图像处理装置和方法

专利名称：图像处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于读取设置在图像读取装置的文档定位板上 的文档的图像并处理和输出读取的图像的图像处理装置，具体地说， 涉及一种用于输出设置在文档定位板上的文档区域的图像的图像处理 装置。
背景技术：
用于将纸介质上的数据数字化和输入到个人计算机(PC)中的
图像读取装置包括成像扫描仪、多功能外设等。这些图像读取装置可 以读取各种类型的文档，如文本文档的黑白图像、杂志的彩色图像、 显影照片和负胶片或正胶片。
通过这种图像读取装置读取的图像对应于整个文档定位板上的 图像，而且可以包括除文档图像之外的图像。作为方便输出图像的功 能，可以采用仅自动确定文档区域并仅输出该文档区域的图像的功能。 当多个文档被设置在文档定位板上时，可以选择性地使用输出包括该 多个文档中所有文档的图像的最小矩形区域的功能，和输出分别包括 每一文档的图像的矩形区域的功能。
在现有的扫描仪中，由于机械精度而使得其读取起始位置不是在 文档定位板末端的参照位置，而是稍微位于文档定位板内的位置，其 中该参照位置是文档紧邻的位置。这是为了防止由于机械组装误差而 导致一部分紧邻部分被扫描和读取。从该参照位置沿竖直方向到文档
前端的页边(margin)被称为"前端对齐，，。从该参照位置沿水平方向到 该文档左端的页边称为"左端对齐"。这同样可应用于该文档的后端和 右端。因此，由于可以读取小于文档定位板上的整个图像，因此当将 大小接近文档定位板的大小的文档放置在文档定位板上并被扫描时，
无法获得该文档的某些边缘的图像信息。
总的来说，文档边缘的信息对于自动的文档区域修整处理是必需 的。如果未获得该文档所有边缘的图像信息，则该自动文档区域修整 处理可能失败。具体地说，只有该文档的图像部分能被修整，或者可
以省略该文档末端的图像。例如，图3A示出设置在文档定位板302 上的文档303，其中该文档定位板的角部与读取参照位置标记301对 齐，这从读取表面可以看出。在文档303和文档定位板302之间的纵 向长度上只存在轻微的差异。因此，获得读取图像305，其中由于前 端对齐、后端对齐、左端对齐和右端对齐的影响而无法获得该文档303 的底边缘的图像信息。在对读取图像305进行边缘提取时，获得如图 4B所示的边缘402。在这种情况下，无法获得对应于文档303的底边 缘的边缘。只获得边缘402和文档303内部的图像403的边缘。如图 4C所示，获得包括边缘402的最小矩形404。如果对该矩形404进行 修整，则省略该文档左侧部分的图像。
日本专利申请公开No. 2001 -268367讨论了一种通过向图像读 取装置的部件应用图案作为读取图像的背景来检测文档区域并将该文 档区域与其它区域区分开来的方法。日本专利申请公开No. 2004-096435讨论了 一种用于分析读取图像的像素值分布以指定很可能是 背景和文档之间的文档边缘的边缘的方法。但是，前一种方法是成本 较高的，这是因为该装置本身必须经过处理。后一种方法由于前端和 左端对齐的影响而在读取图像中不存在边缘时是无法应用的。

发明内容
本发明的实施例针对即使由于前端和左端对齐的影响而无法获 得该文档的所有边缘，也使仅对文档区域，或者仅对包括多个文档区
域中的所有文档区域的最小矩形的精确修整更为容易。
按照本发明的方面， 一个实施例针对一种用于读取设置在文档定 位板上的文档以输出图像数据的方法。该方法包括通过文档^位板 读取该文档以获得图像数据；提取该图像数据的边缘区域；确定包括
所提取的边缘区域的笫一矩形区域；确定位于离读取参照位置最远的 位置处的第一矩形区域的顶点是否在预定区域内；将第一矩形区域在 主扫描方向上的长度与预定的主扫描长度比较；将第一矩形区域在副 扫描方向上的长度与预定的副扫描长度比较；在确定所述顶点位于预 定区域内而且确定第一矩形区域在主扫描方向上的长度等于或大于预 定的主扫描长度，或者确定第一矩形区域在副扫描方向上的长度等于 或大于预定的副扫描长度的第一情况下，作为该文档的读取图像输出 在图像数据中对应于包括第 一矩形区域和读取参照位置的第二矩形区 域的数据；以及在除第一情况之外的第二情况下，作为文档的读取图 像输出对应于第一矩形区域的数据。
