CN1607806A

CN1607806A - 图像扫描方法与装置

Info

Publication number: CN1607806A
Application number: CNA2004100959240A
Authority: CN
Inventors: 朴福己
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-04-20
Also published as: KR100580171B1; KR20050001197A; US20040263915A1

Abstract

一种图像扫描方法，其中从由光源照射的扫描目标中获得的图像数据通过使用在由光源照射的白板上进行虚拟扫描获得的阴影补偿因数来补偿。该图像扫描方法包含在虚拟扫描过程中获得光源的第一亮度值，在图像扫描过程中获得光源的第二亮度值，以及在第一和第二亮度值的基础上更新阴影补偿因数。

Description

图像扫描方法与装置

本申请要求享有2003年6月27日在韩国专利局提交的申请号为No.2003-42771的申请的优先权，其内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及图像扫描方法和装置，更具体地，涉及使用冷阴极荧光管(CCFL)的平板扫描装置以及其方法，通过该装置可以减小扫描灯管的预热引起的起始延迟。

背景技术

图像扫描仪如使用CCFL作为光源的扫描器和复印机在电源接通后扫描图像前需要大量的时间来进行光源的预热。预热时间是获得合适的亮度级和光发射稳定性以便获得良好质量的图像数据所需的最短时间。预热与CCFL内液态汞的蒸发相关。通常，需要1到3分钟来充分地蒸发图像扫描装置中CCFL内的汞蒸汽以正常地发光。

如上所述，在电源施加到图像扫描装置后，具有CCFL作为光源的图像扫描装置能够在光源的强度达到预定程度后读取图像。即使光源的强度达到所述预定程度之后，由于预热，当使用图像感应器扫描白板时，由于图像感应器中像素间的改变引起的阴影现象，也不能获得合适的白电平，例如，8-比特系统中255。这些改变的发生是因为图像感应器的像素相对于具有均匀强度的入射光输出不同的值。为了减小图像传感器像素间输出中的这种变化，通过在扫描文件前在基准白板上实现虚拟扫描以获得关于像素的阴影补偿因数和使用该阴影补偿因数调整每个像素的白电平来实现阴影补偿或矫正。该基准白板安置在图像图像传感器的归位位置与文件被定位的扫描区域之间。

如果由于光源没有完全预热而在获得满意的亮度和稳定发光之前执行阴影补偿，那么该阴影补偿不能够成功，因为在阴影补偿过程中光源的亮度在连续地增高。换句话说，直到光源足够预热到在预定范围内提供满意亮度和稳定亮度变化时才能保证成功地进行阴影补偿。由于上述原因，现有的图像扫描装置设置为在预热后进行阴影补偿。

发明内容

本发明提供用于扫描图像的方法和装置，其中由于预热引起的扫描延迟被最小化以使得图像扫描能够很快地进行。

本发明还提供用于扫描图像的方法和装置，其中阴影补偿因数被有效地更新以使得扫描出质量好的图像。

依照本发明的一个方面，提供了一种图像扫描的方法，其中从光源照射扫描目标中获得的图像数据通过使用在由光源照射的白板上进行虚拟扫描所获得的阴影补偿因数来进行补偿。该图像扫描方法包括在虚拟扫描过程中获得光源的第一个亮度值，在图像扫描过程中获得光源的第二个亮度值，以及在第一亮度值和第二亮度值的基础上更新扫描补偿因数。

依照一个方面，该光源是线性冷阴极管(CCFL)。依照一个方面，虚拟扫描和图像扫描通过沿CCFL延伸的方向与CCFL平行设置的图像扫描器来执行，并且通过使用设置在图像传感器上的虚拟像素来获得第一和第二亮度值。

依照一个方面，从由光源照射的白板获得该第一和第二亮度值。

依照本发明的另一个方面，提供了一种图像扫描方法，包括：使用光源照射白板；使用图像传感器在该白板上进行虚拟扫描，和计算该图像传感器的阴影补偿因数；在虚拟扫描过程中计算光源的第一亮度值；在使用光源照射扫描目标的同时，采用图像传感器进行行扫描；计算被行扫描扫描的行数量并判断是否预定数量的行已经被扫描；当确定该预定数量的行已经被扫描时，在当前扫描行计算光源的第二亮度值；比较第一亮度值和第二亮度值，并根据第一亮度值和第二亮度值之间的不同更新阴影补偿因数；以及使用阴影补偿因数对由行扫描获得的图像信号进行补偿。

