专利名称：图像捕获系统和用于图像数据分析的方法
图像捕获系统和用于图像数据分析的方法
技术领
本发明涉及用于捕获图像的系统和用于分析图像数据的方法。
背景技术：
在用于制造材料片(material web)(如印刷纸板、金属薄片或织物 片)的系统中使用了用于捕获图像的装置和用于分析图像数据的方法。
如图1所示，捕获装置110可以用于检测印刷材料片101上的图像 100。图像在扫描过程中特定的时间点被检测。可以在扫描过程中不同的 时间点例如经由由电动机160驱动的轨道系统161以与材料片的方向A交 叉地横向运动来相续地检测图像。扫描可以发生在材料方向A上，例如沿 着材料片的方向A移动材料片101。图像数据可以经由线162被传输至控 制和处理单元163，在控制和处理单元163对图像数据进行处理。结果可 以为用户显示在类似于监控器的输出终端164上。显示例如可以用于评估 印刷材料片101的印刷质量。输入终端165例如可以是键盘，并可以用于 向控制和处理单元163发送指令，与此同时，也向捕获装置110发送。控 制和处理单元163也可以向电动机160发送指令。
在捕获材料片101的图像100当中，照明条件非常重要。特别是在需 要用漫射光对镜面的或压花的材料的表面进行照明的情况下。在本系统的 一个实施例中，可以使用产生闪光的照明装置(例如闪光灯)。为了实现 漫射照明，可以使用散射盘或具有白色反射表面的间接照明。
发明内容
本发明公开了用于捕获图像的装置和用于分析图像数据的方法。 根据第一方面，用于捕获图像的系统包括沿主轴线定位并用于捕获 图像的捕获装置，以及用于产生漫射光的照明装置。照明装置包括光引导装置和至少一个光源，其构造为使其发射的光被注入光引导装置并在光引 导装置中传播。光引导装置被设计为使在光引导装置中传播的光在光引导 装置的至少一个的表面区域上以漫射状态出射。
在不同的实施例中，该装置可以具有以下一个或多个特性。光引导装 置可以包括平板。在此情况下，光引导装置可以被构造成使平板位于平行 于目标平面(即图像所处的平面)的平面中。光引导装置可以被设计为使 光引导装置的不包括发射的光被导入的表面区域和传播的光以漫射状态出 射的表面区域的表面区域具有镜面或反射涂层。发射的光被导入的表面区 域可以是光滑的，例如被抛光。光引导装置可以由具有散射颗粒的材料制 成，使得传播的光以漫射状态在至少一个的表面区域出射。光引导装置可 以由例如丙烯酸玻璃的透明材料制成。光引导装置可以被设计成使捕获装 置通过光引导装置捕获图像。可选地，光引导装置可以被设计成在捕获装 置捕获图像的区域中具有切口。光引导装置可以位于捕获装置和图像之 间。光引导装置还可以位于与捕获装置相反的一侧。照明装置例如可以包 括至少两个光引导装置和至少一个开关装置，所述开关装置用于选择性地 阻挡或允许光在光引导装置中的一者中的传播。在此情况下，至少两个光 弓I导装置和至少一个开关装置可以彼此交替。照明装置可以被设计成使至 少两个光引导装置呈三角形状。至少两个光引导装置和至少一个开关装置 可以围绕中心点布置，以形成封闭的区域。照明装置可以包括至少第一光 源和第二光源。第一光源和第二光源可以被定位在光引导装置的彼此相对 的侧面上。第一光源和第二光源可以是不同类型的光源。系统可以包括控 制装置，该控制装置用于选择性地打开和关闭第一光源和第二光源。最 后，图像可以位于材料片上，并且至少一个光源可以气体放电灯，例如是 闪光管。
本发明的实施例可以提供以下优点中的任意、全部或不提供。系统可 以在图像捕获过程中提供均匀分布的照明，从而实现了良好的图像质量。 由于捕获和照明为同一个方向，可以可靠地防止图像捕获过程中的背景板 (例如光亮的高透明的箔板)上的阴影。此外，系统可以具有紧凑的设 计，并且可以具有较小的安装深度。捕获装置和照明装置可以形成一个可以容易地安装和配备的单元。此外，系统可以用于多种应用，而不需要为 每个单独的应用开发单独且昂贵的照明构思。也可容易地以不同的尺寸供 应该系统。
根据另一方面，用于捕获图像平面中的图像的系统包括第一传感器装 置和第一成像装置，以及至少一个第二传感器装置和至少一个第二成像装 置。系统可以被用于捕获图像平面内的第一捕获区域和至少一个第二捕获 区域。
