图像处理设备和图像处理方法

专利名称：图像处理设备和图像处理方法
技术领域：
本发明涉及可以处理印刷文件的单独纸张特有的特征信息 (以下成为纸指紋)的图像处理设备、图像处理方法和图像处理 程序，以及存储图像处理程序的存储介质。
背景技术：
近来，由于复印机的彩色印刷功能和分辨率的提高，复印 物的质量得到改善，所以肉眼通常难以区分原件和复印件。因 此，提出了基于单独纸张的纤维图案的特征区分原件和复印件 的技术。这用于证明纸文档的真伪、保证原始性或者便于管理。
在这种情况下，通过扫描仪扫描作为原件管理的纸文档， 将纸张纤维的微小的阴影图案登记为该纸张特有的特征，或根 据情况将该图案写入纸张自身。与人体指紋类似将纸张特有的 特征视为各纸张特有的信息。以下将该特征或从该特征得到的 信息称作纸指紋。
在传统系统中，当已经在纸文档上印刷了信息时，检测在 纸文档上没有印刷信息的空白区域，读取该纸张该区域的纤维 图案以提取纤维图案特征。
为了提取各纸张特有的纤维图案的特征，需要特定尺寸的
空白区域。例如，当扫描^(义的分辨率为600dpi时，々支定普通材 料的纸张，通常512像素x512像素，即22x22毫米的空白区域用 作纸指紋区域。随着用于提取特征的纸指紋区域的尺寸增大， 更可能提取各纸张固有的信息。这降低了错误地将不同的纸张 识别为相同纸张的可能性。也就是说，当再次提取特征时获得 与之前结果相同的结果的可能性增大。
而且，如果仅从一个区域提取纸指紋，可能由于例如在获 得纸指紋之后纸张上存在的污垢、痕迹或有意的书写而导致随 后的纸指紋提取结果不同于第一次提取的结果。因此，需要在 一张纸上规定多个纸指紋区域以处理该情况。通过在一张纸上 规定多个纸指紋获得区域，提高了正确保留和维持至少 一个纸 指紋获得区域的概率。将表示正确保留和维持纸张保存'性和残 存性的概率的值称作纸指紋强度。
如上所述，随着可以获得纸指紋的纸张上的区域数量增加， 保证原始性的纸指紋强度增大。也就是说，随着可以获得纸指 紋的区域数量减少，保证原始性的纸指紋强度减小，因此该纸 张不适合需要保证原始性的重要文件。
然而，在传统系统中，当用户使扫描仪等读取保证原始性 的纸指紋时，不识别相关纸文档的纸指紋强度程度。因此，如 果获得的纸指紋的强度低，可能当随后检查原始性时对原件的 识别失败。而且，在极端情况中，当在纸张的整面印刷背景或 复印伪造禁止图案从而在任何区域不可能获得纸指紋时，当在 稍后检查原始性时对原件的识别失败。结果，即使不可能从纸 文档获得具有足够强度的纸指紋，用户也可以在传统原始性保 证系统中登记纸文档，使得当稍后检查原始性时对原件的识别 失败。

发明内容
本发明的实施例提供一种在保证原始性的系统中创建了原 件时，防止将具有低纸指紋强度的纸文档登记为原件的图像处 理设备、图像处理方法和图像处理程序以及存储图像处理程序 的存储介质。
根据本发明的一个方面，提供一种图像处理设备，包括
数据获得单元，用来获得表示纸文档的数据；计算单元，用来 判断可以从所获得的表示纸文档的数据中获得纸指紋的区域， 基于分布在所述可以获得纸指紋的区域中的一个或多个纸指紋
获得图案的区域的数量来计算纸文档的纸指紋强度；以及纸指
紋强度报告单元，用来报告计算结果。
根据本发明的另一方面，提供一种图像处理方法，包括 获得表示纸文档的数据；判断可以从所获得的表示纸文档的数 据获得纸指紋的区域；基于分布在所述可以获得纸指紋的区域 中的一个或多个纸指紋获得图案的区域的数量来计算纸文档的 纸指紋强度；以及报告计算结果。
通过以下参照附图对典型实施例的说明，本发明的其它特 征将显而易见。


图l是示出根据本发明实施例的图像形成系统的配置的图。 图2是示出图l所示的图像形成设备的外观的图。 图3是更详细示出图像形成设备的控制器单元的内部配置 的图。
图4是示意性示出用来表示内部处理中的图像数据的32x32
像素的块数据的图。
图5是示出扫描仪图像处理器的内部配置的图。
图6是示出由打印机图像处理器执行的处理流程的图。
图7是示出在图像形成设备的操作单元的显示器上显示的
初始屏幕的图。
图8是用于说明CPU或者控制器单元根据本发明实施例执行 的提示纸文档的纸指紋强度的处理和登记纸指紋信息的处理的
流程图。
图9是由CPU或者控制器根据本发明的实施例执行的纸指紋 信息获得处理的流程图。
图IO是示出与计算的纸指紋强度相对应的点和其级别之间 的关系的图。
图ll是示出用于向用户呈现纸指紋强度的显示屏幕的例子 的图。
图12是示出指示获得纸指紋失败的操作单元上的显示屏幕
的例子的图。
图13是说明检查纸文档的纸指紋是否与登记在数据库中的 纸指紋匹配的处理的流程图。
图14是由C P U或控制器单元执行的纸指紋比较处理的流程图。
具体实施例方式
现在，参照

本发明的实施例。
如从前述说明中可以理解，包括根据实施例的图像处理设 备的系统至少包括扫描仪，能够扫描原始文件以获得印刷了信 息的区域之外的区域的纸面图像。而且，该系统还包括处理从 扫描仪所读取的图像获得的纸指紋的处理器，包括显示器和操 作按钮的用户接口以及登记纸指紋的外部数据库。而且，根据 该实施例的图像处理设备可以是包括上述扫描仪、处理器和用 户接口的图像形成设备。
首先说明包括根据该实施例的图像处理设备的系统。根据 该实施例的图像处理设备可能有各种类型。然而，为了简化说 明，在该图像处理设备是具有扫描仪和打印机的图像形成设备 的例子中给出以下说明。 实施例所应用的系统
图l是示出根据本发明实施例的图像形成系统的配置例子 的框图。在所示出的系统中，主计算机40和多个图像形成设备
