專利名稱：線性度校正裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種線性度的校正的裝置與方法，特別是有關(guān)一種利用線性校正的特征方程式來校正線性度的校正裝置。
(2)背景技術(shù)一般的光學(xué)儀器都必須使用到透鏡或面鏡，通過這些透鏡或面鏡的使用，可以使影像達到成像的目的。影像擷取裝置本身也是光學(xué)儀器的一種，當(dāng)光學(xué)的光線經(jīng)原稿后，會經(jīng)過一組透鏡使的成像在電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)上。而通過這些透鏡或面鏡而成像，這些透鏡或面鏡的設(shè)計好壞就會直接影響到成像品質(zhì)的好壞。
影像擷取裝置大部分使用透鏡使影像成像，而透鏡的成像除了會有色差的問題外，另一個問題是成像的變形失真。而變形失真的最典型的種類有兩種，一種是筒狀變形，一種是針狀變形。當(dāng)一個正方形的影像，理論上通過透鏡后應(yīng)該如圖1A所示的理想成像，仍為一正方形。筒狀變形如圖1B所示，影像的四側(cè)邊比四個角向外突出。針狀變形則如圖1C所示，影像的四側(cè)邊比四個角向外凹入。這些變形會造成原本相同間距的兩條直線成像后的影像之間距卻隨著通過透鏡不同位置的成像，彼此之間距會改變。
這些因為透鏡而形成的變形，會使在原本等間隔的點或線，成像上卻變得非等間距等，因此會造成影像的失真情況。習(xí)知的影像擷取裝置未對透鏡的成像進行線性校正，只能依靠透鏡的品質(zhì)好壞來決定影像的失真程度，因此造成擷取到的影像或多或少都有變形失真的問題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種可以有效解決影像變形失真問題的線性校正的裝置與方法。
根據(jù)本發(fā)明一方面提供一種影像擷取裝置的線性校正裝置，其特點是，包含一測試圖表，至少包含多個圖形；一數(shù)據(jù)庫，記錄該測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及一線性校正元件，是以該透鏡的成像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來計算透鏡的線性度。
根據(jù)本發(fā)明另一方面提供一種影像擷取裝置的線性校正裝置，其特點是，包含一數(shù)據(jù)庫，記錄測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；一擷取影像數(shù)據(jù)，是為一經(jīng)該透鏡至該感光元件而由該感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及一線性校正元件，是以該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)為依據(jù)來修正該擷取影像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明又一方面提供一種影像擷取裝置線性校正的方法，其特點是，包含記錄該測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及以一經(jīng)該透鏡至該感光元件而由該感光元件所擷取的影像數(shù)據(jù)，以該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)為依據(jù)來修正該擷取的影像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明利用測試圖表，可以量測透鏡的線性度，并計算出此透鏡的線性方程式；可將透鏡的線性方程式代入硬件，以及時校正影像的線性度，或者代入軟件來做事后的修正，使影像變形失真的情況有效地改善；而且，可利用特征方程式來描述一個透鏡的線性度特性，可以僅儲存特征方程式有效的特征值，因此儲存的數(shù)據(jù)量可以有效地減少。
(4)


圖1A是理想狀態(tài)下，擷取的正方形影像的示意圖；圖1B是擷取的正方形影像有筒狀變形的示意圖；圖1C是擷取的正方形影像有針狀變形的示意圖；圖2A是本發(fā)明的一較佳實施例的示意圖；圖2B是理想狀態(tài)下的像素寬度與實際擷取的像素寬度的示意圖；以及圖3是線性校正過程的流程圖。
(5)
具體實施例方式
本發(fā)明的一些實施例將予以詳細描述如下。然而，除了詳細描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發(fā)明的范圍不受其限定，而以權(quán)利要求所限定的專利范圍為準(zhǔn)。
另外，為提供更清楚的描述及更易于理解本發(fā)明，圖示內(nèi)各部分并沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關(guān)尺度相比已經(jīng)被夸張；不相關(guān)的細節(jié)部分也未完全繪出，以求圖示的簡潔。
