CN101018276A - 一种图像扫描方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及扫描仪及计算机自动控制技术领域，提供了一种图像扫描方法及系统。所述图像扫描系统包括扫描仪及与其相连的主控计算机，所述扫描仪包括一个用于进给扫描介质的走纸装置，以及在走纸装置进给扫描介质的同时进行扫描的图像采集装置，所述主控计算机包括对采集到的图像信号进行数据处理的数据处理单元，其特征在于，所述扫描仪的图像采集装置包括多于一组镜头和图像传感器的组合，用于在所述走纸装置进给扫描介质的同时并行采集多组图像信号。本发明提高了扫描分辨率和精度，获得了较高的扫描质量。
Description
技术领域
本发明涉及扫描仪及计算机自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种图像扫描方法及系统。
背景技术
扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的输入设备。
现有扫描系统包括扫描仪以及与其相连的主控计算机，当将印有文件内容的扫描介质(如扫描介质)反贴于扫描仪的平台玻璃板上时，扫描仪对其进行扫描，并将所得的图像信号传送给主控计算机，由主控计算机对该图像信号进行数据处理并绘制出扫描图像。
扫描仪包括机械传动装置、光学成像装置和光电转换装置，其中：(1)机械传动装置由步进电机、驱动皮带、滑动导轨和齿轮组所构成，步进电机通过带动皮带，进而驱动扫描头，在滑杆上滑动，实现对图像的逐行扫描，或者扫描头固定，而采取走纸装置，在走纸装置进给扫描介质的同时进行扫描；(2)光学成像装置即俗称的扫描头，由灯管、反光镜、镜头、CCD组成，现有技术采用了两台面阵CCD数码相机，从贴于平台玻璃板上的扫描介质获取图像的光信号，并将其转换为模拟图像信号；(3)光电转换装置是一块安置在扫描仪内部、其上有各种电子元件的印刷电路板，包括A/D变换器、BIOS芯片、I/O控制芯片和高速缓存(Cache)，它是扫描仪的控制系统，在扫描仪扫描过程中，主要完成CCD信号的输入处理，将模拟图像信号转换为数字图像信号，以及对步进电机进行控制。主控计算机接收到扫描仪上传的数字图像信号后，对其进行基本校正即可，包括扭曲校正和匀速校正等，并根据校正后的数据绘制出扫描图像。
在上述现有技术中，扫描仪利用两个面阵CCD数码相机各拍摄一次，再将图像拼接起来，这种做法要求CCD感光芯片尺寸较大，但扫描分辨率却不高，因此扫描质量偏低；而馈纸式扫描仪的光学成像装置是CIS(Contact ImageSensor)，CIS采用Chip on Board，加工难度大。
因此需要一种新的图像扫描的方法以提高扫描质量，并简化生产工艺，降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像扫描系统，旨在解决现有技术进行图像扫描时存在的扫描质量低的问题。
本发明的目的还在于提供一种图像扫描方法，以更好地解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现发明目的，所述图像扫描系统包括扫描仪及与其相连的主控计算机，所述扫描仪包括图像采集装置，所述主控计算机包括数据处理单元，所述扫描仪还包括一个走纸装置，所述主控计算机的数据处理单元中还包括一个拼接校正模块；
所述扫描仪中的走纸装置采用机械传动方式进给扫描介质，所述图像采集装置则同时对进给的扫描介质进行扫描；
所述主控计算机的数据处理单元在对所述图像采集装置采集到的图像信号进行基本校正之后，进一步利用所述拼接校正模块进行拼接校正处理，并根据处理结果绘制出扫描图像。
优选地，所述扫描仪的图像采集装置包括多组镜头和图像传感器，用于在所述走纸装置进给扫描介质的同时并行采集多组图像信号，并同时上传给主控计算机进行数据处理。
优选地，所述图像传感器是面阵或线阵的集成电路感光芯片，包括CMOS或CCD光电二极管，及其外围电路。
