CN106170974A - 在自动化的动态比例修正的情况下扫描大尺寸格式的扫描模板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在扫描过程期间借助于扫描仪（1）来在自动化的动态比例修正的情况下扫描大尺寸格式的扫描模板（4）的方法，所述扫描仪（1）具有用于扫描所述扫描模板（4）的级联状地布置的图像采集元件（2），其中借助于拼接方法组合相邻的传感器元件（11至14）的图像信息并且确定偏移值（Vn），所述方法具有如下步骤：S1：通过内插n个偏移值（Vn）的y方向分量来导出针对所组合的图像的每个图像行的偏移值（V）；S2：将所述偏移值（V）与额定值（S）相比较，以确定针对每个图像行的相对偏差并且使所述相对偏差相加直到所述相对偏差的总和已经达到对应于用于缩放图像信息的最小可能的错误修正的值；以及S3：通过针对错误修正采取所述值来缩放图像信息或图像信号。

Description

在自动化的动态比例修正的情况下扫描大尺寸格式的扫描模 板的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在扫描过程期间借助于扫描仪来在自动化的动态比例修正的情况下扫描大尺寸格式的（grossformatig）扫描模板（Scan-Vorlage）的方法，所述扫描仪具有用于扫描所述扫描模板的图像采集元件，其中所述图像采集元件由至少两个级联状地布置的、具有至少一个重叠区域的传感器元件形成，在所述传感器元件中，借助于拼接（Stitching）方法在所述传感器元件的至少一个重叠区域中组合图像信息，其中在搜索区域之内对所述至少一个重叠区域搜寻图像信息，而且通过比较全等的图像信息来确定不仅在x方向而且在y方向上的偏移值。

背景技术

这样的扫描方法尤其是用于不仅在大尺寸格式的扫描模板的宽度方面而且在大尺寸格式的扫描模板的长度方面的扫描，在所述大尺寸格式的扫描模板中，扫描系统的靠置区域（Anlagebereich）小于要使用的扫描模板。

借助于在图像采集元件或者图像传感器上的传送辊（Transportwalze），大尺寸格式的扫描系统将要扫描的文档模板传送过去。在此，覆盖了整个扫描宽度的连续的图像采集元件（例如接触式图像传感器（Contact Image Sensor（CIS）））可得到应用。这样的大尺寸格式的扫描系统例如在DE 10 2009 011 945 B4 中被描述。

一般公知的是，在大尺寸格式的扫描系统中也采用多个并排级联状地重叠布置的图像传感器或者传感器元件、如行传感器（例如小的CIS或者CCD）。所使用的CIS图像传感器以高件数被用于办公室（Office）区域中的小尺寸格式的扫描系统（DIN A 3或者DIN A 4）并且因此是成本有利的。

为了按正确比例地对扫描模板进行成像，必须保证图像传感器的行扫描频率任何时候都与传送速度同步。在采用步进电动机或者编码器时，传送辊的旋转速度是足够精确地已知的。然而在实践中，由于机械容差（辊直径等等）并且尤其是由于在文档传送时的打滑而发生传送速度与额定值的偏差。尤其是在重的文档和/或具有平滑的表面的文档的情况下可增加地发生打滑，因为传送机构必须抗文档的重力地工作，特别是在大于DIN A 3的大尺寸格式的扫描模板的情况下，扫描仪的靠置区域一般明显小于文档，使得该文档垂直向下地悬着。扫描模板中的小的波纹或者弯折也可导致错误。造成困难地附加有，传送速度、也就是说扫描模板的通过速度经此也可在扫描过程期间遭受微小的波动。