在不同的实施例中，系统或方法可以具有一个或多个以下的特征。传 感器装置和成像装置可以被构造成使第二捕获区域小于第一捕获区域。传 感器装置和成像装置可以被构造成使第二捕获区域包括了第一捕获区域的 一部分。传感器装置和成像装置可以被构造成使第二捕获区域位于第一捕 获区域的内部。第一成像装置可以包括第一光轴，并且第二成像装置可以 包括第二光轴。第一传感器装置可以构造成使第一传感器装置的中心从第 一光轴偏移。第一传感器装置可以构造成使第一传感器装置的中心位于通 过第一捕获区域的中心和第一成像装置的中心的直线上。第二传感器装置 可以相对于第二光轴来定心。
第一传感器装置和第一成像装置可以被构造成使第一捕获区域由第一 成像装置映射并由第一传感器装置检测。第二传感器装置和第二成像装置 可以被构造成使第二捕获区域由第二成像装置映射并由第二传感器装置检 测。第二传感器装置可以构造成使第二传感器装置的中心从第二光轴偏 移。第二传感器装置可以构造成使第二传感器装置的中心位于通过第二捕 获区域的中心和第二成像装置的中心的直线上。第一传感器装置可以相对 于第一光轴来定心。第一传感器装置和第一成像装置可以被构造成使第二 捕获区域由第一成像装置映射并由第一传感器装置检测。第二传感器装置 和第二成像装置可以被构造成使第一捕获区域由第二成像装置映射并由第 二传感器装置检测。第一光轴和第二光轴可以相互平行。第一传感器装置 可以被构造在平行与图像平面的平面中。第二传感器装置可以被构造在平 行与图像平面的平面中。第一成像装置和第二成像装置可以具有不同的焦 点距离。第一成像装置的焦点距离可以小于第二成像装置的焦点距离。系
7统可以被设计为使第二传感器装置较第一传感器装置捕获较大的图像(较 小的图像部分)。图像可以位于材料片上。第一和/或第二成像装置可以包 括透镜组件。第一和/或第二成像装置可以是固定的透镜。第一和/或第二
传感器装置可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。
根据一个方面， 一种用于分析图像数据的方法包括用于捕获图像平面 中的图像的一个第一捕获装置和至少一个的第二捕获装置。方法还包括捕 获第一捕获区域以获得第一组图像数据，并且捕获至少一个第二捕获区域 以获得第二组图像数据。最后，方法包括评估第一和/或第二图像数据。
在不同的实施例中，方法或系统可以具有以下一个或多个特征。分析/ 评估可以包括对第一和/或第二组图像数据的一个映射区域的图像数据进行 计算(数字变焦)。分析可以包括对来自第一和/或第二图像数据的尺寸连 续增大或减小的映射区域的图像数据进行计算(连续数字变焦)。如果映 射区域位于第二捕获区域的内部，则该方法可以包括对第二图像数据的评 估。如果映射区域位于第一捕获区域的内部且在第二捕获区域的外部，则 方法可以包括对第一图像数据的评估。该方法还可以包括检测色彩基准以 获得色彩基准数据。分析可以包括基于色彩基准数据计算色彩校正数据。 分析可以包括基于色彩基准数据对图像数据进行色彩校正。第一或第二捕 获区域的捕获可以包括色彩基准的捕获。色彩基准可以位于第一捕获区域 的边界区域中。第一图像数据可以具有第一分辨率，并且第二图像数据可 以具有第二分辨率。第一分辨率可以小于第二分辨率。第一捕获装置可以
包括第一传感器装置和第一成像装置。第二捕获装置可以包括第二传感器 装置和第二成像装置。第一捕获区域可以用第一捕获装置捕获。第二捕获 区域可以用第二捕获装置捕获。
第二捕获装置较第一捕获装置可以捕获较大的图像(较小的图像部 分)。第一和/或第二图像数据可以在处理单元中选取。第一和/或第二图 像数据的分析可以在处理单元中进行。映射区域可以被显示在输出终端 上。
本发明的实施例可以提供以下益处中的任意、全部或不提供。使用两 个固定的透镜，系统可以捕获两个不同尺寸的捕获区域，即变焦部分和广
8角部分。此外，可以提供两种不同的分辨率，从而能够数字地将变焦成分 辨率足够高的大图像区域，而不用采用变焦镜头。还可以允许对任意选取 的映射区域的图像数据进行色彩校正。
以下，参照附图基于优选实施例来描述本发明。
图l示出了具有捕获装置的用于捕获材料片上的图像的系统；
图2示出了具有捕获装置和照明装置的用于捕获图像的系统；
图2A示出了具有捕获装置和两个照明装置的用于捕获图像的系统；
