(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元配列された複数の光電変換素子を有するラインセンサによって、白基準部材の白基準画像を読み取り、各光電変換素子の出力に基づいて補正用白基準データとして記憶し、原稿の画像を読み取る際に、各光電変換素子の出力を補正用白基準データに基づいて補正するシェーディング補正方式を採用する画像処理装置を備えた画像読取装置において、
白基準部材の主走査方向の両端位置で補正用白基準データのピークホールドを行うピークホールド手段、このピークホールド値が所定レベル以上のとき、白基準先頭ラインであると判断する判断手段、白基準先頭ラインであると判断された場合は、補正用白基準データのレベルに基づいてビデオアンプのゲインコントロール値を決定するゲインコントロール値決定手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像読取装置において、
決定されたゲインコントロール値に基づいてシェーディング補正データのサンプリングを行う際に、新規に取り込んだデータを検証することにより、補正用白基準データとして取り込むべきかどうかを判断することを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像読取装置において、
補正用白基準データとして取り込むべきと判断した際には、補正用白基準データの平均化処理演算の対象としてデータを演算に加え、対象外と判断した際には前ラインまでに平均化処理を行ったデータに置き換えて補正用白基準データの平均化処理演算を行うことを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像読取装置において、
補正用白基準データとして取り込むべきと判断した際には、補正用白基準データの平均化処理演算の対象としてデータを演算に加え、対象外と判断した際には取り込むべきデータが現れて演算処理が完結するまで副走査方向に補正用白基準データのサンプリング位置を変えて補正用白基準データのサンプリングを続け、各画素の補正用白基準データとしての演算処理が終了した時点で白基準データのサンプリングを終了することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ、複写機等において、画像読み取りを行うために一次元のラインセンサを有する画像読取装置に関し、特に、ラインセンサによって、白基準部材の白基準画像を読み取り、各光電変換素子の出力に基づいて白基準データとして記憶し、原稿の画像を読み取る際に、各光電変換素子の出力を補正用白基準データに基づいて補正するシェーディング補正技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像読取装置の画像処理部は、一次元配列された複数の光電変換素子を有するラインセンサ（ＣＣＤに代表される）を用いて読み取られた画像データに対して各種の画像処理を行う。その一つにＣＣＤ画素ごとの感度むらや照度むらを補正するためのシェーディング補正がある。
これは原稿読み取り台（コンタクトガラス）の有効画像読み取り領域外に補正用白基準データを作成するための白基準部材を用意しておき、白基準部材を読み取って補正用白基準データとして記憶し、実際の原稿の読み取りの際に、各ＣＣＤの出力を補正用白基準データに基づいて補正するというものである。
【０００３】
このシェーディング補正に関する技術は是までに種々提案されている。例えば特開平３−２８９８７２号公報には、シェーディング補正の白基準を読み取るとき、白原稿を副走査方向に複数ライン読み取り、読み取られた各ラインのイメージデータを主走査方向に複数のブロックに分割し、主走査方向の同一位置にあたるブロック複数ライン分をそれぞれサンプリングし、これにより得られたサンプリングデータについて、値が最大のもの、及び最小のものから所定の数のデータを除去し、残りのデータについて平均値を求め、シェーディング補正用データを作成するようにした技術が提案されている。
【０００４】
また、特開平６−１２１１６２号公報には、白基準部材の第１領域における白基準画像をラインセンサで読み取り、各光電変換素子の出力に基づいて暫定補正用データを記憶し、第１領域に対して主走査方向にずれた白基準部材の第２領域における白基準画像をラインセンサで読み取り、各光電変換素子の出力を暫定補正用データに基づいて補正して暫定補正済データとして記憶し、暫定補正済データに基づいて白基準部材の欠陥を特定し、特定された欠陥に基づいて暫定補正用データを修正することによって補正用データを作成する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、白基準読み取り時のノイズを除去して正確なシェーディング補正を行う技術は従来より知られている。