传送速度例如由于在文档传送时的打滑而造成的与额定值的偏差的问题可以以公知的方式通过使用修正因数来解决。对此，用户可全局地设置固定的修正因数。但是也可能针对每个扫描过程单独地预先给定修正因数。也可以将确定的修正因数分派给例如具有不同程度平滑的表面的各种介质类型，接着在每个扫描过程之前要手动地选择所述确定的修正因数。接着，通过所述静态的修正方法固定地影响和修正针对全部要扫描的文档的行扫描频率或者电动机速度。然而，这对于用户是很昂贵的并且容易出错的，因为该用户必须针对各种文档类型确定修正因数并且也必须在每个扫描过程中都应用这些修正因数。此外，传送速度的波动借此在扫描过程期间不能被补偿。这样，模板的传送速度中的如下波动不能通过公知的静态的修正方法来补偿：所述波动例如在由用户引导所述模板时由于模板的不经意的刹住而形成。但是，传送速度中的由于重的文档而形成的波动也不能通过公知的静态的修正方法来补偿，所述重的文档首先从模板台（Vorlagetisch）向下悬着并且使模板驱动装置承受重的负荷，所述重的文档在进一步传送期间使驱动装置承受正常的负荷，而且所述重的文档在扫描过程结束时从在扫描仪的出口上的模板台往下地悬着并且拉模板驱动装置。

在级联状地布置图像传感器的情况下，为了在整个扫描宽度上实现连续的扫描图像，必需将各个图像传感器的图像数据组合成总图像。通过适当的软件方法（例如所谓的拼接方法）来修正各个图像传感器在x和y方向上的错位或重叠，以便获得连续的扫描图像。

除了利用静态地被配置的重叠区域工作的扫描方法之外，还存在如下方法：所述方法在运行时依据图像信息动态地确定偏移。

例如在WO 2012/146358 A2中描述了一种这样的用于大尺寸格式的扫描系统的扫描方法，所述扫描系统具有级联状地、布置有重叠区域的图像采集元件，以扫描大尺寸格式的扫描模板，其中借助于拼接方法在图像采集元件的重叠区域中组合图像信息，其中在搜索区域之内对重叠区域搜寻图像信息，借助于在扫描模板的所规定的搜索区域之内进行纹理识别、对所识别的纹理中的信息密度进行评价以确定纹理内容的量度、根据所识别的纹理的纹理内容的量度对信息密度进行加权、在扫描模板的所规定的搜索区域之内探测全等的图像元素、根据从所述纹理导出的权重和每次测量的所确定的偏差来确定每个测量点的被加权的偏差、根据所述被加权的偏差来确定所述偏差的被加权的平均值并且根据与偏移值的偏差的所述被加权的平均值来计算，以修正被错位的图像元素的位置，以致使所述图像元素一致。在此，在总是第二图像采集元件的扫描方向上被记录的图像元素被拉到由总是第一图像采集元件记录的全等的图像元素上。在此，由于在扫描过程中出现的、在全等的图像元素之间的不可预测的偏移而可在所组合的图像中形成失真。按正确比例的成像不被确保。

根据WO 2012/041389A1公知了一种用于2D校准扫描仪的图像传感器的取向的方法，所述图像传感器例如重叠地扫描一扫描模板，其中每个图像传感器都采集二维图像。为了确定在两个方向或者维度上的偏移，使两个图像彼此相互关联（korrelieren）。

DE 36 11 984 C2公开了一种模板读取设备，其中与相应的所希望的模板读取比例一致地，被输送给行传感器的激励脉冲的相位差可被改变。借此，模板读取比例可以平稳地变化。然而，根据确定的预给定来进行所述平稳的变化。为了进行自动化比例修正而在扫描过程期间的错误识别和对错误的自动化的并且动态的补偿在这里没有被激发。

US 2011/0292469 A1也公开了一种动态的拼接方法，借助于所述动态的拼接方法来聚集由级联地布置的传感器元件记录的全等的图像内容。这里既不激发静态的比例修正也不激发动态的比例修正。

