CN1093297C - 全像扫描装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种全像扫描装置与方法，是利用一透明介质提供一扫描平面以一平面扫描装置扫描该扫描平面取像，而将取得的影像资料储存于存储器。取像过程中，代表三维空间的影像资料是依时间顺序取得其成分。处理装置比较连续时间中取得的相邻影像的同位置像素的灰度值，将较低的灰度值取代原储存的影像资料的像素灰度值，而更新该储存影像资料。由此可取得全影像的轨迹资料作为取像的结果，而完成全像扫描。
Description
本发明涉及一种全像取像装置及方法，特别涉及一种全像扫描装置与方法。本发明提供一种三维空间影像扫描装置及方法，特别适合对指纹作全指纹扫描。
对于具有三维空间外型的影像，以仅具有二维取像功能的取像装置取像，输入电脑系统进行处理，是目前在产业上常用的方法。目前可见的取像装置，例如扫描器、CCD摄影机，由于仅具对二维(平面)影像进行取像的功能，如欲对具三维空间外型的物体取像，则必须在取像过程中，调整聚焦镜头的焦距，进行连续取像，这种设备成本昂贵，控制复杂，且经取像后的影像尚须经复杂的运算，还原成原来的影像资料处理非常费时。
以指纹影像的输入为例，人体的手指是具有三度空间外型的物体。传统取像方式是利用一张指纹卡，给欲取像的手指沾上油墨，按压在指纹卡，并令手指转动，以在指纹卡上留下指纹经过的轨迹，由此取得全指纹的影像。转印在指纹卡上的全指纹影像，可以置于影像扫描器上，由扫描器扫描后，输入电脑装置，以供处理。
不过，在进行此种取像的过程中，必须准备特殊的指纹卡及油墨，无法随时取像。且取像时手指必须沾粘油墨，造成污染及不快感觉。再者，因使用油墨及按压的技术问题，取得的指纹影像极易产生于污点、沾粘等杂讯，不利于后续处理。
目前利用CCD摄影机取像，在取像时利用一透明光导体基板(例如玻璃板)，令欲取像的手指按压在透明基板上转动，而由位于透明基板另一侧的CCD摄影机以连续拍摄的方式取像，也可取得代表全指纹影像的连续画面。不过，由此取得的连续画面，其拍摄频率一般均控制在每秒30幅画面左右。以取像时间2秒计，大约取得60张画面。如果每张画面的尺寸为512×480像素(pixels)，每一像素为256灰度级(以8位代表)则取得每一画面需240k空间，而取得60张黑白指纹画面至少需14M存储空间。
在还原时，这些画面再依既定的法则运算，得出指纹出现的轨迹，作为全指纹影像资料。当然，在摄取全指纹影像时，不需以如此高速率取像。一般而言，每秒2幅画面为合理速度。每次摄取10幅画面即可适用。在背景下，电脑大约需要10×240k＝2.4M存储空间，以速度为66MHz的处理器(例如486DX2-66 CPU)处理，约需1.3秒。此外，因为还原运算繁杂，程式设计不易。因此这种系统无法对全指纹取像作实时处理。同时，在此处理中，不能同时看到指纹轨迹的变动。
因此目前需要一种全像扫描装置与方法，可对三维空间的影像进行即时扫描。同时也需有一种全像扫描装置，可以利用简化的处理，缩短扫描处理所需时间。
本发明的目的在于提供一种全像扫描装置与方法，以简化三维空间影像取像方法，提高处理速度。
本发明的目的也在于提供一种新颖的全像扫描法则，以实现三维空间物体的即时取像。
依据本发明的全像扫描装置与方法，利用一透明介质提供一扫描平面，以一平面扫描装置扫描该扫描平面取像，而将取得的影像资料储存于存储器。取像过程中，代表三维空间的影像资料是依时间顺序取得其成分。处理装置比较连续时间中取得的相邻影像的同位置像素的灰度值，将较低的灰度值取代原储存的影像资料的像素灰度值，而更新该储存影像资料。由此可取得全影像的轨迹资料作为取像的结果，而完成全像扫描。
本发明的上述及其他目的及优点，可由以下说明并参照下列附图而更显清楚：
第1图表示本发明全像扫描装置的系统图。
第2图显示本发明另一实施例的扫描机构示意图。
第3图表示本发明全像扫描方法的流程图。
第4图即表示以本发明全像扫描方法取得的第一页指纹影像资料。
第5图即表示以本发明全像扫描方法取得的第二页指纹影像资料。
