CN1213255A - 图像处理装置 - Google Patents

Abstract

一种图像处理装置,包括:一图像拾取电路,因响应该光源反射信号而遂进行一光电转换动作;一电压调整补偿电路,电连接于该图像拾取电路,一多重可编程增益放大电路,电连接于该电压调整补偿电路;一模拟/数字转换电路,电连接于该多重可编程增益放大电路;一存储器接口控制电路,电连接于上述所说电路;以及一电源驱动电路,电连接于该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路、该模拟数字转换电路、该存储器接口控制电路以及一驱动马达。

Description

图像处理装置

本发明是关于一种图像处理装置，(Image processing device)，尤其是指一种可产生高品质、高解析度的图像处理装置。

一般而言，图像处理装置均至少包括三部分：1．图像拾取部分；2．图像处理部分；3．电源供应器及马达驱动器；其中，于该图像处理部分中针对图像信号因灯管亮度与电荷耦合装置(Charge-Coupled Device,CCD)以及聚焦镜(Lens)间所具有的不一致性(non-unifbrmity)，习知技术常以可编程增益放大器(Prigrammable Gain Amplifier,PGA)进行补偿，然而，此等以PGA的补偿方式的缺陷，即在于其是仅针对图像信号中的单一颜色加以补偿，所以，如欲处理多个颜色，则势必需以多套相同的可编程增益放大器对其遂进行补偿，如此一来，显然将大幅度增加成本及电路的复杂度。

另外，习知技术亦有利用多个曝光周期(即每个周期仅处理一个颜色)的方式遂进行补偿的，然而如此一来亦显然将大幅度增加图像处理装置整体的时间。

同时，于使用多套相同的可编程增益放大器时，亦势必需增加相对应的多个模拟/数字放大装置，然而因模拟/数字放大装置的成本高昂，所以，成本更显然将大幅度上扬。

有鉴于此，本发明的主要目的，即在于提供一种于兼顾成本的状况下可快速产生高品质、高解析度的图像处理装置。

本发明提供的一种图像处理装置，其包括：一图像拾取(Pick-up)电路，其用以产生一光源投射信号至一标的物以形成一光源反射信号，且因响应该光源反射信号而遂进行一光电转换动作，以获得一图像输入信号；一电压调整补偿电路，电连接于该图像拾取(Pick-up)电路，其输入并校正该图像输入信号，且予以进行一第一调整补偿动作，使平衡该图像输入信号中的各基本图像信号；一多重可编程增益放大电路，电连接于该电压调整补偿电路，其用以输入该图像输入信号，且藉由所进行的一多工切换动作，使于同一图像单元处理时间内，将该图像输入信号中的各基本图像信号进行完成一第二调整补偿动作，并予以输出一串列图像信号；一模拟/数字转换电路，电连接于该多重可编程增益放大电路，其用以输入该串列图像信号且予以转换输出一数字图像信号；一存储器接口控制电路、电连接于该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路以及该模拟数字转换电路，其可将所输入的该数字图像信号予以存储器储存，且于经一运算处理后产生一图像输出信号输出，同时，该存储器接口控制电路是可由响应该数字图像信号以产生一第一、第二及第三控制信号，使分别控制该图像拾取电路、该电压调整补偿电路与该多重可编程增益放大电路；以及一电源驱动电路，电连接于该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路、该模拟数字转换电路、该存储器接口控制电路以及一驱动马达，该电源驱动电路是用以提供该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路、该模拟数字转换电路、该存储器接口控制电路所需的一电源信号，且产生一马达驱动信号，以驱使该驱动马达遂进行运转。

当然，其中该图像拾取电路是可包括：一直流/交流电压转换(inverter)电路，其是用于响应一开/关控制信号以将一直流电压信号转换为一具高频、高压的一交流电压信号；一发光单元，电连接于该直流/交流电压转换电路，该发光单元是可因响应该交流电压信号，以产生该光源投射信号输出；一聚焦装置，其是用以聚焦反射该光源反射信号；以及一电荷耦合装置，其是因响应该第一控制信号与经该聚焦装置所聚焦反射的该光源反射信号，以遂进行该光电转换动作并产生一图像输入信号输出。