优选地，所述走纸装置包括驱动结构及与其相连的至少一组上下相对的滚轴；
所述一组上下相对的滚轴包括一个主动滚轴和一个辅助滚轴，两者贴合以夹紧扫描介质；
所述驱动结构包括步进马达以及与其相连的蜗杆和齿轮，所述步进马达通过蜗杆、齿轮带动所述主动滚轴，并进一步带动辅助滚轴进给扫描介质。
优选地，所述走纸装置包括两组上下相对的滚轴，以及与其分别相连的第一驱动结构、第二驱动结构；
所述两组上下相对的滚轴包括第一主动滚轴、与第一主动滚轴贴合的第一辅助滚轴，以及第二主动滚轴、与第二主动滚轴贴合的第二辅助滚轴；
所述第一驱动结构包括步进马达以及与其相连的蜗杆和齿轮，所述步进马达通过蜗杆、齿轮带动第一主动滚轴，并进一步带动第一辅助滚轴进给扫描介质；
所述第二驱动结构包括与第一主动滚轴相连的前带轮、皮带和与第二主动滚轴相连的后带轮，当第一驱动结构动作时，所述第一主动滚轴带动前带轮、皮带以及后带轮，从而带动第二主动滚轴，并进一步带动与第二主动滚轴贴合的第二辅助滚轴进给扫描介质。
为了更好地实现发明目的，所述图像扫描方法基于扫描仪及与其相连的主控计算机组成的系统，所述方法包括以下步骤：
A.所述扫描仪在进给扫描介质的同时并行获取多组所述进给的扫描介质的光信号；
B.所述扫描仪将所获取的多组光信号转换为数字图像信号，并同时上传给主控计算机；
C.主控计算机收到扫描仪上传的数字图像信号后，对其进行基本校正，包括扭曲校正和匀速校正；
D.进一步利用传感器偏差参数对所述数字图像信号进行拼接校正，所述传感器偏差参数通过校正纸获得，包括图像传感器倾角、行偏差、列偏差及走纸步长，所述拼接校正包括倾斜校正、行列偏差校正和重叠校正；
E.根据前述步骤C和D的数据处理结果绘制出扫描图像。
优选地，所述步骤C中校正纸为黑白二色，其中外部为白色，黑色部分为等腰直角三角形，其两个直角边分别平行于校正纸的两边。
优选地，所述校正纸仅使用黑白二色：上部为黑白相间的竖条纹，从左至右黑条纹与白条纹的宽度递变顺序相反，且相邻两条黑条纹中心间的距离保持不变；下部为并排排列的直角三角形，三角形底边长度及尖角的角度预先设定。
优选地，所述步骤D对数字图像信号进行倾斜校正和行列偏差校正的过程中，利用如下公式计算图像中(i，j)象素点对应的采样点的坐标(x’，y’)：
其中⑧是图像传感器的倾角，r、c分别为图像传感器的行偏差和列偏差，s为走纸步长，n是指(i，j)象素点在第n次走纸时被感光芯片扫描到；
并利用如下公式计算图像中(i，j)象素点的灰度值g(i，j)：
其中u、v分别为不超过x’和y’的最大整数，f(u，v)是感光芯片获取的灰度值数组的第(u，v)个元素。
优选地，所述步骤D对数字图像信号进行重叠校正的过程包括：根据重叠点与重叠边界的距离确定权值。
本发明的扫描仪通过走纸装置进给扫描介质，并利用图像采集装置中的多组镜头和图像传感器在进给扫描介质的同时进行多次扫描，再将扫描的图像数据上传到主控计算机中进行数据处理，从而提高了扫描分辨率和精度，获得了较高的扫描质量。
附图说明
图1是本发明中图像扫描系统的结构图；
图2是本发明的一个实施例中扫描仪在进给扫描介质的同时进行扫描的示意图；
图3是本发明中的一个实施例中扫描仪的内部结构图；
图4是本发明的一个实施例中扫描仪的图像采集装置工作的原理图；
图5是本发明的一个实施例中主控计算机的数据处理单元的内部结构图；
图6是本发明的一个实施例中主控计算机的数据处理单元利用拼接校正模块进行图像拼接的示意图；
图7是本发明的一个实施例中图像传感器倾斜、偏差、重叠示意图；
图8是本发明中图像传感器的行偏差、列偏差、倾角等参数的坐标示意图；
图9A、9B是本发明的一个实施例中进行传感器偏差参数测定的校正纸示意图；
图10是本发明中图像扫描的方法流程图；
图11是本发明的一个实施例中图像扫描的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中的扫描仪包括走纸装置和图像采集装置，通过走纸装置进给扫描介质，并利用图像采集装置在进给扫描介质的同时进行多次扫描，再将扫描的图像数据上传到主控计算机中进行数据处理，包括基本校正和拼接校正等，从而提高了扫描分辨率和精度，有效避免了图像失真，获得了较高的扫描质量。