10、 20和30连接到局域网(LAN)50。然而，连接的图像形成设 备的数量不限于3个。而且，尽管LAN在该示出的实施例中用于 连接，然而不限于LAN,可以使用广域网(WAN)(公共线路)等 任何网络、USB总线等串行传输总线或者Centronics总线或SCSI
总线等并行传输总线等。
主计算机(下文称作PC)40具有个人计算机的功能。PC 40可 以根据文件传输协议(FTP)或者服务器消息块(SMB)协议通过 LAN 50或WAN交换文件或电子邮件。而且，PC40还可以通过 打印机驱动器向图像形成设备IO、 20和30发送打印指令。
将图像形成设备10和20配置成彼此相同。图像形成设备30 仅具有打印功能，且没有在图像形成设备10和20中均设置的扫 描仪。在以下对图像形成设备10和20的说明中，为了简化，对 于图像形成设备10的配置进行详细说明。
图像形成设备IO或20可以用作根据实施例的图像处理设 备，主机40或连接到公共线路的装置用作数据库。在以下说明 中，由于使用大量纸指紋数据来可靠地检查纸指紋的匹配，因 此基本上假定纸指紋数据登记在数据库中。而且，假定存在提
纸指紋指的是表示纸文档固有的纸张纤维的图案的图像， 或者与该图像关联的特征信息。纸指紋也可以指纸张的表面图 像或透明图像，或者与该图像关联的特征信息。
在以下对图像形成设备10和20的说明中，为了简化，对于 图像形成设备IO的配置进行详细说明。
图像形成设备10包括作为图像输入装置的扫描仪13、作为 图像输出装置的打印机14、控制器单元ll和用作用户接口 (UI)
的操作单元12。控制器单元1 l控制图像形成设备1 0的整体操作。 操作单元12具有触摸板显示器。 图像形成设备IO
图2示出图像形成设备10的外视图。扫描仪13包括多个可以 单独扫描待扫描的区域的指定部分的电荷耦合装置(CCD)。如 果各CCD的灵敏度变化，即使在原始文件上的 一 些像素的浓度 相同，也将这些像素的浓度识别为不同。因此，该扫描仪首先 曝光并扫描均勻白板，将反射光量转换成电信号，并将电信号 输出到控制器单元ll。如稍后所述，控制器单元ll中的阴影校 正单元500基于从各CCD获得的电信号识别各CCD的灵敏度之 间的差别。然后，通过设于A/D转换器前的增益调整单元来校 正通过扫描原始文件上的图像获得的并输入到阴影校正单元 500(pf 5)前的A/D转换器的电信号的值。而且，阴影校正单元 500接收从稍后说明的控制器单元11中的中央处理单元 (C P U) 3 01接收的增益调整信息，并控制增益调整单元使得根据 增益调整信息控制增益。增益调整用来调整如何将通过曝光并 扫描原始文件获得的电信号的值转换成0 ~ 2 5 5的亮度信号的 值。该增益调整允许将通过曝光和扫描原始文件获得的电信号 的值转换成相对大的亮度信号值或者相对小的亮度信号的值。 接着说明用于扫描原始文件上的图像的配置。
在扫描仪13中，将通过曝光并扫描原始文件上的图像获得 的反射光输入到CCD以将图像信息转换成电信号。而且，将电 信号转换成RGB颜色成分的亮度信号，且将该亮度信号作为图 像数据输出到控制器单元11 。
将原始文件放在原稿给送器201的托盘202上。当用户从操 作单元12发出读取开始指令时，控制器单元11指示扫描仪13读 取原稿。在接收到该指令时，扫描仪13从原稿给送器201的托盘
202—张张给送原稿的纸张，从而读取原稿纸张。代替由原稿给 送器201自动给送，可以通过将原稿放置在玻璃台(未示出)上并 通过移动曝光装置扫描该原稿来读取原稿。
打印机14是在纸张上形成与从控制器单元1 l接收的图像数 据相对应的图像的图像形成装置。尽管在实施例中使用感光鼓 或者感光带通过电子照相方法形成图像，本发明不限于这些例 子。例如，至少本发明一个实施例适用于喷墨打印，其中从微 喷嘴阵列喷出墨来在纸张上打印信息。而且，打印机14具有多
纸托盘2 0 6接收打印后排出的纸张。
控制器单元ll的详细说明
图3是更详细示出图像形成设备10的控制器单元ll的配置的图。
控制器单元11电连接到扫描仪13和打印机14。而且，控制 器单元11还通过LAN 50或WAN 331连接到PC 40和其它外部装 置。因此，允许图像数据和装置信息的输入输出。
中央处理单元(CPU)301根据存储在只读存储器(ROM)303 中的控制程序等执行对连接的各种装置的访问的整体控制，并 对控制器单元11内所执行的各种处理执行整体控制。随机存取 存储器(RAM)302是CPU 301的操作的系统工作存储器，且还用 来暂时存储图像数据。通过即使在断电后仍然保持存储内容的 静态RAM(SRAM)和在断电时丟弃存储内容的动态 RAM(DRAM)实现RAM 302。 ROM 303存储系统引导程序等。 硬盘驱动(H D D) 3 0 4允许存储系统软件、图像数据等。
操作单元IF 305是将系统总线310连接到操作单元12的接 口 。操作单元IF 305从系统总线310接收用于在操作单元12上显 示图像的图像数据，并将该图像数据输出到操作单元12。而且，
操作单元IF 305将从操作单元12输入的信息输出到系统总线 310。
网络I/F 306连4妻到LAN 50和系统总线310以允许*俞入输出 信息。调制解调器3 0 7连接到WA N 3 31和系统总线310以允许输 入输出信息。二值图像转动部308在发送前转换图像数据的方 向。二值图像压縮扩展器309在发送前将图像数据的分辨率转换 成预定分辨率或者适于接收器能力的分辨率。二值图像压缩扩 展器309根据JBIG、 MMR、 MR或MH算法执行压缩和扩展。图 像总线330用来交换图像数据且通过PCI总线或IEEE 1394总线 实现。
