JP2008193681A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー原稿を読み取ってモノクロ複写を行なう場合に、下地と、その上の文字との色相が相違していれば、両者の反射率が同じである場合でも、文字が欠落しない画像処理装置を提供する。
【解決手段】画像処理装置は、スキャナ部１２０から出力されたＲＧＢ信号を用いて背景色を特定する背景色特定部と、注目画素の色相を判定する色相判定部と、前記の背景色特定部の特定結果および色相判定部の判定結果により、ＲＧＢ信号の何れかを用いモノクロ信号を生成するモノクロ信号生成処理部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤラインセンサで原稿を走査することで画像情報を読み取るスキャナやデジタル複写機などに用いられる画像処理装置および画像処理方法に関するものである。

従来、縮小光学系に用いられるＣＣＤラインセンサは、1列のラインセンサで構成されたラインセンサと、赤（以下、Ｒとも記す）、緑（以下、Ｇとも記す）、および、青（以下、Ｂとも記す）の色フィルタをそれぞれ３つのラインセンサの表面に配置した３列のラインセンサで構成されたセンサが一般的である（例えば、特許文献１および２参照。）。

１列のＣＣＤラインセンサは、基本的にはモノクロ原稿読取で使用される。この１列のＣＣＤラインセンサを用いてカラー原稿を読み取る際は、光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂの分光特性を有する３つの光源を備え、これらの光源を順次に点灯させることでカラー原稿の画像情報をＲ、Ｇ、Ｂの色情報に分けて読み取る方式を採用している。また、分光特性が白色である光源を用い、この光源とラインセンサとの光路中にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタを配置し、この色フィルタを切り替えることでラインセンサに入射する色情報を分離する方法もある。

一方、３列のＣＣＤラインセンサは、基本的にカラー原稿読取に使用される。この場合、光源としては、発振波長４００ｎｍから７００ｎｍの可視光領域を十分カバーする分光特性を有するものを使用し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報の分離は各ラインセンサの表面に配置された色フィルタで行う。

また、この３列のＣＣＤラインセンサを用いてモノクロ原稿を読み取る場合には、３列のＣＣＤラインセンサのうち、１つの出力、すなわち、一般的には朱色の捺印を確実に読み取る目的でＧのＣＣＤラインセンサの出力を用いる方式と、３列のＣＣＤラインセンサの出力を全て用いて白／黒情報を生成する方式がある。

しかし、上述の従来のカラー原稿をモノクロの状態に読み取る方法では以下に述べるような不都合が生じる恐れがある。例えば、受光面上に色フィルタを配置しないラインセンサを用いた、一般的なモノクロスキャナでカラー原稿を読取った場合、上述のラインセンサには原稿からの反射光が入射するため、輝度の変化は読取れるが、色に関する情報は読取ることができない。よって、下地が青の原稿の上に赤文字で情報が構成されている場合、光源の分光特性にも影響されるが、反射率が同じであった場合、青と赤の区別ができず、同一信号として処理されてしまい、カラー原稿をモノクロスキャナで読取ると情報の欠落が生じ、その信号を用いて紙に印字する複写動作を行った場合、文字または画像等が欠落してしまう問題がある。

また、赤、青、緑の色フィルタをそれぞれ３つのＣＣＤラインセンサの表面に配置した３列のＣＣＤラインセンサを用いてカラー原稿をモノクロ複写する場合、カラー原稿の色によっては、例えば、文字色と地色とが同一色となり、カラー原稿上の情報が欠落してしまう場合がある。スキャナの場合、原稿からの反射光を各ラインセンサ上に結像して画像情報を読取っているため、光の３原色の赤、青、緑によって色情報が再現される。

また、ラインセンサ上の色フィルタである赤と青と緑の波長域を加算することで擬似的に無彩色を生成する方式がある。この場合、モノクロ情報＝（赤情報＋青情報＋緑情報）／３で算出することができる。
特開２００３−２７４１１５号公報 特開平１１−１８７２６６号公報

しかし、この処理を用いると、例えば、下地の色が青の上に赤文字で情報が構成されている場合において、下地の青情報読取時の各ラインセンサの出力が（赤：青：緑）＝（０：２５５：０）、赤文字情報読取時の各ラインセンサの出力が（赤：青：緑）＝（２５５：０：０）である場合には、

