CN1406052A - 扫描灰度图像方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种扫描灰度图像的方法及系统。其中，扫描灰度图像的方法包括：下载三组伽马表至彩色扫描仪，其中在每一组伽马表中包括数个索引地址及与每一个索引地址相对应的存储空间，在下载伽马表同时，每一个存储空间内存放有关彩色转灰度的彩色空间转换值。在扫描灰度像素以得到灰度像素的数字信息，在此数字信息中包括属于灰度像素的三个原色亮度值，将属于灰度像素的三个原色亮度值与相对应的三组伽马表中的索引地址作对比，得到与灰度像素的三个原色亮度值相同值的索引地址。依此三个索引地址，取得属于灰度像素的彩色空间转换值，然后传送至主机作两次加法处理，得到有关灰度像素的灰度亮度值。

Description

扫描灰度图像的方法及系统

技术领域

本发明是有关于一种扫描灰度图像的方法及系统，且特别是有关于一种利用现有彩色扫描仪扫描灰度图像的方法及系统。

背景技术

在现有的扫描仪中分为黑白、灰度及彩色扫描仪，而之所以会有这样的区别，是因为扫描后所得图像颜色而有所区分。当然使用者仍可以用黑白扫描仪扫描彩色图像，但扫描后所得图像会是黑白图像，依此类推，若是灰度扫描仪扫描彩色图像，则会是具有灰度的图像，但其表现出来的图像色彩效果比黑白扫描仪好。

除了上述应用外，使用者也可用彩色扫描仪对黑白或灰度图像进行扫描，当然彩色扫描仪对单纯黑白图像的扫描处理较为容易，因为扫描所得的图像信息只有两种可能颜色存在，但在扫描灰度图像时，则因在黑白之间有不同层级的灰度颜色(视亮度值而定)，因此在对灰度图像进行扫描时必须进行彩色转灰度的过程，但为了使彩色扫描仪能对灰度图像进行扫描，使得彩色扫描仪在设计上必须增加硬件成本，或是增加处理图像的时间。

例如，在普通技术上，有单纯增加彩色扫描仪内部的硬件设计来对扫描后所得的彩色图像信息转为灰度图像信息，之后，再将转换后得到的灰度图像信息传送至主机(HOST)端。此种增加硬件电路而达到扫描灰度图像的方法的优点在于速度快、质量佳，但缺点是必须付出硬件制作上的成本。

另外一种是利用主机端的软件，将彩色扫描仪扫描后所得的彩色图像信息转为灰度图像信息。其优点是质量佳，不需付出额外的硬件制作成本，但其缺点是需处理自彩色扫描仪扫描后所传输的三倍大的图像信息(因为需传输每一个灰度像素的R、G、B三原色亮度值信息)，并且需对传输进来的R、G、B三原色亮度值信息进行彩色转灰度的复杂运算，所以效率差。

还有一种普通彩色转灰度的方法，仅选择R/G/B其中一个信道作为扫描图像的撷取装置，其优点为速度快、不必付出额外的硬件制作成本，但其缺点是质量差。

其中，在执行彩色转灰度的技术上都需要进行一段彩色转灰度的运算，其表达式如下：

Y＝CR*R+CG*G+CB*B或是

Y＝CR*R’+CG*G’+CB*B’其中，Y为灰度像素的灰度亮度值；

原色系数部分：CR＝0.299，CG＝0.587，CB＝0.114；

R、G、B：是扫描过程中，彩色图像信息的亮度值；

R’、G’、B’：是扫描过程中，经伽马修正(Gamma Correction)后的彩色图像信息的亮度值。

发明内容

前述三种利用纯硬件或纯软件或者是取R/G/B其中一个信道作为撷取装置，即是要用来作为实现上述彩色转灰度的运算方法。但因普通三种方法各有其在速度、质量、成本上的优缺点，因此如何取其优点而避其缺点，达到在速度、质量、成本上的均衡发展，即成为本发明的目的。

为达到上述目的，本发明即提出一种扫描灰度图像的方法，此扫描灰度图像的方法包括：

先下载三组伽马表(Gamma Table)至彩色扫描仪，其中每一组伽马表包括数个索引地址及与每一个索引地址相对应的存储空间，在每一个存储空间内存放有关彩色转灰度的彩色空间(color space)转换值。

在下载期间，可扫描灰度像素以得到灰度像素的数字信息，在此数字信息中包括属于灰度像素的三个原色亮度值，之后，将属于灰度像素的三个原色亮度值与相对应的三组伽马表中的索引地址作对比，得到与灰度像素的三个原色亮度值相同值的索引地址。

