(57)【要約】【課題】この発明は、ＣＣＤラインイメージセンサにより原稿画像を画像データとして読み取る画像読み取り装置において、画像読み取り装置の光学的な特性をシェーディング補正により補正するにあたって、補正後の画像にノイズ成分の発生しないシェーディング補正機能をもった画像読み取り装置を提供するものである。【解決手段】工場出荷などの装置の初期状態において、基準となる白の読み取りにより得られたアウトライン化した白基準波形とＣＣＤセンサエレメントの実測値のエレメントごとの差分量をＣＣＤセンサエレメントの特性として、不揮発性メモリに格納するＣＣＤセンサエレメント特性記憶部１を備え、この特性値を光量分布波形生成部２により得られたアウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形と合成し、シェーディング補正に使用する白基準波形を生成する白基準波形生成部３を備える。【選択図】            図１
2005012319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
ＣＣＤラインイメージセンサにより、あらかじめ基準となる白の読み取り処理を行い、ＣＣＤセンサエレメントの特性として、当該基準となる白を読み取った際のセンサ出力波形のアウトライン曲線上の値と、実測によるセンサ出力データとの差分量をＣＣＤセンサエレメントごとに求めて記憶するＣＣＤセンサエレメント特性記憶手段と、
原稿画像読み取りの際に、基準面の基準色を読み取り、ランプの光量分布のアウトライン化した波形を求める光量分布波形生成手段と、
当該ＣＣＤセンサエレメント特性記憶手段に記憶されたエレメントごとの特性と、当該光量分布波形生成手段により生成したランプの光量分布の特性を示すアウトライン化した波形を合成してシェーディング補正用の白基準波形を算出する白基準波形生成手段と、
を備えることを特徴とするシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【請求項２】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
前記ランプの光量分布の特性を示すアウトライン化した波形を求める光量分布波形生成手段として、ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数ブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似を行い、ランプの光量分布波形として使用する、
ことを特徴とする請求項１記載のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【請求項３】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
前記ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数ブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似を行った場合のブロック間で不連続となった波形を、連続した波形に補正する、
ことを特徴とする請求項２記載のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【請求項４】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
前記ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数ブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似を行い、ランプの光量分布波形を求めるにあたって、ランプの光量の特性に合わせ、ブロックに分割する単位を可変とする、
ことを特徴とする請求項２記載のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【請求項５】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
前記ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数ブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似を行い、ランプの光量分布波形を求めるにあたって、隣接画素で変動量が所定の値を超える変動量の場合、その画素に対応するＣＣＤセンサエレメントの出力値はゴミなどの影響によるイレギュラーデータと判断して、アウトライン近似による波形の算出処理に使用しない、
ことを特徴とする請求項２記載のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【請求項６】
基準面に備えられた基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、得られたセンサ出力データから白基準波形を求め、この白基準波形を用いてシェーディング補正することで、画像読み取り装置の光学的な特性を補正して原画像に近い画像を読み取れるよう補正するシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置において、
