KR100677154B1 - 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치 및 왜곡 보상기능을 가지는 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치 및 왜곡 보상기능을 가지는 스캐닝 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 측정하기 위한 장치 및 측정된 거리를 이용하여 왜곡된 이미지를 보상할 수 있는 스캐닝 장치 및 방법이 개시된다. 수직 거리 측정 장치는 스캐너의 플랫 베드 상의 소정 기준선에 소정의 주사각으로써 광을 조사하기 위한 광 조사부, 조사된 광을 검출하기 위한 광 검출부, 검출된 광이 기준선에서 이격된 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부 및 수평 거리 및 주사각을 이용하여 플랫 베드 상에 적재된 문서가 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 연산부를 포함한다. 광 조사부는 기준선을 따라 순차적으로 광을 조사하며, 광 검출부는 광 조사부에 동기되어 광을 검출한다. 검출된 수직 거리를 이용하여 왜곡된 이미지 정보가 보상된다. 본 발명에 의하여 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 이용하여 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있다.

Description

문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치 및 왜곡 보상 기능을 가지는 스캐닝 장치 및 방법{Apparatus for detecting vertical distance between document and flatbed and scanning apparatus and method with distortion compensation capability}
도 1a는 종래 기술에 의한 평판형 스캐닝 장치에서 문서가 플랫 베드 상에 적재된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 의한 평판형 스캐닝 장치에서 문서가 왜곡된 이미지 정보를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치를 포함하는 스캐닝 장치를 개념적으로 나타내는 투시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수직 거리 측정 장치의 단면도 및 측정된 수평 거리를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 의한 수직 거리 측정 장치의 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 일 측면에 의한 수직 거리 측정 장치에 의하여 생성된 수직 거리 그래프를 예시하는 도면이다.
도 5b는 수직 거리 그래프의 일부에서 왜곡률을 계산하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 스캐닝 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 측면에 의한 스캐닝 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 이미지 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 특히 문서와 플랫 베드 간의 거리를 측정함으로써, 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 왜곡 보상 기능을 가지는 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것이다.
스캐너 장치는 문서, 그림, 사진 등의 이미지 정보를 디지털 데이터로 변환한 다음, 이를 소프트웨어를 이용하여 컴퓨터 등에 저장할 수 있는 그래픽 파일로 만드는 장치이다.
스캐닝 장치는 문서로부터 정보를 읽어들이는 독출 수단을 구비하는데, 독출 수단은 2차원정보를 읽어들이는 타입과 1차원 정보를 읽어들이는 타입이 있다. 일반적으로 원고 스캐너 또는 제품검사에 사용되는 스캐닝장치는 1차원 정보를 읽어들이는 독출 수단을 채용한다. 1차원 정보란 선형(line-type)으로 독출된 정보를 의미하며, 2차원 정보란 면형(sheet-type)으로 독출된 정보를 의미한다. 선형 독출 수단을 이용하여 면형 정보를 읽어들이기 위해서는 독출 수단 또는 문서가 이동될 필요가 있다. 독출 수단 또는 문서를 이동시키면서 독출된 선형 정보가 시계열적으로 누적되어 면형 정보를 구성하는 것이다. 독출 수단이 이동되는 스캐닝장치를 평판(flatbed)형 스캐닝 장치라고 한다. 이와 구별되는 개념으로써 시트 피드 형(sheet feed type) 스캐닝 장치가 있다.
시트 피드형 스캐닝장치는 독출 수단은 고정되어 있고 문서 특히 원고가 이동되는 방식의 스캐닝 장치를 말한다. 하지만, 독출 수단을 고정시키고 원고를 이동시킬 수도 있도록 된 평판형 스캐닝 장치도 있어 이와 같은 구별이 절대적인 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서는 문서의 이동 여부에 불문하고 독출 수단이 이동되는 방식의 스캐닝 장치를 시트 피드형 스캐닝장치와 구별하여 평판형 스캐닝 장치라 한다.
스캐너를 이용하여 스캔된 이미지를 얻는 과정은 보통 다음의 두 가지이다. 첫 번째는 전체적인 이미지를 보기 위한 미리 보기(preview) 과정이며, 두 번째는 실제로 스캔하고자 하는 영역을 설정하고 해상도 등의 추가정보를 설정하여 실제로 스캔하는 최종 스캔 과정이다.
