CN1242557A - 多段式灰阶补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种多段式灰阶补偿方法,包括如下步骤:设置复数个校正片,每一校正片分别有其对应的灰阶数值;扫描器分别扫描每一校正片,而获得各个校正片所对应的灰度感应值;扫描器扫描一目标物,而获得目标物所对应的灰度感应值;将所得目标物的灰度感应值分别与各个校正片的灰度感应值加以比较,而选择出最接近目标物灰度感应值的两个校正片;以及,利用所选出的两个校正片的灰度感应值、以及其所对应的灰阶数值,配合内插法而决定出目标的灰度感应值所对应的灰阶数值。

Description

多段式灰阶补偿方法

本发明系有关于一种灰阶补偿方法，特别是有关于一种多段式灰阶补偿方法，用以修正扫描器扫描图像时所感应的非线性灰度感应值，而还原扫描图像所对应的正确灰阶数值。

一般扫描器使用一光源装置沿着扫描路径与被扫描物之间作相对移动，而将上述被扫描物的图像投射至图像接收装置。图像接收装置所接收到之图像有被扫描物所对应的灰度感应值，扫描器将此灰度感应值转换为相对应的灰阶数值，以供后续信号处理之用。

为了将测得之灰度感应值转换成灰阶数值，目前现有的扫描器大部分都使用双色(白、黑)校正片以进行灰阶之补偿。如图1系显示，在8位扫描器的应用情形下，传统的灰阶补偿方式。图1中，扫描器将白色校正片之灰阶数值定为255，将黑色校正片之灰阶数值定为0，而定出灰阶值之范围。另外，扫描器扫描黑色和白色校正片时，会将检测得之灰度感应值分别定为I₀和I₂₅₅并将I₀、I₂₅₅的数值记录下来。当扫描器扫描一目标物时，若得到一灰度感应值I_x，则可以依下列的公式而获得该灰度感应值I_x所对应之灰阶数值x。

x＝0                        (当I_x＜I₀时) $x=\frac{255-0}{I_{255}-I_0}\×(I_x-I_0)+0$                                 (当I₀≤I_x≤I₂₅₅时)

 x＝255                     (当I_x＞I₂₅₅时)

上述传统的灰阶补偿方法，主要是以黑色和白色两种校正片来界定出灰度感应值和灰阶数值之线性对应区域，因此扫描器所得之各种灰度感应值可依线性关系配合上述公式而求出。此种补偿方式，当扫描器所测得之扫描图像的灰度感应值与该图像本身所对应之正确灰阶数值之间为线性关系时，扫描器确实能够将检测得之灰度感应值转换还原成正确之灰阶数值；然而，扫描器内的感测装置由于其本身特性的缘故，所感测到的灰度感应值与正确的灰阶数值之间，往往存在非线性关系，因此扫描器无法将感测到的灰度感应值还原成正确之灰阶数值。例如，CIS感测器在固定的曝光时间下，对于不同的反射光强度，会产生不同的感应强度，而反射光强度与CIS感应强度之间并不是线性关系。换句话说，对CIS感测器而言，检测到的灰度感应值与原图像所对应的正确灰阶数值之间，为非线性关系，如图2曲线a所示(建议将a改画成曲线，而非直线)。

如图2所示，在8位CIS扫描器之应用情形下，测得之灰度感应值与正确之灰阶数值之间，是非线性之关系(曲线a)。若CIS扫描器扫描目标物时，所检测得之灰度感应值为I_x，则扫描器会将此灰度感应值I_x转换成灰阶数值x₂。并把灰阶数值x₂当成是目标物的灰度。然而，真正正确的灰阶数值应该是x₁。这样的错误，将使扫描器无法拥有良好的扫描品质。

有监于此，本发明在传统补偿方法所使用之黑色和白色校正片两者之间，再多设置至少一个灰色校正片，透过多段式的灰阶补偿而达到精确还原灰阶数值之目的。

为了达到上述目的，本发明所提出之多段式补偿方法包括如下步骤：设置复数个校正片，每一上述校正片所对应之正确灰阶数值已经事先定义好并储存在扫描器内；扫描器分别扫描每一上述校正片，而获得上述各个校正片所对应之灰度感应值；上述扫描器扫描一目标物，而获得上述目标物所对应之灰度感应值；将所得上述目标物之灰度感应值分别与上述各个校正片之灰度感应值加以比较，而选择出最接近上述目标物灰度感应值之两个校正片：以及，利用所选出的上述两个校正片之灰度感应值、以及其所对应之灰阶数值，配合内插法而决定出上述目标物之灰度感应值所对应之灰阶数值。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下：

