专利名称：扫描器运动轨迹平稳度的测试方法
技术领域：
本发明是有关于一种扫描器的测试方法，且特别是有关于一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法。
扫描器(scanner)是目前极为普遍的电脑周边设备之一。对于常用的平台式扫描器而言，一般包括电荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)，以及一扫描传动机构，通常以步进马达为驱动动力。CCD可以直接架构在扫描传动机构上，而直接进行扫瞄；亦可以将CCD固定，而透过一组光学镜片架构在扫描传动机构上，将扫描的光线经光学镜片组传递至CCD进行扫描。一般而言，CCD一次即读取一条扫描线(scanning line，又称水平线horizontal line)的线条影像资料，其系由多个像素(pixel)所组成，而其解析度系由CCD中感应器(sensor)的密度来决定。也就是一般所言的水平解析度(horizontal resolution)，或是光学解析度。至于垂直方向上的扫描，则是透过扫描传动机构带动CCD或光学镜片组来达成，其解析度则与步进马达的步进角及扫描传动机构的精度有关。即一般习称垂直解析度(vertical resolution)，或是马达解析度(motor resolution)。藉由垂直方向的扫描，可将多个线条影像资料结合形成一完整的影像资料。
由于现今对于影像的品质要求愈来愈高，也就是扫描器的解析度需求也愈来愈高，因此扫描过程中传动机构运动轨迹的平稳度，不但是扫描器品质的重要指标，亦是提高解析度的重要课题。实际上扫描时，扫描传动机构与被扫描的物件间，除了正常的扫描轨迹外，通常还会有一些相对的细微运动，可能由于机构本身的精度或是震动所造成。然而这些细微运动造成的误差，也就是影响扫描器品质及解析度的重要原因，若此相对运动太大，甚至会造成扫描影像产生断线(smearing)、像素粗化(pixelize)、影像锯齿化(Jitter)等现象。
习知检验扫描器运动轨迹平稳度需要透过精密的仪器，且需要繁复的校正及测试，十分耗时费工，造成品管成本的提高。
因此本发明的目的之一就是在提供一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，可以简化扫描器品质检验程序。
本发明的目的之二就是在提供一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，利用特定的测试图及运算程式，可以直接分析扫描器运动轨迹的特性。
为达成本发明的上述和其他目的，提出一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，包括先提供一测试图，并以扫描器扫瞄测试图，以获得一影像资料。接着，依照扫瞄顺序，将每一线条影像资料的像素资料取其平均值，以形成一数列A；对于数列A中每二相邻的元素取其差值，以形成一数列B，亦即B(n)=A(n+1)-A(n)。之后，将数列B标准化，并进行一量化分析，以获得扫描器运动轨迹的平稳度特性。
依照本发明的一较佳实施例，藉由标准化后的数列B可以判断断线位置，运动轨迹均匀度及震动误差；而将标准化后的数列B经过快速傅立叶转换分析，可以判断运动轨迹的周期性误差。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图式的简单说明
图1所绘示为依照本发明一较佳实施例的一种扫描器运动轨迹平稳度测试方法的流程图。
图2A及图2B所绘示为依照本发明的一较佳实施例的测试图。
图3所绘示为影像资料的示意图。
图4A所绘示为扫描出现断线情形的影像放大示意图。
图4B所绘示为扫描出现周期性误差情形的影像放大示意图。
图4C所绘示为扫描影像出现震动情形的影像放大示意图。
图5所绘示为标准化的数列B’(n)的图表。
图6A及图6B所绘示为数列B’(n)经过快速傅立叶转换后的频率统计图。
图7所绘示为数列B’(n)经过快速傅立叶转换后的频率统计图。
图式的标示说明10-28流程图方块30、32测试图30a、30a白色区域30b、32b黑色区域34、36直线40影像资料M影像资料的水平宽度
N影像资料的垂直宽度L1-LN线条影像资料P(n,m)像素资料A斜角50断线52震动误差54a、54b影像区段60、64、66异常点62杂点实施例请参照图1，其所绘示为依照本发明一较佳实施例的一种扫描器运动轨迹平稳度测试方法的流程图。并请同时参照图2A及图2B，其所绘示为依照本发明的一较佳实施例的测试图。本发明的扫描器运动轨迹平稳度测试方法，系以一组测试图或多组测试图来进行。举例来说，如图2A、2B所示，测试图30、32系由黑色区域30b、32b及白色区域30a、32a所组成，而黑色区域30b、32b及白色区域30a、32a的邻接边界呈一直线34、36。其中，直线34具有一斜角A，摆置于扫描器平台时，会与扫描器运动轨迹成一斜角。而测试图32中黑色区域32b及白色区域32a所占的面积相同，而直线36呈垂直，摆置于扫描器平台时，直线36将与扫描器运动轨迹平行。然而，测试图30、32中黑色区域30b、32b及白色区域30a、32a所占的面积可以约略相同，或者呈一预定的比例。
