KR101150987B1

KR101150987B1 - 화상처리장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101150987B1
Application number: KR1020070071306A
Authority: KR
Inventors: 박호범
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2012-06-08
Also published as: US8531732B2; US20090021804A1; KR20090008021A

Abstract

본 발명은 화상처리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 동일 화상에 대하여 초점거리가 서로 다른 복수의 화상을 판독하는 화상판독부와, 판독된 복수의 화상 중에서 선명한 픽셀들을 추출하여 합성하는 화상처리를 수행하는 화상처리부를 포함함으로써 동일 화상에 대하여 초점거리를 달리하여 여러 번 스캐닝한 후 대응 픽셀별로 대응 블록별로 화질이 선명한 픽셀들을 추출하고 추출된 선면한 픽셀들만으로 이루어진 합성화상을 생성할 있어 선명한 화질의 화상을 구현할 수 있으면서도 구성의 복잡성 및 제조비용의 증가를 최소화할 수 있다.

Description

화상처리장치 및 그 제어방법{IMAGE PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 종래 화상처리장치에서 책을 스캐닝 한 화상이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상처리장치를 도시한 외관 사시도이다.

도 3은 도 2의 스캐닝유닛을 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 스캐닝유닛의 주요부를 도시한 개념도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화상처리장치의 개략적인 제어블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상처리장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.

도 7은 제1초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이다.

도 8은 제1초점거리보다 먼 제2초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이다.

도 9는 제2초점거리보다 먼 제3초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이다.

도 10 내지 도 12는 초점거리별 화상을 합성하는 과정을 설명하기 위한 도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

100 : 화상판독부 110 : 초점거리가변부

120 : 화상처리부 121 : 픽셀추출모듈

122 : 화상합성모듈 130 : 화상저장부

140 : 합성화상저장부

본 발명은 화상처리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캔 화상의 화질을 개선할 수 있는 화상처리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

화상처리장치는 광을 주사하여 원고에 기록된 화상을 읽어 들임으로써 사진이나 그림과 같이 종이에 표시된 정보를 획득하기 위한 장치이다. 화상처리치의 예로서, 스캐너(scanner), 팩시밀리(facsimile), 혹은 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현한 복합기, 문서 번역기, CAD(computer Aided Design)용 컴퓨터, 문자인식기, 디지털 복사기 등이 있다.

원고를 독취하기 위해서는 스캐닝유닛이 이동하거나 원고가 이동할 필요가 있다. 스캐닝유닛이 이동되는 화상처리장치는 플랫 베드 스캐닝방식(Flat-Bed Scanning Type) 화상처리장치라고 한다. 이와 구별되는 개념으로써 원고가 이동되는 화상처리장치는 시트 피드 스캐닝방식(Sheet-Feed Scanning Type) 화상처리장치가 있다.

플랫 베트 스캐닝 방식의 화상처리장치는 원고를 올려놓는 평판유리를 구비 하고, 평판유리의 배면에 스캐닝유닛을 구비한다. 스캐닝유닛은 원고에 광을 주사하는 광원과, 원고에서 반사된 광 신호를 반사하는 다수의 미러와, 이 미러에 의해 반사된 광 신호를 집광하는 렌즈와, 이 렌즈에 의해 전달된 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지센서를 구비함으로써 일반적인 복사기와 같이 낱장은 물론 책 스캔(Book Scan)이 가능하다.

이러한 화상처리장치는 원고가 화상처리장치 본체의 윗면에 설치되어 있는 평판유리면에 밀착되기 때문에 평판유리면상에 원고의 화상 스캔을 위한 초점거리를 고정시켜 선명한 화상을 얻을 수 있다.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 원고가 두꺼운 책 등의 입체물인 경우, 원고가 평판유리에 잘 밀착되지 않기 때문에 스캔 영역이 고정 초점거리에 고르게 놓여 있지 않고 책의 중심이 렌즈로부터 더 먼 초점거리에 놓여지기 때문에 초점이 맞지 않아 선명한 화질의 화상을 얻기 힘들다. 책의 중심부분을 살펴보면 중심으로 갈수록 초점거리가 정확하지 않아 글자의 경계면이 흐려짐을 알 수 있다.

