JPS60219865A - 手動型画像読取り装置の2値化装置 - Google Patents

手動型画像読取り装置の2値化装置

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JPS60219865A
JPS60219865A JP59075743A JP7574384A JPS60219865A JP S60219865 A JPS60219865 A JP S60219865A JP 59075743 A JP59075743 A JP 59075743A JP 7574384 A JP7574384 A JP 7574384A JP S60219865 A JPS60219865 A JP S60219865A
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circuit
line sensor
signal
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image
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JP59075743A
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Furoobatsuha Hiyuuefu
ヒユーエフ・フローバツハ
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Nikon Corp
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Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分♀を 本発明は画像読取り装置、特にラインセンサ、および読
取り画像面を照明する照明手段とを備え、該ラインセン
サの主走査および手動による副走査によって画像に対応
した二値化画像14号を得る手動壁画II!読取り装置
に関する。
発明の背量 手動型画像読取り装置は、例えばハンディプリンタに使
用され、原オ^虹の文字または図形パターンなどを2値
化された信号として検出し、’1lta信号として出力
するものである。
当該読取り装#、は、主として原稿面を光照射する照明
手段、例えばCCD (Charge Coupled
Devlce)ラインセンサなどからなる受光検知手段
および該検知手段の検出結果から二値化画像信号を発生
する画像信号発生平膜から構成される。
かかる手動型読取り装置による画像読取りは、上記照明
手段により画像面を照射しながら該ラインセンサで画像
面Eを走査する方法で行なわれる。上記ラインセンサの
走査では、例えばラインセンサの長手方向を主走査方向
とし、この方向に直交する副走査方向に対して手動走査
を行なうもので、1回の副走査による撮像範囲は矩形状
となる。
辷述した画像読取りによる二値化画像信号を得るにおい
て重要となることは、ラインセンサによって得られる検
出信号のレベルむらをできるたけ少なくシ、誤った二値
化信号の発生を防止することである。CCDラインセン
サの出力レベルは受光量に対応して変動し、該受光量は
主として光学系に起因するもの、例えば照明における照
度分布または手動走査における走査速度に依存して変化
する。ハンディ−プリンタの場合、照明手段がラインセ
ンサとともに移動するため照度むらは副走査方向では発
生せず、主走査方向のみに現われ、また走査速度むらは
副走査が手動でろる以E完全になくすことはできない。
上記照度むらおよび走査速度むらによるラインセンサの
検出信号の変化は、率に検出信号レベルの大小変化を起
こすたけでなく、信号波形の形状変化をももたらす。例
えば走査速度が太きいときには近似的にヒに凸のゆるい
カーブの2次曲線でレベルの低い信号波形が得られ、筐
た速度が小さいときには近似的にtに凸の急カーブの2
次曲勝でレベルの高い信号波形が得られる。
一方、ラインセンサの出力信号から二値化画像イi刊を
得るには、従来何らかの方法で画面の地の明度に対応し
