CN104104827A - 高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 - Google Patents
高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104104827A CN104104827A CN201410324462.9A CN201410324462A CN104104827A CN 104104827 A CN104104827 A CN 104104827A CN 201410324462 A CN201410324462 A CN 201410324462A CN 104104827 A CN104104827 A CN 104104827A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- register
- cis
- processing system
- image processing
- fpga
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，包括由至少2个用于扫描的CIS组成的组件模块，与组件模块相连的图像采集控制模块，以及与图像采集控制模块相连的上位机，其中，所有的CIS沿左右横向依次排列呈两排，相邻的CIS分别位于该两排中呈交错布置，且相邻的CIS的端部位置在前后方向上相互重叠，所述组件模块还包括相应数量个与CIS一对一连接的AD转换器，所有AD转换器均与图像采集控制模块连接。本发明解决了现有技术中采用CCD导致成本较高，图像容易产生畸变的问题，并使内部结构大大简化，成本较低，还公开了该系统的实现方法，通过CIS可多个拼接满足宽度较大扫描的需要，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种扫描仪的部分工作，具体是指大幅面扫描仪内部处理系统的结构和实现方法。
背景技术
大幅面扫描仪是一种高精度的综合光学、机械、电气、软件和算法高度集成的设备，它通过图像传感器将图像数据传递到上位机进行处理显示并存储的精密仪器。同时，大幅面扫描仪还在某些专业领域(如：工程图纸、生产制造、地理信息系统、测绘等)发挥着不可替代的作用，为大幅面的扫描行业提供了高质量的图像输出方案。
由于受早期技术的影响，大幅面扫描仪通常采用的是CCD（Charge-coupled Device）图像传感器进行扫描，并通过内部处理系统对扫描图像进行处理，而CCD图像传感器内部是的处理系统为复杂的光学系统，导致成本偏高，并且由于光路较长，扫描出的图像存在较为明显的图像畸变。
发明内容
为了解决现有技术中采用CCD图像传感器的成本较高、存在图像畸变的问题，本发明提供一种由CIS（Contact Image Sensor）图像传感器进行扫描的大幅面扫描仪的图像处理系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
高精度大幅面扫描仪的光电图像处理系统，包括由至少2个用于扫描的CIS组成的组件模块，与组件模块相连的图像采集控制模块，以及与图像采集控制模块相连的上位机，其中，所有的CIS沿左右横向依次排列呈两排，相邻的CIS分别位于该两排中呈交错布置，且相邻的CIS的端部位置在前后方向上相互重叠，所述组件模块还包括相应数量个与CIS一对一连接的AD转换器，所有AD转换器均与图像采集控制模块连接。
为实现CIS三色光源的传输，所述每一个CIS通过其三个输出通道与图像采集控制模块相连。
为实现图像采集控制模块的功能，所述图像采集控制模块包括直接与AD转换器相连的FPGA控制电路，分别与FGPA控制电路相连的SDRAM寄存器、FLASH寄存器和步进电机，其中步进电机用于驱动CIS进行扫描。
为实现FPGA控制电路的功能，所述FPGA控制电路包括FPGA控制器，分别与FPGA控制器相连的命令寄存器、状态寄存器、配置寄存器和序列寄存器，其中CIS通过时钟逻辑电路与FPGA控制器相连，SDRAM寄存器通过SDRAM控制接口与序列寄存器相连，FLASH寄存器通过FLASH控制接口与FPGA控制器相连，而FPGA控制器与AD转换器和上位机相连。
基于上述结构，本发明还公开了该高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统的实现方法，包括以下步骤：
（1）CIS发出均匀的光线进行扫描，并将接收到的光信号通过步进电机的控制转换成模拟信号，再通过AD转换器将其模拟信号转换成数字信号；
（2）图像采集控制模块中的FPGA控制电路接收AD转化器中的数字信号，并进行逻辑功能运算；
（3）FPGA将处理后的信号发送给上位机，由上位机进行处理操作。
进一步来讲，所述步骤（2）中的FPGA控制电路具体操作步骤如下：
（2a）FPGA控制电路首先将收到的数字信号进行排序；
（2b）FPGA控制电路将排序后的信号进行缓存；
（2c）FPGA控制电路将排序后得到的数字信号发送给上位机。
更进一步来讲，所述步骤（2b）中FPGA控制电路在进行排序的时候通过SDRAM寄存器缓存数字信号，并通过FLASH寄存器完成逻辑存储。
为更好地实现本发明，所述步骤（3）中上位机的处理操作包括对数字信号进行校正、拼接、裁剪，并同时对处理中的图像进行显示。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用由CIS图像传感器进行扫描的大幅面扫描仪图像处理系统具有两个现有技术无法比拟的优势：
A.能从根本上解决扫描的图像产生畸变的问题，可使介质能够1：1成像，这样减少畸变校正的过程可优化大幅面扫描仪的内部结构，简化图像处理流程，同时也能够最大限度保证数据的真实性；
B.由于CIS图像传感器在光学系统方面的优势，大幅面扫描仪无须再嵌入光学系统硬件来提高扫描效果，同样能减少大幅面扫描仪内部结构复杂度，同时CIS价格远低于CCD，使该系统整体结构成本大大降低。
（2）本发明中的CIS受到步进电机驱动，同时与AD转换器相连，这使得系统上的CIS拆卸较为容易。
（3）本发明采用FPGA控制电路，可连接多个CIS，克服由于单个CIS较短而不足以扫描整个介质的缺陷，也避免了更换或减少CIS带来的逻辑处理混乱、扫描长度不够等意外情况的发生。
