KR100338073B1 - Color Image Scanning Method Using Mono Image Sensor - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명은, 원고의 동일 라인에서 획득한 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 광량에 비례하는 라인 단위의 전기상으로 촬상시켜 순차적으로 출력하는 라인 순차식 이미지 센서를 이용하여 원고의 첫 라인에서 마지막 라인까지 현 시점에서 촬상된 라인 단위의 전기상을 상기 라인 메모리로 모두 출력한 후, 순서상의 다음 색성분에 대한 라인 단위의 전기상을 촬상하는 과정이 반복되도록 라인 순차식 이미지 센서와 라인 메모리를 제어하여 쉐이딩 보정과 감마 보정을 수행하도록 한 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치에 관한 것이다.According to the present invention, a red, green, and blue component light obtained on the same line of an original is photographed in an electric image in a line unit proportional to the amount of light, and is sequentially output using a line sequential image sensor. The line sequential image sensor and the line memory are output so that the process of capturing all the electric images of the line unit photographed at this point from the line to the last line to the line memory is repeated. The present invention relates to a color image scanning apparatus using a monochromatic image sensor to control shading correction and gamma correction.
본 발명에 따르면, 하나의 단색 이미지 센서를 이용하면서도 R, G, B에 대한 칼라 스캐닝을 순차적으로 수행할 수 있음에 따라 필요 시에는 이를 통해 상대적인 저가의 제품을 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, color scanning for R, G, and B may be sequentially performed while using a single color image sensor, and thus, when necessary, a relatively low cost product may be easily implemented.
Description
본 발명은 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치에 관한 것으로 , 더욱 상세하게는 단색 스캐닝을 제어하기 위한 로직 회로를 이용하여 칼라 스캐닝을 할 수 있도록 한 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor, and more particularly, to a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor that enables color scanning using a logic circuit for controlling monochrome scanning. .
칼라 스캐너와 같은 화상 스캐닝 장치는 인쇄물, 사진, 사람의 손으로 작성한 메모 형태의 글자나 그림 등을 스캐닝(scanning, 즉, 독취)하기 위한 가장 일반적인 수단으로써, 복합기, 문서 번역기, CAD(Computer Aided Design)용 컴퓨터, 팩시밀리, 문자 인식기, 디지털 복사기 등의 필수 구성 요소이다.Image scanning devices, such as color scanners, are the most common means for scanning (ie, reading) printed text, photographs, or memo-shaped letters or pictures, including multifunction devices, document translators, and CAD (Computer Aided Design). Computer, facsimile, character recognizer, and digital copier.
일반적인 칼라 화상 스캐닝 장치를 첨부한 도 1을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.A simple color image scanning apparatus will be described below with reference to FIG. 1.
도 1은 종래 기술에 따른 칼라 화상 스캐닝 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a color image scanning apparatus according to the prior art.
광학 모듈부(10)는 램프로부터 출력된 삼색광을 원고에 반사시켜 색분해 필터링하여 각 색성분에 대응하는 이미지 센서에 입사되도록 광경로를 형성한다.The optical module unit 10 forms a light path to reflect the three-color light output from the lamp to the document, color-separated, and enter the image sensor corresponding to each color component.
이에 따라 삼원색 각각에 대한 이미지 센서로 구성된 이미지 센서부(20)는 상기 광학 모듈부(10)를 통해 입력되는 반사광을 각 색성분의 광량에 비례하도록 상기 각각의 이미지 센서에 전기상으로 결상시킴으로써 상기 아날로그 화상 신호를획득하게 된다.Accordingly, the image sensor unit 20 configured as an image sensor for each of the three primary colors forms the reflected light input through the optical module unit 10 in an electrical image to the respective image sensors so as to be proportional to the amount of light of each color component. Acquire the signal.
