JPH06205209A - 画像処理装置及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精度の良い画像識別を行なうこと。 【構成】 可視及び可視以外の情報を読み取る読取手段
（１００、１０１）を備え、可視領域において赤系統の
色味を有し、赤外領域において所定の吸収特性を有する
色材を検出することにより、画像を識別することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル複写機、画像
読み取りスキャナー、ファクシミリ等に用いることがで
きる画像処理装置及びパターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は特に有価証券の偽
造防止を目的に、可視パターン、可視的画像の特徴を検
出することにより識別することが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】ところが、上記従
来例では目に見えるパターンが識別目標であるために、
多数の有価証券に共通して識別パターンをデザインする
ことが困難であった。従って、Ｎ種の有価証券を識別す
るにはＮ種の特徴をあらかじめ設定しておき、独立に識
別させるしかなく、装置を安価に実現することも困難で
あった。

【０００４】そこで、本発明は精度良く画像識別可能な
画像処理装置、及び画像識別が行い易いパターン形成方
法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及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の画像処理装置は、可視及び可視以外
の情報を読み取る読取手段を備え、可視領域において赤
系統の色味を有し、赤外領域において所定の吸収特性を
有する色材を検出することにより、画像を識別すること
を特徴とする。

【０００６】また、本発明のパターン形成方法は、可視
領域において赤系統の色味を有し、赤外領域において所
定の吸収特性を有する色材により媒体上にパターンを形
成することにより、該パターンの形成された媒体の識別
を可能としたことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】本発明は上述の目的を達成するため、特定画
像として、通常、赤外吸収が存在する確率のゼロに等し
い色に、赤外吸収成分を含有させた色材を使用すること
により、精度の高い画像の識別を可能としたものであ
る。

【０００８】以下、好ましい実施例に基づき、本発明を
説明する。

【０００９】以下の実施例では本発明の適用例として複
写装置が示されるが、これに限る物ではなくイメージス
キャナなど他の種々の装置に適用出来ることは勿論であ
る。

【００１０】〈実施例１〉 （原稿特性）図１に、本発明で使用した、色材の分光反
射特性を示す。

【００１１】６００ｎｍから７００ｎｍにかけて、反射
率が高く、７００ｎｍから９００ｎｍにかけて、吸収す
る特性をもつ。

【００１２】このような特性を得るために、通常のレッ
ドの色材に、可視領域でほぼ透明であるが、近赤外域で
は吸収をもつ物質（本実施例では、三井東圧化学製ＳＩ
Ｒ−１７５を使用した）を混入して作成する。

【００１３】この色材を使う理由であるが、本発明者
は、全色空間にわたる約１０００種の印刷インキ３００
ｎｍから１１００ｎｍの分光反射特性を調査した。

【００１４】特に、７００ｎｍから９００ｎｍの近赤外
領域について、注目してみたところ、近赤外の吸収に次
の傾向があることが分かった。 １．濃度が高く、彩度が低い色材では、近赤外に吸収を
もつものがある。 ２．グリーン系の色材で彩度が高くても、近赤外に吸収
をもつものがある。

【００１５】さらに、近赤外を反射するのもについて、
調査したところ、レッド系の色材については、赤外吸収
のあるものは、１種も存在しなかった。

【００１６】従って、可視領域では視覚上赤系統に見え
る色であって、赤外吸収のある色材を使用することによ
り、特定原稿判定に対して、安全性の高い方法であるこ
とがわかる。

【００１７】図８に、複写をすべきでない原稿の一例を
示す。

【００１８】レターヘッドとして、レッドに見えて赤外
吸収をもつ塗料で、パターン６３１が印刷された複写禁
止原稿（以下原稿と記す）６３０である。

【００１９】原稿６３０上には、パターン６３１以外
に、一般的なインクで機密保持を要する文章やイメージ
６３２が情報として載っている。

【００２０】（イメージスキャナ部の構成）図３に本発
明の実施例の装置の外観図を示す。

【００２１】図３において２０１はイメージスキャナ部
であり、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分
である。また、２０２はプリンタ部であり、イメージス
キャナ２０１に読み取られた原稿画像に対応した画像を
用紙にフルカラーでプリント出力する部分である。

【００２２】イメージスキャナ部２０１において、２０
０は鏡面厚板であり、原稿台ガラス（以下プラテン）２
０３上の原稿２０４は、ハロゲンランプ２０５の光で照
射され、原稿からの反射光は、レンズ２０９によりカラ
ーセンサ（以下ＣＣＤ）２１０上に像を結び、フルカラ
ー情報レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成
分、及び赤外成分（１Ｒ）が、信号処理部２１１に送ら
れる。

