CN1083645A - 具有速度补偿的图像采集装置 - Google Patents

Abstract

一种图像采集系统包括传送目标页通过一传感 器的传送机构。该传感器扫描目标并产生由乘法器 标定的数据流以补偿传送机构的速度变化。在速度 大大低于标称速度时，传感器的扫描速率增大以对于 每个扫描行产生几个数据流，然后它们被组合成一个 单一的速度校正过的信号流以供进一步的处理。

Description

本发明涉及一种图像采集系统，尤其涉及用采集排列成卷的多张印刷页或连续馈送的多张切割印刷页的图像的装置，以确定这些印刷页是否合格，所述装置包括补偿页速度的装置。

使用具有以标称速度传送页通过一固定位置的传送机构并用传感器装置扫描它们以产生它们的电子图像的装置可校对和批准印刷的这些印刷页。使用固态传感器例如排列起来扫描一行的CCDs（电荷耦合器件）、自扫描硅光电二极管包括积分光电二极管元件的线阵、或其它单个的线型的、两维阵列的积分传感器等等，都可实现这种扫描。然而，如果传感器积分取样速率保持不变，则由于所有这些器件因被扫描目标的速度变化而产生有几何失真的图像而不被采用。

为了解决这种几何失真问题，先前的装置已包括一种同步装置，例如安装在驱动输送装置上的轴编码器，用以使扫描速率与运动同步。在这种装置中，来自扫描装置的信号值不合用，这是由于信号在取样周期内被积内，而使该信号正比于到达传感器的光量多少和正比于样本之间的时间长短。因此，被扫描页的运动变化造成成比例的信号失真。

某些已有装置已经利用自动增益控制（AGC）来补偿信号强度的变化。这种方法仅有有限的动态范围，而且产生的图像增益受图像内容的影响。还有，扫描装置要具有相当高的信号/噪声比。如果增益被调得太高，则产生的信号将会噪声太大而不能产生合意的结果。

其它已有的装置通过防止扫描装置在样本之间的那部分时间内对光进行积分，并保持扫描装置进行积分的时间不变，来补偿样本运动的变化，于是获得合用的信号。然而这种方法由于并不是全部被扫描的表面对信号具有相同的贡献而使信息失真。当扫描装置空闲时，则会失掉来自目标的信息。

还有一些其它的已有装置通过检测速度和调节摄像机和目标之间的可变中灰滤光片来校正速度变化。这种方法需要非常复杂的机械结构、有限的动态范围，和对速度快速变化的有限的反应时间。

鉴于上述已有技术的缺点，本发明的目的在于提供这样一种图像采集系统，其中从扫描装置获得的图像是稳定的，因为它补偿了被扫描的运动目标的速度变化。

本发明的再一目的在于提供一种能够处理宽范围内速度变化的自动速度补偿装置。

本发明的其它目的和优点将从下面的本发明的描述中可明显看到。简言之，按照本发明构成的图像采集装置，由传送一个目标通过传感器的传送机构和控制传感器工作的传感器控制装置组成，传送机构的速度始终受到监控且产生一倍速器输出信号以指明传送机构的速度。该输出用于标定扫描器输出的幅度以补偿传送机构的速度变化。如果速度降到预置的阈值，例如50%，以下，则扫描器的取样速率也可以增加，且完成附加计算以补偿取样速度的改变。

图1显示本发明较佳实施例的方框图;和

图2显示本发明另一实施例的方框图。

图1显示了本发明一实施例的详细情况。该图中扫描台包括鼓22，该鼓具有携带一页12的圆柱形表面24并绕轴26旋转。几个灯28、30用来照明页12。扫描装置或传感器32通过一透镜34用来对页12进行扫描，该透镜34将页12的图像聚焦到该传感器上。传感器如可由-CCDs（电荷耦合器件）的线阵组成，它实质上对沿页12的宽度延伸的一单行进行扫描，并且由传感器控制器和放大电路34对其进行控制。

轴编码器36与鼓22相连并作为同步器件。来自轴编码器36的信号送到传感器控制电路34以便对传感器输出的取样进行同步。传感器控制电路34包含：对传感器32操作的定时控制器、传感器输出的放大和信号调整器，该电路34可完成数字信息的变换。通过在精确的扫描运动的时间间隔上对传感器信号采样，对行间距采样，以及读出传感器数据来消除几何失真。

轴编码器36的输出也发给速度检测器电路38。速度检测器电路完成对轴编码信号的信号调整、滤波、速度测定和处理以产生倍速器的输出。该输出和传感器控制电路的输出在乘法电路40中相乘以准确地补偿因鼓22速度变化而变化的传感器信号，这一点下面将更详细地讨论。由于取样周期和乘数是建立在来自轴编码器同步器件的同一数据之上的，所以这种补偿能够很精确。

尤其是，传感器32和传感器控制器和信号放大电路34的运行，在由传感器的物理特性确定的某个预选速率上产生处理器20的数据处理能力等。来自传感器32的信息是作为对应于被扫描行的数据流而被提供的。数据处理器20汇集该数据以产生样本的图像。然而，如果鼓22，因而页12的速度偏离正常速度，由于传感器32以比正常鼓速度所要求的扫描周期长些或短些，则造成页12的图像亮度失真。在图1的实施例中，乘法器40用于调节来自传感器控制和信号放大电路34的信号幅度以补偿鼓22的速度变化。尤其是，速度检测器38产生一选定的倍速输出来标定传感器32的输出幅度以补偿鼓22的速度变化。例如，如果鼓以比正常速度高5%的速度旋转，则传感器控制电路34的输出减少5%。速度检测器38将提供一个对应于105%的乘数值。当该乘数值乘以来自电路34的减小的值时则补偿了增加的速度。