图3示出了具有四个光引导装置和四个开关装置的照明装置；
图4示出了具有两个光源的照明装置；
图5示出了具有两个透镜和一个照明装置的用于捕获图像的系统； 图6A示出了具有两个捕获装置的用于捕获图像的系统；
图6B示出了图6A中的图像平面上的两个捕获区域的俯视图；以及 图7示出了具有两个透镜的用于捕获图像的系统。
具体实施例方式
图2 (不是真实的比例)示出了用于捕获图像200的系统，其具有捕 获装置210和照明装置220。图像可以位于目标(如材料片)的目标平面 E上。当然图像也可以位于例如纸板或印刷电路板的各片材料上。图像可 以是静止的图片、视频图片或任意其他适当类型的图片。捕获装置沿主轴 H定位。捕获装置例如可以是CCD (电荷耦合元件)或CMOS (互补金属 氧化物半导体)摄像机或任意其他类型的捕获装置。
在图2中，用于产生漫射光的照明装置220包括光引导装置221和光 源222。光源222被构造成使其发射光被导入光引导装置221并在光引导 装置221中传播。在光引导装置221中传播的光接着在光引导装置221的 朝向图像200的表面区域223或者侧面223上以漫射方式出射。这为图像 200的捕获提供了均匀照明并且提供了较好的图像质量。
也可以采用附加装置来实现最佳的照明，例如图2中的具有漫射的白
9色表面的壁290提供了照明装置220和图像200之间的通道。通过这种方 式，漫射光可被理想地导向到需要被照明的区域上，并且可以增大该区域 的照明强度。除此之外，这确保了非常好地再现全息图或镜面表面。
在图2中，光引导装置221是一个平板，其在中心围绕捕获装置210 的主轴线H。该平板位于平行于目标平面E的平面上，也能允许均匀照 明。板状照明装置的重量较轻并能构造成不同的尺寸。这意味着也可以以 不同的尺寸供应该系统。光引导装置也可以被构造成绕捕获装置的主轴线 偏心。光引导装置既可以远离捕获装置定位，也可以邻近捕获装置定位， 前提是该结构能为相应的应用提供最佳的照明。
由靠近板221的表面区域224 (侧面224)的光源222提供光。为了 实现更好的光耦合，在光源222的周围设置反射器227。反射器227反射 由光源222发出的光(这些光也向空间的其他方向发射，因此如果没有反 射器，这些光将不会被导入光引导装置)。反射器227例如可以呈球状， 以实现光向侧面224的最佳反射。如果反射器227呈抛物面状，则光源 222可以靠近抛物面的焦点设置。也可以使用其他有利于光耦合的适合装 置。发射的光被导入的表面区域224可以是光滑的，特别是用其它方式磨 光或者抛光。
注入的光在光引导装置221中传播(图2中箭头所示)。在光引导装 置远离图像200的一侧，传播光(全部)被反射。为此，光引导装置可以 具有镜面涂层或反射层228。也可以使用其他适合的装置用于产生反射。 在板的与侧面224相对的一侧也实现了全反射，此处是由于镜面涂层或反 射层229。镜面和反射层会带来从侧面223出射的漫射光的量的不同。如 果反射层在光引导装置221中漫反射光，那么其相比镜面表面能使更多的 漫射光从侧面223出射。另一方面，镜面表面可以通过在光引导装置221 中的多次反射而实现更均匀的光分布。这里应该理解光引导装置的表面区 域可以是侧面的一部分，也可以是光引导装置的整个侧面。
因此图2中的光引导装置被设计为使传播光被光引导装置221的所有 表面区域和侧面完全反射，例如被镜面或反射层228、 229反射(除了其 中注入发射光的表面区域224和其中传播光以漫射状态出射的表面区域
10223以外)。为了确保传播光以漫射状态从表面区域223出射，光引导装 置221可由具有散射颗粒的材料制成。光引导装置本身的材料可以是透明 的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。材料也可以是玻璃或类似 的材料。材料中的散射颗粒可以是有机的与/或无机的。散射颗粒的折射率 不同于光引导材料的折射率。光漫射的强度取决于散射颗粒的尺寸以及光 引导材料和散射颗粒的折射率的差异等。只要允许光以漫射状态出射，光 引导装置也可以采用另一种适合的类型，例如特种光学薄膜等。
