CN1136718C - 图像处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像处理装置及方法，按照图像输入设备的图像读取传感器元件特性来校正物差引起的误差，并去除因图像输入设备的白基准板和光源的失真对图像的影响。该方法包括的步骤有：产生校正文件图像失真的基准数据；判断从分别控制对比度和亮度的操作和去除图像背景色的操作中选择哪种操作；产生对应于所选择操作的上限和下限基准电压；在利用设置的上限和下限基准电压对图像执行所选择操作后，利用基准数据同时对图像进行白黑校正。

Description

图像处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种图像处理装置及方法，具体涉及一种能够提高图像质量并能够获得精细图像的图像处理装置及方法，其中，通过对与根据物体状态而反射的光量成比例的模拟信号的图像读取传感器失真或光源进行校正，来提高图像质量，并且通过控制物体的对比度及亮度并去除物体的背景色来获得精细图像。
背景技术
通常，扫描仪向一物体发出光线，并通过电荷耦合器件(以下称CCD)、接触型图像传感器(以下称CIS)，将该物体反射的光线转换成电参数输出值。该输出值一般被存储在诸如个人计算机硬盘的数据存储设备中。
读取诸如书籍、图片等物体的内容的扫描仪仅执行扫描功能，或者被集成在打印机或传真机中。
由通用彩色图像处理设备中的光电转换器件，如CCD传感器输出的模拟信号具有一定的偏差，原因是在作为半导体元件的CCD传感器象素之间的物差(object difference)。当扫描仪读取图像时，由于白基准板的失真和用作光源的卤素灯或荧光灯的光发射特性，图像质量会下降。
为了防止由这些电路元件及部件引入的图像质量的下降，要执行黑校正(black correction)来纠正输入设备中CCD传感器的元件特性所带来的物差。另外，要执行白校正(white correction)来除去白基准板失真和诸如荧光灯或卤素灯的光源对图像的影响。
通常，用于校正彩色图像输入设备失真的方法具有三个步骤。
即，所述用于校正彩色图像失真的方法包括下列步骤：读取CCD传感器象素输出的暗电流量来获得黑校正数据，然后从在没有光线输入到CCD传感器中的状态下CCD传感器输出的模拟信号中减去黑校正数据；检测在接通电源和对白基准板反射的模拟信号执行黑校正之后输出的图像信号的最大值；以及，在给光源接通电源之后，在白基准板反射的模拟信号的最大值和黑基准电压之间的范围内，检测白基准板的失真和光源以产生白校正数据，然后执行对白校正数据的调整操作。
下面将参照图1详细描述彩色图像输入设备失真的校正处理。
如图1所示，在未给光源供电的状态下驱动CCD传感器以输出模拟图像信号的期间，模/数转换器201(以下称A/D转换器)执行获得黑校正数据的操作，这时CCD传感器输出的模拟信号处于黑基准电压Vbref和黑最大电压Vbmax之间的范围内。此模拟信号被转换成数字数据后存储在黑校正存储器202中。
用于进行黑校正的存储器202的容量与CCD传感器有效象素数目成正比，其中黑校正数据的存储次序与CCD传感器的输出同步信号相对应。
然后，给光源供电以便将白基准板反射的光线输入CCD传感器。在黑校正数据检测步骤检测到的数据由数/模转换器203(以下称D/A转换器)转换成模拟量。黑校正设备204执行从CCD传感器输出信号中减去黑校正数据的黑校正操作。
经黑校正操作处理的模拟图像信号输入到A/D转换器205后，被转换成在白最大电压Vwmax和黑基准电压Vbref之间范围内的数字值，以便从中检测最大值。随后，将这些数字值依序输入到检测器206中进行最大值检测。检测器206能够在其中检测到象素的最大值。
A/D转换器208将进行过黑校正的信号转换成在黑基准值Vbref和白基准板的象素数据最大值Vpeak之间范围内的数字数据。白基准板的象素数据最大值Vpeak是由检测最大值的检测器获得的并且由D/A转换器207转换。这些数字数据存储在白校正存储器209中。
相应地，在读取一物体的基本图像时，给光源供电以将该物体反射的光线输入CCD传感器。黑校正设备204执行下述数据的黑校正操作，这些数据从黑校正存储器202输出，经D/A转换器203转换，根据反射光光电转换并由CCD传感器输出的模拟信号，传送到黑校正设备204。
而且，白校正设备211执行下述数据的白校正操作，这些数据从白校正存储器209输出，经D/A转换器210传送到白校正设备211。
失真校正后的图像信号在被转换成黑基准电压Vbref和白基准电压Vwref之间的数字图像数据后从A/D转换器212输出。其中，经数据总线传送并存储在锁存器215中的数据由D/A转换器213转换，经数据总线存储在锁存器216中的数据由D/A转换器214转换。因此，利用数字数据能够读取物体图像的。
这里，在已经出现的彩色图像输入装置中采用了一种特定用途集成电路(以下称ASIC)，作为执行失真校正的电路。
然而，在现有技术的图像处理中，由于有选择性地使用预定范围内的给定值来按需控制图像的对比度和亮度，所以会出现的问题是，当给物体采用的值较好时，要修改图像输入装置的控制程序来按照物体条件重置检测参数。
发明内容
所提出的本发明就是要克服现有技术中的上述问题。
本发明的目的是提供一种图像处理装置和方法，其中，通过给输入设备的程序增添在图像进行模拟信号到数字信号的转换时去除图像失真和背景色、以及控制图像对比度和亮度的功能，用户能够按照自己选择的功能，打印最佳图像。
为了实现本发明的上述目的，按照本发明的一个方面，提供的一种图像处理装置，包括：
具有控制器的图像输入设备，用于检测并输出模拟图像信号；
A/D转换器，用于采用图像输入设备的控制器输入的控制信号、该控制部件输入的对比度变化值、以及亮度变化值，将由图像输入设备的图像读取传感器检测和输入的文件数据的模拟图像信号转换成数字数据；
上限基准电压设置器，用于设定上限基准电压以使A/D转换器对图像失真进行校正并进行图像处理；
下限基准电压设置器，用于设定下限基准电压以使A/D转换器对图像失真进行校正并进行图像处理；
黑校正存储器，用于存储在A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后输出的黑校正数据；
