专利名称：接触式图像传感器扫描仪校正方法
技术领域：
本发明属于扫描仪校正方法技术领域。
扫描仪采用的RGB(红绿蓝)色彩空间进行颜色描述，每种颜色之间需要做到平衡一致，这时的扫描结果才会真实可靠。
所有硬件产品都会有工差范围，扫描仪也不例外，为保证在出厂时的产品质量，厂家都会定义一些出厂检测标准。由于需要测试的项目很多，以紫光扫描仪出厂标准为例，列出与本发明有关的一些指标如下1、最终输出图像均匀度误差小于10％。均匀度是指扫描相同颜色的均匀原稿时输出的亮度数值所在范围宽度。例如扫描一个中性灰原稿时，输出数值应均为128，但实际结果可能是在122～132之间，紫光扫描仪的合格标准是最大值与最小值之差不能大于10％。
2、最终输出图像色彩一致性误差小于10％。色彩一致性是指扫描相同颜色的均匀原稿时输出的亮度数值RGB三个通道偏差。例如扫描某个亮度灰原稿时，输出的RGB三个通道数值平均值应保持一致，但实际结果会不尽相同，紫光扫描仪的合格标准是RGB三个通道数值平均值之间的差要小于10％由于原始数据达不到出厂合格标准，因此在扫描仪驱动中会有一项重要的功能就是图像校正，这是所有扫描仪都需要具备的功能。
采用CIS器件的扫描仪不需要额外的光路支持就可以直接扫描整个幅面，因此可以认为它的感光点对于实际原稿信息是一一对应的位置关系。但由于制造工艺的问题，感光点之间的感光特性因为工艺偏差而不尽相同。同时CIS器件由于作不到A4的宽度，目前可以买到的CIS扫描头内部多是由多片CIS拼接组成的。以目前很常见的东芝600bCIS为例，它是由8片拼接组成的。
图1显示的分别是扫描纯白及中性灰原稿时一行数据的亮度对象素曲线1、2。可以看出在不同灰色原稿情况下，象素之间的比例关系不是恒定的。以图中第613个象素为例，其左右两个象素的数值在扫描纯白原稿时是左＞右，而在扫描中性灰原稿时是左＜右；图2显示的就是整个灰阶(黑～白)范围内，8段数据均值间的曲线关系。8段数据均值间的误差比较大，这样导致实际扫描颜色均匀样稿时，不同的位置亮度差距较大，如图3所示。
扫描仪为了能够使自己具有自我校正能力，都会在扫描头上方放置一个纯白的标定条，通过扫描这个标定条，就能得到光照饱和情况下每个感光点之间的比例关系，通过这个比例，可以保证在扫描纯白原稿时的图像均匀度达到合格标准。但CIS器件在不同灰阶原稿情况下的每个感光点之间的比例关系不是恒定的，要满足图像均匀度的需求，就要扫描仪具有一个至少含有十阶以上灰度特征的标定条，以提供在每个亮度分布时的感光点之间的对比关系。但这在扫描仪设计及生产技术上、制造成本上都是无法实现的。接触式图像传感器扫描仪的原始图像除了亮度不均匀外，还存在有规律的竖条纹这个缺陷。将原始图像局部放大后可以看到，上面存在周期性的明暗交替变化竖条纹，如图4所示。
本发明提出的接触式图像传感器CIS扫描仪校正方法，其特征在于，包括以下步骤(1)首先设定N次光强在100％～0％之间的不同扫描条件，然后按所设定的条件扫描纯白标定条；(2)将第一步获得的数据中含有的无效噪声数据去除；噪声数据去除的具体方法为设每行有M个象素，则得到M*N个值；先设定域值T，然后进行N次操作，每次先计算出本行M个象素亮度的平均值M，然后将本行M个象素中亮度值在(M-T，M+T)之外的都认为是噪声，噪声位置像素的亮度值设为前后象素亮度的平均值；(3)产生校正表；产生校正表的具体方法为校正表的大小是M*256，是所说的M个像素对应256灰度级的查找表；该校正表为一个二维数组，第一维的长度为M，第二维的长度为256；根据所说的M*N个值，计算出校正表的M*256个数据中的M*N个数据，对应校正表的每一列的256个数据，其中有N个数据是有效的，256-N个数据是无效的；该校正表的生成公式是Table[X][Y]＝M，其中X是像素的水平位置，Y是像素亮度的原始值；则Table[X][Y]就是它的校正值；(4)通过插值算法填充该校正表的无效数据；对于每一列，均有N个数据是有效的，256-N个数据是无效的；(5)使用求得的校正表Table进行实际扫描运算。
在所述五个步骤的基础上还可包括采用数字滤波器去除竖条纹；公式是
YYY[X]＝0.9692*XXX[X]-1.8426*XXX[X-1]+0.9692*XXX[X-2]+1.8426*YYY[X-1]-0.9385*YYY[X-2]；其中XXX[X]表示原始图像在水平位置X处的亮度值，XXX[X-1]和XXX[X-2]表示原始图像在水平位置X-1和X-2处的亮度值，；YYY[X]表示滤波后的图像在水平位置X处的亮度值，YYY[X-1]和YYY[X-2]表示滤波后的图像在水平位置X-1和X-2处的亮度值。