在图2中，光引导装置221被设置在捕获装置210和图像200之间。 光引导装置221可以由透明材料制成，特别是玻璃或丙烯酸玻璃。在此情 况下，如图2所示，捕获装置210可以通过光引导装置221捕获图像 200。照明装置220可以被直接安装在捕获装置210上或支撑捕获装置210 的部分上。这允许系统的紧凑设计，并且系统可以具有较小的安装深度。 因此捕获装置210和照明装置220可以形成一个单元，方便了使用。此 外，可以采用多种方式使用系统，而不需要开发单独且昂贵的照明构思。
光引导装置也可以在捕获装置210捕获图像200的区域(图2中该区 域由两条斜的虚线标明)中设计有切口。在图2中，该切口处于反射层 228中。如图所示，切口可以是端到端(end-to-end)的，或者是洞穴的形 式，只要其允许捕获装置捕获图像即可。这意味着，捕获装置捕获图像的 区域可以有薄的反射层，捕获装置能通过该反射层来捕获图像。切口也可 以直接位于光引导装置内。该切口可以位于光引导装置的中心，并围绕中 心点构造；但是也可以位于光引导装置内的其他任何适合的位置。在捕获 装置捕获图像的区域中，光引导材料完全透明或半透明。
光引导装置221不可以直接位于捕获装置210和图像200之间(如图 2所示)，而如已经所述的，光引导装置221可以位于适于各个应用的任 何位置。如图2A所示，照明装置220'可以位于图像200的与捕获装置 210相反的另一侧。如图2所述，照明装置220'也具有光引导装置22r 和光源222'，并构造为发射光被导入光引导装置221'并在光引导装置 221'中传播。同样如图2所示，光源222'可以被反射器227'包围。这 种结构(图像200的与捕获装置210相反的一侧)可以用于捕获例如透明的材料片上的图像。在此情况下，照明装置220'将从一侧照明材料片
201，同时捕获装置210将从另一侧捕获图像(相反侧照明)。从而避免 使用浅色背景金属板和潜在的阴影。这种结构也提供了平均照明。
图3示出的照明装置320具有四个光引导装置321a-d和四个开关装置 325a-d。在图3中，光引导装置321a-d和开关装置325a-d以交替的顺序构 造。开关装置325a-d用于选择性地阻挡或允许光在光引导装置321a-d中 的传播。开关装置可以是液晶显示器(LCD)或其他任意的适当类型的光 开关装置。光从光引导装置321a—侧的光源322注入。
注入的光在光引导装置321a内部传播，并且如果开关装置325d阻挡 光且幵关装置325a让光通过，则光传播到光引导装置321b中。当光引导 装置325b再次允许光通过，光可以传播到光引导装置321c中，如此类 推。
这提供了选择性地仅仅照明特定区域的选择，这对于例如捕获/检测织 物比较重要。可以容易地调节照明，不需要为每个应用开发单独且昂贵的 照明构思。
图3示出了四个三角形状的光引导装置321a-d。四个三角形状的光引 导装置321a-d和四个开关装置325a-d围绕中心点340构造并形成封闭的 区域。中心点340处可以有切口，捕获装置能通过切口捕获图像。应注 意，照明装置可以包括任意数量的光引导装置，例如仅两个或者也可以是 八个或更多的光引导装置。例如，两个矩形照明装置可以彼此相邻而构成 且开关装置在它们之间，或者类似于图3中的构造，八个三角形状的光引 导装置可以构造成八边形的形状。开关机构可以构造成一个平面，但也可 以构造成彼此成一定角度的几个平面。例如，图3所示的四个光引导装置 可以构造成金字塔形。光引导装置的任何适当的构造和设计都是可以的。
也可以有多个光源向光引导装置注入光。这意味着可以选择和调节照 明度。捕获装置的照明度可以选择为高，以使只能在闪光的瞬间才能捕获 到足够高质量的图像。这可以代替捕获装置的光圈的功能。
图4示出了具有两个光源(第一光源422a和第二光源422b)的照明 装置420。第一光源422a和第二光源422b位于光引导装置421的相对的侧面424a和424b。在侧面424a和424b上，相应的发射光可以被注入光 引导装置421。光在光引导装置421中传播，并在光引导装置421的侧面 423上漫射地出射(如图4中箭头所示)。第一光源422a和第二光源422b 可以是相同类型或者不同类型的光源。如果它们是不同类型的，那么其中 之一可以是紫外(UV)光源，另一个是白光源。这些不同的光源可用于 不同的应用。在此情况下，系统可以包括控制装置450用于选择性地启用/ 禁用第一光源422a或第二光源422b。
