JPS61196677A - 画信号処理方式 - Google Patents

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】

技笠女１ 本発明はスキャナにより原稿の画像を画素単位で読み取
った画信号の処理方式に係り、特にその量子化されたデ
ジタル画信号の２値化を行なわせる画信号処理方式に関
する。 灸米妓彬 従来、スキャナにより原稿面を光走査したときの反射光
に応じてイメージセンサによりその画情報を画素単位で
読み取り、ＡＤ変換器により量子化されたデジタル画信
号を２値化処理したうえでプリンタにより画像の記録再
生を行なわせる際、原稿画像の濃度が薄い場合、その程
度に応じてＡＤ変換器のリファレンス電圧を段階的に変
えて濃度補正を行なわせるようにしている。 しかしこのような従来の濃度補正手段は、スキャナによ
って読み取られた画情報は画像濃度とは対数関係に些る
という性質を何ら考慮することがなく、単にデジタル画
情報濃度状、態の悪い入力画像に対して単純に濃度を補
正するものでしかなく、濃度変化に対してリニアに感じ
るという人間の視覚に対する最適な濃度補正を行なわせ
ることができないものになっている。 １眞 本発明は以上の点、を考慮してなされたもので、スキャ
ナによって読み取られた両信号にもとづいて濃度補正を
行なわせる際、人間の視覚に対する最適な濃度補正を行
なわせることができるようにした画信号処理方式を提供
するものである。 青炭 本発明はその目的達成のため、スキャナによって読み取
られ、かつ量子化されたデジタル画信号の２値化を行な
わせる際、濃癒に対して比例関係となる段階差をもった
複数のしきい値を選択的に　′切り換えながら濃度補正
を同時に行なわせるようにしている。 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。 第３図は原稿画像を読み取るスキャナの一構成例を示す
もので、コンタクトガラス１上にのせられた原稿２をそ
れと平行に副走査方向に速度Ｖでガイド３に沿って移動
する第１走行体４に取り付けられた光源５によって下側
から主走査方向に順次照明し、その原稿面からの反射光
を同じく第１走行体４に取り付けられた第１ミラー６、
速度Ｖ／２でガイド３に沿って副走査方向に移動する第
２走行体７に取り付けられた光路長補正用の第２ミラー
８および固定側に設けられた結像レンズ９を介して画素
単位によるＣＣＤなどの固体撮像素子が主走査方向に１
ライン分配設されたイメージセンサ１０に送って原稿画
像を順次読み取るように構成されている。なおここでは
副走査送りの線速Ｖが１．８’　Ｏ’　ｍｍ　／　Ｓｅ
ｅで、読取密度が主走査、副走査方向ともに４００画素
／インチとなるようにしている。したがって、１画素当
りの走査時間は約７０ｎＳｅｃ（１４，３ＭＨｚ）とな
る。またイメージセンサ１０は画素数５０００で、その
出力が奇数画素列と偶数画素列との２チヤンネルに分か
れたものを使用し、その奇数、偶数の各画素列による出
力データをそれぞれ並列的に処理し、１画素当りの処理
時間をみかけ上Ｌ　４０ｎＳｅｃとなるようにしている
。 第４図に、画像読取システムにおける制御系およびデー
タ処理系の構成例を示している。ここでプリンタなどと
のインタフェース６１としては、システムの構成などに
よって種々に変化するが、ここでは基本的なものをあげ
ている。コマンドＣ８としては、画像読取システムのス
ター１へ、ス１〜ツブあるいは異常状態時などの制御

【
６関するものと、データ処理方法の選択などの制御に関
するものとに分かれている。そのコマンド入力は、その
ほとんどが操作パネルなどを介してオペレータによって
入力されることになる。コマンドＣ８はいったんコント
ローラ６２に与えられ、コントローラ６２においてシス
テムの状態をチェックしたうえでそれぞれ必要なところ
