JPS62163456A

JPS62163456A - デジタル画像読取装置

Info

Publication number: JPS62163456A
Application number: JP61004757A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Kamon; 宏一賀門
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1987-07-20

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】五宜分更本発明は、デジタル画像読取装置に関する。

丈米五皿従来のファクシミリやデジタル複写機等のデジタル画像
読取装置では、ラスター走査で主走査方向に１ラインず
つ画像データを読み取り、その後処理対象となる注目画
素のデータおよびその縦横に近接する各画素のデータに
基づき３×３マトリクスのデジタルフィルタ等を用いた
フィルタ処理によりＭＴＦ補正を行なったり、１２Ｎ値
マトリクスを用いた中間調処理を行なったりするため、
複数ラインの画像データを同時に取り出す必要からライ
ンメモリ等を数多く必要とし、またハードウェアも非常
に複雑となっている。

１孜本発明は以上の点を考慮してなされたもので。

読み取られた原稿の画像データにもとづいてＭＴＦ補正
、中間調処理などの画像処理を行なわせる際にその画像
処理回路を簡単に構成することができるようにしたデジ
タル画像読取装置を提供するものである。

盗處以下、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１図は、本発明によるデジタル画像読取装置の外観を
示すもので、本体１側のコンタクトガラス２上に原稿を
載せてｉ稿圧板３で押え、操作部４で読み取りスタート
ボタンの操作および濃度選択等の種々の機能の設定がで
きるようになっている。

第２図に、その原稿の画像データの読取光学系の構成を
示している。

同図に示すように、本発明では２通りの光路８ａ、８ｂ
を設け、それぞれコンタクトガラス２上面の原稿面で異
なる点ａ、ｂに設定されている。

２点間の距離は画像サンプリング間隔に等しい。

５ａ、５ｂは光源、６ａ、６ｂはセルホックレンズ、７
ａ、７ｂは密着型のイメージセンサである。

密着型のイメージセンサは、原稿の濃淡情報を等倍の光
学系で読みとるセンサーで、センサー自体の大きさは原
稿幅に依存して大きくなるが、光学系が第２図のように
シンプルで装置としては小形になる。

しかして本発明では、第２図の構成において、主走査方
向２ライン分の原稿の画像データを同慶に読みとること
ができるようにしている。

またその光学系は、光源５ａ、５ｂ、セルホックレンズ
６ａ、６ｂ、密着型イメージセンサ７ａ。

７ｂを一体とする移動体９を図中矢印方向に移動し、原
稿面をすべて読み取るようになっている。

主走査方向をＸ、移動体９の移動方向を副走査Ｙ方向と
すると、原稿面の読み取りは第３図に示すようになる。

まず最初のサンプリングでは同図（ａ）に示すように１
ライン目Ｑ１と２ライン目Ｑ２の画像情報を読み取り、
次のサンプリングでは同図（ｂ）に示すように２ライン
目Ｑ２と３ライン目Ｑ３を読み取る。つまり副走査方向
で１ラインずつ移動して画像情報を読み取り、かつ、各
サンプリング時に２ライン分の情報を同時に読み取る。

第３図主走査Ｘ方向の矢印は、イメージセンサ７ａ、７
ｂに蓄積された電荷を順次転送して読み出す方向を示し
ている。

次に、読み取られた画像データの処理方法について述べ
る。

一般にデジタル画像処理においては、その性格から大き
く２つに分けて考えられている。

その一つは、文字や線画などで白“０”か黒“１”とが
はっきり分かれ、その“０″か′１１　ＩＩを判別する
単位すなわちサンプリング画素が小さければ小さいほど
、言いかえれば解像度か増すほど原稿に忠実な画像を再
現できるもの（以下文０字画像と言う）である。

もう一つは、写真画像などで中間調を有するもの、つま
り画素の細かさよりも、画素の濃淡値。

レベルの分解数が多いほど、言いかえれば階調性が増す
ほど忠実な画像を再現できるもの（以下写真画像という
）である。

文字画像に対しては、普通、読み取り系のＭＴＦによる
解像力の低下を補正するためＭＴＦ補正処理が行なわれ
ている。

ＭＴＦ補正方法としては、３Ｘ３の空間フィルタを用い
る方法が最も一般的である。第４図は、よく使われるＭ
ＴＦ補正用のデジタルフィルタの例である。同図（ａ）
は、補正すべき画素のデータを３倍し、その上下左右４
方向の隣接する画素データを一１／２倍してすべてを加
算しその結果を補正データとするものである。同図（ｂ
）の場合は、上下左右と斜め方向の８方向隣接する画素
を一１倍して自身を９倍することによって補正するもの
である６係数の選び方は種々あり方向によって重みをつ
けることもあるが、係数の合計が１になるようにするの
が普通である。