ところで、シェーディング補正を行うための白基準の読み取りは画像データを読み込む前に白基準部材を読み込むことにより行うが、白基準部材の読み取り位置への走行体の移動は、例えばステッピングモータを用いる場合は、白基準部材の位置まで移動するのに必要な数のステッピングパルスを白基準部材読み取り位置に合わせて発生させ、ステッピングモータをこのステッピングパルス分駆動することで行っていた。
【０００６】
そして、そのパルス数を発生した後にビデオのゲインコントロール値を読み取り、白基準データの読み取りを行っていた。ここで、白基準部材位置への移動に際しての精度の問題があり、移動精度ばらつきを吸収するために、副走査方向にマージンを持たせている。
【０００７】
しかしながら、白基準部材を際限なく大きくすることは困難であり、また装置そのものの小型化の要求があり、限られた大きさの白基準部材で白基準データの読み取りを確実に行わなければならない。
【０００８】
白基準データを読み込むための白基準部材の位置が、本来あるべき位置からずれていると、白基準部材の外にある画像データを読み取ってしまい、正しくシェーディング補正演算を行えない場合が生じるという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、白基準部材の副走査方向の読み取り先頭位置を特定し、読み取り先頭位置が白基準部材から外れないようにし、かつ、白基準部材の副走査方向先端部の長さマージンを最小に押さえることができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一次元配列された複数の光電変換素子を有するラインセンサによって、白基準部材の白基準画像を読み取り、各光電変換素子の出力に基づいて補正用白基準データとして記憶し、原稿の画像を読み取る際に、各光電変換素子の出力を補正用白基準データに基づいて補正するシェーディング補正方式を採用する画像処理装置を備えた画像読取装置において、白基準部材の主走査方向の両端位置で補正用白基準データのピークホールドを行うピークホールド手段、このピークホールド値が所定レベル以上のとき、白基準先頭ラインであると判断する判断手段、白基準先頭ラインであると判断された場合は、補正用白基準データのレベルに基づいてビデオアンプのゲインコントロール値を決定するゲインコントロール値決定手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、決定されたゲインコントロール値に基づいてシェーディング補正データのサンプリングを行う際に、新規に取り込んだデータを検証することにより、補正用白基準データとして取り込むべきかどうかを判断することを特徴とする。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、補正用白基準データとして取り込むべきと判断した際には、補正用白基準データの平均化処理演算の対象としてデータを演算に加え、対象外と判断した際には前ラインまでに平均化処理を行ったデータに置き換えて補正用白基準データの平均化処理演算を行うことを特徴とする。
【００１３】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、補正用白基準データとして取り込むべきと判断した際には、補正用白基準データの平均化処理演算の対象としてデータを演算に加え、対象外と判断した際には取り込むべきデータが現れて演算処理が完結するまで副走査方向に補正用白基準データのサンプリング位置を変えて補正用白基準データのサンプリングを続け、各画素の補正用白基準データとしての演算処理が終了した時点で白基準データのサンプリングを終了することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に沿って詳細に説明する。
図１は画像読取装置の構成図である。
装置本体１の右側上部に自動給紙装置（ＡＤＦ）２が設けられ、本体上面には原稿読み取り台３が設けられており、これによってイメージスキャナを構成している。この場合、装置本体１の内部には、光源４ａとミラー４ｂとを備えた第１の走行体４と、ミラー５ａ，５ｂを備えた第２の走行体５と、レンズ６と、一次元の光電変換素子（本例ではＣＣＤを使用する）７と、第１、第２の走行体４，５を駆動するステッピングモータ８とからなる露光走査光学系９が設けられている。なお、この露光走査光学系９の下段の構成についてのここでの説明は省略する。
【００１５】
また、自動給紙装置２には、ＡＤＦユニット１０と、原稿台１１とが設けられている。ＡＤＦユニット１０内にはステッピングモータ１２が備えられている。さらに、原稿読み取り台３の上部に原稿押さえ板１４が回動自在に取り付けられており、原稿１３はその原稿押さえ板１４の下にセットされる。原稿読み取り台３の端部には、シェーディング補正用の白基準板１５が配置されている。
【００１６】