当然，其中该发光单元是可为一灯管(Lamp)，而该聚焦装置则是可为一聚焦镜(Mirrors&Lens)。

当然，其中该图像拾取电路更可包括：一前置放大装置，电连接于该电荷耦合装置，该前置放大装置是用以将该电荷耦合装置所输出的该图像输入信号予以遂进行电流放大，以增加该该图像输入信号的抗噪声能力。

当然，其中该电压调整补偿电路是可包括：一双重校正取样器(Correlated-Double Sampling,CDS)，电连接于该图像拾取电路，该双重校正取样器是用以减去该图像输入信号中的共模(Commond-Mode)电压；一电平(Level)调整器，电连接于该双重校正取样器，该电平调整器是用以调整该图像输入信号中的直流电平；一信号放大器，电连接于该电平调整器，该信号放大器是用以将经该电平调整器处理其直流电平的该图像输入信号予以放大输出；以及一自动增益控制器，电连接于该信号放大器，该自动增益控制器是可因响应该第二控制信号以遂进行该第一调整补偿动作，使平衡该图像输入信号中的各基本图像信号。

当然，其中该电平调整器是可包括一加法器。

当然，其中该图像输入信号中的各基本图像信号是可为R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)三原色图像信号。

当然，其中该第一调整补偿动作是指调整R、G、B三原色图像信号的平衡，以及补偿该图像拾取电路中所具有的灯管老化现象。

当然，其中该多重可编程增益放大电路是可包括：一多工器，电连接于该电压调整补偿电路，该多工器是用以输入该图像输入信号且因响应该第三控制信号，以于该同一图像单元处理时间内将该图像单元处理时间分成三等份，且多工切换控制该R、G、B三原色图像号分别于不同等份的时间内输出，使分别完成该第二补偿动作；一可编程增益补偿器(Programmable gainCompensator)，其是可因响应该第三控制信号以于该三等份的图像单元处理时间内分别输出用以补偿该R、G、B三原色图像信号的补偿值；以及一乘法器，电连接于该多工器与该可编程增益补偿器，该乘法器遂进行一相乘动作以使该R、G、B三原色图像信号的补偿值分别补偿修正该R、G、B三原色图像信号，且将该R、G、B三原色图像信号予以混合成一串列型式的该串列图像信号输出。

当然，其中该图像拾取电路是可包括一灯管、一聚焦镜以及一电荷耦合装置，而该第二调整补偿动作是指对于该灯管的亮度与该聚焦镜以及该电荷耦合装置间的不一致性(non-uniformity)进行校正及补偿。

当然，其中该存储器接口控制电路是可包括：一控制信号运算产生器，电连接于该模拟/数字转换电路，该控制信号运算产生器是可因响应该数字图像信号以产生输出该第一、第二及第三控制信号，且可用以遂进行该连算处理以产生该图像输出信号；一系统存储器，电连接于该控制信号运算产生器，该系统存储器是可用以记录储存该R、G、B三原色图像信号的校正曲线；一周边接口控制器，电连接于该控制信号运算产生器，该周边接口控制器是可因响应该控制信号运算产生器所产生的一周边接口控制信号，以将该图像输出信号予以输出至任一周边接口装置中；一微处理机，电连接于该控制信号运算产生器，该微处理机是可用以控制图像处理装置自图像的拾取开始直至经由该周边接口控制器输出该图像输出信号为止间的整体动作流程；以及一可编程序存储器(Programmable memory)，电连接于该微处理机，该可编程序存储器是用以提供该微处理机遂进行动作时所需的信号数据(data)。

