摄像设备中的高速校准方法与系统的制作方法

文档序号:7963713阅读:259来源:国知局
专利名称:摄像设备中的高速校准方法与系统的制作方法
技术领域
本发明是有关于一种校准方法与系统,特别是有关于一种在扫描仪中的高速校准方法与系统。
扫描系统运用若干如CCD的传感器元件,以光栅扫描(rasterscanning)方式扫描一原始文件,由CCD产生的输出信号包括CCD与生俱来的操作特性潜在因子。因此,为了回复CCD的真实影像输出信号,对应到补偏电压或信号的CCD操作特性潜在因子,必须从影像信号中移除。然而,若是被移除的补偏信号超过或是不及实际的补偏信号时,在影像输出信号中就会产生异常(aberration)或是失真(distortion)。因为不同的CCD有不同的操作特性,甚至同一CCD在不同时间也会有不同的操作特性,因此每次需决定被移除的补偏信号也会不同,当使用多个CCD时,校准的问题更是复杂。
迄今为止,解决传感器特性问题发展出许多不同的设备与方法,以下举例说明若干常用的方法美国专利编号3,586,772提出的方法是在正规扫描(normalization scan)中运用一截取准位(clipping level)决定黑白信号的函数。美国专利编号4,555,732是另一个修正补偏与增益漂移的方法;其影像传感器修正系统是使多道(multi-channel)影像传感器的移位缓存器(shift register)的补偏准位大致上维持相等;一对栅极允许取样在每一道传感器的移位缓存器中的实时补偏电压,以便在不同移位缓存器之间提供适当的电压以平衡其中的差异。4,555,732比较多个移位缓存器的各种补偏,根据此比较,再决定单一补偏,再将此单一补偏应用到每一个移位缓存器中。
无论如何,尽管可以应用各种校准的方法,但在校准中仍存在其它不可忽视的问题,例如校准所占用的内存量与时间;特别是校准方法愈复杂时,校准所需的内存量与时间也就愈多。

图1所示即为传统方法进行校准的流程示意图。首先,摄像扫描系统从一校准板上撷取校准影像资料(步骤110);扫描所得的校准影像资料会先储存于校准内存中(步骤120)。接着,主计算机的中央微处理器从校准内存中读取并运算校准影像资料(步骤130)。当多次撷取校准影像资料时,主计算机读取与运算的时间将会增加。当主计算机完成校正影像资料的计算与运算时,将正规化的校准影像资料存入校准内存中(步骤140)。根据上述步骤以主计算机进行校准运算会耗费较多的内存与时间。因此,减少校准所需的内存量与时间,对于一高速扫描仪而言是很重要的课题。

发明内容
鉴于上述的发明背景中,本发明提供一种在摄像扫描系统的校正方法;此校正方法运用被扫描多次的校准板以撷取多次扫描的校准影像信号。
本发明的另一目的提供摄像扫描系统的一种校正方法与系统;此校准系统可以接受多次扫描的校准影像信号,并提供高速校准运算以产生较精确的校准数据,降低异常因素的效应。
本发明的再一目的在于提供摄像扫描系统的一种高速校正方法与系统;此校正方法与系统可以减少校准过程所需的内存与时间。
根据以上所述的目的,本发明提供使用于一摄像设备中的校正方法与电路以输出一平均校准数值,其校正电路至少包括差分装置从撷取一校准板的一像素处接收复数个数字信号,差分装置用以减去一基值运算每一数字信号,差分装置可滤除任一异常数字信号;除法装置接收数字信号,用一扫描次数除以每一数字信号,除法装置可避免任一数字信号的一运算产生溢位情形;及直接平均装置接收数字信号,用以加总数字信号,然后除以扫描次数,直接平均装置可加速一校准运算。
附图标记说明5彩色摄像扫描设备10光传感器11模拟/数字转换器12校准运算电路13修正电路 14主存储器区15校准用内存区 16修正用存储区20线性直流电电路 21差分电路22除法电路 23加法电路24校准用存储区 25基值区26差分区 27加总区28校准区其次,本发明用示意图详细描述如下,在详述本发明实施例时,表示校正方法的示意图会作局部放大以利说明,然不应以此作为有限定的认知。
在此实施例中,提出一种使用于一扫描仪中的校正方法系统,其校正系统至少包括内存装置用以储存至少一第一数字信号,第一数字信号由一第一次扫描一校准板的一像素而来;差分装置从扫描像素处接收至少一第二数字信号与第一数字信号,差分装置用以运算出一第一加总,第一加总由第一数字信号与第二数字信号分别减去一基值后相加得到,差分装置并以第一加总取代储存于内存装置的第一数字信号,差分装置可滤除任一异常数字信号;除法装置用以运算出一第二加总,第二加总由一扫描次数分别除以第一数字信号与第二数字信号后相加得到,除法装置并以第二加总取代储存于内存装置的第一数字信号,除法装置可避免任一数字信号的一运算产生溢位情形;及直接平均装置用以运算出一第三加总,第三加总由第一数字信号与第二数字信号相加得到,直接平均装置并以第三加总取代储存于内存装置的第一数字信号,直接平均装置可加速一校准运算。