（4）本发明的上位机除了对原始图像进行各种处理操作外，还可以连接计算机屏幕显示图像。传统的大幅面扫描仪通过控制系统连接计算机屏幕，这样拖慢了控制系统的工作速度，本发明中FPGA控制电路不直接与计算机屏幕相连，可尽最大可能使计算机屏幕显示的图像与扫描介质同步。
附图说明
图1为本发明-实施例中CIS的结构图。
图2为本发明-实施例中的系统框图。
图3为本发明-实施例中FPGA控制电路的电路原理框图。
图4为本发明-实施例中实现方法的流程图。
其中附图标记对应的部件名称如下：
1—PCB基板，2—CMOS光敏单元，3—柱状镜片，4—LED灯，5—保护玻璃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，本发明包括组件模块、图像采集处理控制模块和上位机三大部分，其中组件模块主要由CIS组成。
由于本实施例中介质被扫描的宽度较大，因此考虑到CIS普遍扫描范围较少，共有5个CIS拼接起来同时工作，将5个CIS依次连接平行放置，可扫描宽度则为5个CIS扫描的总宽度。
由于每个CIS上均有三个输出通道，因此共有15个输出通道，每个CIS均通过输出通道连接有一个AD转换器，即将模拟信号转换成数字信号，便于后续处理。
如图2所示的图像采集处理控制模块，包括FPGA控制电路，分别与FPGA控制电路相连的AD转换器、FLASH寄存器、SDRAM寄存器和步进电机，其中步进电机与CIS相连，所述的FLASH寄存器和SDRAM寄存器均为存储硬件。
如图3所示，所述FPGA控制电路包括FPGA控制器，分别与FPGA控制器相连的命令寄存器、状态寄存器、配置寄存器和序列寄存器，其中CIS通过时钟逻辑电路与FPGA控制器相连，SDRAM寄存器通过SDRAM控制接口与序列寄存器相连，FLASH寄存器通过FLASH控制接口与FPGA控制器相连，而FPGA控制器与AD转换器和上位机相连。
FPGA控制器通过USB端口直接与上位机相连，将处理后的数字信号发送给上位机进行拼接和裁剪。
如图4所示，为实现整个大幅面扫描仪的功能，下面将详细说明该处理系统的实现方法：
（1）将需要扫描的介质放入进纸口，进纸口处含有一个零位传感器，零位传感器检测到介质后，发出信号到步进电机；
（2）步进电机开始启动，五个平行并依次重叠的CIS上的LED灯发出均匀的光线照到介质上，并将扫描的图像信息分割成限线性，产生表示图像特征的反射光，并将光信号转化成模拟信号；
（3）CIS通过通道将模拟信号发送给AD转换器转换成数字信号发送给FPGA控制电路，CIS在读取一个线性的信号后不断读取后一线性信号，每个线性信号源源不断地被转换成数字信号，形成数据流；
（4）FPGA控制电路将接收到的数字信号进行采集，并适当排序，防止数据流错乱，同时连接在FPGA控制电路上的FLASH寄存器对FPGA产生的配置数据进行存储，SDRAM寄存器在FPGA控制电路处理数字信号时进行缓存；
（5）FPGA控制电路将处理后的数字信号通过USB端口发送给上位机进行进一步的处理，上位机上连接有计算机屏幕，即时显示图像信息，并同时对收到的数字信号进行图像拼接、校正、裁剪等一系列工作，具体工作为现有技术，在此不做更多说明。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
Claims (9)
1.高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，其特征在于，包括由至少2个用于扫描的CIS组成的组件模块，与组件模块相连的图像采集控制模块，以及与图像采集控制模块相连的上位机，其中，所有的CIS沿左右横向依次排列呈两排，相邻的CIS分别位于该两排中呈交错布置，且相邻的CIS的端部位置在前后方向上相互重叠，所述组件模块还包括相应数量个与CIS一对一连接的AD转换器，所有AD转换器均与图像采集控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，其特征在于，所述每一个CIS通过其三个输出通道与图像采集控制模块相连。
3.根据权利要求2所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，其特征在于，所述图像采集控制模块包括直接与AD转换器相连的FPGA控制电路，分别与FGPA控制电路相连的SDRAM寄存器、FLASH寄存器和步进电机，其中步进电机用于驱动CIS进行扫描。
4.根据权利要求2或3所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，其特征在于，所述图像采集控制模块包括直接与AD转换器相连的FPGA控制电路，分别与FGPA控制电路相连的SDRAM寄存器、FLASH寄存器、步进电机和上位机，其中该步进电机控制CIS的驱动。
5.根据权利要求4所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统，其特征在于，所述FPGA控制电路包括FPGA控制器，分别与FPGA控制器相连的命令寄存器、状态寄存器、配置寄存器和序列寄存器，其中CIS通过时钟逻辑电路与FPGA控制器相连，SDRAM寄存器通过SDRAM控制接口与序列寄存器相连，FLASH寄存器通过FLASH控制接口与FPGA控制器相连，而FPGA控制器与AD转换器和上位机相连。
6.由权利要求1至5所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）CIS发出均匀的光线进行扫描，并将接收到的光信号通过步进电机的控制转换成模拟信号，再通过AD转换器将其模拟信号转换成数字信号；
（2）图像采集控制模块中的FPGA控制电路接收AD转化器中的数字信号，并进行逻辑功能运算；
（3）FPGA将处理后的信号发送给上位机，由上位机进行处理操作。
7.根据权利要求6所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（2）中的FPGA控制电路具体操作步骤如下：
（2a）FPGA控制电路首先将收到的数字信号进行排序；
（2b）FPGA控制电路将排序后的信号进行缓存；
（2c）FPGA控制电路将排序后得到的数字信号发送给上位机。
