專利名稱：攝像設(shè)備中的高速校準方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種校準方法與系統(tǒng)，特別是有關(guān)于一種在掃描儀中的高速校準方法與系統(tǒng)。
掃描系統(tǒng)運用若干如CCD的傳感器元件，以光柵掃描(rasterscanning)方式掃描一原始文件，由CCD產(chǎn)生的輸出信號包括CCD與生俱來的操作特性潛在因子。因此，為了回復(fù)CCD的真實影像輸出信號，對應(yīng)到補偏電壓或信號的CCD操作特性潛在因子，必須從影像信號中移除。然而，若是被移除的補偏信號超過或是不及實際的補偏信號時，在影像輸出信號中就會產(chǎn)生異常(aberration)或是失真(distortion)。因為不同的CCD有不同的操作特性，甚至同一CCD在不同時間也會有不同的操作特性，因此每次需決定被移除的補偏信號也會不同，當使用多個CCD時，校準的問題更是復(fù)雜。
迄今為止，解決傳感器特性問題發(fā)展出許多不同的設(shè)備與方法，以下舉例說明若干常用的方法美國專利編號3,586,772提出的方法是在正規(guī)掃描(normalization scan)中運用一截取準位(clipping level)決定黑白信號的函數(shù)。美國專利編號4,555,732是另一個修正補偏與增益漂移的方法；其影像傳感器修正系統(tǒng)是使多道(multi-channel)影像傳感器的移位緩存器(shift register)的補偏準位大致上維持相等；一對柵極允許取樣在每一道傳感器的移位緩存器中的實時補偏電壓，以便在不同移位緩存器之間提供適當?shù)碾妷阂云胶馄渲械牟町悺?,555,732比較多個移位緩存器的各種補偏，根據(jù)此比較，再決定單一補偏，再將此單一補偏應(yīng)用到每一個移位緩存器中。
無論如何，盡管可以應(yīng)用各種校準的方法，但在校準中仍存在其它不可忽視的問題，例如校準所占用的內(nèi)存量與時間；特別是校準方法愈復(fù)雜時，校準所需的內(nèi)存量與時間也就愈多。

圖1所示即為傳統(tǒng)方法進行校準的流程示意圖。首先，攝像掃描系統(tǒng)從一校準板上擷取校準影像資料(步驟110)；掃描所得的校準影像資料會先儲存于校準內(nèi)存中(步驟120)。接著，主計算機的中央微處理器從校準內(nèi)存中讀取并運算校準影像資料(步驟130)。當多次擷取校準影像資料時，主計算機讀取與運算的時間將會增加。當主計算機完成校正影像資料的計算與運算時，將正規(guī)化的校準影像資料存入校準內(nèi)存中(步驟140)。根據(jù)上述步驟以主計算機進行校準運算會耗費較多的內(nèi)存與時間。因此，減少校準所需的內(nèi)存量與時間，對于一高速掃描儀而言是很重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的發(fā)明背景中，本發(fā)明提供一種在攝像掃描系統(tǒng)的校正方法；此校正方法運用被掃描多次的校準板以擷取多次掃描的校準影像信號。
本發(fā)明的另一目的提供攝像掃描系統(tǒng)的一種校正方法與系統(tǒng)；此校準系統(tǒng)可以接受多次掃描的校準影像信號，并提供高速校準運算以產(chǎn)生較精確的校準數(shù)據(jù)，降低異常因素的效應(yīng)。
本發(fā)明的再一目的在于提供攝像掃描系統(tǒng)的一種高速校正方法與系統(tǒng)；此校正方法與系統(tǒng)可以減少校準過程所需的內(nèi)存與時間。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供使用于一攝像設(shè)備中的校正方法與電路以輸出一平均校準數(shù)值，其校正電路至少包括差分裝置從擷取一校準板的一像素處接收復(fù)數(shù)個數(shù)字信號，差分裝置用以減去一基值運算每一數(shù)字信號，差分裝置可濾除任一異常數(shù)字信號；除法裝置接收數(shù)字信號，用一掃描次數(shù)除以每一數(shù)字信號，除法裝置可避免任一數(shù)字信號的一運算產(chǎn)生溢位情形；及直接平均裝置接收數(shù)字信號，用以加總數(shù)字信號，然后除以掃描次數(shù)，直接平均裝置可加速一校準運算。
附圖標記說明5彩色攝像掃描設(shè)備10光傳感器11模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器12校準運算電路13修正電路 14主存儲器區(qū)15校準用內(nèi)存區(qū) 16修正用存儲區(qū)20線性直流電電路 21差分電路22除法電路 23加法電路24校準用存儲區(qū) 25基值區(qū)26差分區(qū) 27加總區(qū)28校準區(qū)其次，本發(fā)明用示意圖詳細描述如下，在詳述本發(fā)明實施例時，表示校正方法的示意圖會作局部放大以利說明，然不應(yīng)以此作為有限定的認知。