扫描仪图像处理器312校正、处理并编辑通过扫描仪I/F 311 从扫描仪13接收的图像数据。扫描仪图像处理器312检查所接收 的图像数据表示彩色原稿还是单色原稿，文本原稿还是图片原 稿等。然后，扫描仪图像处理器312将表示检查结果的信息附到 图像数据上。将所附的信息称作属性数据。稍后详细说明由扫 描仪图像处理器3 12所执行的处理。
压缩器313接收图像数据，并将图像数据分成32像素x32像 素的块。将32x32像素的图像数据称作块数据。图4示意性示出 块数据。将与块数据相对应的原稿(读取前的纸张介质)的区域 称作块图像。块数据附有包括32x32像素的块的平均亮度和原 稿上块图像的坐标位置的头信息。而且，压缩器313压缩由多个
块数据组成的图像数据。压缩器329具有与压缩器313相同的功能。
扩展器316扩展由多个块数据组成的图像数据，将扩展的图 像数据转换成光栅图像数据，并将该光栅图像数据发送到打印 机图像处理器315。打印机图像处理器315接收从扩展器316发送 的图像数据，在参考附加到图像数据的属性数据的同时对该图像数据执行图像处理。通过打印机I/F 314将处理的图像数据输
出到打印机14。稍后详细说明由打印机图像处理器315执行的处理。
图像转换器317对图像数据执行预定转换。图像转换器317 包括下述组件。
扩展器318扩展所接收的图像数据。压缩器319压縮接收的 图像数据。转动器320转动所接收的图像数据。缩放器321转换 所接收的图像数据的分辨率(例如600dpi到200dpi)。色彩空间转 换器3 2 2转换所接收的图像数据的色彩空间。色彩空间转换器 322可以使用矩阵或表执行公知的背景移除、log转换(RGB到 CMY)、或者输出颜色校正(CMY到CMYK)。 二值到多值转换器 323将所接收的2阶图像数据转换成256阶图像数据。相反，多值 到二值转换器3 2 4通过例如误差扩散将所接收的2 5 6阶图像数据 转换成二值图像数据。
合并器327合并两个接收的图像数据以生成单个图像数据。 当例如合并两个图像数据时，使用待合并的像素的亮度值的平 均值作为合并亮度值，或者使用具有更高亮度水平的像素的亮 度值作为合并亮度值。可选地，可以使用具有较低亮度水平的 像素的亮度值作为合并亮度值。而且，可以通过使用待合并像 素的逻辑或、逻辑和、异或等确定合并亮度值。
抽取电路(decimator)326抽取所接收的图像数据的像素以转 换图像数据的分辨率，从而生成像素数量减小到1/2、 1/4、 1/8 等的图像数据。移动器325将空白边加到所接收的图像数据或从 其移除空白边。
光栅图像处理器(RIP)328接收从PC 40等发送的页面描述语 言(PDL)代码数据生成的中间数据，并从该中间数据生成(多值)
位图数据。
扫描仪图像处理器312的详细说明
图5示出扫描仪图像处理器312的内部配置。
扫描仪图像处理器312接收由各具有8位的R G B成份组成的 亮度信号组成的图像数据，通过对从扫描仪13中的CCD输出的 信号在增益调整单元中调整增益并执行A/D转换获得该图像数据。
阴影校正单元500对亮度信号执行阴影校正。阴影校正用来 防止如前所述CCD的灵敏度的变化导致的原件亮度水平的错误 识别。而且，如前所述，阴影校正单元500可以根据来自CPU 301 的指令从内部执行阴影校正并控制增益调整单元的增益，从而 恰当地调整增益。
然后，通过掩码处理器501将亮度信号转换成不依赖于CCD
的滤波器颜色的标准亮度信号。
滤波处理器502按照期望校正所接收的图像数据的空间频 率。滤波处理器502使用例如7x7矩阵对所接收的图像数据执行 操作。在复印机或多功能机器中，可以通过按压稍后说明的在 图7中示出的标签704来选择复印模式，例如文本模式、图片模 式或文本/图片模式。当用户选择了文本模式时，滤波处理器5 0 2 将文本滤波应用于整个图像数据。当选择图片模式时，滤波处 理器502对整个图像数据执行图片滤波。当选择文本/图片模式 时，滤波处理器5 0 2根据稍后说明的文本/图片检查信号(属性数 据的一部分)自适应地切换用于各像素的滤波器。也就是说，对 各像素判断是应用图片滤波还是文本滤波。将图片滤波配置成 具有仅使高频组份平滑从而图像紋理不粗糙的系数。另 一方面， 将文本滤波器配置成具有使边缘被加强从而清晰地显示字符的 系数。
柱状图生成器503采样所接收的图像数据的单个像素的亮
度数据。更具体地，柱状图生成器503以主扫描方向和副扫描方 向上的预定间距，在对主扫描方向和副扫描方向规定的开始,* 和结束点定义的矩形区域内采样亮度数据。然后，柱状图生成
器5 0 3基于采样结果生成柱状图数据。柱状图数据用来估计背景 移除的背景水平。输入端伽马校正单元5 0 4使用表等将所接收的 数据转换成非线性亮度数据。
彩色/单色检查器505检查所接收的图像数据的各像素是彩 色还是单色，并将检查结果作为彩色/单色检查信号(属性数据 的一部分)附加到图像数据。
文本/图片检查器5 0 6基于像素的像素值和邻近像素的像素 值检查图像数据的各像素是构成字符的像素、构成点的像素、 构成点中字符的像素还是构成平面图像的像素。当像素不属于 任何种类时，该像素是构成白色区域的像素。然后，将检查结 果作为文本/图片检查信号(属性数据的 一 部分)附到图像数据 上。
纸指紋信息获得单元507获得从阴影校正单元500输入的 RGB图像数据。稍后说明由纸指紋信息获得单元507执行的处理。
打印机图像处理器315的详细说明