图1示出了本发明中图像扫描系统的结构，该系统包括扫描仪10和主控计算机20。
扫描仪10包括走纸装置11、图像采集装置12，其中：
(1)走纸装置11利用机械传动结构进给扫描介质，本发明所称的扫描介质包括所有能进行扫描的介质，典型的如纸张。在一个实施例中，该走纸装置11可由步进马达、蜗杆、齿轮和滚轴所构成。
(2)图像采集装置12则在走纸装置11进给扫描介质的同时进行扫描，对得到的光信号进行光电转换和模数转换，从而获得数字图像信号，并发送至主控计算机20中进行数据处理。
主控计算机20包括数据收发单元21、数据处理单元22，其中：
(1)数据收发单元21接收扫描仪10上传的数字图像信号，并将其送入数据处理单元22中。
(2)数据处理单元22对数据收发单元21接收到的数字图像信号进行数据处理，在本发明中包括基本校正和拼接校正，该基本校正包括扭曲校正、匀速校正等，拼接校正则包括倾斜校正、行列偏差校正和重叠校正等。
图2是本发明的一个实施例中扫描仪10在进给扫描介质41的同时进行扫描的示意图，图3则是该实施例中扫描仪10的内部结构图。应当说明的是，该实施例并不是本发明的最简实施例，而是一个最佳实施例。
该扫描仪10的核心部分包括走纸装置11和图像采集装置12，其中：
(1)在该实施例中，扫描仪10的走纸装置11中包括两组上下相对的滚轴，以及与其分别相连的第一驱动结构、第二驱动结构。该两组上下相对的滚轴，即第一主动滚轴1104、与第一主动滚轴1104贴合的第一辅助滚轴1111、第二主动滚轴1105、与第二主动滚轴1105贴合的第二辅助滚轴1112。
第一驱动结构包括步进马达1101以及与其相连的蜗杆1102和齿轮1103，该步进马达1101通过蜗杆1102、齿轮1103带动第一主动滚轴1104，并进一步带动第一辅助滚轴1111进给扫描介质41；
第二驱动结构包括与第一主动滚轴1104相连的前带轮1106、皮带1107和与第二主动滚轴1105相连的后带轮1108，当第一驱动结构动作时，第一主动滚轴1104带动前带轮1106、皮带1107以及后带轮1108，从而带动第二主动滚轴1105，并进一步带动与第二主动滚轴1105贴合的第二辅助滚轴1112进给扫描介质41。
另外辅助滚轴1111、1112通过支架1109和1110与主动滚轴1104、1105贴合，从而夹紧扫描介质41，在步进马达1101启动后对扫描介质41平稳进给。
(2)图像采集装置12包括镜头1201、1202和图像传感器1203、1204。
镜头1201、1202位于前述走纸装置11的下方，当走纸装置11进给扫描介质41时，镜头1201、1202则获取该扫描介质41的图像信号，该信号是一个光信号，并送入图像传感器1203、1204中。
本实施例中，镜头1201、1202获取图像信号的原理如图4所示：该实施例中扫描介质41是A6的尺寸，即105×148毫米。两个镜头1201、1202各自得到相应宽度的图像。f为镜头1201、1202的焦距，w为图像传感器1203、1204的靶面宽度，W是可实现扫描介质41的宽度，L是扫描介质41至镜头1201、1202的距离。根据光学原理，有以下数学关系：f＝wL/W。
若镜头1201、1202为标准镜头，则f＝3.5mm；图像传感器1203、1204为1/3英寸，其靶面尺寸为4.8mm×3.6mm，对角线6mm；两个图像传感器1203、1204中每个需要扫描的宽度为55mm。则：L＝fW/w＝3.5×55/4.8＝40.1mm。应当说明的是，上述参数只是本发明的一种优选设计方案，而不限定于此。
图像传感器1203、1204接收到镜头1201、1202获取的光信号之后，则对其进行光电转换，转换为对应的电信号。此电信号是一个模拟信号，为了能传送给主控计算机20进行数据处理，因此图像传感器1203、1204还要对其进一步进行模数(A/D)转换，得到对应的数字图像信号，然后上传给主控计算机20。
