CN101394463A - 图像形成设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了图像形成设备及其控制方法，所述设备包括：白色参考薄片，提供在扫描物体的平板的一侧；包括图像传感器的图像传感器模块，检测在白色参考薄片的扫描操作中从白色参考薄片反射的光和在物体的扫描操作中从物体的图像反射的光，输出对应的模拟图像信号；模拟前端，将模拟图像信号转换成数字图像信号；阴影存储器，存储在白色参考薄片扫描操作中获得的阴影数据；控制器，使用阴影数据计算图像传感器的R、G、B通道的输出之间的差值，以校正阴影数据，并校正在物体扫描操作中从R、G和B通道产生的图像数据输出。图像形成设备能够校正在彩色扫描操作中可能出现在不同色彩通道中的不同物理偏移值，调整扫描图像的色彩平衡，以改善图像色彩质量。

Description

图像形成设备及其控制方法

技术领域

本总的发明构思涉及图像形成设备及其控制方法，更具体的讲，涉及这样的图像形成设备及其控制方法：其中通过对从图像传感器模块输出的图像信号的偏移校正来对所扫描的图像的色彩平衡进行校正，以实现图像质量的改善。

背景技术

众所周知，图像形成设备用来扫描文档的图像、创建图像数据和将图像数据呈现为纸上的可视图像。具有各种不同功能的各种不同图像形成设备已为人所知。这样的图形形成设备的例子包括打印机、扫描单元、传真机、复印机和具有上述装置的多种功能的复合机器(complex machine)。

通常的图像形成设备，例如扫描单元，包括玻璃平台，在其上放置文档，并包括扫描头以用于当其在玻璃平台下往复运动时读取文档的图像。扫描头包括用于用光扫描文档的光源模块，和用于检测从文档上反射的光并用于将所检测的光转换为图像信号的图像传感器。图像传感器可以通过电荷耦合器件(CCD)或者接触式图像传感器(CIS)来实现。

在通常的图像形成设备中，从图像传感器产生的图像信号可能会由于从光源产生的光量的偏差或者光量的不一致而失真。这样的现象称为“阴影”(shading)。由于这样的阴影现象，可能会产生具有不同于文档图像的形状的图像信号。因此，必须校正在图像信号中所发生的阴影现象。在典型的阴影校正方法中，在文档的扫描之前，扫描在平板(flat bed)的一侧所提供的白色参考薄片(sheet)，以获得参考阴影数据。然后，根据文档扫描所得到的图像数据与参考阴影数据比较，以确定黑色或白色像素。基于所确定的黑色或白色像素，执行阴影校正。

同时，从图像传感器输出的具有模拟信号形式的信号会由于图像传感器电路的物理特性而具有偏移值。具体讲，当图像传感器包括R、G和B通道时，从R、G、B通道输出的信号具有偏移值，所述偏移值当他们分别通过独立的电路时具有不同的水平。由于这一原因，对于一个通道的黑色参考阴影数据与其它通道的黑色参考阴影数据是不同的。结果，从各个通道输出的信号当它们通过图像预处理过程被处理时呈现出放大的水平差值。结果，扫描的图像呈现出色彩偏移。

发明内容

本总的发明构思提供了图像形成设备及其控制方法，其中从图像传感器模块输出的R、G和B信号被针对黑色电平偏移进行校正，以调整所扫描图像的色彩平衡，并且从而实现图像的色彩质量的改善。

本总的发明构思的另外的方面和/或优点的一部分将会在以下的描述中阐述，而其一部分将会从以下的描述中显而易见，或者可以通过本总的发明构思的实践而习得。

本总的发明构思的上述的和/或其它方面和应用可以通过提供一种图像形成设备来实现，所述设备包括：白色参考薄片，其提供在平板的一侧，在所述平板上放置要扫描的物体；图像传感器模块，包括图像传感器，用于检测在对所述白色参考薄片的扫描操作中从所述白色参考薄片反射的光和在对所述物体的扫描操作中从所述物体上的图像反射的光，并用于输出分别对应于所述反射的光的模拟图像信号；模拟前端，用于将从所述图像传感器输出的每一个模拟图像信号转换成数字图像信号；阴影存储器(shading memory)，用于存储在对所述白色参考薄片的扫描操作中获得的阴影数据；和控制器，用于使用所存储的阴影数据计算来自于所述图像传感器的R、G、B通道的输出之间的差值，基于所计算的输出差值校正所述存储的阴影数据，并且基于所计算的输出差值校正在对所述物体的扫描操作中从所述R、G和B通道产生的图像数据输出。

