CN1126989C - 数码印相机 - Google Patents

Abstract

一种数码印相机，用面阵视频显示数字光源(如CRT、LED、液晶显示器等)曝光，为扩大感光相纸的幅面，用计算机将大象素数目的数码图象分切成多帧，多个单帧分别曝光拼接成整幅高质量彩色照片。设计了相邻两帧边缘拼接的“渐层式”帧边缘处理装置和带动光源和投影透镜步进移动的装置。还有单帧畸变校正、失光校正和色彩闭路处理装置，增加扫描仪还可冲印底片、照片和印刷品等各种平面图象的照片。

Description

数码印相机

(一)技术领域

本发明属于数码记录图象的复制装置，更具体说是属于用面阵视频显示数字光源，如彩色阴极射线显示管(CRT)等曝光，用感光纸印相的数码图象的印相装置。

(二)背景技术

由于电荷耦合器件(CCD)技术的发展，电视领域的摄-录一体机中已经普遍采用。普通数码照相机像素的数目已达到百万个，最近已经有多种CCD器件制造的数码照相机产品进入市场，例如SONY产品MVC-FD81数码照相机的象素是1024×768。在新闻，网页制作等特定领域中，中档次的数码相机已经体现出其优越性。数码照相机的记录媒体可以用磁带，和电视摄录机一样，便于在电视机上放映。也有用磁盘记录的，更大的数码影象还可以用光盘。数码影象可以用计算机的显示器显示，还可以用计算机对于数码影象进行处理。相对于传统的感光材料的摄影技术而言，数码影象的优势在于：

1、操作简便，可减少中间步骤对影象素质的影响；

2、存储便利，便于查询；

3、可进行无影象损失的复制；

4、可方便进行远距离传送；

5、可进行影象色彩、密度等可视化调节；

6、加镜、加字、遮挡等特技可简单的完成。

作为一种照相技术，数码照相技术同样也有印相得到照片的需求，这就要求把数码影象(即记录媒体中记录的数据)转化为平面上的彩色图片，即数码影象的输出。通常采用的是彩色打印装置，即把一幅图象或电视的一帧打印出来。彩色打印机又可分为彩色喷墨、彩色激光和彩色热升华打印。但是彩色喷墨速度慢，形成一个中间色调的点需喷四至六次，每次着墨点不重合使影象锐度欠佳，且缺乏层次。彩色喷墨打印的另一个缺点是容易退色，保存时间半年至一年。彩色激光打印速度快，文字清晰，但是幅面小影象素质差。彩色热升华打印清晰度高，连续色调输出，但最大幅面小，色彩过于夸张，在暗部经常有跳跃性条纹，热升华相纸对紫外线及热力敏感，易退色。这三种彩色打印的成本都比彩色印相纸高。再加上彩色洗印放大的技术设备成熟，相纸可以长期保存，所以用彩色印相纸输出数码照相的照片，符合普遍的各种用户的需要。用印相纸输出需要曝光，曝光可以用三色激光方式，如意大利得士公司的产品LAMDA130，但是设备价格过于昂贵(单台高于300万元)。一般的曝光要有负片和白光源，但是实际上并不需要制作真正的负片，而是利用面阵的视频显示数字光源代替负片和白光源。这种光源可以用发光二极管(LED)，例如柯达LED20P，然而由于LED光强较低，需要使用专门制作的高感相纸，影象素质和成本都不能令人满意，此外LED易损坏，设备故障率高，单台价格高于120万元。合乎理想的方式是用彩色显示管CRT，面阵或线阵均可。现在已经有产品如日本诺日士QSS-2301和富士SFA-248的传统彩扩机上应用CRT，但由于光路和功能设计的缺陷，在QSS-2301等设备上制作相拌索引等小尺寸片(小于4×6寸)质量尚可，而片幅加大后素质急剧下降，如12×18英寸(最大)，由于象素数目有限(CRT的象素目前还很难超过2000×2000)，其效果已不能令人接受。

