(57)【要約】【課題】基準パターンにおけるマーク間隔を正確に得ることができない場合でも補正できる画像読み取り装置を提供する。【解決手段】基準パターン５０は、３個以上のマーク５１を等間隔で１列に並べて構成される。マーク認識手段２２１は、認識したマーク５１それぞれに対して、読み取った順にマーク番号ｍを付与し、マーク番号ｍに対応するマーク位置ｐ（ｍ）とマーク番号ｍに対応する画素ライン番号ｎ（ｍ）とを組にして、データ記憶領域２１２に記憶する。マーク位置推定手段２２２は、組（ｐ（ｍ），ｎ（ｍ））を最小二乗法を用いて統計処理することにより、マーク位置ｐ（ｍ）と画素ライン番号ｎ（ｍ）との関係を近似的に推定するための近似式（回帰直線）ｙ＝Ａ×ｘ＋Ｂを求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿上の原画像とこれに並置された補正用画像とを同時に読み取るための、複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、
前記主走査方向に垂直な副走査方向に沿って前記線形読み取り手段で前記原画像を読み取るときに生じる誤差の補正を前記補正用画像の読み取りデータを用いて行う補正手段と
を備え、
前記補正用画像は、所定の間隔で並べられた３個以上のマークからなり、
前記補正手段は、前記読み取りデータから前記補正用画像上における各前記マークの位置の推定を所定の手法で行い前記推定の結果に基づき前記補正を行う
画像読み取り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像読み取り装置であって、
前記所定の間隔は、等間隔である
画像読み取り装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像読み取り装置であって、
前記所定の手法は、最小二乗法である
画像読み取り装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の画像読み取り装置であって、
前記所定の手法は、ＬＭｅｄＳ（Least-Median-of-Squares）法および最小二乗法の組み合わせである画像読み取り装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像読み取り装置であって、
前記補正用画像は前記原画像内に設けられている
画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読み取り装置に関し、特に、読み取りにおいて生じる誤差（伸縮）を補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスキャナ等の画像読み取り装置は、受光素子が主走査方向に沿って一列に並んだラインセンサで原稿から画像を読み取るために、原稿とラインセンサとの相対位置を、主走査方向に垂直な副走査方向にほぼ一定の速度で移動させていた。しかし、このとき、モータの回転むら等に起因して移動速度が変動するので、読み取られる画像が実際より副走査方向に伸縮するという問題点があった。
【０００３】
このような問題点を解決するために、特許文献１等では、ラインセンサ１の長手方向（矢印ａ）への電子的走査により主走査を行うとともに前記長手方向と直角をなす方向（矢印ｂ）でのラインセンサ１と原稿１１との相対的移動により副走査を行って主走査毎の画像処理を行うとともに、ラインセンサ１の主走査方向の読み取り有効範囲内（矢印ａ）に副走査方向に等間隔に所定のマークを有する基準画像１０（基準パターン）を設け、ラインセンサ１により原稿画像とともに前記基準パターンを読み取った画像からマークの間隔を認識する。そして、認識されたマーク間の画素数が、既知のマーク間画素数ｄｎ（一定値）と一致するように、原稿画像の画像補正を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０３８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像読み取り装置においては、受光素子における集光にズームレンズを用いた場合や、原稿が伸縮あるいは湾曲する場合、および原稿のカメラに対する角度が変化する場合などには、読み取られた画像のマーク間隔が伸縮する。そのため、マーク間に存在する画素の個数であるマーク間画素数ｄｎを正確に得ることができないので、特許文献１に記載の技術を利用することはできない。
【０００６】