前記光量分布波形生成手段として、あらかじめ基準となる白の読み取りを行って得られたセンサ出力をアウトライン化した白基準用紙アウトライン波形と、あらかじめ基準面の基準色の読み取りを行って得られたセンサ出力をアウトライン化した初期基準面アウトライン波形を記憶しておく基準アウトライン波形記憶手段と、
画像の読み取りの際に、基準面の基準色の読み取りを行って得られたセンサ出力をアウトライン化した読み取り時基準面アウトライン波形を記憶する読み取り時アウトライン波形記憶手段とを備え、
前記白基準波形生成手段として、白基準用紙アウトライン波形に初期基準面アウトライン波形と読み取り時基準面アウトライン波形の変動量の比率を合成した波形に前記ＣＣＤセンサエレメント特性記憶手段に記憶されたエレメントごとの特性を合成してシェーディング補正用の白基準波形を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤラインイメージセンサにより原稿画像を光学的に読み取って、電子データとして画像を読み取るシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置に関し、シェーディング補正に用いる白基準波形を求める際に、基準面の基準色が所定の反射率の灰色を使用した場合でも、基準面に付着したゴミや、基準面の反射率のばらつき、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵ（Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）のばらつきなどに影響されず、補正後の画像にノイズの発生しないシェーディング補正を行える画像読み取り装置を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤラインイメージセンサにより原稿画像を光学的に読み取って、電子データに変換して画像データとして画像を読み取る画像読み取り装置において、画像の読み取りにあたっては、原稿画像の正確な読み取りを実現するため、原稿を照らすランプの光量分布による特性や、ＣＣＤラインイメージセンサの画素に対応するＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきによる影響をなくすため、センサ出力に対しシェーディング補正が行われている。
【０００３】
従来のシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置においては、基準面（ＡＤＦ（オート・ドキュメント・フィーダ）型の画像読み取り装置においては、原稿の裏当て面）を基準となる白としており、画像読み取り前にこの基準面の読み取りを行い、これにより読み取られたセンサ出力波形を白基準波形として用いて、シェーディング補正を行う装置が考案されている。
【０００４】
このような装置では、次のような方法で、シェーディング補正を行っている。
【０００５】
図１２に示すように、ＡＤＦ型の画像読み取り装置では、原稿の裏当て面を、白基準の設定用の基準面として利用しており、原稿画像の読み取りの前に、この基準面の読み取りを行うことでシェーディング補正用の白基準波形を得るようにしている。
【０００６】
取得されたシェーディング補正用の波形は、一般的に図１３に示すように、ＣＣＤラインイメージセンサの両端部分付近で、原稿を照らすランプの両端の電極部分付近の光量が低下及びレンズで周辺光量が低下する特性より白レベルが低下した波形となる。
【０００７】
また、図に示すように、画素に対応するＣＣＤラインイメージセンサのセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきにより、センサ出力がセンサエレメントごとに微少にばらついた波形となる。
【０００８】
このようにして得られた波形を白のレベル、ランプを消した時の波形を黒のレベルとし、この間を１００％（正規化）として原稿読み取りのセンサ出力値を補正している。
【０００９】
しかし、このような基準面を読み取ることで、白基準を求める装置では、基準面にゴミが付着していたり、基準面が平滑でなかったりした場合には、図１４に示すように、その部分のＣＣＤセンサエレメントの出力が急激に低下したシェーディング補正用の白基準波形となり、これを用いて原稿画像の読み取り時にシェーディング補正を行うと、この低下した白レベルを最大値としてセンサ出力の割合を求めることとなるため、補正後の画像に図１５に示すように白い縦スジ状のノイズが発生することとなる。
【００１０】
このような問題を解決するため、基準面の読み取り時に急激に白レベルが変動している場合には、それをゴミの影響によるイレギュラーなデータとして除去することで、ゴミによるシェーディング補正時のノイズの発生を抑止する装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
ここで、近年この基準面を基準となる白ではなく、所定の反射率の灰色とすることで、図１６に示すように、原稿とのエッジの検出を行え、これにより自動的に原稿サイズを認識することができる装置が考案されている。このような裏当て面の基準色を所定の反射率の灰色とすることで、原稿の裏写りを防ぐという効果も期待できる。
【００１２】
このような基準色を所定の反射率の灰色とした場合、従来の裏当て面の基準色を読み取り、シェーディング補正用の白基準波形を得る方法では、例えば、反射率を４０％の灰色とした場合、これを白基準波形として使用するためには、得られたＣＣＤセンサエレメントの出力を２．５倍する必要があり、図１７に示すように、基準面が均質な反射率を有していないことによる出力のばらつきや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきによる出力のばらつきが強調されることとなり、補正後の画像に無数の縦スジ状のノイズが発生するという問題がある。