ＭＴＦ補正の効果は、第５図の如くである。低エントラ
ストな信号のエントラストを上げたり、エツジ部のシャ
ープネスを上げる。図中、（ａ）は補正前の特性を、（
ｂ）は補正後の特性をそれぞれ示している。また、ＳＬ
は閾値レベルである。

しかし、この方法には２つの欠点がある。１つは、雑音
やモワレの振巾も大きくしてしまうこと。

もう１つは、１ラインの補正値を得るためには、その前
後のラインのデータをも同時に取り出さなくてはならな
いことで、このため従来の方法では少なくとも２ライン
分のラインメモリを必要とする上、あるラインを入力し
てからそのラインの出力を得るまで少なくとも１ライン
分の遅延があった。

本発明では、これらの欠点を補う自動閾値選定方式を採
用するようにしている。

その方式としては、ＭＴＦ補正をする画素の右側（ある
いは左側）の画素と下側（あるいは上側）の画素、つま
り２方向の隣接画素を用いる。補正する画素と右側画素
及び下側画素との差の絶対値をとるようにする。つまり
画素の主走査方向及び副走査方向での微分値をとり更に
その大きい方を取りだす。そして、その微分値がある値
よりも小さいときは、雑音あるいはモワレ等による変化
もしくは中間調での階調変化と判断して、文字画像に対
する閾値は初期値（固定値）のままとし、微分値がある
値よりも大きいときは、ＭＴＦ補正する画素のレベルと
、変化の大きかった方の隣接画素のレベルとの中間に閾
値を変える。これにより、ＭＴＦ補正の主たる目的であ
る画像の尖鋭化ができることになる。文字画像は、ＭＴ
Ｆ補正後、固定値である閾値によって２値化される。

写真画に対しては、従来からディザ法や濃度パターン法
、あるいは両者の中間的な方法であるサブマトリクス法
などが広く使われている。

これらの方法は、ある面積内にある黒ドツトと白ドツト
の割合によって濃淡を感するという人間の目の積分効果
を利用したものであり閾値を組織的に変えることで実現
している。

第６図は、閾値が組織的に変わる様子を示した例で閾値
マトリクスと言い、このマトリクスを縦横に繰り返して
用いる。

人力データ１画素とマトリクスの１要素を対応させ１画
素の出力を決める方法がディザ法である。

入力データ１つとマトリクスの全要素を対応させマトリ
クスサイズと同じ出力画素を決める方法が濃度パターン
法である。そして、マトリクスをいくつかの小マトリク
スに分割し、入力１つとその小マトリクスとを対応させ
出力を決めるのをサブマトリクス法という。

出力画像の大きさを一定として考えると、ディザ法はデ
ータの入力単位が最も細かく、解像力にすぐれるが、信
号にのっている雑音が出力画像に現れやすく、ノイジー
な画像になってしまい階調性が十分再現できない。一方
、濃度パターン法はデータの入力単位は最も粗いがノイ
ズは除去され自然な濃度変化が再現され階調性にはすぐ
れているが、エツジ部等でボケだ感じが目立ち解像力が
悪い。サブマトリクス法はこの両者の中間で、小マトリ
クスの大きさの選び方しだいで解像力と階調性の調和の
とれた画像を得ることができる。

しかし、いずれの方法によっても文字画像用に処理した
出力画像と比べると解像力は落ちる。すなわち文字画と
写真画は分離して別々の処理を行なう必要があるわけで
ある。

本発明では文字画像領域と写真画像領域の分割をおのお
のの処理と同時に行ない、どのような入力画像に対して
もすべての部分で最適な出力となる自動領域分割方式を
採用するようにしている。

その領域分割方式としては、前述の自動閾値選定と同様
、主走査方向及び副走査方向の微分値をとり、その大き
い方を取り出す。領域判定の場合は、大きい方でなくて
も両者を加算したものでもよい。

