专利名称：一种图像资料的传输方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种图像资料的传输方法和装置，特别是涉及一种利用图像资料压缩而快速传输图像资料的方法和装置。
一般的数字图像处理系统包括了图像撷取，储存，传输和显示。现代的家庭和办公室中经常用到的图像扫描仪，数字像机，和数字摄影机等都是此类数字图像处理系统。在这些数字图像处理系统中，图像的撷取一般利用了光感测元件，例如一种称作电荷耦合元件(Charged Couple Device，CCD)的光感测元件，CCD在取得图像资料后可传输到其它的应用设备加以处理。最近，由于低价及低消耗功率的互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)的工艺改善，因此也常被用来作为光感测元件之一。
对于数字图像扫描仪的发展来说，较高的解析度意谓着需要较多的CCD元件来做图像的撷取工作(一般的解析度以dot per inch(dpi)表示)。然而，CCD所撷取的图像资料愈多，表示后续的图像处理装置必须亦能处理如此庞大的资料量，否则只是造成资料的阻塞而已。
图1所示为传统的图像扫描仪的图像资料流程及其装置方块图。一般的图像撷取方式，将欲扫描的文件放置在光感测元件100之前，利用光感测元件100将文件所反射的光线强弱转变为电压变化，而光感测元件100如上面所述由CCD或CMOS光感测元件所组成。其中CCD由多个极小的半导体光电元件组合排列成一直线阵列而制成。然后方块110中的图像撷取电路将此电子信号由模拟信号转换为数字信号。同时在此图像撷取电路110中亦具有一后处理单元将信号作明部，暗部，及伽玛(highlight，shadow，and Gamma correction)修正后产生一图像码。
经过处理之后的数字图像资料则将储存在方块120中的缓冲器存储器中，然后再经由图像撷取电路110将此图像资料经由传输界面130传送到主电脑140中，在传统的图像扫描仪中所传输的格式通常称作RGB三原色的格式(R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色)。
在现今的扫描仪系统中，其资料撷取的速度已经可以达到2Mb/sec以上，为了要使资料传输更加顺畅，光感测元件100，图像撷取电路110，传输界面130和主电脑140的传输速率都不能相差太多，以免造成某个环节的停顿延迟现象。其中的关键即为影像扫描仪系统和主电脑140之间的传输界面130。也就是说，为了要使图像扫描的过程顺利，传输界面130，甚至主电脑140，都应有超过2Mb/sec的资料传输能力。
当图像扫描仪的处理速度增加，较低速度的传输界面如SCSI-1(SmallComputer System Interface)的并行界面就无法符合传输的要求(此界面的传输速率大约只有1.5Mb/sec)。在商业市场上较佳的传输界面则为例如SCSI-2，SCSI-3和IEEE1394等界面。SCSI-2和SCSI-3为并行口界面且分别具有大约10Mb/sec和20Mb/sec以上的传输速率。而IEEE则为一种串行传输界面，但其传输速率预可达到100Mb/sec以上的高速，为相当具有潜力的传输界面。
然而，高速的界面传输的另外一个意义即为成本的提高。同时，由于图像资料需求不断的增加，因此传统上的RGB(Red，Green，Blue)格式的资料量更形庞大。传输此类资料的方式不但没有效率，而且也必须提高传输成本，所以图像扫描仪极需要有一种不同的图像处理方法，以解决此问题。
鉴于上述的发明背景中，传统的图像扫描仪传输大量的RGB三原色格式的图像资料到主电脑中，当传输界面的速率太慢，或资料量太大时，都可能造成资料传输的不顺，并影响图像扫描仪的操作。
本发明的目的在于提供一种图像扫描仪的资料传输方法和装置。
本发明所提出的方法主要是将传统的图像扫描仪所产生的RGB三原色格式的图像资料压缩成JPEG(Joint Photographic Expert Group)格式的图像资料。