【００２３】なお、読み取り部２０７は速度ｖで、カラ
ーセンサの電気的走査方向（以下、主走査方向）に対し
て垂直方向（以下、副走査方向）に機械的に動くことに
より、原稿全面を走査する。

【００２４】信号処理部２１１では読み取られた信号を
電気的に処理し、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエ
ロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各成分に分解し、面順
次にプリンタ部２０２に送出する。

【００２５】（プリンタ部の構成）イメージスキャナ部
２０１より送られてくるＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの画像信号
は、レーザドライバ２１２に送られる。レーザドライバ
２１２は信号に応じ、半導体レーザ２１３を変調駆動す
る。レーザ光はポリゴンミラー２１４、ｆ−θレンズ２
１５、ミラー２１６を介し、感光ドラム２１７上を走査
する。

【００２６】２１８は回転現像器であり、マゼンダ現像
器２１９、シアン現像器２２０、イエロー現像器２２
１、ブラック現像器２２２、より構成され、４つの現像
器が交互に感光ドラムに接し、感光ドラム２１７上に形
成されたＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの静電潜像を対応するトナー
で現像する。

【００２７】２２３は転写ドラムで、用紙カセット２２
４または２２５より給紙された用紙をこの転写ドラム２
２３に巻き付け、感光ドラム２１７上に現像されたトナ
ー像を用紙に転写する。

【００２８】このようにしてＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの４色が
順次転写された後に、用紙は定着ユニット２２６を通過
して排紙される。

【００２９】以上をもって、装置のおおまかな構成であ
るスキャナ部とプリンタ部の説明を終了する。

【００３０】次に、イメージスキャナ部２０１の詳細な
説明に移る。

【００３１】ＣＣＤ２１０の構成を図２に示す。

【００３２】図２（ａ）には、ＣＣＤ２１０の上部から
見た図を、図２（ｂ）には、断面図を示す。

【００３３】ＣＣＤ２１は、第１の画素列１００と第２
の画素列１０１により構成されている。

【００３４】第１の画素列は画素毎にＲフィルタ１０
２、Ｇフィルタ１０３、Ｂフィルタ１０４がＲ、Ｇ、
Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ…というように順次蒸着されており、Ｒ
ＧＢ３画素を１組とした１画素１０５を、最小読み取り
領域とする読み取り系を構成している。

【００３５】各画素毎に蒸着してあるフィルタの分光特
性を図４に、ハロゲンランプ２０５の発光分布特性を図
５に示す。

【００３６】また、一方、第２の画素列１０１は第１の
画素列１００の画素ピッチの３倍の画素ピッチで画素が
並んでいる。

【００３７】即ち、第２の画素ピッチは第１の画素列１
００の画素ピッチと同じピッチで画素が並んでいる。第
２の画素列１０１には図６に示す特性を有する可視光カ
ットフィルタが蒸着してあるので、画素列１０１では、
７００ｎｍ以下の成分がカットされ、赤外成分の読み取
りが行なわれる。

【００３８】さらに、図２（ｂ）に示す通り、第２の画
素列１０１は第１の画素列１００に対し、３００μｍの
段差ｄをつけて、光路長を長くとるようにしている。

【００３９】これは、波長の違いによって光学系の焦点
距離が異なり、赤外光は、光路長を長めにとらないと、
像がぼけてしまうためである。

【００４０】第１の画素列１００と第２の画素列１０１
の画素の寸法と、位置関係を図７に示す。ここでは、読
み取り部が４００ｄｐｉの解像度を有しているものと
し、さらに説明を簡潔にするために、光学系は等倍光学
系を用いているものとして説明する。

【００４１】４００ｄｐｉの解像度を実現するために
は、最小読み取り領域は６３．５μｍ×６３．５μｍと
なるので図７中、Ｒ画素１０２、Ｇ画素１０３、Ｂ画素
１０４はそれぞれ２１．１μｍ×６３．５μｍとなり、
１Ｒ画素は６３．５μｍ×６３．５μｍとなる。画素列
１００と画素列１０１の距離は、１２７μｍを設定して
いる。即ち、画素列１００または画素列１０１の丁度２
ライン分の距離を隔てていることになる。