第6图表示将先前影像资料与新取像的影像资料作比较之后，更新该先前影像资料的结果。
第7图表示影像感测器于取得第5图影像后，另取得的新影像资料。
第8图则表示依据第8图的影像资料更新第7图的影像后的结果。
以下依据附图说明本发明全像扫描装置与方法的实施例。
图1为表示本发明全像扫描装置与方法装置的系统图。如图所示，本发明的全像扫描装置与方法是利用一透明介质(1)提供一扫描平面(1a)并以一平面扫描装置(2)对该扫描平面取像。该平面扫描装置(2)具有一光源(21)，对该扫描平面(1a)发出光线，一聚焦镜头(22)将在该扫描平面(1a)反射、载有扫描影像信息的光线集中，该聚焦镜头(22)的扫描光线下游侧为一组影像感测器(23)。该影像感测器(23)可为一组电荷耦合元件(CCD)阵列，或一组接触式影像感测器(ContactImage Sensor-CIS)阵列。如利用接触式影像感测器，则镜头(22)可使用自聚焦透镜阵列(Selfoc Lens Array)。该平面扫描装置(2)以每秒2页的频率取像，并将取得的一页影像输入电脑的存储器(3)之内。
在本发明的全像扫描装置与方法另一实施例中，是利用一三棱镜提供一扫描平面。图2显示本发明另一实施例的扫描机构示意图。图中，与第1图相同的元件，均标以相同编号。如图2所示，光源(21)发出的光线进入棱镜(4)后，经折射而进至扫描平面(42)。因棱镜之特性在扫描平面(42)形成全反射，而经折射离开棱镜(4)进入镜头(22)。当以手指等物体按压该扫描平面(42)时，手指的指纹部份(凸出部份)将破坏该扫描平面(42)的全反射，降低该部份的亮度。因此，在影像感测器(23)所感测到的光线，代表指纹部份将具有较低的亮度。记录该亮度较低部份的信息，即可获得指纹影像资料。
以下仍以指纹取像为例，说明本发明全像扫描装置与方法取像的方法。
图3表示本发明全像扫描装置与方法取像方法的流程图。在取像时，首先于(101)步启动光源(21)发出光线至扫描平面(1a)或(42)。在(102)步使用者的手指在扫描平面(1a)或(42)按压并转动，而同时，在(103)步，影像感测器(23)以每秒2画面的频率取像。得到的是一连串手指动作的影像。
当影像感测器(23)取得一页扫描影像后，即在(104)步将所取得的指纹影像资料储存在存储器(3)内。所储存的影像资料是为一灰度影像资料，其中，以灰度为256阶为例，令0表示全黑的亮度，255表示全白的亮度，150表示灰色的亮度。第4图即表示如此取得的一页指纹影像资料。
在(105)步，使用者手指连续转动，而影像感测器(23)再度取得第二页指纹影像(如第5图所示)。此时，处理装置(5)在(106)步比较存储器(3)内的先前影像资料与新取像的影像资料的灰度级，并于(107)步将两页指纹影像资料中相同位置的像素的灰度之最小值储存于该存储器(3)内，而更新该先前影像资料，其结果如第6图所示。
在(108)步，处理装置(5)判断取像是否结束，如否，则回到(105)的步骤，并重复(105)至(107)的步骤，直到取像结束。第8图表示影像感测器(23)于取得第5图影像后，另取得的新影像资料，第8图则表示依据第7图的影像资料更新第6图的影像后的结果。
当处理装置(5)判断为取像结束后，即于(109)步输出最后经更新的影像资料。该影像资料代表取像时该手指指纹在扫描平面留下的轨迹。
利用本发明的方法处理十张画面，所需存储空间为2×240k＝480k，仅需时约1.1秒。且其处理系连续处理，可在扫描全指纹的过程中进行实时处理，使用者可在电脑萤幕上看到取像结果及品质，免除常规装置取像完尚需等待的缺点。
如上所述，本发明的全像扫描装置与方法利用新颖的设计，可以在取像动作的同时，完成记录指纹轨迹的操作，不需象现有技术那样，必须于取像之后，再对取得的大量指纹影像资料进行处理，大大提高处理效率。使用者按压完毕，即可取得所需的全指纹影像。再者，由于利用上述取像法则，也不需使用大量记忆装置储存所有影像资料，更可大大降低装置成本。
