(57)【要約】【課題】光学系によるシェーディング量やセンサの各画素の感度特性が工場出荷時と撮影時とで変化しても、簡易、且つ、高精度に目的の画像を校正する。【解決手段】センサ部２０１が記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報に変換して演算部２０２へ出力する。そして、センサ部２０１で複数回、読み取られたデジタル情報に基づいて演算部２０２がセンサ部２０１から出力された目的の画像情報を校正する。【選択図】      図２
2005020210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報として出力する映像読取装置において、
記録材の表面の所定領域を映像として読み取る読取手段と、
前記読取手段で読み取った映像をデジタル情報に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換されたデジタル情報に基づいて前記読取手段で読み取った目的の画像情報を校正する校正手段とを有し、
前記校正手段は、前記読取手段で少なくとも一回、前記所定領域が読み取られ、前記変換手段で変換されたデジタル情報に基づいて前記目的の画像情報を校正することを特徴とする映像読取装置。
【請求項２】
前記記録材を搬送する搬送機構を備え、前記読取手段は前記搬送機構により搬送されている記録材の表面を複数回映像として読み取ることを特徴とする請求項１に記載の映像読取装置。
【請求項３】
前記読取手段は、前記記録材の表面に光を照射し、前記所定領域からの反射光を映像として読み取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の映像読取装置。
【請求項４】
前記校正手段で用いられるデジタル情報の容量を減少させて保存することを特徴とする請求項１に記載の映像読取装置。
【請求項５】
前記記録材が停止している際に読み取った映像と、前記搬送機構により搬送されている際に読み取った映像とを比較して前記記録材の表面の平滑度を測定することを特徴とする請求項２に記載の映像読取装置。
【請求項６】
記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報として出力する映像読取装置の校正方法であって、
記録材の表面の所定領域を映像として読み取る読取工程と、
前記読取工程で読み取った映像をデジタル情報に変換する変換工程と、
前記変換工程で変換されたデジタル情報に基づいて前記読取工程で読み取った目的の画像情報を校正する校正工程とを有し、
前記校正工程は、前記読取工程で少なくとも一回、前記所定領域が読み取られ、前記変換工程で変換されたデジタル情報に基づいて前記目的の画像情報を校正することを特徴とする映像読取装置の校正方法。
【請求項７】
コンピュータを請求項１に記載された映像読取装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報として出力する映像読取技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどで構成されるラインセンサやエリアセンサの撮像素子とレンズとを用いた構成において、撮影対象物より反射する光を、結像レンズ等を介してセンサ等の撮像素子に入射し、その撮像素子から出力される信号をＡ／Ｄ変換することで撮影対象物の画像データを得る映像読取装置が知られている。
【０００３】
このような映像読取装置においては、光源やレンズに起因する光量ばらつきにより撮影画像の劣化があることが殆どである。また、撮像素子の各光電変換セルにおける感度ばらつきも存在する。よって、対象物を精度良く読み取り、正確な撮像結果を得るのは大変困難である。
【０００４】
このため、従来から、この種の映像読取装置では、校正用の白フィルムなどを用いて、校正用チャートがセットされた状態で撮影を行い、その結果に基づいて補正値を求め、補正する方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８２５１８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、校正用チャートを用いて補正を行った場合、大量の画像データを保存しておく必要があるため、多くの不揮発性メモリを必要とし、スペースとコストが増大する、といった問題がある。
【０００６】