本发明的其它特征和方面将由于下面参照附图对示例性实施例 的详细描述而变得明显。


组合到说明书中并构成说明书一部分的附图，示出本发明的示例 性实施例、特征和方面，其与说明书一起用于解释本发明的原理。 图1是示出按照本发明示例性实施例的扫描仪的示例性配置的截面图。
图2是示出按照本发明示例性实施例的扫描仪的功能配置的框图。
图3A和3B是示出放置在按照本发明示例性实施例的扫描仪的 文档定位板上的文档的例子的图。
图4A至4E是示出按照本发明示例性实施例的文档区域估计处 理的转换图。
图5是示出按照本发明示例性实施例的图像处理过程的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述本发明的各个示例性实施例、特征和方面。图1是示出按照本发明示例性实施例的与图像处理装置一起使用 的图像读取装置(扫描仪)的示例性配置的截面图。
在图1中，扫描仪101包括透明文档单元102，其中可以设置将 要读取(扫描)的文档103。扫描仪101通过接口电缆(未示出)与 主计算机(主PC ) 221 (图2 )连接。
扫描仪101还包括移动光学单元104、文档定位玻璃板105、电 路板106、脉冲电动机107、环形带108、滑轮109和110、齿轮组111、 导轨112和白色参照板113。白色参照板113具有黑色标记136。扫描 仪101可以基于该黑色标记136确定读取区域以读取图像。移动光学 单元104和脉冲电动机107通过电缆(未示出)相互电连接。移动光 学单元104利用滑架114安装在导轨112上以进行滑动移动。该滑架 114被固定在环形带108上。
移动光学单元104包括反射文档光源115、多个反射镜116至118、 图像形成透镜119和作为成像单元的线传感器120。
下面简要描述用按照上述方式配置的扫描仪101读取反射文档图 像的操作。
扫描仪101响应来自主PC 221的读取命令开始读取操作。扫描 仪101打开移动光学单元104的反射文档光源115。从文档103反射 的光在多个反射镜116至118上反射，以通过图像形成透镜119在线 传感器120上形成图像。扫描仪IOI由此在主扫描方向上读取一行的 图像。然后扫描仪101通过齿轮组111向滑轮109传送脉沖电动机107 的原动力以旋转该滑轮109，由此驱动环形带108。因此，利用滑架 114固定在环形带108上的移动光学单元104沿着导轨112在副扫描 方向上移动，其通过箭头S表示。扫描仪101在主扫描方向上重复读 取行图像，同时在副扫描方向上移动所述移动光学单元104。扫描仪 101可以通过将移动光学单元104 —直移动到由图1的虚线表示的位 置来扫描对应于文档定位玻璃板105的整个表面的区域，同时执行读 取操作。可以按照来自主PC 221的读取命令的内容读取在文档定位 玻璃板105上的文档的部分图像。在这种情况下，可以执行读取操作，
使得电路板106的控制单元(下面描述)相对于由主PC 221指定的 读取图像范围，定义传感器输出中将要使用的、主扫描方向上的像素 范围和移动光学单元104在副扫描方向上的移动范围。
图2是主要示出扫描仪101的功能配置的框图。类似于图1的部 件标以相似的附图标记。
移动光学单元104包括用于点亮反射文档光源115和透明文档光 源135的光源发光电路224。光源发光电路224包括用于检测每个光 源的光量的检测单元。光源发光电路224在冷阴极管用作反射文档光 源115和透明文档光源135时作为所谓的倒相电路工作。
在电路板106中，模拟增益调节器227R、 227G和227B可以可 变地放大从线传感器120输出的模拟图像信号。A/D转换器228将从 可变模拟增益调节器227R、 227G和227B输出的模拟图像信号转换 为数字图像信号。图像处理单元229对该数字图像信号进行图像处理， 如偏移校正、阴影校正、数字增益调整、颜色平衡调整、掩蔽、在主/ 副扫描方向上的分辨率转换或图像压缩。