由速度检测器38产生的乘数值最好调节到与传感器32在相当低的速度变化上的响应一致，传感器32的响应通常也表明是一种线性变化。然而，在速度变化较高时，传感器32的响应可变为非线性。因此，速度检测器38可包括确定传感器32的适当的标定乘数的装置，例如一个查阅表44。

图1的实施例允许以约2∶1的速度范围精确地扫描目标。然而，在一个更宽的速度范围内的图像采集能由图2所示本发明增强功能的实施例获得。如图1所示实施例，被照明的页22在将该页的图像聚焦到传感器32上的透镜34的前面运动。来自轴编码器36的信号被传送到速度检测电路38。速度检测器电路如前所述完成信号调节、滤波和速度测定。对检测得的速度进行分析以确定速度范围。如果传送速度处于最大速率之半和最大速率之间，则传感器控制仍按惯例运行：送给传感器控制的信号指令它对每一个行间隔取样并扫描页22一次。速度检测器计算由传感器值所乘的倍速器输出以准确补偿取样周期方面变化的传感器信号。速度检测器将一信号送给累加器电路42以传送不变的数据，在这种速度范围内，该装置动作与第一实施例描述的装置相同。

当速度检测器感测到传送速度低于1/2最大值但高于1/4最大值时，同步信号被送到传感器控制器、乘法器和累加器。在这些情形下，传感器32由于过长的扫描时间周期可能过载。有利的是，扫描周期被缩短如下。在这速度范围内，传感器控制器对传感器每个行间距取样和读出两次。速度检测器确定倍速器的输出，它对于当前缩短的扫描周期的改变，精确地补偿传感器信号。这种计算可包括使用如上所述的查阅表44。速度检测器送一信号给累加器电路42以累加传感器样本对。累加器42组合每个被扫描行的两个样本组，导出那个行的复合取样组。例如，传感器32可包括8000个敏感元件，当鼓以它的正常速度旋转时，这些元件可被安排产生表示横跨页22的一扫描行的8000个信号的信号流。经适当A/D变换后，这些信号由传感器控制器和放大电路34馈送到速度补偿乘法器40。如果鼓12的速度跌落到它速度的一半，那么传感器32的扫描速率加倍以产生每个扫描行的8000个信号的两个信号流。这两个信号流，由乘法器40标定后用累加器42每次两个进行组合（例如，通过相加和用2除）产生单一的8000个信号的信号流给处理器。

当速度检测器检测到传送速度低于1/4最大值而大于1/8最大值时，信号被送到传感器控制器、乘法器和累加器。在这一速度范围内，传感器控制器对传感器每行四次取样和读出。速度检测器计算一个能在缩短的取样周期内准确补偿传感器信号的倍速器输出。速度检测器送一信号给累加器电路42么便将四组传感器样本相加，用4除以结果，并将这最后的数据送给处理器作分析。

用速度传感器确定速度范围、分行间隔、速度补偿乘数、累加控制和除法控制，当传送速度下降时连续应用这一原理以获得任意的速度动态范围。在这范围之上，传感器的积分时间设定在2∶1范围内，以维持信号对噪声的比值和简化传感器电路，同时保持由系统其余部分使用的数据的几何精度和光度学精度。

很显然，在不脱离所附权利要求书限定的范围，可对本发明作出种种具体修改。

Claims (12)

1、一种图像采集装置，它包含：

扫描装置；

用以传送目标以额定速度通过所述扫描装置的传送装置；

监控所述速度的监控装置；和

与所述扫描装置和所述监控装置耦连、乘以来自所述扫描装置的数据以响应所述监控装置的乘法装置。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫描装置包括：一扫描跨越所述图像的一行的线性传感器和控制所述传感器的传感器控制装置，所述传感器控制装置耦合到所述监控装置以便按照所述速度操作所述线性扫描器。

3、如权利要求1所述装置，其特征在于，所述扫描装置产生具有幅值的扫描信号，且所述乘法装置用取决于所述速度的标定因子乘以所述幅值。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，它进一步包含用于累加和组合来自所述扫描装置的数据的累加器装置。

5、一种图像采集装置，它包含：

一以某速度旋转带有一页目标的鼓;

扫描所述图像的扫描装置，所述扫描装置产生一具有幅值的扫描数据的信号流;

监控所述鼓的旋转速度的速度检测装置，所述速度检测装置产生一对应于所述鼓的速度的乘数信号;和

用所述乘数信号乘所述幅值的乘法装置。

6、如权利要求5所述装置，其特征在于，所述扫描装置以某个扫描速率扫描所述图像，且所述扫描装置按所述速度改变所述扫描速率。

7、如权利要求5所述装置，其特征在于，它进一步包含：累加来自所述相乘信号的输出信号的累加装置，所述累加装置被构造和安排成将来自所述乘法装置的几个数据流组合成一个单一的数据流。

8、一种图像采集方法，它包含的步骤为：

以某个速度传送一个目标通过一个传感器;

用所述传感器产生一个传感器信号流，每个传感器信号具有一幅值，所述信号流对应于所述目标的一行扫描;

监控所述速度以产生一表明所述速度对标称速度的改变的乘数信号;

用所述乘数信号乘所述传感器信号以获得速度被调整的信号流;和

汇集所述速度被调整的信号以获得所述目标的像。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感器信号的幅值乘以所述乘数信号。

10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感器当所述目标的第一种速度传送时产生第一种扫描速率的传感器信号流，而当所述目标以低于所述第一种速度的第二种速度传送时产生高于所述第一种速率的第二种速率的传感器信号流。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述第二种速度低于所述第一种速度一半时，所述第二种速率将两倍于所述第一种速率，以对每行扫描的两个连贯的传感器信号流。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包含步骤为：累加所述两个连贯的信号流以产生一组合的信号流。

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