白校正存储器，用于存储在A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后输出的白校正数据；以及
最大值检测器，用于检测加转换器输出的数字图像数据中的最大象素数据值。
所述控制信号，包括：
幅度读取模式选择信号，用于选择对从图像读取传感器象素输出的黑电流幅度进行读取的模式；
最大值读取模式选择信号，用于选择对在完成对图像输入设备的白基准板反射的模拟信号进行黑校正操作后输出的图像信号最大值进行读取的模式；
执行均衡模式选择信号，用于选择在检测图像输入设备的白基准板和光源的失真后对图像进行均衡的模式；
对比度控制模式选择信号，用于选择控制对比度来对文件对比度进行控制的模式；以及
背景色去除模式选择信号，用于选择对文件数据的背景色进行去除的模式；
背景色去除模式选择信号包括最大象素值选择信号，用于选择预扫描模式获得的文件的最大象素值来作为上限电压。
上限基准电压设置器包括：
第一加法器，用于将控制器输入的控制对比度的上限值变化值加到白校正存储器输出的数据中，并将控制器输入的控制亮度的上限值加到白校正存储器输出的数据中，以便得到上限基准电压；
第一选择器，用于根据图像输入设备的操作信号，从第一加法器输出值、最大值检测器输出值、以及预置输入值中选择一个值；以及
第一D/A转换器，用于接收第一选择器选择的值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号。
下限基准电压设置器包括：
第二加法器，用于将控制器输入的控制对比度的下限值变化值加到黑校正存储器输出的数据中，以便得到下限基准电压；
第二选择器，用于根据图像输入设备的操作信号，从黑校正存储器的输出值、和预置输入值中选择一个值；以及
第二D/A转换器，用于接收第二选择器选择的值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号。
本发明的图像处理装置还包括：
基准数据存储装置，用于存储最大值检测器输出的数据。
所述控制信号，包括：
幅度读取模式选择信号，用于选择对从图像读取传感器象素输出的黑电流幅度进行读取的模式；
最大值读取模式选择信号，用于选择对在完成对图像输入设备的白基准板反射的模拟信号进行黑校正操作后输出的图像信号最大值进行读取的模式；
执行均衡模式选择信号，用于选择在检测图像输入设备的白基准板和光源的失真后对图像进行均衡的模式；
对比度控制模式选择信号，用于选择控制对比度来对文件对比度进行控制的模式；以及
背景色去除模式选择信号，用于选择对文件数据的背景色进行去除的模式；
背景色去除模式选择信号包括：第一最大象素值选择信号，用于选择预扫描模式获得的文件象素的最大值来作为上限电压；以及第二最大象素值选择信号，用于在文件数据中背景亮度变化的情况下，选择在图像输入设备的主扫描行中象素的最大值，作为上限基准电压。
上限基准电压设置器包括：
第一D/A转换器，用于接收基准数据存储装置的输出值；
第一加法器，用于将控制器输入的控制对比度的上限值变化值加到白校正存储器输出的数据中，并将控制器输入的控制亮度的上限值加到白校正存储器输出的数据中，以便得到上限基准电压；
第二D/A转换器，用于接收第一加法器的输出值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号；
静电电压产生器，用于产生黑校正值和为检测最大值采用的基准电压；以及
第一模拟切换器，用于根据所述控制信号，选择从第一D/A转换器、第二D/A转换器、和静电电压产生器之一输出的数据，以便将所述输出数据设置为A/D转换器的上限基准电压。
静电电压产生器包括：最大黑电压产生器，用于产生建立黑校正值的上限基准电压；和最大白电压产生器，用于产生检测最大值的上限基准电压。
下限基准电压设置器包括：
黑基准电压产生器，用于产生建立黑校正值的上限基准电压；
第二加法器，用于将控制器输入的控制对比度的下限值变化值加到黑校正存储器输出的数据中，以便得到下限基准电压；
第三D/A转换器，用于接收第二加法器的输出值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号；以及
第二模拟切换器，用于根据所述控制信号，选择从第三D/A转换器和黑基准电压产生器之一输出的数据，以便设置A/D转换器的下限基准电压。
基准数据存储装置包括：
第一锁存器，用于存储图像输入设备白基准板的最大象素值；
第二锁存器，用于存储经预扫描文件得到的文件数据的最大象素值；
第三锁存器，用于存储图像输入设备主扫描行中的最大象素值。
按照本发明的第三方面，提供的图像处理方法，包括以下步骤：
产生基准数据来校正图像失真；
判断从分别控制对比度和亮度的操作和去除图像背景色的操作中选择哪种操作；
设置对应于所选择操作的上限基准电压和下限基准电压；以及
在利用所设置的上限基准电压和下限基准电压对图像执行所选择的操作时，利用基准数据同时对图像进行白校正和黑校正。
按照本发明，黑校正数据、象素的最大数据值、和白校正数据被用作基准数据。黑校正数据用于按照图像输入设备上安装的图像读取传感器元件特性来校正物差引起的偏差，白校正数据用于去除图像输入设备上安装的白基准板和光源引入的失真对图像的影响。
按照本发明，设置用于控制图像对比度的上限基准电压和下限基准电压的步骤，包括下列步骤：
将对比度变化值与对比度控制级相乘；
将白校正存储器输出的白校正数据减去乘积值，来产生上限基准电压；以及
将黑校正存储器输出的黑校正数据减去乘积值，来产生下限基准电压。
可通过将图像输入设备中白基准板象素的最大值除以对比度控制级，来得到对比度的变化值。
按照本发明，设置用于控制图像亮度的上限基准电压和下限基准电压的步骤，包括下列步骤：
将上限基准值的变化值与亮度控制级相乘；
将白校正存储器输出的白校正数据减去乘积值，来产生上限基准值；以及
产生用于黑校正存储器输出的黑校正数据的下限基准电压。
可通过将图像输入设备中白基准板的最大象素值减去预扫描期间检测到的图像最大象素值，并将相减值除以亮度最大控制级，来得到上限基准值的变化值。