青下地情報をモノクロ化した場合、（０＋２５５＋０）／３＝８５
赤文字情報をモノクロ化した場合、（２５５＋０＋０）／３＝８５

となる。

したがって、このようなカラー原稿をモノクロ複写した場合、同一色となることが分かる。

同様に、赤と青と緑のバランス（色度）が異なる情報であっても、赤と青と緑の加算結果が同一である情報は全て同一の情報としてモノクロ複写の信号として扱われるため、カラー原稿をモノクロ複写した場合、文字または画像が欠落してしまう問題がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、カラー原稿を読み取ってモノクロ複写を行なう場合に、下地と、その上の文字または画像との反射率が同じであるといった場合でも、背景色を特定しＲＧＢ信号のいずれかを用いてモノクロ信号を生成することにより、文字または画像が欠落しない高画質な画像を出力できる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像処理装置は、原稿を読み取ることで取得された画像データのＲＧＢ信号を用いて原稿の背景色を特定する背景色特定部と、前記画像データにおける画素の色相を判定する色相判定部と、前記背景色特定部の特定結果および前記色相判定部の判定結果に基づいて、ＲＧＢ信号の少なくとも何れか一つを用いてモノクロ信号を生成するモノクロ信号生成処理部とを備えてなることを特徴とするものである。

また、本発明の一態様に係る画像処理装置のコンピュータにより行われる画像処理方法であって、原稿を読み取ることで取得された画像データのＲＧＢ信号を用いて原稿の背景色を特定する背景色特定ステップと、前記画像データにおける画素の色相を判定する色相判定ステップと、前記背景色特定ステップの特定結果および前記色相判定ステップの判定結果に基づいて、ＲＧＢ信号の少なくとも何れか一つを用いてモノクロ信号を生成するモノクロ信号生成処理ステップとを備えてなることを特徴とするものである。

以上に詳述したように本発明によれば、カラー原稿を読み取ってモノクロ複写を行なう場合に、下地と、その上の文字または画像との反射率が同じであるといった場合でも、背景色を特定しＲＧＢ信号のいずれかを用いてモノクロ信号を生成することにより、文字または画像が欠落しない高画質な画像を出力できる画像処理装置及び画像処理方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態における画像読取装置の構成を示している。この画像読取装置（後述の画像読取部）１２０において、原稿ｏｒｇが原稿台ガラス４４の上に下向きに置かれる。開閉自在に設けられた原稿固定用のカバー１５が閉められると、原稿ｏｒｇは原稿台ガラス４４の上に押さえつけられる。原稿ｏｒｇは光源１で照射され、原稿ｏｒｇからの反射光は、第１ミラー３、第２ミラー５、第３ミラー６、及び集光レンズ８を介し、ＣＣＤセンサ基板１０に実装されたＣＣＤラインセンサ９のセンサ面上に結像される。

原稿ｏｒｇは光源１と第１ミラー３で構成される第１キャリジ４と、第２ミラー５と第３ミラー６で構成される第２キャリジ７が図示しないキャリジ駆動用モータで移動され、原稿ｏｒｇの上を光源１からの照射光が走査することとなる。この場合、第１および第２キャリッジの移動に関し、第１キャリジ４の移動速度は第２キャリジ７の移動速度の２倍に設定されているので、原稿ｏｒｇからＣＣＤラインセンサ９までの光路長が一定になるように制御されている。

このようにして原稿台ガラス４４の上に置かれた原稿ｏｒｇは１ライン毎に順次読み取られ、ＣＣＤラインセンサ９によって、反射光である光信号の強度に応じたアナログ電気信号に変換される。その後、変換されたアナログ電気信号は、デジタル信号に変換され、ハーネス１２を介しＣＣＤセンサ関連の制御信号を扱う制御基板１１に引き渡される。制御基板１１においては、集光レンズ８による低周波歪みや、ＣＣＤラインセンサ９の感度バラツキにより生じる高周波歪みを補正するシェーディング（歪み）補正等のデジタル信号処理が施される。

また、上述のアナログ電気信号をデジタル信号に変換する処理は、ＣＣＤセンサ基板１０で行ってもハーネス１２を介して接続される制御基板１１で行ってもよい。

上述のシェーディング補正を行う際、黒の基準となる信号と白の基準となる信号が必要となり、前者の黒基準信号は光源１を消灯状態として、ＣＣＤラインセンサ９に光が照射しない状態でのＣＣＤラインセンサ９の出力信号とし、後者の白基準信号は光源１を点灯状態として白基準板１３を読取った際のＣＣＤラインセンサ９の出力信号とする。また、この基準信号を生成する際は、特異点や量子化誤差による影響を低減させるために複数ライン分の信号を平均化することが一般的に行われている。

次に、図２および図３を参照して図１で示されるＣＣＤラインセンサの構成と動作について説明を行う。図２は本実施の形態の１例である、受光面に青色、緑色、赤色（以下、それぞれＢ、Ｇ、Ｒと記す）の色フィルタをそれぞれ配置した３つのラインセンサ、すなわち、ラインセンサＢと、ラインセンサＧと、ラインセンサＲからなる３ラインＣＣＤセンサの概略構成図を示す。ラインセンサＢ、Ｇ、Ｒはフォトダイオードアレイからなり、光電変換動作が行われる。