미리 보기 과정은 보통 스캐너 장치가 제공하는 모든 영역을 최소 해상도로 스캔하는 과정으로 이루어져있다. 최소 해상도로 스캔하는 이유는 미리 보기 속도를 향상시키기 위한 것이지만, 스캔하려는 용지가 놓여지는 평판보다 작은 인쇄물을 미리 보기 스캔하는 경우에도 플랫 베드의 모든 영역을 스캔해야만 한다. 사용자는 미리 보기 과정을 통하여 최종 스캔할 영역을 지정하거나 대상물의 정렬 상태 및 원하는 해상도 등의 설정을 할 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 의한 평판형 스캐닝 장치에서 문서가 플랫 베드 상에 적재된 상태를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 플랫 베드 상에 적재된 문서의 상태에 따라서 플랫 베드 로부터 이격되는 지점이 발생한다. 특히, 일반 도서를 스캐닝할 경우, 도서의 중앙 부분이 특히 많이 이격된다.
도 1b는 종래 기술에 의한 평판형 스캐닝 장치에서 문서가 왜곡된 이미지 정보를 예시하는 도면이다.
플랫 베드로부터 문서가 많이 이격될수록, 그 지점에서 독출된 이미지 정보는 왜곡된다. 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 문서가 플랫 베드에 밀착된 가장자리 부분은 모든 글자가 가독성을 가지도록 스캐닝이 수행되나, 문서의 가운데 부분은 왜곡이 심한 것을 알 수 있다. 문서의 왜곡 현상이 악화되어 중요한 정보가 훼손된다면 사용자에게 커다란 불편을 야기한다.
또한, 이러한 문서의 왜곡을 방지하기 위하여 강한 압력으로 도서를 플랫 베드에 밀착하고자 할 경우, 사용자의 노동량이 가중될 뿐만 아니라, 작업이 지연됨은 물론, 플랫 베드의 파손이 발생할 수도 있다.
그러므로, 플랫 베드로부터 문서가 이격됨으로써 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 기술이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 용이하게 검출할 수 있는 수직 거리 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 검출하고, 이를 이용하여 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 기능을 가지는 스캐닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 이용하여 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 스캐닝 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 스캐너의 플랫 베드 상의 소정 기준선에 소정의 주사각으로써 광을 조사하기 위한 광 조사부, 조사된 광을 검출하기 위한 광 검출부, 검출된 광이 기준선에서 이격된 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부 및 수평 거리 및 주사각을 이용하여 플랫 베드 상에 적재된 문서가 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 조사부는 기준선을 따라 순차적으로 광을 조사하며, 광 검출부는 광 조사부에 동기되어 광을 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은 플랫 베드 상에 적재된 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 스캐닝 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스캐닝 장치는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리를 측정하기 위한 수직 거리 연산부, 검출된 수직 거리를 이용하여 독출된 이미지 정보를 보상하기 위한 왜곡 보상부 및 구성 요소들의 동작을 제어하기 위한 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명에 따른 스캐닝 장치에 포함되는 수직 거리 연산부는 플랫 베드 상의 소정 기준선에 소정의 주사각으로써 광을 조사하기 위한 광 조사부, 조사된 광을 검출하기 위한 광 검출부, 검출된 광이 기준선에서 이격된 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부 및 수평 거리 및 주사각을 이용하 여 플랫 베드 상에 적재된 문서가 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 검출부를 포함한다. 바람직하게는, 수직 거리 연산부는 기준선에 대한 수직 거리를 나타내는 수직 거리 그래프를 생성하고, 기준선은 플랫 베드의 중앙에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 왜곡 보상부는, 수직 거리 그래프를 소정 구간으로 분할하고, 분할된 각 구간 별로 독출된 이미지의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치인 왜곡률(distortion ratio)을 연산하며, 연산된 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 보간(interpolation)을 수행하여 왜곡을 보상하거나, 연산된 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 대하여 추가적인 해상도로 이미지 정보를 재독출하여 왜곡을 보상하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 면은 플랫 베드 상에 적재된 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 스캐닝 방법에 관한 것으로서, 플랫 베드 상의 소정 기준선에 소정의 주사각으로써 광을 조사하는 광 조사 단계, 조사된 광을 검출하기 위한 광 검출 단계, 검출된 광이 기준선에서 이격된 수평 거리 및 주사각을 이용하여 플랫 베드 상에 적재된 문서가 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 검출 단계, 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 이미지 스캐닝 단계 및 검출된 수직 거리를 이용하여 독출된 이미지 정보를 보상하기 위한 왜곡 보상 단계를 포함한다. 바람직하게는, 왜곡 보상 단계는 수직 거리 그래프를 소정 구간으로 분할하는 구간 분할 단계, 분할된 각 구간 별로 독출된 이미지의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치인 왜곡률(distortion ratio)을 연산하는 왜곡률 연산 단계 및 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간의 이미지 정보를 보상하는 왜곡률 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또는, 왜곡률 보상 단계는, 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 보간(interpolation)을 수행하는 보간 단계를 포함하거나 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 대하여 추가적인 해상도로 이미지 정보를 재독출하는 재독출 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치를 포함하는 스캐닝 장치를 개념적으로 나타내는 투시도이다.