首先，先将如图2A、2B的测试图30或32摆置于扫描器平台上，如图1的10所示。接着进行影像扫描，以扫描器扫描测试图30或32，而获得一影像资料。请同时参照图3，其所绘示为影像资料的示意图。以扫描器的光学解析度或所喜好的解析度，扫描一个影像大小为M*N的影像为例，影像资料40(image data)系由N条线条影像资料(水平线，horizontal line)L1-LN所组成，而每一条线条影像资料L1-LN系由M个像素资料(pixel)所组成。例如线条影像资料L1系由像素资料P(1,1)-P(1,M)所构成；线条影像资料LN系由像素资料P(N,1)-P(N,M)所构成。
进行影像资料前处理(pre-process of image data)，包括自动密度控制处理(auto density control)，杂讯移除(noise remove)等，如图1的12所示。接着依序对于每一线条影像资料L1-LN进行处理，取其像素资料平均值，以获得数列A(n)，如图1的16所示。其中，A(n)=1MΣm=1MP(n,m)]]>n=1～N将数列A中相邻的元素取其差值，以获得数列B(n)，如图1的18所示。其中，B(n)=A(n+1)-A(n),n=1～(N-1)。
然后将数列B(n)标准化(normalize)，其标准化参数(normalize factor)比如为(A(1)+A(N))/2，因此获得标准化后的数列B’(n)，如图1的20所示。其中，B′(n)=B(n)A(1)+A(N)2]]>n=1～(N-1)当然，对应后续量化分析的不同，所采用的标准化参数亦可以改变，比如亦可以测试图32中直线34的斜率为标准化参数。
接着，对于数列B’(n)进行量化分析，一般若扫描器的运动轨迹正常，则量化后B’(n)的数值会分布于其平均值附近。请同时参照图4A，其所绘示为扫描出现断线情形的影像放大示意图。当扫描路径因使用者需要而暂停，或因扫描器介面暂存器(buffer)的操作关系，而扫描动作需暂停之后再继续扫描，此时若扫描器的运动轨迹不稳定，则会产生断线现象(smearing)。以图2A所示的测试图30进行扫描为例，如图4A的50所示，扫描影像可能产生断续现象，此时数列B(n)会产生明显的异常，其数值会突然变很大或很小。因此藉由观察数列B’(n)的异常值，即可判断扫描器运动轨迹的断线位置，并评估其大小，如图1的22所示。
然而藉由观察数列B’(n)的分布，可以分析扫描器运动轨迹的均匀度，并了解其运动轨迹是否稳定，如图1的24所示。若采用图2B所示的测试图32作为扫描图形，则透过分析数列B’(n)，可以检验扫描器运动轨迹是否有震动误差(Jitter)，如图1的26所示。请同时参照图4C，其所绘示为扫描影像出现震动情形的影像放大示意图。以图2B的测试图32扫描，若扫描器的运动轨迹产生轻微震动现象，则扫描出的影像会如同图4C的52所示，直线36会呈现锯齿状的影像，而数列B’(n)会呈现持续正负数值周期摆荡(oscillate)。可藉此方式判断扫描器运动轨迹的震动现象，并判断震动程度。与习知技术相较，过去测试运动轨迹震动现象，亦需采用类似图2B所示的测试图，并经过精密的垂直校正，使测试图与运动轨迹平行，再透过精密仪器测试运动轨迹是否有震动。然而，本发明的测试方法，无须作测试图的垂直校正，直接藉由数列B’(n)的分析，即可测试运动轨迹的震动误差。
至于扫描器运动轨迹中的一些周期性误差，则可以透过将数列B’(n)作快速傅立叶转换分析(Fast Fourier Transformation,FFT)，由频率定义域(frequencydomain)观察周期性误差，如图l的28所示。请同时参照图4B，其所绘示为扫描出现周期性误差情形的影像放大示意图。以图2A所示的测试图30为扫描目标，当扫描器的运动轨迹产生周期性误差时，扫描影像中直线34在区段54a位置B(n)较小；而在区段54b则B(n)较大。而且其现象以一定周期周而复始的发生，相当于相邻区段54a及54b的影像形成一较大的像素，使得影像产生像素粗化的现象(pixelize)，在后续的影像处理则会形成杂讯误差。一般此种周期性误差的产生，系由于步进马达的运动不稳定而造成。举例来说，当步进马达采取微步扫描时，比如以1/3或1/4步作为垂直方向的扫描距离，由于步进马达每一次行进1/3步的步进角可能不一，因而造成周期性误差，其误差频率可能是扫描频率的1/3～1/4。藉由数列B’(n)的快速傅立叶转换分析，可以清楚检验扫描器是否有此误差现象。当然前述的震动误差，亦属于一种周期性误差，因此亦可以由数列B’(n)的快速傅立叶转换分析，作为震动误差的指标，由于震动误差系二相邻水平线间B’(n)持续正负数值周期摆荡，因此其频率约为扫描频率的1/2。
以下列示部分测试的实际数据图表，以兹说明本发明的测试方法A．断线分析(Smearing Analysis)请参照图5，其所绘示为标准化的数列B’(n)的图表。其中，系采用图2A的测试图30作为扫描目标，而以扫描图的直线34的斜率作为标准化参数，即(A(N)-A(1))/(N-1)。因此，B′(n)=B(n)A(N)-A(1)N-1]]>由图中可知B’(n)的平均值约座落在1左右，而异常点60即是断线的可能发生位置，至于异常值62系由扫描器上的杂点所致，可能是平台上的脏污等，才会造成B’(n)的大幅摆荡，因此并非断线的所在。藉此方式即可判断扫描器运动轨迹的断线现象，以控制品质。
此外，当进行断线分析时，因应各种不同解析度或者不同的规格(specification)，可以对测试图30中的角度A进行调整，以获得所需的分析精度及分析结果。