本总的发明构思的上述的和/或其它方面和应用可以通过提供一种控制图像形成设备的方法来实现，所述方法包括：由图像传感器扫描白色参考薄片，以获得阴影数据；基于所获得的阴影数据，计算来自于所述图像传感器的R、G和B通道的输出；基于所计算的输出值，计算来自于所述R、G和B通道的输出之间的差值；并且基于所计算的输出差值校正所存储的阴影数据，以及基于所计算的输出差值校正在对物体的扫描操作中从所述R、G和B通道产生的图像数据输出。

本总的发明构思的上述的和/或其它方面和应用可以通过提供一种图像形成设备来实现，所述设备包括：阴影存储器，用于按照信号来存储阴影数据，以对应于参考薄片；控制器，用于按照在图像数据的多个色彩通道之间的差值来校正所存储的阴影数据，并且依据所校正的阴影数据来校正所述图像数据。

控制器可以使用从图像传感器的多个色彩通道产生的并且包括在所存储的阴影数据中的虚拟像素的输出值，来计算来自于多个色彩通道的输出。

控制器可以计算从多个色彩通道中的每一个通道产生的虚拟像素输出值的平均值，来计算来自于多个色彩通道的输出。

控制器可以将与多个色彩通道中的每一个通道相关联的所计算的平均值存储在阴影存储器中。

控制器可以将所计算的来自于多个色彩通道中的一个具体通道的输出与除了所述具体通道之外的剩余两个通道中的每一个通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，应用到所述阴影数据的相关联值上，以校正所述阴影数据。

控制器将所计算的来自于多个色彩通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，分别应用到所述相关联的图像数据输出，以校正所述图像数据输出。

图像形成设备可以是扫描单元或者是复合机器。

图像形成设备可以包括模拟前端，用于将从图像传感器输出的每一个模拟图像信号转换成数字图像信号。

附图说明

本总的发明构思的这些和/或其它方面和优点，从下面结合附图对实施例的描述中将会变得更清楚和更容易理解，附图中：

图1是说明根据本总的发明构思的一个示范性的实施例的图像形成设备的框图；

图2是说明图1中所示的图像传感器的输出特性的曲线图；

图3是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的用于控制图像形成设备的方法的流程图；

图4是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之前的扫描图像的R、G和B信号电平的曲线图；

图5是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之后的扫描图像的R、G和B信号电平的曲线图；

图6是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之前的阴影校正(shading-corrected)图像的R、G和B信号电平的曲线图；

图7是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之后的阴影校正图像的R、G和B信号电平的曲线图；

图8是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之前的伽玛校正(gamma-corrected)图像的R、G和B信号电平的曲线图；

图9是说明根据本总的发明构思所描述的实施例的图像形成设备在偏移校正之后的伽玛校正图像的R、G和B信号电平的曲线图。

具体实施方式

下面将详细参照本总的发明构思的实施例，其中的例子在附图中示出。下面将参照附图解释本总的发明构思的实施例。

根据本总的发明构思的一个示范性的实施例的图像形成设备可以是扫描单元、复印机、复合机器或类似设备。图像形成设备执行操作以扫描所要读取的物体所形成的图像，并且产生对应于所扫描图像的图像信号。图像形成设备传送产生的图像信号至外部主计算机，或者执行对所产生的图像信号的图像处理，使用包括在图像形成设备中的图像形成器(image former)来在一定记录介质上形成图像。

如图1所示，根据本总的发明构思描述的实施例的图像形成设备包括：图像传感器模块20、模拟前端(AFE)30、控制器40、阴影存储器50、驱动器60、图像形成器70、和系统存储器80。

在所描述的实施例中，图像传感器模块20包括：光源21，用于发射所需的光到形成于要被扫描的物体(在下文中称为“扫描物体”)上的图像，所述要被扫描的物体例如为文档；图像传感器23，用于接收从图像反射的光并且产生对应于所述反射光的电信号；以及包括透镜的光学系统22，等等，所述光学系统布置在扫描物体10和图像传感器23之间，以适当引导所反射的光到达图像传感器23。

在所示出的实施例中，图像传感器23可以是电荷耦合器件(CCD)或者接触式图像传感器(CIS)。图像传感器23可以是包括布置在图像的水平扫描方向上的光-电转换器的线性传感器阵列。如图2所示出的，光源21以线像素为单位在与图像传感器模块20运动方向正交的方向上对所扫描的物体10进行扫描，从而图像传感器23产生输出信号。该输出信号包括虚拟像素区域和数据像素区域这两种区域。虚拟像素区域位于当图像被扫描时产生的数据像素区域的实际数据的相对一侧。虽然这样的虚拟像素区域没有包括在扫描数据中，它们却包括在图像传感器模块20的正常输出信号中。