当然，其中该存储器接口控制电路更可包括：一伽玛转换装置，电连接于该控制信号运算产生器，该伽玛转换装置内具一伽玛转换表，其是用以提供该伽玛转换装置遂进行一伽玛转换功能，以供使用者可自行定义图像的颜色；以及一缓冲存储器，电连接于该控制信号运算产生器与该周边接口控制器，该缓冲存储器是可用以提供该伽玛转换装置于遂进行该伽玛转换功能时的一图像数据的储存功能，且可供该周边介面控制器其将该图像数据予以输出至该任一周边接口装置中。

当然，其中该周边接口控制器是可为一SCSI规格的周边接口控制器。

当然，其中该任一周边接口装置是可为个人电脑。

当然，其中该电源驱动电路是可包括：一电源供应器，其是用以提供该电源信号；以及一马达驱动器，电连接于该电源供应器与该驱动马达，其是用以产生该马达驱动信号，使以驱动该驱动马达的运转。

当然，其中该电源供应器是可为一开关式的电源供应器。

本发明的目的，特征及优点将结合较佳实施例参考附图进行详细描述。以使得到一更深入的了解。

附图简要说明：

图1：其是本发明的一较佳实施例的示例图；

图2：其是本发明的较佳实施例中该可编程增益补偿器于一个图像单元处理时间内完成三原色图像信号补偿动作的信号波形示意图。

请参阅图1，其是本发明的一较佳实施例的示例图，如图1所示，包括一图像处理装置1以及一周边接口装置2；该图像处理装置1是包括有：一图像拾取(pick-up)电路11、一电压调整补偿电路12、一多重可编程增益放大电路13、一模拟/数字转换电路14、一存储器接口控制电路15、一电源驱动电路16以及一驱动马达17；其中，该图像拾取电路11是包括：一直流/交流电压转换电路111、一发光单元112(较佳者，是可为一灯管(lamp))、一聚焦装置113(较佳者，是可为一聚信镜(Mirrors&lens))、一电荷耦合装置114以及一前置放大装置115；而该电压调整补偿电路12是包括：一双重校正取样器121、一电平调整器122、一信号放大器123以及一自动增益控制器124；又，该多重可编程增益放大电路13则是包括：一多工器131、一可编程增益补偿器132以及一乘法器133；当然，该存储器接口控制电路15则是包括：一控制信号运算产生器151、一系统存储器152、一周边接口控制器153、一微处理机154、一可编程序存储器155、一伽玛转换装置156以及一缓冲存储器157；至于该电源驱动电路16则是包括：一电源供应器161以及一马达驱动器162。

现兹针对图1的工作原理予以陈述如下：

首先，该直流/交流电压转换电路111因响应来自该控制信号运算产生器151的一开/关控制信号C以将一直流电压信号转换为一具有高频、高压的一交流电压信号，使进而可控制该发光单元112，是以，该发光单元112即可因响应该交流电压信号，以产生一光源投射信号照射至一标的物(文字或图片)(图1未示出)上，之后，该光源投射信号即于该等文字或图片处形成一光源反射信号反射至该聚焦装置113中，此时，该聚焦装置113即聚焦该光源反射信号并予以反射至该电荷耦合装置114，以供该电荷耦合装置114遂进行一光电转换动作，并得到一图像输入信号输出。

其中，该电荷耦合装置114即因向应来自该控制信号运算产生器151的一第一控制信号S1与经该聚焦装置113所聚焦反射的该光源反射信号，使以转换产生具有相位对电压形式的该图像输入信号(其中，该图像输入信号是包括R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)等三原色的基本图像信号)，之后并予以输出至该前置放大装置115中，而该前置放大装置115即将该电荷耦合装置114所输出的该图像输入信号予以遂进行电流放大，以增加该图像输入信号的抗噪声能力。

当然，如该发光单元112所照射至其上的该标的物是为可透光，则仅需再行搭配穿透稿专用配备即可。

再则，该双重校正取样器121(Corrlated-Double Sampling,CDS)电连接于该前置放大装置115，该双重校正取样器121是可用以减去该图像输入信号中的共模(commond-Mode)电压，之后，该图像输入信号再行经由该电平调整器122(其可包括一加法器)与该信号放大器123，以遂进行调整该图像输入信号中的直流电平并予以放大输出；其中，该电平调整器122于遂进行调整该图像输入信号中的直流电平时，是配合一差值信号(图中标示OFFSET者)为之。