图2为本发明的彩色摄像扫描设备5的主要部分的方框示意图。参考号码10表示光传感器矩阵,例如光耦合元件CCD,其扫描一校准板。在本实施例中,光耦合元件传感器矩阵由排成一列的光耦合元件组成。再者,校准板由一排或是多排的像素组成。彩色摄像扫描设备5运用CCD传感器矩阵将校准板反射的光转换成若干电子信号。运用每一个CCD元件可以产生若干视信号(video signal),其中每一个视信号表示校准板上对应的具有灰阶像素。在本发明中,每一个CCD元件多次读取一像素,以取得校准所需的多次输出信号。
16位的视信号经由一模拟/数字转换器11后传送至一校准运算电路12;本发明的关键步骤之一,配合主存储器区14,校准运算电路12以硬件电路取代传统需3个字节的软件,可以同步以2个字节计算多次扫描的视信号,如此可加速校准运算。在此实施例中,校准运算电路12与一在主存储器区14中的校准用内存区15配合运算多次扫描的视信号。再者,校准运算电路12可以建于特殊应用集成电路(ASIC)中。当然,在主存储器区14中还包括其它功能的存储区,例如修正用存储区16(memory zone for correction)。接着,校准运算电路12输出一平均校准视信号至其后的修正电路13以进行传统的修正程序,例如遮蔽修正(shading correction)。修正电路13也与主存储器区14配合运作。
图3为说明图2的校准运算电路12与其配合的校准用内存区15详细情形的方框示意图。多次扫描视信号被传送至一线性直流电电路20,以移除一适当的直流电偏压。接着,本发明为多次扫描视信号提供若干运算电路,例如差分电路21(difference circuit)、除法电路22(shifting divider circuit)与加法电路23(summation circuit);使用者可依区需要选择所需的运算电路,且每个运算电路可以独立使用。经由与在校准用存储区24中储存的起始数据或是预设数据,每一个运算电路能快速运算多次扫描的视信号,以得到一平均视信号。每一个运算多次扫描视信号的运算电路详述如下。
首先,CCD光传感器矩阵具有多个线性光传感器,每个线性光传感器由“m”个CCD元件组成。一预设的校准板有“m”个像素排成一排。每个线性光传感器对校准板进行“n”次的扫描或取样周期。在本实施例中,任一线性光传感器,例如红色传感列(red channel),VDR(n,m)表示在第n次扫描,由第m个CCD扫描第m个像素的红色视信号。起初,经由A/D转换器而来的一连串视信号分别表示VDR(1,1),VDR(1,2),VDR(1,3),......,与VDR(1,m),被传送至差分电路21。中间值(即准确中位数值)或是基值(base value)(即补偏运算的中位数值)“BVm”由第m个像素由VDR(1,m),VDR(2,m),VDR(3,m),......,与VDR(n,m)而来,并储存于一基值区25(a basevalue bank)。对第一个像素或是CCD,其各别差值(VDR(1,1)-BV1),(VDR(2,1)-BV1),(VDR(3,1)-BV1),......,与(VDR(n,1)-BV1)储存于一校准区28。再者,设定区段范围值(level-range value)以检测视信号是否在合理的范围(bandwidth)中。
对于后续次扫描的视信号,举例而言,VDR(2,1),VDR(2,2),VDR(2,3),......,与VDR(2,m)经由线性直流电电路20后,差分电路21将BV1,BV2,...,BVm与VDR(2,1),VDR(2,2),VDR(2,3),......,VDR(2,m)相比较。对于VDR(2,1)而言,当其与BV1的差值小于2倍的区段范围值时,差分电路21即输出(VDR(2,1)-BV1),相反则是输出其区段范围值。如此一来,差分电路21可以避免异常的视信号对于运算造成失真值的(distorted value)出现。