(三)发明的内容

本发明的目的就是提供一种改进的面阵视频显示数字光源曝光的数码影象的彩色印相机，对于数码影象进行处理，对于印相部分进行控制，分多帧分别曝光，能在大幅面(10×15英寸及以上)彩印时保持良好的素质，并利用标准的冲洗工艺对于曝光的相纸进行冲洗加工。所说的面阵视频显示数字光源是指CRT或LED、液晶显示装置、等离子体视频显示装置、YAG晶体投影装置等，即能够用于电子图象显示的视频光源。

本发明的数码印相机，包括数码影象计算机处理部分(1)、面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)和感光相纸的冲洗部分 (3)；数码影象计算机处理部分 (1)由计算机，数码记录媒体的输入装置，将数码影象的亮度、色度反转的反转数码影象的变换装置组成；面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)由CRT或LED、液晶显示装置、等离子体视频显示装置、YAG晶体投影装置，以及投影镜头组成；其特征是：

数码影象的计算机处理部分 (1)备有当图象的象素数 目超过面阵视频显示器的象素数目时就将其切分成多帧画 面的分帧处理装置和将相邻两帧画面拼接的“渐层式”帧边缘处理装置；

面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)之中，曝光的成像采用缩放投影透镜，电子快门，滤光片和曝光部分的机罩，控制面阵视频显示数字光源曝光部分在两个相互垂直方向步进移动的电路和机械装置；

感光相纸的冲洗部分 (3)采用标准RA-4冲洗工艺的冲洗机对曝光后的相纸进行彩显-漂定-水洗-烘干的冲洗过程，以及预进纸、切纸、出纸的走纸装置。

以下结合附图对于本发明的实施例加以详细的说明。

(四)附图说明

图1是本发明数码印相机三个部分的构造示意图其中(1)代表数码影象的计算机处理部分， (2)代表面阵视频显示数字光源曝光部分， (3)代表感光相纸的冲洗部分。

图2是本发明数码印相机的CRT实施例工作流程图。

图3是本发明数码印相机一个实施例的数码影象计算机处理部分的相邻两帧拼接的示意图，其中 (4)、(5)代表相邻两帧，即帧 1(4)和帧 2(5)，中间的 (6)代表过渡区。

图4是本发明数码印相机一个实施例的单帧CRT画面曝光部分的光路示意图，其中 (7)代表CRT， (8)代表光栏， (9)代表电子快门， (10)代表投影镜头， (11)代表滤色片， (12)代表机罩。

图5是本发明数码印相机曝光部分和相纸的立体图，其中(13)代表CRT和投影镜头， (14)代表X方向导轨， (15)代表Y方向导轨， (16)代表出纸轮， (17)代表进纸轮，(18)代表切刀， (19)代表相纸平面。

图6是本发明数码印相机使用的变形矫正工作流程图。

图7是本发明数码印相机使用的失光补偿工作流程图。

(五)具体实施方式

如图2所示的本发明实施例的工作流程图，其中所说的光头就是面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)的简称。图象处理首先就是当图象的象素数目超过显示器的象素数目时就将其切分成多帧，即分帧处理，有相邻两帧拼接时就使用帧边缘处理技术。

在面阵视频显示数字光源拼接曝光过程中，仅靠光学及机械定位的方法实现准确的拼接是难度极高的，实验表明人眼对0.01毫米的细线也能准确辨认。而利用机械的方法使拼接误差达到0.01毫米以内的难度较大，而且对加工要求很高，致使造价很高，本发明采取“渐层式”帧边缘处理技术，解决了面阵拼接中由系统误差引起的图象失真现象。如图3所示，在帧 1(4)和帧 2(5)拼接的过程中，将帧 1(4)右侧的10％左右的面积处理成由亮到暗的过渡区(从左到右)。同样，帧 2(5)的左侧(从左至右)为由暗到亮，这样在光头移动曝光时使帧 1(4)与帧 2(5)有部分重合(即过渡带的部分重合)，形成渐层式曝光。这样即使两帧之间走位略有误差(误差范围＜0.3毫米)。由于结合部是渐变的，在一定范围内人眼无法分辨，这样便成功地解决了拼接误差问题。