发明内容

本发明以如下任务为出发点：在开头所提到的类型的扫描方法中以简单的方式执行比例修正，在所述比例修正中，因为例如传送速度和行扫描频率由于打滑而不同步，所以由于传送速度与额定值的偏差引起的错误自动地被修正，而且传送速度在扫描过程期间的波动例如通过移动纸张和/或环路形成（Schlaufenbildung）来补偿。

按照本发明，针对在开头所提到的类型的方法，该任务通过在专利权利要求1中所说明的特征来解决。有利的构造方案在从属专利权利要求中被说明。

按照本发明，该任务通过如下步骤来解决：

S1 通过内插（Interpolation）n个偏移值的y方向分量来导出针对所组合的图像的每个图像行的偏移值，

S2 将所述偏移值与额定值相比较，以确定针对每个图像行的相对偏差并且使所述相对偏差相加直到所述相对偏差的总和已经达到如下值：所述值对应于用于缩放图像信息的最小可能的错误修正，以及

S3 通过针对错误修正采取（Uebernahme）所述值来缩放图像信息或图像信号。

由此，可以以简单的方式执行比例修正，其中自动地修正通过例如由于因打滑而异步的传送速度和行扫描频率造成的传送速度与额定值的偏差引起的错误，而且例如通过移动纸张和/或环路形成来补偿传送速度在扫描过程期间的偏差。因为该比例修正不是静态地被应用到整个被组合的图像上，而是按照最小可能的错误修正只被应用到小的图像区域上，所以该比例修正也是动态的。

为了按照方法步骤S1确定偏移值，可以以有利的方式根据重叠区域的所有偏移值形成平均值。

按照本发明，根据在前面的与后面的传感器元件之间的物理间距可以尤其是通过校准而确定或者固定地预先给定额定值。

已经被证明为有利的是：通过按照方法步骤S3a删去图像行或者按照方法步骤S3b使图像行加倍作为图像缩放，或者可替换地通过修正行扫描频率或者电动机速度，进行按照方法步骤S3的缩放。在此，被看作最小可能的错误修正的是：相对偏差的总和例如已经达到了要添加的或要消除的行的大小，或者也可以已经达到了添加或消除步进电动机的步长（Schritt）或者传感器元件的时控（Taktung）的时控脉冲。

已经被证明为有利的是：为了按照方法步骤S1确定偏移值，执行对所述行的所确定的偏移值的过滤、尤其是滑动平均，或者确定在扫描模板在相应的前面的与后面的传感器元件上经过之间的在图像行中的间距。

附图说明

本发明随后依据在附图中所示出的实施例进一步被解释。

图1示出了具有图像采集元件和反射器辊（Reflektorwalze）的扫描仪，

图2示出了具有级联状地布置的传感器元件的扫描仪，

图3示出了针对大尺寸格式的扫描仪的拼接方法的方法步骤，

图4示出了针对大尺寸格式的扫描仪的用于自动化比例修正的反映发明本质的（erfindungswesentlich）方法步骤，和

图5示出了按照图4的用于自动化比例修正的反映发明本质的方法步骤的完善方案（Verfeinerung）。

具体实施方式

在图1中示出了具有图像采集元件2的扫描仪1，在所述图像采集元件2之前布置有玻璃板3。通过反射器辊5借助于弹簧6将扫描模板4压向该玻璃板3。在此，弹簧6有力地作用在反射器辊5的侧面区域7上并且借此将反射器辊5压向扫描模板4。反射器辊5的侧面区域7被配备有侧面的挡块（Anschlag），所述侧面的挡板具有比反射器辊5的中间区域8更大的直径。由此，在中间区域8中在反射器辊5与玻璃板3之间形成具有被限定的大小的缝隙9，所述被限定的大小保证了扫描模板4在玻璃板3上的最优的靠置（Anlage）。此外，在反射器辊5的中间区域8中的缝隙9导致了针对扫描模板4的足够的空间。

