專利名稱：一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)。
背景技術(shù)：
數(shù)碼相機(jī)是一種眾所周知的設(shè)備，它包括用于把由數(shù)字相機(jī)所接收的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電荷耦合器件。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且隨后可以進(jìn)行下載，使得由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所確定的圖像可以被顯示。普通的數(shù)碼相機(jī)具有拍攝靜態(tài)物體和錄像等功能，已經(jīng)廣泛的為人們所應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的數(shù)碼相機(jī)并不能用于掃描紙面以產(chǎn)生文本文檔的可讀圖像或者拍攝大幅面的印刷品。這主要是受數(shù)碼相機(jī)中鏡頭分辨率的限制，盡管數(shù)碼相機(jī)中鏡頭的分辨率可以增加，也可以加設(shè)廣角鏡頭，但是鏡頭的尺寸和成本通常隨著分辨率的增加而增加。而且通過(guò)拍攝紙面獲得的照片，通常存在桶形或者枕形畸變，難以得到滿意的文本可讀圖像或者大幅面的清晰圖像?，F(xiàn)有的數(shù)碼相機(jī)都以體積小巧、便于攜帶為主要特點(diǎn)，這使得使用大尺寸的鏡頭來(lái)滿足分辨率的提高成為不可能。因此，人們期待一種新的可以實(shí)現(xiàn)掃描功能的數(shù)碼相機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、體積小巧、使用方便的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)。它不僅具有拍攝靜態(tài)物體和錄像等功能，還可以用于對(duì)各種平面進(jìn)行掃描。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，包括鏡頭、用戶操作界面模塊、電腦接口模塊、圖像傳感器、圖像處理器、存儲(chǔ)模塊、主控制器模塊以及與鏡頭連接并容納上述各模塊的殼體。所述鏡頭把外部環(huán)境的光線聚焦到圖像傳感器上，圖像傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并發(fā)送給所述圖像處理器，所述圖像處理器將處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)模塊，所述存儲(chǔ)模塊將存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電腦接口模塊發(fā)送給電腦。使用者可通過(guò)所述用戶操作界面模塊發(fā)送各種控制指令給所述主控制器模塊，所述主控制器模塊控制所述各模塊的工作。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于，所述鏡頭為具有遠(yuǎn)焦距和近焦距的可變換焦距的鏡頭，所述用戶操作界面模塊具有遠(yuǎn)焦距與近焦距的選擇檔。當(dāng)使用者選擇近焦距檔時(shí)，所述用戶操作界面模塊發(fā)送掃描控制信號(hào)給所述主控制器模塊，所述主控制器模塊控制鏡頭以一定的頻率不間斷的對(duì)掃描紙面進(jìn)行拍攝。
本發(fā)明還包括一個(gè)與主控制器模塊連接的其它設(shè)備通訊接口模塊。上述其它設(shè)備通訊接口模塊為UART接口、SPI接口或藍(lán)牙、 紅外無(wú)線接口。
本發(fā)明還包括補(bǔ)償亮度的燈，所述燈設(shè)于殼體的外部鏡頭的一側(cè)。
本發(fā)明上述圖像處理器還包括對(duì)其中的掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理的掃描處理單元。
本發(fā)明還包括用于保持掃描運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面為水平平面并且掃描時(shí)鏡頭離紙面高度一致的可活動(dòng)支架，所述可活動(dòng)支架的一端連接所述殼體，另一端置于掃描紙面上。上述支撐支架的長(zhǎng)度可調(diào)整。
本發(fā)明鏡頭為具有普通拍攝焦距和紙面掃描焦距的可變換焦距的鏡頭，使用者可以選擇遠(yuǎn)焦距，進(jìn)行普通的圖像攝取。使用者也可以選擇近焦距，然后將本發(fā)明鏡頭對(duì)著掃描平面水平移動(dòng)，鏡頭對(duì)掃描平面進(jìn)行不間斷的拍攝，然后拍攝的圖像數(shù)據(jù)由掃描處理單元或者經(jīng)過(guò)USB接口模塊發(fā)送到電腦進(jìn)行拼接處理。掃描處理單元或者PC處理后的圖像清晰，不會(huì)發(fā)生畸變，而且本發(fā)明可以對(duì)任何平面進(jìn)行掃描。本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)和手持式掃描儀一樣能掃描大幅面的平面物體，最終能生成大幅面的平面圖像。本發(fā)明的可調(diào)支撐支架用于保證本發(fā)明的鏡頭以紙面掃描焦距對(duì)著掃描平面水平移動(dòng)，而不發(fā)生傾斜，從而達(dá)到較高的掃描效果。與鏡頭處于同側(cè)的掃描燈在光線不足的時(shí)候，對(duì)掃描平面進(jìn)行照射，通過(guò)補(bǔ)償光線達(dá)到最佳的掃描效果。本發(fā)明成本低廉、體積小巧、使用方便。本發(fā)明具有掃描速度快，掃描幅面長(zhǎng)度不限的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的外觀示意圖。