た信号レベルを検出し、これを分圧した一定レベルの電
圧を基準レベルとして設定し、ラインセンサの出力信号
が該設定基準レベルより大きいかまたは小さいかによっ
て1またはOに対応した2値化号を形成する方法が知ら
れている。
しかし、上述した従来の2値化号の形成方法を手動型画
像読取り装置に適用した場合、ラインセンサの出力信号
の解析に用いられる基準レベルが走査中宮に一定である
ため、副走丘速度のむらによる検出信号のレベルおよび
波形変化(2次曲線の曲率の変化)に応じて適切なレベ
ル判定ができず、二値化変換に誤差を生じる欠点があっ
た。
ここで副走査速度のむらを取り除くには、当該副走査を
自走式にする方法があるが、ハンディ−プリンタ等の装
置においては構成が複雑化し、コスト高となる問題があ
る。
発明の目的 本発明はE記従来の欠点に鑑み、手動走査における速度
むらおよび照度むらなどの光学的構造に起因するライン
センサの検出信号レベルの変化に対応した基準レベルの
設定および該設定基準レベルを用いた正確な二値化画像
信号を与えることができる手動型画像読取り装置の提供
を目的とする。
発明の概要 そしてこの目的は本発明によれば、手動副走査速度を検
出する手段を具備し、当該検出+段の出力を用いてライ
ンセンサの駆動、すなわち受光、電荷転送および読み出
しタイミングを決定し、同時に前記タイミングに従って
基準レベルをラインセンサの検知信号の変化に対応する
よう補正する手段を備えた手動型画像読取り装置を提供
することによって達成される。
発明の実施例 以下本発明実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例における手動型画像読取り装置
における光学系の構成図で、当該光学系は例えば簡易コ
ピーマシンのハンドスキャナーに使用されるものである
同図を参照すると、1は照射ランプ、2はコンデンサー
レンズ、3および4は円柱レンズ、5は原稿で反射した
光を結像する結像レンズ、6はラインセンサで例えばC
CDラインセンサ、REはラインセンサ6の副走査速度
を検出するためのロータリーエンコーダで副走査を円滑
に行うだめの図示されていないゴムローラに設けられて
いる。
照明ランプ1からの光はコンデンサーレンズ2、円柱レ
ンズ3,4を経て原稿面13をライン状(ラインセンサ
6の撮像範囲を含む)に照明する。この原稿面13辷に
は文字、記号などが記されており、その像は結像レンズ
5によってCCDラインセンサ6の受像面上に結像され
、該ラインセンサ6によってill信号に変換される。
第2図は上記ラインセンサ6の画像信号処理回路のブロ
ック構成図で、同図において第1図と同じ部分は同じ符
号を付して示し、また7は駆動回路、8はバックグラウ
ンド測定回路、9は積分回路、10はサンプルホールド
(S/H)回路、11はスレショールド信号創成回路、
12は比較回路を示す。
かかる処理回路において、 ラインセンサ6は駆動回路7によって駆動され、その出
力の一方は比較回路12の一方の入力端子に、他方はバ
ックグラウンド測定回路8、積分回路9、サンプルホー
ルド回路10、スレショール上1g号創成回路11を経
て比較回路12の他方の入力端子に加えられる。
バックグラウンド測定回路8けラインセンサ6の出力信
号から原稿の白地に相当するバックグラウンド出力を取
り出し、積分回路9はラインセンサ6の積分時間の大き
さに応じてこれを制御し、サンプルホールド回路10は
この値を一定期間保持し、スレショールド信号創成回路
11はサンプルホールド回路10の出力に応じて適当な
スレレヨールド信号をラインセンサ6が1回走査する毎
に創成する。
比較回路12は、このスレショールド信号とラインセン
サ6の出力画像信号とを比較し、その大小関係に応じて
1かOの2値化された画像信号を出力端子12aに出力
する。
駆動回路Tは、ロータリーエンコーダの出力を受けてト
ランスファパルスおよび各種タイミングパルスを発生す
る。このうちタイミングパルス(TP)はうインセンサ
6の受光(電荷蓄積)時間を決定するもので、例えばC
CDラインセンサでは受光部から転送部へ信号電荷を転