依照一个方面，光源是线性冷阴极射线管(CCFL)。依照一个方面，通过沿着CCFL延伸的方向平行于其设置的图像传感器来进行虚拟扫描和行扫描，并且使用设置在该图像传感器上的虚拟像素来获得第一和第二亮度值。

依照一个方面，第二亮度值是通过利用图像传感器的虚拟像素从由光源照射的白板中获得。

依照本发明的另一个方面，提供了一种图像扫描装置，包括：电荷耦合器(CCD)组件，其中包括光源和图像传感器；白板，包括在图像扫描前用于计算阴影补偿因数和起始亮度值的虚拟扫描部分，和在该图像扫描过程中用于计算实时亮度值的亮度检测部分；存储器，用于存储阴影补偿因数；阴影补偿因数更新器，其利用由图像传感器获得的亮度信号来更新该阴影补偿因数；以及阴影补偿器，通过利用阴影补偿因数对由图像传感器获得的图像数据进行补偿。

依照一个方面，该图像传感器包括对应于白板亮度检测部分的虚拟像素并且利用亮度检测部分中的虚拟像素检测白电平。

依照一个方面，该光源是沿着与图像传感器相同的方向延伸的冷阴极荧光灯(CCFL)。依照一个方面，该白板的虚拟扫描部分沿着与CCFL相同的方向延伸，并且该白板的亮度检测部分沿着CCD组件移动的方向延伸。

本发明的其它方面和/或优点将在下面的说明中部分描述，并且其中部分在该说明中是显而易见的，或者可以通过本发明的实践中学习到。

附图说明

通过下面结合相关附图说明实施例，本发明的这些和/或其它方面和优点将显而易见且更加容易理解：

图1是根据本发明第一实施例，说明相对其上放置图像文件的透明板、白板和电荷耦合器(CCD)组件之间关系的布置图。

图2是根据本发明第一实施例，扫描图像装置的原理框图。

图3是根据本发明第一实施例的扫描图像方法的流程图；以及

图4是根据本发明第二实施例的扫描图像方法的流程图。

具体实施方式

现在将开始本发明实施例的详细说明，根据相应的附图说明其实施例，其中通篇相同的附图标记指代相同的元件。下面将通过参照附图说明实施例以解释本发明。

尽管公知的零件或元件如冷阴极荧光管(CCFL)，电荷耦合器件(CCD)，反射镜，光学棱镜系统和具有那些零件的CCD组件对本发明的扫描图像装置重要，但是在下面将不再说明。此外，公知的涉及由CCD获得的图像信号的处理和控制的电路也将不描述。只详细地描述能够实现本发明的算法。

附图1是根据本发明第一实施例，说明其上放置图像文件的玻璃板102上白板101的定位，以及白板101与电荷耦合器组件103之间关系的布置图。

参照附图1，与现有的图像扫描装置不同，该白板101包含对应于其中进行虚拟扫描的第一区域104的虚拟扫描部分101a，和对应于其中在主扫描过程中实时检测亮度的第二区域105的光源亮度检测部分101b。也就是说，白板101具有倒“L”形状，其中包含对应于CCD组件103归位位置的虚拟扫描部分101a，和在CCD组件103的扫描方向从第一区域部分104笔直延伸的亮度检测部分101b。

设计CCD组件103以扫描整个扫描区域107。该整个扫描区域107延伸覆盖对应于CCD组件103的归位位置的第一区域104的一部分，在该处首先检测阴影补偿因数。白板101的亮度检测部分101b与其中从文件中读取图像的图像扫描区域106的一个侧边部分重叠，以便在图像扫描区域106中扫描图像时，CCD组件103实时检测来自白板101的亮度检测部分101b的亮度信号。换句话说，在图像扫描的过程中，CCD组件103使用位于图像扫描区域106外部的图像传感器的虚拟像素，从白板103的亮度检测部分101b中读取白电平。如果白板101上扫描行的白电平没有超过适当的值(或极限)，使用存在的阴影补偿因数对读取的行图像数据进行阴影补偿。如果该白电平超过该极限，则将根据当前白电平更新阴影补偿因数，并且随后对所读取的行图像数据进行阴影补偿。如上所述，当阴影补偿因数对每个扫描行更新时，能够在光源无预热的情况下获得良好质量的图像数据。