虚拟像素区域的信号对应于从除了扫描物体10之外的区域或参考区域产生的信号。可以使虚拟像素区域的信号对应于除了实际数据区域之外的扫描物体10的一部分。

图像形成设备可以进一步包括打印单元90以打印或复制图像数据。阴影存储器52、控制器40、驱动器60、图像形成器70和/或系统存储器80可以实现于可与AFE 30连接的PC中，而扫描物体10、图像传感器模块20和AFE30可以位于可与所述PC连接的扫描仪中。

AFE 30产生要施加于图像传感器23的时钟信号。所述AFE30还按照模拟到数字(A/D)的转换也将依照对图像的图像传感器23的扫描操作而获得的模拟图像信号转换成数字图像信号。

阴影存储器50是用在控制器40的阴影校正操作中的存储器。在阴影存储器50中，存储用于黑色和白色的参考阴影数据。

控制器40控制图像形成设备的整体操作。即，控制器40控制图像形成设备的各个组成元件的操作。控制器40控制光源21和图像传感器23以使依据图像传感器模块20的扫描操作产生的图像信号，即扫描的图像信号，可以用布置在二维平面上的多个像素来表示。控制器40还对扫描的图像信号执行阴影校正并对分别对应于R、G和B通道的扫描的图像信号的分量执行黑色电平偏移校正。另外，控制器40对阴影和偏移校正完的图像信号执行想要的图像处理操作。

驱动器60通过动力传送组件传送由包括在驱动器60中的电机产生的驱动功率给图像传感器模块20，以移动图像传感器模块20。

图像形成器70将图像信号记录在记录介质上，以在记录介质上形成相应图像。

系统存储器80是用于控制器40的操作的主存储器。系统存储器80存储程序，即，与控制器40的操作相关的一组命令。

如上面所描述的，从图像传感器模块20的R、G、B通道分别输出的模拟信号的分量会由于相关的电路和元件的不同的物理特性而具有不同的偏移值。模拟信号在通过AFE 30时被转换为数字信号。在AFE30中，数字信号也会受到数字黑色电平校正，以校正其偏移值。然而，即使当将同样的元件用于图像传感器模块20的R、G、B通道时，在偏移校正之后也可能依然在对应于R、G、B通道的信号分量之间存在偏移值的差值，这是因为元件的物理特性会有轻微的不同。

由于在对应于R、G、B通道的信号分量之间的偏移值的差值，用于获得一个通道的阴影数据的黑色电平(black-level)参考数据变得与其它通道的黑色电平参考数据不同。结果，在信号分量经过图像预处理过程后，与接近于黑色的颜色相关联的信号分量的R/G/B色彩平衡失败，所述图像预处理例如包括阴影校正和伽玛校正。结果，有可能使结果图像呈现出偏离到某种颜色的颜色。

对此，在所示出的实施例中，从AFE30输出的R、G和B数字信号的各自的偏移值被校正，以调整每个色彩信号的色彩平衡，并且从而实现所扫描的图像的色彩质量的改善。

对于这种校正，控制器40执行各种控制操作。即，控制器40光学地控制图像传感器模块20到提供于平板的一侧的白色参考薄片，在所述平板上放置扫描物体10。当图像传感器模块20扫描白色参考薄片时，获得阴影数据。在存储阴影数据后，控制器40根据所述的阴影数据为虚拟像素区域计算来自于图像传感器23的R、G、B通道的每一个通道的输出值的平均值。控制器40也计算分别对应于R、G、B通道的虚拟像素平均值之间的差值。其后，参考与一个通道相关联的偏移值，控制器40校正与剩余通道相关联的偏移值。

将参照图3更详细地描述上面所述的控制操作。在所示出的实施例中，控制器40执行操作以光学地使图像传感器模块20进到提供于平板的一侧的白色参考薄片，在所述平板上放置扫描物体10，并且在操作S100扫描所述白色参考薄片；在操作S110执行获得和存储阴影数据的操作；在操作S120执行从所扫描的图像获得对应于R、G、B通道的每一个通道的虚拟像素输出值的操作；在操作S130执行计算对应于R、G、B通道中的一个参考通道的虚拟像素输出值的平均值和对应于除了参考通道之外的剩余两个通道中每一个通道的虚拟像素输出值的平均值的操作；在操作S140执行计算对应于除了参考通道之外的每一个通道的平均值与对应于参考通道的平均值的差值的操作；在操作S150执行校正阴影数据的操作；并且在操作S160执行产生图像数据和校正图像数据的操作。

在下文中，将逐一描述上面所述的操作。当接收到来自于用户的扫描信号时，控制器40光学地使图像传感器模块20进到提供于平板的一侧的白色参考薄片，在所述平板上放置扫描物体10，并且在操作S100，控制图像传感器模块20扫描白色参考薄片。

在操作S110，控制器40获得与图像传感器模块20的扫描操作相符的阴影数据，并且在阴影存储器50中存储获得的阴影数据。其后，在操作S120，控制器40从存储在阴影存储器50中的数据获得对应于R、G、B通道中的每一个通道的虚拟像素输出值。所获得的虚拟像素输出值存储在阴影存储器50中。

在获得对应于R、G、B通道的每一个通道的虚拟像素输出值后，在操作S130，控制器40计算分别对应于R、G、B通道的虚拟像素输出值的平均值，即RG、GB、和BR平均值。换言之，控制器40计算对应于R、G和B通道中的一个参考通道的虚拟像素输出值的平均值和对应于除了参考通道之外的剩余两个通道中每一个通道的虚拟像素输出值的平均值。

其后，在操作S140，控制器40计算对应于除了参考通道之外的每一个通道的平均虚拟像素输出值与对应于参考通道的平均虚拟像素输出值的差值。所计算出的在参考通道与除了参考通道之外的每一个通道之间的平均值的差值被存储在阴影存储器50中。

跟随在操作S140后，控制器40通过加法或减法操作，将与每一个通道相关联的平均虚拟像素输出值的差值应用到阴影数据的相关联值，以便均衡分别与R、G、B通道相关联的阴影数据的黑色电平。由此，阴影数据被校正。校正的阴影数据被存储在阴影存储器50中。

其后，在操作S160，放置在平板上的扫描物体10被图像传感器模块20所扫描。

依据对扫描物体10所执行的扫描操作，控制器40在操作S170获得分别对应于R、G、B通道的数据像素输出值。

在跟随操作S170的操作S180中，控制器40通过加法或者减法操作，将在参考通道与除了参考通道之外的每一个通道之间的平均值的差值应用到对应于同一通道的数据像素输出值，所述平均值的差值在操作S140已经被计算和存储了。因此，分别对应于R、G和B通道的数据像素输出植被校正。

随后，在操作S190，使用在操作S150中所存储的阴影数据，执行预处理过程以执行阴影校正和伽玛校正。

在预处理过程执行后，在操作S200中，产生图像数据，并且执行对所产生的图像数据的打印。

从上面的描述很清楚，在所示出的本总的发明构思的实施例中，使用白色的参考薄片来获得R、G和B虚拟像素的输出值。基于R、G和B虚拟像素输出值，产生在参考通道与除了参考通道之外的每一个通道之间的偏移校正值。使用所产生的偏移校正值，校正阴影数据。同样，使用相关联的偏移校正值，校正与扫描物体的扫描操作相关联而输出的、与每一个通道相关联的数据像素输出值。在执行预处理过程之后，产生图像数据，并且执行对所产生的图像数据的打印。依据上面所描述的过程，可以校正在色彩通道之间的可能的偏移值的差值，并且由此实现最终的扫描图像的色彩质量的改善。这样的结果可以从在偏移校正之前或之后获得的，如图4至图9所示的扫描的图像、阴影校正的图像、以及伽玛校正的图像中识别出。

本总的发明构思也能被体现为在计算机可读介质上的计算机可读代码。所述计算机可读介质可以包括计算机可读记录介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质是任何能够存储其后能通过计算机系统读取的数据的数据存储器件。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储器件。计算机可读记录介质也可以分布在通过网络连接的计算机系统上以使计算机可读代码以分布方式被存储和执行。计算机可读传输介质能够传送载波或信号(例如，通过因特网的有线或无线数据传输)。同样，用以完成本总的发明构思的功能程序、代码和代码段能够很容易地由本总的发明构思所属的技术领域的熟练的程序员解译。

虽然已经示出和描述了本总的发明构思的一些实施例，但本领域技术人员应当明白，可以对这些实施例做出改变而不脱离本总的发明构思的原理和精神，本总的发明构思的范围由所附的权利要求书及其等效物来限定。

Claims (20)

1、一种图像形成设备，包括：

白色参考薄片，其提供在平板的一侧，在所述平板上放置要扫描的物体；

图像传感器模块，包括图像传感器，用于检测在对所述白色参考薄片的扫描操作中从所述白色参考薄片反射的光和在对所述物体的扫描操作中从所述物体上的图像反射的光，并用于输出分别对应于所述反射的光的模拟图像信号；