在此實施例中，提出一種使用于一掃描儀中的校正方法系統(tǒng)，其校正系統(tǒng)至少包括內(nèi)存裝置用以儲存至少一第一數(shù)字信號，第一數(shù)字信號由一第一次掃描一校準板的一像素而來；差分裝置從掃描像素處接收至少一第二數(shù)字信號與第一數(shù)字信號，差分裝置用以運算出一第一加總，第一加總由第一數(shù)字信號與第二數(shù)字信號分別減去一基值后相加得到，差分裝置并以第一加總?cè)〈鷥Υ嬗趦?nèi)存裝置的第一數(shù)字信號，差分裝置可濾除任一異常數(shù)字信號；除法裝置用以運算出一第二加總，第二加總由一掃描次數(shù)分別除以第一數(shù)字信號與第二數(shù)字信號后相加得到，除法裝置并以第二加總?cè)〈鷥Υ嬗趦?nèi)存裝置的第一數(shù)字信號，除法裝置可避免任一數(shù)字信號的一運算產(chǎn)生溢位情形；及直接平均裝置用以運算出一第三加總，第三加總由第一數(shù)字信號與第二數(shù)字信號相加得到，直接平均裝置并以第三加總?cè)〈鷥Υ嬗趦?nèi)存裝置的第一數(shù)字信號，直接平均裝置可加速一校準運算。
圖2為本發(fā)明的彩色攝像掃描設(shè)備5的主要部分的方框示意圖。參考號碼10表示光傳感器矩陣，例如光耦合元件CCD，其掃描一校準板。在本實施例中，光耦合元件傳感器矩陣由排成一列的光耦合元件組成。再者，校準板由一排或是多排的像素組成。彩色攝像掃描設(shè)備5運用CCD傳感器矩陣將校準板反射的光轉(zhuǎn)換成若干電子信號。運用每一個CCD元件可以產(chǎn)生若干視信號(video signal)，其中每一個視信號表示校準板上對應(yīng)的具有灰階像素。在本發(fā)明中，每一個CCD元件多次讀取一像素，以取得校準所需的多次輸出信號。
16位的視信號經(jīng)由一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器11后傳送至一校準運算電路12；本發(fā)明的關(guān)鍵步驟之一，配合主存儲器區(qū)14，校準運算電路12以硬件電路取代傳統(tǒng)需3個字節(jié)的軟件，可以同步以2個字節(jié)計算多次掃描的視信號，如此可加速校準運算。在此實施例中，校準運算電路12與一在主存儲器區(qū)14中的校準用內(nèi)存區(qū)15配合運算多次掃描的視信號。再者，校準運算電路12可以建于特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)中。當然，在主存儲器區(qū)14中還包括其它功能的存儲區(qū)，例如修正用存儲區(qū)16(memory zone for correction)。接著，校準運算電路12輸出一平均校準視信號至其后的修正電路13以進行傳統(tǒng)的修正程序，例如遮蔽修正(shading correction)。修正電路13也與主存儲器區(qū)14配合運作。
圖3為說明圖2的校準運算電路12與其配合的校準用內(nèi)存區(qū)15詳細情形的方框示意圖。多次掃描視信號被傳送至一線性直流電電路20，以移除一適當?shù)闹绷麟娖珘?。接著，本發(fā)明為多次掃描視信號提供若干運算電路，例如差分電路21(difference circuit)、除法電路22(shifting divider circuit)與加法電路23(summation circuit)；使用者可依區(qū)需要選擇所需的運算電路，且每個運算電路可以獨立使用。經(jīng)由與在校準用存儲區(qū)24中儲存的起始數(shù)據(jù)或是預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，每一個運算電路能快速運算多次掃描的視信號，以得到一平均視信號。每一個運算多次掃描視信號的運算電路詳述如下。
首先，CCD光傳感器矩陣具有多個線性光傳感器，每個線性光傳感器由“m”個CCD元件組成。一預(yù)設(shè)的校準板有“m”個像素排成一排。每個線性光傳感器對校準板進行“n”次的掃描或取樣周期。在本實施例中，任一線性光傳感器，例如紅色傳感列(red channel)，VDR(n，m)表示在第n次掃描，由第m個CCD掃描第m個像素的紅色視信號。起初，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器而來的一連串視信號分別表示VDR(1，1)，VDR(1，2)，VDR(1，3)，......，與VDR(1，m)，被傳送至差分電路21。中間值(即準確中位數(shù)值)或是基值(base value)(即補偏運算的中位數(shù)值)“BVm”由第m個像素由VDR(1，m)，VDR(2，m)，VDR(3，m)，......，與VDR(n，m)而來，并儲存于一基值區(qū)25(a basevalue bank)。對第一個像素或是CCD，其各別差值(VDR(1，1)-BV1)，(VDR(2，1)-BV1)，(VDR(3，1)-BV1)，......，與(VDR(n，1)-BV1)儲存于一校準區(qū)28。再者，設(shè)定區(qū)段范圍值(level-range value)以檢測視信號是否在合理的范圍(bandwidth)中。