また、基準パターンのマーク間隔が等間隔でない場合には、マーク間画素数ｄｎが位置によって変動するので、特許文献１に記載の技術を利用することはできない。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、基準パターンにおけるマーク間隔を正確に得ることができない場合でも補正できる画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像読み取り装置は、原稿上の原画像とこれに並置された補正用画像とを同時に読み取るための、複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、主走査方向に垂直な副走査方向に沿って線形読み取り手段で原画像を読み取るときに生じる誤差の補正を補正用画像の読み取りデータを用いて行う補正手段とを備え、補正用画像は、所定の間隔で並べられた３個以上のマークからなり、補正手段は、読み取りデータから補正用画像上における各マークの位置の推定を所定の手法で行い推定の結果に基づき補正を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像読み取り装置は、原稿上の原画像とこれに並置された補正用画像とを同時に読み取るための、複数個の読み取り素子が主走査方向に沿って１列に並べられたラインセンサを有する線形読み取り手段と、主走査方向に垂直な副走査方向に沿って線形読み取り手段で原画像を読み取るときに生じる誤差の補正を補正用画像の読み取りデータを用いて行う補正手段とを備え、補正用画像は、所定の間隔で並べられた３個以上のマークからなり、補正手段は、読み取りデータから補正用画像上における各マークの位置の推定を所定の手法で行い推定の結果に基づき補正を行う。従って、補正用画像におけるマーク間隔を正確に得ることができない場合でも補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る画像読み取り装置としてのスキャナは、３個以上のマークからなる基準パターンにおいて、マークの位置を近似的に表す近似式を導出し、この近似式を用いてマーク間隔（マーク間画素数）を算出（推定）することを特徴とする。以下、図面を参照して実施の形態およびその変形例について説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るスキャナの構成を模式的に示す斜視図である。図１に示されるスキャナは、画像読み取り手段１００と計算機２００とから構成される。
【００１２】
画像読み取り手段１００は、原稿支持台１０と、受光部２０と、アクチュエータ３０とを備えている。
【００１３】
原稿支持台１０は、原画像が印刷された紙等からなる原稿３００を被写体として配置させ支持するためのものである。
【００１４】
受光部２０は、原稿３００から原画像を読み取るための読み取り素子としての受光素子（図示しない）が主走査方向ａに沿って複数個１列に並べられたラインセンサ（図示しない）と受光した光をラインセンサ上に集光するレンズ（図示しない）とを含み、主走査方向ａに延在している。すなわち、受光部２０は、本発明に係る線形読み取り手段として機能する。
【００１５】
アクチュエータ３０は、例えばステッピングモータ等からなるモータ３１とモータ３１で駆動され副走査方向ｂに沿って受光部２０を移動する１軸移動ステージ３２とから構成される。すなわち、アクチュエータ３０は、原稿３００に対する受光部２０の相対位置を副走査方向ｂに沿って移動させる。なお、これに限らず、あるいは、ミラーを設けこれを回転させることにより、アクチュエータ３０を用いることなく（すなわち原稿３００に対する受光部２０の相対位置を移動させることなく）原稿３００をスキャンしてもよい。
【００１６】
計算機２００には、配線４１を介して、受光部２０のラインセンサから画像等のデータが入力され、内蔵するメインメモリ２１０に記憶される。また、計算機２００は、配線４２を介して、内蔵するＣＰＵ２２０でモータ３１を制御する。
【００１７】
メインメモリ２１０は、画像を記憶するための画像記憶領域２１１と、画像以外のデータを記憶するためのデータ記憶領域２１２とを備えている。
【００１８】
また、ＣＰＵ２２０は、マーク認識手段２２１とマーク位置推定手段２２２と画像補正手段２２３とを備えている（言い換えれば、ＣＰＵ２１０は、所定のプログラムにより、これら各手段として機能する）。
【００１９】
原稿支持台１０上には、原稿３００の横に、原稿３００を読み取るときに生じる誤差を補正するための補正用画像として、基準パターン５０が配置されている。図２は、図１の基準パターン５０を示す拡大上面図である。図１〜２に示されるように、この基準パターン５０は、主走査方向ａに垂直な副走査方向ｂに沿って３個以上のマーク５１を等間隔で１列に並べて構成される。なお、原稿３００および基準パターン５０はいずれも原稿支持台１０に固定されており移動しない。また、この基準パターン５０は、原稿支持台１０内に設けられていてもよく、あるいは、原稿３００内に設けられていてもよい。
【００２０】