이때, 상기 이미지 센서부(30)를 구성하는 적색, 녹색, 청색에 대응하는 각각 이미지 센서는 개별적으로 각각의 색성분에 대응하는 아날로그 버퍼부(30)의 청색 아날로그 버퍼부(30a), 녹색 아날로그 버퍼부(30b), 적색 아날로그 버퍼부(30c)와 결합된다. 청색 아날로그 버퍼부(30a), 녹색 아날로그 버퍼부(30b), 적색 아날로그 버퍼부(30c)는 각각의 색성분에 대응하는 이미지 센서에서 획득한 아날로그 화상 신호를 이미지 센서부(20)의 후단에 전달하고 후단의 일련의 블록단에 의해 아날로그 화상 신호가 왜곡되는 것을 방지하도록 버퍼링하여 각각 청색 신호 증폭부(40a), 녹색 신호 증폭부(40b), 적색 신호 증폭부(40c)로 인가한다.At this time, each of the image sensors corresponding to the red, green, and blue constituting the image sensor unit 30 is a blue analog buffer unit 30a and a green analog buffer of the analog buffer unit 30 respectively corresponding to each color component. The unit 30b is coupled to the red analog buffer unit 30c. The blue analog buffer unit 30a, the green analog buffer unit 30b, and the red analog buffer unit 30c transmit analog image signals acquired by the image sensor corresponding to each color component to the rear end of the image sensor unit 20. A buffer is applied to prevent the analog image signal from being distorted by a series of blocks at a later stage and applied to the blue signal amplifier 40a, the green signal amplifier 40b, and the red signal amplifier 40c, respectively.
이에 따라, 청색 신호 증폭부(40a), 녹색 신호 증폭부(40b), 적색 신호 증폭부(40c)는 각각 청색 아날로그 버퍼부(30a), 녹색 아날로그 버퍼부(30b), 적색 아날로그 버퍼부(30c)로부터 출력되는 낮은 전압의 상기 아날로그 화상 신호를 입력받아 기설정된 증폭 이득으로 증폭하여 3:1 멀티플렉서(45)에 입력시킨다. 이후, 3:1 멀티플렉서(45)는 입력된 삼원색의 화상 신호에 대해 구동 클럭에 따라 각 화소에 대한 B,G,R 신호가 교번되면서 선택적으로 출력되도록 함으로써 각각의 화상 신호가 전처리부(50)에 입력되도록 한다.Accordingly, the blue signal amplifying unit 40a, the green signal amplifying unit 40b, and the red signal amplifying unit 40c are the blue analog buffer unit 30a, the green analog buffer unit 30b, and the red analog buffer unit 30c, respectively. The analog image signal output from the low voltage is inputted and amplified with a predetermined amplification gain and input to the 3: 1 multiplexer 45. Thereafter, the 3: 1 multiplexer 45 selectively outputs the B, G, and R signals for each pixel according to the driving clock with respect to the input three primary color image signal, thereby outputting each image signal by the preprocessor 50. To be entered.
전처리부(50)가 입력된 아날로그 화상 신호에 대해 자동 이득 제어(auto gain control), 흑백 보정, 감마 보정 등과 같은 전처리를 수행한 후, 아날로그-디지털 변환을 거쳐 아날로그 화상 신호를 디지털화된 화상 데이터로 변환하면, 이 화상 데이터는 메모리 버퍼부(60)와 호스트 컴퓨터 인터페이스부(70)를 거쳐 호스트 컴퓨터(100)에 전달되거나 저장 매체에 기록한다.The preprocessing unit 50 performs preprocessing such as auto gain control, black and white correction, gamma correction, etc. on the input analog image signal, and then converts the analog image signal into digitized image data through analog-to-digital conversion. Upon conversion, this image data is transferred to the host computer 100 via the memory buffer unit 60 and the host computer interface unit 70 or recorded in the storage medium.