図２は画像読取装置の全体制御ブロック図である。また、図３はブックモード時の原稿読み取り部の構成図、図４はＡＤＦモード時の原稿読み取り部の構成図である。
図２に示す画像読取装置は、光源４ａ、ＣＣＤ７、ステッピングモータ８，１２、ＣＰＵ１６、光源ドライバ１７、ＣＣＤ駆動部１８、画像処理部１９、モータドライバ２０，２８、スキャンバッファ２５、Ｉ／Ｆコントローラ２６、バッファコントローラ２７を備える。
【００１７】
原稿読み取りモードとしては、図３に示すような原稿読み取り台３を用いて画像データの読み取りを行うブックモードと、図４に示すような自動給紙装置２を用いて画像データの読み取りを行うＡＤＦモードとがある。
【００１８】
そこで、まず、図３に示すようなブックモードにおける画像データ読み取りの基本動作について述べる。
原稿１３を原稿押さえ板１４下の原稿読み取り台３上にセットした後、ＣＰＵ１６は光源ドライバ１７を動作させて光源４ａをオンにする。次に、ＣＣＤ駆動部１８により駆動されるＣＣＤ７で白基準板１５を読み取り、画像処理部１９内のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）でアナログディジタル変換を行い、画像データのシェーディング補正用の基準データとして画像処理部１９内のＲＡＭ（図示せず）に記憶する。
【００１９】
ＣＰＵ１６は、モータドライバ（駆動装置）２０をドライブしてステッピングモータ８を動作させ、これにより、第１の走行体４は原稿１３のある方向へ移動する。第１の走行体４が原稿面を一定速度で走査することにより、その原稿１３の画像データがＣＣＤ７により光電変換される。
【００２０】
図５は図２に示す画像処理部１９の最も基本的な構成を示すブロック図である。
図５に示す画像処理部１９は、アナログビデオ処理部２１、シェーディング補正処理部２２、画像データ処理部２３、２値化処理部２４を備える。
ここで光電変換されたアナログビデオ信号ａは、アナログビデオ処理部２１でディジタル変換の処理まで行われた後、シェーディング補正処理部２２、画像データ処理部２３により、それぞれシェーディング補正、各種の画像データ処理を行った後、２値化処理部２４により所望とする２値化処理された２値化データｂを作成する。その後、その２値化データｂをスキャンバッファ２５に順次記憶していく。
【００２１】
Ｉ／Ｆコントローラ２６は、スキャンバッファ２５内のデータを外部のホストコンピュータ（図示せず）等の装置に出力する制御を行う。バッファコントローラ２７は、スキャンバッファ２５への画像データの入出力管理を行う。
【００２２】
次に、図４に示すようなＡＤＦモードにおける画像データ読み取りの基本動作について述べる。この場合にも、まず、白基準板１５が読み込まれた後、ステッピングモータ１２をＣＰＵ１６がモータドライバ（駆動装置）２８でドライブすることにより、原稿台１１にセットされた原稿１３を、分離ローラ２９、搬送ローラ３０で搬送していき、第１の走行体４の所定の読み取り位置まで搬送する。このとき、原稿１３は一定速度で搬送されていき、第１の走行体４は、停止したままで原稿面の画像データをＣＣＤ７で読み取る。
【００２３】
以下、ブックモードと同様の処理を行い、２値化された画像データは、スキャンバッファ２５に記憶され、Ｉ／Ｆコントローラ２６を介してホストコンピュータ（図示せず）等に送られる。
【００２４】
図６は図５に示す画像処理部１９をさらに詳細に示すブロック図である。
図５に示すアナログビデオ処理部２１は、プリアンプ回路３１と、可変増幅回路３２を備えている。また、シェーディング補正処理部２２は、Ａ／Ｄコンバータ３３、黒演算回路３４、シェーディング補正演算回路３５、ラインバッファ３６を備えている。
【００２５】
光源４ａにより原稿読み取り台３上にある原稿１３を照射し、反射光をシェーディング調整板３７を通してレンズ６によって集光し、ラインセンサ７にて結像する。なお、図６では、説明簡単化のために、反射光を折り返すためのミラーは省略している。シェーディング調整板３７は、ラインセンサ７の中央部と端部での反射光量の差を無くすための光量調整の役割を果たす。
これは、シェーディング演算処理において、あまりにラインセンサ中央部と端部で反射光量の差が有りすぎると、多分に歪を含んだ演算結果しか得られないために、予め反射光量の差を無くした後にシェーディング演算処理を行うためのものである。
【００２６】
図７（ａ），（ｂ）はシェーディング調整板の有無による再現レベルの相違を示す説明図であり、同図（ａ）が、調整板３７が無い場合の白基準板１５のビデオデータを読み込んだ際の再現レベル分布である。このように中央部のレベルが高く、端部でレベルが落ちる。
同図（ｂ）が、シェーディング調整板３７を用いた際のレベル分布例である。ラインセンサ７で光電変換をした後に、アナログビデオデータとしてレベル調整し、Ａ／Ｄコンバータ３３にてディジタル変換を行う。ディジタル化したビデオデータは黒側のオフセット分となる部分を黒演算回路３４の演算処理にて取り除き、シェーディング補正演算回路３５に送る。
