專利名稱:一種圖像資料的傳輸方法和裝置的制作方法
本發(fā)明是涉及一種圖像資料的傳輸方法和裝置，特別是涉及一種利用圖像資料壓縮而快速傳輸圖像資料的方法和裝置。
一般的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)包括了圖像擷取，儲(chǔ)存，傳輸和顯示?，F(xiàn)代的家庭和辦公室中經(jīng)常用到的圖像掃描儀，數(shù)字像機(jī)，和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等都是此類數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。在這些數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中，圖像的擷取一般利用了光感測(cè)元件，例如一種稱作電荷耦合元件(Charged Couple Device，CCD)的光感測(cè)元件，CCD在取得圖像資料后可傳輸?shù)狡渌膽?yīng)用設(shè)備加以處理。最近，由于低價(jià)及低消耗功率的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)的工藝改善，因此也常被用來(lái)作為光感測(cè)元件之一。
對(duì)于數(shù)字圖像掃描儀的發(fā)展來(lái)說(shuō)，較高的解析度意謂著需要較多的CCD元件來(lái)做圖像的擷取工作(一般的解析度以dot per inch(dpi)表示)。然而，CCD所擷取的圖像資料愈多，表示后續(xù)的圖像處理裝置必須亦能處理如此龐大的資料量，否則只是造成資料的阻塞而已。

圖1所示為傳統(tǒng)的圖像掃描儀的圖像資料流程及其裝置方塊圖。一般的圖像擷取方式，將欲掃描的文件放置在光感測(cè)元件100之前，利用光感測(cè)元件100將文件所反射的光線強(qiáng)弱轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?，而光感測(cè)元件100如上面所述由CCD或CMOS光感測(cè)元件所組成。其中CCD由多個(gè)極小的半導(dǎo)體光電元件組合排列成一直線陣列而制成。然后方塊110中的圖像擷取電路將此電子信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。同時(shí)在此圖像擷取電路110中亦具有一后處理單元將信號(hào)作明部，暗部，及伽瑪(highlight，shadow，and Gamma correction)修正后產(chǎn)生一圖像碼。
經(jīng)過(guò)處理之后的數(shù)字圖像資料則將儲(chǔ)存在方塊120中的緩沖器存儲(chǔ)器中，然后再經(jīng)由圖像擷取電路110將此圖像資料經(jīng)由傳輸界面130傳送到主電腦140中，在傳統(tǒng)的圖像掃描儀中所傳輸?shù)母袷酵ǔ７Q作RGB三原色的格式(R代表紅色，G代表綠色，B代表藍(lán)色)。
在現(xiàn)今的掃描儀系統(tǒng)中，其資料擷取的速度已經(jīng)可以達(dá)到2Mb/sec以上，為了要使資料傳輸更加順暢，光感測(cè)元件100，圖像擷取電路110，傳輸界面130和主電腦140的傳輸速率都不能相差太多，以免造成某個(gè)環(huán)節(jié)的停頓延遲現(xiàn)象。其中的關(guān)鍵即為影像掃描儀系統(tǒng)和主電腦140之間的傳輸界面130。也就是說(shuō)，為了要使圖像掃描的過(guò)程順利，傳輸界面130，甚至主電腦140，都應(yīng)有超過(guò)2Mb/sec的資料傳輸能力。
當(dāng)圖像掃描儀的處理速度增加，較低速度的傳輸界面如SCSI-1(SmallComputer System Interface)的并行界面就無(wú)法符合傳輸?shù)囊?此界面的傳輸速率大約只有1.5Mb/sec)。在商業(yè)市場(chǎng)上較佳的傳輸界面則為例如SCSI-2，SCSI-3和IEEE1394等界面。SCSI-2和SCSI-3為并行口界面且分別具有大約10Mb/sec和20Mb/sec以上的傳輸速率。而IEEE則為一種串行傳輸界面，但其傳輸速率預(yù)可達(dá)到100Mb/sec以上的高速，為相當(dāng)具有潛力的傳輸界面。
然而，高速的界面?zhèn)鬏數(shù)牧硗庖粋€(gè)意義即為成本的提高。同時(shí)，由于圖像資料需求不斷的增加，因此傳統(tǒng)上的RGB(Red，Green，Blue)格式的資料量更形龐大。傳輸此類資料的方式不但沒(méi)有效率，而且也必須提高傳輸成本，所以圖像掃描儀極需要有一種不同的圖像處理方法，以解決此問(wèn)題。