図１において、受光部２０は、アクチュエータ３０により副走査方向ｂに沿ってほぼ一定の速度で移動されつつ、主走査方向ａに沿い受光素子を用いて電子的に受光を行うことにより、原稿３００および基準パターン５０を読み取る。以下では、ラインセンサの１回の読み取り動作で読み取られる１列の画像データを画素ラインと呼ぶ。
【００２１】
１列の画素ラインには、読み取られた順に画素ライン番号ｎ（０≦ｎ≦Ｎを満たす整数：Ｎは自然数）が付与され、原画像データとして画像記憶領域２１１に記憶される。
【００２２】
本実施の形態においては、原稿３００の端部と原稿３００のスキャンを開始するときに最初に読み取られるマーク５１とは、副走査方向ｂにおいて同じ位置で一致しているものとする。また、受光部２０での読み取りは、上記のような、最初に読み取られるマーク５１より手前（すなわち原稿３００の端部より手前）で開始されるものとする（言い換えれば、原稿３００の途中から読み取りを開始することはない）。
【００２３】
上述したように、基準パターン５０を構成する複数個のマーク５１は副走査方向ｂに沿って等間隔で並べられているので、マーク５１にマーク番号ｍ（０≦ｍ≦Ｍ、但しＭは２以上の自然数）を０から昇順に付与した場合には、マーク番号ｍを有するマーク５１の副走査方向ｂにおけるマーク位置ｐ（ｍ）はｍに比例し、その比例定数は図２のマーク間隔ｄに一致する。本実施の形態においては、簡単のために、このマーク間隔（比例定数）ｄ＝１とする。すなわち、ｐ（ｍ）＝ｍとなる。
【００２４】
マーク認識手段２２１は、画像記憶領域２１１に記憶された原画像データのうち基準パターン５０に対応する部分を副走査方向ｂに沿って微分し局所的な最大値を得ることにより、各マーク５１について始点の画素ライン番号および終点の画素ライン番号を求める（図２から明らかなように、マーク５１の始点および終点においては、画像データの変化量が最大となる）。そして、始点の画素ライン番号と終点の画素ライン番号との中間値をマーク位置ｐに対応する画素ライン番号ｎとして認識する。
【００２５】
マーク認識手段２２１は、認識したマーク５１それぞれに対して、読み取った順にマーク番号ｍを付与する。そして、図３に示されるように、マーク番号ｍに対応するマーク位置ｐ（ｍ）とマーク番号ｍに対応する画素ライン番号ｎ（ｍ）とを組にして、データ記憶領域２１２に記憶する。
【００２６】
マーク位置推定手段２２２は、データ記憶領域２１２に記憶された組（ｐ（ｍ），ｎ（ｍ））を最小二乗法（例えば「新編  統計的方法  改訂版」第２１５頁、９．５節−回帰分析、森口繁一編、日本規格協会、１９８９年）を用いて統計処理することにより、マーク位置ｐ（ｍ）と画素ライン番号ｎ（ｍ）との関係を近似的に推定するための近似式（回帰直線）ｙ＝Ａ×ｘ＋Ｂを求める（Ａ，Ｂは実数の定数であり、ｘはマーク位置ｐ（ｍ）に、ｙは画素ライン番号ｎ（ｍ）に、それぞれ対応している）。図４は、図３の組（ｐ（ｍ），ｎ（ｍ））から導出された回帰直線の例を示すグラフである。図４においては、回帰直線の傾きを示す定数Ａ＝８．２０９１となる場合が示されている。
【００２７】
この定数Ａは、マーク位置ｐ（ｍ）が１だけ増加した場合（ｐ（ｍ）＝ｍであるので、すなわちマーク番号ｍが１だけ増加した場合）における画素ライン番号ｎ（ｍ）の増加量を示しているので、隣り合うマーク５１間に存在するマーク間画素数ｄｎに一致する。すなわち、図４においては、マーク間画素数ｄｎ＝Ａ＝８．２０９１と推定することができる。
【００２８】
画像補正手段２２３は、画像記憶領域２１１に記憶された原画像データを、図４の回帰直線を用いて補正する。すなわち、原画像データにおける画素ライン番号ｉ（０以上の整数）と補正後画像データにおける画素ライン番号ｊ（０≦ｊ≦Ｎを満たす整数）とに関して、画素ライン番号ｊが、ｐ（ｍ）×Ａ≦ｊ＜ｐ（ｍ＋１）×Ａの範囲内にある場合に、以下の式（１）が成立するように、補正を行う。なお、式（１）の右辺において小数点以下が０でない場合には、小数点以下を四捨五入する。
【００２９】
【数１】
2007306262.tif 000003
【００３０】
この式（１）は、画素ライン番号ｉと画素ライン番号ｊとを、ｊ＝ｐ（ｍ）×Ａの場合にはｉ＝ｎ（ｍ）となりｊ＝ｐ（ｍ＋１）×Ａの場合にはｉ＝ｎ（ｍ＋１）となるように、一次式で補間するものである。すなわち、補正後画像における画素ライン番号ｊの位置へ、式（１）を満たすような画素ライン番号ｉを有する画素ラインデータを移動させることにより、図４の各点を回帰直線に乗せるような補正を原画像データに行うことができる。
【００３１】
すなわち、マーク認識手段２２１、マーク位置推定手段２２２、および画像補正手段２２３は、本発明に係る補正手段として機能する。
【００３２】
なお、上述したように、本実施の形態においては、近似式への推定に最小二乗法を用いるので、下記の式（２）で表される分散σ2は、当然ながら最小となる。
【００３３】