此外，按照本发明，为了去除图像的背景色，将由测量最大值的检测器检测的图像最大象素值用作上限基准值，而将黑校正存储器输出的黑校正数据用作亮度的最大控制级。
经失真校正和已执行所选择操作的物体图像，以数字图像的形式输出。
附图说明
通过参照本发明的附图及其优选实施例的详细说明，将更清楚了解本发明的上述目的及其它优点。附图中：
图1是表示现有技术的预处理器结构的方框图；
图2是表示本发明第一实施例的图像处理装置的预处理器结构的方框图；
图3是表示本发明第二实施例的图像处理装置的预处理器结构的方框图；
图4是表示本发明第一实施例的图像处理装置结构的方框图；
图5是表示本发明第二实施例的图像处理装置结构的方框图；
图6是表示按照本发明其它方面的图像处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图2是表示本发明第一实施例的图像处理装置的预处理器结构的方框图。
如图2所示，模数转换器301将CCD传感器的输出信号转换成数字信号。在A/D转换器301执行A/D转换操作时，数模转换器302和303分别产生上限基准电压和下限基准电压。
另一方面，对应于上限基准电压和下限基准电压的数字数据分别存储在锁存器304和305中。
A/D转换器301输出的黑校正数据存储在黑校正存储器308中。A/D转换器301输出的白校正数据存储在白校正存储器309中。用于测量最大值的检测器310利用A/D转换器301输出的数字数据检测最大值。
第一加法器311接收白校正存储器309输出的数据，第二加法器接收黑校正存储器308输出的数据。在向第一和第二加法器311和312提供从扫描仪控制器经数据总线发送的临时数据之前，锁存器313和314接收这些数据。
图4是表示本发明第一实施例的图像处理装置结构的方框图。
如图4所示，扫描仪控制器101控制扫描仪的全部操作。首先，扫描仪控制器101产生执行一系列扫描操作所需的定时信号，以便读取物体图像的数字数据。
在ROM102中存储程序和基准数据，以使扫描仪控制器101按预定次序控制扫描仪系统。在扫描仪控制器101控制扫描仪系统时产生的临时数据存储在RAM103中。
灯驱动器113按照扫描仪控制器101的控制信号，驱动灯114，以输出红、绿和黑色光。灯114发出红、绿和黑色光通过光学模块116射向物体后，经该物体反射而发送到彩色CCD传感器104。
另一方面，步进电机115按照扫描仪控制器101的驱动信号，使光学模块116沿预扫描方向移动。彩色CCD传感器104将各个红、绿和黑色的颜色信息光电转换成模拟信号，该模拟信号与经光学模块116传送到彩色CCD传感器104的光量成正比。
扫描仪控制器101向传感器驱动器112提供一预定信号，而传感器驱动器112再向彩色CCD传感器104提供一时钟信号使其适时地工作。缓冲器105把彩色CCD传感器104输出的模拟信号传送到多工器106，同时要防止多工器106使CCD传感器信号产生失真。
按照扫描仪控制器101的信号，多工器106有选择性地输出同时输入的三色信息信号之一。而且，模拟切换器107选择与扫描仪控制器101的信号对应的放大率。放大器108按照模拟切换器107选择的放大率放大多工器106选择并输出的图像信号，使得图像信号转换成预定电平的输出信号和输出，再发送给预处理器109。
预处理器109对放大器108转换成预定电平信号并输出的信号执行黑校正，并将此模拟信号转换成数字图像数据。
存储器缓冲器110中具有由预处理器109转换成数字信号的临时图像数据。接口111将存储器缓冲器110中存储的图像数据传送给计算机117，以满足传输规定。
图3是表示本发明第二实施例的图像处理装置的预处理器结构的方框图。
如图3所示，A/D转换器400将电荷耦合器件(以下称CCD)的模拟输出信号转换成数字信号。
在A/D转换器400将模拟信号转换成数字信号时，最大黑电压产生器413产生上限基准电压。在A/D转换器400将模拟信号转换成数字信号时，最大白电压产生器414产生上限基准电压。在A/D转换器400将模拟信号转换成数字信号时，黑基准电压产生器423产生下限基准电压。
另一方面，D/A转换器415将锁存器432中存储的白基准板的最大值转换成模拟电压。根据用户选择的图像处理模式控制并保存有变化值的锁存器411的输出值，经加法器412加入白校正数据后输出到D/A转换器461，然后被转换成模拟电压。根据用户控制并保存有变化值的锁存器421的输出值，经加法器422加入黑校正数据后输出到D/A转换器424，然后被转换成模拟电压。
按照操作模式选择信号，模拟切换器417选择最大黑电压产生器413、最大白电压产生器414、D/A转换器415和D/A转换器416输出的数据之一。按照操作模式选择信号，模拟切换器425选择黑基准电压产生器423和D/A转换器424输出的数据之一。
另一方面，黑校正存储器440中存储有A/D转换器400输出的黑校正数据。白校正存储器450中存储有A/D转换器400输出的白校正数据。用于测量最大值的检测器460利用A/D转换器400输出的数字数据检测最大值。
锁存器431具有检测器460检测到的白基准板最大值。文件的最大象素值存储在锁存器432中。主扫描行的最大值存储在锁存器433中。
按照控制器的第一选择信号，模拟切换器417选择最大黑电压产生器413、最大白电压产生器414、D/A转换器415和D/A转换器416输出的数据之一，并按照图像处理操作模式和图像失真校正操作模式，将此数据设置为上限基准电压。此外，按照控制器的第二选择信号，模拟切换器417选择锁存器431、锁存器432和锁存器433经D/A转换器415输出的数据之一，并将此数据提供给A/D转换器400。
图5是表示本发明第二实施例的图像处理装置结构的方框图。
如图5所示，扫描仪控制器501产生执行一系列扫描操作所需的定时信号，以便读取文件图像的数字数据，并将对应于操作模式的选择信号发送给预处理器516。而且，控制器501控制图像处理装置的全部操作。
在ROM502中存储程序和基准数据，以按照控制器501的控制顺序控制扫描仪系统。在扫描仪控制器501控制扫描仪系统时产生的临时数据存储在RAM503中。
灯驱动器512按照扫描仪控制器501的控制信号，驱动灯513，以发出诸如红、绿和蓝三种颜色的光。