도 2에 도시된 스캐닝 장치(200)는 플랫 베드(270), 광 조사부(210), 수평 거리 검출부(230)를 포함한다.
스캐닝 장치(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 책(290) 등의 문서가 플랫 베드(270) 상에 적재되면, 광 조사부(210)가 소정 파장의 광을 기준선(215)에 주사한다. 조사되는 광의 파장은 수평 거리 검출부(230)에 의하여 감지될 수 있는 모든 파장이 가능하다. 광 조사부(210)는 기준선(215)을 따라서 조사되는 광의 방 향을 전환한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 기준선(215)을 따라서 좌측으로부터 우측으로 광을 조사한다. 또한, 수평 거리 검출부(230)는 광 조사부(210)에 동기되어 이동되며, 조사된 광을 검출한다.
광 조사부(210)는 정확히 기준선(215)을 향하여 광을 조사한다. 그러므로, 스캔 문서(290)가 플랫 베드(270)에 밀착되어 있을 경우에는 기준선에 일치하여 검출된다. 그러나, 스캔 문서(290)가 플랫 베드(270)로부터 이격되면, 광 조사부(210)로부터 조사된 광은 기준선을 지나서 검출된다. 그러면, 기준선이 검출된 수평 거리가 수평 거리 검출부(230)에 의하여 검출된다.
검출된 수평 거리는 수직 거리 연산부(미도시)에 의하여 수직 거리로 변환된다. 수직 거리란 스캔 문서(290) 및 플랫 베드(270) 간의 이격 거리를 의미한다. 문서를 스캔할 때 왜곡이 발생되는 이유는 수직 거리 때문임은 전술된 바와 같다. 광 조사부(210)가 기준선(215)을 따라서 광을 조사하고, 조사된 광이 수평 거리 검출부(230)에 의하여 검출되기 때문에, 수직 거리 연산부에 의하여 연산된 수직 거리는 기준선에 대한 수직 거리 그래프로서 저장된다. 수직 거리 연산부는 수평 거리 검출부(230)로부터 수평 거리를 수신하는 수치 연산기(ALU, Arithmetic Logic Unit)일 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 스캐닝 장치(200)의 중앙 제어부(미도시)가 수직 거리 연산부로서 동작할 수도 있다.
수평 거리 검출부(230)는 도 2에 도시된 것처럼 별개의 장치로서 구현될 수도 있으나, 스캐닝 장치에서 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 광 검출부로서 동작할 수도 있다. 이 경우, 수평 거리 검출부(230)는 광 조사부(210)로부터 조사 된 광을 미리 보기 스캔 등의 단계에서 개별적으로 검출하는 것이 바람직하다. 즉, 미리 보기 스캔 단계에서는 수평 거리 검출부(230)가 광 조사부(210)로부터 조사된 광이 검출되는 수평 거리를 측정하고, 최종 스캔 단계에서는 수평 거리 검출부(230)가 문서의 이미지 정보를 독출하는 것이 바람직하다. 미리 보기 스캔 단계에서 개별적으로 수평 거리를 검출하는 이유는 최종 스캔 단계에서는 광 조사부(210)로부터 조사된 광이 문서의 이미지 정보와 혼합되어 검출이 불가능하게 될 수 있기 때문이다.
수평 거리 검출부(230)로부터 수신된 수평 거리가 수직 거리로 변환되는 과정에 대해서는 본 명세서의 해당 부분에서 후술된다.
