專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖像掃描裝置，特別是在掃描運(yùn)動(dòng)方向上進(jìn)行失真補(bǔ)償?shù)难b 置，通過(guò)記錄高速掃描過(guò)程中速度變化曲線對(duì)圖像變形進(jìn)行補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有掃描設(shè)備其掃描原理基本相同，即通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件(如(XD、C0MS、CIS等) 對(duì)文檔進(jìn)行的“一條線”掃描被稱(chēng)為“主掃描”，而將光電轉(zhuǎn)換元件相對(duì)于原稿的平行移動(dòng)的 掃描輸入稱(chēng)為“副掃描”?！案睊呙琛钡膶?shí)現(xiàn)方式包括平行移動(dòng)光電轉(zhuǎn)換元件和平行移動(dòng)原 稿兩種。平行移動(dòng)光電轉(zhuǎn)換元件的方式多應(yīng)用于低速產(chǎn)品，平行移動(dòng)原稿則多應(yīng)用于高速女口廣 PFt ο平板掃描儀速度較低，其通常的結(jié)構(gòu)包括取景臺(tái)、安裝主掃描元件1并可以沿Y方 向移動(dòng)的可移動(dòng)支架6，文檔被放置在取景臺(tái)上，可移動(dòng)支架6勻速通過(guò)掃描區(qū)域由主掃描 元件1記錄圖像數(shù)據(jù)。由于掃描時(shí)文檔運(yùn)動(dòng)速度的變化是導(dǎo)致圖像失真的一個(gè)關(guān)鍵因素，而現(xiàn)有的解決 方案則側(cè)重于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改良、或者采用較復(fù)雜的傳感器和運(yùn)算器模塊，甚至于犧牲掃描 速度。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的則是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，為滿(mǎn)足高速的圖像采集需求， 設(shè)計(jì)了一種用于掃描裝置的速度補(bǔ)償單元，可以對(duì)高速掃描時(shí)獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行速度補(bǔ) 償，保證圖像的質(zhì)量。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括主掃描元件1、用 于移動(dòng)文檔的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、文檔運(yùn)動(dòng)通道和速度補(bǔ)償單元，速度補(bǔ)償單元至少包括一個(gè)或一 組安裝在文檔運(yùn)動(dòng)通道一側(cè)的掃描速度記錄器2和運(yùn)算模塊。掃描速度記錄器2用于全程拍攝文檔通過(guò)主掃描元件的過(guò)程中含有速度特征的 攝像數(shù)據(jù)，掃描速度記錄器2為線形光電轉(zhuǎn)換元件，可以是CCD、CIS等光電轉(zhuǎn)換元件。運(yùn)算 模塊可以采用單片機(jī)，運(yùn)算模塊根據(jù)掃描速度記錄器2的攝像數(shù)據(jù)計(jì)算出文檔通過(guò)主掃描 元件時(shí)Y方向的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過(guò)該參數(shù)曲線對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上所產(chǎn)生的失真圖 像還原。在文檔運(yùn)動(dòng)通道面對(duì)掃描速度記錄器2的另一側(cè)，設(shè)置有輔助測(cè)定文檔運(yùn)動(dòng)速度 的背景擋板5，該背景擋板5可以是單色背景或者帶有距離標(biāo)記線的背景，掃描速度記錄器 2通過(guò)拍攝并分析背景區(qū)域的變化，獲得掃描速度特征。本實(shí)用新型的有益效果為通過(guò)全程拍攝文檔通過(guò)主掃描元件的過(guò)程，可以最直接的計(jì)算文檔的運(yùn)動(dòng)速度， 并對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上所產(chǎn)生的失真圖像還原。既不需要精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、也不需要復(fù)雜的傳感 器和運(yùn)算器模塊，即可實(shí)現(xiàn)高速掃描過(guò)程。