이와 같이 구성된 일반적인 칼라 화상 스캐닝 장치는 칼라 이미지 프로세서 즉, CIS/CCD 등을 제어하고 취득된 화상을 보정하기 위해서는 통상, 단색 계조의 3배의 메모리와 로직을 필요로 하는 데, 이는 저가의 제품을 목표로 하는 제품 사양에서는 가격 경쟁력을 저하시키는 요인이 된다.A general color image scanning apparatus configured as described above generally requires three times the memory and logic of a monochrome gray scale to control a color image processor, that is, a CIS / CCD and the like, and to correct an acquired image. The target product specification is a factor that lowers the price competitiveness.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래에 R, G, B에 대해 병렬(parallel)로 처리되던 칼라 화상 보정 알고리즘(color image correction algorithm)들을 직렬(serial)로 수행하고 R, G, B마다 필요한 값을 다운로드하여 메모리를 절약할 수 있도록 한 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve such a problem, and performs color image correction algorithms, which have been conventionally processed in parallel with R, G, and B, in serial. It is an object of the present invention to provide a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor that can save memory by downloading necessary values for each of R, G, and B.
도 1은 종래 기술에 따른 칼라 화상 스캐닝 장치를 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing a color image scanning apparatus according to the prior art;
도 2는 본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치의 바람직한 실시예에 대한 블록도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a block diagram of a preferred embodiment of a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 라인 순차식 이미지 센서 20; 라인 메모리10: line sequential image sensor 20; Line memory
30 : 쉐이딩/감마 보정부 40 : 스캐닝 제어부30: shading / gamma correction unit 40: scanning control unit
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치는, 원고의 동일 라인에서 획득한 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 광량에 비례하는 라인 단위의 전기상으로 촬상시켜 순차적으로 출력하는 라인 순차식 이미지 센서를 이용하여 원고의 첫 라인에서 마지막 라인까지 현 시점에서 촬상된 라인 단위의 전기상을 상기 라인 메모리로 모두 출력한 후, 순서상의 다음 색성분에 대한 라인 단위의 전기상을 촬상하는 과정이 반복되도록라인 순차식 이미지 센서와 라인 메모리를 제어하여 쉐이딩 보정과 감마 보정을 수행함으로써 하나의 단색 이미지 센서를 이용하면서도 R, G, B에 대한 칼라 스캐닝을 수행할 수 있도록 한 것이 특징이다.A color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention for achieving the above object, the red component light, green component light, blue component light obtained from the same line of the original in the line unit of electrical image proportional to the amount of light Using the line sequential image sensor that captures and sequentially outputs, the line images of the line unit imaged at the present time from the first line to the last line of the original are all output to the line memory, and then the line unit for the next color component of the sequence is output. By controlling the line sequential image sensor and the line memory so that the image capturing process is repeated, shading correction and gamma correction are performed so that color scanning of R, G, and B can be performed while using a single image sensor. Is characteristic.
본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치의 바람직한 실시예를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치의 바람직한 실시예에 대한 블록도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a block diagram of a preferred embodiment of a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치의 바람직한 실시예는 도 2에 도시한 바와 같이, 원고의 동일 라인에서 획득한 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 광량에 비례하는 라인 단위의 전기상으로 촬상시켜 순차적으로 출력하는 라인 순차식 이미지 센서(10)와;A preferred embodiment of a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention is a line in which red component light, green component light, and blue component light acquired on the same line of an original are proportional to the amount of light, as shown in FIG. A line sequential image sensor 10 for photographing and sequentially outputting an electric image in units;
쉐이딩 보정(shading correction)과 감마 보정(gamma correction)을 수행하기 위해 상기 라인 순차식 이미지 센서(10)로부터 현 시점에서 촬상된 해당 색 성분광의 전기상을 입력받는 라인 메모리(20)와;A line memory 20 for receiving an electric image of the corresponding color component light captured at this point in time from the line sequential image sensor 10 to perform shading correction and gamma correction;
상기 라인 메모리(20)의 출력을 입력받아 라인 단위로 쉐이딩 보정과 감마 보정을 수행하는 쉐이딩/감마 보정부(30); 및A shading / gamma correction unit 30 which receives the output of the line memory 20 and performs shading correction and gamma correction on a line basis; And