光源可以是气体放电灯，具体地可以是闪光管，例如氙闪光管。可以 使用任何适当类型的能产生闪光的光源。闪光的持续时间在如1至IOO微 秒的几个微秒的范围内(例如IO微秒)。
图5示出了用于捕获图像平面(未图示)中的图像的系统210，其具 有两个成像装置或透镜213、 214和照明装置220。捕获时，第一捕获区域 (广角区域)由第一成像装置213映射并由第一传感器装置211检测，且/ 或第二捕获区域(变焦区域)由第二成像装置214映射并由第二传感器装 置212检测。第一与/或第二捕获区域可被自动选取，或由用户通过控制单 元来选取。在如上所述进行捕获时，图像也可以经由照明装置220而暴露 到光中。图5所示的照明装置220包括光引导装置221，在第一透镜213 和第二透镜214所在的区域中具有端到端(end-to-end)的开口 241。以下 将更详细地描述用于捕获图像平面中的图像的系统。
图6A (不是真实的比例)示出了用于捕获图像平面E中的图像的系 统210。图像可以位于诸如纸片或箔板的印刷材料片上。然而图像也可以 位于诸如纸板或印刷电路板的各片材料上。系统包括第一传感器装置211 和第一成像装置213，以及第二传感器装置212和第二成像装置214。第 一传感器装置211和第二传感器装置212的每个构成在平行于图像平面E 的平面内。第一成像装置213和第二成像装置214分别位于图像平面E和 第一传感器装置211、第二传感器装置212之间。系统可以在图像平面E 中捕获第一捕获区域231和第二捕获区域232。在图6A中，第二捕获区域 232 (变焦区域)比第一捕获区域231 (广角区域)小。
图6B示出了图6A所示的图像平面E中的捕获区域的俯视图(从图2A所示的系统210看去)。在图6B中，第二捕获区域232包括第一捕获 区域231的一部分并位于第一捕获区域231的内部。第一捕获区域231的 中心和第二捕获区域232的中心重合成为中心点230， g卩，第二捕获区域 232位于第一捕获区域的中心，中心点230的周围。应理解，第二捕获区 域的其它任何的定位(部分地或全部地位于第一捕获区域的内部)也是可 以的，例如在第一捕获区域的边界区域的内部。图像平面中的图像可以通 过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片(例如，互补金属氧化物半 导体(CMOS)矩阵芯片)作为第一和/或第二传感器装置来检测。应理 解，用例如电荷耦合器件(CCD)芯片的任意其它适当类型的传感器装置 来检测是可选的。
在图6A所示的系统中，第一成像装置213包括竖直的虚线所表示的 第一光轴215，其穿过成像装置213的中心。类似地，第二成像装置214 包括第二光轴216。在图6A中，第一光轴215和第二光轴216彼此平行。 第一和/或第二成像装置可以包括一个或多个透镜构件，或者可以包含一个 或多个透镜构件。成像装置也可以被理解为例如由透镜构件或照相机镜头 组成的系统。图6A和图6B所示的第一成像装置213和第二成像装置214 两者都是固定的透镜。仅作为举例，20毫米的透镜可以被用作为第一成像 装置，8毫米的透镜可以被用作为第二成像装置。然而，应该理解，成像 装置的选取可以取决于相应的应用。
在图6A中，第一传感器装置211构成为使传感器装置211的中心Ml 相对第一光轴215被偏移了 219。图6A中的偏移219被表示为通过第一成 像装置213的中心的第一光轴215和通过中心点Ml的竖直的虚线之间的 距离。第一传感器装置211的中心Ml位于通过第一捕获区域231的中心 230和第一成像装置213的中心的直线上。因此，可以利用两个固定的透 镜(物镜)捕获两个尺寸不同的捕获区域，例如变焦区域和广角区域。第 一传感器装置211的位置及其偏移可以用截距定理来计算。偏移的程度取 决于系统的相应设计(例如，到图像平面E的距离)。仅作为示例，偏移 可以是小于l毫米，例如，0.7毫米。
如图7所示，第一成像装置213和第二成像装置214具有不同的焦点