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的原理圖示意圖。圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例的原理圖示意圖。圖3為本實(shí)用新型的速度補(bǔ)償單元的工作原理流程圖-模式1。圖4為本實(shí)用新型的速度補(bǔ)償單元的工作原理流程圖-模式2。圖中1、主掃描元件；2掃描速度記錄器；3取景臺(tái)；4、縮小型光學(xué)系統(tǒng)；5、背景擋 板；可移動(dòng)支架6;標(biāo)志線7。
具體實(shí)施方式
下面依托本領(lǐng)域的基本常識(shí)，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說(shuō)明本實(shí)用新型的帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，主掃描元件1掃描范圍是X方 向從Xl到X2的虛線箭頭所包括的范圍。掃描速度記錄器2安裝在文檔運(yùn)動(dòng)通道一側(cè)，安 裝方向垂直于主掃描元件。掃描速度記錄器2可以全程拍攝文檔運(yùn)動(dòng)方向上的一條線，其 范圍為Y方向從Yl到Y(jié)2的虛線箭頭所包括的范圍(如圖1、圖2所示)，并通過(guò)該參數(shù)曲 線對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上所產(chǎn)生的失真圖像還原。由于僅拍攝文檔運(yùn)動(dòng)的一條線的錄像，拍攝速度 和質(zhì)量可以得到保障。運(yùn)算模塊可以安裝在圖像掃描裝置的任意位置，與主掃描元件1和 掃描速度記錄器2相聯(lián)接，對(duì)失真圖像進(jìn)行分析和還原。掃描速度記錄器2可以通過(guò)獲取文檔邊緣相對(duì)于背景運(yùn)動(dòng)的錄像即可獲得掃描 速度曲線。對(duì)于平板掃描儀而言可以通過(guò)記錄可移動(dòng)支架6的運(yùn)動(dòng)軌跡，即可獲得主掃描 元件1的運(yùn)動(dòng)速度曲線，即掃描速度曲線。按200DPI的分辨率掃描幅面為X01*Y01英寸的文檔為例，掃描后圖像為Χ02*Υ02 像素(Χ02 = X01*200DPI, Y02 = Y01*200DPI)。正常掃描速度為V頁(yè)/分鐘，掃描設(shè)備最 快和最慢的瞬時(shí)掃描速度為Vl和V2(V1 > V > V2)，掃描設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的瞬時(shí)速度 的差異應(yīng)可以控制在士 30%之內(nèi)。由于瞬時(shí)的速度差異造成了圖像的失真，即圖像在Y方 向上產(chǎn)生拉伸或收縮，可通過(guò)速度補(bǔ)償單元進(jìn)行修正。X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像的分辨率應(yīng)大于等于X2個(gè)像素，攝像速度應(yīng)大 于等于V*Y2楨/分鐘。Y方向掃描速度記錄器2攝像的分辨率應(yīng)大于等于Y02個(gè)像素，攝 像速度應(yīng)大于等于V*Y2楨/分鐘。Y方向拍攝的圖像為背景圖像，如果文檔未進(jìn)入掃描區(qū)域，則Y方向背景圖像不 會(huì)隨文檔運(yùn)動(dòng)而改變，當(dāng)文檔一側(cè)邊緣進(jìn)入掃描區(qū)域后，Y方向的圖像則隨掃描的過(guò)程而 改變。隨著文檔在Y方向移動(dòng)，主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1按固定時(shí)間間隔獲取文檔圖像，從 而形成一組圖像LX，數(shù)量為η個(gè)(LXl，LX2，LX3，... LXn)，同時(shí)掃描速度記錄器2也按固 定時(shí)間間隔獲取文檔邊緣移動(dòng)的圖像，從而形成另一組圖像LY，數(shù)量為m個(gè)(LY1，LY2， LY3，. . . LYm)。運(yùn)算模塊通過(guò)對(duì)LY圖像組進(jìn)行分析，抽取對(duì)應(yīng)的LX圖像組中有效的數(shù)據(jù)， 重新組合而形成正式圖像組LXX，最終將修正后的LXX圖像組按順序合并即可形成最終的 文檔圖像。