상기 원고의 첫 라인에서 마지막 라인까지 상기 현 시점에서 촬상된 라인 단위의 전기상을 상기 라인 메모리로 모두 출력한 후, 순서상의 다음 색성분에 대한 라인 단위의 전기상을 촬상하는 과정이 반복되도록 상기 라인 순차식 이미지센서(10)와 상기 라인 메모리(20)를 제어하는 스캐닝 제어부(40)로 구성된다.After outputting all of the line-level electric images captured at the present time from the first line to the last line of the document to the line memory, the process of capturing line-like electric images for the next color component in sequence is repeated. The scanning controller 40 controls the image sensor 10 and the line memory 20.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 단색 이미지 센서를 이용한 칼라 화상 스캐닝 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.A preferred embodiment of a color image scanning apparatus using a monochrome image sensor according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
점순차식 이미지 센서가 R,G,B, R,G,B......의 순으로 스캐닝하는 것임에 반해, 본 발명에서 이용하는 라인 순차식 이미지 센서는 R,R,R,R,....R, G,G,G,G,.....G, B,B,B,B,.....B순으로 스캐닝하는 이미지 센서를 말하는 것이다.While the sequential image sensor scans in the order of R, G, B, R, G, B ..., the line sequential image sensor used in the present invention is R, R, R, R,. ... R, G, G, G, G, ..... G, B, B, B, B, .... B means the image sensor scanning in order.
우선, 라인 순차식 이미지 센서(10)는 스캐닝 제어부(40)의 제어를 받아 원고의 동일 라인에서 획득한 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 광량에 비례하는 라인 단위의 전기상으로 촬상시켜 순차적으로 출력한다.First, the line sequential image sensor 10 is controlled by the scanning control unit 40 to capture the red component light, green component light, and blue component light acquired in the same line of the document in line-like electric image proportional to the amount of light. Output sequentially.
이에 따라, 라인 메모리(20)는 쉐이딩 보정(shading correction)과 감마 보정(gamma correction)을 수행하기 위해 상기 라인 순차식 이미지 센서(10)로부터 현 시점에서 촬상된 해당 색 성분광의 전기상을 입력받는다.Accordingly, the line memory 20 receives an electric image of the corresponding color component light captured at this point in time from the line sequential image sensor 10 to perform shading correction and gamma correction.
이후, 쉐이딩/감마 보정부(30)는 상기 라인 메모리(20)의 출력을 입력받아 라인 단위로 쉐이딩 보정과 감마 보정을 수행한다.Thereafter, the shading / gamma correction unit 30 receives the output of the line memory 20 and performs shading correction and gamma correction on a line basis.
통상적으로, 이미지 센서는 화상 재현 특성을 인간의 시감 특성과 일치시키고자 다양한 신호처리적 기술을 동원하여 각종 보정 처리를 수행하는 데, 대표적인 보정 처리로는 계조 보정 처리가 있다. 계조 보정은 계조 재현 특성을 인간의 시감 특성과 일치시키기 위해, 원고의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도를 두 축으로 하는 좌표상에서 원고 화상의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도 간의 함수의 기울기가 선형성을 갖도록 제어하는 것이다. 이 기울기를 계조 재현 곡선(tone reproduction curve) 또는, 흔히 감마(gamma``) 특성 곡선이라고 말한다. 바람직한 계조 재현 특성을 갖도록 하기 위해서는 감마 특성 곡선에 선형성을 부여하는 감마 보정을 수행하는 것이 필요한 데, 즉, 감마 보정은 계조 보정의 대표적인 일례가 되고 있다. 또한, 쉐이딩 보정은 일반 문서, 항공 사진 등을 디지털화해서 컴퓨터용 디지털 화상 데이터를 생성할 시에 광학계의 특성 때문에 화면의 좌우 가장자리쪽이 어두워지거나 변형되는 것을 보정하는 것을 말한다.In general, an image sensor performs various correction processes by employing various signal processing techniques to match image reproduction characteristics with human viewing characteristics. A typical correction process is a gradation correction process. Gradation correction adjusts the linearity of the slope of the function between the optical density of the original image and the optical density of the reproduced image on a coordinate with the optical density of the original and the optical density of the reproduced image in order to match the gradation reproduction characteristics with the human viewing characteristics. It is to control to have. This slope is referred to as the tone reproduction curve, or often the gamma `` characteristic curve. In order to have desirable gradation reproduction characteristics, it is necessary to perform gamma correction that gives linearity to the gamma characteristic curve, that is, gamma correction has become a typical example of gradation correction. In addition, shading correction refers to correction of darkening or deformation of the left and right edges of the screen due to the characteristics of the optical system when digitalizing general documents, aerial photographs, etc., to generate digital image data for a computer.