接着,这些输出的值(VDR(2,1)-BV1),(VDR(2,2)-BV2),(VDR(2,3)-BV3),......,与(VDR(2,m)-BVm)将个别加入(VDR(1,1)-BV1),(VDR(1,2)-BV2),(VDR(1,3)-BV3),......,(VDR(1,m)-BVm),以此取代原先储存于校准区28的(VDR(1,1)-BV1),(VDR(1,2)-BV2),(VDR(1,3)-BV3),......,(VDR(1,m)-BVm)。如此,对于第m个像素被扫描n次而言,以DiffSum(m)表示(VDR(1,m)-BVm),(VDR(2,m)-BVm),(VDR(3,m)-BVm),......,(VDR(n,m)-BVm)的加法总和,而第m个像素的平均校正值则为BVm与(DiffSum(m)/n)的加总。差分电路21的优点在于避免储存于内存中的数值与数值运算时发生溢位(overflowing)或舍去(truncation)的情形。
与校准内存24中的除法电路22对于像素(或CCD)的平均校准值提供了舍去平均(truncation average)与近似平均值(round-valueaverage)的运算。对于第m个像素扫描n次而言,其舍去平均值为(VDR(1,m)/n),(VDR(2,m)/n),(VDR(3,m)/n),......,(VDR(n,m)/n)的加总。另一方面,对于第m个像素扫描n次而言,其近似平均值则为((VDR(1,m)+DC)/n),((VDR(2,m)+DC)/n),((VDR(3,m)+DC)/n),......,((VDR(n,m)+DC)/n)的加总,其中DC值为储存在差分区26中被指定的或是预设的值。舍去平均值或是近似平均值的优点之一在于避免像素(或是CCD)平均校准数值于运算其间发生溢位的情形。再者,近似平均值的另一优点是能够得到更精确的像素(或是CCD)平均校准数值。
此外,与加总区27配合,加总电路23对于像素(或是CCD)平均校准数值提供直接平均的运算。对于第m个像素扫描n次而言,其直接平均值则为VDR(1,m),VDR(2,m),VDR(3,m),......,VDR(n,m)的加总值再除以n。如此,摄像扫描元件能于校准过程中利用堆次扫描以迅速产生平均校准数值。比起传统软件结构,本发明的硬件结构对于多次的校准扫描所须知时间不及1秒,而传统软件结构可能耗费将近60秒的时间。再者,对于加总电路23,本发明提供警示的功能以侦测溢位的情形。
图4所示为说明本发明校准方法的流程示意图。使用者可以选择任一校准板,摄像扫描系统的CCDs多次扫描校准板以撷取多次扫描的校准数据(步骤30)。第一次扫描的校准资料首先存于校准内存中以作为起始资料(步骤31)。然后,校准系统将后续扫描所得的校准资料与第一次(或前一次)的校准资料运算比较(步骤32)。接着,将最近运算的校准资料储存于校准内存中以更新原本储存于校准内存中的资料(步骤33)。当多次扫描的校准资料都由校准系统运算后,校准系统则输出每个CCD的平均校准数值。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并非用以限定本发明的申请专利范围;凡其它未脱离本发明所提出的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在权利要求书范围内。
权利要求
1.一种使用于一摄像设备中的校正电路以输出一平均校准数值,其特征为该校正电路至少包括差分装置从撷取一校准板的一像素处接收复数个数字信号,该差分装置用以减去一基值运算每一该数字信号,该差分装置可滤除任一异常该数字信号;除法装置接收该等数字信号,用一扫描次数除以每一数字信号,该除法装置可避免任一该数字信号的一运算产生溢位情形;及直接平均装置接收该等数字信号,用以加总该等数字信号,然后除以该扫描次数,该直接平均装置可加速一校准运算。
2.如权利要求1所述的校正电路,其特征为还包括近似值(round-value)装置接收该等数字信号,用以将每一该数字信号与一参数值相加,并除以该扫描次数,该近似值装置可避免任一该数字信号的该运算产生舍去情形。
3.如权利要求1所述的校正电路,其特征为上述的差分装置至少包括将每一该数字信号减去该基值的一加总除以该扫描次数,再与该基值相加后以产生该平均校准数值。
4.如权利要求1所述的校正电路,其特征为上述的差分装置至少包括将每一该数字信号与一区段数值(level-range value)相比较,该区段数值决定该等数字信号的一合理范围(bandwidth)。
5.如权利要求1所述的校正电路,其特征为上述的除法装置至少包括加总除以该扫描次数的每一该数字信号以产生该平均校准数值。