图6是示出由打印机图像处理器315执行的处理的流程图的 图。参考图6，背景移除处理器601使用由扫描仪图像处理器312 生成的柱状图移除图像数据的背景。单色生成器6 0 2将彩色数据 转换成单色数据。Log转换器603执行亮度浓度转换。例如，log 转换器6 0 3将输入的R G B图像数据转换成C M Y图像数据。输出 颜色校正单元604校正输出颜色。例如，输出颜色校正单元604 使用表或矩阵将输入C M Y图像数据转换成C M Y K图像数据。输 出端伽马校正单元605执行校正使得复印输出的反射浓度值与
输入到输出端伽马校正单元605的信号值成比例。半色调校正单
元606根据可以由用于输出的打印机表现的阶数量执行半色调 处理。例如，半色调校正单元606将由大量阶调表示的图像数据 转换成2阶调或3 2阶调图像数据。
扫描仪图像处理器312和打印机图像处理器315中的各处理 单元可以不处理所接收的图像数据而输出该图像数据。此后， 将不执行处理而通过处理单元的数据传送称为"通过处理单元 传送数据"。
操作屏幕的说明
图7示出图像形成设备10的操作单元12的显示器上的初始 屏幕的例子。区域701表示图像形成设备10是否准备好复印且还 表示待打印的份数设置。原稿选择标签704用来选择原稿的类 型。当按压该标签时，显示示出从三个模式，即文本模式、图
片模式和文本/图片模式中进行选择的菜单的弹出窗口 。自动整 理标签706用来表示与自动整理有关的各种设置。双面设置标签 707用来表示关于双面读取和双面打印的i殳置。读取模式标签 702用来选4奪原稿读耳又才莫式。当按压该标签时，显示示出从三个 模式，即彩色模式、黑色模式和自动(ACS)模式中进行选择的 菜单的弹出窗口。对彩色复印选择彩色模式，对单色复印选择 黑色模式。当选择了ACS模式时，根据之前说明的单色/彩色检 查信号确定复印模式。
区域708是用于选择纸指紋信息登记处理标签。稍后说明纸 指紋信息登记处理。区域7 0 9是用于选择纸指紋信息比较处理的 标签。稍后说明纸指紋信息比较处理。区域708还用来选择仅呈 现纸文档的纸指紋强度的处理。
当按压纸指紋信息登记处理的标签(708)时所执行的操作
接着，参照图8说明当按下图7所示的纸指紋信息登记标签708且然后按下开始键时所执行的纸指紋信息登记处理。
图8是用于解释CPU 301或控制器单元11呈现纸文档的纸指 紋强度并登记纸指紋信息的流程图。
在步骤801,获得图像数据。在实施例中，从扫描仪13获得 图像数据。可选地，例如，可以获得位像数据，即从外部 装置(例如PC 40)输入并由打印机14输出的图像数据。可选地， 可以获得通过通信电路从外部扫描仪输入并存储的图像数据。
在实施例中，CPU 301控制图像形成设备10使得将扫描仪13 扫描原稿且通过扫描仪I/F将已被读取的原稿数据作为图像数 据发送到扫描仪图像处理器。
在这种情况下，响应于用户按压纸指紋信息登记标签708, 代替在正常模式读取原稿，扫描仪13以读取原稿上没有记录信 息的区域内的纸面的特征图像的模式执行读取。此时，控制C C D 的曝光量使得在C C D呈现线性灵敏度的曝光范围内获得图像。 更具体地，应用控制以减弱原稿的照明或者减小CCD中的积累 时间。然而，不是必须执行这些类型的控制。即，当可以在不 是饱和范围的线性灵敏度的范围内通过正常读取获得纸面的图 像时，不需要执行控制以减弱原稿的照明或者CCD中的积累时 间。然而，为了精确提取纸张的表面特征，即为了更可靠地确 保纸张的原始性，需要在更线性的范围内获得纸面的图像。
而且，除了曝光，阴影校正单元500可以根据来自CPU 301 的指令调整增益。该调整用来将从CCD输出的最大值保持在 A/D转换的范围内。
可选地，在步骤801,获得通过通信电路从其它扫描仪发送 并存储在内部存储装置中的数据。
然后，在步骤802，基于获得的图像数据，执行确定纸指紋 强度的处理和获得纸指紋信息的处理。参照图9说明根据实施例的这些处理。
图9是主要使用图5所示的纸指紋信息获得单元507由CPU 301或控制器单元11执行的纸指紋信息获得处理的流程图。
在步骤901，将由纸指紋信息获得单元507获得的图像数据 转换成灰度图像数据。在步骤902,生成用于比较的掩码数据。 在掩码数据中，从在步骤9 01获得的灰度图像数据所表示的图像 中移除打印的或手写的字符等会引起错误识别的元素。掩码数 据是由各自由"0"或"1"表示的位组成的二值数据。在灰度图像 数据中，对具有大于等于第一阈值的亮度值(更亮)的各像素， 将"l"设为掩码数据的值。另一方面，对于具有小于第一阈值的 亮度值的各像素，将"O"设为掩码数据的值。对包括在灰度图像 数据中的各像素执行该处理。
当某规定区域中的掩码数据全部由l组成时，该区域是纸指 紋获得允许区域，即该区域纸面不被打印或手写字母等覆盖， 因此可以获得精确的纸指紋。在纸指紋获得允许区域，检查是 否存在与预定尺寸的纸指紋获得图案相对应的区域。
在步骤903 ，从步骤902生成的掩码数据中提取纸指紋获得 允许区域。考虑到距纸端特定距离内的区域容易被损坏，需要 该区域不包括在纸指紋获得允许区域中。然后，检查是否可以 在纸指紋获得允许区域中分布预定纸指紋获得图案的区域，如 果可以，纟全查可以将区域分布在哪些位置以及分布多少纸指紋 获得图案的区域使得彼此不重叠。在实施例中，使用512x512 像素构成的区域图案作为预定纸指紋获得图案。
在可选实施例中，作为纸指紋获得图案，可以使用具有相 同尺寸但不同形状的多个区域。例如，作为纸指紋获得图案， 可以使用具有相同尺寸的512x512像素、256xl024像素、 128x2048像素、2048xl28像素和1024x256像素的区域图案。可
选地，可以使用具有与上述尺寸不同的尺寸的纸指紋获得图案。
假定在不包括表示纸文档的纸指紋的数据的纸张端部区域