本发明的其中一种技术方案是图像扫描仪包含了(1)图像感测器为例如CCD的光感测元件和其相关的元件；(2)图像撷取电路此电路至少包含了一前处理器，可用来反应图像信号并调整此图像信号的直流增益；一模拟/数字转换器，将此图像信号转换为数字图像信号；一后处理器，用来将信号作明部，暗部，及伽玛修正(highlight，shadow，and Gamma correction)后产生一图像码；及一特殊应用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits，ASIC)，用来输入数字图像信号并作为控制及与外部界面的沟通元件；(3)缓冲器存储器用来储存相关的参数及图像资料；(4)资料压缩元件处理过后的RGB格式的图像资料会经由图像撷取电路输出到此资料压缩元件并压缩成JPEG格式的图像资料。最后可将此压缩成JPEG格式的图像资料经由低传输速率的界面传送而不会有资料的阻塞情形。
本发明的另一种技术方案是图像扫描仪包括了图像感测器，图像撷取电路，缓冲器存储器，和资料压缩元件。在图像资料转换成RGB格式的数字图像资料后，将其输入到ASIC元件中，此数字资料将利用ASIC元件送到资料压缩元件进行压缩处理并转换成JPEG格式。资料压缩之后，将此JPEG格式的图像资料先储存在缓冲器存储器中，最后再经由ASIC元件从存储器中取得相关的资料并由传输界面传送到主电脑中作后续处理。由于资料已经过压缩程序，因此也可使用低速的传输界面而不会有资料拥塞现象。
JPEG格式为一个数字图像压缩的国际标准，并具有高压缩率和低失真的优点。同时亦适用于压缩各种解析度与格式的图像，尤其是灰阶图像和彩色的RGB图像，因此是相当适合的资料传输格式(但对黑白图像则例外)。而经过压缩的JPEG格式图像资料更可被电脑中大部份的图像处理软件直接做处理因而亦具有相当的便利性。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1为现有技术的图像扫描仪的图像资料传输流程方块图；图2为本发明的第一较佳实施例的图像扫描仪的图像资料压缩传输方块图3为本发明的第二较佳实施例的图像扫描仪的图像资料压缩传输方块图。
在传统的图像撷取系统，例如图像扫描仪中，将撷取大量的图像资料并经由传输界面传输到主电脑中。如果使用的传输界面速率太慢时可能会造成此图像扫描仪的操作停顿。因此本发明所提出的即为一种利用图像压缩方式将资料快速的传输到主电脑的方法和装置。
参阅图2，此图所显示的为依照本发明的第一较佳实施例的图像资料传输方块图。图像扫描仪的扫描系统一般包含了光感测元件200来取得图像资料，此光感测元件200至少包含了光源，反射镜片组，及透镜组等元件，利用这些元件可将欲扫描图案的反射光导入电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体感测器上，而CCD和CMOS的光感测元件排列成直线阵列的形式。此光感测元件200经由图像扫描仪的传动装置即可经由移动而将整个图案撷取到扫描仪中。
光感测元件200的CCD元件将投射进来的光线强弱转变为电压的变化，然后此电子信号输入到图像撷取电路210中。图像撷取电路210一般包含了前处理元件，可用来将侦测到的图像信号调整其直流增益；及一模拟/数字转换器，可用来将调整后的图像信号转换为数字图像信号；一后处理元件，连接于模拟/数字转换器后，可将数字信号做明部，暗部，及伽玛修正(highlight，Shadow，and Gamma correction)后而产生一图像码；最后为一特殊应用集成电路，其可经由时序产生器的同步化而取得缓冲存储器的资料，并提供控制信号给所有的驱动电路，另外并经由控制和信号线和主电脑作传输沟通，以便图像资料的进一步的处理及列印等工作。
其中由CCD的线性阵列感测元件200所侦测到并经由图像撷取电路210所处理的图像信号为一种称作RGB三原色的资料格式(其中R代多红色，G代表绿色，而B代表蓝色)。而在图2中的缓冲器存储器220则用来储存相关的处理参数及所处理过的图像资料。
接着，此RGB格式的图像资料经由图像撷取电路210中的ASIC元件传输到方块230中作图像压缩。如上所述的，由于JPEG格式的图像资料的高压缩率及低失真率，并且是大部分的图像软件应用程序所使用的国际标准格式，故将此RGB格式的图像资料压缩成JPEG格式的图像资料。
在CCD的光感测元件中，每一个像素(pixel)在一个时间只感光一个原色，也就是红色，绿色，和蓝色其中之一。而为了得到每个像素中的三种原色，有一种称作插补(interpolation)的方法可用来计算并得到完整的图像，而此方法增加了三倍量的资料。为了减低此资料量，JPEG格式的基准系统所采用的编码演算法是将RGB格式的图像资料分成8个像素×8个像素的方块，再利用正向离散余弦转换(Forward Discrete Cosine Transform，FDCT)，量化步骤，及编码步骤后即可得出JPEG格式的压缩图像资料。经过压缩后的资料量大约可减少四分之一到十分之一左右。
