CN104469077A - 扫描仪及扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扫描仪及扫描方法，扫描仪包括扫描平台，所述扫描平台至少一侧装设有导轨，所述导轨上可移动地装设有主扫描架，所述主扫描架包括横向导杆，所述横向导杆上可移动地装设有扫描相机。扫描方法为利用本发明扫描仪的扫描方法。本发明的上述扫描仪及扫描方法，利用移动扫描相机多次拍摄拼接形成高清图像数据替代现有的大型扫描设备，与传统大型扫描仪相比扫描尺寸大，扫描精度高，操作简单，工作效率高，容错率高，同时造价低廉，具有良好的市场前景。

Description

扫描仪及扫描方法
技术领域
本发明涉及图像扫描技术领域，特别是涉及一种扫描仪及扫描方法。
背景技术
目前，国内外的大型图像扫描设备在扫描大幅面图像时均采用线性扫描技术，此种线性扫描技术在扫描时需要很精确地手工移动大幅面图像，如果移动大幅面图像时出现偏斜，后期电子数据拼接时就会出现非常难拼接的情况，使得操作复杂，工作效率低，只要有一个环节出错就会导致采集的全部数据图像偏差很大，扫描容错率很低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种操作简单，工作效率高，容错率高的扫描仪及扫描方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明第一方面提出了一种扫描仪，包括扫描平台，所述扫描平台至少一侧装设有导轨，所述导轨上可移动地装设有主扫描架，所述主扫描架包括横向导杆，所述横向导杆上可移动地装设有扫描相机。
优选地，所述横向导杆平行于所述扫描平台所在平面。
优选地，所述主扫描架还包括竖向支架，所述横向导杆可移动地安装在所述竖向支架上。
优选地，还包括第一驱动电机、第二驱动电机和第一主控制器，所述第一驱动电机驱动所述主扫描架沿着所述导轨移动，所述第二驱动电机驱动所述扫描相机沿着所述横向导杆移动，所述第一主控制器控制所述第一驱动电机和第二驱动电机。
优选地，还包括第三驱动电机，所述主扫描架还包括竖向支架，所述横向导杆可移动地安装在所述竖向支架上，所述第一主控制器控制所述第三驱动电机驱动所述横向导杆沿着所述竖向支架移动。
优选地，所述扫描平台的相对两侧均装设有导轨，所述主扫描架还包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架分别可移动地装设在相对两侧的所述导轨上，所述横向导杆架设在所述第一支架和第二支架之间。
优选地，所述横向导杆可移动地架设在所述第一支架和第二支架之间。
优选地，还包括第四驱动电机、第五驱动电机和第二主控制器，所述第四驱动电机驱动所述第一支架和第二支架分别沿着所述导轨同步移动，所述第五驱动电机驱动所述扫描相机沿着所述横向导杆移动，所述第二主控制器控制所述第四驱动电机和第五驱动电机。
优选地，还包括第六驱动电机，所述横向导杆可移动地架设在所述第一支架和第二支架之间，所述第二主控制器控制所述第六驱动电机驱动所述横向导杆沿着所述第一支架和第二支架移动。
优选地，还包括闪光灯和/或漫反射板。
本发明第二方面提出了一种扫描方法，该扫描方法包括以下步骤：
将待扫描图像放在扫描平台上；
将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域(M、N均为大于等于1的整数)；
将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据；
将所述M×N个子图像数据拼接形成扫描图像数据。
优选地，所述将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域的步骤中划分的M行N列个扫描区域的大小相同。
优选地，所述将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据的步骤包括以下步骤：
驱动主扫描架沿着导轨移动至第一行的位置；
驱动扫描相机沿着横向导杆移动至第一列的位置，使得扫描相机处于第一行第一列扫描区域的中心上方，扫描相机进行拍摄得到第一行第一列的子图像数据；
驱动扫描相机沿着横向导杆分别移动至第2-N列的位置，使得扫描相机分别处于第一行第2-N列的位置，分别进行拍摄得到第一行第2-N列的子图像数据；
驱动主扫描架沿着导轨分别移动至第2-M行的位置重复上述步骤得到M×N个子图像数据。
(三)有益效果
本发明的上述扫描仪及扫描方法，利用移动扫描相机多次拍摄拼接形成高清图像数据替代现有的大型扫描设备，不仅图像效果可以媲美国内外传统大型扫描仪，而且与传统大型扫描仪相比扫描尺寸大，扫描精度高，操作简单，工作效率高，容错率高，同时造价低廉，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的扫描仪的结构示意图；
图2为本发明实施例2的扫描仪的结构示意图；
图3为本发明实施例3的扫描仪的结构示意图；
图4为本发明实施例4的扫描仪的结构示意图；
图5为本发明实施例5的扫描仪的结构示意图；
图6为本发明实施例6的扫描仪的结构示意图；
图7为本发明实施例7的扫描仪的结构示意图；
图8为本发明实施例8的扫描仪的结构示意图；
图9为本发明实施例9的扫描仪的结构示意图；
图10为本发明扫描方法的一个实施例的流程示意图；
图11为本发明扫描方法的另一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