に送られることになる。 データ処理に関するコマンドとしては、原稿サイズ、変
倍率の指定、地肌ノイズ除去２ＭＴＦ補正のオン、オフ
指定および文書モード／写真モード。 濃度ポジションの選択指定などがある。 第４図の構成にあって、コントローラ６２がスキャナス
ター１へのコマンドを受は取ると、サーボモータＭを駆
動して光学系をスタートさせて原稿画像の読取りを開始
させる。その際サーボモータＭはエンコーダを用いて位
置および速度のフィードバック制御がなされて、線速１
８０ｍｍ／Ｓｅｅに対して±２％以内の精度に保持され
るようになっている。また、そのとき原稿サイズ、変倍
率のコマントに応じて光学系のリターン位置、線速が制
御される。またその際、クロック発生器６３は、イメー
ジセンサ１０、ビデオ信号処理回路６４および画像処理
装置６５に制御クロックＣＬ　Ｋを与える。イメージセ
ンサ１０は主走査方向における１ラインごとの原稿の画
情報を読み取る。その際、スキャナの読取密度が４００
画素／インチ、線速が１　’８０　ｍｍ／　Ｓｅｃによ
り、■ライン当りの読取時間は３５３μＳｅｅとなる。 イメージセンサ１０からクロックｃＬＫにより時系列的
に読み出された奇数画素列ｏ　ｄ　’ｄと偶数画素列ｅ
ｖｅｎとの各データがビデオ信号処理回路６４に送られ
、そこで第５図に示す回路構成にあって、ますカレンｌ
−バッファＣＢＩを介してビデオ増幅器ＡＭＰによりデ
ータ増幅がなされる。 その際、イメージセンサ１．　Ｏの出力信号の大きさは
最大（白レベル）で１２０〜２００ｍＶとなるために、
それを１ｖ近くに増幅する。 次に、イメージセンサ１０から出力される画信号すなわ
ちビデオ増幅されてカレンＩ・バッファＣ［３２を通し
てとり出された画信号中には、第６図中のＣＢ２出力波
形に示すように、前述した周期的に発生するリセットノ
イズと画信号のうねりとが存在するため（図中ｔ１はリ
セットノイズ期間を、１２は画信号期間をそれぞれ示し
ている）、ＭＯＳ　　ＦＥＴＩおよびカレン１−バッフ
ァＣＢ３を介して設けられた次段のＭＯＳ　　ＦＥＴ２
を用いて逐次サンプルホールドさせることにより、その
リセッ１へノイズと画信号のうねりとをそれぞれ除去さ
せる。 すなわち、ますカレントバッファＣＢ２から出力される
画信号が前段のＭＯＳ　　ＦＥＴＩのサンプルホールド
スイッチに与えられ、そこで第６図中に示すＭＯＳ　　
ＦＥＴＩのドライブ信号Ｄ１のタイミングでスイッチン
グをなし、画信号期間ｔ２に両信号をサンプリングし、
リセットノイズの期間ｔ１をホールドすることによって
リセットノイズを除去させる。第６図中に、リセットノ
イズが除去さＪｒた画信号をＣＢ３出力波形として示し
ている。 次に後段のＭＯＳ　　ＦＥＴ２において、第６図中に示
すＭＯＳ　　ＦＥＴ２のドライブ信号Ｄ］のタイミング
、すなわち前段のＭＯＳ　　ＦＥＴＩがホールドしてい
るときに後段のＭＯＳ　　ＦＥＴ２がサンプリングする
ようなタイミングでスイッチングを行なわせることによ
り、画信号中のうねり成分を除去させる。第６図中に、
うねり成分が除去された画信号をカレントバッファＣＢ
４の出力波形として示している。 なお、ＭＯＳ　　ＦＥＴＩとＭＯＳ　　ＦＥＴ２との各
スイッチングのタイミングとしては、前段のＭＯ８ＦＩ
ＥＴ１をオフするタイミングが画信号期間ｔ２内で、か
つ後段のＭＯＳ　　ＦＥＴ２とオン時間が重ならないよ
うにする必要がある。また実際に使用するサンプルホー
ルド回路の性能によっては、互いに全く逆相となるサン
プリング信号を用いるようにしてもよい。 またこのような２段のサンプルホールド手段をとれば、
サンプル期間を画信号の周期に比して特に速くする必要
がなくなり、２段目のサンプルモ一ドの時定数を制限し
て画信号間のつなぎをなめらかにすることができるよう
になる。 第７図はイメージセンサ１０から出力される画信号のビ