수직 거리 그래프가 작성되면 스캐닝 장치(200)는 최종 스캔을 수행하여 문서의 이미지 정보를 독출한다.
최종 스캔 단계를 수행하기 위하여 스캐닝 장치(200)는 다음과 같이 동작한다.
우선 플랫 베드(270) 상에 스캔 문서(290)를 적재하고 스캐너 커버(미도시)를 덮는다. 스캐닝 장치가 구동되면 스캔 모터(미도시)가 구동하게 되며, 그 구동력은 기어트레인을 통하여 광스캔 장치(230)를 구동한다. 그러면, 광스캔 장치(230)는 가이드 샤프트(미도시)를 따라 이동하면서 스캔을 수행한다. 도 2에서는, 광스캔 장치(230)는 기준선(215)을 따라서 최종 스캔을 수행한다. 이때, 벨트의 유격을 방지하기 위한 벨트 탠션 장치가 구비될 수 있다. 광스캔 장치(230)가 스캔을 완료하면 이미지 정보가 생성되어 출력된다. 한편, 이렇게 출력된 이미지는 컴퓨터의 모니터 상에 나타나게 되며, 편집 프로그램을 이용하여 출력 이미지를 편집하거나 수정하여 원하는 이미지 파일 포맷으로 저장하면서 일련의 스캔 동작이 완료된다. 이 경우, 광 스캔 장치(230)에 의하여 독출된 이미지 정보는 수직 거리 그래프를 이용하여 다양한 방법으로 보정된다. 왜곡된 문서의 이미지를 보정하기 위한 방법에 대해서는 본 명세서의 해당부분에서 상세히 후술된다.
광 스캔(optical scan) 장치(230)는 스캔 문서(290)의 이미지 정보를 독출할 수 있는 CCD(Charge Coupled Device, 전하 결합 소자) 또는 CIS(Contact Image Sensor, 접촉 이미지 센서)와 같은 장치를 포함한다. 전술된 바와 같이, 광 스캔 장치(230)는 광 조사부(210)로부터 조사된 광이 검출되는 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부(230)로서 동작할 수도 있다.
도 2에 도시된 스캐닝 장치(200)는 플랫 베드와 문서 간의 이격된 거리를 측정하여 획득된 이미지 정보를 보정하여 제공하므로 중요한 정보가 손실된 우려를 최소화할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 수직 거리 측정 장치의 단면도 및 측정된 수평 거리를 예시하는 도면이다.
이해의 편의를 돕기 위하여 스캔 문서(290)는 플랫 베드(270)로부터 일정 거리(△h) 만큼 이격된 것으로 도시된다.
광 조사부(210)는 소정 파장의 빛을 기준선을 향하여 조사한다. 스캔 문서(290)가 플랫 베드(270)로부터 △h만큼 이격되어 있으므로, 조사된 광은 기준선을 지나 △z만큼 더 진행한다. 그러면, 수평 거리 검출부(도 2의 230)가 광이 검출된 수평 거리(△z)를 검출한다.
광 조사부(210)가 기준선을 따라서 연속적으로 광을 조사하고, 조사된 광의 수평 거리(△z)가 동기화되어 검출되므로, 수평 거리는 하단 그래프와 같이 검출된다. 하단 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 스캔 문서(290)가 책일 경우 책의 양단부에서는 수평 거리가 0이지만, 책의 가운데 부분에서는 수평 거리가 최대가 된다.
도 3을 참조하면 수평 거리(△z) 및 수직 거리(△h) 간에는 다음 수학식 1의 관계가 있는 것을 알 수 있다.
△h=△z*tan(θ)
도 3에서는 광 조사부(210)가 연속적으로 광을 조사하고 조사된 광이 연속적으로 검출되는 것으로 설명되었다. 광 조사부(210)가 광을 연속적으로 조사하기 때문에 측정된 수평 거리 그래프도 연속인 성질을 가진다. 그러나, 광 조사부(210)는 반드시 광을 연속적으로 조사할 필요는 없으며, 소정 시간 간격을 두고 순차적으로 광을 조사할 수도 있다. 이 경우에는 측정된 수평 거리 그래프가 불연속점을 갖게 된다. 하지만, 광 조사부(210)가 연속적으로 동작하는 것에 비하여 동작이 신속하게 수행될 수 있다는 장점을 가진다. 그러므로, 도 3은 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 예시적으로 제공된 것임에 주의한다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 의한 수직 거리 측정 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수직 거리 측정 장치(400)는 광 조사부(410), 광 검출부(430), 제1 및 제2 아날로그/디지털 변환기(415, 435), 수직 거리 검출부(470), 수평 거리 검출부(460), 수직 거리 그래프 생성부(450) 및 메모리(490)를 포함한다.