本发明第一方面提出的扫描仪的一个实施例如图1所示，所述扫描仪包括扫描平台1，所述扫描平台1至少一侧装设有导轨2，所述导轨2上可移动地装设有主扫描架3，所述主扫描架3包括横向导杆4，所述横向导杆4上可移动地装设有扫描相机5。
扫描平台1可采用合金框架上铺设高密度水平木板的结构，也可以利用其他平台作为扫描平台。
本发明的扫描仪可采用如下的方法进行操作：
将待扫描图像放在扫描平台上，将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域(M、N均为大于等于1的整数)，将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据，将所述M×N个子图像数据拼接形成扫描图像数据。
由于国内外现有的一般大幅面扫描仪在扫描之前都会先测量环境光、调整焦距，给扫描仪做颜色校正，每次给稍大一些的图像扫描时都需要很精确地手工移动图像，如果移动时出现偏斜，后期图像数据拼接时会出现难以拼接的情况。而本发明的扫描仪通过导轨2、横向导杆4等装置固定扫描相机的移动路径，能够更精确地控制扫描相机的移动，可以取得良好的扫描效果。同时由于本发明的扫描仪不用接触待扫描图像，不会对待扫描图像产生损害，因此非常适合珍贵画作的扫描，
在本发明的一个实施例中，所述横向导杆4平行于所述扫描平台1所在平面。由于横向导杆4与扫描平台1平行，所以扫描相机5与平台相对平行，对焦时间比较短，而且在待扫描图像厚薄差异不大的情况下无须重新对焦，在相机中等光圈的设置下，对焦画作相对凸出的部分及凹下的部分(即后景深)也会扫描的非常清晰，能够取得更好的扫描效果。
在本发明的一个实施例中，主扫描架3还可以采用如图2所示的结构，所述主扫描架3还包括竖向支架6，所述横向导杆4可移动地安装在所述竖向支架6上。这样可以随时调节扫描相机5的高度，取得更好的扫描效果。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，扫描仪还可包括第一驱动电机7、第二驱动电机8和第一主控制器9，所述第一驱动电机7驱动所述主扫描架3沿着所述导轨2移动，所述第二驱动电机8驱动所述扫描相机5沿着所述横向导杆4移动，所述第一主控制器9控制所述第一驱动电机7和第二驱动电机8。
第一主控制器9可以采用普通电脑、工控机、单片机等能够进行数据处理的控制器，第一驱动电机7和第二驱动电机8可以采用步进电机等能够驱动部件移动的电机装置。通过第一主控制器9对第一驱动电机7和第二驱动电机8的精确控制，可以控制扫描相机的精确位移，而且可以实现扫描相机控制的自动化，即用户只需要将扫描参数(包括待扫描图像尺寸，扫描区域的行数与列数等)输入第一主控制器9，第一主控制器9会自动控制扫描相机的移动与拍摄，避免人工移动扫描相机带来的误差或错误。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，扫描仪还可包括第三驱动电机10，所述主扫描架3还包括竖向支架6，所述横向导杆4可移动地安装在所述竖向支架6上，所述第一主控制器9控制所述第三驱动电机10驱动所述横向导杆4沿着所述竖向支架移动。本实施例即利用第一主控制器9来控制扫描相机5的高度，使得操作更为便利。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，扫描仪还可包括如下结构，所述扫描平台1的相对两侧均装设有导轨2，所述主扫描架3还包括第一支架11和第二支架12，所述第一支架11和第二支架12分别可移动地装设在相对两侧的所述导轨2上，所述横向导杆4架设在所述第一支架11和第二支架12之间。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，所述横向导杆4同样可以可移动地架设在所述第一支架11和第二支架12之间，以便能够调节扫描相机5的高度，。
在本发明的一个实施例中，如图7所示，所述扫描仪还可包括第四驱动电机13、第五驱动电机14和第二主控制器15，所述第四驱动电机13驱动所述第一支架11和第二支架12分别沿着所述导轨2同步移动，所述第五驱动电机14驱动所述扫描相机5沿着所述横向导杆4移动，所述第二主控制器15控制所述第四驱动电机13和第五驱动电机14。
第二主控制器15同样可以采用普通电脑、工控机、单片机等能够进行数据处理的控制器，第四驱动电机13和第五驱动电机14同样可以采用步进电机等能够驱动部件移动的电机装置。他们的原理和作用与第一主控制器9、第一驱动电机7和第二驱动电机8的原理和作用相同，这里不再赘述。
本实施例的相对两侧导轨2均内置皮带，皮带通过第四驱动电机13带动第一支架11和第二支架12的移动，第一支架11和第二支架12通过连轴器和同步连接杆保持同步移动。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，所述扫描仪还可包括第六驱动电机16，所述横向导杆4可移动地架设在所述第一支架11和第二支架12之间，所述第二主控制器15控制所述第六驱动电机16驱动所述横向导杆4沿着所述第一支架11和第二支架12移动。
在本发明的一个实施例中，如图9所示，为了取得更好的拍摄效果，扫描仪还包括闪光灯17和/或漫反射板18。
闪光灯17用于增强扫描相机5拍摄时的光线效果，所述漫反射板用于增强光的漫反射效果，使得待扫描图像的受光更加均匀，保证亮部暗部各个细节数据采集时细节的最佳质量和暗部细节不丢失。为了取得更好的扫描效果，可以在扫描之前通过测光表多次测量待扫描图像各个部位的受光度，由于装置是固定的，所以一次测光可以使用多次。
上述闪光灯17和/或漫反射板18同样可以通过主控制器进行控制。