對于后續(xù)次掃描的視信號，舉例而言，VDR(2，1)，VDR(2，2)，VDR(2，3)，......，與VDR(2，m)經(jīng)由線性直流電電路20后，差分電路21將BV1，BV2，...，BVm與VDR(2，1)，VDR(2，2)，VDR(2，3)，......，VDR(2，m)相比較。對于VDR(2，1)而言，當其與BV1的差值小于2倍的區(qū)段范圍值時，差分電路21即輸出(VDR(2，1)-BV1)，相反則是輸出其區(qū)段范圍值。如此一來，差分電路21可以避免異常的視信號對于運算造成失真值的(distorted value)出現(xiàn)。接著，這些輸出的值(VDR(2，1)-BV1)，(VDR(2，2)-BV2)，(VDR(2，3)-BV3)，......，與(VDR(2，m)-BVm)將個別加入(VDR(1，1)-BV1)，(VDR(1，2)-BV2)，(VDR(1，3)-BV3)，......，(VDR(1，m)-BVm)，以此取代原先儲存于校準區(qū)28的(VDR(1，1)-BV1)，(VDR(1，2)-BV2)，(VDR(1，3)-BV3)，......，(VDR(1，m)-BVm)。如此，對于第m個像素被掃描n次而言，以DiffSum(m)表示(VDR(1，m)-BVm)，(VDR(2，m)-BVm)，(VDR(3，m)-BVm)，......，(VDR(n，m)-BVm)的加法總和，而第m個像素的平均校正值則為BVm與(DiffSum(m)/n)的加總。差分電路21的優(yōu)點在于避免儲存于內(nèi)存中的數(shù)值與數(shù)值運算時發(fā)生溢位(overflowing)或舍去(truncation)的情形。
與校準內(nèi)存24中的除法電路22對于像素(或CCD)的平均校準值提供了舍去平均(truncation average)與近似平均值(round-valueaverage)的運算。對于第m個像素掃描n次而言，其舍去平均值為(VDR(1，m)/n)，(VDR(2，m)/n)，(VDR(3，m)/n)，......，(VDR(n，m)/n)的加總。另一方面，對于第m個像素掃描n次而言，其近似平均值則為((VDR(1，m)+DC)/n)，((VDR(2，m)+DC)/n)，((VDR(3，m)+DC)/n)，......，((VDR(n，m)+DC)/n)的加總，其中DC值為儲存在差分區(qū)26中被指定的或是預(yù)設(shè)的值。舍去平均值或是近似平均值的優(yōu)點之一在于避免像素(或是CCD)平均校準數(shù)值于運算其間發(fā)生溢位的情形。再者，近似平均值的另一優(yōu)點是能夠得到更精確的像素(或是CCD)平均校準數(shù)值。
此外，與加總區(qū)27配合，加總電路23對于像素(或是CCD)平均校準數(shù)值提供直接平均的運算。對于第m個像素掃描n次而言，其直接平均值則為VDR(1，m)，VDR(2，m)，VDR(3，m)，......，VDR(n，m)的加總值再除以n。如此，攝像掃描元件能于校準過程中利用堆次掃描以迅速產(chǎn)生平均校準數(shù)值。比起傳統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)對于多次的校準掃描所須知時間不及1秒，而傳統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)可能耗費將近60秒的時間。再者，對于加總電路23，本發(fā)明提供警示的功能以偵測溢位的情形。