【００２７】
特に詳しくは説明しないが、この際の黒側のオフセット分には、ラインセンサ７からの出力が２チャンネル構成の場合、チャンネル間の差分を含んでいる。ここでの演算処理は、特にはチャンネル間の誤差成分を除くのが大きな目的である。
【００２８】
白基準データのサンプリング処理を行う前にビデオデータに対する増幅処理のゲイン値を決定するためにゲイン設定用のデータ読み取りを行わなければならない。白基準板１５を設定した固定ゲイン値にて読み取り、その読み取ったラインデータ中の画素のピーク検出処理を行うことにより、そのピーク値を以てビデオデータに対する増幅処理のゲイン設定とする。よってシェーディング演算処理用の白基準データのサンプリングからそのゲイン値にて画像データを読み取る。
【００２９】
ゲイン設定用のピークデータの検出は白基準板１５の副走査方向の先頭ラインを検出して行う。白基準板１５の先頭位置は黒部材である必要がある。黒部材であることにより、白基準板１５との切り分けを行うことができる。白基準板１５の先頭ラインを検知する処理例を示す。
【００３０】
図８は白基準板のビデオレベルデータ中の検知位置Ａ及びＢを示す。図９は白基準板先頭ライン検出回路のブロック図、図１０は白基準板先頭ライン検出及びピークホールドデータサンプリングラインのタイミング図である。
図８に示すＡ範囲とＢ範囲の画像データを基に白基準先頭ライン検出信号を出力する図９に示す検出ブロック４１は、Ａ範囲画像データ用のピークホールドブロック４１ａと、Ｂ範囲画像データ用のピークホールドブロック４２ｂと、これらの出力を基に白基準先頭ラインを判断する白基準先頭ライン判断ブロック４３を備えている。
【００３１】
白基準板１５外部が黒であると、ビデオデータは殆どレベルを持たない。このレベルデータ中の検知位置がＡ及びＢの範囲である。Ａ，Ｂの範囲の中でピークホールド処理を行い、検出したレベルがある設定したレベルよりも高いときに判断ブロック４３は白基準板１５を読み取ったデータであると判断し、そのラインデータを白基準板１５の先頭ライン位置であると判断する。
【００３２】
なお、Ａ，Ｂと白基準板１５の主走査方向の両端の位置でピークホールド処理を行ったのは、もし白基準板１５の取り付け状態により斜めに設置されていた場合にはＡ，Ｂの両端とも白基準板１５であると判断してはじめて白基準先頭ラインであると判断させるためである。そのために両端を検出位置としたものである。
【００３３】
もし、片側だけ白基準板１５と判断した際には、その白基準板１５が斜めに設置されていることになり、正しく白基準板１５を読み取ることができない。また白基準板１５のエッジ部分では反射の状態が特に大きく変化する可能性があるので、先端ラインを検出してから数ライン進めたところの白基準板１５の読み取りでピークホールド処理を行うことが望ましい。
本処理によって白基準板１５の先端ライン検出を行い、その先端ライン検出からピークホールド処理を行うことによって正しいビデオアンプに対するゲイン設定を行うことができる。
【００３４】
上記ビデオデータの増幅処理に対して正しいゲイン設定を行い、そのゲイン設定により白基準データをサンプリングする。サンプリング処理の際には主走査方向、副走査方向にサンプリングした白基準データが新規に白基準データの平均演算処理に加えてよいかどうかの判断処理を行う。
【００３５】
その際には、例えば主走査方向に隣接の画素とのレベル差を幾つ以内にするかを設定し、もしその差分設定以上のレベル差を検知した際には異常画素であると判断する。また副走査方向に対しても同様に前ラインデータとのレベル差を幾つまでにするかを予め設定しておき、そのレベル差以上の差分を検出したなら異常画素であると判断する。
本例では主走査方向、副走査方向の両方を異常画素の検出対象としたが、主走査方向及び副走査方向の単独処理であっても同様である。
【００３６】
新規に取り込んだデータが、白基準データとして取り込むべきと判断した際には、平均値処理演算ブロックによる白基準データの平均化処理演算の対象として、そのデータを演算処理に加える。逆に、対象外と判断した際には前ラインまでに平均化処理を行ったデータを現データに置き換えて白基準データの平均化処理を行う。本処理を行うことにより異常画素を含まない白基準データを形成することができる。
【００３７】
図１１は白基準データ取り込み判断処理及び平均化演算処理の第１の例を示すブロック図である。
白基準データ格納用のラインバッファ５１、副走査方向差分検出ブロック５２、主走査方向差分検出ブロック５３、平均化処理演算ブロック５４を備えている。
【００３８】