【００４２】画素列１００と画素列１０１の読み取り信
号は、それぞれ信号処理部２１１に送出されるように制
御されている。

【００４３】次にパターン認識のシーケンスについて順
を追って説明する。

【００４４】本実施例においては偽造防止の対象となる
原稿の一例として、複写禁止原稿（例えば秘密文書）を
用いて説明するが本発明はかかる対象に限定されるもの
ではなく、例えば各国銀行券等の紙幣、または有価証券
等にも適用されることはもちろんである。

【００４５】（プレスキャン）イメージスキャナ部２０
１は、原稿６３０を複写する前処理として、プレスキャ
ンを行う。プレスキャンについて説明する。

【００４６】まず、ランプ２０５は図９に示すように、
プラテン２０３の一部に貼付けてある白色シェーディン
グ板６４０を照射する。

【００４７】白色シェーディング板６４０の反射画像
は、レンズ２０９を介してＣＣＤ２１０上に結像する。

【００４８】ＣＣＤ２１０の画素列１００及び画素列１
０１で読み取られた白色シェーディング板６４０の画像
は信号処理部２１１において信号処理がなされ、ランプ
２０５の照明ムラ、及びＣＣＤ２１０上の画素列１００
及び画素列１０１の感度ムラ補正データが作成され、そ
れぞれの画素列につき保存される。

【００４９】このあと、読み取り部２０７は図の矢印ｍ
の方向へ速度ｖのスピードで不図示の駆動系によって機
械的に動くことにより、原稿全面を走査する。このと
き、ＣＣＤ２１０中の画素列１００で読み取られた原稿
６３０の画像は、信号処理部２１１において原稿濃度の
最大値及び最小値がサンプルされ、複写時のプリント濃
度設定値が演算される。

【００５０】このあと、読み取り部２０７は、図９の矢
印ｎ方向へ速度ｖのスピードにより、不図示の駆動系に
よって機械的に動き、読み取り開始位置、即ちホームポ
ジションに戻る動作に移行する。

【００５１】（原稿の複写およびパターン検知）前述の
シェーディング補正データ作成処理が終了した後、読み
取り部２０７はホームポジションに復帰し、原稿６３０
の読み取りを開始すると同時に、原稿６３０にパターン
６３１の有無検出を行なう。

【００５２】パターンの有無はＣＣＤ２１０内の画素列
１００の読み取り情報と、画素列１０１の読み取り情報
の比較により行われる。

【００５３】画像を再生するための画素読み取りは、画
素列１００により行なわれ、パターン６３１を検知する
画像読み取りは、画素列１０１により行われる。

【００５４】読み取られた信号を信号処理する、信号処
理部２１１の説明を行なう。

【００５５】図１０に信号処理部２１１のブロック図を
示す。

【００５６】まず、画素列１００の信号処理系について
説明する。

【００５７】画素列１００より出力されるアナログ信号
は、ＣＣＤ２１０の駆動信号に同期して、ＲＧＢの順に
画像信号が入力する。画像信号は３つのサンプルホール
ド回路１２１ａ〜１２１ｃに同時に入力する。サンプル
ホールド回路１２１ａでは、Ｒ信号が入力するタイミン
グでサンプル信号が発生し、次のＲ信号が入力するまで
は、サンプルした信号のアナログレベルを保持する機能
をもつ。

【００５８】同様に、サンプルホールド回路１２１ｂで
は、Ｇ信号が入力するタイミングでサンプル信号が発生
し、サンプルホールド回路１２１ｃでは、Ｂ信号が入力
するタイミングでサンプル信号が発生する。

【００５９】その結果、サンプルホールド回路１２１ａ
〜１２１ｃからは、それぞれＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が
出力する。それぞれの信号は図に示すように、Ａ／Ｄ変
換器１２２ａ〜１２２ｃに入力し、アナログ画像信号が
８ビットのディジタル画像信号に変換される。これらの
ディジタル信号は、シェーディング補正回路１２４ａ〜
１２４ｃに入力し、シェーディング補正が施される。

【００６０】シェーディング補正は、前述した（プレス
キャン）の項で説明した補正処理であり、作成された補
正データはＲＧＢそれぞれのデータがＲＡＭ１２３に保
持されている。

【００６１】画像の読み取りが行なわれるときは、ＲＡ
Ｍ１２３より１画素毎の補正データが順次シェーディン
グ補正回路１２４ａ〜１２４ｃに入力し、データの補正
が行なわれる。