在本发明的一个实施例中，图像传感器1203、1204是面阵或线阵的集成电路感光芯片，包括互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)的光电二极管，及其外围电路。
图5是本发明的一个实施例中主控计算机20的数据处理单元22的内部结构图。
该数据处理单元22用于对扫描仪10上传的数字图像信号进行各种数据处理，并利用处理结果绘制出扫描图像，其包括基本校正模块221、拼接校正模块222和图像绘制模块223，其中：
(1)基本校正模块221用于对扫描仪10上传的数字图像信号进行基本的校正，包括扭曲校正、匀速校正等，均为现有技术中常用的一些校正手段。当执行完基本校正后，则将数字图像信号送入拼接校正模块222中进一步处理。
(2)拼接校正模块222与基本校正模块221相连，用于对经过基本校正之后的数字图像信号进行拼接校正，包括倾斜校正、行列偏差校正、重叠校正等，具体的校正过程将在其后详细阐述。拼接校正模块222完成拼接及全部校正之后，则将处理结果数据送入图像绘制模块223进行图像绘制。
(3)图像绘制模块223接收到拼接校正模块222发送的处理结果数据后，则利用其绘制出扫描图像。
图6是本发明的一个实施例中主控计算机20的数据处理单元22利用拼接校正模块222进行图像拼接的示意图。
由于本发明的扫描仪10由数个二维图像传感器阵列或一维图像传感器拼接而成，每个传感器获取被扫描物的一部分图像，再由主控计算机20的数据处理单元22利用拼接校正模块222将各个传感器得到的图像拼接成一幅整体图像。在一个实施例中，各图像传感器大小一致，但本发明并不限定于此。
若图像传感器1023、1024本身存在弯曲或扭曲，或者走纸速度并非严格匀速，则由此造成的偏差由数据处理单元22的基本校正模块221进行校正，其他偏差则由拼接校正模块222进行处理。
基于图4所示的实施例对图6具体说明如下：
(1)图像传感器1023、1024可以是二维的，也可以是一维的，也即，图像传感器1023、1024是线性传感器，或矩形传感器。在一个典型实施例中，图像传感器1023、1024采用矩形传感器，每次扫描均得到一个面的图像信号，而不是逐行扫描，因此与现有技术中图像传感器的逐行扫描方式相比，具有较高的扫描效率。
(2)被扫描物的实际图像信息可以看作是连续的二维函数，而图像传感器1023、1024获得的数据则是在整数象素点上的一些离散采样信息，因此要求图像传感器1023、1024内部的采样点在实物上必须是均匀分布的。另外还要求图像传感器1023、1024采样的分辨率是严格相同的，即图像传感器1023与1024在单位面积内的采样点数是相同的。
(3)图像传感器1023、1024获取的图像间可能存在一定的重叠部分，或者两次扫描的图像形成一定的重叠，或者各图像传感器1203、1204不严格在同一直线上，或者存在小的倾斜角度，或者存在行列偏差等，如图7所示，即为图像传感器1023与1024在某一时刻以及走纸一次后获取的图像倾斜、重叠、行偏差示意图，以上情况由拼接校正模块222进行检测并校正。
处理方法是：
(1)首先使用预先设定好的校正纸扫描，由专门算法获得倾角、重叠位置、行偏差大小等数据。
(2)在获取到这些数据后，拼接校正模块222就可以由扫描数据计算得到最终数字图像。
图8是本发明中图像传感器的行偏差、列偏差、倾角等参数的坐标示意图。本发明所获得的数字图像取左下角为坐标原点，并设扫描仪10扫描时是从下往上进行扫描。
若在一个实施例中有三个图像传感器同时扫描，则按照以下方式建立扫描坐标：以第一个图像传感器在初始扫描时刻采样数据的左下角为原点，以该图像传感器相对于扫描物的移动方向为Y轴建立实物坐标系(X，Y)；以各个传感器采样数据的左下角为原点，长度和宽度方向分别为X’轴和Y’轴建立传感器坐标系(X’，Y’)以及坐标系(X″，Y″)。