14距离。第一成像装置的焦点距离为Bl，第二成像装置214的焦点距离为 B2。第一成像装置213的焦点距离小于第二成像装置214的焦点距离， 即，焦点距离Bl小于焦点距离B2。第一传感器装置211和焦点距离Bl 更小的第一成像装置213被构成为使第一捕获区域231 (图6A和图6B中 所示的广角区域)由第一成像装置213映射并由第一传感器装置211检 测。以类似的方式，第二传感器装置212和第二成像装置214被构成为使 第二捕获区域232 (图6A和图6B中所示的变焦区域)由第二成像装置 214映射并由第二传感器装置212检测。在图7中，第二传感器装置212 较第一传感器装置211检测更大的图像，g卩，第二传感器装置212较第一 传感器装置211检测图像较小的部分(变焦)。如之前所述，第一传感器 装置211和第二传感器装置212每个位于平行于图像平面E的平面中。如 所指出的，这些平面优选的是两个不同的平面。由于其不同的焦点距离 Bl和B2，两个捕获装置位于不同的平面。根据相应的设计，这两个平面 也可以是同一个平面。
在一个应用中，如图6A、图6B和图7所示，第二传感器装置212可 以相对于第二光轴216定心。第二传感器装置212的中心M2位于第二捕 获装置的光轴216上。
在另一个应用中，以与上述第一传感器装置相同的方式，第二传感器 装置相对于光轴偏移。在此情况下，第二传感器装置被构成为使第二传感 器装置的中心具有相对于第二光轴的偏移量。因此第二传感器装置被构成 为使第二传感器装置的中心位于通过第二捕获区域的中心和第二成像装置 的中心的直线上。
应理解，可以使用多于一个的第二传感器装置和多于一个的第二成像 装置来捕获多于一个的第二捕获区域。仅作为示例，可以使用总计三个传 感器装置和三个成像装置来分别捕获三个捕获区域中的一个。第三捕获区 域可以位于第二捕获区域内，并且第二捕获区域位于第一捕获区域内。这 样允许多个变焦区域。
应理解，上述结构的第一和第二捕获装置是可互换的。第一传感器装 置可以相对于第一光轴定心，第二传感器装置可以相对于第二光轴偏移。如上所述，两个捕获装置也可以都从相应的光轴偏移。第二捕获区域也可 以由第一成像装置映射并由第一传感器装置检测，并且相应地，第一捕获 区域可以由第二成像装置映射并由第二传感器装置检测。
与用于捕获图像的系统结合，对获得的图像的进一步的处理也值得关
注(图像处理)。现在将参照图6A和图6B描述用于分析图像数据的方
法。该方法可以结合上述的系统来使用。该方法可以包括以下步骤
提供一个第一捕获装置和至少一个第二捕获装置，用于捕获图像平面
E中的图像；
捕获第一捕获区域231以获得第一图像的数据；
捕获第二捕获区域232以获得第二图像的数据；并且
分析第一和/或第二图像数据。
如图6A所示，第一捕获装置包括第一传感器装置211和第一成像装 置213。相应地，第二捕获装置包括第二传感器装置212和第二成像装置 214。第一捕获区域231的捕获通过第一捕获装置来执行，第二捕获区域 232的捕获通过第二捕获装置来执行。在图6A和图6B中，第二捕获区域 232位于第一捕获区域231的内部。与第一捕获装置相比，第二捕获装置 捕获放大的图像(较小的图像部分)。如果第一图像数据具有第一分辨率 且第二图像数据具有第二分辨率，那么第一分辨率小于第二分辨率。相应 地，提供可以用于处理图像的两种不同的分辨率。例如，图像数据的分辨 率可以表示为像素的数量与长度的物理单位之比，如dpi (每英寸点数) 或ppi (每英寸像素)。第一图像数据和第二图像数据可以共同存储在存 储单元中。
在一个应用中，还可以包括了对来自第一和/或第二图像数据(数字变 焦)的图6B所示的映射区域233的图像数据进行评估/分析和计算。第一 和/或第二图像数据可以在处理单元中被选取，例如从存储单元中读取图像 数据。数据可以被自动选取或被用户选取。如果图像数据被自动选取，则 选取将按如下进行。如果映射区域233位于第二捕获区域232的内部(图 6B中未图示)，那么将分析第二组图像数据以计算映射区域233的图像数 据。但是如果映射区域233位于第一捕获区域231的内部且在第二捕获区域232的外部(如图6B中点划线所示)，那么将分析第一组图像数据以 计算映射区域233的图像数据。相应地，变焦不是如变焦镜头的光学变 焦，而是数字变焦。两种不同的分辨率提供了在较大的图像区域上以足够 高的分辨率进行数字变焦的能力，而不用采用变焦镜头。