当然，关于电连接于该信号放大器123的该自动增益控制器124，其遂即因响应来自该控制信号运算产生器151的一第二控制信号S2，以遂进行调整该图像输入信号中的R、G、B三原色图像信号的平衡，以及补偿因该灯管112老化现象所引起的图像失真。

现再请参阅该多重可编程增益放大电路13，其中，该多重可编程增益放大电路13中的该多工器131是3对1的多工器采用了型号为Analog DeviceAD9330的器件电连接于该电压调整补偿电路12，而该多工器131是用以输入该图像输入信号且可因响应来自该控制信号运算产生器151的一第三控制信号S3，以于该同一图像单元处理时间内将该图像单元处理时间分成三等份，且多工切换控制该R、G、B三原色图像信号分别于不同等份的时间内输出，使分别完成对于该灯管112的亮度与该聚焦镜113以及该电荷耦合装置114间的不一致性(non-uniformity)进行校正及补偿；另外，该可编程增益补偿器132为数字模拟转换器采用了型号为SONY CXD2306Q的器件。其亦可因响应该第三控制信号S3以于该三等份的图像单元处理时间内分别输出用以补偿该R、G、B三原色图像信号的补偿值，是以，分别于不同等份的时间内所输出的该R、G、B三原色图像信号以及分别输出用以补偿该R、G、B三原色图像信号的补偿值即同时输入至该乘法器133中，以供该乘法器133遂进行一相乘动作，进而使该R、G、B三原色图像信号之补偿值可分别补偿修正该R、G、B三原色图像信号，且将该R、G、B三原色图像信号予以混合成一串列型式的该串列图像信号输出。该乘法器133采用了型号为Harris HA2546的器件。

当然，其后该串列图像信号即予以输出至该模拟/数字转换电路14中，使供该模拟/数字转换电路14可于配合因响应-VRT及-VRB信号的情况下，将该串列图像信号予以转换输出一数字图像信号。

并且，该控制信号运算产生器151是可因响应自该模拟/数字转换电路14所输入的该数字图像信号，以产生输出该第一、第二及第三控制信号S1、S2、S3，且可用以遂进行该运算处理以产生一图像输出信号；而该系统存储器152，则是可用以记录储存该R、G、B三原色图像信号之校正曲线；至于，该周边接口控制器153(例如，该周边接口控制器153可为一SCSI规格的周边接口控制器)，则可因响应该控制信号运算产生器151所产生的一周边接口控制信号Ⅰ，以将该图像输出信号予以输出至一周边接口装置2(例如，可为个人电脑)中；当然，该微处理机154，是可用以控制该图像处理装置1自图像的拾取开始，直至经由该周边介面控制器153输出该图像输出信号为止间的整体动作流程；而，该可编程序存储器155则是用以提供该微处理机154于遂进行动作时所需的信号数据(data)；另外，该伽玛转换装置156中可内具一伽玛转换表，其是用以提供该伽玛转换装置156遂进行一伽玛转换功能，以供使用者可自行定义图像的颜色，以调整至满意的颜色为止；至于该缓冲存储器157，其是可用以提供该伽玛转换装置156于遂进行该伽玛转换功能时之一图像数据的储存功能，且可供该周边接口控制器153其将该图像数据予以输出至该任一周边接口装置2中。

至于该电源供应器161(较佳者，其是可为一开关式的电源供应器)，其是用以提供该图像处理装置1所需的一电源信号，而该马达驱动器162，其则是可用以驱动该驱动马达17的运转；当然较佳者，该电源供应器161如可与该马达驱动器162结合为一，将更可减少因线路阻抗所产生的功率损失。