하나의 라인 순차식 이미지 센서(10)를 통해 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 효과적으로 촬상하고 쉐이딩 보정 및 감마 보정을 수행하기 위해 스캐닝 제어부(40)는 상기 원고의 첫 라인에서 마지막 라인까지 상기 현 시점에서 촬상된 라인 단위의 전기상을 상기 라인 메모리로 모두 출력한 후, 순서상의 다음 색성분에 대한 라인 단위의 전기상을 촬상하는 과정이 반복되도록 상기 라인 순차식 이미지 센서(10)와 상기 라인 메모리(20)를 제어한다.In order to effectively image red component light, green component light, and blue component light through one line sequential image sensor 10, and to perform shading correction and gamma correction, the scanning control unit 40 uses the last line from the first line of the original. The line sequential image sensor 10 and the line are outputted after outputting all of the line images captured at the present time to the line memory, and then repeating the process of taking the line images for the next color component in sequence. The memory 20 is controlled.
본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Terminologies used herein are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or customs of those skilled in the art, and the definitions should be based on the contents throughout the present application. will be.
또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 본 발명의 청구 범위에 모두 귀속됨은 명백하다.In addition, since the present invention has been described through the preferred embodiment of the present invention, in view of the technical difficulty aspects of the present invention, those having ordinary skill in the art can easily be different from another embodiment of the present invention. Since modifications may be made, it is obvious that both the embodiments and modifications cited in the above description belong to the claims of the present invention.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 원고의 동일 라인에서 획득한 적색 성분광, 녹색 성분광, 청색 성분광을 광량에 비례하는 라인 단위의 전기상으로 촬상시켜 순차적으로 출력하는 라인 순차식 이미지 센서를 이용하여 원고의 첫 라인에서 마지막 라인까지 현 시점에서 촬상된 라인 단위의 전기상을 상기 라인 메모리로 모두 출력한 후, 순서상의 다음 색성분에 대한 라인 단위의 전기상을 촬상하는 과정이 반복되도록 라인 순차식 이미지 센서와 라인 메모리를 제어하여 쉐이딩 보정과 감마 보정을 수행하는 본 발명에 따르면, 하나의 단색 이미지 센서를 이용하면서도 R, G, B에 대한 칼라 스캐닝을 순차적으로 수행할 수 있음에 따라 필요 시에는 이를 통해 상대적인 저가의 제품을 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.As described in detail above, by using a line sequential image sensor which sequentially captures the red component light, the green component light, and the blue component light acquired on the same line of the document in an electrical image in line units proportional to the amount of light, After the first line to the last line of the manuscript outputs all the line-level image taken at the present time to the line memory, and the line-sequence image sensor to repeat the process of imaging the line-level image for the next color component in sequence According to the present invention, which controls the line memory to perform shading correction and gamma correction, color scanning for R, G, and B can be performed sequentially while using a single color image sensor, and thus, if necessary, There is an advantage that can easily implement a low-cost product.
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KR20010027261A (en) | 2001-04-06 |
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