이러한 문제점을 회피하기 위해 일본 공개특허공보 제2000-165608호에는 원고가 배치된 2개의 평판유리를 소정각도로 경사지게 배치함과 함께 각 평판유리에 대응하는 2개의 스캐닝유닛을 배면에 배치함으로써 책의 왼쪽영역과 오른쪽 영역을 각기 스캔하여 선명한 화질의 화상을 얻는 기술이 기재되어 있다.

그러나, 이러한 구성은 평판유리와 스캐닝유닛을 2개씩 배치해야 하기 때문에 화상처리장치의 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원고의 형태에 관계없이 구성이 복잡성 및 제조비용의 증가를 최소화할 수 있으면서도 선명한 화질의 화상을 구현할 수 있는 화상처리장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상처리장치는 동일 화상에 대하여 초점거리가 서로 다른 복수의 화상을 판독하는 화상판독부와, 상기 판독된 복수의 화상 중에서 선명한 픽셀들을 추출하여 합성하는 화상처리를 수행하는 화상처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 화상처리장치는 원고의 화상을 정해진 초점거리에 따라 판독하는 화상판독부와, 상기 화상판독부의 초점거리를 가변시키는 초점거리가변부와, 동일 화상을 서로 다른 초점거리로 판독한 복수의 제1 화상을 저장하는 화상저장부와, 상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 선명한 픽셀들을 추출하여 합성한 제2 화상을 생성하는 화상처리를 수행하는 화상처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 화상처리장치의 제어방법은 동일 화상에 대하여 초점거리가 서로 다른 복수의 제1 화상을 판독하고, 상기 판독된 복수의 제1 화상을 저장하고,상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 선명한 픽셀들을 추출하고, 상기 추출된 선명한 픽셀들을 합성하여 제2 화상을 생성하고, 상기 생성된 제2 화상을 저장하는 것 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예예 따른 화상처리장치는 본체(10)와, 여기에 마련되는 평판유리(11), 이 평판유리(11)에 올려진 책 등의 원고(P)가 스캔 또는 복사되는 동안 외광이 입사되는 것을 차단하도록 본체(10)에 회동 가능하게 설치되는 커버(12)와, 이 평판유리(11)의 배면에 원고(P)에 기록된 화상을 독취하도록 마련된 스캐닝유닛(13)을 구비한다. 도시되지는 않았지만, 본체(10) 내부에는 화상의 인쇄를 위한 인쇄유닛이 더 구비될 수 있다. X축 방향은 부주사 방향으로서 스캐닝유닛(13)이 화상의 독취를 위하여 이동되는 방향이며, Y축 방향은 주주사 방향으로서, 스캐닝유닛(13)이 원고의 화상을 일시에 독취하는 방향이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝유닛를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 스캐닝유닛의 주요부를 도시한 개념도이다. 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 주주사 방향으로 광을 주시하여 원고의 화상을 스캔하는 스캐닝유닛(13)과 구동유닛이 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스캐닝유닛(13)은 광원에 의해 주사되어 원고(P)에서 반사된 광 신호를 반사시키는 여러 개의 미러(14), 이 미러(14)에서 반사된 광 신호를 이미지 센서(15)로 집광시키는 렌즈부(16), 이 렌즈부(16)에서 집광된 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서(15)를 프레임에 일체로 구비하는 타입이다. 이 렌즈부(16)는 도시되지 않은 이동부재에 의해 상하 이동 가능하게 설치되며, 상하 이동함에 따라 이미지 센서(15)와의 초점거리가 가변된다. 따라서, 렌즈부(16)를 상하 이동시킴에 의해 원고(P)의 화상을 초점거리별로 스캔할 수 있다. 참고로, 대한민국 공개특허공보 제2003-86074호에 기재된 초점가변형 홀로그램렌즈를 사용하는 경우에는 렌즈를 기계적으로 상하 이동시키지 않더라도 렌즈의 홀로그램영역에 가하는 전기장의 세기를 변화시키는 방식으로 초점거리를 가변시킬 수 있다.

평판유리(11)의 상면에는 원고(P)가 놓여진다. 광원에 의해 주사되어 원고(P)에 의해 반사된 광은 스캔할 원고(P)의 화상 데이터를 담고 있다. 이 광 신호는 다수의 미러(14)에 의하여 반사되며 렌즈부(16)로 향한다. 렌즈부(16)는 미러(14)에서 입사된 광 신호를 집중하여 이미지 센서(15)로 보낸다. 스캐닝유닛(13)에 포함되는 이미지 센서(15)로는, 원고(P)를 스캐닝하여 얻은 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 CCD센서(charge coupled device)가 가능하다. A3 크기 이상의 원고(P)를 독취할 수 있는 고속화 및 대형화된 화상처리장치에서는 해상도 및 초점 심도가 상대적으로 큰 CCD(charge coupled device)센서가 바람직하다.

구동유닛은 와이어(17), 와이어 풀리(18), 가이드 샤프트(19), 와이어 풀리 샤프트(20), 구동 풀리(21), 구동 모터(22)를 포함한다. 와이어(17)는 스캐닝유닛(13)의 양 단부에 결합되어 스캐닝유닛(13)을 부주사 방향으로 슬라이딩시킨다. 와이어(17)는 한 쌍이 마련되며, 각기 와이어 풀리(18)에 감겨서 무한 괘도를 주행한다. 와이어 풀리(18)는 와이어 풀리 샤프트(20)로 서로 연결되며 한 쌍의 와이 어(17)를 동일한 속도로 이동시킨다. 가이드 샤프트(19)는 스캐닝유닛(13)의 X축 슬라이딩을 가이드한다. 와이어 풀리 샤프트(20) 중 어느 하나에는 구동 풀리(21)가 결합된다. 구동 풀리(21)는 구동 모터(22)와 연결된 구동벨트(23)에 의하여 구동력을 공급받고 와이어 풀리 샤프트(20)에 구동력을 전달한다. 가이드 샤프트(19)의 양 단부는 본체(10)에 가이드 샤프트 홀더(24)로 고정된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 화상처리장치는 화상판독부(100), 초점거리가변부(110), 화상처리부(120), 화상저장부(130), 합성화상저장부(140)를 구비한다.

화상판독부(100)는 스캐닝유닛(13)을 포함하며, 원고와의 정해진 초점거리에 따라 원고의 화상을 스캔하여 판독한다.

초점거리가변부(110)는 스캐닝유닛(13)의 렌즈부(16)를 제어하여 원고와의 초점거리를 조절한다.

화상저장부(130)는 화상판독부(100)에 의해 판독된 초점거리별 원고의 화상을 저장한다.

화상처리부(120)는 화상판독부(100)를 통해 초점거리별로 원고의 화상을 판독하여 화상저장부(130)에 저장시키고, 화상저장부(130)에 저장된 초점거리별 원고의 화상을 해당 픽셀들의 공간주파수를 근거로 하여 합성한 합성화상을 생성하는 화상처리를 수행한다. 화상처리부(120)는 픽셀추출모듈과 화상합성모듈을 구비한다. 픽셀추출모듈(121)은 화상저장부(130)에 저장된 초점거리별 화상으로부터 픽셀단위로 대응 픽셀별로 공간주파수가 가장 높은 픽셀을 추출하거나, 블록단위로 대 응 블록별로 공간주파수가 가장 높은 블록을 추출한다. 픽셀추출모듈(121)은 에지 검출필터를 포함하며, 라플라시안 필터(Laplacian filter), 하이 패스 필터(High Pass filter) 또는 FFT 필터(Fast-Fourier-Transform) 필터 등을 사용할 수 있다. 화상합성모듈(122)은 픽셀추출모듈(121)에 의해 추출된 픽셀 또는 블록 들을 하나의 화상으로 합성한다.