鑒于上述的發(fā)明背景中，傳統(tǒng)的圖像掃描儀傳輸大量的RGB三原色格式的圖像資料到主電腦中，當(dāng)傳輸界面的速率太慢，或資料量太大時(shí)，都可能造成資料傳輸?shù)牟豁槪⒂绊憟D像掃描儀的操作。
本發(fā)明的目的是提供一種傳輸速度快、且可利用低速的界面?zhèn)鬏數(shù)膱D像掃描儀的資料傳輸方法和裝置。
本發(fā)明所提出的方法主要是將傳統(tǒng)的圖像掃描儀所產(chǎn)生的RGB三原色格式的圖像資料壓縮成JPEG(Joint Photographic Expert Group)格式的圖像資料。
本發(fā)明的其中一種技術(shù)方案是圖像掃描儀包含了(1)圖像感測(cè)器為例如CCD的光感測(cè)元件和其相關(guān)的元件；(2)圖像擷取電路此電路至少包含了一前處理器，可用來(lái)反應(yīng)圖像信號(hào)并調(diào)整此圖像信號(hào)的直流增益；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將此圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)；一后處理器，用來(lái)將信號(hào)作明部，暗部，及伽瑪修正(highlight，shadow，and Gamma correction)后產(chǎn)生一圖像碼；及一特殊應(yīng)用集成電路(Application Specific IntegratedCircuits，ASIC)，用來(lái)輸入數(shù)字圖像信號(hào)并作為控制及與外部界面的溝通元件；(3)緩沖器存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存相關(guān)的參數(shù)及圖像資料；(4)資料壓縮元件處理過(guò)后的RGB格式的圖像資料會(huì)經(jīng)由圖像擷取電路輸出到此資料壓縮元件并壓縮成JPEG格式的圖像資料。最后可將此壓縮成JPEG格式的圖像資料經(jīng)由低傳輸速率的界面?zhèn)魉投粫?huì)有資料的阻塞情形。
本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是圖像掃描儀包括了圖像感測(cè)器，圖像擷取電路，緩沖器存儲(chǔ)器，和資料壓縮元件。在圖像資料轉(zhuǎn)換成RGB格式的數(shù)字圖像資料后，將其輸入到ASIC元件中，此數(shù)字資料將利用ASIC元件送到資料壓縮元件進(jìn)行壓縮處理并轉(zhuǎn)換成JPEG格式。資料壓縮之后，將此JPEG格式的圖像資料先儲(chǔ)存在緩沖器存儲(chǔ)器中，最后再經(jīng)由ASIC元件從存儲(chǔ)器中取得相關(guān)的資料并由傳輸界面?zhèn)魉偷街麟娔X中作后續(xù)處理。由于資料已經(jīng)過(guò)壓縮程序，因此也可使用低速的傳輸界面而不會(huì)有資料擁塞現(xiàn)象。
JPEG格式為一個(gè)數(shù)字圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并具有高壓縮率和低失真的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)亦適用于壓縮各種解析度與格式的圖像，尤其是灰階圖像和彩色的RGB圖像，因此是相當(dāng)適合的資料傳輸格式(但對(duì)黑白圖像則例外)。而經(jīng)過(guò)壓縮的JPEG格式圖像資料更可被電腦中大部份的圖像處理軟件直接做處理因而亦具有相當(dāng)?shù)谋憷浴?br>本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)壓縮技術(shù)使傳輸數(shù)據(jù)量減少，而可使用現(xiàn)有技術(shù)中的低速率傳輸介面，不需更換成高速率的傳輸介面，同時(shí)又無(wú)須增加緩沖器存儲(chǔ)器的容量，這樣可大大節(jié)省成本。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下圖1為現(xiàn)有技術(shù)的圖像掃描儀的圖像資料傳輸流程方塊圖；圖2為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的圖像掃描儀的圖像資料壓縮傳輸方塊圖；
圖3為本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的圖像掃描儀的圖像資料壓縮傳輸方塊圖。