图4所示的单帧CRT光头结构和现有技术没有大的差别。

图5所示的本发明一个实施例的CRT光头和相纸的立体图中看出，CRT光头 (13)是在X，Y两个方向的导轨 (14)、(15)上运动。相纸由进纸轮 (17)和出纸轮 (16)控制，两个进纸轮之间有切相纸的切刀 (18)。切下的相纸由冲洗机接口进入冲洗机。本发明采用标准RA-4的冲洗工艺的冲洗机对曝光后的相纸进行彩显-漂定-水洗-烘干的冲洗过程，最后得到彩色照片。由于这部分是现有技术，在此不详细叙述。

由于CRT等显示器的成像扫描频率、光学成像畸变等因素影响，使其通过投影镜头所成的像带有一定的畸变，例如矩形的像不是标准的矩形。对于单帧的图象，畸变或许可以容忍，对于多帧拼接时就成为特殊的问题。本发明中利用一种变形曲线对所要发送的单帧图象进行变形补偿，使补偿过的矩形图象成像后成为标准的矩形。本发明所使用变形矫正工作流程如图6所示。将未校正的带有测试点的测试图发往CRT等显示器，如有变形就利用所得的变形标定变形补偿曲线，利用变形补偿曲线对待印的图象进行补偿。

由于CRT等显示器中央与两边发光强度不同，以及光学镜头成像的强度不均，因此存在有成像中心与两侧曝光不均匀的现象，可以称之为“失光”。失光对于单帧图象还可以容忍，对于多帧拼接时就成为一个特殊的问题。本发明针对此问题开发了失光补偿的技术，对于红、绿、蓝三色光源分别进行失光补偿。如图7所示，其中是以红色为例，绿、蓝色可以类推。将一张均匀的红色图象发往CRT等显示器，从每一点的颜色误差求出一个光源的逐点补偿比例矩阵，利用此矩阵对待印图象进行失光补偿。

由于不同品牌型号的感光相纸其特性各不相同，因此在本发明的计算机控制软件中实现了多种相纸色彩管理，用户可以方便地自己定义色彩曲线来调节光源的曝光特性，实现闭路色彩管理。

参照图2对本发明数码印相机的实施例工作流程加以说明。首先是

图象处理：用计算机对所要输出的数字图象进行切分、色彩调节、失光补偿、光学畸变校正等多种图象预处理工作，为曝光过程准备数据。

预进纸：由计算机发出命令控制进纸步进电机，按指定的纸张大小进纸。

切纸：由计算机发出命令控制切刀电机转动，带动切纸刀切纸。

进纸到位：经过载切的相纸由电机带动达到指定曝光位置。

光头归零：光头由X方向及Y方向步进电机控制通过双向导轨回归曝光的初始位置。

单帧曝光：由计算机通过视频口发送一帧数据到CRT并打开快门将图象曝光到指定相纸区域。

CRT光头移动：光头通过X方向及Y方向步进电机控制在导轨上移动并达到指定位置进行再次曝光。

通过曝光及CRT光头移动，实现了对整张相纸的分块拼接曝光。

出纸：曝光结束后，由进/出纸电机将相纸送往冲洗机进行冲洗。

冲洗：用冲洗机对曝光后的相纸进行彩显-漂定-水洗-烘干的冲洗过程，并最终得到彩色照片。

本发明的实施例中选择Sony公司生产的特丽珑型CRT，14-21英寸，栅距≤0.3毫米。由于该类型的CRT管具有平面度好，亮度、对比度高，色彩表现丰富，分辨率高等特点，对获得高品质的图象是较好选择。电子快门用于对单帧曝光时间的控制，曝光时间范围是0.5-64秒。投影透镜的物面尺寸是160×240毫米-300×450毫米，像面尺寸是100×130毫米-135×160毫米。单帧分辨率为1024×768--1900×1340。