本發(fā)明的一較佳實施例為如圖2A所示。在一個影像擷取裝置上蓋10上有一測試圖表12，用以測量透鏡的線性度。測試圖表為用以提供已知距離或大小的線條或圖形，可以為等距離的線條或圖形。較佳的測試圖表為如圖2A所示測試圖表12，有等間隔方塊。相隔的方塊有著不同的顏色，以利明顯區(qū)別相鄰的兩方塊，方塊的數(shù)目不需特別限制。藉由判別出一個方塊與兩側(cè)方塊的交界線的位置，而這兩交界線的寬度即為此方塊的寬度大小。
利用掃瞄器將測試圖表12的影像擷取，擷取時的影像擷取裝置解析度大小并不需加以限制，較佳方式為設(shè)成該影像擷取裝置的最佳解析，這樣所得的校正數(shù)據(jù)可適用于所有掃瞄解析度。影像擷取裝置的電荷耦合元件為一維，故僅要就電荷耦合元件的排列方向上的透鏡線性度進行校正。當(dāng)一個影像擷取裝置的解析度設(shè)為1200dpi(每英寸點)(dot per inch)，故可知電荷耦合元件的每個像素理論上擷取到的寬度為1/1200英吋。但實際上每個像素擷取到的寬度不一定為1/1200英吋。如圖2B所示，理想的狀況如線14，每個像素擷取的寬度應(yīng)該都相同為1/1200英吋，但實際上每個像素所擷取到的寬度可能為如線16，每個像素都有所不同。而測試圖表的寬度為已知，故可得知理論上每一個方塊于擷取圖檔上所占的像素數(shù)目。再由實際上所擷取的影像其每一個方塊實際所占的像素數(shù)目，可得的此方塊上的像素平均代表實際上的多少寬度。例如每一個方塊為1/12英吋寬，以解析度為1200dpi而言，每個方塊理論上有100個像素寬，而影像上有一個方塊為90個像素寬，故此方塊上的每個像素擷取的寬度平均為(100/90)×(1/1200)英吋。測量得知每個像素實際上擷取影像的寬度與理想值的比例，即可反推而修正影像的線性度。
當(dāng)測試圖表12共區(qū)分為n個方塊，每個方塊的寬大大小已知，故當(dāng)實際上擷取影像，每個方塊各自占多少的像素就可以得知每個方塊內(nèi)的像素的平均擷取寬度各為多少。假設(shè)第m方塊內(nèi)像素的寬度平均為Ym，m為1到n。而要將Ym轉(zhuǎn)換成一些特征值來描述，故可以將此方程式寫為Y1=AnX1n+An-1X1n-1+...+AmX1m+...+A1X1+X10----(1)]]>Y2=AnX2n+An-1X2n-1+...+AmX2m+...+A1X2+X20----(2)]]>…Ym=AnXmn+An-1Xmn-1+...+AmXmm+...+A1Xm+Xm0----(m)]]>…Yn=AnXnn+An-1Xnn-1+...+AmXnm+...+A1Xn+Xn0----(n)]]>其中，A1到An為特征值，X1到Xn為一組固定的數(shù)值，例如可以為X1＝1、X2＝2、…、Xm＝m、Xn＝n。
利用Y1到Y(jié)n的數(shù)值，我們即可以進行影像的線性度的校正。但由于所需的數(shù)據(jù)量為Y1到Y(jié)n的n個數(shù)值，我們可以利用上述的第1到n各方程式，而求得滿足這n個方程式的A1到An。而特征值的A1到An其中某些數(shù)值會為0或數(shù)個值相等，這樣需記錄的數(shù)據(jù)量會少于n個，而達到壓縮數(shù)據(jù)量的目的。
圖3為線性校正的一個流程圖。流程步驟22為將數(shù)據(jù)A1到An及X1到Xn的數(shù)值導(dǎo)入第一到n個方程式，流程步驟24為利用計算Y1到Y(jié)n的數(shù)值，流程步驟26為利用Y1到Y(jié)n的數(shù)值來線性校正影像圖檔。其中X1到Xn的數(shù)值若為一累進的數(shù)值(例如1、2、3、…)，及可以用一回圈使X的數(shù)值自動累計到為m為止，故實際上X1到Xn并不需要額外儲存于數(shù)據(jù)庫。
若數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)非A1到An而為Y1到Y(jié)n的數(shù)值，則可省略流程步驟22與流程步驟24的計算過程，而將Y1到Y(jié)n的數(shù)值直接代入流程步驟26來修正影像的線性度。
校正的方式，可以將實際擷取的像素寬度乘以理想與實際擷取寬度的比例或其他的演算方式。而校正的過程，可以將擷取的影像數(shù)據(jù)，直接將利用影像擷取裝置的校正元件，以硬件的方式來加以校正，使傳送出影像擷取裝置的影像數(shù)據(jù)為校正后的影像數(shù)據(jù)，或者可以在輸出至影像擷取裝置以外的系統(tǒng)后(例如個人電腦)，再利用軟件的方式來校正。