送させるタイミングを与えるパルスでおる。また当該タ
イミングパルスは積分回路9、サンプルホールド回路1
0およびスレショールド信号創成回路11に加えられ、
ラインセンサの走査に同期して各回路が出力を行なうよ
うタイミングをとっている。
次に上記処理回路についてさらに詳しく説明する。
第3図はバックグラウンド測定回路80回路図で、同図
を参照すると演尊増lJ器A、とコンデンサC1、抵抗
もとで公知の積分回路を構成し、アナログスイッチSW
、はその積分09作のスタート、ストップを制御し、ま
たアナログスイッチSW、はコンデンサC3を放電して
上記積分回路を初期状態にリセットする。符号A、は比
較回路で、前記積分回路の出力と端子t4から人力され
るラインセンサ6からのビデオ信号ViNとを比較し、
その出力をDフリップフロップFFIのクロック入力端
子CKに加える。DフリップフロップFFIのデータ入
力端子りは電源のマイナス端子に接続されており、その
出力端子QViアナログスイッチSWIのコントロール
入力端子に接続されている。端子t1はスタートシグナ
ル入力端子で、ここから入力されるスタートパルスVs
tiアナログスイッチSW、のコントロール入力端子と
、インバータ■1を介してDフリップフロップFFIの
プリセット端子PRに加えられる。
入力端子t2、およびt3にはそれぞれ一定の電圧■1
およびVz (V+ >vz )が加えられている。(
なお■2.vtは適宜定めるものである)。
ヒ述した構成のバックグラウンド測定回路における動作
は、まずラインセンサが配設されているハンドスキャナ
ーを原稿の白い無地の部分にIKき、図示しないボタン
を押すと、図示しない回路により正の短いパルス■8が
端子t1に加えられる。するとアナログスイッチSW、
がその1…閉じてコンデンサC8を放電して積分回路を
初期状態に設定する。一方、パルスv8はインバータ■
、を通してフリップフロップFFIをプリセットし、出
力Qの状態をH(high) にする。するとアナログ
スイッチSW1が閉じ、抵抗RI+コンデンサcI+演
算増巾器A1によって積分動作が開始される。
端子t2に加えられる定電圧V、は端子t3に加えられ
るV、よりも大きく設定し、また■。
は予想されるCCDリニアイメージセンサの出力の最大
値よりも十分に大きくとっておくと、この積分回路の出
力電圧EBとイメージセンサの出力信号VINとの関係
は第4図のようになる。
第4図において、縦軸は電圧、また横軸は積分開始から
の時間を表わし、曲線1は積分回路の出力電圧EB を
、また曲線lはCCDラインセンサの出力VINの変化
を示す。
同図をし照すると、積分回路の出力′電圧EBは初期j
ll’j Vtから抵抗R3とコンデンサC3の値で定
まる割合で直線的に低下して行き、ついにはラインセン
サの出力VINの最大値に一致するようになる。すると
比較回路A2がこれを検出して出力をL (Low)か
らHにし、フリップフロップFFIのクロック入力端子
CKにこれを加える。そのためFFIの出力QはHから
Lになり、アナログスイッチSW、が開となる。
この結集積分動作がストップし、端子t5 の出力電圧
1・;BKはこの時点の電圧が保持される。ここで例え
はV、を10■、vtを5Vとし、抵抗R1を5MΩ、
コンデンサC1の容量を0.1μFとすると、積分動作
中EBは10v/秒の割合で低下し、CCDリニアイメ
ージセンサの主走査f 400回/秒の割合で繰す返す
とすればその出力のピーク値を最大誤差25mVの幅で
とらえることができ、実用ヒ十分な速さと梢jWでピー
ク値を測定し、記憶することができる。
第5図は積分回路9およびサンプルホールド回路10の
回路構成図で、当該回路において前段のバックグラウン
ド測定回路8の出力電圧EBは演q、増巾器A、と抵抗
RI T R8で構成される反転増巾回路の入力端子t
7に加えられ、極性が反転される。そしてこの回路の出
力は演算増[1]器A、と抵抗R4、コンデンサC2に
よって構成される積分回路に加えられ、その出力は更に
コンデンサC8とボルテージフオロク構成の演算増中器
A、で構成されるサンプルホールド回路に加えられる。