为进一步揭露本发明中该多重可编程增益补偿器13中的该可编程增益补偿器132于一个图像单元处理时间内遂进行完成补偿R、G、B三原色图像信号，请参阅图2，其是为本发明较佳实施例中该可编程增益补偿器132于一个图像单元处理时间内完成三原色图像信号补偿动作的信号波形示意图(当然，亦请配合图1所示者)，于图2中，该多工器131因响应该第三控制信号S3，以于分成三等份的该图像单元处理时间内，多工切换控制该R、G、B三原色图像信号分别于不同等分的时间内输出，而该可编程增益补偿器132即分别于时间点t1、t2、t3输出闩锁信号，并分别输出补偿该R、G、B三原色的补偿值RC、GC、BC。

综上所述，本发明于仅需透过一个该多工器131、产生控制该多工器131动作的该控制信号运算产生器151以及单一个模拟/数字转换电路14，即可完成习知技术需多个多工器及多个模拟/数字转换电路方可完成的功能，故本发明所揭示的电路结构显然可于未大幅增加成本的情况下，得到一高解析度与高品质的图像信号，所以，本发明实为一极具产业价值的创作。

本发明得藉由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，但都不脱离本发明权利要求所限定的范围所欲保护者。

Claims (16)

1．一种图像处理装置，其特征在于，包括：

一图像拾取电路，其用以产生一光源投射信号至一标的物以形成一光源反射信号，且因响应该光源反射信号而进行一光电转换动作，以获得一图像输入信号；

一电压调整补偿电路，电连接于该图像拾取电路，其输入并校正该图像输入信号，且予以遂进行一第一调整补偿动作，使平衡该图像输入信号中的各基本图像信号；

一多重可编程增益放大电路，电连接于该电压调整补偿电路，其用以输入该图像输入信号，且藉由所遂进行的一多工切换动作，使于同一图像单元处理时间内，将该图像输入信号中的各基本图像信号遂进行完成一第二调整补偿动作，并予以输出一串列图像信号；

一模拟/数字转换电路，电连接于该多重可编程增益放大电路，其用以输入该串列图像信号且予以转换输出一数字图像信号；

一存储器接口控制电路，电连接于该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路以及该模拟数字转换电路，其可将所输入的该数字图像信号予以存储器储存，且于经一运算处理后产生一图像输出信号输出，同时，该存储器接口控制电路是可因响应该数字图像信号以产生一第一、第二及第三控制信号，使分别控制该图像拾取电路、该电压调整补偿电路与该多重可编程增益放大电路；以及

一电源驱动电路，电连接于该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路、该模拟数字转换电路、该存储器接口控制电路以及一驱动马达，该电源驱动电路是用以提供该图像拾取电路、该电压调整补偿电路、该多重可编程增益放大电路、该模拟数字转换电路、该存储器接口控制电路所需的一电源信号，且产生一马达驱动信号，以驱使该驱动马达进行运转。

2．如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像拾取电路是可包括：

一直流/交流电压转换电路，其是用于因响应一开/关控制信号以将一直流电压信号转换为一具高频、高压的一交流电压信号；

一发光单元，电连接于该直流/交流电压转换电路，该发光单元是可因响应该交流电压信号，以产生该光源投射信号输出；

一聚焦装置，其是用以聚焦反射该光源反射信号；以及

一电荷耦合装置，其是因响应该第一控制信号与经该聚焦装置所聚焦反射的该光源反射信号，以遂进行该光电转换动作并产生一图像输入信号输出。

3．如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，该发光单元是可为一灯管，而该聚焦装置则是可为一聚焦镜。