因此，本發(fā)明利用測試圖表，可以測量透鏡的線性度，并計算出此透鏡的線性特征方程式。透鏡的特征線性方程式可以代入硬件以及時校正影像的線性度，或者代入軟件來做事后的修正，使影像變形失真的情況有效地改善。亦可儲存特征方程式有效的特征值，使所需儲存的數(shù)據(jù)量可以有效地減少。所以，本發(fā)明相對于習(xí)知技術(shù)，可以在僅需儲存少量的數(shù)據(jù)量，即可達到有效改善習(xí)知技術(shù)中擷取影像變形失真的問題，使影像數(shù)據(jù)的正確性與可靠性獲得提升。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其他為脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或替換，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，包含一測試圖表，至少包含多個圖形；一數(shù)據(jù)庫，記錄該測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及一線性校正元件，是以該透鏡的成像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來計算透鏡的線性度。
2.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的透鏡的成像數(shù)據(jù)是為該感光元件的多個感光單元所擷取影像的實際寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的測試圖表含有等間隔距離的圖形。
4.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的多個圖形的相鄰兩個圖形顏色不相同。
5.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)庫是記錄描述該透鏡的多個特征方程式的多個特征值。
6.如權(quán)利要求5所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的多個特征方程式為Ym=AnXmn+An-1Xmn-1+...+AmXmm+...+A1Xm+Xm0]]>其特征在于，m為1到n，n為經(jīng)該透鏡的一影像數(shù)據(jù)所區(qū)分的區(qū)段的數(shù)目；Ym為擷取到第m個區(qū)段上的一感光元件的一像素的平均擷取的寬度；Am為該多個特征方程式的第m個特征值；X1到Xn為指定的數(shù)值。
7.一種影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，包含一數(shù)據(jù)庫，記錄測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；一擷取影像數(shù)據(jù)，是為一經(jīng)該透鏡至該感光元件而由該感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及一線性校正元件，是以該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)為依據(jù)來修正該擷取影像數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的影像擷取裝置的線性校正裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)庫是記錄描述該透鏡的多個特征方程式的多個特征值。
9.一種影像擷取裝置線性校正的方法，其特征在于，包含記錄該測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及以一經(jīng)該透鏡至該感光元件而由該感光元件所擷取的影像數(shù)據(jù)，以該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)為依據(jù)來修正該擷取的影像數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的影像擷取裝置線性校正的方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)庫是記錄描述該透鏡的多個特征方程式的多個特征值。
全文摘要
一種影像擷取裝置的線性校正裝置，包含一測試圖表，至少包含多個圖形；一數(shù)據(jù)庫，記錄該測試圖表影像至少通過一透鏡至一感光元件而由感光元件所擷取的成像數(shù)據(jù)；以及一線性校正元件，是以該透鏡的成像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來計算透鏡的線性度光線。本發(fā)明是利用一個具有等間隔的圖形或線條的測試圖表來成像，可以得知透鏡的成像的變形情況，以此來校正透鏡的線性度，也可以利用特征方程式來描述透鏡的變形的數(shù)據(jù)。這樣，只要記錄較少量的特征方程式的特征值，即可求得透鏡的變形數(shù)據(jù)。因此可解決經(jīng)過透鏡成像會造成影像的變形失真的問題。
文檔編號H04N1/04GK1499818SQ0215060
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
發(fā)明者郭士正 申請人:力捷電腦股份有限公司