专利名称：一种增加扫描器的扫描信号比特数的转换方法
技术领域：
本发明涉及一种增加数字影像信号比特数的转换方法，尤指一种增加扫描器的扫描数字影像信号比特数的转换方法。
一般扫描器中包含有一扫描模组，用来扫描一文件并产生多个相对应的模拟影像信号，以及一模拟/数字转换器，用来将每一模拟影像信号转换成具有某一比特数的数字影像信号。扫描器所输出的数字影像信号所具有的比特数越大，表示后续用这些数字影像信号所重建出的画面越细腻，色彩越丰富。通常扫描器所输出数字影像信号所具有的比特数是受限于扫描模组和模拟/数字转换器等硬件的限制；当扫描器中的硬件配备是设计为输出A比特的色彩值时，对文件进行扫描后当然也只能获得A比特的色彩值。想要使得扫描输出能重建出越细腻的画面、以及越丰富的色彩，就必须更换更好的硬件配备以得到更大比特数输出的数字影像信号，而成本也跟着提高。
因此，本发明的主要目的是提供一种增加扫描器的扫描信号比特数的转换方法，也就是增加扫描器输出的数字影像信号的方法，以增加数字影像信号的比特数，使扫描输出的影像画面更细腻、色彩更丰富。
本发明的转换方法是这样实现的一种增加数字影像信号比特数的转换方法，用来增加一扫描器所产生的数字影像信号的比特数，该扫描器包含有一扫描模组用来扫描一文件并产生多个相对应的模拟影像信号，一模拟/数字转换器用来将每一模拟影像信号转换成一具有第一比特数的数字影像信号，该扫描模组包含有多个呈线形排列的扫描单元，其特征在于该转换方法包含有下列步骤(1)提供一白色校正区域与一黑色校正区域；(2)利用该扫描模组的每一扫描单元来扫描该白色与黑色校正区域，以产生多个相对应的白色及黑色模拟影像信号，并利用该模拟/数字转换器来转换每一扫描单元所产生的多个白色及黑色模拟影像信号，以产生多个相对应的白色及黑色数字影像信号；以及(3)依据每一扫描单元的多个白色及黑色数字影像信号，以及一预定的映射方法来转换该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号以产生一具有第二比特数的数字影像信号，而该第二比特数大于该第一比特数。
其中该映射方法是先以实数除法来取得每一扫描单元的多个白色数字影像信号的实数白色平均值，以及多个黑色数字影像信号的实数黑色平均值，然后再依据该实数白色及黑色平均值来转换该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号，以产生一实数的转换值，最后再将该实数转换值转换成一具有该第二比特数的数字影像信号。
其中每一扫描单元的多个白色及黑色数字影像信号可分别表示为Wi(i＝1-m)及Bi(i＝1-n)，而每一扫描单元的实数白色平均值(W)及黑色平均值(B)可由下列两个公式求得W-=1mΣi=1mWi]]>B-=1nΣi=1nBi]]>而该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号(X)可由下列公式转换成一前述的实数转换值(R)R=X-B-W--B-]]>其中每一扫描单元的白色数字影像信号的个数为2m个，m为整数，可表示为Wi(i＝1-2m)，而每一扫描单元的黑色数字影像信号的个数为2n个，n为整数，可表示为Bi(i＝1-2n)，而该映射方法包含有下列步骤
(1)将每一扫描单元的多个白色数字影像信号相加表示为Ws，其中Ws=Σi=12mWi]]>(2)将每一扫描单元的多个黑色数字影像信号相加表示为Bs，其中Bs=Σi=12nBi]]>(3)而该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号(X)可由下列公式转换成一转换值(R)R=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs]]>(4)最后再将该转换值转换成一具有该第二比特数的数字影像信号。
下面结合附图和数值表详细说明本发明的方法
图1为扫描器的示意图。
表1为扫描单元进行校正后所得到的数值表。
表2为表1的两个扫描单元进行本发明的转换后所得到的数值表。
请参见图1。图1为扫描器10的示意图。本发明是一种增加数字影像信号比特数的转换方法，用来增加一扫描器10所产生的数字影像信号的比特数。以下将以原本只输出八比特数字影像信号(取值范围位于0至255)的扫描器10为例，说明利用本发明转换方法后八比特数字影像信号可转换为十六比特的数字影像信号数据(取值范围位于0至65535)扫描器10包含有一扫描模组12，用来扫描一文件并产生多个相对应的模拟影像信号，一模拟/数字转换器14用来将每一模拟影像信号转换成一具有八比特的数字影像信号，一白色校正区域16以及一黑色校正区域18。扫描模组12包含有多个呈线形排列的扫描单元22、24、26、28等。本发明转换方法是在扫描器10对一待扫描文件进行扫描之前，先由扫描模组12扫描白色校正区域16与黑色校正区域18以进行校正，每一个扫描单元则会先产生多个相对应的白色及黑色模拟影像信号。然后模拟/数字转换器14会对每一个扫描单元所产生的多个白色及黑色模拟影像信号作转换，以产生多个相对应的八比特白色及黑色的数字影像信号。最后根据每一个扫描单元的多个八比特白色及黑色的数字影像信号以及一预定的映射方法来转换这一个扫描单元在扫描文件时所产生的每一数字影像信号，以产生一具有十六比特数的数字影像信号。