6.如权利要求1所述的校正电路,其特征为上述的扫描次数至少为2。
7.一种使用于一扫描仪中的校正系统,其特征为该校正系统至少包括内存装置用以储存至少一第一数字信号,该第一数字信号由一第一次扫描一校准板的一像素而来;差分装置从扫描该像素处接收至少一第二数字信号与该第一数字信号,该差分装置用以运算出一第一加总,该第一加总由该第一数字信号与该第二数字信号分别减去一基值后相加得到,该差分装置并以该第一加总取代储存于该内存装置的该第一数字信号,该差分装置可滤除任一异常该数字信号;除法装置用以运算出一第二加总,该第二加总由一扫描次数分别除以该第一数字信号与该第二数字信号后相加得到,该除法装置并以该第二加总取代储存于该内存装置的该第一数字信号,该除法装置可避免任一该数字信号的一运算产生溢位情形;及直接平均装置用以运算出一第三加总,该第三加总由该第一数字信号与该第二数字信号相加得到,该直接平均装置并以该第三加总取代储存于该内存装置的该第一数字信号,该直接平均装置可加速一校准运算。
8.如权利要求7所述的系统,其特征为还包括近似值(round-value)装置用以运算出一第四加总,该第四加总由该第一数字信号与一参数值相加得到一第一加值,该第二数字信号与该参数值相加得到一第二加值,该第一加值与该第二加值相加得到一第四加总。
9.如权利要求8所述的系统,其特征为上述的近似值还包括以该第四加总取代储存于该内存装置的该第一数字信号,该近似值装置可避免任一该数字信号的该运算产生舍去情形。
10.如权利要求7所述的系统,其特征为上述的差分装置至少包括将该第一加总除以该扫描次数,再与该基值相加后以产生一平均校准数值。
11.如权利要求7所述的系统,其特征为上述的差分装置至少包括将该第一数字信号与一区段数值(level-range value)相比较,该区段数值决定该等数字信号的一合理范围(bandwidth),并将该第二数字信号与该区段数值相比较。
12.如权利要求7所述的系统,其特征为上述的除法装置至少包括将该第二加总指派给该像素的一平均校准数值。
13.一种使用于一扫描仪中的校正方法,其特征为该方法至少包括提供一第一数字信号,该第一数字信号由一第一次扫描一校准板的一像素而来;储存至少该第一数字信号于一内存区;处理至少一第二数字信号与该第一数字信号,用以运算出一第一加总,该第一加总由该第一数字信号与该第二数字信号分别减去一基值后相加得到,该差分装置并以该第一加总取代储存于该内存区的该第一数字信号;运算出一第二加总,该第二加总由一扫描次数分别除以该第一数字信号与该第二数字信号后相加得到,并以该第二加总取代储存于该内存区的该第一数字信号;及运算出一第三加总,该第三加总由该第一数字信号与该第二数字信号相加得到,并以该第三加总取代储存于该内存区的该第一数字信号。
14.如权利要求13所述的方法,其特征为还包括产生出一第四加总,该第四加总由该第一数字信号与一参数值相加得到一第一加值,该第二数字信号与该参数值相加得到一第二加值,该第一加值与该第二加值相加得到一第四加总。
15.如权利要求14所述的方法,其特征为上述的产生步骤至少包括以该第四加总取代储存于该内存区的该第一数字信号。
16.如权利要求13所述的方法,其特征为上述的处理步骤至少包括将该第一加总除以该扫描次数,再与该基值相加后以产生一平均校准数值。
17.如权利要求13所述的方法,其特征为上述的处理步骤至少包括将该第一数字信号与一区段数值(level-range value)相比较,该区段数值决定该等数字信号的一合理范围(bandwidth),并将该第二数字信号与该区段数值相比较。
全文摘要
本发明提供一种使用于一摄像设备中的校正方法与电路以输出一平均校准数值,其校正电路至少包括差分装置从撷取一校准板的一像素处接收复数个数字信号,差分装置用以减去一基值运算每一数字信号,差分装置可滤除任一异常数字信号;除法装置接收数字信号,用一扫描次数除以每一数字信号,除法装置可避免任一数字信号的一运算产生溢位情形;及直接平均装置接收数字信号,用以加总数字信号,然后除以扫描次数,直接平均装置可加速一校准运算。
文档编号H04N1/40GK1413014SQ01141530
公开日2003年4月23日 申请日期2001年10月10日 优先权日2001年10月10日
发明者邱垂桂 申请人:力捷电脑股份有限公司
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