デオ増幅およびサンプルホールド処理するための具体的
な構成例を示すもので、ここではイメージセンサ１０か
ら出力される画信号をエミッタホロア回路９１を通した
うえで２段に設けられた高速用のサンプルホールド回路
９２．９３においてサンプリング信号ＳＰＬに応じて逐
次リセットノイズおよびうねり成分除去のための処理を
行なわせ、その処理された画信号をビデオ増幅器９４に
より必要なレベルに増幅してＤＣ基準を作るためのゼロ
クランプ回路９５に与えるようにしている。ゼロクラン
プ回路９５は、イメージセンサ１０がダミーセンサ出力
を生じている間にゼロクランプ信号ＺＣＬによりクラン
プスイッチＳＷがオンされて０■にクランプさせるよう
になっている。このゼロクランプ回路９５はサンプルホ
ールド回路９２の前に設けることも可能であるが、その
場合にはクランプスイッチＳＷのオンを画信号期間にし
なければならないどともに、以後の回路をＤＣ結合にさ
せる必要がある。図中、ＣＢはカレントバッファである
。 さらにビデオ信号処理回路６４において、以」二のよう
にしてサンプルホールド処理によってリセットノイズお
よびうねり成分が除去されてきれいなボックスカー波形
に整形され、かつビデオ増幅された画信号にもとづき、
スキャナにおける光源の照度ムラなとによるシェーディ
ングの補正および原稿の地肌除去を行ない、最終的にＡ
Ｄ変換により画信号を６ビツトのデジタル信号に変換し
て画像処理装置６５に送る。なお、地肌除去はコマンド
Ｃ８によって適宜オン、オフされる。 しかして、サンプルホールド処理によってリセットノイ
ズおよびうねり成分が除去されてきれいなボックスカー
波形に整形された画信号を得ることができるので、ＡＤ
変換時に画信号の安定期間が長いためにアクイジシ目ン
タイムを長くとることができるようになる。また、ＡＧ
Ｃをかけるためのピークホールド回路に対して正確な画
信号を与えることができるようになる。したがって、原
稿画像の読取精度の高い正確な画信号を得ることができ
る。 また画像処理装置６５にあっては、第８図に示すように
、ビデオ信号処理されたデジタル画信号ＢＳ（ここでは
奇数画素列の画信号ＢＳＩと偶数画素列の両信号ＢＳ２
との２チヤンネルに分離されている）を入力とし、文字
などのパターン画像用の最適２値化処理を行なわせるＭ
ＴＦ補正回路１０】および２値化回路１０２からなる第
１の処理系統と、同じく入力画信号ＢＳの写真などの濃
淡画像用の最適２値化処理を行なわせる中間調処理回路
１０３からなる第２の処理系統とが並列的に設けられて
おり、各処理系統により第４図のコントローラ６２から
出されるコマンドＣ８に応じて選択的に処理されたデー
タを一時蓄積させて順次出力させる出カバソファ回路１
０４　（ここでは奇数画素列の処理データ蓄積用のＲＡ
Ｍと偶数画素列の処理データ蓄積用のＲＡＭとからなっ
ている）とによって構成されている。 ＭＴＦ補正回路１０１は、イメージセンサ１０における
画信号の転送むら、スキャナにおける光学系でのＭＴＦ
劣化および副走査送り時の振動などにより高周波数域で
生じた画像のぼやけをラプラシアンフィルタを用いて補
正するもので、例えば第９図（ａ）に示す３×３の係数
マトリクスからなるフィルタと同じく第９図（ｂ）に示
す３×３の画素領域における各画素データＡ、　−Ｄと
のコンボリューション積分を行なわせることにより、処
理対象となる３×３の画素領域の中心にある注目画素の
処理データＡ′が求められる。 Ａ’　＝旧・Ａ−に２　（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）・・・（１
）ここでに１およびに２は第９図（ａ）に示すフィルタ
における係数で、Ｋ１＝３．に２．＝１／２である。 またラプラシアンフィルタのＤＣゲインが定数ｎになる