文字領域の場合、黒いレベルと白いレベルが頻繁に変わ
るためこの微分値の大きい値が高い頻度ででる。ところ
が、写真画の場合はこの微分値は全般に小さく、大きい
値がでても頻度は小さい。

本領域分割方式はこれを利用したものでサンプリング同
期でこの微分値をある係数をかけて蓄積していき、同時
に前回まで蓄積された値をある係数で減じていく。した
がって、大きい値が頻繁にでるとこの蓄積値はしだいに
大きくなり逆に微分値が小さかったり、大きい値の頻度
が小さいと蓄積値はしだいに小さくなっていく。すなわ
ち、この蓄積値を見ることによってその時点での画素を
含む領域が文字領域か写真領域かを判別することができ
る。

第７図は、本発明に係る画像処理回路を示している。前
述のごとく同時に読み取られた２ライン分Ｑ　ｊ　、　
Ｑ　（ｊ＋１）の画像データを入力する。ここで入力す
るデータは、第２図に示すイメージセンサ７ａ、７ｂで
読み出されてのち、図示しない回路によりシェーディン
グ補正、地肌補正等を行なってＡ／Ｄ変換された数ビツ
ト／画素のデジタル信号である。４〜８ビツトが一般的
であり、ここでは６ビツト（６４階調）としている。

第７図で、まず微分値検出回路９において、処理対象と
なるＸ。画素をＱｊラインからとりだし同じ＜１２ｊラ
インからＸ。の右隣り画素であるｘｌをρ（ｊ＋１）ラ
インからＸ。の下隣りであるＸ１画素をとりだす。そし
て先に述べた微分値ＩＸＯｘｌｌ　、　　ｌ　Ｘｏ−Ｘ
２１を算出し、それらを比較して大きい方の値と、大き
い方の隣接画素の値（Ｘ、。

ｒ　　Ｘ２）を選ぶ。そしてこれらを次の閾値選定回路
１ｏに入力する。

閾値選定回路１ｏではまず微分値がある固定値ＴＲＩよ
り大きいかどうかをみる。ＴＲＩより小さい場合は、文
字画像用の閾値は、あらかじめ決められたＴＲ２が選ば
れる。そしてＴＲＩより大きいときは、先に選んだＸ□
　ｏｒＸ２に微分値に係数α１（−１くα□〈１．α□
≠０）をかけたものをたしてこれを閾値としている。第
７図中文字線字処理回路１３前の遅延回路１２は、閾値
選定までにかかった時間分を合せるためのものである。

そして、画素データと選定された閾値とを比較して、そ
の出力を決める。

一方、写真画に対する処理も並行して行なう。

第７図では、前述したサブマトリクス方を用いており、
２×２平均値回路１４においてＱｊラインと（１（ｊ＋
１）ラインの同時入力から２Ｘ２の小画素領域を平均値
化している。

すなわち、ｘ、、　ｘ、、　ｘ２．　ｘ３から平均値り
を算出し、Ｄを新たな入力単位として第９図に示すよう
に８×８の閾値マトリクスを２Ｘ２の小マトリクスごと
に切り、Ｄと対応させている。

第７図で、中間調処理回路１５において、閾値マトリク
ステーブル（ＲＯＭ）にρｊライン、処理対象となるＸ
。画素に相当するＸＹアドレス（Ｘ＝Ｏ〜７．Ｙ＝Ｏ〜
７）を入力し、閾値ヲ出し、Ｄと比較し出力を決める。

一方りは、ｎ　（ｊ＋１）ラインの出力時にも使うので
比較すると同時にＲＡＭに書き込んでおき次のラインの
ときＲＡＭから順次とりだすようにする。

そしてここで、文字画像の出方とタイミングを合せるた
め遅延回路１６を入れるが、これは第７図のように比較
出力後でもよいが、平均値出方後あるいは平均値処理前
でもよい。

中間調処理は、サブマトリクス法でなくてもよく、ディ
ザ法でも濃度パターン法でもよい。装置の利用目的に合
わせて選択すればよい。しかし、濃度パターン法の場合
、文字出方と同期させるためメモリを多数必要とする欠
点が生じる。逆にディザ法であればＲＡＭを１ケも使わ
ずに済むことになる。