的区域中，存在由2100x2100像素组成的纸指紋获得允许区域， 在实施例中，可以分布16个纸指紋获得图案的区域。而且，假 定存在由8 0 0 x 210 0像素组成的纸指紋获得允许区域，在实施例 中，可以分布4个纸指紋获得图案的区域。
在上述可选实施例的情况中，对于由800x2IOO像素组成的 纸指紋获得允许区域的上述例子，可以分布4个512"12像素组 成的纸指紋获得图案的区域和2个2 5 6 x 10 2 4像素组成的纸指紋 获得图案的区域。还可以分布6个256xl024l象素组成的纸指紋 获得图案的区域。而且，还可以分布6个128x2048^f象素组成的 纸指紋获得图案的区域。
在实施例中，在该处理中记录表示所分布的纸指紋获得图 案的位置的信息。在可选实施例的情况下，还记录表示所分布 的纸指紋获得图案的形状的信息。
然后，在步骤904,计算纸指紋强度。可以将纸指紋强度分 为A E五个等级。基于在步骤903计算的纸指紋获得图案区域 的数量或者该区域的数量和各位置确定纸指紋强度。在实施例 中，将0.5的点分配给纸张周围区域中的各纸指紋获得图案区 域，将1.0的点分配给纸张非周围区域中的各纸指紋获得图案区 域，且根据总点确定纸文档的纸指紋强度。而且，基于纸指紋 强度的值，如图IO所示确定纸指紋强度的等级(表示根据登记的 纸指紋的数量的安全水平的信息)。图IO是示出所计算的纸指紋 强度的点及其等级之间的关系的图。
在实施例中，例如，如果在周围区域存在15个具有纸指紋 获得图案的预定形状的区域，将总点计算为15x0.5=7.5。如果 在周围区域存在ll个区域且在非周围区域存在3个区域，则将总
点计算为11x0.5+3x1=8.5。
尽管在上述例子中将点0.5分配给周围区域中的各纸指紋获 得图案区域且将点l分配给非周围区域中的各纸指紋获得图案 区域，然而可以使用其它点值。而且，点和等级之间可以具有 不同于图IO所示的关系的关系。
在可选实施例中，可以将不同的点分配给具有相同尺寸但 不同形状的纸指紋获得图案。同样，可以将不同点分配给具有 不同尺寸的纸指紋获得图案。例如，可以将两倍值分配给具有 两倍尺寸的纸指紋获得图案，将半倍值分配给具有半倍尺寸的 纸指紋获得图案。
在可选实施例中，可以定义具有多个形状的纸指紋获得图 案。在该例子中，应该理解最优地分布纸指紋获得图案使得纸 指紋获得图案的形状组合使点值最大。例如，当将大点值分配 给512x512像素的形状时，分布纸指紋获得图案使得分布最大 数量的512x512像素的纸指紋获得图案的区域。例如，首先， 确定512x512像素的纸指紋获得图案的区域，且然后在其余区 域确定与第二最大点值相对应的纸指紋获得图案的区域。而且， 在其余区域确定与第三最大点值相对应的纸指紋获得图案的区 域。
而且，可以将不同的点值分配给位于纸张端部区域且具有 沿着纸张端部延伸的形状的纸指紋获得图案区域和位于纸张端 部区域且具有向纸张中心延伸的形状的纸指紋获得图案区域。 通常将较大的点值分配给后者。
对于具有等级A的纸指紋强度的纸文档，即使当由于污垢、 折痕、添加的书写等损坏了纸指紋区域时，可以检查其它纸指 紋区域中的原始性。因此，具有等级A的纸指紋强度的纸文档 适于重要文件。随着纸指紋强度降到等级B、 C和D,由于污垢、折痕、添加的书写等带来的错误风险增加，因此对重要文件的 适宜性降低。等级E的纸文档因为不存在纸指紋获得图案区域 而例外，因此可能不能获得用来可靠地检查匹配的纸指紋信息。
例如，等级E的纸文档是彩色纸张，或者在整面绘制背景、复 制伪造禁止图案等的纸张。由于不可能从等级E的纸文档获得 纸指紋，因此不可能确保等级E的纸文档的原始性。
然后，在步骤905,获得纸指紋信息。纸指紋信息包括在步 骤9 0 3计算并分布的各纸指紋获得图案区域的信息(获得纸指紋 的各区域的坐标)、与各区域对应的灰度图像(即狭义上的纸指 紋图像)。而且，获得在步骤904确定的纸指紋强度或者纸文档 等级信息作为纸文档的纸指紋信息。
现在，说明纸指紋区域信息。例如，在实施例中，由于仅 512x512像素的区域用作纸指紋获得图案区域，不需要有关纸 指紋获得图案的形状的信息。然而，在其它实施例中，例如， 当可以使用具有多个形状的纸指紋获得图案区域时，需要表示 各纸指紋获得图案的形状的信息。在这种情况下，当纸指紋获 得图案的形状为矩形且其边与纸文档的边平行地延伸时，代替 表示各纸指紋获得图案的形状的信息，可以使用表示纸指紋获 得图案的各形状的左上角和右下角的坐标的信息。
在实施例中，通过数据总线(未示出)从纸指紋信息获得单元 507向RAM 302发送灰度图像数据和掩码数据。
以上参考图9说明了使用纸指紋信息获得单元507执行的纸 指紋信息获得处理。然而，CPU 301可以使用所设置的处理元 件对通过LAN或WAN从外部扫描仪输入的图像数据执行相似 处理。在这种情况下，使CPU 301执行与纸指紋信息获得单元 5 0 7的功能相似的功能的程序起纸指紋信息获得单元5 0 7的作 用。
而且，可以向打印机14发送从外部输入的图像数据，使得 通过打印机14输出图像数据。在这种情况下，当提取纸指紋获 得允许区域时，通过将"1"设置给具有强度0或者与纸张的白水 平相对应的强度的各像素，将"0"设置给不具有强度0或与纸张 的白水平相对应的强度的各像素来创建掩码数据。而且，在这
种情况下，在之前说明的步骤905中，保存基本上无意义的纸指 紋图像。然而，有利地，可以在不打印待由打印才几14打印的图 像数据的情况下提前确定纸指紋强度。
以上详细说明了实施例中的纸指紋信息获得处理和本发明 其它实施例中的处理。
再参考图8，然后，在步骤803，检查已经计算的纸指紋强 度是否对应于等级A。当纸指紋强度对应于等级A时，处理进入 步骤804,在步骤804将纸指紋信息登记在外部数据库(未示出)。 然后处理退出。