原稿ｏｒｇは、例えばＡ４サイズの原稿の場合、長手方向に２９７ｍｍ、短手方向に２１０ｍｍの面積を有する。そして、長手方向を主走査方向、短手方向を副走査方向として原稿読取動作を行う場合、ＣＣＤラインセンサ９のフォトダイオードアレイの有効画素の数は最低でも７０１６画素だけ必要となる。一般的には７５００画素のセンサとなる。また、ＣＣＤラインセンサは図３に示すように、有効画素７５００画素の前段に光が入射しないようにフォトダイオードアレイの一部にアルミ等で遮光した光シールド画素部分、有効画素の前後にダミー画素部分、空送り部分があるため、ＣＣＤラインセンサに蓄積した電荷全てを外部に出力するためには７５００画素を超える転送ＣＬＫ数が必要となる。

ここで、有効画素領域外の光シールド画素部分と、空送り部分と、ダミー画素部分の合計を転送ＣＬＫの数で５００個とすると、１ライン分のＣＣＤラインセンサに蓄積された電荷を全てＣＣＤラインセンサの外部に出力するためには８０００個の転送ＣＬＫ分の時間が必要となり、その時間が１ラインの光蓄積時間（ｔＩＮＴ）となる。

また、ＣＣＤラインセンサの出力信号の特徴として、電気的基準レベル（ＧＮＤ）に対し、ある一定オフセットを履いた電圧レベルを基準に信号が出力される。この基準となる電圧レベルを信号出力直流電圧（オフセットレベル：Ｖｏｓ）と呼ぶ。図３に示す１ライン光蓄積時間（ｔＩＮＴ）内のＳＨ信号が“Ｌ”レベル時にラインセンサに照射された光エネルギーはフォトダイオードに電荷として蓄積され、ＳＨ信号が“Ｈ”レベル時に蓄積された電荷はフォトダイオードに隣接したシフトゲートを通り更に隣接したアナログシフトレジスタに転送される。この転送動作が終了したらＳＨ信号を“Ｌ”レベルにしてシフトゲートを操作し、電荷がフォトダイオード外に漏れないようにし、再度フォトダイオードで電荷蓄積動作をはじめる。

アナログシフトレジスタに転送された電荷は画素単位で転送ＣＬＫの周期で外部に転送されていく。この動作のため、ＳＨ信号によりフォトダイオードからシフトゲートを通り電荷がアナログシフトレジスタに移動している期間は転送ＣＬＫを停止するように印加する（図３参照のこと）。また、転送ＣＬＫを常時入力し、ＣＣＤラインセンサ内部でＳＨ信号に合わせて転送ＣＬＫを停止する場合も内部の電荷転送動作は同様となる。また、ＣＣＤラインセンサにより、ＳＨ信号及び転送ＣＬＫの極性は図３と異なる場合もあるが、センサの内部動作は同様である。

上述した８０００個の転送ＣＬＫ分の時間とは、ＳＨ信号時の転送ＣＬＫ停止状態に関わらず、ＣＬＫの数ではなく時間として説明している。例えば、４ラインＣＣＤセンサの画像転送周波数ｆ＝２０ＭＨｚと仮定すると、１ライン分のラインＣＣＤセンサに蓄積された電荷を全て外部に出力するためには、

８０００（ＣＬＫｓ）×（１／２０ＭＨｚ）＝４００μｓ

の時間が必要となり、この時間がラインセンサの副走査方向１ライン分の光蓄積時間となる。

以下、転送ＣＬＫ（周期ｔ０）の周波数を２０ＭＨｚ，１ライン光蓄積時間ｔＩＮＴを４００μｓとして、ラインＣＣＤセンサ９から出力されるアナログ信号振幅の関係を説明するが、製品仕様によってはこれらの転送ＣＬＫ周波数、１ライン光蓄積時間は当然異なるものである。

図４にＣＣＤラインセンサＲ、Ｇ、Ｂの分光感度特性を示す。ＣＣＤラインセンサ９は、前述のように色フィルタを配置したラインセンサＲ、Ｇ、Ｂで構成されていて、これらのラインセンサに光源からの光を一様に照射した場合、ラインセンサＲまたはラインセンサＧ、またはラインセンサＢは特定領域の波長にしか感度を持たない。ＣＣＤラインセンサ９から出力される信号は図５に示す通り、Ｂ、Ｇ、Ｒが同期して出力される。また、ＣＣＤラインセンサ９の全ての有効画素領域が画像として用いられるのではなく、その領域の内、読取り画像に適した画素数を有効画像領域（ＨＤＥＮ信号の“Ｌ”レベルの期間）として選択する。参考としてキセノン光源の分光分布の一例を図６に示す。