8.根据权利要求7所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（2b）中FPGA控制电路在进行排序的时候通过SDRAM寄存器缓存数字信号，并通过FLASH寄存器完成逻辑存储。
9.根据权利要求7或8所述的高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（3）中上位机的处理操作包括对数字信号进行校正、拼接、裁剪，并同时对处理中的图像进行显示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410324462.9A CN104104827A (zh) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | 高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410324462.9A CN104104827A (zh) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | 高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104104827A true CN104104827A (zh) | 2014-10-15 |
Family
ID=51672606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410324462.9A Pending CN104104827A (zh) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | 高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104104827A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106454000A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-22 | 桂林电子科技大学 | 一种基于图像采集装置的多功能扫描仪 |
| CN107133945A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 深圳市光太科技有限公司 | 一种拼接式宽幅近距图像采集装置及采集方法 |
| CN108600570A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-28 | 常州信息职业技术学院 | 一种接触式图像传感器非均匀性校正系统及其校正方法 |
| CN108632488A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 精工爱普生株式会社 | 读取装置 |
| CN108933879A (zh) * | 2017-05-22 | 2018-12-04 | 深圳市安普盛科技有限公司 | 一种cis扫描装置、系统及扫描方法 |
| CN110120017A (zh) * | 2019-04-07 | 2019-08-13 | 东莞市金翔光电科技有限公司 | 免疫定量分析系统用图像处理方法 |
| CN110632090A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-31 | 浙江翼晟科技有限公司 | 基于多个cis级联的扫描成像系统及其扫描成像方法 |
| CN110632089A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-31 | 浙江翼晟科技有限公司 | 自动验布系统及其验布方法 |
| CN111770314A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-13 | 华中科技大学 | 一种基于5g的cis多通道图像采集和传输方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201523414U (zh) * | 2009-09-27 | 2010-07-07 | 成都英特罗克科技有限公司 | 长线阵cis图像采集装置 |
| CN202103745U (zh) * | 2011-04-29 | 2012-01-04 | 东莞市思能电子科技有限公司 | 一种大幅面高速扫描仪 |
| CN103442174A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-11 | 电子科技大学 | 一种实现大幅面在线检测的多cis拼接智能相机及方法 |
| CN203968209U (zh) * | 2014-07-09 | 2014-11-26 | 宁波摩视光电科技有限公司 | 高精度大幅面扫描仪的光电图像处理系统 |
-
2014
- 2014-07-09 CN CN201410324462.9A patent/CN104104827A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201523414U (zh) * | 2009-09-27 | 2010-07-07 | 成都英特罗克科技有限公司 | 长线阵cis图像采集装置 |
| CN202103745U (zh) * | 2011-04-29 | 2012-01-04 | 东莞市思能电子科技有限公司 | 一种大幅面高速扫描仪 |
| CN103442174A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-11 | 电子科技大学 | 一种实现大幅面在线检测的多cis拼接智能相机及方法 |
| CN203968209U (zh) * | 2014-07-09 | 2014-11-26 | 宁波摩视光电科技有限公司 | 高精度大幅面扫描仪的光电图像处理系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 冯晓昱等: "基于FPGA与接触式图像传感器的宽幅扫描仪", 《中国科技信息》 * |