また、キャリブレーション後に、レンズや照明系の経時劣化や温度変化などの要因によるシェーディング量の変化、レンズ又は撮像素子へゴミなどが付着した場合のシェーディング量の変化、更にレンズ交換などを行った場合のシェーディング量の変化などを補正する手段はなかった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、光学系によるシェーディング量やセンサの各画素の感度特性が工場出荷時と撮影時とで変化しても、簡易、且つ、高精度に目的の画像を校正することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報として出力する映像読取装置において、記録材の表面の所定領域を映像として読み取る読取手段と、前記読取手段で読み取った映像をデジタル情報に変換する変換手段と、前記変換手段で変換されたデジタル情報に基づいて前記読取手段で読み取った目的の画像情報を校正する校正手段とを有し、前記校正手段は、前記読取手段で少なくとも一回、前記所定領域が読み取られ、前記変換手段で変換されたデジタル情報に基づいて前記目的の画像情報を校正することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明は、記録材の表面の所定領域を映像として読み取り、読み取った映像をデジタル情報として出力する映像読取装置の校正方法であって、記録材の表面の所定領域を映像として読み取る読取工程と、前記読取工程で読み取った映像をデジタル情報に変換する変換工程と、前記変換工程で変換されたデジタル情報に基づいて前記読取工程で読み取った目的の画像情報を校正する校正工程とを有し、前記校正工程は、前記読取工程で少なくとも一回、前記所定領域が読み取られ、前記変換工程で変換されたデジタル情報に基づいて前記目的の画像情報を校正することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態として、光学系によるシェーディング量やセンサの画素感度特性が撮影時に変化していても、複数回、校正用の画像撮影を行い、複数の校正用画像から変化しない成分のみを算出した平均化画像で目的の撮影画像を補正することにより、高精度に目的の撮影画像を校正する方法について説明する。
【００１２】
図１は、センサ部の照明装置により照明されたシェーディング補正を説明するための図である。尚、説明を簡略化するために、１ページを８×８の６４画素のＣＭＯＳエリアセンサで撮影した場合を想定して説明する。図１に示す１−２〜１−９は８枚の校正用の画像であり、最初に撮影対象が搬送されて移動中に撮影された画像である。８枚の校正用の画像には検出対象についている、ゴミや目的としていない情報であるノイズ成分が含まれるため、平均化を行う必要がある。即ち、これら８枚の撮影画像の平均化を行うことにより撮影対象が変化したのにもかかわらず、変化しない成分（シェーディング成分や画素感度ばらつきなど）を算出することができる。図１に示す１−１０は平均化後の画像データである。図１に示す１−１は上述した校正用の画像を撮影した上で本撮影された画像であり、目的の撮影画像のＡという文字と光学系や照明系などによるシェーディング成分とが一緒に含まれた画像である。この本撮影した画像を、シェーディングの成分のみを算出した平均化画像１−１０で補正することにより、得たい撮影画像であるＡという文字をより鮮明に校正することができる。図１に示す１−１１は校正後の画像である。尚、校正用の画像の撮影は、目的の本撮影を行った後でも良い。
【００１３】
図２は、本実施形態における映像読取装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、２０１はセンサ部であり、光源と受光素子を備え、映像を撮像する。２０２は演算部であり、センサ部２０１で撮影された映像の画像データを処理する。２０３は記憶部であり、平均化画像を得るために撮影された校正用の画像データを蓄える。
【００１４】
映像読取装置において、まず撮影を行った後、センサ部２０１からは受光した光量が光電変換され、その電圧がデジタル値として演算部２０２に送信される。そして、演算部２０２では、受信したデジタル値の画像データをそのまま記憶部２０３に記憶するか、平均化処理のため、ある一定の係数をかけて記憶部２０３に記憶する。その後、目的の撮影画像を行うと、センサ部２０１から出力された画像データは、演算部２０２で先程記憶した画像データと比較が行われ、演算部２０２で鮮明な画像を得ることができる。尚、演算部２０２は本装置全体を制御するＣＰＵと、そのＣＰＵのプログラムや制御データを格納しているＲＯＭなどで構成されている。
【００１５】
図３は、図２に示したセンサ部２０１の概略構成を示す図である。図３において、３０１は光源、３０２はレンズ、３０３はＣＭＯＳエリアセンサ、３０４は絞りである。尚、ＣＭＯＳエリアセンサ３０３はラインセンサでも良い。また、絞り３０４はなくても良い。
【００１６】
ここで、ＣＭＯＳエリアセンサ３０３は記録媒体３０５表面の画像を、レンズ３０２を介して検出できる位置に配置する。光源３０１は記録媒体３０５表面の、センサ３０３における検出領域を照明できる位置に配置されている。検出対象である記録媒体３０５は搬送ローラ３０６で搬送できる構成となっている。