實(shí)施例1 采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，將掃描速度記錄器2可以沿Y方向固定在取景臺(tái)外側(cè)，并在可移動(dòng)支架6外側(cè)與掃描速度記錄器2對(duì)應(yīng)的位置上沿X方向安裝標(biāo)志線7，標(biāo)志線7位 于掃描速度記錄器2和背景擋板5中間。在掃描速度記錄器2能夠固定拍攝整個(gè)Y方向的 背景，可以在在掃描速度記錄器2之前安置一個(gè)縮小型光學(xué)系統(tǒng)4，縮小型光學(xué)系統(tǒng)4可以 通過(guò)一組透鏡實(shí)現(xiàn)。在掃描文檔時(shí)掃描速度記錄器( 固定拍攝整個(gè)Y方向的背景和運(yùn)動(dòng)在其中的標(biāo) 志線，通過(guò)識(shí)別標(biāo)志線的位置即可確定掃描速度。實(shí)施例2 采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，將掃描速度記錄器2固定在可移動(dòng)支架6上，在掃描文檔 時(shí)掃描速度記錄器2隨同可移動(dòng)支架6 —起移動(dòng)拍攝Y方向的運(yùn)動(dòng)背景。此時(shí)，掃描速度 記錄器2所拍攝的背景區(qū)域是一個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域(非固定拍攝整個(gè)背景區(qū)域)，因此與其對(duì)應(yīng)的 背景擋板5的條紋可以采用等距或漸變的條紋以輔助測(cè)定運(yùn)動(dòng)速度和位置；實(shí)施例3 在低精度工作模式下，采用實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，步進(jìn)為1，運(yùn)算模塊的工作流程如圖3 所示X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像速度設(shè)定為V*Y2楨/分鐘，Y方向掃描速度記錄 器2攝像分辨率為Y02個(gè)像素O00DPI)，Y方向掃描速度記錄器2攝像速度也設(shè)定為V*Y2 楨/分鐘。兩組元件同步進(jìn)行攝像，形成兩組數(shù)量相同的圖像組(即m = η Υ02)。逐一對(duì)比分析LY的圖像組，在正常速度下，應(yīng)檢測(cè)各相鄰的圖像中文檔邊緣會(huì)向 前移動(dòng)一個(gè)像素覆蓋相應(yīng)的背景，此時(shí)圖像無(wú)須修正，直接將對(duì)應(yīng)的LX圖像存入正式圖像 組LXX。如掃描運(yùn)動(dòng)速度較快，累積誤差超過(guò)1個(gè)像素時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相鄰的圖像中背景位置向 前移動(dòng)超過(guò)一個(gè)像素；如掃描運(yùn)動(dòng)速度較慢，累積誤差超過(guò)1個(gè)像素時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相鄰的圖像 中背景位置未向產(chǎn)生移動(dòng)。對(duì)于高速產(chǎn)生的失真，計(jì)算相鄰的前后兩副正常的LX圖像的平 均值形成新的圖像保存入正式圖像組LXX作為彌補(bǔ)；對(duì)于低速產(chǎn)生的失真，將未檢測(cè)到背 景位置移動(dòng)的對(duì)應(yīng)的LX圖像刪除，或者計(jì)算屬于同一位置的多副LX圖像的平均值形成新 的圖像保存入正式圖像組LXX作為彌補(bǔ)。最終將修正后的LXX圖像組按順序合并即可形成 最終的文檔圖像。實(shí)施例4:在高精度工作模式下，采用實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)，步進(jìn)為2，運(yùn)算模塊的工作流程如圖4 所示X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像速度設(shè)定為V*Y02M楨/分鐘，Y方向掃描速度 記錄器2攝像分辨率為400DPI，Y方向掃描速度記錄器2攝像速度也設(shè)定為V*Y02M楨/ 分鐘。兩組元件同步進(jìn)行攝像，形成兩組數(shù)量相同的圖像組(即m = η Υ02*2)。由于掃描設(shè)備的機(jī)械傳動(dòng)速度變化量是有限的，一般不會(huì)超過(guò)士30%。而由于LX 和LY的采樣頻率均提高了一倍，所以可以用第一幅LYl圖像作為參照，逐一對(duì)比分析LY圖 像組中的后續(xù)圖像，從而找到所有相對(duì)應(yīng)符合背景位置移動(dòng)條件的LX圖像保存入正式圖 像組LXX，LX圖像組中其他不符合條件的圖像可以舍棄。最終將經(jīng)過(guò)篩選的LXX圖像組按 順序合并即可形成最終的文檔圖像。具體實(shí)施時(shí)，可以采用其他的攝像速度和分辨率的組合，參考實(shí)施例3和實(shí)施例4 的工作流程，通過(guò)插值計(jì)算的方法完成對(duì)圖像的修正。[0036] 以上各實(shí)施例不是對(duì)本實(shí)用新型的具體限制，在不脫離本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū) 限定的范圍，可以對(duì)該裝置做出種種具體的修改。