在傳統(tǒng)的圖像擷取系統(tǒng)，例如圖像掃描儀中，將擷取大量的圖像資料并經(jīng)由傳輸界面?zhèn)鬏數(shù)街麟娔X中。如果使用的傳輸界面速率太慢時(shí)可能會(huì)造成此圖像掃描儀的操作停頓。因此本發(fā)明所提出的即為一種利用圖像壓縮方式將資料快速的傳輸?shù)街麟娔X的方法和裝置。
參閱圖2，此圖所顯示的為依照本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的圖像資料傳輸方塊圖。圖像掃描儀的掃描系統(tǒng)一般包含了光感測(cè)元件200來(lái)取得圖像資料，此光感測(cè)元件200至少包含了光源，反射鏡片組，及透鏡組等元件，利用這些元件可將欲掃描圖案的反射光導(dǎo)入電荷耦合元件或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體感測(cè)器上，而CCD和CMOS的光感測(cè)元件排列成直線陣列的形式。此光感測(cè)元件200經(jīng)由圖像掃描儀的傳動(dòng)裝置即可經(jīng)由移動(dòng)而將整個(gè)圖案擷取到掃描儀中。
光感測(cè)元件200的CCD元件將投射進(jìn)來(lái)的光線強(qiáng)弱轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，然后此電子信?hào)輸入到圖像擷取電路210中。圖像擷取電路210一般包含了前處理元件，可用來(lái)將偵測(cè)到的圖像信號(hào)調(diào)整其直流增益；及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可用來(lái)將調(diào)整后的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)；一后處理元件，連接于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器后，可將數(shù)字信號(hào)做明部，暗部，及伽瑪修正(higlight，Shadow，and Gamma correction)后而產(chǎn)生一圖像碼；最后為一特殊應(yīng)用集成電路，其可經(jīng)由時(shí)序產(chǎn)生器的同步化而取得緩沖存儲(chǔ)器的資料，并提供控制信號(hào)給所有的驅(qū)動(dòng)電路，另外并經(jīng)由控制和信號(hào)線和主電腦作傳輸溝通，以便圖像資料的進(jìn)一步的處理及列印等工作。
其中由CCD的線性陣列感測(cè)元件200所偵測(cè)到并經(jīng)由圖像擷取電路210所處理的圖像信號(hào)為一種稱作RGB三原色的資料格式(其中R代多紅色，G代表綠色，而B(niǎo)代表藍(lán)色)。而在圖2中的緩沖器存儲(chǔ)器220則用來(lái)儲(chǔ)存相關(guān)的處理參數(shù)及所處理過(guò)的圖像資料。
接著，此RGB格式的圖像資料經(jīng)由圖像擷取電路210中的ASIC元件傳輸?shù)椒綁K230中作圖像壓縮。如上所述的，由于JPEG格式的圖像資料的高壓縮率及低失真率，并且是大部分的圖像軟件應(yīng)用程序所使用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)格式，故將此RGB格式的圖像資料壓縮成JPEG格式的圖像資料。
在CCD的光感測(cè)元件中，每一個(gè)像素(pixel)在一個(gè)時(shí)間只感光一個(gè)原色，也就是紅色，綠色，和藍(lán)色其中之一。而為了得到每個(gè)像素中的三種原色，有一種稱作插補(bǔ)(interpolation)的方法可用來(lái)計(jì)算并得到完整的圖像，而此方法增加了三倍量的資料。為了減低此資料量，JPEG格式的基準(zhǔn)系統(tǒng)所采用的編碼演算法是將RGB格式的圖像資料分成8個(gè)像素×8個(gè)像素的方塊，再利用正向離散余弦轉(zhuǎn)換(Forward Discrete Cosine Transform，F(xiàn)DCT)，量化步驟，及編碼步驟后即可得出JPEG格式的壓縮圖像資料。經(jīng)過(guò)壓縮后的資料量大約可減少四分之一到十分之一左右。
JPEG基準(zhǔn)系統(tǒng)已能整合為單片的編碼/解碼器的半導(dǎo)體芯片，同時(shí)每秒可處理2700萬(wàn)個(gè)以上的像素，因此其處理速度應(yīng)可符合高速傳輸?shù)囊蟆?br>繼續(xù)參閱圖2，RGB格式的圖像資料經(jīng)由資料壓縮元件230壓縮成JPEG格式的資料后，則直接經(jīng)由傳輸界面240傳送到主電腦250中作后續(xù)的處理和列印。