依此三个索引地址，取得属于灰度像素的彩色空间转换值，然后传送至主机作两次加法处理，得到有关灰度像素的灰度亮度值。

本发明又提出一种扫描灰度图像的系统，是有关于利用彩色扫描仪扫描灰度图像，以将灰度图像的亮度值传送至与彩色扫描仪相连接的主机，其中在灰度图像中包括数个灰度像素，且在本系统中所使用的装置及软件皆为原本在一般彩色扫描仪及主机中都具有的装置及软件。

在此扫描灰度图像的系统中包括：内存、缓冲区、控制装置及加法单元。

其中，内存，存在于彩色扫描仪中，用以存储自主机下载的三组伽马表，其中在每一组伽马表中包括数个索引地址及与每一个索引地址相对应的存储空间，另外，在每一个存储空间内皆存放有关彩色转灰度的彩色空间转换值。

缓冲区，存在于彩色扫描仪中且耦接于内存，用以存储至少一个灰度像素在扫描过后已转换成的数字信息，在数字信息中包含有三个数字化原色亮度值，且一个数字化原色亮度值对应一组伽马表。

控制装置，存在于彩色扫描仪中且耦接于内存及缓冲区，用以将灰度像素的三个数字化原色亮度值与相对应的三组伽马表中的索引地址作对比，且自与对应的索引地址相对应的存储空间内，取得灰度像素的彩色空间转换值，并传送与三个数字化原色亮度值相对应的彩色空间转换值至主机。

存在于主机中的加法单元，即会对自彩色扫描仪所传送的有关灰度像素的三个彩色空间转换值，执行加法运算，得到有关灰度像素的灰度亮度值。

在本发明中，即是利用原本在彩色扫描仪中即有硬件装置进行彩色转灰度表达式中的乘法部分，以得到三个彩色空间转换值，再利用原有在主机中即有的加法功能对已得到的三个彩色空间转换值进行两次加法运算，使得本发明可以达到速度快、质量佳及不需耗费硬件制作上的成本即可达到扫描灰度图像的目的。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明方框图；

图3是本发明彩色扫描仪中内存示意图。

200：彩色扫描仪

210：电荷耦合装置

220：模拟/数字转换器

230：伽马修正电路

240：缓冲区

242：数字信息

244：数字化R原色亮度值

246：数字化G原色亮度值

248：数字化B原色亮度值

250：控制装置

260：内存

300：主机

302：驱动程序

s100～s108为本发明的实施步骤

具体实施方式

请参照图1、图2及图3，其为依照本发明一较佳实施例的一种扫描灰度图像的方法，有关于利用彩色扫描仪200扫描灰度图像的方法，其中在灰度图像中包括数个灰度像素，其组成的色素皆为灰度色素，但因每一个灰度像素有8个位(bit)，即一个字节(byte)，来处理其亮度值的强度级数，而彩色扫描仪200在处理一个像素时，则因此3个byte，分别为R、G、B三原色来处理其亮度值的强度级数，因此以彩色扫描仪200对灰度图像进行扫描，可使扫描出的灰度图像为高质量的灰度图像。

但在追求高质量的过程中，可能会造成彩色扫描仪在制作成本上的增加，或是使彩色扫描仪在扫描过程中的速度降低，因此通过本发明的扫描灰度图像的方法中，即可在追求高质量的过程中，使得彩色扫描仪在扫描过程中的速度不致降低，甚而可比普通以彩色扫描仪扫描灰度图像的速度上更快速，且也不会导致彩色扫描仪在制作成本上的增加。

在本发明的扫描灰度图像的方法步骤中包括：步骤s100，自与彩色扫描仪200相连接的主机300中的扫描仪驱动程序302，下载三组伽马表(Gamma Table)至彩色扫描仪200中的内存260，如图3中在内存260中的伽马表262、伽马表264及伽马表266。

其中，在每一组伽马表中包括数个索引地址及与每一个索引地址相对应的存储空间，而在每一个存储空间内存放有关彩色转灰度的彩色空间(color space)转换值。

所谓的彩色空间转换值，是利用原色系数乘上预设原色亮度值而得到。其中，原色系数是一个针对三原色有关彩色转灰度的固定值，分别为CR＝0.299，CG＝0.587，CB＝0.114。而预设原色亮度值的强度级数，则是依照主机300内部的设定而有所改变，也即当主机300内部设定全彩(full color)模式，则每一个原色皆会以8个位强度级数种类，因此每一个原色皆会被分割成256种强度级数。