新規の読み取りデータと前ラインまでの平均化処理データとの比較を副走査方向差分検出ブロック５２で行い、主走査方向に対しては主走査方向差分検出ブロック５３で行う。主走査方向に関しては１タイミング前の主走査方向の画素との比較処理を行い、その差分結果で新規読み取りデータを、平均化処理演算ブロック５４による平均化処理演算に加えるかを決める。なお、差分量は設定スレッシュの形で与える。
【００３９】
平均化演算処理ブロック５４ではこの判定結果を受けて、新規読み取りデータを演算処理に入れるか前ラインまでの平均化処理データを演算に用いるかの処理を行い、白基準データを生成する。例えば、平均化処理を４データに対して行う場合には４ライン分のデータを読み込んで白基準データを生成する。
【００４０】
また、新規に取り込んでデータが、白基準データとして取り込むべきと判断した際には白基準データの平均化処理演算の対象として、そのデータを演算処理に加える。逆に対象外と判断した際には演算処理を行わず、次ライン以降で取り込むべきデータが現れて平均化演算処理が完結するまで、副走査方向に白基準データのサンプリング位置を変えて白基準データのサンプリングを続け、各画素の白基準データとしての演算処理が終了した時点で白基準データのサンプリングを終了する。
本処理を行うことにより異常画素を含まず、さらに平均化処理に対して新規のデータを演算処理対象とした白基準データを形成することができる。
【００４１】
図１２は白基準データ取り込み判断処理及び平均化演算処理の第２の例を示すブロック図である。
副走査方向差分検出ブロック５２、主走査方向差分検出ブロック５３の他、白基準データ格納及び演算処理対象画素カウント値格納用のラインバッファ６１、平均化処理演算及び演算対象カウント処理用のブロック６２を備える。
【００４２】
主走査方向、副走査方向の差分検出は上述した通りであるが、平均化処理を行う上で、例えば４データを平均化処理する際には、新規読み取りデータが平均化演算処理に加えられるかどうかを、ブロック６２でそれぞれの画素単位にカウント処理し、カウント処理した結果をラインバッファ６１に白基準データと共に格納する。このカウント値が全ての白基準データにおいて４になったところで白基準データのサンプリングを終了する。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、白基準部材の副走査方向の読み取り先頭位置を特定することで、読み取り先頭位置が白基準部材から外れることを防止し、また白基準部材の副走査先端部の長さマージンを最小に抑えることが可能となる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、白基準データとしての演算処理に欠陥画素を取り入れないようにすることが可能になる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、欠陥画素検出による再読み取りを実施しないので、処理上のオーバヘッドを無くすことが可能になる。
【００４６】
請求項４記載の発明によれば、白基準データ中に欠陥画素を含まない精度の高い白基準データを生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像読取装置の構成図である。
【図２】画像読取装置の全体制御ブロック図である。
【図３】ブックモード時の原稿読み取り部の構成図である。
【図４】ＡＤＦモード時の原稿読み取り部の構成図である。
【図５】図２に示す画像処理部の最も基本的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す画像処理部をさらに詳細に示すブロック図である。
【図７】シェーディング調整板の有無による再現レベルの相違を示す説明図である。
【図８】白基準板のビデオレベルデータ中の検知位置Ａ及びＢを示す図である。
【図９】白基準板先頭ライン検出回路のブロック図である。
【図１０】白基準板先頭ライン検出及びピークホールドデータサンプリングラインのタイミング図である。
【図１１】白基準データ取り込み判断処理及び平均化演算処理の第１の例を示すブロック図である。
【図１２】白基準データ取り込み判断処理及び平均化演算処理の第２の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１５  白基準板
１９  画像処理部
２１  アナログビデオ処理部
２２  シェーディング補正処理部
２３  画像データ処理部
２４  ２値化処理部
３５  シェーディング補正演算回路
４１  白基準板先頭ライン検出ブロック
４２ａ，４２ｂ  ピークホールドブロック
４３  白基準先頭ライン判断ブロック
【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】
0003754173.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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