在圖像掃描儀操作中，若資料的傳輸量在5Mb/sec以上。而在此實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)壓縮后的資料傳輸量大約可降低到1.2-0.5Mb/sec左右。因此即可利用較低速的傳輸界面將JPEG格式的圖像加以傳輸，甚至利用低速的主電腦來(lái)處理。在第一較佳實(shí)施例中，低速的傳輸界面可為SCSI-1或EPP等并行界面。
圖像壓縮之后不只可以使用較低速的傳輸界面而降低成本，同時(shí)亦使得傳輸過(guò)程更為平順，更增加了資料處理的效率。如果只增加緩沖存儲(chǔ)器的大小而不壓縮圖像資料，則只能解決部分問(wèn)題，且在圖像資料傳輸時(shí)仍會(huì)因?yàn)榈退俚膫鬏斀缑娑枞?br>參閱圖3，此圖顯示了依照本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的圖像資料傳輸方塊圖。如上面所描述的，圖像掃描儀包括了光感測(cè)元件200來(lái)擷取圖像，且此光感測(cè)元件200亦包含了光源，反射鏡組，透鏡組，和CCD或CMOS感測(cè)元件等。光感測(cè)元件200所偵測(cè)到的圖像信號(hào)輸入到圖像擷取電路210中作處理，并將其從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。然后將此數(shù)字信號(hào)輸入到圖像擷取電路210中的ASIC元件中，并由其儲(chǔ)存到緩沖存儲(chǔ)器220或輸入到資料壓縮元件230中。
在此實(shí)施例中，為了要降低資料量，將RGB格式的圖像資料直接傳輸?shù)劫Y料壓縮元件230中將其轉(zhuǎn)換成JPEG格式的資料。同時(shí)在此資料壓縮元件230中，亦利用JPEG格式基準(zhǔn)系統(tǒng)的編碼演算法將RGB格式的圖像資料分割成8個(gè)像素×8個(gè)像素的方塊，再利用上述的正向離散余弦轉(zhuǎn)換，量化步驟，及編碼步驟而得出JPEG格式的壓縮圖像資料。
經(jīng)由資料壓縮元件230所壓縮的資料接著儲(chǔ)存在緩沖器存儲(chǔ)器220中，然后再利用圖像擷取電路210中的ASIC元件取得此資料后經(jīng)由傳輸界面240傳送到主電腦250作處理。由于資料量已經(jīng)過(guò)壓縮，因而可以利用低速的傳輸界面如上面所述的EPP或SCSI-1等界面來(lái)替代高速的界面如SCSI-2和SCSI-3等。
經(jīng)由上面所描述的數(shù)字信號(hào)處理步驟(Digital Signal Process，DSP)后，即可將RGB格式的圖像資料轉(zhuǎn)換成為JPEG格式的壓縮資料。此JPEG格式的壓縮資料可以經(jīng)由解碼等反向步驟而在一般的應(yīng)用軟件中重建圖像。
如本發(fā)明的兩個(gè)較佳實(shí)施例中所描述的，當(dāng)使用了高速的圖像擷取裝置時(shí)(包括光感測(cè)元件及其圖像擷取電路)，為了避免資料在傳輸界面上的擁塞現(xiàn)象，故將原始的RGB三原色格式的圖像資料壓縮成JPEG格式的圖像資料。在第一較佳實(shí)施例中，由于JPEG系統(tǒng)芯片可以用極高的處理速度(每秒大于2700萬(wàn)個(gè)像素)來(lái)執(zhí)行壓縮，因此是直接將壓縮后的資料送到傳輸界面上。
在第二較佳實(shí)施例中，則先將壓縮后的圖像資料儲(chǔ)存于緩沖器存儲(chǔ)器中，再由圖像擷取電路將其送到傳輸界面上。經(jīng)由圖像資料的壓縮，不但可利用低速的傳輸界面來(lái)傳送圖像資料，同時(shí)更可把標(biāo)準(zhǔn)的JPEG格式直接給圖像應(yīng)用軟件執(zhí)行后續(xù)的處理，增加了執(zhí)行的效率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求
的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于該方法至少包含取得圖像，其中系利用一圖像擷取裝置；轉(zhuǎn)換該圖像成為數(shù)字信號(hào)，其中系利用該圖像擷取裝置；壓縮該數(shù)字信號(hào)成為JPEG格式的圖像信號(hào)；及傳輸該JPEG格式的圖像信號(hào)，其中系經(jīng)由傳輸界面，該步驟進(jìn)一步包含儲(chǔ)存該JPEG格式圖像信號(hào)于緩沖器存儲(chǔ)器中；傳輸該JPEG格式的圖像信號(hào)，其中系經(jīng)由該圖像擷取裝置而送到該傳輸界面上。
2.如權(quán)利要求
1所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的圖像擷取裝置至少包含了電荷耦合元件或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體類型的光感測(cè)元件。
