する図面
【図８】その他の実施形態による画像読取を説明する図面
【図９】その他の実施形態による二値化処理手順を示す図面
【図１０】さらにその他の二値化処理手順を示す図面
【図１１】さらにその他の二値化処理手順を示す図面
【図１２】従来の二値化処理を示す図面
【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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【図１１】
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【図１２】
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