在图3中存储在内存260中的三原色伽马表(分别为红、绿、蓝三原色伽马表)，即可看出各个伽马表的存储空间数量与主机300内部的预设原色亮度值强度级数成正比关系，也就是一个强度级数会占据一个存储空间，而又因为一个索引地址对应一个存储空间，因此当主机300内部将每一原色的强度级数分割成256种，则相对的在每一个伽马表中就会有256个索引地址及存储空间用来指定及存储256个彩色空间转换值。

附带一提的是，因为彩色扫描仪在全彩模式下是以24个位来处理三原色的亮度值，因此以这24个位可组合出16,777,216种亮度值强度级数(即为的24次方)，而这也远比只能利用一个信道(channel)，即8个位，对灰度图像进行扫描的质量高出许多。

而当在进行步骤s100的下载伽马表操作时，也可进行步骤s102的扫描灰度像素操作，以得到经转换后存储在缓冲区240的数字信息242，当然在缓冲区240中存储的数字信息并不只有数字信息242而已，但为简化说明，以一笔数字信息中所包含的三个数字化原色亮度值为例作说明。其中，在数字信息242中包含数字化R原色亮度值244、数字化G原色亮度值246及数字化B原色亮度值248三个数字化原色亮度值，且一个数字化原色亮度值对应一组伽马表，分别为伽马表262、伽马表264及伽马表266。

在步骤s102得到R、G、B三个数字化原色亮度值后，控制装置250即会在步骤s104中，将扫描灰度像素所得的三个数字化原色亮度值与相对应的三组伽马表中的索引地址作对比。在本实施例中假设三个数字化原色亮度值分别是R：116，G：85，B：90，作为扫描得到的三个数字化原色亮度值，因此控制装置250即会参考相对应的三组伽马表，并利用扫描得到的三个数字化原色亮度值对比三组伽马表的索引地址，之后当在步骤s106，找到与三个数字化原色亮度值相同值的三个索引地址时，就可自相对应于索引地址的存储空间内，取得属于灰度像素的三个彩色空间转换值，而在本实施例，可由与R原色相对应的伽马表262中，知道R原色转灰度的彩色空间转换值为34.68(即0.299*116)，由与G原色相对应的伽马表264中，知道G原色转灰度的彩色空间转换值为49.90(即0.587*85)，而由与B原色相对应的伽马表266中，知道B原色转灰度的彩色空间转换值为10.26(即0.114*90)。

当控制装置250经由步骤s106知道灰度像素的三个彩色空间转换值后，即会将这三个彩色空间转换值传送至主机300，而主机300即会在步骤s108中，对属于灰度像素的三个彩色空间转换值执行两次加法运算，得到有关灰度像素的灰度亮度值为94.84(即将34.68+49.90+10.26)。

在上述实施例中三个数字化原色亮度值(116、85、90)是未经伽马修正(Gamma Correction)的亮度值，即为Y＝CR*R+CG*G+CB*B的表达式中的R、G、B亮度值。但有时使用者会利用主机300中的扫描软件进行预设亮度值的修改，例如增加三原色的预设亮度值或是减少三原色的预设亮度值，当使用者进行这样的修改时，则主机300会通过驱动程序302将修改的指令送至伽马修正电路230，伽马修正电路230就会对扫描得到的三个数字化原色亮度值进行亮度值修正，此即为伽马修正(Gamma Correction)，即在表达式Y＝CR*R’+CG*G’+CB*B’中的R’、G’、B’是经伽马修正后的彩色图像信息的亮度值。

另请再次参照图2，其为依照本发明一较佳实施例的一种扫描灰度图像系统，在此扫描灰度图像的系统中的装置皆为原本存在于一般彩色扫描仪中就有的装置。

其中，电荷耦合装置(Charge Couple Device；简称CCD)210，是用于扫描灰度图像以将得到的感测到的光强度转换成一模拟信号，然后模拟/数字转换器220会将模拟信号转换成数字信号，而若使用者修改主机300内部的预设亮度值，则经转换后的数字化原色亮度值就需经伽马修正电路230的亮度值修正，若使用者没有修改主机300内部的预设亮度值，则转换后的数字化原色亮度值就直接暂存于缓冲区240中。

而在图2中的缓冲区240、控制装置250、内存260也是原本就存在于一般彩色扫描仪的装置，其中，控制装置250即为特殊应用集成电路(Application Specified Integrated Circuit；简称ASIC)，而这些装置在进行扫描灰度图像的功能上已在上述实施例中作以说明，在此不加赘述。

