CN102638636A

CN102638636A - 二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置及控制方法

Info

Publication number: CN102638636A
Application number: CN2012100955600A
Authority: CN
Inventors: 邓耀华; 吴黎明; 罗春艺; 韩威
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明公开一种二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置及控制方法，包括信号采集模块、信号处理模块、接触式图像传感器，所述接触式图像传感器的信号输出端与信号采集模块的信号输入端连接，信号采集模块的信号输出端分别与信号处理模块的信号输入端连接，信号处理模块的信号输出端分别与信号采集模块、接触式图像传感器连接。信号处理模块包括频率发生模块、功率放大模块，本发明通过信号采集模块的比较放大电路将接触式图像传感器采集回来的模拟信号与给定的参考电压进行比较后输出数字信号，数字信号经信号处理模块组合形成所扫描图片的二值化图像。

Description

二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置及控制方法

技术领域

本发明适用于图像扫描应用领域，具体涉及二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置及控制方法。

背景技术

图像信号采集传感器种类繁多，应用的领域十分广阔。常用到的图像采集传感器主要有接触式图像传感器、电荷耦合元件、互补金属氧化物半导体等作为扫描影像的传感器，接触式图像传感器为线性传感器的一种，是用来将平面的图像或文件扫描成电子格式，以便储存、显示、处理或传输的光电元件。产品具有轻、薄的特性，且由于组装容易，可即插即用，可节省生产成本。接触式图像传感器在很多图像采集传输系统中有着广泛的应用。

图像信号采集传感器信号采集与处理一直是研究的热点，目前，所采用的信息采集、处理控制板主要包含独立的时钟发生电路、高速A/D转换电路、微处理器等，该类控制板能够满足一般图像传感信号采集，但是将会增加了系统的成本，降低了系统的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测精度高、实时性好、稳定性高的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置。

二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，包括信号采集模块、信号处理模块、接触式图像传感器，接触式图像传感器的信号输出端与信号采集模块的信号输入端连接，信号采集模块的信号输出端分别与信号处理模块的信号输入端连接，信号处理模块的信号输出端分别与信号采集模块、接触式图像传感器连接。

所述信号处理模块包括用于产生接触式图像传感器工作所需的时脉信号的频率发生模块、用于放大驱动接触式图像传感器的时脉信号的功率放大模块、捕捉模块、用于信号信息处理的处理模块，频率发生模块通过功率放大模块与接触式图像传感器连接，信号采集模块的信号输出端与输入捕捉模块的输入端连接，捕捉模块的输出端与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端与信号采集模块的输入端连接。

信号处理模块内部集成的频率发生模块，用于产生接触式图像传感器工作所需的时脉信号，并利用功率放大电路将时脉信号进行放大以驱动接触式图像传感器工作。

所述信号采集模块包括模拟开关组、比较放大电路；信息处理模块的信号输出端与模拟开关组的输入端连接，模拟开关组与比较放大电路连接，接触式图像传感器的信号输出端与比较放大电路的信号输入端连接，比较放大电路的信号输出端与信息处理模块的输入端连接。

所述模拟开关组为高速模拟开关组，所述模拟开关组中不同的模拟开关带有不同的偏置电压。

处理信号的信号处理模块根据采集到的数据，采用特定的算法计算出比较放大电路的参考电压，进而调整二值化的处理的阈值，降低了数字图像的噪声。

所述信号处理模块还连接有用于保存采集数据的外部存储器。信号处理模块将获得的数字图像信息以及计算得到的比较放大电路的参考电压保存到外部存储器。

所述信号处理模块为单片机。单片机内部包含有频率发生模块、功率放大模块，可以在接触式图像传感器采集图像时避免在信号同步方面耗费太多的时间。

本发明的又一目的是提供二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置的控制方法，包括以下步骤：

1）频率发生模块产生接触式图像传感器工作所需的时脉信号；

2）功率放大模块放大步骤1）的时脉信号驱动接触式图像传感器工作；

3）接触式图像传感器采集扫描件的图像信息，输出模拟电压值；

4）信号处理模块控制模拟开关组中模拟开关的开关，改变比较放大电路的参考电压；

5）步骤3）获得输出模拟电压值经比较放大电路后的数字图像信息输入信号处理模块；

6）信号处理模块将采集到的一系列数字图像信息组合得到完整的二值化数字图像；

7）信号处理模块将数字图像信息保存到外部存储器，并计算比较放大电路下一次所需的阈值补偿值，保存到外部存储器。

本发明相对现有技术具有如下优点和有益效果：

(1)通过信号处理模块内部的频率发生模块配合功率放大模块产生接触式图像传感器工作需要的时脉信号，可以免除数据采集存在的时钟同步问题；

(2)通过模拟开关组，对比较放大电路的参考电压进行控制调节，可以根据实际情况改变二值化的阈值；

(3)通过采集回来的图像信号，可以计算出最优化的参考电压，可以对比较放大电路的参考电路进行实时补偿。

附图说明

图 1 是本发明系统框图；

图 2是本发明所述可控阈值的比较放大电路图；

图 3是本发明所述接触式图像传感器工作时序图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明关键技术要点作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明中的信号采集装置包括信号采集模块1、信号处理模块2、接触式图像传感器3，其中信号处理模块2采用型号为C8051F340的单片机，单片机包括用于产生接触式图像传感器3工作所需的时脉信号的频率发生模块21、用于放大驱动接触式图像传感器3的时脉信号的功率放大模块22、捕捉模块23、用于信号信息处理的处理模块24，所述频率发生模块21通过功率放大模块22与接触式图像传感器3连接，信号采集模块1的信号输出端与输入捕捉模块23的输入端连接，输入捕捉模块23的输出端与处理模块24的输入端连接，处理模块24的输出端与信号采集模块1的输入端连接。