线緩沖器230包括通用随机存取存储器(RAM)以临时存储图 像数据。接口 (IF)单元231与主PC 221通信。接口单元231包括 USB接口 ，但是还可以包括其它接口 ，如IEEE 1394d。偏移RAM 232 用作图像处理过程中的工作区域。当RGB线传感器被设置成以预定 偏移与线传感器120平行时，偏移RAM 232用于校正RGB行之间的 偏移。偏移RAM 232临时存储阴影校正等的各种数据。偏移RAM 232 包括通用随机存取存储器。伽马RAM 233存储伽马曲线以执行伽马 校正。
系统控制器226存储用于扫描仪101的控制序列，并根据来自主 PC 221的命令执行各种控制操作。系统总线234将系统控制器226、 图像处理单元229、线緩冲器230、接口单元231、偏移RAM 232和 伽马RAM 233互相连接，并且包括地址总线和数据总线。
电动机驱动电路225基于来自系统控制器226的信号向脉沖电动 机107输出激励开关信号，该系统控制器226是扫描仪101的系统控
制单元。
下面参照图4A至4E示出的自动文档区域估计处理的转换图以 及图5所示的流程图描述按照本发明示例性实施例的操作。
首先，将待扫描的文档如图3A或3B所示放置在扫描仪的文档 定位板上。图3A示出A4尺寸的文档303被设置在文档定位板302上、 并且该文档303的角部被调整到读取参照位置标记301的情况。图3B 示出将信纸尺寸的文档304按照类似方式放置的情况。竖直和水平方 向上的位置将通过以角部作为参照的坐标位置表示。为了解释，在实 施例中假定文档定位板302的水平宽度是217mm，竖直长度是 298mm。前端对齐和左端对齐被i殳置为5mm。后端对齐和右端对齐也 被设置为5mm。由此可读取范围在水平方向上从5mm到212mm,在 竖直方向上从5mm到293mm。该可读范围由图3A和3B中的虚线 305示出。因此，当文档303或304的角部被调整为读取参照位置标 记301时，A4尺寸的文档303 (210mmx297mm)的底边缘没有在可 读范围305内，信纸尺寸的文档304 (215.9mmx279.4mm)的右边缘 没有在可读范围305中。在图3A所示的A4尺寸的文档303 (210mmx297mm )中，字符"ABC"被打印在离左上角水平方向 50mm、竖直方向50mm的位置。在图3B所示的信纸尺寸的文档304 (215.9mmx279.4mm)中，字符"ABC"被打印在离左上角水平方向 50mm、竖直方向50mm的位置。
在图3A所示的状态下读取图像时，获得图4A所示的读取图像 401。尽管文档定位板402具有298mm的高度，由于前端对齐和后端 对齐的影响，还是只能读取与读取参照位置标记301距离5mm到 293mm的高度范围内的数据。由此当该文档303的竖直长度为297mm 时，文档303的5mm的上边缘和4mm的底边缘不在读取图像401中。
下面参照图5描述对利用上述页边读取的图像信息执行的过程。 在图5的边缘提取处理S501中，用8方向的拉普拉斯滤波器和二值化 来执行边缘提取。8方向的拉普拉斯滤波器将围绕给定目标点的上、 下、左、右侧的9个像素值乘以该目标点的系数"-8"，对于其它点则
乘以系数"l"，并将乘积结果相加。如果总和大于二值化阈值，则将该
目标点提取为边缘。当针对读取图像401来执行该边缘提取处理S501 时，获得表示文档的右边缘的边缘402和表示文档中的字符图像 "ABC，，的边缘403。该文档的前端存在于前端对齐的5mm范围内。该 文档的左端存在于左端对齐的5mm范围内。该文档的后端存在于后 端对齐的4mm范围内。由此在读取图像中没有前端、后端和左端的 边缘。因此没有提取出该文档的前端、后端和左端的边缘。
在文档区域估计处理S502中，产生包括在步骤S501中获得的所 有边缘的最小矩形。用图4C中的阴影线表示的最小矩形404包括边 缘402和403。最小矩形404可以通过在所有获得的边缘的坐标中计 算水平方向上的最小值和最大值以及竖直方向上的最小值和最大值来 获得。所获得的矩形具有4个顶点，分别用坐标点(水平方向上的最 小值，竖直方向上的最小值)、坐标点(水平方向上的最大值，竖直 方向上的最小值)、坐标点(水平方向上的最大值，竖直方向上的最 大值)、和坐标点(水平方向上的最小值，竖直方向上的最大值)来 表示。矩形404被设置为估计的文档区域。