參看圖1，一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，包括鏡頭1、用戶操作界面模塊2、電腦接口模塊3、圖像傳感器11、圖像處理器12、存儲(chǔ)模塊4、主控制器模塊5。所述鏡頭1把外部環(huán)境的光線聚焦到圖像傳感器11上，圖像傳感器11將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并發(fā)送給所述圖像處理器12，所述圖像處理器12將處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)模塊4，所述存儲(chǔ)模塊4將存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電腦接口模塊3發(fā)送給電腦。使用者可通過(guò)所述用戶操作界面模塊2發(fā)送各種控制指令給所述主控制器模塊5，所述主控制器模塊5控制所述各模塊的工作。所述鏡頭1為具有遠(yuǎn)焦距和近焦距的可變換焦距的鏡頭，所述用戶操作界面模塊2具有遠(yuǎn)焦距與近焦距的選擇檔。當(dāng)使用者選擇近焦距檔時(shí)，所述用戶操作界面模塊2發(fā)送掃描控制信號(hào)給所述主控制器模塊5，所述主控制器模塊5控制鏡頭1以一定的頻率不間斷的對(duì)掃描紙面進(jìn)行拍攝。
通過(guò)本領(lǐng)域內(nèi)所公知的技術(shù)，圖像傳感器11為CCD傳感器或者CMOS傳感器。圖像處理器12把圖像傳感器11的圖像信號(hào)通過(guò)亮度調(diào)整，白平衡處理，調(diào)整圖像效果后壓縮，并且負(fù)責(zé)掃描處理。另外，上述用戶操作界面模塊2包含按鍵，LED燈，LCD顯示屏，遙控器等提供用戶操作或提示用戶的部分。電池和電源管理模塊給整個(gè)系統(tǒng)提供電力，這是便攜式移動(dòng)設(shè)備不可缺少的。上述電腦接口模塊3可以是USB接口或2394接口，負(fù)責(zé)和電腦通訊，并把圖像傳送到電腦。
參看圖2，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例除了上述必要結(jié)構(gòu)外還包括一個(gè)與主控制器模塊5連接的其它設(shè)備通訊接口模塊7。其它設(shè)備通訊接口模塊7可以是UART接口或SPI接口或藍(lán)牙、紅外等無(wú)線接口，實(shí)現(xiàn)和手機(jī)或其他設(shè)備的通信并把圖像傳送到其他設(shè)備中。當(dāng)需要時(shí)，本發(fā)明可以同其它通訊裝置，比如手機(jī)等，進(jìn)行通訊。由外部通訊設(shè)備發(fā)送控制指令給主控制器5，或者將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊4中的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給外部通訊設(shè)備。
本發(fā)明圖像處理器12還可以包括對(duì)其中的掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理的掃描處理單元9。本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)能和電腦聯(lián)機(jī)掃描，也能脫離計(jì)算機(jī)先掃描好圖像并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，當(dāng)需要時(shí)連接到計(jì)算機(jī)上，把存儲(chǔ)器內(nèi)的圖像傳送到計(jì)算機(jī)上。當(dāng)本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)脫離計(jì)算機(jī)時(shí)，其中的掃描處理單元9對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。當(dāng)用戶啟動(dòng)掃描功能并拖動(dòng)時(shí)，圖像傳感模塊一幀接一幀的連續(xù)拍攝圖像，<a>圖像處理器掃描這些圖象，依據(jù)相鄰兩幀圖像的關(guān)聯(lián)，精確估計(jì)鏡頭的平面運(yùn)動(dòng)軌跡(可以精確到1/4像素)。<b>.根據(jù)該運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)相鄰兩幀圖象進(jìn)行合成，最后合成一幅大圖。上述步驟a中具體包括1.對(duì)相鄰兩個(gè)圖象中的同一區(qū)域進(jìn)行FFT變換。2.對(duì)上述兩個(gè)FFT變換結(jié)果，求出其相位相關(guān)函數(shù)。3.在2的結(jié)果中，查找最大值。4.將1中的兩個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。5.對(duì)4中的結(jié)果進(jìn)行塊對(duì)比，以得到在放大四倍條件下的偏移量。為了大大減小搜索空間，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，將其乘以四倍后，在以此為中心的小范圍內(nèi)搜索。6.將各幀之間的偏移量進(jìn)行累加，得到鏡頭在放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡。上述步驟b中具體包括1.根據(jù)放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡，生成一個(gè)足夠大的空?qǐng)D象，以及同樣大的一個(gè)矩陣用來(lái)記錄累加次數(shù)(見(jiàn)下述步驟3)。2.從將各幀圖象進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。3.將2中得到的每幀圖象根據(jù)鏡頭的平面移動(dòng)軌跡進(jìn)行平移，累加到1中的空?qǐng)D象上。4.在3中每累加一幀圖象，同時(shí)記錄每個(gè)像素被累加的次數(shù)。5.完成之后，將每個(gè)像素除以其被累加次數(shù)，得到放大四倍條件下的結(jié)果。6.將5的結(jié)果用雙三次插值縮小四倍，得到原始尺寸下的最終結(jié)果。掃描處理單元9合成的大圖保存到存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)介質(zhì)中。