図７（ａ）は、ＣＣＤラインセンサ９から出力されるアナログ信号のアナログ処理回路の概略構成を示すブロック図、図７（ｂ）は、図７（ａ）で示される処理回路におけるアナログ波形を説明するタイムチャートである。ＣＣＤラインセンサ９から出力されるアナログ信号のための各種アナログ処理回路１１Ｃ（図８参照）は、一般的に、カップリングコンデンサ２０、相関二重サンプリング回路であるＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路またはサンプルホールド回路２１、ゲインアンプ部２２、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（Digital Analog Converter）部２３と、直流成分を除去するためオフセット除去回路２４と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Analog Digital Converter）部２５から構成される。

次に、図７（ｂ）を用いて図７（ａ）の回路の具体的な動作を説明する。ＣＣＤラインセンサ９からの出力信号は図３にも示したように信号出力直流電圧（Ｖｏｓ）を基準に出力される。この信号出力直流電圧（Ｖｏｓ）はＣＣＤラインセンサ９により異なり、＋１２Ｖ電源を使用するＣＣＤラインセンサの場合、３〜８Ｖ程度のバラツキを持つ。この不確定なレベルを有する信号の直流成分を除去する目的で直列にカップリングコンデンサ２０を接続する。この際、ＣＤＳ回路またはサンプリング回路２１の処理のため、図３に示したダミー画素部分、または光シールド部分の電位を基準電位（Ｖｒｅｆ）に合わせこむ処理を行う。

次に、上記直流成分が除去されたＣＣＤラインセンサからのアナログ信号を後段のＡＤＣ部２５の入力レンジに合わせこむ処理を行う。その際、直流成分を入力レンジに合わせこむためにＤＡＣ部２３で直流電圧を生成し、その直流電圧にＣＣＤセンサの光シールド部の電圧が合うように、再度相関二重サンプリング回路であるＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路またはサンプルホールド回路２１とオフセット除去回路２４で直流成分の調整を行う。

図７（ｂ）で示されるように、ＡＤＣ２５の変換に必要な‘Ｈ’レベル側の基準電圧をＡＤＣ基準１（ｒｅｆ（＋））、‘Ｌ’レベル側の基準電圧をＡＤＣ基準２（−）とし、この電圧範囲内に入るように処理を行う。この際、ＡＤＣ基準１（ｒｅｆ（＋））を上回ったり、ＡＤＣ基準２（ｒｅｆ（−））を下回る信号が入力されるとＡＤＣ２５の出力が飽和してしまうため、絶対にこれら基準を超えないようにする。

図８において、図１で示された制御基板１１およびＣＣＤセンサ基板１０の概略構成を示す。制御基板１１は、ＣＰＵ等の処理ＩＣ（ＣＰＵ）１１Ａと、各種タイミング生成回路１１Ｂと、図７（ａ）に示した各種アナログ処理回路１１Ｃと、ラインメモリ回路１１Ｄと、画像処理回路１１Ｅで構成される。処理ＩＣ１１Ａは、ＣＣＤラインセンサ９の信号処理系を制御する他に、アドレスバスとデータバス等の制御信号を用い、光源１の制御を行う光源制御回路１７や第１キャリジ４と第２キャリジ７を移動させるためのモータ１９を制御するための駆動系制御回路１８の制御も行う。

各種タイミング生成回路１１Ｂにおいては、図３で示したＳＨ信号や転送ＣＬＫ１、２等、ＣＣＤラインセンサ９を駆動するために必要な信号と、図７（ａ）に示した各種アナログ処理に必要な信号を生成する。各種タイミング生成回路１１Ｂで生成したＣＣＤラインセンサ９の駆動に必要な信号はＣＣＤセンサ制御回路１０Ａでタイミング調整を行い、信号振幅レベル合せ、または、波形整形のためのＣＣＤドライバ１０Ｂを介しＣＣＤラインセンサ９に入力される。ここで、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａは各種タイミング生成回路１１Ｂに含まれていても問題ない。ＣＣＤラインセンサ９からの出力は各種アナログ処理回路１１Ｃに入力され、図７（ａ）に示した回路により各種アナログ処理が行われる。また、図８では、この各種アナログ処理回路１１Ｃを制御基板１１の構成要素として記載したが、ＣＣＤセンサ基板１０に配置しても機能的に問題はない。

ＣＣＤラインセンサ９は、図２に示したように、各ラインセンサが物理的に離れて配置されているため、各ラインセンサの読取り位置にはズレが生じている。ラインメモリ回路１１Ｄでその読取り位置ズレを補正する。画像処理回路１１Ｅでは、ラインメモリ回路１１Ｄの制御を行う他に、デジタル信号に変換された画像信号を用いて行うシェーディング補正、ＬＯＧ変換等の処理が行われる。各種処理がなされたＲＧＢ信号は、図９に示す画像処理基板に組み込まれた画像処理部１４へ出力される。