光学模块515为这三种颜色的光提供通路，使灯513发出的三种颜色的光线被文件反射后，输入光电器件。光学模块515将这三种颜色的光聚焦在彩色CCD传感器上。
另一方面，按照扫描仪控制器501的驱动信号，控制步进电机514使光学模块515沿文件的预扫描方向移动。彩色CCD传感器504将这三原色诸如红、绿和蓝色光的颜色信息光电转换成模拟信号，该模拟信号与经光学模块515输入的光量成正比。
扫描仪控制器501向传感器驱动器511提供一预定信号，而传感器驱动器511再向彩色CCD传感器504提供一时钟信号使其适时地工作。缓冲器505把彩色CCD传感器504输出的模拟信号传送到放大器506，防止CCD传感器的模拟信号产生失真。
按照扫描仪控制器501的信号，放大器506将三色光的相关信号放大一定程度，以便将三色光的相关信号转换成预定电平的输出信号后，提供给多工器507。
多工器507选择放大器506输出的三色光信息信号之一，并将此信息信号提供给预处理器516。预处理器516接收多工器507选择的图像信号并执行图像失真校正和图像处理。
存储器缓中器508中具有由预处理器516转换成数字数据的图像数据。按照数据传输规定，接口509将存储器缓冲器508中存储的图像数据传送给计算机510。
下文中，将参照表1和图2及图4详细说明本发明第一实施例的图像处理装置及方法的操作。
         表1.选择信号值对应的模式以及上限和下限基准电压
                           选择值
  0   1   2   3   3   2
操作模式   产生黑校正值   检测最大值   产生白校正值   控制对比度   控制亮度   去除背景色
上限基准电压   Vbmax：A   Vwmax：B   Vpeak   Vwht-mα   Vwht±nβ   Vpeak’
下限基准电压   Vbref：C   Vblk   Vblk   Vblk+mα   Vblk   Vblk
其中，m是对比度的控制级，n是亮度的控制级。
首先，为了产生黑校正数据，扫描仪控制器101向预处理器109的选择器306和307提供具有零值的选择信号，这两个选择器选择的两个值输入到两个D/A转换器302和303，D/A转换器302和303能够设置A/D转换器301的上限和下限基准电压。
如表1所示，若值A输入D/A转换器302以输出最大黑电压，并且值C输入D/A转换器303以输出黑基准电压，以便在步骤S11产生黑校正数据，A/D转换器301将在作为下限基准电压的黑基准电压Vbref和作为上限基准电压的最大黑电压Vbmax之间范围内的图像信号转换成数字信号，然后依次存储在黑校正存储器308中。
然后，扫描仪控制器101向预处理器109的选择器306和307提供具有第一值1的选择信号。这两个选择器选择的选择值输入到两个D/A转换器302和303，D/A转换器302和303分别设置A/D转换器301的上限和下限基准电压。
如表1所示，值B输入D/A转换器302以输出最大白电压，并且黑校正存储器308输出的黑校正数据输入D/A转换器303，以便A/D转换器301将在作为下限基准电压的黑校正电压Vblk和作为上限基准电压的最大白电压Vwmax之间范围内的图像信号转换成数字信号。
此时，黑校正存储器308中存储的黑校正数据，与象素同步信号一起传送，以输出象素的校正数据，从而在A/D转换器301执行黑校正。
在步骤S12，转换成数字数据的图像数据依次输入检测器310，并与已经输入其中的图像数据相比较，以检测最大值。当CCD传感器执行一行数据的处理时，在CCD传感器有效象素数目对应的区域内检测到的最大值被作为输入值提供给选择器306。
扫描仪控制器101向预处理器109的选择器306和307提供具有第二值的选择信号，以产生白校正数据。这两个选择器选择的两个值输入到两个D/A转换器，来设置A/D转换器301的上限和下限基准电压。
如表1所示，检测最大值的检测器301选择的最大值被输入D/A转换器302，并且黑校正存储器308输出的黑校正数据被输入D/A转换器303，以便A/D转换器301将在作为下限基准电压的黑校正电压Vblk和作为上限基准电压的白基准板最大电压Vpeak之间范围内的图像信号转换成数字数据。在步骤S13，此数字数据依次存储在白校正存储器309中，以便完成白校正数据的产生。
在完成白校正数据的产生后，在准备输入图像状态下，彩色图像输入设备能够输入物体图像。
另外，在执行扫描前，用户可以选择一种处理模式，以根据物体图像的条件提高图像质量。
在扫描仪读取文件时，在步骤S20，扫描仪控制器101向预处理器109的选择器306和307提供具有按照对比度和亮度的控制操作所选择的值的选择信号。然后所选择的信号输入到两个D/A转换器302和303，来设置A/D转换器301的上限和下限基准电压。
在步骤S21，判断用户所选择的图像处理是否是对比度控制操作。
在步骤S22，如果用户所选择的图像处理是对比度控制操作，则选择信号值是表1所示的第三值，并且加法器311将锁存器313中存储的第一数据-mα与白校正存储器309输出的白校正数据Vwht相加。之后，数据Vwht-mα输入到D/A转换器302，用作上限基准电压。另外，加法器312将锁存器314中存储的第二数据+mα与黑校正存储器308输出的黑校正数据Vblk相加。数据Vblk+mα输入到D/A转换器303，用作下限基准电压。
因此，A/D转换器301将在下限基准电压Vblk+mα和上限基准电压Vwht-mα之间范围内的图像信号转换成数字数据。
这里，m代表对比度的控制级，α代表对比度的变化值。在对比度的控制级m被设置为白度128级到黑度128级的情况下，得到的对比度变化值α如下：
α＝白基准板的最大象素值/256
若用户选择包括正和负128级的某一级以控制对比度，则处理图像，基于正级别，白度逐渐变亮，基于负级别，黑度逐渐变暗。
若选择的白度为3级，选择的黑度为4级，则白度变化值为3α，黑度变化值为4α。因此，为了在开始控制对比度之前选择上限基准电压Vwht-3α和下限基准电压Vblk+4α，将校正值3α存储在锁存器313中，将校正值4α存储在锁存器314中。