【００６２】シェーディング補正回路１２４ａ〜１２４
ｃから出力する画像信号は、５×５エッジ強調回路１２
５に入力する。

【００６３】５×５エッジ強調回路（以降、エッジ強調
回路）１２５は読み取った画像の輪郭を強調するための
回路であり、以下の画像処理により実現される。

【００６４】図１１にエッジ強調回路１２５の構成図を
示す。

【００６５】エッジ強調回路はＲＧＢの色毎に行なう
が、ここではそのうちの１色分についての回路を表して
いる。

【００６６】勿論、他の２回路についても全く同様の構
成であることは言うまでもない。

【００６７】図１１中、１３１〜１３４はＣＣＤ２１０
中の画素列１００の１ラインのデータを保持できる容量
を持つＦＩＦＯである。

【００６８】４つのＦＩＦＯの結線は図に示すとおりで
あり、よってＦＩＦＯ１３１に第ｎライン目の画素列デ
ータが入力する時、ＦＩＦＯ１３１からは第（ｎ−１）
ライン目、ＦＩＦＯ１３２からは第（ｎ−２）ライン
目、ＦＩＦＯ１３３からは第（ｎ−３）ライン目、ＦＩ
ＦＯ１３４からは第（ｎ−４）ライン目のデータが出力
している。

【００６９】入力信号及びＦＩＦＯ１３１〜ＦＩＦＯ１
３４の出力信号はディレイ回路１３５に入力する。

【００７０】ディレイ回路は１３５は入力する第ｍ番目
の画素信号に対して数段の画素遅延回路を有しており、
第ｍ番目の画素データとともに、第（ｍ−１）番目、第
（ｍ−２）番目、第（ｍ−３）番目、第（ｍ−４）番目
の画素データを演算回路１３６に入力する。よって、演
算回路１３６には都合２５画素分のデータが入力してい
る。

【００７１】入力するデータのマップを図１２に示す。

【００７２】ハッチングをかけた注目画素に対して、周
囲２４画素のデータが演算回路１３６に入力している。

【００７３】演算回路１３６では注目画素のデータを２
５倍したデータを算出し、その値から、その他の周囲画
素のデータを減算したデータを出力する。

【００７４】即ち、注目画素のデータが周囲画素のデー
タより大きい場合は、注目画素のデータはより大きくな
り、注目画素のデータが周囲画素のデータより小さい場
合は、注目画素のデータはより小さくなる。

【００７５】このような処理を行なうことにより、画像
の輪郭部のコントラストが大きくなり、再生画像のメリ
ハリが強調される。

【００７６】エッジ強調が施された画像データは、輝度
−濃度変換を行なう１ｏｇ変換部１２７、最適な相関色
補正を行なうマスキング変換部１２８を介して、プリン
タ部に送出される。

【００７７】以上で、画素列１００の信号処理部の説明
を終了する。

【００７８】次に、画素列１０１の信号処理系について
の説明を行なう。

【００７９】基本的には画素列１００の信号処理系と同
じであるが、画像再生が目的となる信号処理系でないの
で、エッジ強調回路は割愛してある。

【００８０】シェーディング補正回路１２４ｄから出力
されたデータは信号比較回路１２６に入力する。

【００８１】もう一方の入力であるデータはエッジ強調
回路の出力であるが、エッジ強調回路における注目画素
は図１２から明らかになるように、第（ｎ−２）ライン
目のデータである。本来、画素列１００のデータと画素
列１０１のデータを比較するためには、図７に示したよ
うに、２ライン分の隔たりがあるため、これを解消する
ためのラインバッファが必要であるが、画素列１００に
エッジ強調を施したために、ちょうど原稿上で同一の箇
所を読み取った読み取りデータがそれぞれ入力してい
る。

【００８２】信号比較回路１２６では、画素列１００と
画素列１０１の画素データを比較し、比較結果を不図示
のＣＰＵに出力する。

【００８３】信号比較では、次式を満たす画素数の累計
を求め、その値が、設定した画素数以上に達した時、不
図示のＣＰＵは、直ちに原稿の複写を中止するようプリ
ンタを制御する。

【００８４】ＩＲ−Ｒ＜ｋ１ Ｒ＞Ｇ Ｒ＞Ｂ ただし、ｋ１は係数。

【００８５】〈実施例２〉本実施例によれば、画素列１
０１で読み取ることができる波長域は７００ｎｍ以上の
領域であるが赤外吸収塗料の分光分布は図１に示したよ
うに、９００ｎｍ以上では徐々に反射率が増加し始め
る。