광 조사부(210)에서 조사된 광은 아날로그/디지털 변환기(415)에 의하여 변환된다. 디지털 신호로 변환되는 이유는 다른 구성 성분과의 통신을 가능하게 하기 위한 것이다. 또한, 광 검출부(430)에서 출력된 신호 역시 아날로그/디지털 변환기(435)에서 디지털 신호로 변환된다. 광 조사부(210)에서 조사된 빛은 수평 거리 검출부(460) 또는 광 검출부(430)에서 검출된다. 도 4에 도시된 수직 거리 측정 장치(400)는 광 검출부(430)와 수평 거리 검출부(460)를 개별적으로 구비하는 것으로 도시다. 수평 거리 검출부(460)와 광 검출부(430)가 개별적으로 제공되면, 광 조사부(210)로부터 조사된 광은 수평 거리 검출부(460)에서 검출하고, 광 검출부(430)는 스캔 문서의 이미지 정보를 독출 하는데 사용될 수 있다. 그러나, 두 장치는 통합되어 하나의 구성 요소로 제공될 수 있는 것은 전술된 바와 같다.
또한, 광 조사부(210)는 하나의 광조사램프를 포함하여 광을 조사하는 것이 바람직하다. 하나의 광 조사 램프만을 이용하여 수평 거리를 측정할 수 있으므로, 생산 단가가 절감되는 것은 물론, 두 개 이상의 광 조사 램프를 이용할 경우에 비해 수평 및 수직 거리 측정이 간편해지는 장점을 가진다.
수평 거리 검출부(460)에서 검출된 수평 거리는 수직 거리 검출부(470)에서 수직 거리로 변환된다. 도 3을 참조하면, 수평 거리 검출부(460)에서 검출된 수평 거리 및 광 조사부(210)에서 조사된 광의 주사각을 이용하면 삼각도법을 이용하여 수직 거리를 연산할 수 있다. 그러면, 수직 거리 그래프 생성부(450)에서 기준선을 따라 연산된 수직 거리의 2차원 그래프를 생성한다. 생성된 수직 거리 그래프는 메모리(490)에 저장되어 독출된 이미지를 보정하는데 사용된다.
도 5a는 본 발명의 일 측면에 의한 수직 거리 측정 장치에 의하여 생성된 수직 거리 그래프를 예시하는 도면이다.
전술된 바와 같이, 수직 거리(△h)는 수평 거리(△z)와 수학식 1의 관계를 만족하므로, 도 5b에 도시된 수직 거리 그래프는 도 3의 하단부에 제시된 수평 거리 그래프의 선형성을 가진다. 도 5a의 가로축은 기준선에 따른 진행 방향을 나타내며, 세로축은 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리를 나타낸다.
도 5b는 수직 거리 그래프의 일부에서 왜곡률을 계산하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b에 도시된 △W는 스캔 문서의 실제 길이를 나타내고, △x(n)는 실제 길이(△W)가 플랫 베드에 투영된 거리를 나타낸다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 동일한 거리의 실제 길이(△W)라도 플랫 베드로부터 많이 이격될수록 투영된 거리(△x(n))는 작아진다. 즉, 다음과 관계가 만족된다.
△x(5)<△x(4)<△x(3)<△x(2)<△x(1)
또한, 실제 길이(△W) 및 투영된 거리(△x(n)) 간에는 다음 수학식 3이 만족된다.
△x(n)=△W*cos(d(△h)/dx)
수학식 3에서, d(△h)는 수직 거리의 변화량을, dx는 투영된 거리의 변화량을 나타낸다.
수학식 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 실제 스캔 문서의 스캔 방향으로의 길이(△W)는 왜곡이 되어 △x(n)로 나타난다. 여기서, 수직 거리(△h)는 전술된 바와 같은 수직 거리 검출부에 의하여 연산되므로 △x(n)으로부터 원래 길이 △W를 복구할 수 있다.