模拟前端，用于将从所述图像传感器输出的每一个模拟图像信号转换成数字图像信号；

阴影存储器，用于存储在对所述白色参考薄片的扫描操作中获得的阴影数据；和

控制器，用于使用所存储的阴影数据计算来自于所述图像传感器的R、G、B通道的输出之间的差值，基于所计算的输出差值校正所述存储的阴影数据，并且基于所计算的输出差值校正在对所述物体的扫描操作中从所述R、G和B通道产生的图像数据输出。

2、如权利要求1所述的图像形成设备，其中所述控制器使用从所述图像传感器的R、G和B通道产生的并且包括在所述存储的阴影数据中的虚拟像素的输出值，来计算来自于所述R、G和B通道的所述输出值。

3、如权利要求2所述的图像形成设备，其中所述控制器计算从所述R、G和B通道的每一个通道产生的虚拟像素输出值的平均值，从而计算来自于所述R、G和B通道的所述输出值。

4、如权利要求3所述的图像形成设备，其中所述控制器将与所述R、G和B通道中的每一个通道相关联的所计算出的平均值存储在所述阴影存储器中。

5、如权利要求1所述的图像形成设备，其中所述控制器将所述计算的在来自于所述R、G和B通道中的一个具体通道的输出与来自于除了所述具体通道之外的剩余两个通道中的每一个通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，应用到所述阴影数据的相关联值上，以校正所述阴影数据。

6、如权利要求1所述的图像形成设备，其中所述控制器将所述计算的来

自于所述R、G和B通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，分别应用到所述相关联的图像数据输出，以校正所述图像数据输出。

7、如权利要求1所述的图像形成设备，其中所述图像形成设备是扫描单元或者是复合机器。

8、一种控制图像形成设备的方法，所述方法包括：

由图像传感器扫描白色参考薄片，以获得阴影数据；

基于所获得的阴影数据，计算来自于所述图像传感器的R、G和B通道的输出；

基于所计算的输出值，计算来自于所述R、G和B通道的输出之间的差值；并且

基于所计算的输出差值校正所存储的阴影数据，并基于所计算的输出差值校正在对物体的扫描操作中从所述R、G和B通道产生的图像数据输出。

9、如权利要求8所述的方法，其中从所述图像传感器的R、G和B通道产生的并且包括在所存储的阴影数据中的虚拟像素的输出值被用于计算来自于所述R、G和B通道的输出。

10、如权利要求9所述的方法，其中，R、G和B计算从所述R、G和B通道的每一个通道产生的所述虚拟像素输出值的平均值，以计算来自于所述R、G和B通道的输出。

11、如权利要求8所述的方法，其中，将在来自于所述R、G和B通道中的一个具体通道的输出与来自于除了所述具体通道之外的剩余两个通道中每一个通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，应用到所述阴影数据的关联值上，以校正所述阴影数据。

12、如权利要求8所述的方法，其中，将所述计算的在来自于所述R、G和B通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，分别应用到所述相关联的图像数据输出，以校正所述图像数据输出。

13、一种图像形成设备，包括：

阴影存储器，用于按照信号来存储阴影数据，以对应于参考薄片；

控制器，用于按照在图像数据的多个色彩通道之间的差值来校正所存储的阴影数据，并且依据所校正的阴影数据来校正所述图像数据。

14、如权利要求13所述的图像形成设备，其中，所述控制器使用从所述图像传感器的多个色彩通道产生的并且包括在所存储的阴影数据中的虚拟像素的输出值，来计算来自于所述多个色彩通道的输出。

15、如权利要求14所述的图像形成设备，其中，所述控制器计算从所述多个色彩通道中的每一个通道产生的虚拟像素输出值的平均值，从而计算来自于所述多个色彩通道的输出。

16、如权利要求15所述的图像形成设备，其中，所述控制器将所计算的与所述多个色彩通道中的每一个通道相关联的平均值存储在所述阴影存储器中。

17、如权利要求13所述的图像形成设备，其中，所述控制器将所计算的在来自于所述多个色彩通道中的一个具体的通道的输出与来自于除了所述具体通道之外的剩余两个通道中的每一个通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，应用到所述阴影数据的相关联值上，以校正所述阴影数据。

18、如权利要求13所述的图像形成设备，其中，所述控制器将所计算的来自于所述多个色彩通道的输出之间的差值，通过加法或减法操作，分别应用到所述相关联的图像数据输出，以校正所述图像数据输出。

19、如权利要求13所述的图像形成设备，其中所述图像形成设备是扫描单元或者是复合机器。

20、如权利要求13所述的图像形成设备，进一步包括：模拟前端，用于将来自于所述图像传感器的每一个模拟图像信号转换成数字图像信号。

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