當(dāng)本發(fā)明與電腦連接時(shí)，用戶啟動(dòng)掃描功能并拖動(dòng)時(shí)，圖像傳感模塊一幀接一幀的連續(xù)拍攝圖像，然后通過(guò)電腦接口模塊將拍攝的圖像一幀接一幀發(fā)送到電腦。電腦按照下述步驟對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。<a>電腦掃描這些圖象，依據(jù)相鄰兩幀圖像的關(guān)聯(lián)，精確估計(jì)鏡頭的平面運(yùn)動(dòng)軌跡(可以精確到1/4像素)。<b>.根據(jù)該運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)相鄰兩幀圖象進(jìn)行合成，最后合成一幅大圖。上述步驟a中具體包括1.對(duì)相鄰兩個(gè)圖象中的同一區(qū)域進(jìn)行FFT變換。2.對(duì)上述兩個(gè)FFT變換結(jié)果，求出其相關(guān)相位函數(shù)。3.在2的結(jié)果中，查找最大值。4.將1中的兩個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。5.對(duì)4中的結(jié)果進(jìn)行塊對(duì)比，以得到在放大四倍條件下的偏移量。為了大大減小搜索空間，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，將其乘以四倍后，在以此為中心的小范圍內(nèi)搜索。6.將各幀之間的偏移量進(jìn)行累加，得到鏡頭在放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡。上述步驟b中具體包括1.根據(jù)放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡，生成一個(gè)足夠大的空?qǐng)D象，以及同樣大的一個(gè)矩陣用來(lái)記錄累加次數(shù)(見(jiàn)下述步驟3)。2.從將各幀圖象進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。3.將2中得到的每幀圖象根據(jù)鏡頭的平面移動(dòng)軌跡進(jìn)行平移，累加到1中的空?qǐng)D象上。4.在3中每累加一幀圖象，同時(shí)記錄每個(gè)像素被累加的次數(shù)。5.完成之后，將每個(gè)像素除以其被累加次數(shù)，得到放大四倍條件下的結(jié)果。6.將5的結(jié)果用雙三次插值縮小四倍，得到原始尺寸下的最終結(jié)果。
當(dāng)本發(fā)明與電腦連接時(shí)，也可以以下面的方式對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用戶啟動(dòng)掃描功能并拖動(dòng)時(shí)，圖像傳感模塊一幀接一幀的連續(xù)拍攝圖像，將拍攝的所有圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)模塊通過(guò)電腦接口模塊將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦。電腦通過(guò)如下步驟對(duì)圖像進(jìn)行拼接處理a.將數(shù)碼相機(jī)中的各幀圖象分離提取出來(lái)。b.通過(guò)這些圖象，精確估計(jì)數(shù)碼相機(jī)的平面運(yùn)動(dòng)軌跡(可以精確到1/4像素)。c.根據(jù)該運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)各幀圖象進(jìn)行合成。上述步驟b中具體包括1.對(duì)第N和N+1幀圖象中的同一區(qū)域進(jìn)行FFT變換。2.對(duì)上述兩個(gè)FFT變換結(jié)果，求出其相關(guān)相位函數(shù)。3.在2的結(jié)果中，查找最大值。4.將1中的兩個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。5.對(duì)4中的結(jié)果進(jìn)行塊對(duì)比，以得到在放大四倍條件下的偏移量。為了大大減小搜索空間，可以利用3中得到的原始尺寸下的偏移量，將其乘以四倍后，在以此為中心的小范圍內(nèi)搜索。6.將各幀之間的偏移量進(jìn)行累加，得到攝象頭在放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡。上述步驟c中具體包括1.根據(jù)放大四倍條件下的平面移動(dòng)軌跡，生成一個(gè)足夠大的空?qǐng)D象，以及同樣大的一個(gè)矩陣用來(lái)記錄累加次數(shù)(見(jiàn)下述步驟3)。2.從將各幀圖象進(jìn)行雙三次插值，放大四倍。3.將2中得到的每幀圖象根據(jù)攝象頭的平面移動(dòng)軌跡進(jìn)行平移，累加到1中的空?qǐng)D象上。4.在3中每累加一幀圖象，同時(shí)記錄每個(gè)像素被累加的次數(shù)。5.完成之后，將每個(gè)像素除以其被累加次數(shù)，得到放大四倍條件下的結(jié)果。6.將5的結(jié)果用雙三次插值縮小四倍，得到原始尺寸下的最終結(jié)果。