ようにすると、 Ｋ］＝４ＸＫ２＋ｎ　　（Ｋ２≧０）−（２）の関係が
成立し、係数に、１．、に２を変えることによって、第
１０図に示すように空間周波数特性を変化させることが
できるようになる。 第１０図の特性から明らかなように、ゲインが小さい場
合には前述したスキャナにおける光学系およびイメージ
センサによる劣化補正を行なわせるとそのＭＴＦ補正さ
れたデジタル画信号は全体としてローパスフィルタを通
った形となり、また、その劣化補正量を越える高域ゲイ
ンを与えると高周波域での処理画像の鮮鋭さを強調する
ことができるようになる。 第１１図はＭＴＦ補正回路１．０１の具体的な構成例を
示すもので、ここでは演算処理によるＭＴＦ補正を専用
のプロセッサを用いて行なわせるようなことなく、簡単
な回路構成によってハードウェア的に行なわせるように
している。すなわち、２つの各１ライン分のシフ１〜レ
ジスタＳＲおよび４つのフリップフロップＦＦの組合せ
により画信号ＢＳ中から３Ｘ３の画素領域におけるＡ−
Ｈの画素データを順次抽出させ、その各抽出された画素
データＢ−Ｅの全加算を加算器１１〜１３により行なわ
せ、その全加算されたデータに乗算器１４により係数に
２を乗じ、また抽出された画素データＡに乗算器１５に
より係数に１を乗じ、引算器１６において乗算器１４の
出力データから乗算器１５の出力データを減することに
より目的とする処理データＡ′を得るようにしている。 Ｋｌ。 Ｋ２の各係数信号は、例えばコマンド解釈するＭＰＵで
（２）式にしたがってＨ］算された値を与えるようにし
ている。 また第１２図はＭＴＦ補正回路１．０１の他の構成例を
示すもので、この場合は第１１図における乗算器１４．
１５の代わりに予め計算結果が書き込まれたＲＯＭ１７
，１８を用いたルックアップテーブル式とし、そのＲＯ
Ｍ１７．１８からそれぞれ読み出されたデータを加算器
】９により加算して処理データＡ′を得るようにしてい
る。ここで、ＲＯＭ１７．１８および加算器１９を１つ
のＲＯＭに置き換えることも可能であるが、その場合に
はアドレスラインが７＋３＋６＝１６本となり、そのた
めＲＯＭ容量が６５５３６バイト以上必要となり、第２
図の構成ではＲＯＭ１７が１０２４バイト、ＲＯＭ９８
が５１２バイ１へとなり、それに比較してＲＯＭ容量が
大きくなりすぎて実用的でなくなる。テーブルセレク１
−信号ＴＳはコマンドによって発生させるが、ＲＯＭ１
７．１８をそれぞれＲＡＭに換えてＭＰＵによってテー
ブル変換可能な形をとるようにしてもよい。またテーブ
ルは、乗算器で不可能な非線形データをも可能にしてい
る。 ＭＴＦ補正されたデジタル画信号は最終的に２値化回路
１０２において単純２値化処理される。 本発明にあってはその２値化処理を行なわせる際、特に
濃度に対して比例関係となる段階差をもった枚数のしき
い値を用意し、そのしきい値を選択的に設定してデジタ
ル画信号の２値化を実行させることにより、人間の視覚
に対する最適な濃度補正を同時に行なわせるようにする
ものである。 第１図は本発明を具体的に実施するための２値化回路１
０２の構成例を示すもので、濃度ポジション信号Ｐに応
じて予め複数設けられたうちの所定のしきい値のデータ
が読み出されるＲＯＭと、画信号ＢＳをその読み出され
たしきい値と比較して２値化する比較器ＣＭＰとからな
っている。 ここで画信号ＢＳは原稿面の光反射率Ｒに比例したデー
タであり、画像濃度りとの関係としてはＲ＝１．０−ｐ
すなわち対数関係となる。いま画信号ＢＳのデータＮと
して反射率１のとき０１反射率０のとき２５５とすると
、Ｎ　＝　２５５−２５５　ＸＲより、Ｎ：”２５５　
２５５Ｘ１０　　となり、その特性は第２図に示すよう
になる。人間の視覚は濃度に対してリニアになるため、
濃度ポジションの選択は濃度に比例したしきい値を発生
させなければならない。したがってＲＯＭには、第２図
の特性を満足するような各濃度ポジションＰＬ、Ｐ２、