在附图1所示的实施例中，白板101的虚拟扫描部分101a和亮度检测部分101b是整体形成的。然而，在本发明的其它实施例中，虚拟扫描部分101a和亮度检测部分101b可以分开形成。

除了上述的硬件结构，进一步提供处理由图像传感器获得的图像信号的电路。该电路使用公知的电子部件制成，包含存储软件的存储器、也就是用于处理一系列算法的固件的和系统控制器，其中系统控制器使用该固件控制整个扫描装置以通过接口卡输出所获取的图像信号。根据本发明的图像扫描装置的该电路能够通过下面所描述的算法简单地实现。

下面将参考图2示意性描述根据本发明第一实施例的图像扫描装置的电路结构，并且参考图1和2描述扫描操作。

与现有的平板扫描器相似，在图2所示的扫描装置中，当CCD组件103由驱动单元20移动时文件30、即图像扫描目标静止。并且当自动送纸装置(ADF)21将该文件30送入时，CCD组件103静止。驱动单元20和ADF21由系统控制器10控制。该控制器10完全控制图像处理单元108，该图像处理单元暂时在存储单元22中存储图像数据。该控制器也控制光源控制器11，其控制光源，如CCFL12。

CCD组件103通过驱动单元20在玻璃板102的下面来回地移动，文件30放在该玻璃板上，并且在准备状态下，CCD组件103位于在白板101的虚拟扫描部分101a之下或之外设置的归位位置区域内。多页文件30可以逐一放置在玻璃基板102上或者可以连续由ADF21送入。根据一实施例，CCD组件103由驱动单元20从第一区域104移动到第二区域105以扫描图像。根据另一实施例，当ADF21设计成在扫描过程中移动文件而CCD组件103静止时，CCD组件103定位第一区域104之外的第二区域105的开始部分，并且操作ADF21以移动文件30，使得文件30能够被静止的CCD组件103扫描。

扫描开始时，CCD组件103读取来自白板101虚拟扫描部分101a的图像，由此获得模拟信号。该模拟信号通过模拟数字(A/D)转换器14转换为数字信号，并且随后该数字信号传输到阴影补偿因数检测器17。该阴影补偿因数检测器17使用该数字信号为图像传感器13的每个像素计算阴影补偿因数，并将所计算的阴影补偿因数存储到阴影补偿因数存储器18中。同时，实时亮度检测器15从该数字信号中检测第一区域104中的亮度或白电平并且相应于该阴影补偿因数计算第一亮度值。

计算完阴影补偿因数和第一亮度值后，CCD组件103在第二区域105内进行图像扫描区域106的行扫描，由此获得模拟信号。通过A/D转换器14处理数字信号，然后使用存储在阴影补偿因数存储器18内的阴影补偿因数由阴影补偿器19进行补偿操作，以输出经过阴影补偿的图像数据。当在预定数量的行上已经进行了行扫描(对应于以下周期，在该周期内存储在存储器18中的阴影补偿因数根据白电平的变化而更新)时，实时亮度检测器15计算出当前行的第二亮度值。阴影补偿因数更新器16比较第二亮度值和第一亮度值，并根据比较结果更新存储在阴影补偿因数存储器18中的阴影补偿因数。换句话说，根据一实施例，初始获得的阴影补偿因数在经过预定时间后根据光源的亮度更新。如上所述，由于阴影补偿因数根据可随时间变化的光源的亮度更新，因此该实施例能够实现以下图像扫描：无论光源的亮度如何，都能够获得高质量的图像数据。