采用本发明所述校正方法，扫描仪工作时能获得亮度分布较为均匀的图像。进一步可达到去除竖条纹的目的。
图2为CIS灰阶图得到的8段器件红色数据亮度分布曲线。
图3为校正前扫描白纸图片。
图4为局部放大后的扫描仪原始图像，上面存在有规律的竖条纹现象。
图5为采用本发明实施例方法校正后扫描白纸图片。
图6为原始的和滤波后的局部图像数据亮度像素曲线图。
3)第三步中，产生校正表；设三组扫描数据为(180，200，220)，(140，150，160)，(40，50，60)。则第一次扫描的M＝200，得到Table
[180]＝200，Table[1][200]＝200，Table[2][220]＝200。
第二次扫描的M＝150，得到Table
[140]＝150，Table[1][150]＝150，Table[2][160]＝150。
第三次扫描的M＝50，得到Table
[40]＝50，Table[1][50]＝50，Table[2][60]＝50。
4)第四步中，如对于第0列，有3个数据是有效的(180，140，40这三行)，而别的数据都无效。头和尾的数据都需要设定，如Table
[255]＝255，Table
＝0。这样可以根据这5个值线性插值得到这一列所有的值。如Table
[254]＝255-(255-200)*(255-254)/(255-180)＝255(去整)Table
[253]＝255-(255-200)*(255-253)/(255-180)＝254(去整)5)使用求得的校正表Table进行实际扫描运算。
本实施例在上述五个步骤的基础上还包括采用数字滤波器去除竖条纹；上几步为了简化运算，设M＝3，即每行数据有3个。设竖条纹的周期大概为20，为了滤波，本步设M＝60，即每行有60个数据，这样就可以体现滤波的效果了。设输入数据XXX为[183.1067 185.1159 187.9625 189.2290 188.6609 189.1078 187.8861184.6942 182.8442 180.1903 177.9600 176.7761 174.8172 172.7494172.9248 173.1171 174.7219 177.1919 179.7698 182.3143 183.9316186.5761 187.1957 188.4964 187.9955 188.8345 186.8214 184.0072181.7398 180.9203 177.7896 174.9755 174.8055 172.9793 172.1822174.6541 176.2798 177.6882 180.2403 182.2994 185.0965 186.4795188.0061 188.9596 187.9519 188.9838 186.0571 183.8413 182.1046179.2456 176.8214 174.8444 174.0858 172.2380 172.9679 174.6705175.1086 178.2982 179.9201 183.4270]针对该周期设计合适的滤波器，公式是YYY[X]＝0.9692*XXX[X]-1.8426*XXX[X-1]+0.9692*XXX[X-2]+1.8426*YYY[X-1]-0.9385*YYY[X-2]；根据零状态响应条件设定输出数据YYY
＝YYY[1]＝Average(X)＝181.0110，即取输入数据的均值。从YYY[2]开始计算YYY[2]＝0.9692*XXX[2]-1.8426*XXX[1]+0.9692*XXX
+1.8426*YYY[1]-0.9385*YYY
＝0.9692*187.9625-1.8426*185.1159+0.9692*183.1067+1.8426*181.0110-0.9385*181.0110＝182.2161；YYY[3]＝0.9692*XXX[3]-1.8426*XXX[2]+0.9692*XXX[1]+1.8426*YYY[2]-0.9385*YYY[1]＝0.9692*189.2290-1.8426*187.9625+0.9692*185.1159+1.8426*182.2161-0.9385*181.0110＝182.3664；最后YYY＝[181.0110 181.0110 182.2161 182.3664 181.3872 182.1491 181.9141180.3563 180.6108 180.2846 180.3800 181.2517 180.8897 179.8623180.3904 180.1868 180.6870 181.4233 181.8133 181.9509 181.2163181.7827 180.8113 181.1716 180.4658 181.8239 181.0061 180.0196180.0060 181.5628 180.7222 179.9590 181.3277 180.3820 179.7821