【００１７】
尚、搬送方式は搬送ローラ３０６を用いなくとも良く、例えばベルト搬送でも良い。
【００１８】
この構成において、搬送ローら３０６によって搬送されてきた記録媒体３０５をトップセンサ３０７が検知すると、光源３０１より記録媒体３０５へ光を照射し、そのときの記録媒体３０５の表面画像を絞り３０４、レンズ３０２を介してＣＭＯＳエリアセンサ３０３に結像させる。
【００１９】
次に、図３に示したＣＭＯＳエリアセンサ３０３のハードウェア構成及びその動作について説明する。
【００２０】
図４は、ＣＭＯＳエリアセンサ３０３のハードウェア構成を示すブロック図である。図４において、４０１はＣＭＯＳセンサであり、例えば６４×６４画素分のセンサがエリア状に配置される。４０２、４０３は垂直方向シフトレジスタであり、ＣＭＯＳセンサ４０１から読み出す画素列を選択する。４０４は出力バッファであり、ＣＭＯＳセンサ４０１から読み出された画素列の各電荷を保持する。４０５は水平方向シフトレジスタであり、出力バッファ４０４に保持された各電荷を順次選択して出力する。４０６はシステムクロック（ＳＹＳＣＬＫ）、４０７はタイミングジェネレータである。４０８はＡ／Ｄコンバータであり、入力された電荷をデジタルの画素データに変換する。４０９は出力インターフェース回路であり、その画素データをＳｌ＿ｏｕｔ信号４１０として出力する。４１１は制御回路であり、Ａ／Ｄコンバータの変換ゲインなどを制御する。
【００２１】
ここで、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号４１３をアクディブにすると、ＣＭＯＳセンサ４０１は受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、システムクロック４０６を与えると、タイミングジェネレータ４０７によって垂直方向シフトレジスタ４０２及び４０３がＣＭＯＳセンサ４０１から読み出す画素の列を順次選択し、選択された画素列の各電荷が出力バッファ４０４に順次保持される。
【００２２】
そして、出力バッファ４０４に保持された各電荷は、水平方向シフトレジスタ４０５によってＡ／Ｄコンバータ４０８ヘと転送される。このＡ／Ｄコンバータ４０８でデジタル変換された画素データは、出力インターフェース回路４０９によって所定のタイミングで制御され、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号４１３がアクティブの期間、Ｓｌ＿ｏｕｔ信号４１０として出力される。
【００２３】
一方、制御回路４１１は、外部から指定されるＳｌ＿ｉｎ信号４１２によりＡ／Ｄコンバータ４０８のＡ／Ｄ変換ゲインを可変制御できる。例えば、撮像した画像のコントラストが得られない場合など、制御回路４１１のＣＰＵはゲインを変更し、常に最良なコントラストで撮像することができる。
【００２４】
尚、各受光素子出力はシステムクロック（ＳＹＳＣＬＫ）４０６の立下りタイミングで出力される。また、ＳＤ＿ＲＤ信号の立下りと共に、各画素８ビットがシリアルで送信される。この出力方式はシリアルである必要は無く、パラレルでも良い。
【００２５】
次に、本撮影の前に複数回シェーディング量を測定し、シェーディング補正値を演算してメモリに記憶し、その後、本撮影を行い、本撮影された画像をメモリのシェーディング補正値で補正演算し、目的の画像を校正する処理について説明する。
【００２６】
図５は、本実施形態におけるシェーディング補正処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５０１において、不図示の搬送モータにより搬送ローラ３０６を駆動し、被写体である記録媒体３０５を搬送させる。そして、ステップＳ５０２において、記録媒体３０５が検出位置まで搬送されたのをトップセンサ３０７により検出すると、ステップＳ５０３へ進み、まずＣＭＯＳエリアセンサ３０３が、搬送されて移動中の記録媒体３０５を複数回撮影し、シェーディング量を測定する。
【００２７】
尚、位置の検出はトップセンサ３０７で無くても良く、その場合、画像認識において記録媒体３０５が到着したことを検出するか、動いている状態であることを認識するか、搬送タイミングから計算により求めるなど別の検出手段によってタイミングを検出すれば良い。
【００２８】
次に、ステップＳ５０４において、センサ部２０１によって複数回測定されたシェーディング量は演算部２０２に入力され、複数のシェーディング量を平均化するなどシェーディング量を正確なものとするための補正を行う。具体的には、シェーディング測定結果を測定回数で平均化する。そして、ステップＳ５０５において、平均化された情報を記憶部２０３のメモリに蓄える。このとき、平均化された画像を更に、隣り合う画素とで平均化し、全体の画素数を落として蓄えることにより、メモリ容量を削減することができる。