请参考表1，表1为扫描单元22、24进行校正后所得到的数值表。以扫描模组12中的扫描单元22、24为例，扫描单元22、24在扫描白色校正区域16时，分别对四条扫描线W1、W2、W3、W4进行取样，各由模拟/数字转换器14转换出两组八比特数字影像信号(231、233、232、233)及(234、235、234、231)；在扫描黑色校正区域18时，分别对八条扫描线B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8进行取样，也各由模拟/数字转换器14转换出两组八比特数字影像信号(31、32、34、32、33、31、32、31)及(32、34、33、31、32、33、31、34)。
对于每一个扫描单元都分别在白色校正区域16与黑色校正区域18得到若干点取样后，便对八比特数字影像信号进行比特数的转换，以下以扫描单元22为例说明转换步骤及转换公式(a)对于在白色校正区域16所得到的一组八比特数字影像信号(231、233、232、233)相加以计算其平均值WW-=14Σi=14Wi=14(231+233+232+233)=14*929=232.25]]>(b)对于在黑色校正区域18所得到的一组八比特数字影像信号(31、32、34、32、33、31、32、31)相加以计算其平均值BB-=18Σi=18Wi=18(31+32+34+32+33+31+32+31)=18*256=32]]>(c)假设扫描单元22在对待扫描文件进行扫描后，所得到八比特数字影像信号可表示为X，代入下列转换公式即可求得一实数转换值R1R1=X-B-W--B-=X-32232.25-32=X-32200.25]]>(d)将此实数转换值R1乘216＝(65536)，再予以四舍五入或只取整数部分，就可以得到十六比特数字影像信号Y1。
在此需加以说明一点，如果扫描单元22在对待扫描文件进行扫描后，所得到八比特数字影像信号X比平均值B小，所得到的实数转换值R1会呈现负值，此时就定义转换出来的十六比特数字影像信号为0；同理，如果转换出来的十六比特数字影像信号大于216-1＝(65535)时，就定义其取值为65535。
扫描单元24经过同样上述的步骤(a)到(c)，也可以得到W＝233.5，B＝32.5故对在扫描单元24可得到如下转换公式R2=X-B-W--B-=X-32.5232.5-32.5=X-32.5201]]>将此实数转换值R2乘以216＝(655 36)，再予以四舍五入或只取整数部分，就可以得到十六比特数字影像信号Y2。
如果扫描单元22、24等在扫描白色校正区域16与黑色校正区域18时，所取样的扫描线数目为二的倍数，也就是每一扫描单元在扫描白色校正区域16后所得的白色数字影像信号的个数为2m个，m为整数，可表示为Wi(i＝1-2m)，而每一扫描单元在扫描黑色校正区域18后所得的黑色数字影像信号的个数为2n个，n为整数，可表示为Bi(i＝1-2n)，则转换公式可被改写为R1=X-B-W--B-=X-Σi=12nBi2nΣi=12mWi2m-Σi=12nBi2n=X-Bs2nWs2m-Bs2n=2m+n*X-2m*Bs2n*W-2m*Bs]]>其中，令Ws=Σi=12mWi,Bs=Σi=12nBi]]>以扫描单元22为例，上述步骤(a)到(d)可改为下列步骤(e)到(h)(e)对于在白色校正区域16所得到的一组八比特数字影像信号(231、233、232、233)相加以计算其总和WsWs=Σi=122Wi=231+233+232+233=929]]>(f)对于在黑色校正区域M所得到的一组八比特数字影像信号(31、32、34、32、33、31、32、31)相加以计算其总和BsBs=Σi=123Bi=31+32+34+32+33+31+32+31=256,]]>(g)假设扫描单元22在对待扫描文件进行扫描后，所得到八比特数字影像信号可表示为X，则X与转换值R’1的关系可表示为下列的转换公式R,1X-B-W--B-=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs=22+3*X-22*25623*929-22*256=4X-128801]]>(h)同样将此转换值R’1乘以216＝(65536)后，代入X的值加以计算，将结果只取整数部分或予以四舍五入，就可以得到十六比特的数字影像信号Y’1。
这种做法是在步骤(h)时才进行整数的除法，因此可以避免在中间步骤先作除法可能会产生的一些累计性误差。依据上述的转换步骤及转换程序，便可将扫描单元22所得的八比特数字影像信号X转换为十六比特的数字影像信号Y’1；同理，扫描单元24、26、28等所得的八比特数字影像信号也可依此步骤转换为十六比特的数字影像信号Y’2、Y’3、Y’4等。