즉, 실제 스캔 문서의 스캔 방향 길이가 100픽셀(△W)이었는데 왜곡이 발생하여 95픽셀(△x)이 되었다면 5 픽셀 만큼을 보상해 주어야 함을 알 수 있다. 이러한 왜곡 보상에는 다음과 같은 다양한 방법이 사용될 수 있다.
우선, 보상해야 할 이미지를 높은 해상도로 재스캔하여 보상할 수 있다. 이 경우, 스캔 문서의 수직 거리에 따른 왜곡률(distortion ratio)을 연산하여 왜곡률 만큼 추가적으로 스캔할 수 있다. 여기서, 왜곡률이란 독출된 이미지 정보의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치를 나타낼 수 있다. 즉, 100 픽셀의 해상도로 스캔하였을 경우, 독출된 이미지 정보는 95 픽셀의 해상도 만을 가지므로, 손실된 5 픽셀 만큼 추가적으로 스캔할 수 있다. 왜곡률은 단순히 기준 해상도 및 독출된 이미지 해상도의 차분치일 수 있고, 또는 기준 해상도 및 독출된 이미지 해상도의 비율일 수도 있다. 재스캔 방법을 이용하여 왜곡을 보상할 경우 스캔을 다시 한번 수행하여야 하므로 시간은 많이 걸리지만 양호한 화질의 이미지 정보를 얻을 수 있는 장점을 가진다.
다른 보상 방법으로는 보간법(interpolation)이 있다.
보간법은 실변수 x의 함수 f(x)의 모양은 미지이나, 어떤 간격을 가지는 2개 이상인 변수의 값 xi(i＝1,2,…,n)에 대한 함수값 f(xi)가 알려져 있을 경우, 그 사이의 임의의 x에 대한 함수값을 추정하는 방법을 말한다. 추정된 함수값을 알려진 변수 사이에 삽입함으로써 미지의 함수를 근사화할 수 있다. 보간법은 실험이나 관측에 의하여 얻은 관측값으로부터 관측하지 않은 점에서의 값을 추정하는 경우에 널리 사용된다. 보간법에는 비례부분 또는 선형 보간법, 뉴턴의 보간 공식을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 존재한다. 본 발명에서는 알려진 이미지 정보를 이용하여 미지의 이미지 정보를 추정할 수 있는 모든 보간법이 사용될 수 있다. 보간법을 이용할 경우 별도의 스캔 단계가 불필요하므로 동작 시간이 감축되는 장점을 가진다. 하지만, 스캔 방향으로의 길이(△x)가 충분히 작지 않을 경우 오차가 발생하는 단점을 가진다.
또다른 보상 방법으로 비선형 이미지 보상(discrete-nonlinear compensation) 방법이 사용될 수 있다. 비선형 보상법을 적용하면, 스캔 문서의 수직 길이가 비선형적인 곡선을 가질 경우에 이를 보상할 수 있다. 즉, 비선형적인 곡선을 우선 다항식으로 근사화하여 수식화하면 원하는 지점에서의 기울기와 높이를 추출할 수 있다.
비선형 곡선을 다항식으로 근사화하는데는 여러 가지 방법이 있으며, 이러한 모든 방법이 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 비선형 곡선은 다음 수학식 4를 이용하여 근사화될 수 있다.
h = f(x) = a0 + a1x + a2x2 + a3x3
따라서, 원본 데이터를 이산 구간으로 나누고, 근사화된 다항식을 사용하여 수직 거리(△h)와 기울기를 구할 수 있으며 이를 이용하여 보정을 할 수가 있다.
또는, 비선형 곡선을 다항식으로 근사화하지 않고, 측정 지점에서의 수직 거리를 룩업 테이블의 형태로 저장하고, 왜곡 보상시 룩업 테이블을 참조할 수도 있다. 이 경우, 왜곡률을 이용하여 왜곡을 보상할 수 있는 것은 전술된 바와 같다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 스캐닝 방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, 기준선에 광을 주사한다(S610). 이 경우 조사되는 광은 광 검출부에 의하여 독출될 수 있는 모든 파장의 광일 수 있음은 전술된 바와 같다. 그러면, 기준선으로부터 광이 검출된 지점 까지의 수평 거리가 측정된다(S620). 측정되는 광의 수평 거리는 별도의 수평 거리 검출부에 의하여 검출되거나 스캐너 장치의 광 검출부에 의하여 검출될 수 있다.