而加法单元，即是对属于灰度像素的三个彩色空间转换值执行两次加法运算的单元，此单元所执行的功能即为主机300中的驱动程序302其中的一项功能。

综上所述，本发明的优点：

1.不需经由新设计的电路及软件即可完成扫描灰度图像的功能。

2.不需将所有需进行运算的步骤皆交由主机的驱动程序来运作，使得不需将三倍的图像信息都传输至主机，主机只需进行简单的加法运算，省却数据传输时间及浮点乘法运算时间。

3.可利用所有的R、G、B信道(channel)进行图像的处理，使得扫描后所得的灰度图像的质量优于只用一个信道进行图像处理的彩色扫描仪。

Claims (10)

1、一种扫描灰度图像的方法，是有关于利用一彩色扫描仪扫描该灰度图像的方法，其中在该灰度图像中包括多个灰度像素，其特征是，该扫描灰度图像的方法包括：

从与该彩色扫描仪相连接的一主机中，下载三组伽马表至该彩色扫描仪，其中在每一伽马表中包括多个索引地址及与每一索引地址所对应的多个存储空间，在每一存储空间内存放有关彩色转灰度的多个彩色空间转换值；

扫描一该些灰度像素得到经转换后的一数字信息，在该数字信息中包括属于该灰度像素的三个数字化原色亮度值，且一个该数字化原色亮度值对应一组该伽马表；

该彩色扫描仪会将扫描该灰度像素所得的三个该数字化原色亮度值与相对应的三组该伽马表中的该些索引地址作对比；

当扫描该灰度像素的三个该数字化原色亮度值与该些索引地址相同时，从与该些索引地址相对应的该些存储空间内，取得属于该灰度像素的三个该彩色空间转换值；

传送属于该灰度像素的三个该彩色空间转换值至该主机；以及

该主机会对属于该灰度像素的三个该彩色空间转换值执行一加法运算，得到有关该灰度像素的一灰度亮度值。

2、如权利要求1所述的扫描灰度图像的方法，其特征是，每一彩色空间转换值是利用一原色系数乘上一预设原色亮度值而得到。

3、如权利要求1所述的扫描灰度图像的方法，其特征是，一个该索引地址对应一个该存储空间。

4、如权利要求1所述的扫描灰度图像的方法，其特征是，该数字信息所包括的三个该数字化原色亮度值可为经伽马修正后的数字化原色亮度值。

5、如权利要求1所述的扫描灰度图像的方法，其特征是，该主机会对三个该彩色空间转换值执行两次该加法运算。

6、一种扫描灰度图像的系统，是有关于利用一彩色扫描仪扫描该灰度图像，以将该灰度图像的一亮度值传送至与该彩色扫描仪相连接的一主机，其中在该灰度图像中包括多个灰度像素，该扫描灰度图像的系统中包括：一内存、一缓冲区、一控制装置、一加法单元，其特征是，

该内存存在于该彩色扫描仪中，用以存储自该主机下载的三组伽马表，其中在每一该伽马表中包括多个索引地址及与每一索引地址所对应的多个存储空间，在每一存储空间内存放有关彩色转灰度的多个彩色空间转换值；

该缓冲区存在于该彩色扫描仪中且耦接于该内存，用以存储至少一灰度像素在扫描过后已转换成的数字信息，在该数字信息中包括三个数字化原色亮度值，且一个该数字化原色亮度值对应一组该伽马表；

该控制装置存在于该彩色扫描仪中且耦接于该内存及该缓冲区，用以将该灰度像素的三个该数字化原色亮度值与相对应的三组该伽马表中的该些索引地址作对比，且从与对应的该些索引地址相对应的该些存储空间内，取得该灰度像素的该些彩色空间转换值，并传送该些彩色空间转换值至该主机；以及

该加法单元存在于该主机中，用以对该灰度像素的该些彩色空间转换值执行一加法运算，得到有关该灰度像素的一个灰度亮度值。

7、如权利要求6所述的扫描灰度图像的系统，其特征是，在该彩色扫描仪中更包括一伽马修正电路，用于对该数字信息所包括的三个该数字化原色亮度值执行一伽马修正。

8、如权利要求6所述的扫描灰度图像的系统，其特征是，该控制装置是一个特殊应用集成电路。

9、如权利要求6所述的扫描灰度图像的系统，其特征是，该加法单元可为在该主机内部的一个驱动程序。

10、如权利要求6所述的扫描灰度图像的方法，其特征是，每一彩色空间转换值是利用一原色系数乘上一预设原色亮度值而得到。