JPEG基准系统已能整合为单片的编码/解码器的半导体芯片，同时每秒可处理2700万个以上的像素，因此其处理速度应可符合高速传输的要求。
继续参阅图2，RGB格式的图像资料经由资料压缩元件230压缩成JPEG格式的资料后，则直接经由传输界面240传送到主电脑250中作后续的处理和列印。
在图像扫描仪操作中，若资料的传输量在5Mb/sec以上。而在此实施例中，经过压缩后的资料传输量大约可降低到1.2-0.5Mb/sec左右。因此即可利用较低速的传输界面将JPEG格式的图像加以传输，甚至利用低速的主电脑来处理。在第一较佳实施例中，低速的传输界面可为SCSI-1或EPP等并行界面。
图像压缩之后不只可以使用较低速的传输界面而降低成本，同时亦使得传输过程更为平顺，更增加了资料处理的效率。如果只增加缓冲存储器的大小而不压缩图像资料，则只能解决部分问题，且在图像资料传输时仍会因为低速的传输界面而阻塞。
参阅图3，此图显示了依照本发明的第二较佳实施例的图像资料传输方块图。如上面所描述的，图像扫描仪包括了光感测元件200来撷取图像，且此光感测元件200亦包含了光源，反射镜组，透镜组，和CCD或CMOS感测元件等。光感测元件200所侦测到的图像信号输入到图像撷取电路210中作处理，并将其从模拟信号转换成为数字信号。然后将此数字信号输入到图像撷取电路210中的ASIC元件中，并由其储存到缓冲存储器220或输入到资料压缩元件230中。
在此实施例中，为了要降低资料量，将RGB格式的图像资料直接传输到资料压缩元件230中将其转换成JPEG格式的资料。同时在此资料压缩元件230中，亦利用JPEG格式基准系统的编码演算法将RGB格式的图像资料分割成8个像素×8个像素的方块，再利用上述的正向离散余弦转换，量化步骤，及编码步骤而得出JPEG格式的压缩图像资料。
经由资料压缩元件230所压缩的资料接着储存在缓冲器存储器220中，然后再利用图像撷取电路210中的ASIC元件取得此资料后经由传输界面240传送到主电脑250作处理。由于资料量已经过压缩，因而可以利用低速的传输界面如上面所述的EPP或SCSI-1等界面来替代高速的界面如SCSI-2和SCSI-3等。
经由上面所描述的数字信号处理步骤(Digital Signal Process，DSP)后，即可将RGB格式的图像资料转换成为JPEG格式的压缩资料。此JPEG格式的压缩资料可以经由解码等反向步骤而在一般的应用软件中重建图像。
如本发明的两个较佳实施例中所描述的，当使用了高速的图像撷取装置时(包括光感测元件及其图像撷取电路)，为了避免资料在传输界面上的拥塞现象，故将原始的RGB三原色格式的图像资料压缩成JPEG格式的图像资料。在第一较佳实施例中，由于JPEG系统芯片可以用极高的处理速度(每秒大于2700万个像素)来执行压缩，因此是直接将压缩后的资料送到传输界面上。
在第二较佳实施例中，则先将压缩后的图像资料储存于缓冲器存储器中，再由图像撷取电路将其送到传输界面上。经由图像资料的压缩，不但可利用低速的传输界面来传送图像资料，同时更可把标准的JPEG格式直接给图像应用软件执行后续的处理，增加了执行的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种图像扫描仪的资料传输方法，该方法至少包含取得图像，其中系利用一图像撷取装置；转换该图像成为数字信号，其中系利用该图像撷取装置；压缩该数字信号成为JPEG格式的图像信号；及传输该JPEG格式的图像信号，其中系经由传输界面。
2.如权利要求1所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的图像撷取装置至少包含了电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体类型的光感测元件。
3.如权利要求1所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的取得图像步骤，系取得三原色格式的图像资料。