在登记时，与纸指紋信息相关联地将原稿的掩码数据或者 具有值O的掩码数据(即图像存在)的区域的图像部分登记在外 部数据库。选择该图像部分使得可以轻易地识别图像，例如掩 码数据的四角的图像数据。
可以使用数据库发出的管理号来登记纸指紋信息。
当在步骤8 0 3判断出纸指紋强度的等级是B ~ E中的 一 个时， 处理进入步骤805。在步骤805,在操作单元12上显示纸指紋强 度，且处理等待从用户发出的指令。如图ll所示，用户可以选 择"取消"、"自动改变布局"和"继续"中的一个。
图11是示出向用户呈现纸指紋强度的显示屏幕的例子的 图。当选择"取消"按钮时，处理停止(删除已经出现的数据)并 退出。当选择"自动改变布局"时，处理进入步骤808，在步骤808 缩小在步骤801读取的图像。确定缩小比使得在图像周围设置
512像素的空白。将缩小的图像发送到打印机14且打印缩小的图
像。然后处理退出。用户可以使用输出纸张作为原稿执行纸指
紋登记处理。当选择"继续"按钮时，处理进入步骤810,在步骤 810检查纸指紋强度的等级是否为等级E。当纸指紋强度的等级 为等级E时，即当根本不可能获得纸指紋时，处理进入步骤811。 在步骤811,在操作单元12上显示表示不能获得纸指紋的消息， 如图12所示。处理然后退出。
图12是示出表示不能获得纸指紋的操作单元12上的显示屏 幕的例子的图。当纸指紋强度等级不是等级E时，处理进入步 骤804。在步骤804,将上述纸指紋信息登记在外部数据库(未示 出)。处理然后退出。
当按下纸指紋信息比较处理的标签时所执行的操作
接着，参照图13说明当用户按下图7所示的纸指紋信息比较 标签709且然后按下开始键时所执行的操作。
图13是用于解释CPU 301或者控制器单元ll所执行的检查 纸文档是否为原稿，即纸文档的纸指紋是否为登记在数据库中 的纸指紋的处理的图。
在步骤1301, CPU 301进行控制使得扫描仪13读取纸文档且 通过扫描仪I/F 311将所获得的图像数据发送到扫描仪图像处理 器312 。在实施例中这与图8所示的步骤8 01中执行的处理相同。
在步骤13 0 2,扫描仪图像处理器312对图像数据执行图9所 示的步骤901和902,从而生成灰度图像数据和掩码数据。而且， 扫描仪图像处理器将掩码数据附到灰度图像数据上。通过数据 总线(未示出)将所生成的数据发送到R A M 3 0 2 。
在步骤1303, CPU 301执行纸指紋信息比较处理。基于登记 在数据库中且与在步骤1301读取的纸文档相对应的纸指紋信息 执行该处理。将参照图14说明该纸指紋信息比较处理。
纸指紋信息比较处理
CPU 3 01执行控制使得从数据库检索的纸指紋信息与从纸 指紋信息获得单元5 0 7发送到R A M 3 0 2的灰度图像数据进行比 较以检查这些纸指紋是否匹配。
图14是CPU 301或者控制器单元11所执行的纸指紋信息比 较处理的流程图。通常由CPU 301控制该流程图的步骤。
在步骤14 01,从外部数据库检索与扫描的纸文档相对应的 登记的纸指紋信息且将其存储在例如RAM 302或HDD 304中。 当已将大量纸指紋信息登记在外部数据库中时，可以使用在步 骤8 0 4与纸指紋信息相关联地登记的掩码数据或者图像部分识 别用于纸指紋信息的匹配的候选。更具体地，在步骤804与纸指 紋信息相关联地登记的掩码数据或图像部分与在步骤13 0 2获得 的纸文档的待比较的掩码数据或者图像部分相比较。基于根据 比较结果的匹配程度，从登记在外部数据库中的大量纸指紋信 息确定用于匹配的纸指紋信息的灰度图像数据。
在步骤1402，将从纸指紋信息获得单元507发送的灰度图像 数据与在步骤1401检索的纸指紋信息进行比较以检查匹配。为 此，根据以下公式(1)计算两个纸指紋图像即灰度图像数据之间 的匹配禾呈度。
基于包括在步骤1401检索的纸指紋信息中的由灰度图像数 据表示的纸指紋图像及其区域信息计算匹配程度。首先，提取 与纸指紋获得图案相对应的纸指紋图像(在该例子中为灰度图 像数据)及其区域信息。纸指紋图像用作对其检查匹配的匹配目 标纸指紋图像。基于所提取的区域信息，从在步骤1302处理的 图像提取相对应的纸指紋图像，即用作被检查匹配的被匹配对 象纸指紋图像的灰度图像数据。在匹配目标纸指紋图像和被匹 配对象纸指紋图像之间检查匹配。
基于匹配目标纸指紋信息的区域信息提取被匹配对象纸指 紋图像。然而，即使在步骤1301读取的文件是原稿，在过去执 行的登记时的扫描位置不一定与步骤1301所执行的扫描的位置 一致。因此，在从所提取的区域信息表示的位置移动位置的同 时提取被匹配对象纸指紋图像。可选地，通过移动被匹配对象 纸指紋图像的坐标使得匹配目标纸指紋图像和匹配对象纸指紋 图像的掩码数据彼此 一 致来提取被匹配对象纸指紋图像。然而， 匹配目标纸指紋图像和被匹配对象纸指紋图像的掩码数据很少 彼此完全一致。因此，在从所提取的区域信息表示的位置移动
位置的同时提取被匹配对象纸指紋图像。在从上述步骤1302生
成的灰度图像数据中提取的匹配目标纸指紋图像和被匹配对象 纸指紋图像之间计算公式(l)。公式(l)表示匹配错误。
<formula>complex formula see original document page 25</formula>
在公式(l)中，fl(x, y)表示在步骤1401检索的登记的纸指紋 信息中的灰度图像数据。f2(x， y)表示从纸指紋信息获得单元 507发送且在步骤1402获得的纸指紋信息中的灰度图像数据中 提取的纸指紋区域中的图像数据。(x， y)表示以图像区域为基 准匹配目标或者^皮匹配对象图像的坐标。nxm表示与匹配有关 的范围是水平nx垂直m像素的区域。