其中，传感器坐标系的X’轴与实物坐标系的X轴之间的夹角称为该传感器的倾角；在扫描初始时刻传感器坐标系的原点相对于实物坐标系的Y坐标称为该传感器的行偏差，该点相对于实物坐标系的X坐标称为该传感器的列偏差，根据此定义，第一个图像传感器的行偏差与列偏差均为0；图像传感器获取的图像矩阵的高度和宽度分别称为该图像传感器的高度和宽度；走纸一次图像传感器相对于被扫描物沿Y轴方向的实际移动距离称为步长。本发明中，各个图像传感器的倾角、行偏差、列偏差通常是不同的，高度和宽度允许是不同的，但走纸一次移动的距离(即步长)各个传感器是相同的。
本发明中，将图像传感器倾角记作θ，行偏差记作r，列偏差记作c，图像传感器高度记作h，图像传感器宽度记作w，走纸一次图像传感器的移动步长记作s。
设某图像传感器在第n次走纸获得的图像数据为f(x’，y’)。彩色图像可以分解为RGB三种颜色的单色图像，可设f(x’，y’)是在(x’，y’)坐标点获得的单色采样数据。
图像拼接算法的总体思路为：根据各个偏差参数计算图像传感器采样数据(二维数组)中的每个元素对应到被扫描物上的哪个坐标点，即得到被扫描物上一系列点的数据；再利用插值方法由这些采样点的数据得到整数象素格点上的数据，从而得到整个图像。
(1)倾斜校正的过程如下：
如图6建立坐标系(X″，Y″)，则对平面上任一点有：
即(X’，Y’)坐标系中的一点(x’，y’)在(X″，Y″)坐标系中的坐标为
记倾斜校正后的图像为f1(x″，y″)则有：
(2)行列偏差校正的过程如下：
走纸时传感器坐标的原点与实物坐标系的Y轴的距离保持不变，与X轴的距离每次走纸增加s，故n次走纸后传感器坐标系的原点在实物坐标系中的坐标为(c，n*s+r)。从而对平面上任一点有：
记实物图像为g(x，y)，则有：
将(2)式代入(4)式有：
上式的含义是：传感器2在第n次走纸采集到的在(x′，y′)点的图像数据对应于实物上的
点的图像数据。
以上推导均是在实数运算下进行的，在实际应用中(x′，y′)是以象素为单位的整数值，输出图像数据也必须是在实物坐标系中以象素为单位的整数值上的采样数据，需要对公式进行调整。令：
根据以上推导可从第二图像传感器的图像数据获得实物图像(x，y)点的色彩信息，但最终的输出图像要求是在一些整数象素点上的色彩信息。简单的可以将(x，y)四舍五入到最接近的整数格点上。精细的算法可以根据(x，y)在整数网格中的位置按一定的权值分配到周围的四个整数格点上，例如可采用线性插值或高阶插值算法。
本发明根据采样数据求实物图像(i，j)点的色彩数据。由公式(6)，实物图像的(i，j)点对应的采样点的坐标为：
即
不妨假定(i，j)点落在第2个传感器的第n次走纸的采样区域内。设不超过x′和y′的最大整数分别为u，v。则线性插值方法可以根据(x′，y′)周围四个整数格点
上的色彩信息插值得到(x′，y′)，插值公式为：
(3)重叠校正的过程如下：
本发明可能存在两种情形下的图像重叠：同一图像传感器在两次走纸获得的扫描图像间存在重叠，以及同一次走纸不同的图像传感器获得的扫描图像间存在重叠。
对重叠部分的数据可以采用两个图像传感器获得数据的加权平均。
简单的如，直接用第二图像传感器的数据覆盖第一图像传感器的数据(即相当于第一图像传感器的权值为0)，此方法就不需要专门的重叠检测的处理。
较为复杂的算法可以根据重叠点与重叠边界的距离确定权值，从而减小因硬件性能不同而在拼接边界处造成图像数据的跳跃。
前述的图像传感器倾角、行偏差、列偏差及走纸步长等参数需要事先测定，测量方法是使用扫描仪10扫描事先做好的校正纸，根据测试读取的数据情况进行计算。图像传感器的高度、宽度即图像传感器获取的二维数组的行数和列数，由硬件设计或其他软件模块给定。
校正纸的设计应考虑尽可能精确的获取这些偏差数据，可以有多种设计。
图9A示出了本发明的一个实施例中校正纸的设计方案，具体内容如下：
(1)校正纸仅使用黑白二色，阴影区域内为一个黑色等腰直角三角形，外部为白色，该黑色等腰直角三角形的两个直角边分别平行于校正纸的两边。
(2)走纸扫描到三角形底边时，可测得传感器的行偏差。