由上述描述可知，本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)也可以將拍攝的多幀圖像數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)到一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，然后由該存儲(chǔ)介質(zhì)再將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦。
參看圖3，上述各種功能模塊置于本發(fā)明殼體6的內(nèi)部，鏡頭1與殼體6連接。本發(fā)明還包括補(bǔ)償亮度的掃描燈8，所述掃描燈8設(shè)于殼體6的外部鏡頭1的一側(cè)。本發(fā)明還包括用于保持掃描平面為水平平面，并且令掃描時(shí)鏡頭1離紙面高度一致的支撐支架10，所述支撐支架10在掃描時(shí)一端連接所述殼體6，另一端置于掃描紙面上。并且讓紙面和鏡頭1保持一定的距離，這個(gè)距離就是鏡頭1的紙面掃描焦距。當(dāng)不掃描時(shí)這個(gè)支架可以被收起。
權(quán)利要求
1.一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，包括鏡頭(1)、用戶操作界面模塊(2)、電腦接口模塊(3)、圖像傳感器(11)、圖像處理器(12)、存儲(chǔ)模塊(4)、主控制器模塊(5)以及與鏡頭(1)連接并容納上述各模塊的殼體(6)，所述鏡頭(1)把外部環(huán)境的光線聚焦到圖像傳感器(11)上，圖像傳感器(11)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并發(fā)送給所述圖像處理器(12)，所述圖像處理器(12)將處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)模塊(4)，所述存儲(chǔ)模塊(4)將存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電腦接口模塊(3)發(fā)送給電腦，使用者可通過(guò)所述用戶操作界面模塊(2)發(fā)送各種控制指令給所述主控制器模塊(5)，所述主控制器模塊(5)控制所述各模塊的工作，其特征在于，所述鏡頭(1)為具有遠(yuǎn)焦距和近焦距的可變換焦距的鏡頭，所述用戶操作界面模塊(2)具有遠(yuǎn)焦距與近焦距的選擇檔，當(dāng)使用者選擇近焦距檔時(shí)，所述用戶操作界面模塊(2)發(fā)送掃描控制信號(hào)給所述主控制器模塊(5)，所述主控制器模塊(5)控制鏡頭(1)以一定的頻率不間斷的對(duì)掃描紙面進(jìn)行拍攝。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，還包括一個(gè)與主控制器模塊(5)連接的其它設(shè)備通訊接口模塊(7)。
3.按照權(quán)利要求2述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，所述其它設(shè)備通訊接口模塊(7)為UART串行接口、SPI串行接口或藍(lán)牙或者紅外無(wú)線接口。
4.按照權(quán)利要求1所述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，還包括補(bǔ)償亮度的燈(8)，所述燈(8)設(shè)于殼體(6)的外部鏡頭(1)的一側(cè)。
5.按照權(quán)利要求1所述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，所述圖像處理器(12)還包括對(duì)其中的掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理的掃描處理單元(9)。
6.按照權(quán)利要求1所述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，還包括用于保持掃描運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面為水平平面并且掃描時(shí)鏡頭離紙面高度一致的可活動(dòng)支架(10)，所述可活動(dòng)支架(10)的一端連接所述殼體(6)，另一端置于掃描紙面上。
7.按照權(quán)利要求6述的具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于，所述可活動(dòng)支架支架(10)的長(zhǎng)度可以調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有掃描功能的數(shù)碼相機(jī)，屬于數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明不僅具有拍攝靜態(tài)物體和錄像等功能，還可以用于對(duì)各種平面進(jìn)行掃描。本發(fā)明包括鏡頭、用戶操作界面模塊、電腦接口模塊、圖像傳感器、圖像處理器、存儲(chǔ)模塊、主控制器模塊以及與鏡頭連接并容納上述各模塊的殼體。鏡頭為具有遠(yuǎn)焦距和近焦距的可變換焦距的鏡頭，用戶操作界面模塊具有遠(yuǎn)焦距與近焦距的選擇檔。當(dāng)使用者選擇近焦距檔時(shí)，所述用戶操作界面模塊發(fā)送掃描控制信號(hào)給所述主控制器模塊，所述主控制器模塊控制鏡頭以一定的頻率不間斷的對(duì)掃描紙面進(jìn)行拍攝。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1525739SQ0315039
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者謝律, 王浩, 謝 律 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司