4．如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，该图像拾取电路更可包括：

一前置放大装置，电连接于该电荷耦合装置，该前置放大装置是用以将该电荷耦合装置所输出的该图像输入信号予以遂进行电流放大。以增加该图像输入信号的抗噪声能力。

5．如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该电压调整补偿电路是可包括：

一双重校正取样器，电连接于该图像拾取电路，该双重校正取样器是用以减去该图像输入信号中的共模电压；

一电平调整器，电连接于该双重校正取样器，该电平调整器是用以调整该图像输入信号中的直流电平；

一信号放大器，电连接于该电平调整器，该信号放大器是用以将经该电平调整器处理其直流电平的该图像输入信号予以放大输出；以及

一自动增益控制器，电连接于该信号放大器，该自动增益控制器是可因响应该第二控制信号以遂进行该第一调整补偿动作，使平衡该图像输入信号中的各基本图像信号。

6．如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该电平调整器是可包括一加法器。

7．如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像输入信号中的各基本图像信号是可为红色R、绿色G、蓝色B三原色图像信号。

8．如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，该第一调整补偿动作是指调整R、G、B三原色图像信号的平衡，以及补偿该图像拾取电路中所具的灯管老化现象。

9．如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，该多重可编程增益放大电路是可包括：

一多工器，电连接于该电压补偿电路，该多工器是用以输入该图像输入信号且因响应该第三控制信号，以于该同一图像单元处理时间内将该图像单元处理时间分成三等份，且多工切换控制该R、G、B三原色图像信号分别于不同等份的时间内输出。使分别完成该第二补偿动作；

一可编程增益补偿器，其是可因响应该第三控制信号以于该三等份的图像单元处理时间内分别输出用以补偿该R、G、B三原色图像信号的补偿值；以及

一乘法器，电连接于该多工器与该可编程增益补偿器，该乘法器遂进行一相乘动作以使该R、G、B三原色图像信号的补偿值分别补偿修正该R、G、B三原色图像信号，且将该R、G、B三原色图像信号予以混合成一串列型式的该串列图像信号输出。

10．如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，该图像拾取电路是可包括一灯管、一聚焦镜以及一电荷耦合装置，而该第二调整补偿动作是指对于该灯管的亮度与该聚焦镜以及该电荷耦合装置间的不一致性进行校正及补偿。

11．如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，该存储器接口控制电路是可包括：

一控制信号运算产生器，电连接于该模拟/数字转换电路，该控制信号运算产生器是可因响应该数字图像信号以产生输出该第一、第二及第三控制信号，且可用以遂进行该运算处理以产生该图像输出信号；

一系统存储器，电连接于该控制信号运算产生器，该系统存储器是可用以记录储存该R、G、B三原色图像信号的校正曲线；

一周边接口控制器，电连接于该控制信号运算产生器，该周边接口控制器是可因响应该控制信号运算产生器所产生的一周边接口控制信号，以将该图像输出信号予以输出至任一周边接口装置中；

一微处理机，电连接于该控制信号运算产生器，该微处理机是可用以控制图像处理装置自图像的拾取开始直至经由该周边接口控制器输出该图像输出信号为止间的整体动作流程；以及

一可编程序存储器，电连接于该微处理机，该可编程序存储器是用以提供该微处理机于遂进行动作时所需的信号数据。

12．如权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于，该存储器接口控制电路更可包括：

一伽玛转换装置，电连接于该控制信号运算产生器，该伽玛转换装置内具一伽玛转换表，其是用以提供该伽玛转换装置遂进行一伽玛转换功能，以供使用者可自行定义图像的颜色；以及

一缓冲存储器，电连接于该控制信号运算产生器与该周边接口控制器，该缓冲存储器是可用以提供该伽玛转换装置于遂进行该伽玛转换功能时的一图像数据的储存功能，且可供该周边接口控制器其将该图像数据予以输出至该任一周边介面装置中。

13．如权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于，该周边接口控制器是可为一SCSI规格的周边接口控制器。

14．如权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于，该任一周边接口装置是可为个人电脑。

15．如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该电源驱动电路是可包括：

一电源供应器，其是用以提供该电源信号；以及

一马达驱动器，电连接于该电源供应器与该驱动马达，其是用以产生该马达驱动信号，使以驱动该驱动马达的运转。

16．如权利要求要求15的述的图像处理装置，其特征在于，该电源供应器是可为一开关式的电源供应器。

Images