当本发明的实施例应用于使用如CCFL灯管的图像扫描装置时，其中该灯管的亮度持续增长一预定的时间周期，即该灯管需要大量的预热时间来稳定发光，但是主扫描能够在电源接通后非常短的时间内就能够进行，而不需要长时间的预热时间，因为如上所述，阴影补偿因数根据灯亮度的改变更新。因此，使用者能够在装置开启后立即使用该图像扫描装置扫描图像。此外，当本发明的实施例应用于超高精度图像扫描装置时，能够获得优异质量的扫描结果，而在普通扫描装置中甚至由于微小的亮度改变就不能够获得理想质量的图像。

图3是根据本发明实施例的图像扫描方法的流程图。

在步骤301中当电源开启后扫描开始时，整个系统在操作302中初始化，其中将决定根据亮度变化的阴影补偿因数更新周期的常量N_C设置为任意的正数，并且扫描行计数器变量N_V初始化为“0”。

在操作303中，使用从第一区域104中白板101的虚拟扫描部分101a获得的图像信号计算像素的阴影补偿因数，并且还计算相应于光源的初始平均亮度的第一亮度值。这里，使用从对应于白板101的亮度检测部分101b的多个虚拟像素中获得的光信息计算平均亮度。很明显的是，单个亮度值能够从每个像素中获得。然而，在这种情况下，由于像素之间的变化会产生大的亮度计算误差。为了减少该亮度计算误差，平均化从各个像素中获得的亮度值。第一亮度值是利用在第一区域104中对应于白板101的亮度检测部分101b的虚拟像素获得的白电平以获得阴影补偿因数，而这些虚拟像素当进行图像扫描时不使用。

在操作304中，在第二区域105中进行行扫描，由此获得行图像数据，并且随后例如扫描行计数器变量N_V增长例如1，即N_V＝N_V+1。

接着，在操作305中，比较行扫描计数器变量N_V与常量N_C以决定是否已经完成了预定数量的扫描行。当确定已经完成了该预定数量的扫描行时，即N_V＝N_C，在操作309中计算第二亮度值。当N_V＜N_C时，在步骤306中执行阴影补偿。

在操作309中计算的第二亮度值是在第二区域105中进行行扫描的过程中获得的光源平均亮度值。操作309后，根据第一亮度值与第二亮度值之间的差异、例如比率，更新阴影补偿因数，并且在操作310中初始化扫描计数器变量N_V。此后，在操作306中进行阴影补偿。

第二亮度值对应于使用对应于在第二区域105中进行主扫描的过程中不被使用的、白板101的亮度检测部分101b的虚拟像素获得的白电平。光源白电平的增量通过比较第一亮度值和第二亮度值来确定，并且第二阴影补偿因数根据白电平的变化更新。

在操作306中，使用现有的方法对阴影补偿图像数据。该补偿的图像信号在操作307中输出。接着，在步骤308中确定是否已经完成单页扫描。如果确定还没有完成单页扫描，则该方法返回到操作304。否则，该方法结束。

在上述本发明的实施例中，常量N_C可以是“1”或更多。当常量N_C是“1”时，对每个扫描行更新阴影补偿因数。对每个扫描行更新阴影补偿因数会降低整体扫描速度。此外，当考虑到扫描速度时，在单行扫描过程中的亮度变化不大。因此，优选设置常量N_C为大大高于“1”的值。换句话说，优选常量N_C对应于于某时间间隔或行扫描间隔，在该间隔上出现影响图像数据的亮度变化可以预见。

对被扫描文件的每一页进行图3中所示的操作303～310。但是，光源的亮度稳定性通常在文件第一页的扫描过程中达到。根据一实施例，当扫描多页文件时，附图3中所示的操作310到303仅仅在第一页上进行，如下面所描述的附图4中所示，并且此后，不需要更新阴影补偿因数地使用现有方法扫描剩余页。但是如上所述，当需要对亮度变化很敏感的高质量像素数据时，附图3中的操作303到310可以在扫描文件的每一页上进行。

附图4是根据本发明第二实施例的图像扫描方法的流程图。在该实施例中，当扫描多页时，使用亮度值的阴影补偿因数更新仅仅在第一页上进行。

针对附图4，在操作401中当电源开启后扫描开始时，在操作402中初始化整个系统。这里，用于确定根据亮度变化的阴影补偿因数更新周期的常量N_C设置为任意的正数，并且扫描行计算器N_V初始化为“0”。该行扫描计数器变量N_V仅仅用于第一页。