Ｐ３．・・・に対する画信号ＢＳのデータＮの変換テー
ブルが格納されている。次表に、その変換テーブルを示
している。 表 実際には、ＲＯＭに変換テーブルを複数群もたせ、原稿
の種類および編集の動作モードに応じて変換テーブルを
使い分けるようにしている６またＲＯＭ内に非線形デー
タによるテーブルも格納されている。このＲＯＭと同じ
役割りをＭＰＵにやらせても実現可能である。 変換テーブルを複数群もたせる利点としては、例えばコ
ピーモードのときには広い範囲で濃度をセレク１−でき
るようになり、また編集モードでは原稿のけい線などが
現れることがないように濃度範囲を制限した変換テーブ
ルを使用することによって操作ミスをなくすことができ
るようになる。 また非線形データによる変換テーブルを使用することに
より、少ない濃度ポジションで広い濃度範囲をカバーさ
せることができるようになる。 なお、通常の電子写真式によるアナログ複写機では感光
体の性質からしてその表面電位と画像濃度とが比例関係
にあるため、濃度コントロールを行なわせる際には一定
のステップ電圧で現像バイアスを変化させればよいが、
スキャナにより原稿の光反射率に比例した画情報をとり
込む場合には２値化の際のしきい値に４．８，１２．１
Ｇ、・・・のような等間隔で変化する値を用いたのでは
人間の視覚に対する最適な濃度補佐を行なわせることが
できなくなる。 また中間調処理回路１０３は、ディザ法と濃度パターン
法との各長所を組み合わせた部分マトリクス法によるし
きい値マトリクスと部分平均値化によって階調性を考慮
した画信号ＢＳの２値化処理を実現させている。 仇果 以上、本発明による画信号処理方式にあっては、スキャ
ナによって読み取られ、量子化されたデジタル画信号の
２値化を行なわせる際、濃度に対して比例関係となる段
階差をもった複数のしきい値を選択的に切り換えながら
濃度補正を同時に行なわせるようにしたもので１人間の
視覚に対する最適な濃度補正を行なわせることができる
という優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体的に実施するための２値化回路の
構成例を示すブロック図、第２図は創作濃度に対する両
信号のデータ特性を示す図、第３図はスキャナの一構成
例を示す簡略図、第４図は画像読取システムにおける制
御系およびデータ処理系の構成例を示すブロック図、第
５図は同構成例におけるビデオ信号処理回路の回路構成
例を示すブロック図、第６図は第５図の回路構成におけ
る各部信号のタイムチャート、第７図はビデオ信号処理
回路の実際の回路構成を示す電気的結線図、第８図は同
構成例における画像処理装置の構成例を示すブロック図
、第９図（ａ）はＭＴＦ補正用のラプラシアンフィルタ
構成を示す図、同図（ｂ）はＭＴＦ補正対象となΣ一定
の画素領域におけるデータ構成を示す図、第１０図は空
間周波数特性を示す図、第１１図および第１２図はＭＴ
Ｆ補正回路の構成例をそれぞれ示すブロック図である。 １０・・・イメージセンサ　１１，１２，１３．１９・
・・加算器　１４．１５・・・乗算器　１６・・・引算
器１７．１８・・・ＲＯＭ　　５６・・・インタフェー
ス　６２・・コン１−ローラ　６３・・・クロック発生
器　６４・・ビデオ信号処理回路　６５・・・画像処理
装置　１０１・・・ＭＴＦ補正回路　１０２・・・２値
化回路　１０３・・中間調処理回路　１０４・・・出力
バッファ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画素単位で量子化されたデジタル画信号を予め設定され
   たしきい値と比較することによって２値化する際、濃度
   に対して比例関係となる段階差をもった複数のしきい値
   を選択的に切り換えて設定させる手段をとるようにした
   ことを特徴とする画信号処理方式。