図９は画像読取装置（スキャナ部）と画像を紙に形成するプリンタ部からなるデジタル複写機の概略図である。図９に示すプリンタ部１３０は、スキャナ部１２０で読み取った原稿からモノクロ画像を生成する構成の一例として示している。プリンタ部１３０は、画像を生成するために必要な処理、例えば、スキャナ部１２０のＣＣＤラインセンサ９で読取った画像データに対して、フィルタ処理、階調処理などを行い図示しない半導体レーザ等の発光素子の制御信号に変換する処理を行う画像処理部１４と、感光体ドラム３７の上に潜像を形成するための半導体レーザ等の発光素子が配置されたレーザ光学系ユニット１５と、画像形成部１６から構成される。

また、画像形成部１６は、電子写真プロセスで画像を生成するのに必要な感光体ドラム３７、帯電器３８と、現像器３９と、転写チャージャ３０と、剥離チャージャ３１と、クリーナ３２と、用紙Ｐを搬送するための用紙搬送機構３３と、定着器３４で構成される。画像形成部１６で画像が形成された用紙Ｐは、排出ローラ３５を介して、排紙トレイ３６に排出される。本発明の実施の形態におけるカラー原稿に対するモノクロ変換処理も画像処理部１４にて行なわれる。詳細については後述する。

図１０は、図９に示されるように、画像読取装置と画像形成装置から構成した画像処理装置の全体のシステム構成を概略的に示すブロック図である。このシステムは、スキャナ部（画像読取装置）１２０と、記録媒体であるメモリ５１と、各種の画像処理を行なう画像処理部１４と、半導体レーザを用いたレーザ光学系１５と、電子写真プロセスを用いてトナーで画像を形成する画像形成部１６とを備えると共に、それらの制御を行うシステム制御部５９とユーザが直接入力を行うコントロールパネル５８とを備えている。レーザ光学系１５と画像形成部１６とは画像形成装置（プリンタ部）１３０を構成している。

ここで、画像処理部１４は、本発明の画像処理装置に対応している。なお、本実施の形態では、画像処理部１４を画像読取装置（スキャナ部）１２０と別に設けたが、これらを一体的にした画像読取装置を提供することもできれば、画像処理部１４を画像形成装置１３０と一体的にした画像形成装置を提供することもできることは言うまでもない。

図１１は、図１０のシステムを複写機として使用した場合の説明図、図１２は、図１０のシステムをネットワークに接続して外部コンピュータＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、・・・からスキャナとして使用する場合の説明図である。

図１１では、装置としてはシステム制御部５９を介してネットワークに接続しているが、動作としては複写装置単体で動作する。まず、ユーザが画像読取装置であるスキャナ部１２０に複写したい原稿ｏｒｇをセットし、コントロールパネル５８から所望の設定を行う。

コントロールパネル５８は、画像処理装置を複写装置として複写作業を行うか、画像読取装置であるスキャナとして使用するかを設定するためのコピー／スキャナ・ボタンと、原稿モードを指定する原稿モード指定ボタンと、拡大／縮小処理や、設定した枚数を表示するための表示部と、所望の枚数を入力するためのキーボタンと、入力した数値をクリアするためのクリアボタンからなる複写枚数設定部と、コントロールパネルで設定した条件を初期化するためのリセットボタンと、コピー動作またはスキャナ動作を途中で中止するためのストップボタンと、コピー動作またはスキャナ動作を開始するスタートボタンとから構成されている。また、コントロールパネル上の各種設定ボタンは、例えば液晶を用いたタッチパネルで構成され表示部に併用されていてもよい。

上述の場合、原稿ｏｒｇをセットしたら原稿押えカバー１５を閉じ、コントロールパネル５８を使用して、原稿の種類、原稿サイズに対して出力する用紙サイズ、１枚の原稿について複写する枚数等を設定し、スタートボタンを押下することで複写動作が開始する。この際、スキャナ部１２０で読み取った画像情報は、記憶媒体（装置）であるメモリ５１に一時的に蓄積される。このメモリは、最大複写可能なサイズの画像情報を全て格納できる容量より大きな容量を持つページメモリで構成される。このメモリから出力される画像信号は画像処理部１４でフィルタ処理、階調処理等の処理を行い、半導体レーザの制御信号に変換され、後段のレーザ光学系１５に入力される。レーザ光学系１５で画像信号が半導体レーザの光出力となり、画像形成部１６の感光体３７へ照射する。画像形成部１６は電子写真プロセスにより画像を形成する。

図１２を用いて、スキャナ部１２０で読み取った画像情報をシステム制御部５９を介してネットワーク接続によるコンピュータに画像を出力するネットワークスキャナとして動作する例について説明する。ユーザがスキャナ部１２０に原稿ｏｒｇをセットし、コントロールパネル５８で原稿ｏｒｇの種類、サイズ、コピー動作かスキャナ動作かどうかを設定する。

また、ネットワークで接続してある画像情報の送り先であるコンピュータＰＣ１のアドレスを設定し、スタートボタンを押下することで動作が開始する。スキャナ部１２０で読み取った画像情報はメモリ５１に格納され、その後、後段の画像処理部１４で本実施の形態における処理と共に、必要に応じてＪＰＥＧ、ＰＤＦ形式のような所望の圧縮処理が行われる。その圧縮された画像情報はシステム制御部５９を介し、ネットワークを通り外部コンピュータＰＣ１に転送される。

