CN102595058A

CN102595058A - 图像数据处理装置

Info

Publication number: CN102595058A
Application number: CN2011103915314A
Authority: CN
Inventors: 戚务昌
Original assignee: Weihai Hualing Opto Electronics Co Ltd
Current assignee: Weihai Hualing Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种带有色彩调整功能的图像数据处理装置，其包括图像传感器，发光光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，第一存贮器，第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出和明输出信号补正电路，特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了色彩调整电路以及用于存贮色彩调整系数的存贮器，该图像数据处理装置可以对图像传感器所读取的各色光信号的数据进行分别调整，以获取理想的色彩特征，特别适用于个别颜色偏重的原稿如纸币等的图像处理与识别。

Description

图像数据处理装置

技术领域

本发明涉及图像数据处理技术领域，特别是一种以接触式图像传感器或线阵CCD等的线阵图像传感器为图像读取工具的图像数据处理装置。

背景技术

我们知道，无论何种图像读取装置，在图像读取过程中都会将自身的噪音特性及固有的偏差叠加到实际读取的图像数据中，使图像数据失真。要准确的提取和使用这些数据，必须要对数据进行补正。所谓补正就是消除图像数据中掺杂的图像读取装置本身的噪音和偏差，得到真正的实际图像的数据。

对于接触式图像传感器、线阵CCD或线阵CMOS等近距离读取原稿的线阵图像读取装置，其噪音特性表现为暗输出值，偏差特性表现为读取白色基准原稿时产生的偏差。在实际使用时都要有专门的数据处理装置对其读取的图像数据进行补正，以消除这些噪音和偏差。

图7是现有图像数据处理装置的框图，图中1是读取图像数据使用的图像传感器，2是将图像传感器读取的图像数据由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是保存暗输出补正值的存贮器，4是能从3中读取暗输出补正值并对实际读取数据进行补正运算的暗输出补正电路，5是存贮明输出补正系数的存贮器，6是能从5中读出明输出补正系数并与实际读取数据进行补正运算的明输出补正电路。10是用于驱动图像传感器中的各色光源用的LED驱动电路，11 是图像读取及数据处理的控制单元

在上述图像处理装置中，图像传感器1由控制单元8提供的驱动信号及LED驱动电路7对图像传感器内部光源进行发光控制，对原稿进行读取获取原始图像数据信号。图像传感器读取的原稿数据信号为模拟信号，经过模数转换电路2将模拟信号转换成数字信号，然后通过暗输出信号补正电路图4和明输出信号补正电路6对原稿图像信号进行暗信号补正和明信号补正，以此得到补正后的标准信号再传送给后级或系统级使用。

暗输出信号补正的主要目的是消除图像传感器的系统噪音信号。所使用的补正系数通常是在每次读取原稿之前，在图像传感器内的光源关闭的状态下获取的图像传感器的输出信号，也称为暗输出补正信号。暗输出补正信号通常包括图像传感器所有像素所对应的信号，这一信号被保存在存贮器1中。

在读取实际原稿时，暗输出信号补正电路4每接收到一行图像传感器扫描实际原稿得到的经过模数转换后图像数据，就会从存贮器1中读出一次保存的暗输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用暗输出补正信号消除图像传感器固有的暗输出信号，从而达到消除系噪音信号的目的。

明输出信号补正电路的主要目的是消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值。所使用的明输出信号补正系数通常是读取白色基准原稿所得到的输出值或与补正后的目标灰度进行换算后的值。这一补正值通常由生产厂家或使用者认为有必要的时候提前对白色基准原稿进行扫描读取，并将得到的值保存在存贮器2中。

在读取实际原稿时，明输出信号补正电路6每接收到一行经过暗输出信号补正后图像数据，就会从存贮器2中读出一次保存的明输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用明输出补正信号消除图像传感器像素之间所存在的差异，从而达到消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值的目的。

经过上述暗输出信号补正和明输出信号补正后的数据，基本消除了图像传感器本身对读取的图像数据造成的影响，得到了比较真实的数据。如果图像传感内部光源是红绿篮三基色光源的话，读取的三基色数据经过前述补正后，输出到后级，可以合成出逼真的原稿图像。

上述图像数据处理装置存在以下问题：上述图像数据处理装置能够对图像数据进行常规的补正处理，使处理后的数据更适合于还原出逼真的图像，适用于简单地将图像还原的应用场合。但在有些应用领域，不仅仅要求简单地对图像数据进行补正，而且还要求能够根据原稿的特征对数据进行调整，以便更准确地反映出原稿的某些特性，从而达到识别或鉴别真伪的目的。

例如在对纸币、有价证券及一些专用的答题卡、身份证之类原稿进行读取时，这些原稿通常带有一些特定的偏重颜色，在读取和判别这类原稿时，不能仅仅简单的将图像数据补正还原，而是要根据原稿的特征，加重一些色彩的数据量或者是降低一些色彩的数据量，从而能够充分表现出原稿的一些特定特征，达到识别或判别的目的。例如对于读取红色偏重的原稿（如百元人民币）时增加红光的数据量，或对绿色偏重的原稿（如美元）增加绿光的数据含量，可以更清晰准确地读出原稿中所包含的一些信息从而达到鉴伪识别的目的。