文档区域校正处理包括步骤S503到S505。在步骤503，确定在 步骤S502中获得的估计的文档区域404的各顶点中离读取参照位置最 远的顶点Z (406)是否在区域A (407)(在图4E中的右下侧的矩形 区域)的范围内。区域A (407)被设置为在水平方向具有从202mm 到212mm,以及在竖直方向具有从283mm到293mm的范围。该区 域A (407)具有离水平宽度212mmx竖直长度293mm的最大读取区 域10mm的页边。该页边以下述假设为基础由于噪声影响，边缘提 取是有缺陷的，在实际存在文档的边缘时可以获得部分省略的边缘。 如果顶点Z(406)落入区域A(407)的范围(在步骤S503中的是)， 则该过程前进至步骤S504.如果顶点Z ( 406 )没有落入区域A ( 407 ) 的范围(在步骤S503中的否)，则修整估计的文档区域404的范围以 将其输出(步骤S507)。
在步骤S504，确定在步骤S502中获得的估计的文档区域404的
宽度lx (图4E)是否等于或大于202mm (阈值X)。如果宽度lx小 于202mm (在步骤S504中的否)，则该过程前进至步骤S505。当如 图3B所示的那样设置信纸大小的文档时，由于只能获得该文档的底 边缘，因此可以修整该文档，同时在传统方法的情况下省略该文档的 上部。因此，设置与最大读取宽度212mm距离10mm的页边以定义 阈值X。如果宽度lx等于或大于202mm (阈值X)(步骤S504中的 是)，则确定设置了信纸大小的文档。然后该过程前进至步骤S506。
在步骤S505，确定在步骤S502中获得的估计的文档区域404的 高度ly是否等于或大于283mm (阈值Y)。如果高度ly等于或大于 283mm (步骤S505中的是)，则确定设置了 A4大小的文档。然后该 过程前进至步骤S506。如果高度ly小于283mm(步骤S505中的否)， 则修整估计的文档区域404的范围以将其输出(S507)。
执行步骤S504和S505以防止小文档被错误地检测为A4或信纸 大小的文档。即使该小文档被设置为使得其右下端在区域A(407)内， 由于还要基于估计的文档区域404的大小进行确定，因此可以防止错 误检测o
在步骤S506，将包括位于可读范围的读取参照位置一侧的顶点 以及顶点Z (406)的最小矩形405 (图4D) *没置为估计的文档区域 来代替步骤S502中获得的估计的文档区域404。然后修整该估计的文 档区域405的范围以将其输出(步骤S507)。
区域A(407)的大小和边缘的阈值X和Y是可变的。例如，在 大于B5大小(182mmx257mm )的文档(192mmx267mm或更大) 的情况下，可以执行步骤S506。在这种情况下，区域A(407)被设 置在水平方向上从192mm到217mm以及竖直方向上从267mm到 298mm的范围内，阈值X是182mm，且阈值Y是257mm。
如果在步骤S501中由于文档图像密度的微小变化而没有获得有 效的边缘，则可以输出对应于文档定位板的整个可读范围305的图像。
可用于上述过程的边缘检测方法包括拉普拉斯滤波、索巴 (Sobel)滤波、罗伯特(Robert)滤波和普莱威特(Prewitt)滤波。
在上述图像处理中，将由扫描仪通过文档定位板读取的图像数据
经由USB接口发送给主PC。在一个实施例中，图5的流程图所示的 过程由该主PC执行。主PC将经过处理的图像数据作为读取的图像 存储在盘存储器中。
在上述示例性的实施例中，图5的流程图所示的图像处理操作由 主PC执行。但是，装备有图像处理电路的多功能外设(MFP)可以 执行从文档读取到图像处理的过程，并将经过处理的图像作为图像文 件存储在插入MFP中的存储卡中。
可以将本发明的特征应用于包括多个装置(例如主计算机、接口 装置、扫描仪、打印机和多功能外设)的系统。
存储了用于实现上述示例性实施例的功能的软件程序代码的存 储介质(记录介质)可以被提供给系统或设备。然后该设备或系统的 计算机(或中央处理单元(CPU)或微处理单元(MPU))可以读取 和执行存储在存储介质中的程序代码。
虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限 于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当与最宽泛的解释 一致以涵盖所有修改、等价结构和功能。
