專利名稱：帶有速度補償單元的圖像掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種圖像掃描裝置，特別是在掃描運動方向上進行失真補償?shù)难b 置，通過記錄高速掃描過程中速度變化曲線對圖像變形進行補償。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有掃描設(shè)備其掃描原理基本相同，即通過光電轉(zhuǎn)換元件(如(XD、C0MS、CIS等) 對文檔進行的“一條線”掃描被稱為“主掃描”，而將光電轉(zhuǎn)換元件相對于原稿的平行移動的 掃描輸入稱為“副掃描”?！案睊呙琛钡膶崿F(xiàn)方式包括平行移動光電轉(zhuǎn)換元件和平行移動原 稿兩種。平行移動光電轉(zhuǎn)換元件的方式多應(yīng)用于低速產(chǎn)品，平行移動原稿則多應(yīng)用于高速女口廣 PFt ο平板掃描儀速度較低，其通常的結(jié)構(gòu)包括取景臺、安裝主掃描元件1并可以沿Y方 向移動的可移動支架6，文檔被放置在取景臺上，可移動支架6勻速通過掃描區(qū)域由主掃描 元件1記錄圖像數(shù)據(jù)。由于掃描時文檔運動速度的變化是導致圖像失真的一個關(guān)鍵因素，而現(xiàn)有的解決 方案則側(cè)重于傳動機構(gòu)的改良、或者采用較復雜的傳感器和運算器模塊，甚至于犧牲掃描 速度。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的則是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，為滿足高速的圖像采集需求， 設(shè)計了一種用于掃描裝置的速度補償單元，可以對高速掃描時獲得的圖像數(shù)據(jù)進行速度補 償，保證圖像的質(zhì)量。本實用新型的目的可以通過以下措施來實現(xiàn)本實用新型包括主掃描元件1、用 于移動文檔的傳動機構(gòu)、文檔運動通道和速度補償單元，速度補償單元至少包括一個或一 組安裝在文檔運動通道一側(cè)的掃描速度記錄器2和運算模塊。掃描速度記錄器2用于全程拍攝文檔通過主掃描元件的過程中含有速度特征的 攝像數(shù)據(jù)，掃描速度記錄器2為線形光電轉(zhuǎn)換元件，可以是CCD、CIS等光電轉(zhuǎn)換元件。運算 模塊可以采用單片機，運算模塊根據(jù)掃描速度記錄器2的攝像數(shù)據(jù)計算出文檔通過主掃描 元件時Y方向的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過該參數(shù)曲線對運動方向上所產(chǎn)生的失真圖 像還原。在文檔運動通道面對掃描速度記錄器2的另一側(cè)，設(shè)置有輔助測定文檔運動速度 的背景擋板5，該背景擋板5可以是單色背景或者帶有距離標記線的背景，掃描速度記錄器 2通過拍攝并分析背景區(qū)域的變化，獲得掃描速度特征。本實用新型的有益效果為通過全程拍攝文檔通過主掃描元件的過程，可以最直接的計算文檔的運動速度， 并對運動方向上所產(chǎn)生的失真圖像還原。既不需要精密的傳動機構(gòu)、也不需要復雜的傳感 器和運算器模塊，即可實現(xiàn)高速掃描過程。
圖1為本發(fā)明實施例的原理圖示意圖。圖2為本發(fā)明的另一實施例的原理圖示意圖。圖3為本實用新型的速度補償單元的工作原理流程圖-模式1。圖4為本實用新型的速度補償單元的工作原理流程圖-模式2。圖中1、主掃描元件；2掃描速度記錄器；3取景臺；4、縮小型光學系統(tǒng)；5、背景擋 板；可移動支架6;標志線7。
具體實施方式
下面依托本領(lǐng)域的基本常識，結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地說明本實用新型的帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，主掃描元件1掃描范圍是X方 向從Xl到X2的虛線箭頭所包括的范圍。掃描速度記錄器2安裝在文檔運動通道一側(cè)，安 裝方向垂直于主掃描元件。掃描速度記錄器2可以全程拍攝文檔運動方向上的一條線，其 范圍為Y方向從Yl到Y(jié)2的虛線箭頭所包括的范圍(如圖1、圖2所示)，并通過該參數(shù)曲 線對運動方向上所產(chǎn)生的失真圖像還原。由于僅拍攝文檔運動的一條線的錄像，拍攝速度 和質(zhì)量可以得到保障。