上述图像处理装置无法实现这些功能。如果要调整不同色彩的数据量，只能是通过硬件电路来调节光源的发光量来实现，并且这种调整一旦确定之后就无法再改变，只能适用于专门读取某一特定原稿。这在实际当中是不适用的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅可以对像数据进行明暗补正，又能对不同颜色光的数据量进行随意调整、并且还可根据不同应用场合（读取不同原稿时）对不同颜色光的数据量的调整大小进行改变的图像数据处理装置。

本发明可以通过如下措施达到：

一种图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括两种颜色的发光光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了色彩调整电路以及用于存贮色彩调整系数的第三存贮器。

本发明的图像数据处理装置，用于存贮色彩调整系数的第三存贮器至少能够存贮图像传感器中LED光源所对应的各种发光颜色的色彩调整系数。

本发明的图像数据处理装置，用于存贮色彩调整系数的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入色彩调整系数的只读存储器（ROM），或是由电池支持的随机存贮器（RAM）。

本发明的图像数据处理装置，其色彩调整电路是可以从用于存贮色彩调整系数的第三存贮器中读取所保存的各色光的色彩调整系数并与明输出补正后的信号进行乘法运算的乘法器电路。

本发明的效果是在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了色彩调整电路以及用于存贮色彩调整系数的存贮器，可以随时根据读取原稿的不同需要改变为存贮器中存贮的色彩调整系数，从而达到准确读取各种不同原稿有效信息的目的。如果不需要对各色光的数据进行特别处理时，可以将色彩调整系数全部设置为1，即可成为普通的图像处理装置，适用性非常强。

附图说明

图1为本发明实施例1的图像数据处理装置的功能框图。

图2为本发明实施例1的第一存贮器的存贮结构图。

图3为本发明实施例1的第二存贮器的存贮结构图。

图4 为本发明实施例1的色彩调整等级示意图。

图5为本发明实施例1的第三存贮器的存贮结构图

图6为本发明实施例的功能框图。

图7为现有图像数据处理装置的功能框图。

图中标记：1图像传感器、2模数转换电路、3保存暗输出补正系数的第一存贮器、4暗输出补正电路、5保存明输出补正系数的第二存贮器、6明输出补正电路、7保存色彩调整系数的第三存贮器、8色彩调整电路、9输出控制电路、10LED驱动电路、11控制单元、31暗输出补正系数存贮单元、51红光明输出补正系数存贮区、52绿光明输出补正系数存贮区、53蓝光明输出补正系数存贮区、57明输出补正系数与色彩调整系数共用存贮器、510红光明输出补正系数存贮单元、520绿光明输出补正系数存贮单元、530蓝光明输出补正系数存贮单元、71红光色彩调整系数存贮单元、72绿光色彩调整系数存贮单元、73蓝光色彩调整系数存贮单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1：图1是本发明的实施例1的功能框图。图中1是能对原稿进行图像扫描的图像传感器，2是将模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是用于存贮暗输出补正系数的第一存贮器，4是进行暗输出补正运算的暗输出信号补正电路，5是存贮明输出补正系数的第二存贮器，6是进行明输出补正运算的明输出信号补正电路， 7是用于存贮色调调整系数的第三存贮器，8是用于进行色调调整运算的色调调整电路，9是对输出数据进行调整的输出控制回路、10是用于驱动图像传感器1内部光源的LED驱动电路，11是对整个数据处理装置进行时序控制及操作管理的控制单元。上述与现有技术相同，此不赘述，

在本图像数据处理装置中，图像传感器1采用的是分辨率为200DPI，有效读取宽度为216mm的具有1728个像素点的A4幅面的图像传感器，图像传感器内部光源由能发出红光、绿光和蓝光的LED构成，不同的发光色的LED可以分别控制。图像传感器由控制单元11提供包括时钟信号、行起动信号在内的工作用信号，以及LED驱动电路10对图像传感器内部光源各种发光颜色的LED的发光时间及发光起始时刻的控制，对原稿进行图像扫描。

图像传感器1扫描原稿得到的输出信号是与1728个像素点对应的电压信号，这些电压信号传送到模数转换电路2后由模拟信号转换成数字信号。本实施例中模数转换电路2采用具有增益及偏置调整功能的模拟前端（AFE）处理器件构成模数转换电路，AFE器件因为具有增益和偏置调整功能，可以对输入的信号进行适当的预先调整，使图像数据处理装置可以适应不同输出幅度的图像传感器。

经过模数转换电路2的模数转换后得到的数字信号首先要进行暗输出信号补正和明输出信号补正。暗输出补正系数通常是在扫描进行之前读取的在图像传感器内部光源全部关闭状态下得到的图像传感器输出数据，并保存于第一存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，所以第一存贮器要有至少能够保存1728个数据的空间。图2是本实施例中第一存贮器中保存的暗输出补正系数的结构图。其中31是一个数据的存贮单元，因此在第一存贮器中至少要包括1728个这样的存贮单元。根据图像处理装置本身对数据处理精度的要求，数据存贮单元可采用不同的二进制位数，本图像处理装置采用10位。在实际图像扫描过程中，暗输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第一存贮器中读出暗输出补正系数，并通过减法运算电路从实际数据中减去图像传感器的暗输出值，从而实现暗输出补正。