圖4所示為說明本發(fā)明校準方法的流程示意圖。使用者可以選擇任一校準板，攝像掃描系統(tǒng)的CCDs多次掃描校準板以擷取多次掃描的校準數(shù)據(jù)(步驟30)。第一次掃描的校準資料首先存于校準內(nèi)存中以作為起始資料(步驟31)。然后，校準系統(tǒng)將后續(xù)掃描所得的校準資料與第一次(或前一次)的校準資料運算比較(步驟32)。接著，將最近運算的校準資料儲存于校準內(nèi)存中以更新原本儲存于校準內(nèi)存中的資料(步驟33)。當多次掃描的校準資料都由校準系統(tǒng)運算后，校準系統(tǒng)則輸出每個CCD的平均校準數(shù)值。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所提出的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用于一攝像設(shè)備中的校正電路以輸出一平均校準數(shù)值，其特征為該校正電路至少包括差分裝置從擷取一校準板的一像素處接收復(fù)數(shù)個數(shù)字信號，該差分裝置用以減去一基值運算每一該數(shù)字信號，該差分裝置可濾除任一異常該數(shù)字信號；除法裝置接收該等數(shù)字信號，用一掃描次數(shù)除以每一數(shù)字信號，該除法裝置可避免任一該數(shù)字信號的一運算產(chǎn)生溢位情形；及直接平均裝置接收該等數(shù)字信號，用以加總該等數(shù)字信號，然后除以該掃描次數(shù)，該直接平均裝置可加速一校準運算。
2.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征為還包括近似值(round-value)裝置接收該等數(shù)字信號，用以將每一該數(shù)字信號與一參數(shù)值相加，并除以該掃描次數(shù)，該近似值裝置可避免任一該數(shù)字信號的該運算產(chǎn)生舍去情形。
3.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征為上述的差分裝置至少包括將每一該數(shù)字信號減去該基值的一加總除以該掃描次數(shù)，再與該基值相加后以產(chǎn)生該平均校準數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征為上述的差分裝置至少包括將每一該數(shù)字信號與一區(qū)段數(shù)值(level-range value)相比較，該區(qū)段數(shù)值決定該等數(shù)字信號的一合理范圍(bandwidth)。
5.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征為上述的除法裝置至少包括加總除以該掃描次數(shù)的每一該數(shù)字信號以產(chǎn)生該平均校準數(shù)值。
6.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征為上述的掃描次數(shù)至少為2。
7.一種使用于一掃描儀中的校正系統(tǒng)，其特征為該校正系統(tǒng)至少包括內(nèi)存裝置用以儲存至少一第一數(shù)字信號，該第一數(shù)字信號由一第一次掃描一校準板的一像素而來；差分裝置從掃描該像素處接收至少一第二數(shù)字信號與該第一數(shù)字信號，該差分裝置用以運算出一第一加總，該第一加總由該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號分別減去一基值后相加得到，該差分裝置并以該第一加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存裝置的該第一數(shù)字信號，該差分裝置可濾除任一異常該數(shù)字信號；除法裝置用以運算出一第二加總，該第二加總由一掃描次數(shù)分別除以該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號后相加得到，該除法裝置并以該第二加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存裝置的該第一數(shù)字信號，該除法裝置可避免任一該數(shù)字信號的一運算產(chǎn)生溢位情形；及直接平均裝置用以運算出一第三加總，該第三加總由該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號相加得到，該直接平均裝置并以該第三加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存裝置的該第一數(shù)字信號，該直接平均裝置可加速一校準運算。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征為還包括近似值(round-value)裝置用以運算出一第四加總，該第四加總由該第一數(shù)字信號與一參數(shù)值相加得到一第一加值，該第二數(shù)字信號與該參數(shù)值相加得到一第二加值，該第一加值與該第二加值相加得到一第四加總。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征為上述的近似值還包括以該第四加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存裝置的該第一數(shù)字信號，該近似值裝置可避免任一該數(shù)字信號的該運算產(chǎn)生舍去情形。