運算模塊可以安裝在圖像掃描裝置的任意位置，與主掃描元件1和 掃描速度記錄器2相聯(lián)接，對失真圖像進行分析和還原。掃描速度記錄器2可以通過獲取文檔邊緣相對于背景運動的錄像即可獲得掃描 速度曲線。對于平板掃描儀而言可以通過記錄可移動支架6的運動軌跡，即可獲得主掃描 元件1的運動速度曲線，即掃描速度曲線。按200DPI的分辨率掃描幅面為X01*Y01英寸的文檔為例，掃描后圖像為Χ02*Υ02 像素(Χ02 = X01*200DPI, Y02 = Y01*200DPI)。正常掃描速度為V頁/分鐘，掃描設(shè)備最 快和最慢的瞬時掃描速度為Vl和V2(V1 > V > V2)，掃描設(shè)備的傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的瞬時速度 的差異應(yīng)可以控制在士 30%之內(nèi)。由于瞬時的速度差異造成了圖像的失真，即圖像在Y方 向上產(chǎn)生拉伸或收縮，可通過速度補償單元進行修正。X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像的分辨率應(yīng)大于等于X2個像素，攝像速度應(yīng)大 于等于V*Y2楨/分鐘。Y方向掃描速度記錄器2攝像的分辨率應(yīng)大于等于Y02個像素，攝 像速度應(yīng)大于等于V*Y2楨/分鐘。Y方向拍攝的圖像為背景圖像，如果文檔未進入掃描區(qū)域，則Y方向背景圖像不 會隨文檔運動而改變，當文檔一側(cè)邊緣進入掃描區(qū)域后，Y方向的圖像則隨掃描的過程而 改變。隨著文檔在Y方向移動，主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1按固定時間間隔獲取文檔圖像，從 而形成一組圖像LX，數(shù)量為η個(LXl，LX2，LX3，... LXn)，同時掃描速度記錄器2也按固 定時間間隔獲取文檔邊緣移動的圖像，從而形成另一組圖像LY，數(shù)量為m個(LY1，LY2， LY3，. . . LYm)。運算模塊通過對LY圖像組進行分析，抽取對應(yīng)的LX圖像組中有效的數(shù)據(jù)， 重新組合而形成正式圖像組LXX，最終將修正后的LXX圖像組按順序合并即可形成最終的 文檔圖像。實施例1 采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，將掃描速度記錄器2可以沿Y方向固定在取景臺外側(cè)，并在可移動支架6外側(cè)與掃描速度記錄器2對應(yīng)的位置上沿X方向安裝標志線7，標志線7位 于掃描速度記錄器2和背景擋板5中間。在掃描速度記錄器2能夠固定拍攝整個Y方向的 背景，可以在在掃描速度記錄器2之前安置一個縮小型光學系統(tǒng)4，縮小型光學系統(tǒng)4可以 通過一組透鏡實現(xiàn)。在掃描文檔時掃描速度記錄器( 固定拍攝整個Y方向的背景和運動在其中的標 志線，通過識別標志線的位置即可確定掃描速度。實施例2 采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，將掃描速度記錄器2固定在可移動支架6上，在掃描文檔 時掃描速度記錄器2隨同可移動支架6 —起移動拍攝Y方向的運動背景。此時，掃描速度 記錄器2所拍攝的背景區(qū)域是一個運動區(qū)域(非固定拍攝整個背景區(qū)域)，因此與其對應(yīng)的 背景擋板5的條紋可以采用等距或漸變的條紋以輔助測定運動速度和位置；實施例3 在低精度工作模式下，采用實施例1的結(jié)構(gòu)，步進為1，運算模塊的工作流程如圖3 所示X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像速度設(shè)定為V*Y2楨/分鐘，Y方向掃描速度記錄 器2攝像分辨率為Y02個像素O00DPI)，Y方向掃描速度記錄器2攝像速度也設(shè)定為V*Y2 楨/分鐘。兩組元件同步進行攝像，形成兩組數(shù)量相同的圖像組(即m = η Υ02)。逐一對比分析LY的圖像組，在正常速度下，應(yīng)檢測各相鄰的圖像中文檔邊緣會向 前移動一個像素覆蓋相應(yīng)的背景，此時圖像無須修正，直接將對應(yīng)的LX圖像存入正式圖像 組LXX。如掃描運動速度較快，累積誤差超過1個像素時，會導致相鄰的圖像中背景位置向 前移動超過一個像素；如掃描運動速度較慢，累積誤差超過1個像素時，會導致相鄰的圖像 中背景位置未向產(chǎn)生移動。