明输出补正系数是预先进行标准白色原稿扫描得到的对应各色光的图像传感的输出值，并保存在第二存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，光源有红光、绿光和蓝光三种颜色，所以第二存贮器要有至少能够保存1728×3个数据的空间。图3是本实施例中第二存贮器中保存的红光绿光和蓝光的明输出补正系数的结构图。图中51是红光明输出补正系数存贮区、52是绿光明输出补正系数存贮区、53是蓝光明输出补正系数存贮区、510是红光明输出补正系数存贮单元、520是绿光明输出补正系数存贮单元、530是蓝光明输出补正系数存贮单元、明输出补正系数的每一个存贮单元也是10位二进制大小。在实际图像扫描过程中，明输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第二存贮器中读出相应颜色的明输出补正系数，并通过相应的乘法及除法运算电路对实际数据进行运算消去图像传感器的固有偏差值，从而实现明输出补正。

经过明暗补正后的数据是扫描原稿得到的图像的基础数据，色调调整电路再在此基础上对数据进行色调调整。色调调整是指在图像基础数据的基础上再对其中的一色或几色光的数据进行特别的增强或减弱处理。色彩调整要针对不同的原稿，根据原稿所具有的不同特性进行色彩调整，因此色彩调整系数通常是一些经验值或是依据试验结果而确定的值。在本发明中将色彩调整系数定义在0到1之间，设为1时表示保持明暗补正后的数据大小不变。

色彩调整系数在0到1（或0到100%）之间所能设置的数值的级数的多少代表色彩调整的精度。可设定的级数越多表示色彩调整的精度也超高，但占用的系统资源也会越多，可设定的级数少表示色彩调整的精度比较粗糙，有时可能不能准确地反映原稿的特征。本实施例中色彩调整系数设置为16级。级数越小代表色彩调整程度越低，级数越大代表色彩调整程度超高。如第0级代表的值为100%，即保持原数值不变，第12级代表的值为25%，即将原来数值的大小取其25%。图4是各种颜色的色彩调整系数的调整级别与所对应的具体数值。

本实施例中以6.25%为阶梯，将16级均匀分布设置在0到100%之间。但这只是一个例子，其它的与色彩调整相关的设置方法都是属于本发明的保护之内。

前述色彩调整系数的调整级别和具体数据是系统级的配置，要利用这些色彩调整系数，需要将其保存到专门用于存贮色彩调整系数的第三存贮器中。但也不必全部保存而只是将针对具体原稿所选定的具体级别或对应数值保存到第三存贮器即可。图5是第三存贮器7保存色彩调整系数的存贮单元的结构图，71是红光的色彩调整系数存贮单元，72是绿光的色彩调整系数存贮单元，73是蓝光的色彩调整系数存贮单元。

第三存贮器中的色彩调整系数是预先进行保存的，通常是在制造时或在使用者认为需要进行数据变更时将所需的数据写入到第三存贮器中。在实际图像数据处理过程中，色彩调整电路每接收到一行数据，就会从第三存贮器中将相应颜色的色彩调整系数读出来，并通过相应的运算电路将接收到的数据与相应的色彩调整系数进行乘法运算，从而实现相应数据的调整。

色彩调整完成后的数据传送到输出控制电路，将数据调整成适合于外部接收的格式向下一级或系统级传输。

实施例2：在前述实施例中保存色彩调整系数的第三存贮器是一个独立的只读存贮器。如果容量允许也可以与其它只读存贮器共用，在本实施例中，明输出补正系数与色彩调整系数共用一个只读存贮器（第二存贮器），如图6所示。其中57是同时保存明输出补正系数和色彩调整系数的存贮器。在存贮器内部，明输出补正系数与色彩调整系数分别保存在不同的区域。

实施例3：在前述实施例中，保存色彩调整系数的存贮器使用的是只读存贮器，根据使用场合与环境的不同也可以使用由电池支持的随机存贮器。

实施例4：前述图像处理装置对红光、绿光和蓝光三种光的数据进行色彩调整，其它不同颜色的光或对其它不同的发光颜色数的图像数据进行调整，也属于本发明的范围。

Claims

1.一种图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括两种颜色的发光光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了色彩调整电路以及用于存贮色彩调整系数的第三存贮器。

2.根据权利要求1所述的图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器至少能够存贮图像传感器中LED光源所对应的各种发光颜色的色彩调整系数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入色彩调整系数的只读存储器或是由电池支持的随机存贮器。

4.根据权利要求1所述的图像数据处理装置，其特征在于所述的色彩调整电路是可以从第三存贮器中读取所保存的各色光的色彩调整系数并与明输出补正后的信号进行乘法运算的乘法器电路。