此外，本发明的实施例虽以指纹作为说明的实例，但该取像装置及方法可以应用于各种光体影像的取像，这是不言而喻的。
以上是对本发明全像扫描装置与方法实施例的说明，本技术领域内的熟练人员不难由上述的说明理解本发明的精神，进而作出不同的衍伸与变化，但只要不超出本发明的精神，均应包含于其权利要求的范围之内。
Claims (7)
1.一种全像扫描装置，包括：
一扫描平面装置，以将被扫描物的表面转变为一实质平面；
一平面扫描装置，以对该扫描平面手段所提供的扫描平面连续进行光学扫描，并将所得影像资料转变成数位形式；及
一处理装置，以将该平面扫描装置历次输出的数位影像资料加以结合，并输出其处理结果；其特征在于，该平面扫描装置输出的数字影像资料包括一扫描影像资料的各像素的灰度值；且该处理装置比较至少二连续扫描影像资料中代表同一地址像素的灰度值，并以代表较暗灰色度的灰色度值作为该像素的灰色度值。
2.如权利要求1所述全像扫描装置，其中的扫描平面装置包括一透明介质。
3.如权利要求2所述全像扫描装置，其中的透明介质包括一三棱镜。
4.如权利要求1所述全像扫描装置，其中的平面扫描装置包括：一光源，用以提供一扫描光线；一组影像感测器阵列，用以感测该光源发出的、在该扫描平面反射的光线的明暗度，输出一信号；一镜头，以将由该扫描平面反射的光线集中至该影像感测器阵列的感测面，一模数转换器，以将该影像感测输出的影像信号转变为数字形式；及一计数器，用以计数该影像感测器阵列的操作时间，并发出一信号。
5.如权利要求4所述全像扫描装置，其中的影像传感器阵列为一电荷耦合元件阵列。
6.如权利要求4所述的全像扫描装置，其中的影像传感器阵列为一接触式影像感测器，且该镜头为一组自焦透镜阵列。
7.如权利要求1所述的全像扫描装置，其中该处理装置的处理包括：
取得一次扫描的影像资料；
输出该影像资料；
取得一次扫描影像资料；
比较二次扫描影像资料中代表同地址像素的灰度值；
将代表灰度较暗之灰度值写入前一次扫描的影像资料；
输出该影像资料；及
重复取得一次扫描的影像资料、比较及写入的步骤，直到操作结束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 96113065 CN1093297C (zh) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 全像扫描装置与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 96113065 CN1093297C (zh) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 全像扫描装置与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1178956A CN1178956A (zh) | 1998-04-15 |
| CN1093297C true CN1093297C (zh) | 2002-10-23 |
Family
ID=5121732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 96113065 Expired - Lifetime CN1093297C (zh) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 全像扫描装置与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1093297C (zh) |
-
1996
- 1996-10-08 CN CN 96113065 patent/CN1093297C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1178956A (zh) | 1998-04-15 |
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