请参考表2。表2显示不同扫描单元经由本发明所相对应的转换公式所作的转换结果。将不同扫描单元22、24的八比特数字影像信号经由下列相对应的转换公式作转换，可得到如表2的结果Y1=216*R1=216*X-B-W--B-=216*X-32232.25-32=216*X-32200.25]]>Y2=216*R2=216*X-B-W--B-=216*X-32.5232.25-32.5=216*X-32.5201]]>第一栏为X可能的取值范围，从0到255共256个不同值；第二栏为扫描单元22的数字影像信号经由相对应转换公式转换出的十六比特数字影像信号Y1可能的取值范围，因为有部分映射到0与65535的相同输出，因此可统计出共203个不同值；而第三栏为扫描单元24的数字影像信号经由相对应转换公式转换出的十六比特数字影像信号Y2可能的取值范围，同样有部分映射到0与65535的相同输出，可统计出共204个不同值。由表二可以观察出，Y1与Y2除了在端点0与65535之外，只有在(X、Y2)＝(166、43854)及(X、Y1)＝(167、43854)时，Y1、Y2有相同的取值，其他则都不相同。也就是说，当只有扫描单元22、24时，256个不同输入值可以得到203+204-3＝404个不同输出值，然而当扫描单元数目变多时，输出值涵盖的范围越广，甚至可能涵盖输出取值范围0至65535中的大部分，也因此利用本发明的转换方法可以使输出影像信号比特数增加，输出画面看起来更细腻，色彩也更丰富。
本发明是利用每一个扫描单元来扫描白色与黑色校正区域，然后依据所得的多个相对应的白色及黑色数字影像信号以及预定的映射方法来转换扫描单元在扫描一文件时所产生的每一个数字影像信号，以产生具有较大比特数的数字影像信号。本发明是以软件的方式来增加输出的数字影像信号的比特数，因此可使用相同硬件设备的扫描器来提供更多比特数的输出数字影像信号，不但提供画面更细腻、色彩更丰富的影像画面，同时也不需要增加硬件设备的成本。
权利要求
1.一种增加数字影像信号比特数的转换方法，用来增加一扫描器所产生的数字影像信号的比特数，该扫描器包含有一扫描模组用来扫描一文件并产生多个相对应的模拟影像信号，一模拟/数字转换器用来将每一模拟影像信号转换成一具有第一比特数的数字影像信号，该扫描模组包含有多个呈线形排列的扫描单元，其特征在于该转换方法包含有下列步骤(1)提供一白色校正区域与一黑色校正区域；(2)利用该扫描模组的每一扫描单元来扫描该白色与黑色校正区域，以产生多个相对应的白色及黑色模拟影像信号，并利用该模拟/数字转换器来转换每一扫描单元所产生的多个白色及黑色模拟影像信号，以产生多个相对应的白色及黑色数字影像信号；(3)依据每一扫描单元的多个白色及黑色数字影像信号，以及一预定的映射方法来转换该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号，以产生一具有第二比特数的数字影像信号，而该第二比特数大于该第一比特数。
2.如权利要求1所述的转换方法，其特征在于其中该映射方法是先以实数除法来取得每一扫描单元的多个白色数字影像信号的实数白色平均值，以及多个黑色数字影像信号的实数黑色平均值，然后再依据该实数白色及黑色平均值来转换该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号，以产生一实数的转换值，最后再将该实数转换值转换成一具有该第二比特数的数字影像信号。
3.如权利要求2所述的转换方法，其特征在于其中每一扫描单元的多个白色及黑色数字影像信号可分别表示为Wi(i＝1-m)及Bi(i＝1-n)，而每一扫描单元的实数白色平均值(W)及黑色平均值(B)可由下列两个公式求得W-=1mΣi=1mWi]]>B-=1nΣi=1nBi]]>而该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号(X)可由下列公式转换成一前述的实数转换值(R)R=X-B-W--B-]]>
4.如权利要求1所述的转换方法，其特征在于其中每一扫描单元的白色数字影像信号的个数为2m个，m为整数，可表示为Wi(i＝1-2m)，而每一扫描单元的黑色数字影像信号的个数为2n个，n为整数，可表示为Bi(i＝1-2n)，而该映射方法包含有下列步骤(1)将每一扫描单元的多个白色数字影像信号相加表示为Ws，其中Ws=Σi=12mWi]]>(1)将每一扫描单元的多个黑色数字影像信号相加表示为Bs，其中Bs=Σi=12nBi]]>(3)而该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号(X)可由下列公式转换成一转换值(R)R=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs]]>(4)最后再将该转换值转换成一具有该第二比特数的数字影像信号。
全文摘要
一种增加扫描器的扫描信号比特数的转换方法,包含有步骤:(1)提供一白色校正区域与一黑色校正区域,(2)利用扫描模组的每一扫描单元来扫描该白色与黑色校正区域,并利用模/数转换器将每一扫描单元产生的多个白色及黑色模拟影像信号转换为多个相对应的白色及黑色数字影像信号,(3)依据每一扫描单元的多个白色及黑色数字影像信号,以及一预定的映射方法来转换该扫描单元在扫描该文件时所产生的每一数字影像信号,以产生一具有较原来更大的比特数的数字影像信号。
文档编号H04N1/40GK1343066SQ0012448
公开日2002年4月3日 申请日期2000年9月8日 优先权日2000年9月8日
发明者郑顶山 申请人:鸿友科技股份有限公司