합성화상저장부(140)는 화상처리부(120)에 의해 합성된 합성화상을 저장한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 화상처리장치는 각 초점거리별로 화상을 판독하는 과정(200), 각 초점거리별 화상을 저장하는 과정(210), 저장된 각 화상의 대응 픽셀별로 공간주파수를 산출하는 과정(220), 최대공간주파수를 가진 픽셀들을 합성하는 과정(230), 합성된 합성화상을 저장하는 과정(240)을 수행한다. 이러한 과정을 통하여 원고의 화상을 가변초점렌즈를 통해 초점거리를 달리하여 여러 번 스캐닝 한 후 해당 픽셀별로 화질이 선명한 픽셀만으로 이루어진 합성화상을 생성함으로써 구성이 복잡성 및 제조비용의 증가를 최소화할 수 있으면서도 선명한 화상을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 두꺼운 책을 스캔할 경우에는 스캔 영역이 고정 초점거리에 모두 놓여 있지를 않고 책의 중심이 렌즈부(16)로부터 더 먼 초점거리에 놓여 있다. 따라서, 책의 중심으로 갈수록 초점거리가 정확하지 않아 글자의 경계면이 흐려진다. 이러한 상황에서 최적의 출력물을 얻기 위해서는, 단계 200에서 원고의 화상을 다양한 초점거리에서 스캐닝 한다. 도 7 내지 도 9에 도시된 화상은 서로 다른 초점거리에서 스캐닝한 각각의 화상을 도시한 것으로, 도 7은 제1초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이고, 도 8은 제1초점거리보다 먼 제2초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이고, 도 9는 제2초점거리보다 먼 제3초점거리에서 스캐닝 한 화상을 도시한 것이다. 각각의 초점거리를 F1,F2,F3라고 할 때 초점거리별 이미지를 살펴보면 F1은 화상의 윗부분(A)에서 초점이 맞고 F2는 중간부분(B), F3은 아랫부분(C)에서 초점이 맞는 화상을 스캔하였다. 이렇게 스캔된 화상들을 화상처리과정을 거쳐 최고의 화질을 가지는 출력화상으로 합성한다. 이러한 화상처리과정은 S/W 및 H/W로 구현될 수 있다.

단계 200과 210에서 초점거리별 화상을 스캔하여 저장한 후, 단계 220에서 각각의 화상들을 픽셀단위/블록단위로 하여 에너지(공간주파수)를 산출한다. 이 에너지는 고주파 성분의 포함정도를 의미하는 것으로, 공간주파수로 나타난다. 초점이 맞을 경우 화상은 에지가 가장 정확하게 나타나므로 화상들을 동일 픽셀/블록 위치에서 가장 초점이 정확한 픽셀/블록이 가장 큰 에너지를 가진다. 에너지 값 계산에는 라플라시안 필터 등의 에지 검출필터 등을 사용할 수 있다. 또한, 하이 패스 필터와 FFT 필터 등을 사용할 수 있다. 블록은 m x n (m >=1 and n >=1) 값을 가질 수 있으며, 이러한 경우, 에너지값은 블록 내의 모든 픽셀에 대하여 필터를 수행한 값의 합이다. 에너지 산출시에는 블록 주위의 블록을 참조하여 값의 정확도를 높일 수 있다.

도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 단계 230에서, 산출된 대응 픽셀별/블록별 공간주파수값을 이용하여 픽셀별/블록별 최적의 초점이 맞는 화상의 번호로 지도를 만들고 이를 이용하여 화상을 합성한다. 이에 따라, 도 12에 도시된 합성 화상에서 알 수 있듯이, 화상의 모든 부분이 선명한 화질을 갖는다.

단계 240에서, 합성된 최종 화상은 픽셀별/블록별 화상을 최적 F지도에서 가리키고 있는 화상 인덱스에서 데이터를 불러와 합성화상저장부(140)에 복사하여 저장한다. 이때, 합성화상은 블록 사이즈가 클 경우 경계면에 계단 현상이 나타날 수 있으므로 이를 가우시안 필터(Gaussian filter) 등의 로우 패스 필터(Low Pass filter)를 이용하여 화상을 후처리하는 화질 개선과정을 거칠 수 있다.