【００８６】しかし、使用される照明光源によっては１
０００ｎｍを越える領域にまでエネルギーをもつことが
考えられる。

【００８７】このような光源を使用すると、９００ｎｍ
以上の不要なエネルギーのために吸収の判別が困難にな
るために、画素列１０１には図１３に示す特性を持つ、
遠赤外カットフィルタを挿入することが望ましい。

【００８８】画素列１００については、画素表面に蒸着
してあるフィルタによって、すでに遠赤外光はカットさ
れているので、この遠赤外カットフィルタは光路中のど
の位置にあっても構わない。

【００８９】例えば、レンズ２０９の前後に配置すれ
ば、後で原稿に印刷する蛍光塗料の蛍光特性が変わって
もフィルタ交換が容易に行えるため極めて都合が良い。

【００９０】〈実施例３〉本実施例によれば、画素列１
００と画素列１０１のライン位置補正を５×５エッジ強
調回路に使用するＦＩＦＯを利用するよう説明したが、
本件はエッジ強調回路のＦＩＦＯのみを利用するもので
はない。

【００９１】例えば、誤差拡散処理などＦＩＦＯを使用
する画像処理回路を用いたものであれば何でも良い。ま
た、ライン位置補正の目的のためだけにＦＩＦＯを設け
てもよい。

【００９２】〈実施例４〉本実施例によれば、信号比較
回路の信号比較のみでパターンの判定を行なったが、信
号比較の結果抽出された画像の形状によりパターンマッ
チングを行ない、原稿複写の制御を行なってもよい。こ
の場合、パターンマッチング回路が大規模かつ複雑にな
るが、パターン形状による原稿の種類が判明できるの
で、例えば社内原稿についてはパスワード入力によっ
て、複写を許可し、一方有価証券等については一切複写
を許可しない等の制御が可能になる。

【００９３】尚、固体撮像装置としては、上述の電荷総
合素子（ＣＣＤ）型の他、ＭＯＳ型或いは発明者大見忠
弘及び田中信義に付与された米国特許第４，７９１，４
６９号の明細書に記載されている光トランジスタのエミ
ッタに容量負荷を接続した増幅型の装置を用いてもよ
い。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、市場で赤外吸収特
性のない色について、赤外吸収特性を持たせた色材によ
りあらかじめ設定されたパターンを複写禁止原稿に形成
し、複写機側で赤外光読み取り手段を具備した装置によ
る原稿読み取りを行なうことにより、形成されたパター
ンを精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用した赤外吸収タイプの色材の分光
反射特性を示す図。

【図２】本発明を実施したカラーセンサの構成を示す
図。

【図３】本発明を実施した複写機の構成を表す図。

【図４】ＲＧＢフィルタの分光特性を示す図。

【図５】ハロゲンランプの発光分布特性を示す図。

【図６】可視光カットフィルタの特性を示す図。

【図７】本発明を実施したカラーセンサの画素寸法等を
示す図。

【図８】原稿を表す図。

【図９】シェーディング補正の動作を表す図。

【図１０】信号処理部２１１のブロック図。

【図１１】エッジ強調回路の構成図。

【図１２】画素データのマップ図。

【図１３】遠赤外カットフィルタの特性を表す図であ
る。

【符号の説明】

１００〜１０１ 画素列 １０２ Ｒフィルタ １０３ Ｇフィルタ １０４ Ｂフィルタ １０５ １絵素領域 ２０ 照明光源 ２１ 原稿台 ２２ 原稿 ２３ ハーフミラー ２４ カラーセンサ ２５ 可視光カットフィルタ ２６ 白黒センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷岡 宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼永 和夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 永瀬 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 歌川 勉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 中井 武彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視領域において赤系統の色味を有し、
   赤外領域において所定の吸収特性を有する色材により媒
   体上にパターンを形成することにより、該パターンの形
   成された媒体の識別を可能としたことを特徴とするパタ
   ーン形成方法。
2. 【請求項２】 可視及び可視以外の情報を読み取る読取
   手段を備え、可視領域において赤系統の色味を有し、赤
   外領域において所定の吸収特性を有する色材を検出する
   ことにより、画像を識別することを特徴とする画像処理
   装置。
3. 【請求項３】 前記色材は可視領域として６００ｎｍか
   ら７００ｎｍの領域で反射率が５０％以上であることを
   特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。