ここまでで、文字画像出方と写真画像出方が同期して取
りだされるところまで来た。次に領域判定回路１１につ
いて説明する。先に微分値検出回路９でとりだした主走
査、副走査の大きい方の微分値を入力し、その値に係数
α２（ｏ〈α２〈１）をかけ、それを蓄積すべく加算器
に入れる。

一方、加算器から出方されていた値は、前回までに蓄積
されていた値であるが、これに係数α３（０＜α３く１
）をかけ蓄積値を減少させ、それをもう一度加算器に入
れる。

つまりこの領域判定回路１１は、蓄積と減少を同時に行
なっているわけで、この平衡が破れ、蓄積が進めばその
領域は文字画領域、逆に減少が進めば写真画領域と判定
する。蓄積値をある固定値Ｔ　Ｒ３と比較することによ
って実現している。

この比較値は各画素に対応して出力されるので、セレク
タ１７によって文字画像用出力と写真画像用出力とで最
適な方を選択する。

第８図に、第７図に示す画像処理回路における各部の動
作タイミングを示している。図中、ｄｌ。

ｄ２は遅延時間を示している。

同図に示すように、本回路ではΩ１ラインとＱ（ｊ＋１
）ラインを入力し、２ラインのデータからＱ１ラインの
出力を主走査方向に若干の遅れはあるもののリアルタイ
ムで得ることができる。またＱＣｊ＋１）ラインはＱ１
ラインの画質向上（ＭＴＦ補正）及び、領域判定のため
に主に使われるため、第２図でＱ１ラインとＱ　（ｊ＋
１）ラインとの路離の設定はそれほど厳密さを要しない
。

Ｑ１ラインとＱ　（ｊ４１）ラインを同時に画像処理回
路に入力する手段としては、第２図のほかにもいくつか
考えられる。

第２図は密着型センサーで述べたが、縮小光学系でも実
現できる。

従来の１ラインずつ読み取る方式でも画像処理回路に入
力する前に１ライン分のラインメモリを持てば第７図の
回路が実現できる。また、センサーチップを２ライン並
列に配列したイメージセンサ−を使うことでも実現でき
る。あるいは、カラーイメージセンサ−を応用すること
も考えられる。

カラーセンサーは、センサーの１チツプを３つに分割し
てカラーフィルタ等によってＲ，Ｇ、Ｂに光を分け、そ
れぞれ分割されたチップで検知する方法などがあるが、
副走査方向に分割したセンサーを使いフィルタを使わず
にすれば実現する。

肱薇以上１本発明によるデジタル画像読取装置にあっては、
原稿の画像データを少なくとも２ライン分同時に読み取
ることができるようにしているため、従来のようにライ
ンメモリを何ら必要とすることのない簡素化された回路
構成により適宜画像処理を行なわせることができるとと
もに、サンプリングピッチ２倍用の画像データを簡単に
作成す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図は本発明によるデジタル画像読取装置の外観を示
す斜視図、第２図はその光学系の構成例を示す簡略図、
第３図（ａ）、（ｂ）は本発明による原稿面の読取走査
状態を示す図、第４図（ａ）、（ｂ）はＭＴＦ補正用の
デジタルフィルタの構成例をそれぞれ示す図、第５図は
読取画像データおよびそのＭＴＦ補正されたデータの特
性を示す図、第６図は閾値マトリクスを示す図、第７図
は本発明に係る画像処理回路の一構成例を示すブロック
図、第８図はその画像処理回路における各部動作のタイ
ムチャート、第９図は中間調処理時における処理データ
と閾値マトリクスとの対応関係を示す図である。７ａ、７ｂ・・・イメージセンサ　９・・・微分値検出
回路　１０・・・閾値選定回路　１１・・・領域判定回
路１２．１６・・・遅延回路　１３・・・文字線字処理
回路１４・・・２Ｘ２平均値回路　１５・・・中間調処
理回路１７・・・セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

原稿の画像データを主走査方向に１ラインごとに所定の
サンプリングピッチで画素単位で読み取り、最終的に各
画素の２値化出力を生ずるデジタル画像読取装置におい
て、前記サンプリングピッチの副走査方向少なくとも２
ライン分の画像データを同時に読み取る光学系を有する
ことを特徴とするデジタル画像読取装置。