이렇게 화상 처리된 최종 화상은 추가 화상 개선 알고리즘 및 하프톤(Halftone) 등을 통하여 출력 데이터 형태로 변환되어 출력하거나 JPEG으로 압축되어 컴퓨터(PC)로 전송된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원고의 화상을 초점거리를 달리하여 여러 번 스캐닝한 후 대응 픽셀별로 또는 대응 블록별로 화질이 선명한 픽셀들을 추출하고, 추출된 선명한 화질의 픽셀들만으로 이루어진 합성화상을 생성함으로써 선명한 화질의 화상을 얻을 수 있으면서도 구성의 복잡성 및 제조비용의 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

동일 화상에 대하여 초점거리가 서로 다른 복수의 화상을 판독하는 화상판독부와;

상기 판독된 복수의 화상 중에서 대응 픽셀 별로 가장 선명한 픽셀들을 추출하여 합성하는 화상처리를 수행하는 화상처리부를 포함하는 화상처리장치.
제1항에 있어서,

상기 화상처리부는 상기 판독된 복수의 화상 중에서 대응 픽셀 별로 가장 선명한 픽셀들을 추출하는 픽셀추출모듈과 상기 픽셀추출모듈에 의해 추출된 픽셀들을 하나의 화상으로 합성하는 화상합성모듈을 포함하는 화상처리장치.
제2항에 있어서,

상기 픽셀추출모듈은 상기 판독된 복수의 화상 중에서 대응 픽셀별로 공간주파수가 가장 높은 픽셀들을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치.
제3항에 있어서,

상기 픽셀추출모듈은 라플라시안 필터, 하이패스 필터 또는 FFT 필터 중 어느 하나를 이용하여 상기 공간주파수가 높은 픽셀들을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치.
제2항에 있어서,

상기 픽셀추출모듈은 상기 판독된 복수의 화상 중에서 대응 블록별로 공간주파수가 가장 높은 블록들을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치.
제5항에 있어서,

상기 픽셀추출모듈은 라플라시안 필터, 하이패스 필터 또는 FFT 필터 중 어느 하나를 이용하여 상기 공간주파수가 가장 높은 블럭들을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치.
제1항에 있어서,

상기 화상처리부는 합성된 화상을 후처리하는 가우시안필터를 더 포함하는 화상처리장치.
원고의 화상을 정해진 초점거리에 따라 판독하는 화상판독부와;

상기 화상판독부의 초점거리를 가변시키는 초점거리가변부와;

동일 화상을 서로 다른 초점거리로 판독한 복수의 제1 화상을 저장하는 화상저장부와;

상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 대응 픽셀 별로 가장 선명한 픽셀들을 추출하여 합성한 제2 화상을 생성하는 화상처리를 수행하는 화상처리부를 포함하는 화상처리장치.
제8항에 있어서,

상기 화상처리부는 상기 복수의 제1 영상으로부터 대응 픽셀별로 공간주파수가 가장 높은 픽셀을 추출하는 픽셀추출모듈을 포함하는 화상처리장치.
제8항에 있어서,

상기 화상처리부는 상기 복수의 제1 영상으로부터 대응 블록별로 공간주파수가 가장 높은 블록을 추출하는 픽셀추출모듈을 포함하는 화상처리장치.
제8항에 있어서,

상기 화상처리부는 상기 제2 영상을 로우 패스 필터링하는 로우패스필터를 더 포함하는 화상처리장치.
제11항에 있어서,

상기 로우패스필터는 가우시안필터인 것을 포함하는 화상처리장치.
동일 화상에 대하여 초점거리가 서로 다른 복수의 제1 화상을 판독하고;

상기 판독된 복수의 제1 화상을 저장하고;

상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 대응 픽셀 별로 가장 선명한 픽셀들을 추출하고;

상기 추출된 가장 선명한 픽셀들을 합성하여 제2 화상을 생성하고;

상기 생성된 제2 화상을 저장하는 것을 포함하는 화상처리장치의 제어방법.
제13항에 있어서,

상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 대응 픽셀별로 공간주파수가 가장 높은 픽셀을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치의 제어방법.
제13항에 있어서,

상기 저장된 복수의 제1 화상 중에서 대응 블록별로 공간주파수가 가장 높은 블록을 추출하는 것을 포함하는 화상처리장치의 제어방법.
제13항에 있어서,

상기 제2 화상을 생성한 후 가우시안필터를 이용하여 화상을 후처리하는 것을 더 포함하는 화상처리장치의 제어방법.