端子t6にはうインセンサ駆動回路Iから、ラインセン
サの1走査毎に発せられるトランスファーパルスTpが
送られ、これによりアナログスイッチSW、を介して前
記サンプルホールド回路を、またワンショットマルチバ
イブレータMBIとアナログスイッチSW3を介して前
記積分回路を制御している。
いま、端子t6にトランスファーパルスTpが入ると、
まずアナログスイッチSW、を短時間の間閉じ、演算増
巾器A4の出力電圧をコンデンサC8に保持する。その
後トランスファーパルスTPの立ち下がりでワンショッ
トマルチバイブレータMBI がトリガーされ、その出
力パルスでアナログスイッチSW、が閉じ、コンデンサ
C7を放電して積分回路をリセットする。このワンショ
ットマルチバイブレータMBI の出力パルスは非常に
短時間であるので、七〇後すぐに積分が始まって演算増
巾器A4の出力電圧FiOVから直線的に増加して竹く
がその割合はEBの値に比例−している。この積分値は
次のトランスファーパルスが入ると、次設のサンプルホ
ールド回路10に移された後にリセットされるので、結
局サンプルホールド回路10の出力端子t8に与えられ
る出力を圧E11 としては、FBとトランスファーパ
ルスの出される時間間隔の積に比例する電圧が得られる
第6図は上記サンプルホールド回路に与えられる積分回
路の出力宵、圧の時間変化を示す森図で、その縦軸は電
圧、−横軸は時間を六わす。
同図を参照すると、バックグラウンド測定回路の出力E
Bが一足でおれは積分回路の出力の傾きは一定であるが
、トランスファーパルスTpの時間間隔がLa、tb、
tcと変化すると、サンプルホールド回路に印加される
電圧もVa、Vb、Vcと変化する。
トランスファーパルスTpの時間間隔はCCDラインセ
ンサ6の積分時間となるので、出力電圧Esは原論の白
レベルの最大の明るさに相当する電圧EBと、ラインセ
ンサの積分時間の積に比例することになり、従って同じ
条件で駆動されたCCDラインセンサ6の出力信号に比
例することになる。
しかし、一般には均一な白地の像を読み取った時でもC
CDラインセンサの出力は画素毎に均一のものとはなら
ず、照明むらや結像レンズの口径食などによっていわゆ
るシェーディングが発生する。
第7図は上記シェーディングが発生したCCDラインセ
ンサの1主走査による出力電圧波形の一例を示す図で、
シェーディングにより出力電圧波形は湾曲した形状とな
っている。従ってこの信−号を白のピークレベルと積分
時間罠比例した一定のスレショールド電圧とで2値化し
ても正確な2値化信号は得られない。
本発明ではスレショールド信号創成回路11を設け、当
該回路によりラインセンサの出力波形に対応した波形を
もつスレショールド電圧を創成する。すなわち、第7図
に示す如きシェーディングにより湾曲した波形曲線を、
電圧の大きい方に凸の2次曲線とみなし、この2次曲線
の曲率にできるだけ近い曲率をもつスレショールド電圧
波形を創成する。
+iga図は前記スレショールド信号創成回路の回路図
で、同図を参照すると前段のサンプルホールド回路の出
力Esは演算増巾器へ6、抵抗RいコンデンサC4及び
アナログスイッチSW、からなる積分回路の入力端子t
loに加えられる。この演算増巾器A6の非反転入力(
ト)には、上記Eaを可変抵抗器VR,によって適当な
値に分圧した電圧が加えられる。演′jt増巾器A、の
出力は更に演a増巾器A7、抵抗R6、コンデンサC2
及びアナログスイッチSWeから成る積分回路に加えら
れる。一方、サンプルホールド回路の出力EIIはまた
演算増巾器Aas抵抗R?、R,からなる反転増巾器に
加えられる。
これら演算増巾器A6 r A7+ G の出力信号は
それぞれ可変抵抗V R2、V R3、V R4によっ
て適当な値に分圧された後、演釘増巾器A。
と抵抗R9+R1゜、R1,およびR7!から成る加算
器の入力となる。当該加算器のフィードバック抵抗R1
21d並列に接続されたアナログスイッチSW7で0N
−OFFされる。演算増巾器A。
の出力信号は可変抵抗器VR,で適当な値に分圧されて
スレショールド電圧ETとなり出力端子t11 に与え