如上所述，加法器311将存储在锁存器313中的第三数据(校正值3α)与白校正值相加，来产生A/D转换器301的上限基准电压。加法器312将存储在锁存器314中的第四数据(4α)与黑校正值相加，来产生A/D转换器301的下限基准电压。
另一方面，如果在步骤S21用户没有选择图像对比度控制的步骤，则在步骤S23判断是否进行亮度控制。
若进行亮度控制，在步骤S24，则选择信号具有如表1所示的值3，并且加法器311将锁存器313中存储的数据±nβ与白校正存储器309输出的白校正数据Vwht相加，以便数据Vwht±nβ输入到D/A转换器302，用作上限基准电压。另外，黑校正存储器308输出的黑校正数据Vblk输入到D/A转换器303，用作下限基准电压。
A/D转换器301将在下限基准电压Vblk和上限基准电压Vwht±nβ之间范围内的图像信号转换成数字数据。
在文件图像读取模式中，向加法器311提供经扫描仪控制器101的数据总线传送的锁存值nβ，以设置上限基准电压。值nβ由下式决定：
β＝(白基准板的最大象素值-预扫描的文件最大象素值)/n
这里，n是亮度的控制级。
即，将白基准板的最大象素值Vpeak减去在物体图像读取模式之前的预扫描模式期间得到的Vpeak’后的差值，再除以亮度控制级，得到用于控制图像亮度的上限值变化值β。
按照上述方程式得到的上限值变化值，用于按照图像的亮度控制级对图像进行下述的操作。
即，在用户想控制输出图像亮度变暗的情况下，上限基准电压增大以输出变暗的图像。例如，若用户选择使图像变暗3级，则微处理器通过数据总线在锁存器313中存储上限变化值3β，并且加法器311将上限变化值3β与白校正存储器309输出的白校正数据Vwht相加，以产生上限基准电压Vwht+3β。经锁存器304将此上限基准电压Vwht+3β提供给D/A转换器302。
在用户想控制图像变亮的情况下，上限基准电压减小以输出变亮的图像。例如，若用户选择使图像变亮5级，则微处理器通过数据总线在锁存器313中存储上限变化值5β，并且加法器311将上限变化值5β与白校正存储器309输出的白校正数据Vwht相加。这使得白校正数据Vwht减小了上限值变化值5β。
产生的上限基准电压Vwht-5β经锁存器304提供给D/A转换器302。
如果在步骤S23用户选择的图像处理操作不是亮度控制，则在步骤S25判断用户选择的操作是否是去除图像背景色。
若执行去除图像背景色的操作，则选择信号具有如表1所示的数值2。在步骤S26，选择器306选择由检测器检测的物体最大象素值Vpeak’，然后经锁存器304将其输入D/A转换器302，以产生用于处理背景色的上限基准电压Vpeak’。而且，选择器307选择黑校正存储器308输出的黑校正数据Vblk，然后经锁存器305将其输入D/A转换器303，以产生用于处理背景色的下限基准电压Vblk。
因此，A/D转换器301将在下限基准电压Vblk和上限基准电压Vpeak’之间范围内的图像信号转换成数字数据。
在去除图像背景色期间不进行白校正操作。原因是，由于扫描图像采用二值化的图像数据以使扫描仪通常在扫描时识别字符，所以图像背景色去除的精确度和图像数据二值化所采用的基准电平，比对输出图像象素进行白校正，对输出图像的影响大，故而要简化图像背景色去除操作。
在确定上限和下限基准电压并用于执行物体的读取操作时，同时执行黑校正处理和背景色去除操作。因此，在步骤S30，利用一简单电路来完成所需校正处理和图像处理。
对在上述处理过程中产生的数字数据有选择地或同时地由黑校正电压进行黑校正处理、由白校正电压进行白校正处理、对比度和亮度的控制操作、以及背景色去除操作。从而，最好能够利用一简单电路执行图像校正和处理操作。
在步骤40，在执行了物体图像失真校正和物体图像处理之后，物体图像以数字图像数据输出。
下文中，将参照表2和图3及图5详细说明本发明第二实施例的图像处理装置及方法的操作。
             表2.选择信号值对应的模式以及上限和下限基准电压
                                 选择值
0   1   2   3   3            2
  操作模式 产生黑校正值   检测最大值   产生白校正值   控制对比度   控制亮度           去除背景色
  上限基准电压 Vbmax   Vwmax   Vpeak   Vwht-mα   Vwht±nβ   Vpeak’   Vpeak”
  下限基准电压 Vbref   Vblk   Vblk   Vblk+mα   Vblk   Vblk   Vblk
其中，m是对比度的控制级，n是亮度的控制级。
首先，为了产生黑校正数据，如表2所示，扫描仪控制器501向预处理器516提供具有零值的第一信号，如图3所示，向模拟切换器417和425提供此第一信号。由模拟切换器417和425选择的每个值输入到A/D转换器400，分别作为上限基准电压和下限基准电压。
如表2所示，若第一选择信号值为零，则模拟切换器417将最大黑电压产生器413产生的信号传送给A/D转换器400，模拟切换器425将基准黑电压产生器423产生的信号传送给A/D转换器400。最大黑电压产生器413的信号和基准黑电压产生器423的信号在A/D转换器400中分别设置为上限基准电压和下限基准电压。
于是，当产生黑校正数据时，A/D转换器400将在作为上限基准电压的最大黑电压Vbmax和作为下限基准电压的基准黑电压Vbref之间范围内的图像信号转换成数字数据。然后，在步骤S11，A/D转换器400将此数字数据依顺序存储在黑校正存储器440中。
为了检测最大值，如图3所示，扫描仪控制器501提供给预处理器516的第一信号具有值1，并且如图3所示，该信号被提供给模拟切换器417和425。由各模拟切换器选择的每个值分别输入到A/D转换器400，作为上限基准电压和下限基准电压。
如表2所示，若第一信号值为1，则模拟切换器417将最大白电压产生器414产生的信号传送给A/D转换器400，模拟切换器425将黑校正存储器440输出的黑校正数据传送给A/D转换器400。最大白电压产生器414的信号和黑校正数据在A/D转换器400中分别设置为上限基准电压和下限基准电压。
于是，当检测最大值时，A/D转换器400将在作为上限基准电压的最大白电压Vwmax和作为下限基准电压的黑校正数据Vblk之间范围内的图像信号转换成数字数据。
随着黑校正存储器440中存储的黑校正数据按照象素同步信号输出，A/D转换器400利用经D/A转换器424和模拟切换器425输出的黑校正电压Vblk执行黑校正。
在步骤S12，转换成数字数据的图像数据输入用于检测最大值的检测器460，并与以前象素值相比较。
为了产生白校正值，控制器501提供给预处理器516的第一信号具有值2，并且该信号被提供给模拟切换器417和425。由各模拟切换器选择的每个值输入到A/D转换器400，作为上限基准电压和下限基准电压。
如表2所示，若第一信号值为2，则模拟切换器417将最大值检测器460检测到的白基准板最大值被D/A转换器415转换成的电压，传送给A/D转换器400，并且模拟切换器425将黑校正存储器440输出的黑校正数据被加法器422和D/A转换器424转换成的电压，传送给A/D转换器400。模拟切换器417和425传送的电压分别在A/D转换器400中设置为上限基准电压和下限基准电压。
在产生白校正值时，A/D转换器400将在作为上限基准电压的白基准板的最大电压Vpeak和作为下限基准电压的黑校正数据Vblk之间范围内的图像信号转换成数字数据。
在步骤S13，处理过程中产生的数字数据依次存储在白校正存储器450中，以便完成产生白校正数据的操作。
接下来，在步骤S14，在文件图像读取模式之前执行的预扫描模式下检测最大象素值。
在完成上面的操作后，彩色图像输入设备能够开始读取文件图像。
在执行文件扫描前，用户可以选择执行对比度控制、亮度控制、背景色去除中的一种操作，以利用计算机510执行的驱动程序提高文件图像质量。
在扫描文件时，在步骤S20，按照对比度和亮度控制以及背景色去除操作，转换扫描仪控制器501向预处理器516提供的第一信号，然后，提供给图3所示的模拟切换器417和425。由各模拟切换器417和425选择的值输入到A/D转换器400，作为上限基准电压和下限基准电压。
在步骤S21，判断用户所选择的图像处理是否是对比度控制操作。
如果用户所选择的图像处理是对比度控制操作，则作为输入值的第一信号值是表2所示的值3。
然后，在步骤S22，加法器412将锁存器411中存储的数据-mα与白校正存储器450输出的白校正数据Vwht相加。加法器412将加入数据-mα的白校正数据Vwht经D/A转换器416传送给模拟切换器417。模拟切换器417选择加入数据-mα的白校正数据Vwht作为上限基准电压。
另外，在步骤S22，加法器422将锁存器421中存储的数据+mα与黑校正存储器440输出的黑校正数据Vblk相加。然后，加法器422将加入数据+mα的黑校正数据Vblk经D/A转换器422传送给模拟切换器425。模拟切换器425选择加入数据+mα的黑校正数据Vblk作为下限基准电压。
因此，A/D转换器400将在上限基准电压Vwht-mα和下限基准电压Vblk+mα之间范围内的图像信号转换成数字数据。
m代表对比度的控制级，α代表对比度的变化值。在对比度的控制级m设置为白度128级和黑度128级的情况下，对比度变化值α可如下得到：
α＝白基准板的最大象素值/256
若用户选择包括正和负值的特定控制级以控制对比度，则具有正值的对比度控制级使待处理图像具有更多成份的亮白色，具有负值的对比度控制级是待处理图像具有更多成份的暗黑色。
若选择的白色对比度控制级为3级，黑色对比度控制级为4级，则白色对比度变化值为3α，黑色对比度变化值为4α。
为了在执行对比度控制之前选择上限基准电压Vwht-3α和下限基准电压Vblk+4α，经数据总线将数据3α存储在锁存器411中并经数据总线将数据4α存储在锁存器421中。
然后，加法器412将存储在锁存器411中的数据3α与白校正值相加，并将加入白校正值的数据3α经D/A转换器416传送给模拟切换器417。模拟切换器417将加入白校正值的数据3α作为A/D转换器400的上限基准电压。
加法器422将存储在锁存器421中的数据4α与黑校正值相加，并将加入黑校正值的数据4α经D/A转换器424传送给模拟切换器425。模拟切换器425将加入黑校正值的数据4α作为A/D转换器400的下限基准电压。
另一方面，如果在步骤S21用户没有选择对比度控制操作，则在步骤S23判断用户是否选择亮度控制操作。
若选择亮度控制操作，则第一信号具有如表2所示的输入值3。
在步骤S24，加法器412将锁存器411中存储的数据±nβ与白校正存储器450输出的白校正数据Vwht相加，并将加入白校正数据Vwht的数据±nβ经D/A转换器416传送给模拟切换器417。模拟切换器417将加入白校正数据Vwht的数据±nβ提供给A/D转换器400，作为上限基准电压。
另外，在步骤S24，将黑校正存储器440输出的黑校正数据Vblk输入到D/A转换器424，并在D/A转换器424中设置为下限基准电压。
于是，A/D转换器400将在上限基准电压Vwht±nβ和下限基准电压Vblk之间范围内的图像信号转换成数字数据。
设置为亮度控制中的上限基准电压的在锁存器中存储的数据nβ如下来确定。即，将白基准板的最大象素值Vpeak减去文件预扫描期间得到的文件数据的最大象素值Vpeak’，再将相减结果值与亮度控制级数相除，来得到用于控制图像亮度的上限基准电压的变化值β。
β＝(白基准板的最大象素值-文件预扫描的最大象素值)/n
这里，n是亮度的控制级。
CPU根据用户选择的亮度控制级，利用上限基准电压变化值，执行下述的操作。
在用户使图像变暗的情况下，CPU增加上限基准电压以使图像变暗。即，加法器412将锁存器411中存储的用户选择亮度控制级所对应的上限变化值3B与白校正存储器450输出的白校正数据Vwht相加，以产生上限基准电压Vwht+3β。经D/A转换器416和模拟切换器417将此上限基准电压Vwht+3β提供给A/D转换器400。
另一方面，若在用户想使图像变暗，则CPU要减小上限基准电压以使图像变暗。
例如，按照用户选择的亮度控制级，在锁存器411中存储一上限值变化值-5β。
加法器412将此变化值-5β与白校正存储器450输出的白校正数据Vwht相加。即，加法器412产生上限基准电压Vwht-5β。产生的上限基准电压Vwht-5β经D/A转换器416和模拟信号开关417提供给A/D转换器400。
如果在步骤S23用户没有选择的图像亮度控制操作，则在步骤S25判断用户选择的操作是否是去除背景色操作。
可以按下述两种不同方式来进行背景色去除。
由于第一信号具有输入值2，在步骤S26，选择由检测器460检测的文件最大象素值Vpeak’或Vpeak”，然后经D/A转换器416和模拟切换器417将其输入A/D转换器，以产生针对背景色去除的上限基准电压。
另一方面，加法器422将锁存器421中存储的零值数据与黑校正存储器440输出的黑校正数据Vblk相加，并经D/A转换器424和模拟切换器425将相加结果传送给A/D转换器400。然后，在步骤S26，A/D转换器400产生去除背景色的上限基准电压。
于是，A/D转换器400将在上限基准电压Vpeak’或Vpeak”和下限基准电压Vblk之间范围内的图像信号转换成数字数据。
在第一背景色去除方式中，利用文件预扫描处理时由检测最大值的检测器460检测并存储在锁存器432中的文件图像最大值，来去除文件图像的背景色。在第二背景色去除方式中，利用主扫描行检测并存储在锁存器433中的最大值，来去除文件的背景色。
如果利用锁存器432中存储的最大值，则将所检测文件数据的最大值作为在文件预扫描期间整个文件的上限基准电压。如果利用锁存器433中存储的最大值，则将主扫描行检测的最大值作为在下一行处理期间的上限基准电压。
通过按照用户选择的模式控制第二信号，能够利用上述两种不同方式去除背景色。将黑校正存储器440输出的黑校正数据用作在A/D转换器400中的下限基准电压。
下面将简述这两种方式的差别。
若待扫描文件的背景色强度恒定，则最好采用第一种方式来去除背景色。若待扫描文件的背景色强度变化，则最好使用第二种方式来去除背景色。
在去除图像数据背景色期间不进行白校正操作。原因是，在文件扫描过程中要二值化图像数据，去除背景色的精确度和图像数据二值化所采用的基准电平，要比对每个象素进行白校正，对图像质量的影响大。
在如上所述设定上限和下限基准电压之后进行文件扫描时，可以同时执行黑校正和背景色去除操作。因此，在步骤S30，此简单电路就能完成图像数据的这些处理。
最后，在步骤S40，将执行了图像失真校正的图像数据转换成数字数据并打印。
按照如上所述的本发明，在图像从模拟信号转换成数字信号的过程中，通过去除使图像失真的因素、控制物体图像的对比度和亮度、以及去除图像背景色，能够获得极佳的输出图像。此外，还有一个优点是，校正图像失真和以各种方式处理图像的操作，使得因电路元件的特性而产生的误差减至最小。
另外，由于图像处理和图像失真校正能够由A/D转换器执行，所以能够使因电路元件的特性造成的图像误差最小化。
虽然参照本发明的具体实施例具体展示和说明了本发明，但本领域的技术人员应理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下，可以对这些实施例进行各种形式和细节上的改进。

Claims (20)

1.一种图像处理装置，包括：
具有控制器的图像输入设备(101：501)，用于检测并输出模拟图像信号；
A/D转换器(301：400)，用于采用图像输入设备的控制器输入的控制信号、该控制器输入的对比度变化值、以及亮度变化值，将由所述的图像输入设备的图像读取传感器检测和输入的文件数据的模拟图像信号转换成数字数据；
上限基准电压设置器，用于设定上限基准电压以使所述的A/D转换器对图像失真进行校正并进行图像处理；
下限基准电压设置器，用于设定下限基准电压以使所述的A/D转换器对图像失真进行校正并进行图像处理；
黑校正存储器(308：440)，用于存储在所述的A/D转换器将所述的模拟信号转换成数字信号后输出的黑校正数据；
白校正存储器(309：450)，用于存储在所述的A/D转换器将所述的模拟信号转换成数字信号后输出的白校正数据；以及
最大值检测器(310：460)，用于检测所述的A/D转换器输出的数字图像数据中的最大象素数据值。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制信号包括：
幅度读取模式选择信号，用于选择对从所述的图像读取传感器象素输出的黑电流幅度进行读取的模式；
最大值读取模式选择信号，用于选择对在完成对所述的图像输入设备的白基准板反射的模拟信号进行黑校正操作后输出的图像信号最大值进行读取的模式；
执行均衡模式选择信号，用于选择在检测所述的图像输入设备的所述的白基准板和光源的失真后对所述的图像进行均衡的模式；
对比度控制模式选择信号，用于选择控制对比度来对文件对比度进行控制的模式；以及
背景色去除模式选择信号，用于选择对文件数据的背景色进行去除的模式。
3.如权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述背景色去除模式选择信号包括最大象素值选择信号，用于选择预扫描模式获得的文件的最大象素值来作为上限电压。
4.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述上限基准电压设置器包括：
第一加法器(311)，用于将所述的控制器输入的控制对比度的上限值变化值加到所述的白校正存储器输出的数据中，并将所述的控制器输入的控制亮度的上限值加到所述的白校正存储器输出的数据中，以便得到所述的上限基准电压；
第一选择器(306)，用于根据所述的图像输入设备的操作信号，从所述的第一加法器输出值、所述的最大值检测器输出值、以及预置输入值中选择一个值；以及
第一D/A转换器(302)，用于接收所述的第一选择器选择的值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号。
5.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述下限基准电压设置器包括：
第二加法器(312)，用于将所述的控制器输入的控制对比度的下限值变化值加到所述的黑校正存储器输出的数据中，以便得到所述的下限基准电压；
第二选择器(307)，用于根据所述的图像输入设备的操作信号，从所述的黑校正存储器的输出值、和预置输入值中选择一个值；以及
第二D/A转换器(303)，用于接收所述的第二选择器选择的值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号。
6.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括：
基准数据存储装置(430)，用于存储所述的最大值检测器输出的数据。
7.如权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述控制信号包括：
幅度读取模式选择信号，用于选择对从图像读取传感器象素输出的黑电流幅度进行读取的模式；
最大值读取模式选择信号，用于选择对在完成对图像输入设备的白基准板反射的模拟信号进行黑校正操作后输出的图像信号最大值进行读取的模式；
执行均衡模式选择信号，用于选择在检测图像输入设备的白基准板和光源的失真后对图像进行均衡的模式；
对比度控制模式选择信号，用于选择控制对比度来对文件对比度进行控制的模式；以及
背景色去除模式选择信号，用于选择对文件数据的背景色进行去除的模式。
8.如权利要求7所述的图像处理装置，其中，所述背景色去除模式选择信号包括：第一最大象素值选择信号，用于选择预扫描模式获得的文件象素的最大值来作为所述的上限电压；以及第二最大象素值选择信号，用于在文件数据中背景亮度变化的情况下，选择在所述的图像输入设备的主扫描行中象素的最大值，作为上限基准电压。
9.如权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述上限基准电压设置器包括：
第一D/A转换器(415)，用于接收所述的基准数据存储装置的输出值；
第一加法器(412)，用于将所述的控制器输入的控制对比度的上限值变化值加到所述的白校正存储器输出的数据中，并将所述的控制器输入的控制亮度的上限值加到所述的白校正存储器输出的数据中，以便得到所述的上限基准电压；
第二D/A转换器(416)，用于接收所述的第一加法器的输出值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号；
静电电压产生器，用于产生所述的黑校正值和为检测所述的最大值采用的基准电压；以及
第一模拟切换器(417)，用于根据所述控制信号，选择从所述的第一D/A转换器、所述的第二D/A转换器、和所述的静电电压产生器之一输出的数据，以便将所述输出数据设置为所述的A/D转换器的上限基准电压。
10.如权利要求9所述的图像处理装置，其中，所述静电电压产生器包括：最大黑电压产生器(413)，用于产生建立所述的黑校正值的上限基准电压；和最大白电压产生器(414)，用于产生检测所述的最大值的上限基准电压。
11.如权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述下限基准电压设置器包括：
黑基准电压产生器(423)，用于产生建立所述的黑校正值的上限基准电压；
第二加法器(422)，用于将所述的控制器输入的控制对比度的下限值变化值加到所述的黑校正存储器输出的数据中，以便得到下限基准电压；
第三D/A转换器(424)，用于接收所述的第二加法器的输出值作为输入值，并将此输入值转换成模拟信号；以及
第二模拟切换器(425)，用于根据所述控制信号，选择从所述的第三D/A转换器和所述的黑基准电压产生器之一输出的数据，以便设置所述的A/D转换器的所述的下限基准电压。
12.如权利要求6所述的图像处理装置，其中，所述基准数据存储装置包括：
第一锁存器(431)，用于存储所述的图像输入设备白基准板的最大象素值；
第二锁存器(432)，用于存储经预扫描文件得到的所述的文件数据的最大象素值；
第三锁存器(433)，用于存储所述的图像输入设备主扫描行中的最大象素值。
13.一种图像处理方法，由具有预处理器的图像输入设备采用，该图像输入设备包括白校正存储器、黑校正存储器、和用于测量最大值的检测器，所述方法包括以下步骤：
产生用于校正所述的图像失真的基准数据；
判断从分别控制对比度和亮度的操作和去除图像背景色的操作中选择哪种操作；
设置对应于所选择操作的上限基准电压和下限基准电压；以及
在利用所设置的上限基准电压和下限基准电压对图像执行所选择的操作时，利用基准数据同时对图像进行白校正和黑校正。
14.如权利要求13所述的图像处理方法，其中，所述用于产生所述的基准数据的步骤包括以下步骤：
产生黑校正数据以按照所述的图像输入设备上安装的图像读取传感器元件特性来校正物差引起的误差；
检测所述的黑校正数据的象素数据最大值；以及
产生白校正数据以去除因所述的图像输入设备上安装的白基准板和光源的失真对所述的图像的影响。
15.如权利要求13所述的图像处理方法，其中，所述设置用于控制所述的图像对比度的所述的上限基准电压和下限基准电压的步骤，包括下列步骤：
将所述的对比度变化值与对比度控制级相乘；
将所述的白校正存储器输出的白校正数据减去乘积值，来产生所述的上限基准电压；以及
将所述的黑校正存储器输出的黑校正数据减去乘积值，来产生所述的下限基准电压。
16.如权利要求15所述的图像处理方法，其中，可通过将所述的图像输入设备中白基准板象素的最大值除以对比度控制级，来得到所述的对比度的变化值。
17.如权利要求13所述的图像处理方法，其中，所述设置用于控制图像亮度的上限基准电压和下限基准电压的步骤，包括下列步骤：
将所述的上限基准值的变化值与亮度控制级相乘；
将所述的白校正存储器输出的白校正数据减去乘积值，来产生所述的上限基准值；以及
产生用于黑校正存储器输出的黑校正数据的所述的下限基准电压。
18.如权利要求17所述的图像处理方法，其中，可通过将所述的图像输入设备中白基准板的最大象素值减去预扫描期间检测到的图像最大象素值，并将相减值除以亮度最大控制级，来得到所述的上限基准值的变化值。
19.如权利要求13所述的图像处理方法，其中，为了去除所述的图像的背景色，将由测量最大值的检测器检测的图像最大象素值用作所述的上限基准值，而将黑校正存储器输出的黑校正数据用作亮度的最大控制级。
20.如权利要求13所述的图像处理方法，还包括以数字图像形式输出经图像失真校正和已执行所选择操作的图像的步骤。
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