在图2中以俯视图示出了包括四个为了扫描大尺寸格式的扫描模板4而级联状地或者锯齿状地被布置的传感器元件11至14的图像采集元件2。每个传感器元件11至14都被分配有具有在中间区域8中相对于侧面区域7被减小的直径的未被驱动的反射器辊5。搜索区域10被分配给扫描模板4，在所述搜索区域10中借助于拼接方法搜寻图像信息，以便将由于在传送扫描模板4期间的速度波动而在级联状地被布置的传感器元件11至14之下出现的、不可控制的、非线性的信息偏移消除。

图像采集元件2的输出信号以公知的方式被输送给引起图像信号的组合的处理电路。在此，在按照本发明的扫描方法中采用具有动态的修正算法的自适应的拼接方法，所述自适应的拼接方法随后依据图3被描述。

现在，依据图3进一步解释如其在图2中示意性地被示出的用于大尺寸格式的扫描仪1的方法流程。在此，借助于拼接方法来在传感器元件11至14的重叠区域15中组合图像信息，其中在搜索区域10之内对重叠区域15搜寻图像信息，如这例如在WO 2012/146358 A2中进一步被描述的那样。

在拼接方法的第一方法步骤a)中，在扫描模板4的被规定的搜索区域10之内执行纹理识别。在第二方法步骤b)中，在所识别的纹理中对信息密度进行评价，以确定针对纹理内容的量度。在第三方法步骤c)中，根据所识别的纹理的纹理内容的量度由此产生对信息密度的加权。

同时，按照方法步骤d)，执行对在扫描模板4的被规定的搜索区域10之内的全等的图像元素的探测。在方法步骤e)中，利用所述值来执行根据从纹理导出的权重和每次测量的所确定的偏差来对每个测量点的被加权的偏差的确定。在方法步骤f)中，根据所述被加权的偏差来确定由针对每个图像点的所述被加权的偏差构成的偏差的被加权的平均值。

按照方法步骤g)，从所述偏差的被加权的平均值产生对用于修正被错位的图像元素的位置的偏移值的计算，以致使所述图像元素一致。

在图4中示出了按照本发明的针对大尺寸格式的扫描仪1的具有自动化比例修正的扫描方法的反映发明本质的方法步骤。在方法步骤S1中，通过内插由拼接方法中的方法步骤a)至g)所确定的偏移值的y方向分量来确定偏移值。

所述偏移值V在按照方法步骤S2的额定值比较中被分类，并且紧接着相加直到所述偏移值V的总和已经达到如下值：所述值对应于用于缩放图像信息的最小可能的错误修正。

按照方法步骤S3，通过针对错误修正采取所述值来缩放图像信息或图像信号。

在方法步骤S4中确定针对按照方法步骤S2的额定值比较必要的比较数据、即额定值S，在所述方法步骤S4中例如通过校准来确定或者固定地预先给定在前面的与后面的传感器之间的物理间距。

现在，图5示出了按照图4的用于针对大尺寸格式的扫描仪1的自动化比例修正的反映发明本质的方法步骤的完善方案。在方法步骤S1中确定偏移值V。

在方法步骤S2中执行的额定值比较必要时导致被相加的偏差。如果被合计的偏差F超过对应于最小可能的错误修正的正的或负的阈值±Fs，那么开始不同的方法步骤。如果所述偏差F超过阈值+Fs（F>+Fs），那么根据方法步骤S3a执行对图像行的删去或者删掉。如果所述偏差F小于阈值-Fs（F<-Fs），那么利用方法步骤S3b促使行加倍。如果所述偏差F在-Fs与+Fs之间（-Fs>F<+Fs），那么图像信息或图像信号保持不变。