(3)走纸扫描到三角形斜边时，可测得各传感器倾角，并由行偏差计算出列偏差。
(4)相邻两次走纸扫描到斜边时，可算出走纸步长。
图9B示出了本发明另一实施例中校正纸的设计方案，其要点详述如下：
(1)校正纸仅使用黑白二色：上部为黑白相间的竖条纹，从左至右黑条纹逐渐变宽，白条纹逐渐变窄，当然其渐变顺序也可以调换。相邻两条黑条纹中心间的距离保持不变；下部为并排排列的直角三角形，三角形底边长度及尖角的角度预先给定。
(2)在校正纸的下部，若感光芯片倾角为0，则扫描线是水平的，扫描线上黑线段的长度和白线段的长度都保持不变。根据扫描线上黑、白线段长度的变化情况，即可求得感光芯片的倾角。
(3)在校正纸的下部，若两个感光芯片的行偏差为0，则经过倾斜变换后，两个感光芯片的扫描线的黑、白线段长度分别相等。根据两条扫描线黑、白线段长度的情况，即可求得感光芯片的行偏差。
(4)在校正纸的下部，根据相邻两次走纸扫描线黑、白线段的长度情况，即可求得走纸步长。
(5)在校正纸的上部，由于各黑、白条纹的宽度事先已知，根据扫描线上黑、白线段的长度，可求得感光芯片的列偏差，至此全部偏差数据均已得到。
另外，若已知扫描仪由两个感光芯片拼接而成，则在校正纸下部，可以根据两条扫描线穿过三角形的个数求得感光芯片的列偏差，那么校正纸仅需下半部分即可。
应当说明的是，本发明测定图像传感器偏差参数所使用的校正纸，并不限于上述图9A、9B所示的方案。
图10示出了本发明中图像扫描的方法流程，该方法流程基于图1所示的系统结构，具体过程如下：
在步骤S1001中，扫描仪10在走纸的同时对扫描介质41进行扫描，获取图像信号并上传给主控计算机20。其具体过程包括：(1)扫描仪10利用走纸装置11进给扫描介质41(如纸张)，并同时利用图像采集装置12从扫描介质41获取图像的光信号；(2)图像采集装置12对该光信号进行光电转换和模数转换，从而获得数字图像信号；(3)将该数字图像信号上传给主控计算机20。
在步骤S1002中，主控计算机20接收到扫描仪10上传的数字图像信号后，对其进行数据处理，并根据处理结果绘制出扫描图像。具体过程包括：(1)主控计算机20利用数据收发单元21接收到扫描仪10上传的数字图像信号后，首先利用数据处理单元22中的基本校正模块221对其进行基本校正，包括扭曲校正、匀速校正等；(2)再利用拼接校正模块222对其进行拼接，以及进一步的校正，包括倾斜校正、行列偏差校正、重叠校正等；(3)数据处理完毕后，利用图像绘制模块223根据数据处理结果绘制出扫描图像。
图11示出了本发明的一个实施例中图像扫描的方法流程，该方法流程基于图1所示的系统结构以及图2、图3和图4所示的扫描仪10硬件结构，具体过程如下：
在步骤S1101中，扫描仪10利用走纸装置11进给扫描介质41(如纸张)，并同时利用图像采集装置12对扫描介质41进行扫描，并行的获取多组光信号。在如图2、图3和图4所示的实施例中，扫描仪10的图像采集装置12包括两个镜头1201、1202和两个图像传感器1203、1204。因此每走纸一次，扫描得到两幅图像
在步骤S1102中，图像传感器10将所获取的多组光信号转换为数字图像信号，同时上传给主控计算机。具体过程包括：(1)图像采集装置12对该光信号进行光电转换，从而获得对应的模拟电子信号；(2)进一步模数转换，从而获得数字图像信号；(3)将该数字图像信号上传给主控计算机20。
在步骤S1103中，当主控计算机20通过数据收发单元21接收到数字图像信号后，则首先利用数据处理单元22中的基本校正模块221对其进行基本校正，包括扭曲校正、匀速校正等。其具体过程与现有技术一致，本发明此处不再赘述。
在步骤S1104中，当完成扭曲校正、匀速校正等基本校正后，主控计算机20进一步利用数据处理单元22中的拼接校正模块222对数据进行拼接校正，包括倾斜校正、行列偏差校正、重叠校正等处理，并进一步进行插值运算，得到每个像素点对应的灰度值，具体处理过程已在前述的图8中进行了详细的阐释，此处不再赘述。