4.如权利要求1所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的三原色格式图像资料系为红色，绿色，及蓝色资料。
5.如权利要求1所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的传输该JPEG格式图像信号的步骤更包含了储存该JPEG格式图像信号于缓冲器存储器中；传输该JPEG格式的图像信号，其中系经由该图像撷取装置而送到该传输界面上。
6.如权利要求1所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的传输界面至少包含了SCSI-1或EPP的传输界面。
7.一种图像扫描仪的资料传输方法，该方法至少包含取得图像，其中系利用一图像撷取装置；转换该图像成为数字信号，其中系利用该图像撷取装置；压缩该数字信号，其中系利用资料压缩元件。
8.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的图像撷取装置至少包含了电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体类型的光感测元件。
9.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的取得图像步骤，系取得三原色格式的图像资料。
10.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的三原色格式图像资料为红色，绿色，及蓝色资料。
11.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的压缩步骤更包含了储存该压缩数字信号于缓冲器存储器中；传输该压缩数字信号，其中系经由该图像撷取装置而送到传输界面上。
12.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的传输界面至少包含了SCSI-1或EPP传输界面。
13.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的压缩步骤更包含了将该压缩数字信号直接送到传输界面上。
14.如权利要求7所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的压缩数字信号为JPEG格式的图像信号。
15.一种图像扫描仪的资料传输装置，该装置至少包含图像撷取装置，用来取得图像并将其转换成数字信号资料压缩元件，用来压缩该数字信号；缓冲器存储器，用来储存该数字信号或该压缩的数字信号。
16.如权利要求15所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中所述的图像撷取装置至少包含了电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体类型的光感测元件。
17.如权利要求15所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中所述的数字信号系为三原色格式的图像资料并包含了红色，绿色，和蓝色资料。
18.如权利要求15所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中所述的压缩数字信号系为JPEG格式的图像信号。
19.如权利要求15所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中所述的数字信号经该资料压缩元件压缩后可直接送到传输界面上。
20.如权利要求15所述的图像扫描仪的资料传输方法，其特征在于其中上述的数字信号经该资料压缩元件压缩后可先储存于该缓冲器存储器中，再经由该图像撷取装置送到传输界面上。
全文摘要
公开了一种图像扫描仪的资料传输方法,该方法至少包含:取得图像,其中利用一图像撷取装置;转换该图像成为数字信号,其中利用该图像撷取装置;压缩该数字信号成为JPEG格式的图像信号;及传输该JPEG格式的图像信号,其中经由传输界面。
文档编号G06K9/36GK1277408SQ9910913
公开日2000年12月20日 申请日期1999年6月15日 优先权日1999年6月15日
发明者赖亭荣 申请人:鸿友科技股份有限公司