図１３および図１４を参照して、本実施の形態における画像処理部１４の構成について説明する。スキャナ部１２０より出力されるカラー信号（ＲＧＢ信号）は、ＲＧＢ信号それぞれ区別されて独立に（個別に）下地処理部５１，５２，５３へ入力される。下地処理部５１，５２，５３では、入力された信号に対して副走査１ライン毎にヒストグラムを算出し、最大頻度となる信号値を白基準値として算出する。算出された白基準値と予め設定した黒基準値を用いて再規格化演算を行うことにより、下地除去処理を行う。再規格化演算式は以下の通りである。

ＯＵＴimg ＝ （ＩＮimg−黒基準値）／（白基準値−黒基準値）×２５５

ここで、ＯＵＴimgは再規格化の出力信号であり、ＩＮimgは入力画像信号である。

色相判定処理部５４ではＲＧＢ信号を用いて、図１４に示すように色相／彩度を算出する。具体的にはＲＧＢ信号から、色相信号算出部５４Ａおよび彩度信号算出部５４Ｂにより、下記演算式を用いて色相信号／彩度信号を算出する。

色相信号＝tan^-1（（R−G）／（G−B）＊180）/π
彩度信号＝Ｍａｘ（|Ｒ−Ｇ|,|Ｇ−Ｂ|）

ここで、Ｍａｘ（|Ｒ−Ｇ|,|Ｇ−Ｂ|）とは、Ｒ−Ｇの絶対値とＧ−Ｂの絶対値を比較し大きい方の値を出力することを意味する。

算出された色相／彩度信号から色相判定部５４Ｃにより色相を判定する。具体的には算出された彩度信号を閾値ｔｈｃと濃度閾値ｔｈｄを比較し、有彩色とＢｌａｃｋ及びＷｈｉｔｅの判定を行う。

彩度信号＜ｔｈｃ 且つ MAX(R,G,B)＜ｔｈｄ ならば Ｂｌａｃｋ
彩度信号＜ｔｈｃ 且つ MAX(R,G,B)≧ｔｈｄ ならば Ｗｈｉｔｅ
彩度信号≧ｔｈｃ ならば 有彩色

その判定の結果、有彩色と判定された場合は、色相信号を用いて色相を判定する。

具体的には、色相信号は図１５の色相円板に示すように、Ｒｅｄを０°として、Ｙｅｌｌｏｗ（約９０°）、Ｇｒｅｅｎ（１８０°）、Ｂｌｕｅ（２７０°）と角度により色相を表すことができる。よって求められた色相信号を下記条件式により比較することで、色相を判定することができる。

条件式；
色相信号≦ｔｈｈ１ ｏｒ 色相信号＞ｔｈｈ６ ならば Ｒｅｄ
ｔｈｈ１＜色相信号≦ｔｈｈ２ ならば Ｙｅｌｌｏｗ
ｔｈｈ２＜色相信号≦ｔｈｈ３ ならば Ｇｒｅｅｎ
ｔｈｈ３＜色相信号≦ｔｈｈ４ ならば Ｃｙａｎ
ｔｈｈ４＜色相信号≦ｔｈｈ５ ならば Ｂｌｕｅ
ｔｈｈ５＜色相信号≦ｔｈｈ６ ならば Ｍａｇｅｎｔａ

以上の判定により、１画素（注目画素）毎の色相を判定する。

色相判定部５４Ｃにより判定された色相結果を背景色特定部（背景色特定手段）５４Ｄに入力する。背景色特定部５４Ｄでは、主走査７０１６画素×副走査３ライン（処理ラインの前後１ラインずつ）の領域でのＢｌａｃｋ／Ｒｅｄ／Ｙｅｌｌｏｗ／Ｇｒｅｅｎ／Ｃｙａｎ／Ｂｌｕｅ／Ｍａｇｅｎｔａ／Ｗｈｉｔｅの色相頻度総数を算出する。算出された各色相の頻度総数を所定の閾値と比較することにより、処理ラインの背景となる色を特定（決定）する。具体的には以下の条件により特定する。

条件式
Ｂｌａｃｋ頻度総数＞ｂｇ＿ｔｈ１ならば Ｂｌａｃｋ色相が背景
Ｂｌａｃｋ頻度総数≦ｂｇ＿ｔｈ１ならば Ｂｌａｃｋ色相が非背景
Ｒｅｄ頻度総数＞ｂｇ＿ｔｈ２ならば Ｒｅｄ色相が背景
Ｒｅｄ頻度総数≦ｂｇ＿ｔｈ２ならば Ｒｅｄ色相が非背景