검출되는 광의 수평 거리가 측정되면 수평거리 및 주사각을 이용하여 수직 거리가 측정된다. 수직 거리는 삼각도법을 이용하여 수평거리로부터 용이하게 연산될 수 있다(S630). 이와 같이 수직 거리가 기준선을 따라서 연산되어 수직 거리 그래프를 형성한다. 수직 거리 그래프는 문서의 각 지점에서의 수직 거리를 나타내는 그래프이다.
문서의 수직 거리가 측정되면 최종적으로 스캔 문서의 이미지 정보를 스캔한 다(S640). 스캔된 이미지 정보는 수직 거리 그래프를 이용하여 왜곡이 보상된다(S650). 왜곡 보상 단계에서는 재스캔 및 보간법 등의 다양한 방법이 적용될 수 있다. 그리하여 이미지 정보가 보상되면 보상된 이미지 정보를 저장한다(S660). 필요에 따라서, 보상 동작이 다시 수행되어 이미지 품질을 개선할 수 있다.
스캔할 문서가 더 있을 경우 이를 판단하여 반복한다(S670). 만일 스캔할 문서가 더 있다면 수직 거리 측정 단계를 반복하는 것이 바람직하다. 물론, 측정된 수직 거리 그래프를 이용하여 추가적인 이미지 스캔 단계(S640)로부터 반복할 수도 있으나, 동일한 책이라 하더라도 다른 페이지의 수직 거리가 반드시 동일하다고 볼 수 없으므로 수직 거리 측정 단계부터 다시 반복하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 또다른 측면에 의한 스캐닝 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 스캐닝 장치(700)는 광 조사부(410), 광 검출부(730), 수직 거리 측정 장치(400), 중앙 제어부(750), 스캔 캐리지(740) 및 메모리(790)를 포함한다. 수직 거리 측정 장치(400)는 수직 거리 검출부(470), 수평 거리 검출부(460) 및 수직 거리 그래프 생성부(450)를 포함한다. 도 7에서는 광 검출부(730)와 별개로 수평 거리 검출부(460)가 구비되는 것으로 도시되었으나 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
광 조사부(710)는 플랫 베드(770) 상의 기준선에 광을 조사하고 조사된 광은 광 검출부(730)에 의하여 검출되거나 수평 거리 검출부(460)에서 광을 검출된다. 스캔 캐리지(740)는 광 검출부(730)를 기준선을 따라 이동시킨다. 메모리(790)는 독출된 이미지 또는 연산된 수직 거리를 저장한다. 중앙 제어부(750)는 각 구성 요소의 동작을 제어한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하여 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 하나의 광 조사 램프를 이용하여 용이하게 검출할 수 있는 수직 거리 검출 장치가 제공된다. 하나의 광 조사 램프를 이용함으로써 생산 비용이 절감되는 것은 물론, 수직 거리 측정이 간편해진다.
또한, 본 발명에 의하여 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 검출하고, 이를 이용하여 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 기능을 가지는 스캐닝 장치가 제공된다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하여 플랫 베드와 문서 간의 수직 거리를 이용하여 왜곡된 이미지 정보를 보상할 수 있는 스캐닝 방법이 제공된다.

Claims (20)

  1. 스캐너의 플랫 베드 상에 설정된 기준선에 미리 정해진 주사각으로 광을 조사하기 위한 광 조사부;
    조사된 상기 광을 검출하기 위한 광 검출부;
    검출된 상기 광이 상기 기준선에서 이격된 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부 및
    상기 수평 거리 및 상기 주사각을 이용하여 상기 플랫 베드 상에 적재된 문서가 상기 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 연산부를 포함하고,
    상기 광 조사부는 상기 기준선을 따라 순차적으로 광을 조사하며, 상기 광 검출부는 상기 광 조사부에 동기되어 상기 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 조사부는 소정 파장의 광을 조사하는 하나의 광조사 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산부는 상기 기준선에 대한 상기 수직 거리를 나타내는 수직 거리 그래프를 생성하는 것을 특징으로 하는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산부가 상기 수직 거리 그래프를 생성하기 위해 요구되는 상기 기준선은 상기 플랫 베드 상의 중앙 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 문서와 플랫 베드 간의 수직 거리 측정 장치.