在操作403中，使用从第一区域104中白板101的虚拟扫描区域101a中获得的图像信号来计算像素的阴影补偿因数，并且还计算对应于光源的初始平均亮度的第一亮度值。根据一实施例，当扫描多页时，在每一页上进行阴影补偿因数的计算。第一亮度值用于更新为从第一页获得的图像数据计算的阴影补偿因数，并由此，根据一实施例，对除第一页以外的其它页不计算第一亮度值。

在第二区域105中进行行扫描，由此在操作404中获得行图像数据。接着，在步骤405中可以判断当前页是否是第一页。如果确定该当前页是第一页，则该方法进行到操作406。但是，如果确定该当前页不是第一页，则该方法进行到操作407中。

如果确定该当前页是第一页，该扫描行计算变量N_V例如增长1，即N_V＝N_V+1，然后在操作406中比较该扫描行计算变量N_V与常量N_C以决定是否已经完成了预定数量的扫描行，即是否N_V＝N_C。如果确定N_V＝N_C，则在步骤410中计算第二亮度值。当N_V＜N_C时，在操作407中进行阴影补偿操作。

在操作410中计算的第二亮度值是在第二区域105中进行行扫描的过程中获得的光源的平均亮度值。在操作410后，根据第一亮度值和第二亮度值之间的不同更新阴影补偿因数，并且在操作411中初始化行扫描计数器变量N_V。此后，在操作407中，进行阴影补偿。

在操作407中，使用现有的方法为阴影补偿图像数据。在操作408中补偿结果作为图像信号输出。接着，在操作409中确定是否已经完成了单页扫描。如果确定单页扫描还没有完成，则该方法回到操作404。但是如果确定单页扫描已经完成了，则该方法进行到操作412。

在操作412中，判断当前页是否是最后一页。如果判定该当前页不是最后一页，则该方法回到操作403。当完成了最后一页的扫描时，该方法结束。

在整个图像扫描装置开启或如CCFL的光源在供应给光源的电源断开后重新开启(例如在节电模式下)的情况下，在扫描单页或多页文件时可以使用图4中示出的实施例。如上所述，根据实施例，当扫描第二页时，由于CCD组件的光源具有满意的亮度，因此第二和随后页上的阴影能够通过使用现有的方法满意地补偿。但是如上所述，根据一实施例，根据亮度、即白电平的增长可以在所有页上进行阴影补偿因数的更新。

根据本发明的实施例，在每个扫描行或者以预定扫描行间隔根据光源的亮度变化更新阴影补偿因数，并且使用更新的阴影补偿因数来进行所获取的图像信号的补偿，由此即使当光源的光发射不稳定时，也能够获得高质量的图像数据。当使用本发明实施例中的这些特征时，能够显著地减小或完全地消除图像扫描装置初始操作所需的光源预热时间。因此，能够很快开始扫描的图像扫描装置得以实现。

此外，由于即使在光源稳定后也能够根据光源的白电平更新阴影补偿因数，所以能够获得优质量的图像数据。因此，能够提供均一质量的图像数据的超高精度图像扫描装置得以实现。

本发明的实施例等能够用于需要图像扫描的装置中，例如光学扫描器和使用光学扫描器的复印机。特别是，本发明能够有效地用于用于在初始操作状态具有不稳定的光发射和快速的亮度变化的光源例如CCFL的装置。