可以在处理单元中执行对来自第一和/或第二图像数据的映射区域233 的图像数据进行分析和计算。所关注的区域233的图像数据可以用通常的 图像处理方法来确定。例如它们可以通过第一和/或第二图像数据的各个像 素值之间的插值来计算。所关注的区域接着被传送到例如监视器的输出终 端。也可以是画中画的功能，其中输出终端在大的窗口中显示从第一图像 数据计算的映射区域，并且在较小的窗口中显示从第二图像数据计算的映 射区域，反之亦然。
映射区域233可以是预定的或者可以由用户自由选取。也可以使用连 续地增大(移后)或减小(移前)的映射区域233 ，并且其图像数据可以 从第一和/或第二图像数据相继地算出(连续数字变焦)。对于映射区域连 续地减小的情况， 一旦映射区域233成为第二捕获区域的一部分，对分辨 率较低的第一图像数据的分析就可以转换为对分辨率较高的第二图像数据 的分析。这允许了在较大的图像区域内部连续地数字变焦且没有时间延 迟，同时具有足够高的分辨率。
由于RGB (红-绿-蓝)成分例如可能随照明变化而变换，可能出现捕 获的图像数据不能反映真实的颜色。在另一个实施例中，该方法因此包括 了检测色彩基准的功能(如色彩基准带)，以获取色彩基准数据(色彩标 定)。捕获色彩基准可以是捕获第一或第二捕获区域的一部分。为此目 的，色彩基准可以位于图6B所示的第一捕获区域231的边界区域的内 部。色彩基准例如可以位于第一捕获装置(见图6A)中并被映射到第一 捕获区域231的边界区域上。在分析过程中，可以基于色彩基准数据(例 如通过对比色彩基准数据和图像数据)确定色彩校正数据。如果检测到图 像数据偏离了色彩基准数据，则将对任何选取的映射区域的图像的色彩进 行相应的校正。变焦镜头则不能做到这些，因为如果色彩基准位于边界区 域的内部，并不是每个所选取的映射区域都能检测到该色彩基准。如上所
17述，通过采用两个包括固定的透镜的捕获装置，可以为每个所选取的映射 区域提供色彩校正。
当然应该理解，正如上述的方法可以应用于上述的系统，可以通过上 述的方法来操作上述的系统。
权利要求
1. 一种用于用于捕获图像(200)的系统，包括捕获装置(210)，其沿主轴线定位并用于捕获所述图像(200)；以及照明装置(220)，其用于产生漫射光，其中，所述照明装置包括光引导装置(221)，以及至少一个光源(222)，其构造为使其发射的光被注入所述光引导装置(221)并在所述光引导装置(221)中传播，其中，所述光引导装置(221)用于使在所述光引导装置中传播的光在所述光引导装置的至少一个的表面区域(223)以漫射状态出射。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述光引导装置(221)包括 平板。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述光引导装置(221)被构 造成使所述平板位于平行于目标平面(E)的平面中。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述光引导装置 (221)用于使所述光引导装置(221)的不包括所述发射的光被注入的表面区域(224)和所述传播的光以漫射状态出射的所述表面区域(223)的 表面区域具有镜面或反射涂层。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述发射的光被 注入的所述表面区域(224)是光滑的，例如被抛光。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述光引导装置 (221)由具有散射颗粒的材料制成，使得所述传播的光以漫射状态在至少一个所述表面区域(223)出射。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述光引导装置 (221)由例如丙烯酸玻璃的透明材料制成。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述光引导装置 (221)用于使所述捕获装置(210)通过所述光引导装置(221)捕获所述图像(200)。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述光引导装置(221)在所述捕获装置(210)捕获所述图像(200)的区域中具有切 □。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述光引导装 置(221)位于所述捕获装置(210)和所述图像(200)之间。