【数２】
2007306262.tif 000004
【００３４】
このように、本実施の形態に係るスキャナは、３個以上のマークの位置を近似的に表す近似式（回帰直線）ｙ＝Ａ×ｘ＋Ｂを導出し、この回帰直線の傾きを示す定数Ａからマーク間画素数ｄｎを推定する。従って、マーク間隔（マーク間画素数）を正確に読み取ることができない場合でも補正できる。
【００３５】
また、最小二乗法を用いることにより、補正に伴う誤差を低減することが可能となる。
【００３６】
＜変形例１＞
実施の形態１においては、簡単のために、マーク５１が等間隔で並べられている場合（すなわちｐ（ｍ）がｍの一次式で表される場合）について説明した。しかし、これに限らず、マーク位置ｐ（ｍ）は、より複雑な式で表されてもよく、例えば図５に示されるように、隣り合うマーク５１どうしの間隔が１０と２０とを交互に繰り返すようなものであってもよい。このような場合、最初に読み取られるマーク５１の位置を原点とすると（すなわちｐ（０）＝０とすると）、マーク位置ｐ（ｍ）は、以下の式（３）で表される。
【００３７】
【数３】
2007306262.tif 000005
【００３８】
式（３）を用いることにより、ｐ（０）＝０、ｐ（１）＝１０、ｐ（２）＝３０、ｐ（３）＝４０、ｐ（４）＝６０というように、隣り合うマーク５１どうしの間隔が１０と２０とで交互に繰り返すような基準パターン５０においても、本発明が適用可能となる。すなわち、マーク５１が等間隔で並べられていない場合においても、マーク位置ｐをマーク番号ｍの関数として表すことができれば、本発明を適用可能である。
【００３９】
＜変形例２＞
実施の形態１においては、図４に示されるように、最小二乗法を用いて回帰直線を導出する場合について説明した。しかし、図４の複数個の点の中に、他の各点に比べ極めて大きく外れた点が存在する場合には、公知のＬＭｅｄＳ推定法（Least-Median-of-Squares；例えば「ロバスト統計に基づく画像解析」、栗田多喜夫、電子情報通信学会誌Vol.76 ,No.12 ,pp.1293-1297、１９９３年１２月）を用いることにより、このような点を統計処理から除外してもよい。すなわち、ＬＭｅｄＳ推定法を用いることにより、統計的に推定して信頼性が低いと判断された位置にあるマーク５１を処理対象から除いた上で、最小二乗近似を行うことができるので、回帰直線をより高い精度で導出することが可能となる。これにより、例えば原稿３００に塵等が付着しマーク５１として誤認識された場合においても、補正に伴う誤差を低減することが可能となる。
【００４０】
＜変形例３＞
実施の形態１では、式（１）において、右辺の小数点以下を四捨五入して成立するように補正を行う場合について説明した。しかし、小数点以下の処理としては、四捨五入に限らず、例えば公知のバイリニア法やバイキュービック法を用いてもよい。
【００４１】
バイリニア法を用いる場合には、式（１）の右辺を四捨五入せず小数点以下を切り捨てた整数ｓと式（１）の右辺を四捨五入せず小数点以下を切り上げた整数ｔとを用いて、補正後画像の画素ライン番号ｊを表せばよい。また、バイキュービック法を用いる場合には、整数ｓ，ｔに加えて、整数（ｓ−１），（ｔ−１）を用いて、補正後画像の画素ライン番号ｊを表せばよい。
【００４２】
これにより、補正後画像において同一の画素ラインデータが連続して並んだり、原画像の画素ラインデータの一部が利用されないことを防止でき、滑らかな補正後画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１に係るスキャナの構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る基準パターンを示す拡大上面図である。
【図３】実施の形態１に係るスキャナで補正される実測値の例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るスキャナで導出された回帰直線を示すグラフである。
【図５】変形例１に係るスキャナで補正可能なマーク位置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  原稿支持台、２０  受光部、３０  アクチュエータ、３１  モータ、３２  １軸移動ステージ、４１，４２  配線、５０  基準パターン、５１  マーク、２００  計算機、２１０  メインメモリ、２１１  画像記憶領域、２１２  データ記憶領域、２２０  ＣＰＵ、２２１  マーク認識手段、２２２  マーク位置推定手段、２２３  画像補正手段、３００  原稿。
【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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