如图10所示，本发明第二方面提出的一种扫描方法的实施例包括以下步骤：
将待扫描图像放在扫描平台上；
将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域(M、N均为大于等于1的整数)；
将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据；
将所述M×N个子图像数据拼接形成扫描图像数据。
上述M×N个子图像数据拼接形成扫描图像数据的过程可以通过PTgui软件进行自动拼接，这里不再详述。
本发明的一个实施例中，所述将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域的步骤中划分的M行N列个扫描区域的大小相同。
如图11所示，本发明的一个实施例中，所述将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据的步骤包括以下步骤：
驱动主扫描架沿着导轨移动至第一行的位置；
驱动扫描相机沿着横向导杆移动至第一列的位置，使得扫描相机处于第一行第一列扫描区域的中心上方，扫描相机进行拍摄得到第一行第一列的子图像数据；
驱动扫描相机沿着横向导杆分别移动至第2-N列的位置，使得扫描相机分别处于第一行第2-N列的位置，分别进行拍摄得到第一行第2-N列的子图像数据；
驱动主扫描架沿着导轨分别移动至第2-M行的位置重复上述步骤得到M×N个子图像数据。
本发明实施例的上述扫描仪及扫描方法尤其适用于大幅面图像的扫描，一次扫描可以获得6亿以上像素的影像(图像大小约2GB)，具有良好的市场前景。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (13)

1.一种扫描仪，其特征在于，包括扫描平台，所述扫描平台至少一侧装设有导轨，所述导轨上可移动地装设有主扫描架，所述主扫描架包括横向导杆，所述横向导杆上可移动地装设有扫描相机。
2.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述横向导杆平行于所述扫描平台所在平面。
3.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述主扫描架还包括竖向支架，所述横向导杆可移动地安装在所述竖向支架上。
4.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，还包括第一驱动电机、第二驱动电机和第一主控制器，所述第一驱动电机驱动所述主扫描架沿着所述导轨移动，所述第二驱动电机驱动所述扫描相机沿着所述横向导杆移动，所述第一主控制器控制所述第一驱动电机和第二驱动电机。
5.如权利要求4所述的扫描仪，其特征在于，还包括第三驱动电机，所述主扫描架还包括竖向支架，所述横向导杆可移动地安装在所述竖向支架上，所述第一主控制器控制所述第三驱动电机驱动所述横向导杆沿着所述竖向支架移动。
6.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述扫描平台的相对两侧均装设有导轨，所述主扫描架还包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架分别可移动地装设在相对两侧的所述导轨上，所述横向导杆架设在所述第一支架和第二支架之间。
7.如权利要求6所述的扫描仪，其特征在于，所述横向导杆可移动地架设在所述第一支架和第二支架之间。
8.如权利要求6所述的扫描仪，其特征在于，还包括第四驱动电机、第五驱动电机和第二主控制器，所述第四驱动电机驱动所述第一支架和第二支架分别沿着所述导轨同步移动，所述第五驱动电机驱动所述扫描相机沿着所述横向导杆移动，所述第二主控制器控制所述第四驱动电机和第五驱动电机。
9.如权利要求8所述的扫描仪，其特征在于，还包括第六驱动电机，所述横向导杆可移动地架设在所述第一支架和第二支架之间，所述第二主控制器控制所述第六驱动电机驱动所述横向导杆沿着所述第一支架和第二支架移动。
10.如权利要求1-9任一所述的扫描仪，其特征在于，还包括闪光灯和/或漫反射板。
11.一种扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待扫描图像放在扫描平台上；
将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域(M、N均为大于等于1的整数)；
将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据；
将所述M×N个子图像数据拼接形成扫描图像数据。
12.如权利要求11所述的扫描方法，其特征在于，所述将待扫描图像划分为M行N列个扫描区域的步骤中划分的M行N列个扫描区域的大小相同。
13.如权利要求11所述的扫描方法，其特征在于，所述将扫描相机移动至所述各个扫描区域上方位置进行拍摄得到M×N个子图像数据的步骤包括以下步骤：
驱动主扫描架沿着导轨移动至第一行的位置；
驱动扫描相机沿着横向导杆移动至第一列的位置，使得扫描相机处于第一行第一列扫描区域的中心上方，扫描相机进行拍摄得到第一行第一列的子图像数据；
驱动扫描相机沿着横向导杆分别移动至第2-N列的位置，使得扫描相机分别处于第一行第2-N列的位置，分别进行拍摄得到第一行第2-N列的子图像数据；
驱动主扫描架沿着导轨分别移动至第2-M行的位置重复上述步骤得到M×N个子图像数据。
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