CN1305299C - 一种具有扫描功能的数码相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有扫描功能的数码相机，属于数码相机领域。本发明不仅具有拍摄静态物体和录像等功能，还可以用于对各种平面进行扫描。本发明包括：镜头、用户操作界面模块、电脑接口模块、图像传感器、图像处理器、存储模块、主控制器模块以及与镜头连接并容纳上述各模块的壳体。镜头为具有远焦距和近焦距的可变换焦距的镜头，用户操作界面模块具有远焦距与近焦距的选择档。当使用者选择近焦距档时，所述用户操作界面模块发送扫描控制信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块控制镜头以一定的频率不间断的对扫描纸面进行拍摄。

Description

一种具有扫描功能的数码相机

技术领域

本发明涉及数码相机领域，尤其涉及一种具有扫描功能的数码相机。

背景技术

数码相机是一种众所周知的设备，它包括用于把由数字相机所接收的图像转换为数字数据的电荷耦合器件。该数字数据通常存储在存储器中，并且随后可以进行下载，使得由该数字数据所确定的图像可以被显示。普通的数码相机具有拍摄静态物体和录像等功能，已经广泛的为人们所应用。但是，现有的数码相机并不能用于扫描纸面以产生文本文档的可读图像或者拍摄大幅面的印刷品。这主要是受数码相机中镜头分辨率的限制，尽管数码相机中镜头的分辨率可以增加，也可以加设广角镜头，但是镜头的尺寸和成本通常随着分辨率的增加而增加。而且通过拍摄纸面获得的照片，通常存在桶形或者枕形畸变，难以得到满意的文本可读图像或者大幅面的清晰图像。现有的数码相机都以体积小巧、便于携带为主要特点，这使得使用大尺寸的镜头来满足分辨率的提高成为不可能。因此，人们期待一种新的可以实现扫描功能的数码相机。

发明内容

针对现有技术的问题和不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉、体积小巧、使用方便的具有扫描功能的数码相机。它不仅具有拍摄静态物体和录像等功能，还可以用于对各种平面进行扫描。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种具有扫描功能的数码相机，包括：镜头、用户操作界面模块、电脑接口模块、图像传感器、图像处理器、存储模块、主控制器模块以及与镜头连接并容纳上述各模块的壳体。所述镜头把外部环境的光线聚焦到图像传感器上，图像传感器将光信号转换成电信号并发送给所述图像处理器，所述图像处理器将处理后的图像数据存储到所述存储模块，所述存储模块将存储的图像数据经过电脑接口模块发送给电脑。使用者可通过所述用户操作界面模块发送各种控制指令给所述主控制器模块，所述主控制器模块控制所述各模块的工作。其结构特点在于，所述镜头为具有远焦距和近焦距的可变换焦距的镜头，所述用户操作界面模块具有远焦距与近焦距的选择档。当使用者选择近焦距档时，所述用户操作界面模块发送扫描控制信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块控制镜头以一定的频率不间断的对扫描纸面进行拍摄。

本发明还包括一个与主控制器模块连接的其它设备通讯接口模块。上述其它设备通讯接口模块为UART接口、SPI接口或蓝牙、红外无线接口。

本发明还包括补偿亮度的灯，所述灯设于壳体的外部镜头的一侧。

本发明上述图像处理器还包括对其中的扫描图像数据进行拼接处理的扫描处理单元。

本发明还包括用于保持扫描运动轨迹所在平面为水平平面并且扫描时镜头离纸面高度一致的可活动支架，所述可活动支架的一端连接所述壳体，另一端置于扫描纸面上。上述支撑支架的长度可调整。

本发明镜头为具有普通拍摄焦距和纸面扫描焦距的可变换焦距的镜头，使用者可以选择远焦距，进行普通的图像摄取。使用者也可以选择近焦距，然后将本发明镜头对着扫描平面水平移动，镜头对扫描平面进行不间断的拍摄，然后拍摄的图像数据由扫描处理单元或者经过USB接口模块发送到电脑进行拼接处理。扫描处理单元或者PC处理后的图像清晰，不会发生畸变，而且本发明可以对任何平面进行扫描。本发明的数码相机和手持式扫描仪一样能扫描大幅面的平面物体，最终能生成大幅面的平面图像。本发明的可调支撑支架用于保证本发明的镜头以纸面扫描焦距对着扫描平面水平移动，而不发生倾斜，从而达到较高的扫描效果。与镜头处于同侧的扫描灯在光线不足的时候，对扫描平面进行照射，通过补偿光线达到最佳的扫描效果。本发明成本低廉、体积小巧、使用方便。本发明具有扫描速度快，扫描幅面长度不限的特点。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明优选实施例的结构原理图；

图3为本发明优选实施例的外观示意图。

参看图1，一种具有扫描功能的数码相机，包括：镜头1、用户操作界面模块2、电脑接口模块3、图像传感器11、图像处理器12、存储模块4、主控制器模块5。所述镜头1把外部环境的光线聚焦到图像传感器11上，图像传感器11将光信号转换成电信号并发送给所述图像处理器12，所述图像处理器12将处理后的图像数据存储到所述存储模块4，所述存储模块4将存储的图像数据经过电脑接口模块3发送给电脑。使用者可通过所述用户操作界面模块2发送各种控制指令给所述主控制器模块5，所述主控制器模块5控制所述各模块的工作。所述镜头1为具有远焦距和近焦距的可变换焦距的镜头，所述用户操作界面模块2具有远焦距与近焦距的选择档。当使用者选择近焦距档时，所述用户操作界面模块2发送扫描控制信号给所述主控制器模块5，所述主控制器模块5控制镜头1以一定的频率不间断的对扫描纸面进行拍摄。

通过本领域内所公知的技术，图像传感器11为CCD传感器或者CMOS传感器。图像处理器12把图像传感器11的图像信号通过亮度调整，白平衡处理，调整图像效果后压缩，并且负责扫描处理。另外，上述用户操作界面模块2包含按键，LED灯，LCD显示屏，遥控器等提供用户操作或提示用户的部分。电池和电源管理模块给整个系统提供电力，这是便携式移动设备不可缺少的。上述电脑接口模块3可以是USB接口或2394接口，负责和电脑通讯，并把图像传送到电脑。

参看图2，本发明的优选实施例除了上述必要结构外还包括一个与主控制器模块5连接的其它设备通讯接口模块7。其它设备通讯接口模块7可以是UART接口或SPI接口或蓝牙、红外等无线接口，实现和手机或其他设备的通信并把图像传送到其他设备中。当需要时，本发明可以同其它通讯装置，比如手机等，进行通讯。由外部通讯设备发送控制指令给主控制器5，或者将存储在存储模块4中的图像数据发送给外部通讯设备。

本发明图像处理器12还可以包括对其中的扫描图像数据进行拼接处理的扫描处理单元。本发明的数码相机能和电脑联机扫描，也能脱离计算机先扫描好图像并存储在存储介质中，当需要时连接到计算机上，把存储器内的图像传送到计算机上。当本发明数码相机脱离计算机时，其中的扫描处理单元对图像数据进行拼接处理。当用户启动扫描功能并拖动时，图像传感模块一帧接一帧的连续拍摄图像，<a>图像处理器扫描这些图象，依据相邻两帧图像的关联，精确估计镜头的平面运动轨迹(可以精确到1/4像素)。<b>.根据该运动轨迹对相邻两帧图象进行合成，最后合成一幅大图。上述步骤a中具体包括：1.对相邻两个图象中的同一区域进行FFT变换。2.对上述两个FFT变换结果，求出其相位相关函数。3.在2的结果中，查找最大值。4.将1中的两个区域分别进行双三次插值，放大四倍。5.对4中的结果进行块对比，以得到在放大四倍条件下的偏移量。为了大大减小搜索空间，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，将其乘以四倍后，在以此为中心的小范围内搜索。6.将各帧之间的偏移量进行累加，得到镜头在放大四倍条件下的平面移动轨迹。上述步骤b中具体包括：1.根据放大四倍条件下的平面移动轨迹，生成一个足够大的空图象，以及同样大的一个矩阵用来记录累加次数(见下述步骤3)。2.从将各帧图象进行双三次插值，放大四倍。3.将2中得到的每帧图象根据镜头的平面移动轨迹进行平移，累加到1中的空图象上。4.在3中每累加一帧图象，同时记录每个像素被累加的次数。5.完成之后，将每个像素除以其被累加次数，得到放大四倍条件下的结果。6.将5的结果用双三次插值缩小四倍，得到原始尺寸下的最终结果。扫描处理单元合成的大图保存到存储器或存储介质中。

当本发明与电脑连接时，用户启动扫描功能并拖动时，图像传感模块一帧接一帧的连续拍摄图像，然后通过电脑接口模块将拍摄的图像一帧接一帧发送到电脑。电脑按照下述步骤对图像数据进行拼接处理。<a>电脑扫描这些图象，依据相邻两帧图像的关联，精确估计镜头的平面运动轨迹(可以精确到1/4像素)。<b>.根据该运动轨迹对相邻两帧图象进行合成，最后合成一幅大图。上述步骤a中具体包括：1.对相邻两个图象中的同一区域进行FFT变换。2.对上述两个FFT变换结果，求出其相关相位函数。3.在2的结果中，查找最大值。4.将1中的两个区域分别进行双三次插值，放大四倍。5.对4中的结果进行块对比，以得到在放大四倍条件下的偏移量。为了大大减小搜索空间，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，将其乘以四倍后，在以此为中心的小范围内搜索。6.将各帧之间的偏移量进行累加，得到镜头在放大四倍条件下的平面移动轨迹。上述步骤b中具体包括：1.根据放大四倍条件下的平面移动轨迹，生成一个足够大的空图象，以及同样大的一个矩阵用来记录累加次数(见下述步骤3)。2.从将各帧图象进行双三次插值，放大四倍。3.将2中得到的每帧图象根据镜头的平面移动轨迹进行平移，累加到1中的空图象上。4.在3中每累加一帧图象，同时记录每个像素被累加的次数。5.完成之后，将每个像素除以其被累加次数，得到放大四倍条件下的结果。6.将5的结果用双三次插值缩小四倍，得到原始尺寸下的最终结果。

当本发明与电脑连接时，也可以以下面的方式对扫描数据进行处理，用户启动扫描功能并拖动时，图像传感模块一帧接一帧的连续拍摄图像，将拍摄的所有图像数据存储到存储模块，存储模块通过电脑接口模块将图像数据发送到电脑。电脑通过如下步骤对图像进行拼接处理：a.将数码相机中的各帧图象分离提取出来。b.通过这些图象，精确估计数码相机的平面运动轨迹(可以精确到1/4像素)。c.根据该运动轨迹对各帧图象进行合成。上述步骤b中具体包括：1.对第N和N+1帧图象中的同一区域进行FFT变换。2.对上述两个FFT变换结果，求出其相关相位函数。3.在2的结果中，查找最大值。4.将1中的两个区域分别进行双三次插值，放大四倍。5.对4中的结果进行块对比，以得到在放大四倍条件下的偏移量。为了大大减小搜索空间，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，将其乘以四倍后，在以此为中心的小范围内搜索。6.将各帧之间的偏移量进行累加，得到摄象头在放大四倍条件下的平面移动轨迹。上述步骤c中具体包括：1.根据放大四倍条件下的平面移动轨迹，生成一个足够大的空图象，以及同样大的一个矩阵用来记录累加次数(见下述步骤3)。2.从将各帧图象进行双三次插值，放大四倍。3.将2中得到的每帧图象根据摄象头的平面移动轨迹进行平移，累加到1中的空图象上。4.在3中每累加一帧图象，同时记录每个像素被累加的次数。5.完成之后，将每个像素除以其被累加次数，得到放大四倍条件下的结果。6.将5的结果用双三次插值缩小四倍，得到原始尺寸下的最终结果。

由上述描述可知，本发明所述数码相机也可以将拍摄的多帧图像数据先存储到一个存储介质中，然后由该存储介质再将图像数据发送到电脑。

参看图3，上述各种功能模块置于本发明壳体6的内部，镜头1与壳体6连接。本发明还包括补偿亮度的扫描灯8，所述扫描灯8设于壳体6的外部镜头1的一侧。本发明还包括用于保持扫描平面为水平平面，并且令扫描时镜头1离纸面高度一致的支撑支架10，所述支撑支架10在扫描时一端连接所述壳体6，另一端置于扫描纸面上。并且让纸面和镜头1保持一定的距离，这个距离就是镜头1的纸面扫描焦距。当不扫描时这个支架可以被收起。

Claims (7)

1.一种具有扫描功能的数码相机，包括：镜头(1)、用户操作界面模块(2)、电脑接口模块(3)、图像传感器(11)、图像处理器(12)、存储模块(4)、主控制器模块(5)以及与镜头(1)连接并容纳上述各模块的壳体(6)，所述镜头(1)把外部环境的光线聚焦到图像传感器(11)上，图像传感器(11)将光信号转换成电信号并发送给所述图像处理器(12)，所述图像处理器(12)将处理后的图像数据存储到所述存储模块(4)，所述存储模块(4)将存储的图像数据经过电脑接口模块(3)发送给电脑，使用者可通过所述用户操作界面模块(2)发送各种控制指令给所述主控制器模块(5)，所述主控制器模块(5)控制所述各模块的工作，其特征在于，所述镜头(1)为具有远焦距和近焦距的可变换焦距的镜头，所述用户操作界面模块(2)具有远焦距与近焦距的选择档，当使用者选择近焦距档时，所述用户操作界面模块(2)发送扫描控制信号给所述主控制器模块(5)，所述主控制器模块(5)控制镜头(1)以一定的频率不间断的对扫描纸面进行拍摄。

2.按照权利要求1所述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，还包括一个与主控制器模块(5)连接的其它设备通讯接口模块(7)。

3.按照权利要求2述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，所述其它设备通讯接口模块(7)为UART串行接口、SPI串行接口或蓝牙或者红外无线接口。

4.按照权利要求1所述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，还包括补偿亮度的灯(8)，所述灯(8)设于壳体(6)的外部镜头(1)的一侧。

5.按照权利要求1所述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，所述图像处理器(12)还包括对其中的扫描图像数据进行拼接处理的扫描处理单元。

6.按照权利要求1所述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，还包括用于保持扫描运动轨迹所在平面为水平平面并且扫描时镜头离纸面高度一致的可活动支架(10)，所述可活动支架(10)的一端连接所述壳体(6)，另一端置于扫描纸面上。

7.按照权利要求6述的具有扫描功能的数码相机，其特征在于，所述可活动支架支架(10)的长度可以调整。

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