按照本发明的用于自动化比例修正的方法使用由拼接方法所确定的偏移值，以便在运行时执行动态的比例修正。

在开头所描述的动态的拼接方法针对所组合的图像的每个图像行和每个重叠区域15确定在行进方向上的偏移值，所述偏移值说明了在文档（扫描模板4）在相应的前面的与后面的传感器元件11至14上经过之间的在图像行中的间距。如果拼接方法只针对每个第n个图像行确定偏移值，那么通过内插所述偏移值可以导出针对每行的偏移值。在多个重叠区域15的情况下，所述新的方法首先由重叠区域15的所有偏移值形成平均值。通过与在前面的与后面的传感器元件11至14之间的物理间距作为例如已经通过校准被确定或者固定地被预先给定的额定值的额定值比较S2，所述新的方法针对每个图像行确定相对偏差。

在此，与额定值的偏差例如可能有如下两个原因：

－ 传送速度和行扫描频率不同步（打滑等等）

－ 文档段（图像行）不曾以最短距离经过在前面的与后面的传感器之间的路程。这可以通过移动纸张和/或环路形成来进行。

如果可通过该机制来保证该文档平均在前面的与后面的传感器元件11至14之间经过相同长的路程（例如最短距离），那么所述具有适当的过滤的方法（例如对所述行的被确定的偏差的滑动平均或者滑动的被加权的平均值形成）可以近似确定比例偏差，而且可以通过缩放图像、例如通过删去S3a或加倍S3b图像行来修正比例偏差。

参考符号列表

1 扫描仪

2 图像采集元件

3 玻璃板

4 扫描模板

5 反射器辊

6 弹簧

7 侧面区域

8 中间区域

9 缝隙

10 搜索区域

11 第一传感器元件

12 第二传感器元件

13 第三传感器元件

14 第四传感器元件

15 重叠区域

S1至S4和a)至g) 方法步骤

S 额定值

V 偏移值

F 相加的偏差（错误）

Fs 错误阈值

Claims (7)

1.用于在扫描过程期间借助于扫描仪（1）来在自动化的动态比例修正的情况下扫描大尺寸格式的扫描模板（4）的方法，所述扫描仪（1）具有用于扫描所述扫描模板（4）的图像采集元件（2），其中所述图像采集元件（2）由至少两个级联状地布置的、具有至少一个重叠区域（15）的传感器元件（11至14）形成，在所述传感器元件（11至14）中，借助于拼接方法在所述传感器元件（11至14）的至少一个重叠区域（15）中组合图像信息，其中在搜索区域（10）之内对所述至少一个重叠区域（15）搜寻图像信息，而且通过比较全等的图像信息来确定不仅在x方向而且在y方向上的偏移值（Vn），所述方法具有如下步骤：

S1 通过内插n个偏移值（Vn）的y方向分量来导出针对所组合的图像的每个图像行的偏移值（V），

S2 将所述偏移值（V）与额定值（S）相比较，以确定针对每个图像行的相对偏差并且使所述相对偏差相加直到所述相对偏差的总和已经达到如下值：所述值对应于用于缩放图像信息的最小可能的错误修正，以及

S3 通过针对错误修正采取所述值来缩放图像信息或图像信号。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

为了按照方法步骤S1确定偏移值（V）而根据重叠区域（15）的所有偏移值（Vn）形成平均值。

3.根据权利要求1或1所述的方法，

其特征在于，

根据在前面的与后面的传感器元件（11至14）之间的物理间距尤其是通过校准来确定或者固定地预先给定额定值（S）。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，

其特征在于，

通过删去（S3a）图像行或者使图像行加倍（S3b）作为图像缩放来进行按照方法步骤S3的缩放。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，

其特征在于，

通过修正行扫描频率和/或电动机速度来进行按照方法步骤S3的缩放。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，

其特征在于，

在按照方法步骤S1确定偏移值（V）时执行对所述行的所确定的偏移值（Vn）的过滤、尤其是滑动平均。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，

其特征在于，

为了按照方法步骤S1确定偏移值（V），确定在所述扫描模板（4）在相应的前面的与后面的传感器元件（11至14）上经过之间的在图像行中的间距。