B．震动误差分析(Jitter Analysis)请参照图6A及图6B，其所绘示为数列B’(n)经过快速傅立叶转换后的频率统计图。吾人虽然可以透过数列B(n)观察震动现象，然而若经过快速傅立叶分析，在频率定义域上分析，则现象更加显着。此项分析系采用图2B中的测试图32作为扫描目标，其中，每一水平线的曝光时间约为0.01秒，因此扫描频率约为l00Hz。由前述可知，震动误差的频率约为扫描频率的1/2，因此吾人可以扫描频率的二分之一作为取样标准，也就是以频率为50Hz的数值作为震动误差的指标。图6A所示系为优良的扫描器的震动测试结果，其在频率50Hz的数值较低；然而图6B则显示震动现象明显的扫描器的测试结果，其在频率约50Hz的位置出现较大数值(如图中64所示)。透过上述分析，吾人即可判断扫描器运动轨迹的震动现象，并判断震动误差，以控制产品品质。除此之外，为了控制其他可能的震动误差，甚至可以监控某一频率段的数值，比如是频率在扫描频率的1/2到1/4之间的数值做监控，以更严谨地控制品质。
C．像素粗化分析(Pixelizing Analysis)请参照图7，其所绘示为数列B’(n)经过快速傅立叶转换后的频率统计图。此项分析系采用图2B中的测试图32作为扫描目标。如同先前所述，像素粗化的频率约为扫描频率的1/4-1/3，因此吾人可以监控数列B’(n)经过快速傅立叶转换后在此频率下的数值，以观察像素粗化现象。如图7的66所示，此测试结果中，扫描器约略有像素粗化现象，此部分可能造成影像处理时的误差。所以吾人以可以利用本发明的测试方法，监控产品的像素粗化现象，以提高品质。
综上所述，本发明至少具有下列优点1．本发明的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，可以简化扫描器品质检验程序，无须透过精密仪器检测即可以完成，可以节省检验时间及成本。
2．本发明的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，利用特定的测试图及运算程式，可以直接分析扫描器运动轨迹的特性，同时判定多种可能误差及缺陷，有效控制扫描器品质。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1．一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，应用于一扫描器的测试，其特征在于该测试方法包括提供一测试图；以该扫描器扫瞄该测试图，以获得一影像资料，其中该影像资料系由复数个线条影像资料所组成，而每一该些线条影像资料系由复数个像素资料所组成；依照扫瞄顺序，将每一该些线条影像资料的该些像素资料取其平均值，以形成一数列A；对于该数列A中每二相邻的元素取其差值，以形成一数列B，其中B(n)=A(n+1)-A(n)；以及将该数列B标准化，并进行一量化分析，以获得该扫描器运动轨迹的平稳度特性。
2．如权利要求1所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中形成该数列A前还包括对该影像资料进行一自动密度控制处理；以及对该影像资料进行一杂讯移除处理。
3．如权利要求1所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该测试图系包括一黑色区域及一白色区域。
4．如权利要求3所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该黑色区域与该白色区域的邻接边界呈一直线。
5．如权利要求4所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该白色区域与该黑色区域所占的面积具有一预定的比例，且该直线与该扫描器的运动轨迹平行。
6．如权利要求4所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该直线与该扫描器的运动轨迹成一斜角。
7．如权利要求1所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该量化分析包括以标准化后的该数列B的异常数值，判定该扫描器运动轨迹的断线位置。
8．如权利要求1所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该量化分析包括根据标准化后的该数列B的分布，以判断该扫描器运动轨迹的均匀度。
9．如权利要求1所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该量化分析包括对标准化后的该数列B进行一快速傅立叶转换分析，以判断该扫描器运动轨迹的周期性误差。
10．如权利要求5所述的扫描器运动轨迹平稳度的测试方法，其特征在于其中该量化分析包括根据标准化后的该数列B，以判断该扫描器运动轨迹的震动误差。
全文摘要
一种扫描器运动轨迹平稳度的测试方法,包括:先提供一测试图,并以扫描器扫描测试图,以获得一影像资料。接着,依照扫瞄顺序,将每一线条影像资料的像素资料取其平均值,以形成一数列A:对于数列A中每二相邻的元素取其差值,以形成一数列B,亦即B(n)=A(n+1)－A(n)。之后,将数列B标准化,并进行一量化分析,以获得扫描器运动轨迹的平稳度特性。
文档编号G06F17/00GK1306255SQ0010031
公开日2001年8月1日 申请日期2000年1月17日 优先权日2000年1月17日
发明者林骏良 申请人:力捷电脑股份有限公司