【００２９】
次に、ステップＳ５０６において、本測定を行う。そして、ステップＳ５０７において、本測定した画像をシェーディング測定の平均値の結果で補正することにより、シェーディング成分や画素感度ばらつきなどに影響されない鮮明な画像を得ることができる。
【００３０】
図６は、本測定を行った際の１ライン分の出力波形６０１と平均化されたシェーディングデータ６０２を示す図である。最初に記録媒体３０５が移動しているときに、シェーディング測定用の画像を撮影する。ここで得られた複数枚の画像に関して平均化を行い、平均化されたシェーディングデータ６０２を取得する。このような方法によって、シェーディング測定時の画像のノイズ成分を除去することができる。その後、本測定を行う。本測定で得られた画像は基準との差分を取り、基準値の出力の比で補正される。
【００３１】
図７は、本則定時の画像データを補正した後の１ライン分の波形７０１を示す図である。１ラインの最大値と最小値の差分７０２により表面平滑度を測定することができる。また、基準値による補正を行わなくとも、目的の測定結果と基準値の差分の結果のみでも平滑度を測定することができる。尚、この方法は、演算が非常に簡単になるものの、検出精度は通常の補正を行ったときよりも劣る。
【００３２】
本実施形態によれば、センサ、レンズの汚れ、受光素子の感度ばらつき、照明系のむら、レンズによる光量むらなどの影響による画像の不要部分をすべて同じアルゴリズムで、低減することができる。
【００３３】
また、平滑度検出を行う際に、不揮発性メモリの容量を大幅に低減することができる。
【００３４】
尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。
【００３５】
また、本発明の目的は前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００３６】
この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。
【００３７】
このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３８】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００３９】
更に、記録媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学系によるシェーディング量やセンサの各画素の感度特性が工場出荷時と撮影時とで変化しても、簡易、且つ、高精度に目的の画像を校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサ部の照明装置により照明されたシェーディング補正を説明するための図である。
【図２】本実施形態における映像読取装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示したセンサ部２０１の概略構成を示す図である。
【図４】ＣＭＯＳエリアセンサ３０３のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態におけるシェーディング補正処理を示すフローチャートである。
【図６】本測定を行った際の１ライン分の出力波形６０１と平均化されたシェーディングデータ６０２を示す図である。
【図７】本則定時の画像データを補正した後の１ライン分の波形７０１を示す図である。
【符号の説明】
２０１  センサ部
２０２  演算部
２０３  記憶部
３０１  光源
３０２  レンズ
３０３  ＣＭＯＳエリアセンサ
３０４  絞り
３０５  記録媒体
３０６  搬送ローラ
３０７  トップセンサ
４０１  ＣＭＯＳセンサ
４０２  垂直方向シフトレジスタ
４０３  垂直方向シフトレジスタ
４０４  出力バッファ
４０５  水平方向シフトレジスタ
４０６  システムクロック
４０７  タイミングジェネレータ
４０８  Ａ／Ｄコンバータ
４０９  出力バッファ
４１０  出力インターフェース回路
４１１  制御回路
４１２  Ｓｌ＿ｉｎ信号
４１３  Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号
【図１】
2005020210.tif 000003
【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】
2005020210.tif 000008
【図７】
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