  6. 플랫 베드 상에 적재된 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 스캐닝 장치에 있어서,
    상기 문서 및 상기 플랫 베드 간의 수직 거리를 측정하기 위한 수직 거리 연산부로서,
    상기 플랫 베드 상에 설정된 기준선에 미리 정해진 주사각으로 광을 조사하기 위한 광 조사부;
    조사된 상기 광을 검출하기 위한 광 검출부;
    검출된 상기 광이 상기 기준선에서 이격된 수평 거리를 측정하기 위한 수평 거리 검출부 및
    상기 수평 거리 및 상기 주사각을 이용하여 상기 플랫 베드 상에 적재된 문서가 상기 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 검출부를 포함하는 수직 거리 연산부;
    검출된 수직 거리를 이용하여 독출된 이미지 정보를 보상하기 위한 왜곡 보상부 및
    상기 구성 요소들의 동작을 제어하기 위한 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 조사부는 상기 기준선을 따라 순차적으로 광을 조사하며,
    상기 광 검출부는 상기 광 조사부에 동기되어 상기 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광 조사부는 소정 파장의 광을 조사하는 하나의 광조사 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산부는 상기 기준선에 대한 상기 수직 거리를 나타내는 수직 거리 그래프를 생성하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산부가 상기 수직 거리 그래프를 생성하기 위해 요구되는 상기 기준선은 상기 플랫 베드 상의 중앙 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 왜곡 보상부는,
    상기 수직 거리 그래프를 소정 구간으로 분할하고, 분할된 각 구간 별로 독출된 이미지의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치인 왜곡률(distortion ratio)을 연산하며, 연산된 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 보간(interpolation)을 수행하여 왜곡을 보상하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 왜곡 보상부는,
    상기 수직 거리 그래프를 소정 구간으로 분할하고, 분할된 각 구간 별로 독출된 이미지의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치인 왜곡률을 연산하며, 연산된 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 대하여 추가적인 해상도로 이미지 정보를 재독출하여 왜곡을 보상하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  13. 제6항에 있어서, 상기 광 검출부는,
    상기 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 이미지 정보 독출 수단으로서 동작하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 장치.
  14. 플랫 베드 상에 적재된 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 스캐닝 방법에 있어서,
    상기 플랫 베드 상에 설정된 기준선에 미리 정해진 주사각으로 광을 조사하는 광 조사 단계;
    조사된 상기 광을 검출하기 위한 광 검출 단계;
    검출된 상기 광이 상기 기준선에서 이격된 수평 거리 및 상기 주사각을 이용하여 상기 플랫 베드 상에 적재된 문서가 상기 플랫 베드로부터 이격된 수직 거리를 연산하는 수직 거리 검출 단계;
    상기 문서의 이미지 정보를 독출하기 위한 이미지 스캐닝 단계 및
    검출된 수직 거리를 이용하여 독출된 이미지 정보를 보상하기 위한 왜곡 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광 조사 단계에서는 상기 기준선을 따라 순차적으로 광을 조사하며,
    상기 광 검출 단계에서는 상기 광 조사부에 동기되어 상기 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산 단계는 상기 기준선에 대한 상기 수직 거리를 나타내는 수직 거리 그래프를 생성하는 수직 거리 그래프 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수직 거리 연산부가 상기 수직 거리 그래프를 생성하기 위해 요구되는 상기 기준선은 상기 플랫 베드 상의 중앙 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 왜곡 보상 단계는,
    상기 수직 거리 그래프를 소정 구간으로 분할하는 구간 분할 단계;
    분할된 각 구간 별로 독출된 이미지의 해상도 및 기준 해상도 간의 차분치인 왜곡률(distortion ratio)을 연산하는 왜곡률 연산 단계 및
    상기 왜곡률을 이용하여 기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간의 이미지 정보를 보상하는 왜곡률 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 왜곡률 보상 단계는,
    기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 보간(interpolation)을 수행하는 보간 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 왜곡률 보상 단계는,
    기준 해상도보다 보다 낮은 해상도를 가지는 구간에 대하여 추가적인 해상도로 이미지 정보를 재독출하는 재독출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 기능을 갖는 스캐닝 방법.
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