3.如權(quán)利要求
1所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的取得圖像步驟，系取得三原色格式的圖像資料。
4.如權(quán)利要求
1所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的三原色格式圖像資料系為紅色，綠色，及藍(lán)色資料。
5.如權(quán)利要求
1所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的傳輸界面至少包含了SCSI-1或EPP的傳輸界面。
6.一種圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于該方法至少包含取得圖像，其中系利用一圖像擷取裝置；轉(zhuǎn)換該圖像成為數(shù)字信號(hào)，其中系利用該圖像擷取裝置；壓縮該數(shù)字信號(hào)，其中系利用資料壓縮元件，該壓縮步驟進(jìn)一步包含儲(chǔ)存該壓縮數(shù)字信號(hào)于緩沖器存儲(chǔ)器中；傳輸該壓縮數(shù)字信號(hào)，其中系經(jīng)由該圖像擷取裝置而送到傳輸界面上。
7.如權(quán)利要求
6所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的圖像擷取裝置至少包含了電荷耦合元件或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體類型的光感測(cè)元件。
8.如權(quán)利要求
6所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的取得圖像步驟，系取得三原色格式的圖像資料。
9.如權(quán)利要求
6所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的三原色格式圖像資料為紅色，綠色，及藍(lán)色資料。
10.如權(quán)利要求
6所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的傳輸界面至少包含了SCSI-1或EPP傳輸界面。
11.如權(quán)利要求
6所述的圖像掃描儀的資料傳輸方法，其特征在于其中上述的壓縮步驟更包含了將該壓縮數(shù)字信號(hào)直接送到傳輸界面上。
12.一種圖像掃描儀的資料傳輸裝置，其特征在于該裝置至少包含圖像擷取裝置，用來(lái)取得圖像并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；資料壓縮元件，用來(lái)壓縮該數(shù)字信號(hào)；其中所述的數(shù)字信號(hào)經(jīng)該資料壓縮元件壓縮后可直接送到傳輸界面上；緩沖器存儲(chǔ)器，用來(lái)儲(chǔ)存該數(shù)字信號(hào)、或該壓縮的數(shù)字信號(hào)，上述的數(shù)字信號(hào)經(jīng)該資料壓縮元件壓縮后可先儲(chǔ)存于該緩沖器存儲(chǔ)器中，再經(jīng)由該圖像擷取裝置送到傳輸界面上。
13.如權(quán)利要求
12所述的圖像掃描儀的資料傳輸裝置，其特征在于其中所述的圖像擷取裝置至少包含了電荷耦合元件或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體類型的光感測(cè)元件。
14.如權(quán)利要求
12所述的圖像掃描儀的資料傳輸裝置，其特征在于其中所述的數(shù)字信號(hào)為三原色格式的圖像資料并包含了紅色，綠色，和藍(lán)色資料。
15.如權(quán)利要求
12所述的圖像掃描儀的資料傳輸裝置，其特征在于其中所述的壓縮數(shù)字信號(hào)系為JPEG格式的圖像信號(hào)。
專利摘要
公開(kāi)了一種圖像掃描儀的資料傳輸方法，該方法至少包含取得圖像，其中利用一圖像擷取裝置；轉(zhuǎn)換該圖像成為數(shù)字信號(hào)，其中利用該圖像擷取裝置；壓縮該數(shù)字信號(hào)成為JPEG格式的圖像信號(hào)；及傳輸該JPEG格式的圖像信號(hào)，其中經(jīng)由傳輸界面。
文檔編號(hào)G06K9/36GKCN1187705SQ99109136
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期1999年6月15日
發(fā)明者賴亭榮 申請(qǐng)人:鴻友科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan