CN1167248C - 能补偿图像畸变的图像感测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种具有畸变补偿能力的图像读取装置及方法，在读取图像前，先读取一校正片，此校正片上具有预定量的黑白相间条纹，黑条纹的精确位置为已知。校正片读取后，可得相应的预定量黑白相间条纹，经判断计算后可得黑条纹位置。然后，计算该预定量黑白相间条纹的精确位置与图像读取后计算位置的差值，即得各基准点的畸变量。将各基准点的畸变量存入存储器中结束校正片读取程序。每次进行图像读取时，存于存储器中的各畸变量被取出，以修正光学系统造成的图像畸变。

Description

能补偿图像畸变的图像 感测装置及方法

技术领域

本发明涉及能进行补偿畸变(distortion)的一种图像读取装置(imagereading apparatus)与方法，其可应用于任何图像感测元件的光电产品，例如传真机(Fax)和扫描器(Scanner)等。

背景技术

图像扫描装置今日已广为运用于许多领域。近来，同时拥有反射式(reflective)模式及穿透(transparent)模式的扫描装置已被发展出来。这类扫描装置的基本原理及详细构造可参见美国专利4879604，5514864，5278674，5185673。

进行图像扫描装置前，须先对图像所依附的介质(original)施以照明(illumination)。而照明所用的光源(light source)可为一热阴极(hot cathode)或冷阴极(cold cathode)荧光灯管(fluorescent lamp)或光电二极管(LED)。

就像其他的光源一样，扫描装置内所安置的灯管在使用一段时间后，其品质、性能及光源强度(intensity)就开始变差(deteriorate)。因此，扫描装置的扫描品质就会比原先新光源的品质差。另外一方面，透光性材料有不同的透光性，一个预设的光源强度对另一种原件材料而言，有可能太亮或太暗。如此，将导致扫描的效果不如预期。在此种情形下，目前图像读取设备的感测器元件运作时，都利用一校正白片(calibration white plate)进行白准位补偿。

但是，一般图像读取设备除了光源不均匀(in-homogeneous)的缺陷外，还有因光学系统，包含承载玻璃(platen glass)、透镜(lens)、反射镜(reflectivemirror)、感测元件(photo sensors)等等，所造成畸变的缺陷。针对这些光学元件，公知技术仅针对个别元件分别做检测筛选，以减少畸变量。当图像读取装置组装完成后，光学系统造成的畸变量就会一直影响每一次的图像读取操作。

发明内容

由此，本发明的目的即在于提供一种能补偿图像畸变的图像装置与方法。

为达到所述目的，本发明提供一种能补偿图像畸变的图像感测装置，其包括一校正片，校正片上具有预定数量n的黑白相间条纹图案，其中黑条纹图案的精确位置为已知值x(k)，k＝1，2，...n，称之为基准点；一光源装置，其与一电源连结，供放射一光源以照明该校正片，产生一对应图像信号；一图像抓取装置，处理所述对应图像信号，将计算得到所述黑条纹图案的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)与x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)比较，产生各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)。

本发明还提供一种图像感测装置，其中所述图像抓取装置包含：一存储器，供存储各位置基准点的畸变量Δx(k)，k＝1，2，...n；一光电转换器，供接收通过校正片的图像信号而输出一对应电压信号；一模拟/数字转换器，具有一输入端能接收所述对应电压信号，以输出一对应数字信号；一微处理器，计算所述预定数量n的黑白相间条纹图案中的所述黑条纹的精确位置x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)与图像读取后位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)的差值，得到各位置基准点的畸变量Δx(1)，xΔ(2)，xΔ(3)，...xΔ(n)。

本发明还提供一种补偿一图像感测器畸变的方法，该方法包括下列步骤：取得各位置基准点的畸变量Δx(k)，k＝1，2，....，n；进行图像读取，产生一对应图像信息；根据各所述畸变量Δx(k)，将所述对应图像信息进行补偿。

本发明还提供一种补偿一图像感测器畸变的方法，其中所述各位置基准点的畸变量Δx(k)由下列步骤产生；提供一校正片，校正片上具有预定数量的黑白相间条纹图案，其中黑条纹图案的精确位置为已知值，x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)，称之为基准点；使图像读取装置读取校正片上该预定数量的黑白相间条纹图案，产生一对应图像信息；由对应图像信息，计算后可得到其中黑条纹图案的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)；计算该预定数量黑白相间条纹图案的精确位置与图像读取后的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)的差值，得到各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)；将各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)存入一存储器。

附图说明

下面结合附图说明较佳实施例，以阐明本发明的方法、结构及特点，其中：

图1表示本发明的图像装置的结构图。

图2揭示校正片的一实施例。

图3表示本发明的图像装置的操作流程图。

具体实施例

参见图1，本发明图像读取装置，包含一图像抓取装置11及光源装置13。图像抓取装置11的作用是在接收通过原件12的光信号120后，使数字化图像信号由信号线124、界面116传送至与其连结的个人计算机系统15。如公知技术，微处理器14与个人计算机系统15间是由一介面电路116，如一个SCSI介面，将图像抓取装置11与个人计算机系统15连结。

依本发明图像抓取装置11的一实施例，图像抓取装置11包含一光电转换元件110，如CCD或CIS模组，一模拟/数字信号转换器112，一存储器118，一微处理器114及一界面电路116。CCD模组110将光源信号120转换成电压信号122，并将其输出至模拟/数字信号转换器112。模拟/数字信号转换器112将图像信号以数字信号123型式输出至微处理器114。依原件上图像的特性，如正(positive)图像或负(negative)图像或依照其他预定的补偿方式，微处理器114产生图像信息。此图像信息经由信号线124，界面电路116送至个人计算机系统15。

为了补偿光学系统造成的畸变，本发明提供一校正片，如图2所示，以便取得图像读取装置侧向(x)轴各基准点上的畸变值。校正片具有预定数量的黑白相间条纹(stripes)图案(pattern)，这些黑条纹图案中点线的精确位置为已知值，x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)，称之为校正点或基准点。

在读取图像前，使本发明先读取前述校正片，同时将黑条纹图案的精确位置已知值，x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)由个人计算机系统15、界面电路116、信号线124送至微处理器114计算畸变值。

校正片读取过程中，CCD模组110将对应光源信号120转换成电压信号122，并将其输出至模拟/数字信号转换器112。模拟/数字信号转换器112将图像以数字信号123型式输出至微处理器114。依照一般公知预定的补偿方式，微处理器114产生对应图像信息，此对应图像信息为一相同预定数量黑白相间条纹图案，且经微处理器114判断、计算后可得到这些黑条纹图案中点线的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)。理想状态下无光学系统造成畸变时，x(1)＝x′(1)，x(2)＝x′(2)，x(3)＝x′(3)，...x(n)＝x′(n)。实际状态下光学系统造成畸变时，x(1)≠x′(1)，x(2)≠x′(2)，x(3)≠x′(3)，...x(n)≠x′(n)。

然后，计算该预定数量黑白相间条纹图案的精确位置与图像读取后计算位置的差值，即得到各基准点的畸变量。亦即，算出Δx(k)＝x(k)-x′(k)，k＝1，2，...，n。将各基准点的畸变量Δx(k)由信号线127存入存储器118中结束校正片读取模式。之后，可开始进行图像读取模式。

当进行图像读取模式时，光线通过原件12后，由CCD模组110将光源信号120转换成电压信号122，并将其输出至模拟/数字信号转换器112。模拟/数字信号转换器112将图像信号以数字信号123型式输出至微处理器114。除依照一般公知预定的补偿方式，微处理器114产生图像信息外，微处理器114还将先前存于存储器118中之各畸变量Δx(k)取出，以修正补偿光学系统造成的图像畸变。

由上述装置及方法，本发明能将已经组合完成图像读取装置所存在的畸变予以补偿，而得到更精确的图像读取。

在图2揭露的校正片其黑条纹中心线间的距离为已知，且条纹宽度为相等。但须知，在本发明的概念下，条纹宽度可设计为不等。

本发明的首要步骤为提供一校正片，校正片上具有预定数量的黑白相间条纹图案(pattern)，这些条纹图案的精确位置为已知值，x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)。接下来，参见图3的流程图，本发明的图像补偿方法包括下列步骤：

(1)判断是否为畸变量计算模式，步骤100；

(2)使图像读取装置读取校正片上该预定数量的黑白相间条纹图案，产生对应图像信息，步骤102；

(3)由对应图像信息，计算后可得到这些条纹图案的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)，步骤104；

(4)计算该预定数量黑白相间条纹图案的精确位置与图像读取后计算位置的差值，得到各基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)，步骤106；

(5)将各基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)存入存储器，步骤108；

(6)进行图像读取模式，产生一对应图像信息，步骤110；

(7)根据存储器中的各畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)，将对应图像信息进行补偿，步骤112。

本发明虽以一较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明。例如：计算及修正畸变量的过程也可不在图像读取装置内执行，而在个人计算机内完成。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作省略、更动与润饰。

Claims (4)

1.一种能补偿图像畸变的图像感测装置，其特征在于：

一校正片，校正片上具有预定数量n的黑白相间条纹图案，其中黑条纹图案的精确位置为已知值x(k)，k＝1，2，...n，称之为基准点；

一光源装置，其与一电源连结，供放射一光源以照明该校正片，产生一对应图像信号；

一图像抓取装置，处理所述对应图像信号，将计算得到的所述黑条纹图案的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)与x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)比较，产生各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)。

2.如权利要求1所述图像感测装置，其中所述图像抓取装置包含：

一存储器，供存储各位置基准点的畸变量Δx(k)，k＝1，2，...n；

一光电转换器，供接收通过校正片的图像信号而输出一对应电压信号；

一模拟/数字转换器，具有一输入端能接收所述对应电压信号，以输出一对应数字信号；

一微处理器，计算所述预定数量n的黑白相间条纹图案中的所述黑条纹的精确位置x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)与图像读取后位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)的差值，得到各位置基准点的畸变量Δx(1)，xΔ(2)，xΔ(3)，...xΔ(n)。

3.一种补偿一图像感测器畸变的方法，该方法包括下列步骤：

取得各位置基准点的畸变量Δx(k)，k＝1，2，....，n；

进行图像读取，产生一对应图像信息；

根据各所述畸变量Δx(k)，将所述对应图像信息进行补偿。

4.如权利要求3所述方法，其中所述各位置基准点的畸变量Δx(k)由下列步骤产生：

提供一校正片，校正片上具有预定数量的黑白相间条纹图案，其中黑条纹图案的精确位置为已知值，x(1)，x(2)，x(3)，...x(n)，称之为基准点；

使图像读取装置读取校正片上该预定数量的黑白相间条纹图案，产生一对应图像信息；

由对应图像信息，计算后可得到其中黑条纹图案的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)；

计算该预定数量黑白相间条纹图案的精确位置与图像读取后的位置x′(1)，x′(2)，x′(3)，...x′(n)的差值，得到各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)；

将各位置基准点的畸变量Δx(1)，Δx(2)，Δx(3)，...Δx(n)存入一存储器。

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