ここで、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｇｒｅｅｎ、Ｃｙａｎ、Ｂｌｕｅ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｗｈｉｔｅそれぞれに対して同様に閾値判定を行う。

モノクロ信号生成処理部（モノクロ信号生成処理手段）５５（図１３）では、下地除去処理部５１，５２，５３から出力されたＲＧＢ信号（それぞれrng＿R、rng＿G、rng＿Bと定義する）と、スキャナ１２０から出力されたＲＧＢ信号と、色相判定処理部（色相判定手段）５４から出力される注目画素である各画素の色相判定結果およびライン単位の背景色判定結果を用いて、モノクロ信号を生成する。具体的には、以下の表１に示す条件により出力するモノクロ信号を決定する。

モノクロ出力信号がそれぞれ２５５から減算されているのは、ＲＧＢ信号系では白が“２５５”で黒が“０”で表されるが、モノクロ信号としては白を“０”、黒を“２５５”で表すので減算を行っている。

以上の様に背景と非背景で異なるＲＧＢ信号を用いるのは、例えばＲｅｄ色相の場合を例に挙げると、赤色の原稿を読み込んだ場合には、理想的な状態ではスキャナから出力されるＲＧＢ信号は、Ｒｅｄ＝２５５、Ｇｒｅｅｎ＝０、Ｂｌｕｅ＝０である。ここで背景の場合にはＲｅｄ信号を用いることで、モノクロ化した場合には背景の値が“０”となる。

また、非背景の場合つまり文字の場合には、モノクロ化した時に黒として出力する必要があるので、Ｇｒｅｅｎ及びＢｌｕｅ信号を用いる。Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ信号が“０”である為、モノクロ化した場合には、黒“２５５”となる。実際のスキャナではこの様な理想状態で信号が出力されることが無いので、背景と判定された色相については、下地除去処理を行った信号を用いることでモノクロ化した時のかぶり（非背景の背景との同化）を抑制している。

このように、モノクロ信号生成処理部５５は、背景色と画素（注目画素）が同じ場合と異なる場合で、それぞれ異なるＲＧＢ信号を用いてモノクロ信号を生成する。本発明では背景色と注目画素が同じ場合にモノクロ信号生成処理部５５が用いるＲＧＢ信号を第１ＲＧＢ信号としており、背景色と注目画素が異なる場合にモノクロ信号生成処理部５５が用いるＲＧＢ信号を第２ＲＧＢ信号としている。

この様にモノクロ化した信号に対して、下地除去処理部（下地除去処理手段）５６にて下地除去処理を行うことで更なる背景の除去を行うことも可能である。下地除去処理部５６での処理方法は先に示した下地除去処理部５１，５２，５３の場合と同様である。後処理部５７は、下地除去処理部５６から出力された信号に対して、フィルタ処理や２値誤差拡散などの階調処理を行い、処理結果をエンジン出力として後段回路に引き渡す。この様に処理を行うことで、図１６に示すようにかぶりやつぶれの無い画像を実現することが可能である。すなわち、図１６（ａ）に示されるカラーの元画像が従来の画像処理装置によると、図１６（ｂ）に示されるように、クリアに印刷されないが、上述の実施例の画像処理装置によれば、図１６（ｃ）のようにクリアに印刷される。

次に本実施の形態における複写動作時とネットワークスキャン動作時におけるモノクロ補正処理の動作について説明する。基本的な構成は先に示した複写動作と同じである。スキャナから出力されたＲＧＢ信号に対して複写動作と同じくモノクロ信号生成処理部５５により生成された信号を用いて、下地除去処理部５６による下地除去処理、後処理部５７によるフィルタ処理を行って画像生成する。その後、図示しない解像度変換処理や圧縮処理を行い、ネットワークに接続されたＰＣに対して画像データを出力する。

これにより、ネットワークスキャナとして用いた場合でも、かぶりやつぶれの無い画像を実現することができる。このように、本実施例によれば、画像読み取り装置により読み込まれた画像に対して、背景色を特定しＲＧＢ信号のいずれかを用いてモノクロ信号を生成することにより、画像つぶれの発生しない高画質な画像出力を提供することができる。

本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で説明をしたが、これに限らず同様の機能をネットワークから装置にダウンロードしても良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のＯＳ（オペレーティング・システム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよい。

なお、これらに類似する技術が上述の特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１においては、４列のラインセンサを用いた読取装置については述べられているが、カラー信号を用いたモノクロ信号の補正は行なっていない。また、特許文献２においては、下地除去方法を開示しているが、ＲＧＢ信号に対して濃度補正を行なう構成であって、本発明の技術とは異なるものである。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