權(quán)利要求1.帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，包括主掃描元件(1)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是在 于該圖像掃描裝置包括一個(gè)速度補(bǔ)償單元，所述的速度補(bǔ)償單元至少包括一個(gè)或一組安 裝在文檔運(yùn)動(dòng)通道側(cè)向的掃描速度記錄器( 和運(yùn)算模塊，其中掃描速度記錄器( 用于 獲得文檔通過(guò)主掃描元件(1)時(shí)含有速度特征的攝像數(shù)據(jù)，運(yùn)算模塊根據(jù)掃描速度記錄器 (2)獲得的攝像數(shù)據(jù)計(jì)算出文檔的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過(guò)該參數(shù)曲線對(duì)運(yùn)動(dòng)方向 上所產(chǎn)生的失真圖像進(jìn)行還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器(2)是線形光電轉(zhuǎn)換元件，安裝方向垂直于主掃描元件(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，其特征在于在文檔運(yùn) 動(dòng)通道面對(duì)掃描速度記錄器O)的另一側(cè)，設(shè)置有輔助測(cè)定文檔運(yùn)動(dòng)速度的背景擋板(5)， 該背景擋板( 是單色背景或者帶有距離標(biāo)記線的背景。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器O)固定在可移動(dòng)支架(6)上，在掃描文檔時(shí)掃描速度記錄器O)隨同可移 動(dòng)支架(6) —起移動(dòng)拍攝Y方向的運(yùn)動(dòng)背景，與其對(duì)應(yīng)的背景擋板(5)的條紋采用等距或 漸變的條紋以輔助測(cè)定運(yùn)動(dòng)速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器( 沿Y方向固定在取景臺(tái)外側(cè)，并在可移動(dòng)支架(6)外側(cè)與掃描速度記錄 器(2)對(duì)應(yīng)的位置上沿X方向安裝標(biāo)志線(7)，標(biāo)志線(7)位于掃描速度記錄器(2)和背景 擋板(5)中間，在掃描文檔時(shí)掃描速度記錄器O)固定拍攝整個(gè)Y方向的背景和運(yùn)動(dòng)在其 中的標(biāo)志線。
專(zhuān)利摘要帶有速度補(bǔ)償單元的圖像掃描裝置，包括主掃描元件(1)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和文檔運(yùn)動(dòng)通道，其特征是在于該圖像掃描裝置包括一個(gè)速度補(bǔ)償單元，所述的速度補(bǔ)償單元至少包括一個(gè)或一組安裝在文檔運(yùn)動(dòng)通道一側(cè)的掃描速度記錄器(2)和運(yùn)算模塊，其中掃描速度記錄器(2)用于獲得文檔通過(guò)主掃描元件(1)時(shí)含有速度特征的攝像數(shù)據(jù)，運(yùn)算模塊根據(jù)掃描速度記錄器(2)獲得的攝像數(shù)據(jù)計(jì)算出文檔的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過(guò)該參數(shù)曲線對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上所產(chǎn)生的失真圖像進(jìn)行還原。
文檔編號(hào)H04N1/04GK201830342SQ20102026516
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者吳智翔 申請(qǐng)人:吳偉佳