为了扩大本发明数码印相机的输入信息来源，不但可以用数码照相机或其他数码图象的记录媒体直接输入，还可以用一个扫描仪将底片、照片或其他印刷品，甚至是平面的艺术品转化为数码图象信息，然后输入计算机处理后通过印相机得到彩色照片，这样就进一步扩大了本发明的用途。

本发明的计算机处理装置，如分帧处理、帧边缘处理、畸变矫正处理、失光补偿处理和色彩闭路管理等，都可以装置在计算机内，也可以作为计算机的附件。此外，将来在本发明专利产品出售时，还可以配送多种软件，如自我形象设计系统，梦想影院情境婚纱创意系统，以及专业图库和专用素材库等，更进一步扩大用途。

本发明的数码印相机采用了面阵视频显示数字光源拼接技术，成功地解决了对大幅面(10×15英寸及以上)高精度数码图象的曝光问题。本发明采用CRT等面阵显示器件作为曝光器件，克服了“三色激光逐点曝光方式”和“LED线阵曝光方式”感光速度慢的问题，实现了普通相纸曝光，24位色彩调节，反差调节范围大，使用户耗材成本进一步降低，同时大大降低了设备制造成本。由于CRT等显示技术发展日新月异，使印相机光源素质可以随着CRT等器件的改进而不断改进。本发明采用双向导轨、步进电机驱动光头的移动，利用面阵拼接技术，巧妙地实现了大点阵数、高精度数字图象曝光。克服了CRT等面阵显示器件精度不足的缺陷，经济有效地实现了大幅数码图象曝光成像，使设备造价与国外同类机型相比，大幅度下降，从而开辟了广阔的市场前景。

本发明虽然是用附图和实施例加以详细说明的，但是本发明并不限于附图和实施例，凡是利用了本发明的构思，本领域的技术人员看了说明书后，能够想到的任何变形技术方案，都应视为是在本件发明发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种数码印相机，包括数码影象计算机处理部分(1)、面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)和感光相纸的冲洗部分 (3)；数码影象计算机处理部分 (1)由计算机，数码记录媒体的输入装置，将数码影象的亮度、色度反转的反转数码影象的变换装置组成；面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)由CRT或LED、液晶显示装置、等离子体视频显示装置、YAG晶体投影装置，以及投影镜头组成；其特征是：

数码影象的计算机处理部分 (1)备有 当图象的象素数 目超过面阵视频显示器的象素数目时就将其切分成多帧画 面的分帧处理装置和将相邻两帧画面拼接的“渐层式”帧边缘处理装置；

面阵视频显示数字光源曝光部分 (2)之中，曝光的成像采用缩放投影透镜，电子快门，滤光片和曝光部分的机罩，控制面阵视频显示数字光源曝光部分在两个相互垂直方向步进移动的电路和机械装置；

感光相纸的冲洗部分 (3)采用标准RA-4冲洗工艺的冲洗机对曝光后的相纸进行彩显-漂定-水洗-烘干的冲洗过程，以及预进纸、切纸、出纸的走纸装置。

2、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是所说的CRT采用14英寸以上高分辨率的平面直角显示管，栅距≤0.3毫米。

3、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是控制面阵视频显示数字光源曝光部分在两个相互垂直方向步进移动的电路和机械装置，是步进电机和双向导轨。

4、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是在数码影象的计算机处理部分有对单帧图象的变形补偿处理装置。

5、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是在数码计算机处理部分有对单帧图象的失光补偿处理装置。

6、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是在数码影象的计算机处理部分有闭路色彩管理装置。

7、依据权利要求1所述的数码印相机，其特征是在数码影象的计算机处理部分的输入装置前有一个扫描仪。

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