本発明の実施の形態における画像読取装置の概略構成を示す側面図である。 図１の画像読取装置のラインセンサの構成を説明するための図である。 図２で示されるラインセンサの駆動を説明するためのタイムチャートである。 図２で示されるラインセンサＲ，Ｇ，Ｂの入射光波長に対する相対感度を示すグラフである。 図２のラインセンサＲ，Ｇ，Ｂからの出力信号のタイミングを説明するためのタイムチャートである。 キセノン光源の分光分布特性を示すグラフである。 （ａ）はＣＣＤラインセンサの出力信号を処理するアナログ処理回路を示すブロック図、（ｂ）は、（ａ）の回路による処理を説明するためのタイムチャートである。 図１において示されるＣＣＤセンサ基板および制御基板を詳細に示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるデジタル複写装置を示す構成図である。 図９で示された複写装置のシステム全体を示すブロック図である。 複写装置が単独で動作しているところを説明するためのブロック図である。 ネットワークスキャナとして、スキャナ部で読み取った画像情報をシステム制御部を介するネットワーク接続でコンピュータに画像情報を出力する状態を説明するためのブロック図である。 図９で示された画像処理部の構成を示すブロック図である。 図１３で示された色相判定処処理部の構成を示すブロック図である。 色相を判定するのに用いられる色相円板を示す図である。 （ａ）は画像処理のために読み取られるカラーの元画像を示す図、（ｂ）は、従来の画像処理によって印刷された結果を示す図、（ｃ）は、本発明の実施の形態による画像処理によって印刷された結果を示す図である。

符号の説明

１２０ 画像読取装置、ｏｒｇ 原稿、４４ 原稿台ガラス、１５ カバー、３ 第１ミラー、５ 第２ミラー、６ 第３ミラー、８ 集光レンズ、１０ ＣＣＤセンサ基板、９ ＣＣＤラインセンサ、５１，５２，５３ 下地処理部、５４ 色相判定処理部、５４Ａ 色相信号算出部、５４Ｂ 彩度信号算出部、５４Ｃ 色相判定部。

Claims (11)

1. 原稿を読み取ることで取得された画像データのＲＧＢ信号を用いて原稿の背景色を特定する背景色特定部と、
   前記画像データにおける画素の色相を判定する色相判定部と、
   前記背景色特定部の特定結果および前記色相判定部の判定結果に基づいて、ＲＧＢ信号の少なくとも何れか一つを用いてモノクロ信号を生成するモノクロ信号生成処理部と
   を備えてなる画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、前記背景色特定部の特定結果および前記色相判定部の判定結果に基づいて、背景色と前記画素の色相とが同じであると判断した場合には、ＲＧＢ信号のうち１つ若しくは２つの信号を用いてモノクロ信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項２に記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、ＲＧＢ信号の最大値を用いてモノクロ信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、前記背景色特定部の特定結果および前記色相判定部の判定結果に基づいて、背景色と前記画素の色相とが異なると判断した場合には、ＲＧＢ信号のうち１つ若しくは２つの信号を用いてモノクロ信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項４に記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、ＲＧＢ信号の最小値を用いてモノクロ信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、ＲＧＢ信号に対して下地除去処理を行う下地除去処理部を有し、
   前記背景色特定部の特定結果と、前記色相判定部の判定結果とが同じであると判断した場合、前記下地除去処理部から出力されたＲＧＢ信号の最大値を用いてモノクロ信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項５に記載の画像処理装置において、
   前記モノクロ信号生成処理部は、生成されたモノクロ信号に対して、さらに下地除去処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
8. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記背景色特定部および前記色相判定部は、Ｃｙａｎ／Ｍａｇｅｎｔａ／Ｙｅｌｌｏｗ／Ｂｌａｃｋ／Ｒｅｄ／Ｇｒｅｅｎ／Ｂｌｕｅ／Ｗｈｉｔｅの少なくとも８つの色を特定することを特徴とする画像処理装置。
9. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記背景色特定部は、前記色相判定部により１画素毎に判定された色相判定結果を、主走査Ｍ画素、副走査Ｎ画素の領域を参照し、前記領域内の各色相の出現頻度を算出し、所定の閾値以上もしくはそれよりも大きな頻度を持つ色相を背景色と特定することを特徴とする画像処理装置。
10. 請求項１記載の画像処理装置において、
    前記モノクロ信号生成処理部は、画素に対して色相判定部が判定する色相ごとに、その色相が前記背景色特定部によって特定された背景色と同じであるか否かで区分し、その区分ごとにＲＧＢ信号をパラメータとして用いる所定の演算式に従ってモノクロ出力信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
11. 画像処理装置のコンピュータにより行われる画像処理方法であって、
    原稿を読み取ることで取得された画像データのＲＧＢ信号を用いて原稿の背景色を特定する背景色特定ステップと、
    前記画像データにおける画素の色相を判定する色相判定ステップと、
    前記背景色特定ステップの特定結果および前記色相判定ステップの判定結果に基づいて、ＲＧＢ信号の少なくとも何れか一つを用いてモノクロ信号を生成するモノクロ信号生成処理ステップと
    を備えてなる画像処理方法。

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