對于高速產(chǎn)生的失真，計算相鄰的前后兩副正常的LX圖像的平 均值形成新的圖像保存入正式圖像組LXX作為彌補；對于低速產(chǎn)生的失真，將未檢測到背 景位置移動的對應(yīng)的LX圖像刪除，或者計算屬于同一位置的多副LX圖像的平均值形成新 的圖像保存入正式圖像組LXX作為彌補。最終將修正后的LXX圖像組按順序合并即可形成 最終的文檔圖像。實施例4:在高精度工作模式下，采用實施例2的結(jié)構(gòu)，步進為2，運算模塊的工作流程如圖4 所示X方向主掃描光電轉(zhuǎn)換元件1攝像速度設(shè)定為V*Y02M楨/分鐘，Y方向掃描速度 記錄器2攝像分辨率為400DPI，Y方向掃描速度記錄器2攝像速度也設(shè)定為V*Y02M楨/ 分鐘。兩組元件同步進行攝像，形成兩組數(shù)量相同的圖像組(即m = η Υ02*2)。由于掃描設(shè)備的機械傳動速度變化量是有限的，一般不會超過士30%。而由于LX 和LY的采樣頻率均提高了一倍，所以可以用第一幅LYl圖像作為參照，逐一對比分析LY圖 像組中的后續(xù)圖像，從而找到所有相對應(yīng)符合背景位置移動條件的LX圖像保存入正式圖 像組LXX，LX圖像組中其他不符合條件的圖像可以舍棄。最終將經(jīng)過篩選的LXX圖像組按 順序合并即可形成最終的文檔圖像。具體實施時，可以采用其他的攝像速度和分辨率的組合，參考實施例3和實施例4 的工作流程，通過插值計算的方法完成對圖像的修正。[0036] 以上各實施例不是對本實用新型的具體限制，在不脫離本實用新型的權(quán)利要求書 限定的范圍，可以對該裝置做出種種具體的修改。
權(quán)利要求1.帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，包括主掃描元件(1)、傳動機構(gòu)，其特征是在 于該圖像掃描裝置包括一個速度補償單元，所述的速度補償單元至少包括一個或一組安 裝在文檔運動通道側(cè)向的掃描速度記錄器( 和運算模塊，其中掃描速度記錄器( 用于 獲得文檔通過主掃描元件(1)時含有速度特征的攝像數(shù)據(jù)，運算模塊根據(jù)掃描速度記錄器 (2)獲得的攝像數(shù)據(jù)計算出文檔的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過該參數(shù)曲線對運動方向 上所產(chǎn)生的失真圖像進行還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器(2)是線形光電轉(zhuǎn)換元件，安裝方向垂直于主掃描元件(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，其特征在于在文檔運 動通道面對掃描速度記錄器O)的另一側(cè)，設(shè)置有輔助測定文檔運動速度的背景擋板(5)， 該背景擋板( 是單色背景或者帶有距離標記線的背景。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器O)固定在可移動支架(6)上，在掃描文檔時掃描速度記錄器O)隨同可移 動支架(6) —起移動拍攝Y方向的運動背景，與其對應(yīng)的背景擋板(5)的條紋采用等距或 漸變的條紋以輔助測定運動速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，其特征在于所述的掃 描速度記錄器( 沿Y方向固定在取景臺外側(cè)，并在可移動支架(6)外側(cè)與掃描速度記錄 器(2)對應(yīng)的位置上沿X方向安裝標志線(7)，標志線(7)位于掃描速度記錄器(2)和背景 擋板(5)中間，在掃描文檔時掃描速度記錄器O)固定拍攝整個Y方向的背景和運動在其 中的標志線。
專利摘要帶有速度補償單元的圖像掃描裝置，包括主掃描元件(1)、傳動機構(gòu)和文檔運動通道，其特征是在于該圖像掃描裝置包括一個速度補償單元，所述的速度補償單元至少包括一個或一組安裝在文檔運動通道一側(cè)的掃描速度記錄器(2)和運算模塊，其中掃描速度記錄器(2)用于獲得文檔通過主掃描元件(1)時含有速度特征的攝像數(shù)據(jù)，運算模塊根據(jù)掃描速度記錄器(2)獲得的攝像數(shù)據(jù)計算出文檔的掃描速度變化參數(shù)曲線，并通過該參數(shù)曲線對運動方向上所產(chǎn)生的失真圖像進行還原。
文檔編號H04N1/04GK201830342SQ20102026516
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者吳智翔 申請人:吳偉佳