【００１３】
このようなノイズに対しては、従来の急激なセンサ出力の変動をとらえてゴミの影響を除去する装置では対応することができず、縦スジ状のノイズの発生を防ぐことができなかった。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−３５８１５８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のごとく、従来の技術では次のような問題点がある。
【００１６】
ＣＣＤラインイメージセンサを使用して原稿画像を電子データとして読み取る画像読み取り装置において、ＣＣＤラインイメージセンサのＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきや、原稿を照らすランプの光量分布の特性の影響を除去するため、シェーディング補正が行われている。
【００１７】
原稿の裏当て面に基準となる白の基準面を備えるように構成し、画像の読み取りにあたっては、この基準面を読み取ってシェーディング補正用の白基準波形を求め、これを使用してシェーディング補正を行う装置が考案されており、基準面にゴミが付着した場合にも、このようなゴミによるノイズの発生を抑止する装置も考案されている。
【００１８】
ここで、原稿の裏当て面の基準面の基準色として、従来のような白ではなく、所定の反射率の灰色を使用することで、原稿のサイズなどを自動的に認識したり、原稿の裏写りを防いだりする装置が考案されているが、従来の装置では、このような基準面が所定の反射率の灰色を使用した場合には、基準面の反射率のばらつきや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきが強調されてしまい、補正後の画像に縦スジ状のノイズが発生するという問題があった。
【００１９】
この発明の課題は、ＣＣＤラインイメージセンサにより光学的に原稿画像を読み取り、電子データに変換して画像データとして画像を読み取る画像読み取り装置において、裏当て面に所定の反射率の灰色を使用した場合でも、基準面の反射率のばらつきや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきによる縦スジ状のノイズの発生しないシェーディング補正を行えるシェーディング補正機能を備えた画像読み取り装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記の問題点を解決するために、この発明では次に示す手段を取った。
【００２１】
工場出荷などの時点で、あらかじめ基準となる白の用紙をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、読み取られたセンサ出力による波形から白基準用紙アウトライン波形を求め、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき情報として、エレメントごとに、求められた白基準用紙アウトライン波形とセンサ出力値との差分の量を不揮発性のメモリなどの記憶手段に記憶するＣＣＤセンサエレメント特性記憶手段を備えるように構成する。
【００２２】
不揮発性のメモリなどの記憶手段に記憶する情報として、センサ出力データをそのまま記憶しておき、白基準波形生成手段により白基準波形を生成するときに上記差分の量を求めるようにしてもよい。
【００２３】
原稿画像の読み取り時には、画像読み取り装置に備えられた基準面を読み取り、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形を求める光量分布波形生成手段を備えるように構成する。
【００２４】
光量分布波形生成手段では、基準面が所定の反射率の灰色の場合には、シェーディング補正用の白基準として使用できるようにアウトライン化した光量分布の特性を示す波形の値に所定の倍率を乗算することで白基準相当の波形に換算する。
【００２５】
光量分布波形生成手段で求めたアウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形に対し、ＣＣＤセンサエレメント特性記憶手段に記憶してあるＣＣＤセンサエレメントごとのＰＲＮＵのばらつきによる差分量を、このランプの光量分布の特性を示すアウトライン化された波形からの差分量として合成し、シェーディング補正に使用する白基準波形を求める白基準波形生成手段を備えるように構成する。
【００２６】
光量分布波形生成手段において、アウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形を求める方法として、ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数のブロックに分割し、ブロックごとにセンサ出力データをサンプリングしてアウトライン近似により波形を求め、白基準波形生成手段において、この波形に画素ごとのＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき差分量を合成することでシェーディング補正用の白基準波形を算出するようにしてもよい。
【００２７】
また、このとき、ブロック間でブロックごとのアウトライン近似した波形が不連続となる場合があるので、これを連続した波形となるように補正した後に画素ごとのＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき差分量を合成してシェーディング補正用の白基準波形を算出するようにしてもよい。
【００２８】
ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力を複数のブロックに分割する際に、ランプの光量の分布特性を考慮し、電極付近の光量の変化量が大きいので、このような光量の変化量が大きい部分のブロック数を多くし、変化量の少ない部分のブロック数を少なくなるようにブロックの分割を行うようにしてもよい。
【００２９】
ブロックに分割した後、アウトライン近似した波形を求めるために、ブロック内のＣＣＤセンサエレメントの出力データをサンプリングすることとなるが、基準面にゴミや平滑でない部分があると、ＣＣＤセンサエレメントの出力が急激に変化する場合があり、このようなイレギュラーなデータをアウトライン近似した波形を求める際に使用しないよう、隣接画素で出力の変動量が所定値を超えている場合には、これをゴミなどによるノイズ成分と判断して使用しないように構成してもよい。
【００３０】
基準面の基準色が均一でない場合、アウトライン化したランプの光量分布を示す波形が、基準面の基準色の不均一性に影響され、歪んだ波形となり、これをシェーディング補正に使用する白基準波形のベースとなる波形とすると、白基準波形も歪んだ波形となる。
【００３１】
そこで、これを防ぐため、装置の初期状態で、基準となる白の用紙をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取ったセンサ出力をアウトライン化した白基準用紙アウトライン波形と、これと同時に、装置に備えられた基準面の読み取りを行ったセンサ出力をアウトライン化した初期基準面アウトライン波形を求め記憶しておく基準アウトライン波形記憶手段を備え、実際に画像読み取りを行う前に、基準面の読み取りを行い、読み取られたセンサ出力をアウトライン化した読み取り時基準面アウトライン波形を求め記憶し、白基準波形生成手段において、この読み取り時基準面アウトライン波形と初期基準面アウトライン波形との変動量の比率をランプの光量変動を示す情報として白基準用紙アウトライン波形に合成し、これにＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき差分量を合成してシェーディング補正用の白基準波形を算出するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
この発明は、次に示す実施の形態を取った。
【００３３】
図１に示すように、工場出荷などの装置が初期状態の時点で、基準となる白の用紙を読み取り、これにより読み取られたセンサ出力データからアウトライン化した白基準用紙アウトライン波形を求め、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきデータとして、この白基準用紙アウトライン波形からのエレメントごとのＣＣＤセンサエレメントの出力値の差分量を求め、これを不揮発性のメモリなどに記憶するＣＣＤセンサエレメント特性記憶部１を備えるように構成する。
【００３４】
ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき量は、ＣＣＤラインイメージセンサの製造上の要因（ＣＣＤセンサエレメントのカラーフィルタの厚みなど）により発生するものであり、ランプの光量分布などに比べてその特性はほとんど変化しないので、上記のように、工場などでゴミの付着などのない理想的な状況で計測しておくことで、正確なばらつき量が計測でき、これを以後の画像読み取り時における補正に使用することで、正確な補正が行えるようになる。
【００３５】
図１に示すように、実際の原稿画像の読み取りに際して、原稿画像の読み取りの前に、画像読み取り装置に備えられた基準面をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形を生成する光量分布波形生成部２を備えるように構成する。
【００３６】
これにより、時間とともに変化する性質をもつ、画像読み取り装置に備えられた原稿を照らすランプの光量分布の特性を求められ、また、アウトライン化した波形とすることで、基準面に付着したゴミなどの影響を排除することができる。
【００３７】
基準面の基準色が所定の反射率の灰色である場合は、シェーディング補正用の白基準として利用できるように、求められたアウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形の値に、基準色を白とした場合と同等な値となるように、必要な倍率の乗算を行い、基準色を白とした場合に相当する波形を求める。
【００３８】
これにより、裏当て面を所定の反射率の灰色を使用した場合でも、シェーディング補正用に使用する白基準波形のベースとなるランプの光量分布の特性を示す波形を求めるに際し、アウトライン化した波形に所定の倍率計算を行うことで、基準面の反射率のばらつきや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきを強調してしまうことがなく、補正後の画像に無数の縦スジ状のノイズが発生するのを防ぐことができる。
【００３９】
図１に示すように、光量分布波形生成部２において生成されたアウトライン化されたランプの光量分布の特性を示す波形に対し、ＣＣＤセンサエレメント特性記憶部１において不揮発性メモリなどの記憶媒体に記憶しておいた、エレメントごとのＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきを示す差分量を合成することで、シェーディング補正に使用する白基準波形を生成する白基準波形生成部３を備えるように構成し、これにより生成された白基準波形を用いてシェーディング補正の実行部４においてシェーディング補正を実行するようにする。
【００４０】
これにより、時間とともに変化するランプの光量分布の特性と、ＣＣＤセンサエレメントのエレメントごとの特性のばらつきの両方の特性を合成した白基準波形が求められ、これを使用してシェーディング補正することで、基準面の反射率のばらつきや、基準面へのゴミの付着などの影響による縦スジ状のノイズが発生することもなく、正確なシェーディング補正を行えるようになる。
【００４１】
光量分布波形生成部２において、アウトライン化したランプの光量分布の特性を示す波形を生成するにあたって、ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分のセンサ出力データを複数のブロックに分割し、ブロックごとにセンサ出力データをサンプリングしてアウトライン近似して光量分布特性を示す波形を生成するようにしてもよい。
【００４２】
これにより、ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分のセンサ出力データをすべて使ってアウトライン近似するよりも計算量を減らし、読み取りに用いるシェーディング波形生成に要する時間が短縮できるので、画像の読み取り速度を上げることができるようになる。ランプの光量分布は大きな周期の波形となる特性があるので、ブロックごとに分割してアウトライン近似することでも十分にその特性を補正することが可能である。
【００４３】
上記のようなＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分のセンサ出力データを複数ブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似によりランプの光量分布の特性の波形を求めると、ブロック間で特性の波形が不連続となる場合がある。そこで、ランプの光量分布の特性を示す波形として、各ブロックのアウトライン近似した波形がブロック間で連続した波形となるように補正して、光量分布特性を示す波形を生成するようにしてもよい。
【００４４】
これにより、ブロック間の境界部分で補正後の画像に階調の段差が発生するのを防ぐことができるようになる。人間の視覚は、隣接画素における階調の差に敏感という特性があるので、ブロック間の隣接画素で階調差が発生することにより補正後の画像に縦スジ状のノイズが現れるのをこれにより防ぐことができる。
【００４５】
ランプの光量分布の特性を示す波形を求めるため、ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分のセンサ出力データを複数のブロックに分割する場合、ランプの光量分布が、ランプの電極のある両端部分で光量変化が大きいという特性を持っていることから、このような光量変化が大きい部分のブロック数を多くし、光量変化が小さい部分のブロック数を少なくするよう、ブロック分割の単位を可変とするように構成してもよい。
【００４６】
これにより、光量変化が大きい部分で実際の光量分布の特性波形とアウトライン近似した光量分布の特性波形とで、波形が乖離することを防ぎ、正確に補正を行えるとともに、光量変化の小さい部分のブロック数を減らすことで、アウトライン近似した特性波形を求める計算量を減らすことができるようになる。
【００４７】
ブロックに分割してアウトライン近似したランプの光量分布の特性を示す波形を求める場合、ブロックごとにブロック内のセンサ出力データから所定の数のデータをサンプリングしてアウトライン近似により波形を求めるのであるが、このとき、サンプリングされたデータが、隣接するＣＣＤセンサエレメントの出力データに対し、急激に変化している場合には、これをゴミなどによるイレギュラーなデータとして排除して波形を求めるように構成してもよい。
【００４８】
これにより、基準面にゴミが付着していた場合でも、これをランプの光量分布の特性を示す波形に影響を与えないようにすることができ、シェーディング補正に用いる白基準波形として正確な波形を求めることができるようになる。
【００４９】
ランプの光量分布の特性を示す波形を求める手段として、装置の初期状態で、基準となる白の用紙を読み取ったセンサ出力データからアウトライン化して求めた白基準用紙アウトライン波形と、基準面の基準色を読み取ったセンサ出力データからアウトライン化して求めた初期基準面アウトライン波形とを求めておき、実際の画像の読み取りに際しては、画像読み取り前に基準面の基準色の読み取りを行い、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化して求めた読み取り時基準面アウトライン波形と、求めておいた初期基準面アウトライン波形との変動量の比率を白基準用紙アウトライン波形に合成することで、ランプの光量分布の特性を示す波形を求めるようにしてもよい。
【００５０】
基準面の基準色が均一でない場合、均一でない基準面を読み取った波形自体が歪んだ波形となり、この歪んだ波形を白基準波形のベースとなるランプの光量分布の特性を示す波形として使用することとなり、このような歪んだベース波形にＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきを示す差分量を合成しても、正確なシェーディング補正用の白基準波形を算出することができないが、上記のような構成とすることで、基準となる白の用紙の読み取りにより得られた波形をベース波形とすることで、基準面の基準色の不均一性の影響を排除して、ランプの光量分布の経時的変化の特性を反映させることができ、正確なシェーディング補正を行うための白基準波形のベースとなる波形を求めることができるようになる。
【００５１】
【実施例】
この発明による代表的な実施例を説明する。なお、以下において、同じ箇所は同一の符号を付してあり、詳細な説明を省略することがある。
【００５２】
本装置は、ＣＣＤラインイメージセンサにより原稿画像を光学的に読み取って、電子データに変換して画像データとして読み取る画像読み取り装置において、装置の光学的な特性をシェーディング補正により補正する機能を持った画像読み取り装置である。
【００５３】
シェーディング補正により補正する光学的な特性としては、主に、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきと、ランプの光量分布の特性があり、従来はこれを基準面に備えられた基準色となる所定の反射率の白色面を読み取り、これにより得られたセンサ出力データをシェーディング補正用の白基準波形として用いることで補正を行っていた。
【００５４】
ＡＤＦ型の画像読み取り装置においては、通常この基準面として、原稿の裏当て面を利用しており、近年この裏当て面を所定の反射率の灰色とすることで、原稿のサイズなどを自動的に認識したり、原稿の裏写りを防止したりする装置が考案されている。
【００５５】
このような基準面を所定の反射率の灰色とした場合、従来の装置のように、この基準面を読み取って得られたセンサ出力データをシェーディング補正用の白基準波形として用いる場合、例えば、４０％の反射率の灰色を使用したときは、得られたセンサ出力データの波形を２．５倍する必要があり、このとき、基準面に付着したゴミや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき、基準面の平滑性の影響による反射率のばらつきなどが強調されることとなり、シェーディング補正後の画像に無数の縦スジ状のノイズを発生する原因となっていた。
【００５６】
そこで、本装置では、このような基準面を所定の反射率の灰色を使用した場合でも、ゴミや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき、基準面の平滑性の影響による反射率のばらつきによりノイズを発生しないシェーディング補正を行えるよう、以下のような構成をとっている。
【００５７】
工場出荷などの初期状態において、基準となる白の用紙をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、これにより読み取られた図２（ａ）に示すような、センサ出力データから、回帰曲線により、図２（ｂ）に示すようなアウトライン波形を算出する。
【００５８】
求められた白基準用紙アウトライン波形と、実際のＣＣＤセンサエレメントのセンサ出力の値とを用いて、図２（ｂ）に示すように、アウトライン波形上の値と実測によるセンサ出力値の差分をＣＣＤセンサエレメントごとに算出し、これを不揮発性メモリに格納する。
【００５９】
若しくは、基準となる白の用紙をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取ったセンサ出力データをそのまま不揮発性メモリに格納しておき、白基準波形算出時に不揮発性メモリに格納されたセンサ出力データからアウトライン化した波形を求め、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵばらつき特性として、アウトライン波形上の値とセンサ出力の差分を求めるようにしてもよい。
【００６０】
上記のアウトライン波形の算出や、センサ出力との差分量の計算処理は、画像読み取り装置に備えられたコントロール用の中央演算処理装置により処理してもよいし、未処理の波形として格納だけ行い、処理はホスト側のパーソナルコンピュータで行うように構成してもよい。
【００６１】
また、不揮発性メモリとしては、ＣＣＤラインイメージセンサの基盤上に搭載してもよいし、画像読み取り装置のコントロール基盤上にある、制御用のプログラムが格納されているフラッシュメモリの空き領域に格納するようにしてもよい。また、画像読み取り装置が接続されたホスト側のパーソナルコンピュータのドライバ領域に格納するように構成してもよい。
【００６２】
ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきは、ランプの光量分布の特性のように、装置の使用時に毎回変化するようなものではないので、このように初期状態において、ゴミなどの影響のでない工場などの理想的な状態で計測しておくことで、正確な特性を得ることができるようにしている。
【００６３】
実際の原稿画像の読み取りに際しては、装置の使用時の環境条件や、時間の経過とともに変化するランプの光量分布の特性を得るため、まず、基準面に備えられた基準色の読み取りを行い、図３に示すように、得られたＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力データを複数のブロックに分割し、ブロックごとにアウトライン近似した光量分布の特性を示す波形を算出する。
【００６４】
このようにブロックに分割することで、１ライン分のセンサ出力データを全部使用してアウトライン近似させるよりも少ない計算量でランプの光量分布の特性を示す波形を求めることができるようにしている。
【００６５】
基準面の基準色としては、所定の反射率の灰色を使用するようにしてもよい。これにより、原稿との境界部分における反射率の差をとらえ、エッジを検出することで、原稿のサイズの自動認識が行え、また、原稿の裏写りなどを防止することもできるようになる。
【００６６】
アウトライン近似の方法としては、処理速度を考慮し、図４に示すように、一次の回帰直線を使用して、ランプの光量分布の特性を示す近似の直線を求めるように構成している。
なお、近似の方法としては、移動平均や、他の曲線近似を用いてもよい。
【００６７】
このとき、ブロック内のセンサ出力データのすべてを使用してもよいが、計算速度を上げるため、数エレメントごとにサンプリングして近似直線を求めるようにしてもよい。
【００６８】
アウトライン近似した回帰直線を求める計算は、画像読み取り装置に備えられたコントロール用の中央演算処理装置により演算を行うようにしてもよいが、画像読み取り装置の接続されるホストコンピュータ側のドライバ部において、ホストコンピュータ側の中央演算処理装置を用いてセンサ出力データから演算を行い、画像読み取り装置に求めた回帰直線のデータをダウンロードするように構成してもよい。
【００６９】
また、サンプリングしたセンサ出力データが、図５に示すように、隣接するＣＣＤセンサエレメントのセンサ出力に比べ、急激に変動している場合、これを基準面に付着したゴミによるイレギュラーなデータとして排除し、アウトライン近似の演算に使用しないように構成してもよい。
【００７０】
これにより、基準面に付着したゴミや、基準面についたキズなどにより光量分布のアウトライン近似波形が不正確なものとなることを防ぐことができるようにしている。通常、隣接するＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきは５％以内であるので、隣接するＣＣＤセンサエレメントからのセンサ出力データが５％以上変動している場合、これをゴミなどによるイレギュラーなデータとして排除するように構成している。
【００７１】
このようにして求めたランプの光量分布の特性を示す近似したアウトライン波形は、図６（ａ）に示すように、ブロック間で不連続な波形となる場合がある。
【００７２】
このままの波形でシェーディング補正を行うと、ブロック間の境界部分の隣接画素に階調の段差が発生し、シェーディング補正後の画像に縦スジ状のノイズが発生する場合があるので、ブロック間の段差をなくすよう、境界部分において、図に示すように両直線の端点の差の中間の点を結ぶ直線とするように補正することで、図６（ｂ）に示すような連続した波形に補正するように構成してもよい。
【００７３】
また、基準面の基準色を所定の反射率の灰色を使用していた場合、シェーディング補正に使用する白基準波形に換算するため、所定の倍率の乗算処理による補正をこのアウトライン波形に加えるように構成している。
【００７４】
例えば、反射率４０％の灰色を基準色としている場合には、図７に示すように、基準色の読み取りにより求めた光量分布の特性を示すアウトライン波形を、シェーディング補正に用いる白基準波形のベースとして使用するために、アウトライン波形を２．５倍するようにしている。
【００７５】
従来の基準面の基準色を読み取って白基準波形を求める装置では、基準面を所定の反射率の灰色とした場合に、この乗算処理による波形の補正時に、基準面に付着したゴミや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきの影響が強調されやすく、ノイズの原因となっていたが、本装置では、アウトライン化した滑らかな波形を乗算処理するため、このようなノイズの発生を防ぐことができるようになっている。
【００７６】
ＣＣＤラインイメージセンサの１ライン分の出力データを複数のブロックに分割して、ブロックごとにアウトライン近似により光量分布の波形を求めるのであるが、このとき、ブロックに分割する単位として、一定の画素分のＣＣＤセンサエレメントの出力データを一つのブロックとして分割してもよいが、図８に示すように、ブロックに分割する単位を可変として分割できるように構成してもよい。
【００７７】
ランプの光量は、両端の電極付近で光量が大きく変化するという特性があるので、このような変化が大きい部分では分割するブロック数を多くし、光量変化の小さい中央部分では分割するブロック数を少なくすることで、アウトライン近似による波形を、実際のセンサ出力データの波形に近くなるようにすることができるとともに、不要な計算を減らすことで、処理速度を向上させることもできるようになる。
【００７８】
以上のようにして求めた、ランプの光量分布の特性を示すアウトライン波形に対し、不揮発性メモリに記憶しておいた、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき情報を反映させるため、図９（ａ）に示すように、ＣＣＤセンサエレメントごとの差分量を、上記の処理により算出したアウトライン波形上の値に対し演算を行うことで、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつき情報を合成する処理を行い、図９（ｂ）に示すような、シェーディング補正用の白基準波形を算出する。
【００７９】
また、基準面の基準色として液晶調光ガラスを使用した場合のように、基準色の均一性が著しく低いような場合、白基準波形のベースとなる波形として、基準面の基準色を読み取ってアウトライン化した波形を使用できないようなときには、
以下のような構成により白基準波形を算出するようにしてもよい。
【００８０】
図１０に示すように、工場出荷などの初期状態において、基準となる白の用紙をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化した波形（白基準用紙アウトライン波形、図中Ｃの波形）を求め、これと同時に基準面の基準色をＣＣＤラインイメージセンサにより読み取り、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化した波形（初期基準面アウトライン波形、図中Ａの波形）を求め、不揮発性メモリなどに記憶しておく。
【００８１】
実際の画像読み取りの際には、図１１に示すように、画像読み取りの前処理として基準面の基準色の読み取りを行い、読み取られたセンサ出力データからアウトライン化した波形（読み取り時基準面アウトライン波形、図中Ｂの波形）を求め、この波形と初期基準面アウトライン波形との変動量の比率を求めることで、読み取り時のランプの光量分布特性の変動量が求められ、この比率分の変動量を白基準用紙アウトライン波形に合成（（Ｂ÷Ａ）×Ｃ）した波形（図中Ｄの波形）を算出する。
【００８２】
算出された波形に、ＣＣＤセンサエレメントごとのＰＲＮＵのばらつき情報を合成することで、シェーディング補正に使用する白基準波形を求めるように構成してもよい。
【００８３】
このようにして算出したシェーディング補正用の白基準波形を用いて、シェーディング補正を行うように構成している。
【００８４】
【発明の効果】
この発明により、以下に示すような効果が期待できる。
【００８５】
ＣＣＤラインイメージセンサにより、原稿画像を光学的に読み取って電子データに変換して画像データとして読み取る画像読み取り装置において、画像読み取り装置のＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのエレメントごとのばらつきや、原稿を照らすランプの光量分布などの光学的な特性の影響を補正することで、正確な画像を読み取るシェーディング補正機能を有する装置が考案されている。
【００８６】
従来のシェーディング補正機能を有する画像読み取り装置においては、基準色となる基準の白を、原稿の裏当て面などに備え、これを画像の読み取り前に読み取ることで、シェーディング補正に用いる白基準波形を得るようにしていた。
【００８７】
しかし、近年この原稿の裏当て面に所定の反射率の灰色を使用することで、原稿のエッジを検出することができるようにし、自動的に原稿画像サイズの認識を行えるようにしたり、原稿の裏写りを防ぐようにしたりする装置が登場してきた。
【００８８】
このような基準面の基準色が所定の反射率の灰色を使用している場合、この基準面にゴミが付着して汚れた場合や、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきによるセンサ出力データのばらつき量が、シェーディング補正に用いる白基準波形に換算するときに強調されてしまい、従来の基準色を白とした場合よりも補正後の画像に縦スジ状のノイズが発生しやすいという問題があった。
【００８９】
本発明を使用することにより、原稿の裏当て面に備えた基準色を所定の反射率の灰色を使用し、原稿画像のサイズの自動認識や画像の裏写りの防止を行えるようにした場合でも、基準面に付着したゴミや、ＣＣＤセンサエレメントのＰＲＮＵのばらつきの影響によるノイズの発生しない、正確なシェーディング補正を行える画像読み取り装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成図である。
【図２】ＣＣＤセンサエレメントの特性のばらつき情報の取得処理説明図である。
【図３】ランプの光量分布特性を示す波形の算出処理説明図である。
【図４】一次の回帰直線によるアウトライン近似の求め方の説明図である。
【図５】ゴミによるイレギュラーデータの排除処理の説明図である。
【図６】アウトライン近似により求めた波形の連続化処理の説明図である。
【図７】基準色が所定の反射率の灰色の場合の換算処理の説明図である。
【図８】ブロックに分割する単位を可変とする場合の説明図である。
【図９】ＣＣＤセンサエレメントの特性の合成処理説明図である。
【図１０】基準アウトライン波形の説明図である。
【図１１】白基準用紙アウトライン波形をベースとした場合の説明図である。
【図１２】ＡＤＦ型の画像読み取り装置の基準面の説明図である。
【図１３】基準面の読み取りにより得られた白基準波形の説明図である。
【図１４】基準面にゴミが付着していた場合の説明図である。
【図１５】基準面のゴミによる影響の説明図である。
【図１６】裏当ての基準色を所定の反射率の灰色にした場合の説明図である。
【図１７】センサ出力のばらつきが強調されることの説明図である。
【符号の説明】
１：ＣＣＤセンサエレメント特性記憶部
２：光量分布波形生成部
３：白基準波形生成部
４：シェーディング補正の実行部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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