11. 根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述光引导装 置(221)位于所述图像(200)的与所述捕获装置(210)相反的一侧。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述照明装置 (320)包括至少两个的所述光引导装置G21a、 321b、 321c、 321d)和至少一个的开关装置(325a、 325b、 325c、 325d)，所述开关装置用于选择 性地阻挡或允许光在所述光引导装置中的一者中的传播。
13. 根据权利要求12所述的系统，其中，至少两个所述光引导装置 (321a、 321b、 321c、 321d)和至少一个所述开关装置(325a、 325b、325c、 325d)被彼此交替设置。
14. 根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述照明装置(320) 构造成使至少两个的所述光引导装置(321a、 321b、 321c、 321d)呈三角 形状。
15. 根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中，至少两个所 述光引导装置(321a、 321b、 321c、 321d)和至少一个所述开关装置G25a、 325b、 325c、 325d)围绕中心点设置，以形成封闭的区域。
16. 根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中，所述照明装置 (420)包括至少第一光源和第二光源(422a、 422b)。
17. 根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一光源和所述第二光 源(422a、 422b)被设置在所述光引导装置(421)的彼此相对的侧面(424a、 424b)上。
18. 根据权利要求16或17所述的系统，其中，所述第一光源和所述 第二光源(422a、 422b)是不同类型的光源。
19. 根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中，所述系统包 括控制装置(450)，其用于选择性地打开和关闭所述第一光源或者所述 第二光源(422a、 422b)。
20. 根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其中，所述图像 (200)位于材料片上。
21. 根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中，至少一个所述 光源是气体放电灯，例如是闪光管。
全文摘要
本发明公开一种图像捕获系统和用于图像数据分析的方法。具体地，本发明公开了一种用于捕获图像(200)的系统。系统包括沿主轴线(H)定位并的用于捕获图像(200)的捕获装置(210)和用来产生漫射光的照明装置(220)。照明装置包括光引导装置(221)和构造为使其发射的光被导入光引导装置(221)并在光引导装置(221)内传播的至少一个光源(222)。光引导装置(221)被设计为使在光引导装置内部传播的光在光引导装置(221)的至少一个侧面(223)上以漫射状态出射。
文档编号H04N5/225GK101534388SQ20091000868
公开日2009年9月16日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月11日
发明者尤尔根·埃森 申请人:得克斯玛格销售有限责任公司