在步骤S1105中，当拼接校正处理完毕后，拼接校正模块222则将处理后的数据送入图像绘制模块223，图像绘制模块223根据该数据绘制出扫描图像并存储。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种图像扫描系统，包括扫描仪及与其相连的主控计算机，所述扫描仪包括一个用于进给扫描介质的走纸装置，以及在走纸装置进给扫描介质的同时进行扫描的图像采集装置，所述主控计算机包括对采集到的图像信号进行数据处理的数据处理单元，其特征在于，所述扫描仪的图像采集装置包括多于一组镜头和图像传感器的组合，用于在所述走纸装置进给扫描介质的同时并行采集多组图像信号。
2、根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述图像采集装置中的图像传感器是经封装的集成电路感光芯片，包括CMOS或CCD光电二极管，及其外围电路。
3、根据权利要求2所述的图像扫描系统，其特征在于，所述感光芯片是线阵或者面阵的感光芯片。
4、根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述走纸装置包括驱动结构及与其相连的至少一组上下相对的滚轴；
所述一组上下相对的滚轴包括一个主动滚轴和一个辅助滚轴，两者贴合以夹紧扫描介质；
所述驱动结构包括步进马达以及与其相连的蜗杆和齿轮，所述步进马达通过蜗杆、齿轮带动所述主动滚轴，并进一步带动辅助滚轴进给扫描介质。
5、根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述数据处理单元进一步包括基本校正模块和拼接校正模块；
所述基本校正模块对扫描仪上传的多组图像信号进行基本校正，包括扭曲校正和匀速校正；
所述拼接校正模块对所述基本校正模块处理后的图像信号进一步进行拼接校正，包括倾斜校正、行列偏差校正和重叠校正。
6、一种图像扫描方法，所述方法基于扫描仪及与其相连的主控计算机组成的系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A.所述扫描仪在进给扫描介质的同时并行获取多组所述进给的扫描介质的光信号；
B.所述扫描仪将所获取的多组光信号转换为数字图像信号，并同时上传给主控计算机；
C.主控计算机收到扫描仪上传的数字图像信号后，对其进行基本校正，包括扭曲校正和匀速校正；
D.进一步利用传感器偏差参数对所述数字图像信号进行拼接校正，所述传感器偏差参数通过校正纸获得，包括图像传感器倾角、行偏差、列偏差及走纸步长，所述拼接校正包括倾斜校正、行列偏差校正和重叠校正；
E.根据前述步骤C和D的数据处理结果绘制出扫描图像。
7、根据权利要求6所述的图像扫描方法，其特征在于，所述步骤C中校正纸为黑白二色，其中外部为白色，黑色部分为等腰直角三角形，其两个直角边分别平行于校正纸的两边。
8、根据权利要求6所述的图像扫描方法，其特征在于，所述校正纸仅使用黑白二色：上部为黑白相间的竖条纹，从左至右黑条纹与白条纹的宽度递变顺序相反，且相邻两条黑条纹中心间的距离保持不变；下部为并排排列的直角三角形，三角形底边长度及尖角的角度预先设定。
9、根据权利要求6至8中任一权利要求所述的图像扫描方法，其特征在于，所述步骤D对数字图像信号进行倾斜校正和行列偏差校正的过程中，利用如下公式计算图像中(i，j)象素点对应的采样点的坐标(x’，y’)：
其中⑧是图像传感器的倾角，r、c分别为图像传感器的行偏差和列偏差，s为走纸步长，n是指(i，j)象素点在第n次走纸时被感光芯片扫描到；
并利用如下公式计算图像中(i，j)象素点的灰度值g(i，j)：
其中u、v分别为不超过x’和y’的最大整数，f(u，v)是感光芯片获取的灰度值数组的第(u，v)个元素。
10、根据权利要求6至8中任一权利要求所述的图像扫描方法，其特征在于，所述步骤D对数字图像信号进行重叠校正的过程包括：根据重叠点与重叠边界的距离确定权值。
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