权利要求
1.一种用于读取设置在文档定位板上的文档以输出图像数据的方法，该方法包括通过该文档定位板读取该文档以获得图像数据；提取该图像数据的边缘区域；确定包括所提取的边缘区域的第一矩形区域；确定位于离读取参照位置最远的位置处的该第一矩形区域的顶点是否在预定区域内；将该第一矩形区域在主扫描方向上的长度与预定的主扫描长度比较；将该第一矩形区域在副扫描方向上的长度与预定的副扫描长度比较；在确定所述顶点位于该预定区域内而且确定该第一矩形区域在该主扫描方向上的长度等于或大于该预定的主扫描长度，或者确定所述顶点位于该预定区域内而且确定该第一矩形区域在该副扫描方向上的长度等于或大于该预定的副扫描长度的第一情况下，作为该文档的读取图像输出在该图像数据中对应于包括该第一矩形区域和该读取参照位置的第二矩形区域的数据；以及在除该第一情况之外的第二情况下，作为该文档的读取图像输出对应于该第一矩形区域的数据。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括对所述图像数据应用拉 普拉斯滤波、Sobel滤波、Robert滤波和Prewitt滤波中的一种以提取 该边缘区域。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括在提取所述边缘区域时 没有获得有效边缘的情况下输出所述图像数据。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述预定区域是基于标准 大小的文档的顶点位置以及该边缘区域的提取误差来确定的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述预定的主扫描长度和 所述预定的副扫描长度是基于标准大小的文档的尺寸以及该边缘区域 的提取误差来确定的。
6. —种图像处理装置，包括文档定位板，被配置为在该文档定位板上设置文档； 读取单元，被配置为通过该文档定位板扫描和读取该文档以获得 图像数据；图像处理电路，被配置为处理由该读取单元获得的该图像数据；以及输出电路，被配置为输出由该图像处理电路处理的该图像数据；其中该图像处理电路提取由该读取单元获得的该图像数据的边 缘区域，并确定包括所提取的边缘区域的第一矩形区域；其中该图像处理电路确定位于离读取参照位置最远的位置处的 该第一矩形区域的顶点是否在预定区域内，将该第一矩形区域在主扫 描方向上的长度与预定的主扫描长度比较，以及将该第一矩形区域在 副扫描方向上的长度与预定的副扫描长度比较；其中在确定所述顶点位于该预定区域内而且确定该第一矩形区 域在该主扫描方向上的长度等于或大于该预定的主扫描长度，或者确 定所述顶点位于该预定区域内而且确定该第一矩形区域在该副扫描方 向上的长度等于或大于该预定的副扫描长度的第一情况下，该输出电 路输出在该图像数据中对应于包括该第 一矩形区域和该读取参照位置 的第二矩形区域的数据作为该文档的读取图像。
7. 根据权利要求6所述的图像处理装置，其中在确定位于离该 读取参照位置最远的位置处的所述第一矩形区域的顶点没有在该预定 区域内的情况下，所述输出电路输出对应于该第一矩形区域的数据作 为该文档的读取图像。8.根据权利要求6所述的图像处理装置，其中在确定所述第一 矩形区域在该主扫描方向上的长度小于该预定的主扫描长度而且确定 所述第一矩形区域在该副扫描方向上的长度小于该预定的副扫描长度 的情况下，所述输出电路输出对应于所述第一矩形区域的数据作为该 文档的读取图像。
全文摘要
在一种用于读取设置在文档定位板上的文档以输出图像数据的方法中，提取整个读取区域的图像的边缘区域，以形成包括所提取的边缘区域的第一矩形区域。如果离读取参照位置最远的第一矩形区域的顶点的位置以及该第一矩形区域的大小满足预定条件，则输出对应于包括第一矩形区域和读取参照位置的第二矩形区域的图像数据。
文档编号H04N1/00GK101115115SQ20071013677
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月28日
发明者服部雄介 申请人:佳能株式会社