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征為上述的差分裝置至少包括將該第一加總除以該掃描次數(shù)，再與該基值相加后以產(chǎn)生一平均校準數(shù)值。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征為上述的差分裝置至少包括將該第一數(shù)字信號與一區(qū)段數(shù)值(level-range value)相比較，該區(qū)段數(shù)值決定該等數(shù)字信號的一合理范圍(bandwidth)，并將該第二數(shù)字信號與該區(qū)段數(shù)值相比較。
12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征為上述的除法裝置至少包括將該第二加總指派給該像素的一平均校準數(shù)值。
13.一種使用于一掃描儀中的校正方法，其特征為該方法至少包括提供一第一數(shù)字信號，該第一數(shù)字信號由一第一次掃描一校準板的一像素而來；儲存至少該第一數(shù)字信號于一內(nèi)存區(qū)；處理至少一第二數(shù)字信號與該第一數(shù)字信號，用以運算出一第一加總，該第一加總由該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號分別減去一基值后相加得到，該差分裝置并以該第一加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存區(qū)的該第一數(shù)字信號；運算出一第二加總，該第二加總由一掃描次數(shù)分別除以該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號后相加得到，并以該第二加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存區(qū)的該第一數(shù)字信號；及運算出一第三加總，該第三加總由該第一數(shù)字信號與該第二數(shù)字信號相加得到，并以該第三加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存區(qū)的該第一數(shù)字信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征為還包括產(chǎn)生出一第四加總，該第四加總由該第一數(shù)字信號與一參數(shù)值相加得到一第一加值，該第二數(shù)字信號與該參數(shù)值相加得到一第二加值，該第一加值與該第二加值相加得到一第四加總。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為上述的產(chǎn)生步驟至少包括以該第四加總?cè)〈鷥Υ嬗谠搩?nèi)存區(qū)的該第一數(shù)字信號。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征為上述的處理步驟至少包括將該第一加總除以該掃描次數(shù)，再與該基值相加后以產(chǎn)生一平均校準數(shù)值。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征為上述的處理步驟至少包括將該第一數(shù)字信號與一區(qū)段數(shù)值(level-range value)相比較，該區(qū)段數(shù)值決定該等數(shù)字信號的一合理范圍(bandwidth)，并將該第二數(shù)字信號與該區(qū)段數(shù)值相比較。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用于一攝像設(shè)備中的校正方法與電路以輸出一平均校準數(shù)值，其校正電路至少包括差分裝置從擷取一校準板的一像素處接收復(fù)數(shù)個數(shù)字信號，差分裝置用以減去一基值運算每一數(shù)字信號，差分裝置可濾除任一異常數(shù)字信號；除法裝置接收數(shù)字信號，用一掃描次數(shù)除以每一數(shù)字信號，除法裝置可避免任一數(shù)字信號的一運算產(chǎn)生溢位情形；及直接平均裝置接收數(shù)字信號，用以加總數(shù)字信號，然后除以掃描次數(shù)，直接平均裝置可加速一校準運算。
文檔編號H04N1/40GK1413014SQ01141530
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者邱垂桂 申請人:力捷電腦股份有限公司