公式(l)的分子是所登记的纸指紋信息中的灰度图像数据和 对所有与匹配有关的像素获得的纸指紋信息中的灰度图像数据
之差的平方和。也就是说，随着fl(x， y)和f2(x, y)相似的像素 数量的增加，误差E减小。
公式(l)中的分母用来标准化误差E使得误差E不取决于像素数 量，这是因为分子表示与像素数量成比例的计算。
首先，在匹配目标图像中对各像素(x, y)计算公式(l)以计算 误差E。然后，通过从纸指紋信息获得单元507发送的且所获得 的纸指紋信息中的灰度图像数据的 一 个像素的移动而提取的被 匹配对象图像来计算误差E。重复通过一个像素的移动计算误 差E的处理，即通过从灰度图像数据 一 个像素的移动提取的被 匹配对象图像计算误差E的处理，直到移动量达到预定移动量。 通常将移动量规定为所提取的区域信息向上、向下、向左、向 右移动预定数量像素的范围。最后，获得多个误差E。在多个 误差E中，获得最小误差E。
然后，通过以下方式估计最小误差E。通过计算表示两个纸指 紋信息相似程度的匹配程度估计最小误差E。例如，基于最小 误差E和与相对于与最小误差E相关的提取位置垂直、水平或者 对角移动d(d二l、 2......)个像素而提取的被匹配对象图像的误差
(以下称作相邻误差)之间的关系计算匹配程度。首先，计算相 邻误差和最小误差之间的平均值，且分别从该平均值减去相邻 误差和最小误差以获得新的差的绝对值集。用新集的标准偏差 除该新集中的各个值以获得商集。将商集中的最大值确定为匹 配程度。在这种情况下，商集中的最大值来自最小误差E。当 最大值大时，表示在包括相邻误差的误差集中最小误差E特别 小。
在步骤1403 ，在步骤1402获得的两个纸指紋信息之间的匹 配程度与预定阈值进行比较。当匹配程度大于等于阈值时，将 匹配程度判断为有效。另一方面，当匹配程度小于阈值时，将 匹配程度判断为无效。基于阈值进行该估计是基于如下假定 如果从相同纸张获得用于匹配的两个图像，则最小误差应该比 相邻误差小得多。
返回图13,在步骤1304, CPU 301执行控制使得在操作单元
12的显示屏幕上显示纸指紋比较处理(有效或无效)的结果。
实施例中纸指紋强度的计算或者等级可以基于纸指紋自身 的图像图案，以及纸指紋获得区域的位置和数量。
例如，当纸指紋获得允许区域的整体亮度超过与适于纸指 紋的匹配的普通纸张等相对应的预定阈值时，或者当纸指紋获 得允许区域的整体亮度的变化小于等于预定水平时，判断出纸 张不适于纸指紋的匹配，因此分配等级E。这基于纸张材料， 例如具有闪亮表面的纸张而出现。
尽管以上假定已经提前准备了原稿说明了实施例，如在可 选实施例中所述，本发明可应用于新创建原稿的情况。
例如，本发明可应用于打印由字处理器等创建的文档数据 且将打印的纸张作为原稿管理的情况。在这种情况下，可以通 过分析待打印的文档数据、通过前述方法识别纸指紋获得允许 区域，并计算各页的纸指紋强度来呈现纸指紋强度。当各页的
强度不是所期望的强度时，用户可以使用字处理器等改变页的 布局等，使得再次计算并呈现该强度。通过对各页重复该处理， 可以配置文档数据使得各页具有所期望的强度。
当对已打印了如上所述准备的文档数据的纸张执行图8所 示的处理时，例如，该处理直接从步骤803进入步骤804。
如上所述，当用户获得纸指紋时，将是否可以获得具有足 够强度的纸指紋或者是否已获得具有足够强度的纸指紋报告给 用户。因此，当确保原始性的可靠性低时，用户有机会改变布 局等使得提高确保原始性的可靠性。文件布局的改变指的是例 如减小字符尺寸或者行间距使得分布用于获得纸指紋的空白区 域。而且，当纸张材料禁止获得具有足够强度的纸指紋时，如 在具有涂膜的纸的情况中 一 样，将不能获得具有足够强度的纸 指紋报告给用户。因此，用户可以选择用于打印的不同材料的纸张，指示使用该纸张作为原稿进行纸指紋的登记。
而且，当判断出纸文档的原始性确保的可靠性低时，将文
件转换成可可靠地确保原始性的纸文档。因此，降低了登记后
的原始性确保的失败的可能性。
禁止将具有低原始性确保可靠性的纸文档作为原稿来处
理。因此，可以容易地准备允许基于通过扫描纸张获得的纸指 紋(纤维图案的特征)可靠地确保纸张原始性的原稿。
而且，当将提前制作的原稿分发给与该原稿有关的人且日 后检查某纸文档是否为之前分发的原稿时，如果该纸文档是原 稿，可以以高的可能性确保原始性。另一方面，如果该纸文档
不是原稿，则可以以高可能性判断出纸文档不是原稿。
本发明可应用于由多个设备(例如扫描仪、个人计算机、打 印机等)组成的系统或者单个设备(多功能设备、打印机、传真 机等)。
而且，可以通过允许计算机读取并执行存储在存储介质中 的程序代码来实现本发明，该程序代码表示上述流程中的步骤。
功能。因此，程序代码和存储该程序代码的存储介质落入本发 明的范围内。
用于提供程序代码的存储介质可以是例如软盘、硬盘、光
盘、磁光盘、CD-ROM、 CD-R、磁带、非易失性存储卡或者ROM。 而且，可以通过计算机读取并执行程序代码来实现上述实 施例的功能。而且，可以通过使运行在计算机上的操作系统(OS) 等根据程序代码的指令部分地或者全部执行实际处理来实现实 施例的功能。
而且，可以将从存储介质读出的程序代码写入计算机中的 单元的存储器中，使得单元的CPU等根据程序代码的指令部分地或者全部执行实际处理。也可以以这种方式实现实施例的功 能。计算机中的单元可以是与计算机连接的功能扩展板或者功 能扩展单元。
如上所述，禁止将具有低原始性确保的纸文档作为原稿处 理。因此，基于通过扫描纸张获得的纸指紋(纤维图案的特征) 容易获得纸张原始性的可靠确保。