| 苏广峰: "宽幅一体机扫描支撑系统设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106454000A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-22 | 桂林电子科技大学 | 一种基于图像采集装置的多功能扫描仪 |
| CN108632488A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 精工爱普生株式会社 | 读取装置 |
| CN107133945A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 深圳市光太科技有限公司 | 一种拼接式宽幅近距图像采集装置及采集方法 |
| CN108933879A (zh) * | 2017-05-22 | 2018-12-04 | 深圳市安普盛科技有限公司 | 一种cis扫描装置、系统及扫描方法 |
| CN108933879B (zh) * | 2017-05-22 | 2020-02-11 | 深圳市安普盛科技有限公司 | 一种cis扫描装置、系统及扫描方法 |
| CN108600570A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-28 | 常州信息职业技术学院 | 一种接触式图像传感器非均匀性校正系统及其校正方法 |
| CN110120017A (zh) * | 2019-04-07 | 2019-08-13 | 东莞市金翔光电科技有限公司 | 免疫定量分析系统用图像处理方法 |
| CN110632090A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-31 | 浙江翼晟科技有限公司 | 基于多个cis级联的扫描成像系统及其扫描成像方法 |
| CN110632089A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-31 | 浙江翼晟科技有限公司 | 自动验布系统及其验布方法 |
| CN111770314A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-13 | 华中科技大学 | 一种基于5g的cis多通道图像采集和传输方法及系统 |
| CN111770314B (zh) * | 2020-07-21 | 2024-06-07 | 华中科技大学 | 一种基于5g的cis多通道图像采集和传输方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104104827A (zh) | 高精度大幅面扫描仪光电图像处理系统及其实现方法 | |
| US10257447B2 (en) | Imaging method, imaging device, and electronic device | |
| US8537407B2 (en) | Image reading device, correction method, and image processing method using an image reading device | |
| CN1278427C (zh) | 固态图象读取装置及其驱动方法和摄像系统 | |
| US9685022B2 (en) | Image compensation correction method and banknote recognition and detection device | |
| CN101068315A (zh) | 图像拾取设备和使用图像拾取设备的图像读取设备 | |
| CN1437392A (zh) | 相关二次采样电路和包含该电路的cmos图象传感器 | |
| CN102111624A (zh) | Led显示屏像素点亮色度信息采集方法 | |
| CN101388941B (zh) | 图像读取装置、图像形成装置和图像读取方法 | |
| CN102752558A (zh) | 固体摄像器件、摄像方法和摄像装置 | |
| CN201523414U (zh) | 长线阵cis图像采集装置 | |
| CN105578077A (zh) | 成像方法、成像装置及电子装置 | |
| CN203968209U (zh) | 高精度大幅面扫描仪的光电图像处理系统 | |
| US7355760B2 (en) | Solid-state image sensing device, driving method thereof, and image scanner | |
| WO2020224426A1 (zh) | 指纹传感器、指纹模组及终端设备 | |
| CN102186012A (zh) | 具有1394接口的数字工业相机及其使用方法 | |
| CN1263277C (zh) | 多条校正曲线的校正方法与装置 | |
| CN2730045Y (zh) | 多功能高速扫描仪中的面阵ccd数码相机自动拍摄装置 | |
| EP2719161B1 (en) | Method for reducing image artefacts | |
| CN1178452C (zh) | 电荷耦合元件检测模块的控制方法 | |
| CN103051826B (zh) | 一种镜像对称传感器芯片及由其构成的接触式图像传感器 | |
| TW569609B (en) | Full-zone optical image addressing apparatus | |
| CN102158626A (zh) | 一种扫描方法、扫描装置及扫描器 | |
| CN102045482A (zh) | 带可旋转镜片平面图像采集器 | |
| JPH11164088A (ja) | 固体撮像素子およびこれを備えた画像読取装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141015 |