られ、比較回路12の入力となる。アナログスイッチS
 Ws 、 S WaおよびSW7は、CCDリニアイ
メージセンサの毎回の走光の直前に発せられる信号、例
えはトランスファーパルス′rpによってごく短JuJ
 間閉じ、他の時は開いたままになっている。
スレショールドta号創成回路は上述した構成であるの
で、スレショールド電圧ETは、2個の積分回路の出力
と一定屯圧とを加算したものにサンプルホールド回路の
出力電圧EIIを来したものになり、次式で表わされる
如くトランスファーパルスTpの間隔に対応する時間t
の2矢間数となる。すなわち、 E T =E S (11G + ILI t+a、 
t” )L式において、時間の2乗に依存する項は2個
の積分回路の直列によって与えられ、時間の一次項は前
段の積分回路によって与えられ、また時間を含まない川
は演算増「1」器A、からなる反転増「1」器によって
与えられる。また各ハラメータ’Or ”l+ 82 
は可変抵抗VR,,VR。
およびVH2によって適宜設定することができ、その結
果所望の曲率をもクヒに凸の放物−波形が得られる。
最後に比較回路12について説明すると、当該回路は上
述した2次曲線近似で得られたスレショールドhす成信
号とラインセンサ6から与えられる画像信号とを人力と
し、これら2つの信号の比較から二値化画像信号を出力
する。
第9図は上記2つの信号の比較を説明するための線図で
、同図において縦軸は電圧、横軸は主走査方向を表わし
、また実&l V I N 1およびVIN2はライン
センサの出力(8号波形、破線Vthl、Vth2およ
びVth3はスレショールド信号波形を示す。
同図を参照して画像信号の2値化を説明すると、例えば
副走査速度が速いときは曲線VINIに示す如くレベル
が低く、曲率が小さい画像信号波形が得られる。この場
合6向像倍号VINIに対応して曲率が小さくしかもV
INIの原稿の黒文字に対応する電圧(図において凹状
にくほんた所の電圧)より小さくはならないスレショー
ルド信号vth1が創成され、両者の大小比較によって
0′およびゝI′からなる二値化画像信号が生成される
他方、副走査速度が遅いとラインセンサの画像信号は曲
Hv IN2の如く全体的に〜、電電圧へレベルシフト
し、しかも曲率が大きい波形となる。このような場合、
スレショールド信号は破線vtbiをそのままレベルシ
フトしたvth2では2値化に不都合を生じる。すなわ
ち画像波形Vth3が中央で大きくヒに凸となっている
ため、その中央部にある原稿の黒文字に対応する電圧値
がスレショールド電圧より大きくなり誤まった2値化が
なされてし捷う。即ち中央寄りの黒文字を白と判断して
しまう。本発明によれはそのようなことはなく、破IV
’th3で示される画像信号VIN2に近い曲率をもつ
スレショールド信号が創成されるため正確な2値化が行
なわれる。なお比較回路12け通常の技術で容易に構成
されるものである。
かくして上述した本発明の構成では、駆動回路が発生す
るトランスファーパルスによって副走査速度むらに対す
る補正を行ない、またスレショールド信号創成回路にお
ける可変抵抗値の選択によりシェーディング補正を行な
い、2値化画像信号創成に適切なスレショールド信号(
基準信号)を提供できる。
従って従来に比ベラインセンサの副走査速度に対する注
意が緩和され、手動走光が容易となるものである。
ところで、上述した本発明の実施例は簡易コピーマシン
のハンドスキャナーに限るものではなく他の手動による
画像読取りを必要とする装置にも応用できるものである
発明の効果 以り詳細に説明した如く本発明によれば、照明ムラや結
像レンズの0径食などによるシェーディングの発生およ
び手動走査における走査速度むらによるラインセンサの
出力画像18号成形の変化に対応して適切なスレショー
ルド信号を創成し、画像イg号の21r&化を正確に行
なシことができる十AIJ]型画像読取り装置を提供で
きるため、画1#!読取り装置の信頼性向とおよび読取
り操作の容易化に効果大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明に係る手tJh型画像読取り装置におけ