尽管参照典型实施例说明了本发明，应该理解本发明不限
于所公开的典型实施例。所述权利要求的范围符合最宽的解释 以包括所有修改、等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像处理设备，包括数据获得单元，用来获得表示纸文档的数据；计算单元，用来判断可以从所获得的表示纸文档的数据中获得纸指纹的区域，基于分布在所述可以获得纸指纹的区域中的一个或多个纸指纹获得图案的区域的数量来计算纸文档的纸指纹强度；以及纸指纹强度报告单元，用来报告计算结果。
2. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于，所述数据获得单元用来获得通过扫描纸文档而获得的图像 数据。
3. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于， 所述数据获得单元用来获得通过通信电路从外部装置输入的图像数据。
4. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于，所述纸指紋获得图案包括多种在尺寸和形状至少之 一 彼此 不同的纸指紋获得图案，其中，通过重复在所述可以获得纸指紋的区域中分布多种 纸指紋获得图案之一 的处理，来计算纸指紋获得图案的各分布 的区域的位置或种类至少之一，以及其中，基于所述纸指紋获得图案的各区域的位置和/或种类 来计算纸文档的纸指紋强度。
5. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于， 所述纸指紋强度报告单元用来报告纸指紋强度。
6. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于，当纸指紋强度小于阈值时，所述纸指紋强度报告单元用来 向用户警告信息。
7. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于，还包括检查单元，用来检查纸文档是否有预定变化。
8. 根据权利要求2所述的图像处理设备，其特征在于，还包括布局改变单元，用来缩小由所述数据获得单元获得的图像 数据，其中，所述纸指紋强度报告单元用来发出是否由所述布局 改变单元执行用于获得预定的纸指紋强度的布局改变处理的询 问，以及其中，当从用户接收到用于执行自动布局改变处理的指令 时，执行布局改变处理。
9. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其特征在于， 将纸文档的数据与阈值进行比较，亮度大于或等于预定亮
10. —种图^象处理方法，包括 获得表示纸文档的数据；判断可以从所获得的表示纸文档的数据获得纸指紋的区域；基于分布在所述可以获得纸指紋的区域中的一个或多个纸 指紋获得图案的区域的数量来计算纸文档的纸指紋强度；以及 报告计算结果。
11. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 获得表示纸文档的数据包括扫描纸文档。
12. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 获得表示纸文档的数据包括通过通信电路从外部装置接收数据。
13. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 所述纸指紋获得图案包括在尺寸和形状至少之 一 彼此不同的多种纸指紋获得图案，其中，通过重复将多种纸指紋获得图案之一分布在所述可 以获得纸指紋的区域中的处理，来计算纸指紋获得图案的各分 布的区域的位置或种类至少之一，以及其中，基于纸指紋获得图案的各区域的位置和/或种类计算 纸文档的纸指紋强度。
14. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 所述报告包括报告纸指紋强度。
15. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 所述报告包括当纸指紋强度小于阈值时向用户报告警告信自
16. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 还包括检查纸文档是否具有预定变化。
17. 根据权利要求ll所述的图像处理方法，其特征在于， 还包括发出是否执行用于获得预定纸指紋强度的布局改变处理的 询问；以及当从用户接收到用于执行布局改变处理的指令时执行布局 改变处理。
18. 根据权利要求17所述的图像处理方法，其特征在于， 所述布局改变处理用来缩小通过扫描纸文档获得的图像数据。
19. 根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于， 判断所述可以获得纸指紋的区域包括将纸文档的数据与阈值进行比较；以及 将亮度大于或等于预定亮度的纸文档的区域判断为所述可 以获得纸指紋的区域。
全文摘要
本发明提供一种图像处理设备和图像处理方法。获得表示纸文档的数据。然后，判断可以从所获得的表示纸文档的数据获得纸指纹的区域，基于分布在可以获得纸指纹的区域中的一个或多个纸指纹获得图案的区域的数量来计算纸文档的纸指纹强度。而且，将计算结果报告给用户。
文档编号H04N1/00GK101197896SQ20071014043
公开日2008年6月11日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年12月5日
发明者木谷秀之 申请人:佳能株式会社