附图简要说明

图1系显示在8位扫描器的应用情形下，传统之灰阶补尝方式；

图2系显示在8位CIS扫描器的应用情形下，灰度感应值对应灰阶数值是非线性的关系；

图3系显示在8位CIS扫描器的应用情形下，灰度感应值对应灰阶数值之非线性关系图，并用以说明依据本发明的多段式灰阶补偿方法的运作。

实施例：

图3系显示使用8位CIS扫描器之情形下，扫描器之灰度感应值对应于灰阶数值之非线性关系图。如图3曲线a所示，灰度感应值(I₀～I₂₅₅)和灰阶数值(0～255)两者之间对应关系为非线性。在此实施例中，转折点约位于灰阶数值为4和200之处。

图3中之曲线c即为本发明补偿方法之灰阶还原曲线。依据本发明之灰阶补偿方法，首先，设置白色、灰色、和黑色3个校正片，每一校正片分别有其对应之灰阶数值；在此实施例中，所采用的白色校正片之灰阶值为255，灰色之灰色校正片之灰阶值为200，黑色校正片之灰阶值为4。

接着，上述扫描器分别扫描每一上述校正片，而获得上述白、灰、黑3个校正片所对应之灰度感应值，分别为I₂₅₅、I₂₀₀、和I₄。另外，一基准灰度感应值I₀则表示上述扫描器扫描灰阶数值为0图像而得之灰度感应值，亦即代表所谓之“最暗灰度”。

然后，上述扫描器扫描一目标物，而获得上述目标物所对应之灰度感应值I_x。

将所得上述目标物之灰度感应值I_x分别与各个校正片之灰度感应值(I₂₅₅、I₂₀₀、I₄)、以及基准灰度感应值I₀加以比较，而决定出目标物之灰度感应值I_x所在之线性范围区。最后，配合内插法而决定出上述目标之灰度感应值所对应之灰阶数值。

假若，目标物之灰度感应值I_x大于I₂₅₅或是小于I₀，则将其灰阶数值分别指定为255或0。

如上所述，还原灰度感应值I_x之方式，可以依下列之公式而获得其对应之灰阶数值x。

x＝0                      (当I_x＜I₀时) $x=\frac{4-0}{I_4-I_0}\×(I_x-I_0)+0$                               (当I₀≤I_x＜I₄时) $x=\frac{200-4}{I_{200}-I_4}\×(I_x-I_4)+4$                               (当I₄≤I_x＜I₂₀₀时) $x=\frac{255-200}{I_{255}-I_{200}}\×(I_x-I_{200})+200$                               (当I₂₀₀≤I_x≤I₂₅₅时)

x＝255                    (当I_x＞I₂₅₅时)

由上述可知，本发明系在白色和黑色校正片间再多设置一个灰色校正片，透过3段式线性灰阶补偿而达到精确还原灰阶数值之目的。然而，本发明并非限定只能使用白、灰、黑三个校正片，可依实际之需要，亦即依照扫描器本身灰度感应值与灰阶数值之对应特性关系，来设置多个具有不同灰阶数值的灰色校正片于白色和黑色校正片间，而透过多段式线性灰阶补尝以达到精确还原灰阶数值之目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许之更动和润饰，因此本发明之保护范围当视本发明的权利要求所界定者为准。

Claims (4)

1.一种多段式灰阶补偿方法，用以修正扫描器扫描图像时所感应的非线性灰度感应值，而还原上述扫描图像所对应的正确灰阶数值，其特征是，包括如下步骤：

设置复数个校正片，每一上述校正片分别具有其对应的灰阶数值；

上述扫描器分别扫描每一上述校正片，而获得上述各个校正片所对应的灰度感应值；

上述扫描器扫描一目标物，而获得上述目标物所对应的灰度感应值；

将所得上述目标物的灰度感应值分别与上述各个校正片的灰度感应值加以比较，而选择出最接近上述目标物灰度感应值的两个校正片；以及

利用所选出的上述两个校正片的灰度感应值、以及其所对应的灰阶数值，配合内插法而决定出上述目标物的灰度感应值所对应的灰阶数值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，灰阶数值“0”系对应于一基准灰度感应值，且上述基准灰度感应值小于上述各个校正片的灰度感应值；当上述目标物的灰度感应值小于上述各个校正片的灰度感应值且大于上述基准灰度感应值时，利用上述基准灰度感应值和具有最小灰阶数值的上述校正片的灰度感应值，配合两者分别所对应的灰阶数值，藉由内插法而决定出上述目标物之灰度感应值所对应的灰阶数值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，当上述目标物的灰度感应值小于上述基准灰度感应值时，则将上述目标物的灰度感应值所对应的灰阶数值设定为“0”。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，当上述目标物的灰度感应值大于上述各个校正片的灰度感应值时，则将上述目标物的灰度感应值所对应的灰阶数值设定为最大的灰阶数值。

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