る光学系のm成因、第2図は画像信号処理回路のブロッ
ク構成図、第3図は画像信号処理回路におけるバックグ
ラウンド測定回路の回路図、第4図は当該バックグラウ
ンド測定回路における出力電圧の変化を示す線図、第5
図は上記画1域イざ号処理回路における積分回路および
サンプルホールド回路の回路図、域6図は前記積分回路
の出力電圧変化を示す線図、第7図はラインセンサの一
般的な1主走査出力波形を示す線図、第8図は該画像処
理回路におけるスレショールド信号創成回路の回路図、
第9図は本発明におけるスレショールド信号と画像信号
との関係を示す線図でおる。 〔主要部分の符号の説明〕 1・・・照明ランプ、2・・・コンデンサーレンズ、3
.4・・・円柱レンズ、5・・・結像レンズ、6・・・
ラインセンサ、7・・・躯動回路、8・・・バックグラ
ウンド測定回路、9・・・積分回路、10・・・サンプ
ルホールド回路、11・・・スレショールド信号創成回
路、12・・・比較回路、13・・・原稿、RE・・・
ロータリエンコーダ、 Al r A2 + As+ A4 y AI r ’
6 + AT + A、 + AI ”・演算増巾回路
、SW、 、 sw、 、 sw8. sw、 、 s
w、 。 sw6. SW7・・・アナログスイッチ、R1p R
1* Rm r R4I R1+ R6+ R1+ R
,+ Rh R10*R11r R11”’抵抗、cl
 r c2 r cl + cl r cl ”’ コ
ンデンサ、”+ + VB1 + VRa + VB2
 + VB4 ”’可変抵抗。 時間 第9図 手続補正口 昭和59年5月17日 特許庁長官 若杉和夫 殿 l 事件の表示 昭和59年特許願第75743号 2 発明の名称 手動型画像読取り装置の2値化装置 3?11i正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号名a (
411) 日本光学工業株式会社4代理人 (2)「図面」 6 補正の内容 別 紙 の 通 リ ・僕24・、・ 、′ (1)別紙の通り、委任状1通を提出致します。 (2)別紙の通り、正式図面1通を提出致します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 画イ象イ6号を得るために原福辷を2つの走査方向、主
    走査方向および当該主走査方向に直交する副走査方向に
    対して走査でき、該副走査が手動走査である光学的画像
    検出器としてのラインセンサと、寂ラインセンサととも
    に前記副走査方向に移動してラインセンサの撮像範囲を
    光照射する照射手段と、該ラインセンサの検出信号から
    2値化画像信号を与える信号処理手段とを備えた手動型
    画像読取装置において、 上記ラインセンサの副走査速度を検出し、該検出速度に
    対応した信号を発生する副走査速度検出子役と、 該副走査速度検出手段の出カイ8号によって所望の形状
    の波形をもつ基準信号に変形し、出力する基準信号創成
    手段と、 辷記基準(g号を用いてラインセンサ画像検出1言号を
    2値化画像信号に変換する2値化手段とを備えたことを
    特徴とする手1IJJ型画像読取り装置の2値化装置。
JP59075743A 1984-04-17 1984-04-17 手動型画像読取り装置の2値化装置 Pending JPS60219865A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6198546B1 (en) 1997-02-10 2001-03-06 Nec Corporation Image processing device

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US6198546B1 (en) 1997-02-10 2001-03-06 Nec Corporation Image processing device

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