信号采集模块1包括模拟开关组11、比较放大电路12；信号处理模块2的信号输出端与模拟开关组11的输入端连接，模拟开关组11与比较放大电路12连接，接触式图像传感器3的信号输出端与比较放大电路12的信号输入端连接，比较放大电路12的信号输出端与信号处理模块2的输入端连接。

如图2为本发明阈值可调的比较放大电路12的电路图，其中6个模拟开关门电路在单片机的控制下可以产生不同组合的偏置电压加到比较放大电路12中，即可实现阈值可控。

本发明涉及二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其控制方法为：

1）频率发生模块21产生接触式图像传感器3工作所需的时脉信号；

2）功率放大模块22放大步骤1）的时脉信号驱动接触式图像传感器3工作；

3）接触式图像传感器3采集扫描件的图像信息，输出模拟电压值；

4）单片机控制模拟开关组11中模拟开关的开关，改变比较放大电路12的参考电压；

5）步骤3）获得输出模拟电压值经比较放大电路12后的数字图像信息输入单片机；

6）单片机将采集到的一系列数字图像信息组合得到完整的二值化数字图像；

7）单片机将数字图像信息保存到外部存储器，并计算比较放大电路12下一次所需的阈值补偿值，保存到外部存储器。

工作流程包括：1）单片机内部的频率发生模块21产生接触式图像传感器3工作所需的时脉信号，经过功率放大模块22后输入到接触式图像传感器3中，等待若干时钟信号后，扫描件的信息经接触式图像传感器3扫描输出模拟电压值，信号经过加了模拟开关组11输出偏置电压的比较放大电路12，转换成单片机可以处理的逻辑电平；2）单片机将采集到的数字图像信息保存到外部存储器中，并由得到的图像信息计算比较放大电路12下一次需要的阈值补偿值，并保存到外部存储器中；

图3为接触式图像传感器3的工作时序图，其工作流程如下：接触式图像传感器3的同步信号下降沿到来后，在接触式图像传感器3的每个工作时钟下降沿都会输出像素的模拟值，直到一行像素全部输出，假设接触式图像一行像素有个。接触式图像传感器行同步信号等待所有像素全部输出后，还需等待若干个工作时钟周期，开始下一行扫描输出。

Claims

1.二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于包括信号采集模块（1）、信号处理模块（2）、接触式图像传感器（3），所述接触式图像传感器（3）的信号输出端与信号采集模块（1）的信号输入端连接，信号采集模块（1）的信号输出端分别与信号处理模块（2）的信号输入端连接，信号处理模块（2）的信号输出端分别与信号采集模块（1）、接触式图像传感器（3）连接。

2.根据权利要求1所述的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于所述信号处理模块（2）包括用于产生接触式图像传感器（3）工作所需的时脉信号的频率发生模块（21）、用于放大驱动接触式图像传感器（3）的时脉信号的功率放大模块（22）、捕捉模块（23）、用于信号信息处理的处理模块（24），所述频率发生模块（21）通过功率放大模块（22）与接触式图像传感器（3）连接，信号采集模块（1）的信号输出端与输入捕捉模块（23）的输入端连接，捕捉模块（23）的输出端与处理模块（24）的输入端连接，处理模块（24）的输出端与信号采集模块（1）的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于所述信号采集模块（1）包括模拟开关组（11）、比较放大电路（12）；信号处理模块（2）的信号输出端与模拟开关组（11）的输入端连接，模拟开关组（11）与比较放大电路（22）连接，接触式图像传感器（3）的信号输出端与比较放大电路（12）的信号输入端连接，比较放大电路（12）的信号输出端与信号处理模块（2）的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于所述模拟开关组（11）为高速模拟开关组，所述模拟开关组（11）中不同的模拟开关带有不同的偏置电压。

5.根据权利要求4所述的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于所述信号处理模块（2）还连接有用于保存采集数据的外部存储器。

6.根据权利要求5所述的二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置，其特征在于所述信号处理模块（2）为单片机。

7.二值化阈值硬件可调的图像传感信号采集装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）频率发生模块（21）产生接触式图像传感器（3）工作所需的时脉信号；

2）功率放大模块（22）放大步骤1）的时脉信号驱动接触式图像传感器（3）工作；

3）接触式图像传感器（3）采集扫描件的图像信息，输出模拟电压值；

4）信号处理模块（2）控制模拟开关组（11）中模拟开关的开关，改变比较放大电路（12）的参考电压；

5）步骤3）获得输出模拟电压值经比较放大电路（12）后的数字图像信息输入信号处理模块（2）；

6）信号处理模块（2）将采集到的一系列数字图像信息组合得到完整的二值化数字图像；

7）信号处理模块（2）将数字图像信息保存到外部存储器，并计算比较放大电路（12）下一次所需的阈值补偿值，保存到外部存储器。