尽管已经说明和描述了本发明的几数实施例，但是本领域的技术人员应该明了在没有脱离本发明精神和原则的情况下可以对这些实施例进行改变，其范围定义在权利要求中。

Claims

1.一种图像扫描方法，通过使用在由光源照射的白板上进行虚拟扫描而获得的阴影补偿因数来补偿从光源照射的扫描目标中获取的图像信息，该图像扫描方法包括：

在虚拟扫描过程中获得光源的第一亮度值；

在图像扫描过程中获得光源的第二亮度值；以及

在该第一亮度值和该第二亮度值的基础上更新阴影补偿因数。

2.如权利要求1的图像扫描方法，其中在该第一亮度值和该第二亮度值的基础上更新阴影补偿因数包括在该第一亮度值和该第二亮度值之间不同的基础上更新阴影补偿因数。

3.如权利要求1的图像扫描方法，其中在该第一亮度值和该第二亮度值的基础上更新阴影补偿因数包括在该第一亮度值和该第二亮度值之间比率的基础上更新阴影补偿因数。

4.如权利要求1的图像扫描方法，其中该光源是线性冷阴极荧光管(CCFL)。

5.如权利要求4的图像扫描方法，其中虚拟扫描和图像扫描通过沿CCFL延伸的方向与CCFL平行设置的图像传感器来完成，并且使用由图像传感器提供的虚拟像素来获得第一和第二亮度值。

6.如权利要求1的图像扫描方法，其中第一和第二亮度值从光源照射的白板中获得。

7.如权利要求4的图像扫描方法，其中第一和第二亮度值从光源照射的白板中获得。

8.权利要求5的图像扫描方法，其中第一和第二亮度值从由光源照射的白板中获得。

9.一种图像扫描方法，包括：

使用光源照射白板；

使用图像传感器在该白板上进行虚拟扫描，和计算该图像传感器的阴影补偿因数；

在虚拟扫描过程中计算光源的第一亮度值；

在使用光源照射扫描目标的同时，采用图像传感器进行行扫描；

计算被行扫描扫描的行数量并判断是否预定数量的行已经被扫描；

当确定该预定数量的行已经被扫描时，在当前扫描行计算光源的第二亮度值；

比较第一亮度值和第二亮度值，并根据第一亮度值和第二亮度值之间的不同更新阴影补偿因数；以及

使用阴影补偿因数对由行扫描获得的图像信号进行补偿。

10.如权利要求9的图像扫描方法，其中根据第一亮度值和第二亮度值之间的不同更新阴影补偿因数包括：根据第一亮度值和第二亮度值之间比率更新阴影补偿因数。

11.如权利要求9的图像扫描方法，其中光源是线性冷阴极荧光管(CCFL)。

12.如权利要求11的图像扫描方法，其中虚拟扫描和行扫描通过沿CCFL延伸的方向与CCFL平行设置的图像传感器来完成，并且使用由图像传感器提供的虚拟像素来获得第一和第二亮度值。

13.如权利要求9的图像扫描方法，其中使用图像传感器的虚拟像素从由光源照射的白板中获得第二亮度值。

14.如权利要求11的图像扫描方法，其中使用图像传感器的虚拟像素从由光源照射的白板中获得第二亮度值。

15.如权利要求12的图像扫描方法，其中使用图像传感器的虚拟像素从由光源照射的白板中获得第二亮度值。

16.一种图像扫描装置，包括：

电荷耦合器(CCD)组件，其中包括光源和图像传感器；

白板，包括在图像扫描前用于计算阴影补偿因数和起始亮度值的虚拟扫描部分，和在该图像扫描过程中用于计算实时亮度值的亮度检测部分；

存储器，用于存储阴影补偿因数；

阴影补偿因数更新器，其利用由图像传感器获得的亮度信号来更新该阴影补偿因数；以及

阴影补偿器，通过利用阴影补偿因数对由图像传感器获得的图像数据进行补偿。

17.如权利要求16的图像扫描装置，其中：

图像传感器包括对应于白板亮度检测部分的虚拟像素；并且

利用亮度检测部分中的虚拟像素检测白电平。

18.如权利要求16的图像扫描装置，其中光源是沿着与图像传感器相同的方向延伸的冷阴极荧光管(CCFL)。

19.如权利要求17的图像扫描装置，其中光源是沿着与图像传感器相同的方向延伸的冷阴极荧光管(CCFL)。

20.如权利要求18的图像扫描装置，其中白板的虚拟扫描部分沿着与CCFL相同的方向延伸，并且白板的亮度检测部分沿着CCD组件移动的方向延伸。

21.如权利要求19的图像扫描装置，其中白板的虚拟扫描部分沿着与CCFL相同的方向延伸，并且白板的亮度检测部分沿着CCD组件移动的方向延伸。