181.6591 181.9290 181.4301 181.7118 181.3571 181.8300 181.2163181.2841 181.4365 180.3999 182.1278 180.5698 180.3227 180.8925180.4556 180.3509 180.3480 180.9985 179.8905 180.6157 181.5060180.4606 181.6332 180.8948 181.9351]；可以看出来滤波后，数据的变化平缓了，没有了那种周期性的变化。
其中，XXX为原始数据，YYY为滤波后输出数据行，具体运算中，令Y
＝X
，Y[1]＝X[1]＝183，从Y[2]开始应用给定公式计算，可以得到最终的滤波数据。可以看出来滤波后，数据的变化平缓了，没有了那种周期性的变化。经过新的标定方法后，CIS的8段器件亮度分布曲线已经十分接近重合，整个图像亮度分布也较为均匀。对于同一个纯白纸条，校正前的扫描效果如图3所示，扫描图像左右亮度不均匀；校正后的如图5所示，扫描图像亮度左右均匀。图6显示的是原始的和滤波后的局部图像数据亮度对像素曲线C1、C2。从图上可以看出来，原始的亮度曲线C1有有规律的波动，而且幅度较大；滤波后的亮度曲线C2没有了有规律的波动，且无规律的波动幅度较小。这样就意味这滤波后图像上没有了竖条纹。
权利要求
1.一种接触式图像传感器扫描仪校正方法，其特征在于，包括以下步骤(1)首先设定N次光强在100％～0％之间的不同扫描条件，然后按所设定的条件扫描纯白标定条；(2)将第一步获得的数据中含有的无效噪声数据去除；噪声数据去除的具体方法为设每行有M个象素，则得到M*N个值；先设定域值T，然后进行N次操作，每次先计算出本行M个象素亮度的平均值M，然后将本行M个象素中亮度值在(M-T，M+T)之外的都认为是噪声，噪声位置像素的亮度值设为前后象素亮度的平均值；(3)产生校正表；产生校正表的具体方法为校正表的大小是M*256，是所说的M个像素对应256灰度级的查找表；该校正表为一个二维数组，第一维的长度为M，第二维的长度为256；根据所说的M*N个值，计算出校正表的M*256个数据中的M*N个数据，对应校正表的每一列的256个数据，其中有N个数据是有效的，256-N个数据是无效的；该校正表的生成公式是Table[X][Y]＝M，其中X是像素的水平位置，Y是像素亮度的原始值；则Table[X][Y]就是它的校正值M；(4)通过插值算法填充该校正表的无效数据；对于每一列，均有N个数据是有效的，256-N个数据是无效的；(5)使用求得的校正表Table进行实际扫描运算。
2.如权利要求1所述的接触式图像传感器扫描仪校正方法，其特征在于，在所述五个步骤的基础上还包括采用数字滤波器去除竖条纹；公式是YYY[X]＝0.9692*XXX[X]-1.8426*XXX[X-1]+0.9692*XXX[X-2]+1.8426*YYY[X-1]-0.9385*YYY[X-2]；其中XXX[X]表示原始图像在水平位置X处的亮度值，XXX[X-1]和XXX[X-2]表示原始图像在水平位置X-1和X-2处的亮度值，；YYY[X]表示滤波后的图像在水平位置X处的亮度值，YYY[X-1]和YYY[X-2]表示滤波后的图像在水平位置X-1和X-2处的亮度值。
全文摘要
本发明属于扫描仪校正方法技术领域。包括:首先设定N次光强在100%～0%之间的不同扫描条件,然后按所设定的条件扫描纯白标定条;将获得的数据中含有的无效噪声数据去除;产生校正表;通过插值算法填充该校正表的无效数据;使用求得的校正表进行实际扫描运算;进行数字滤波操作。本发明可有效的避开标定条只能是纯白的矛盾,达到扫描时图像亮度分布较为均匀的实用标准。
文档编号H04N1/028GK1356821SQ0114344
公开日2002年7月3日 申请日期2001年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者夏晓春, 王显文, 倪永, 张飚, 才海男 申请人:清华紫光股份有限公司