专利名称：高速影像扫描系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种有关于影像扫描的系统及方法，特别涉及一种应用于影像扫描装置上可执行高速影像扫描的系统及方法。
背景技术：
随着影像扫描装置的软硬件技术不断改良，目前几乎所有的影像扫描装置都能够具有一定的扫描质量(即具有足够的分辨率)，早就已经能够满足一般人甚至是专业人士的影像扫描需求。
公知的影像扫描系统，如图1中所示，在其主要架构中由一个光感测元件100、一个模拟/数字转换器110、一个特殊应用处理单元120及一个存储器130所构成。进行影像扫描时，首先由光感测元件100负责撷取外部影像的模拟影像光源，然后以一组由R、G、B原色信号所组成的模拟信号方式作输出，接着通过模拟/数字转换器110将所接收到的模拟信号转换为数字信号输出给特殊应用处理单元120，经过特殊应用处理单元120所处理后的数字信号将会被储存至存储器130中，并在适当时机通过与处理终端140连接的接口转换器140将最后的影像信号输出至处理终端140中，供后续其它影像处理作业使用。
其中，特殊应用处理单元120(一般称为ASIC)，主要负责进行影像的数字信号基础处理，通常包含下列几个组成(1)进行影像处理的数据闸121及影像处理单元122；(2)负责提供影像处理时的数据缓存的缓存单元123；(3)负责影像信号的排序重组的输出重组单元124；及(4)提供将影像信号输出的传输接口125。有关特殊应用处理单元120中各个组成之间的详细运作方式已属于公知技术，在此便不多做赘述。
然而通过上述内容可知，公知影像扫描系统的整体运作采取循序的方式，也就是光感测元件100、模拟/数字转换器110以及存储器130之间采取一对一的对应关系，即由光感测元件100所输出的一组模拟信号交由一个模拟/数字转换器来进行信号转换的动作，并且在储存特殊应用处理单元120处理后的数字信号时，同样也通过一个存储器130来进行。
然而此种循序处理模式，却成为导致目前所有影像扫描装置无法在扫描速度上大幅提升的主要瓶颈所在。因此，要如何在影像扫描装置的扫描质量已经能够满足大多数使用者的前提之下，还能够进一步针对公知影像扫描系统作改进以提升影像扫描的速度，将会是未来影像扫描装置最主要的发展重心所在。
发明内容
本发明有鉴于此，提出一种高速影像扫描系统及其方法。
特别针对前述公知影像扫描系统中几个主要影响扫描速度的瓶颈部份提出改善，在最后所提出的影像扫描系统和方法中将可以达到大幅提升影像扫描速度的目的功效。
本发明所采取的主要技术手段在于利用可同时输出多组R、G、B原色信号的高速光感测元件，同时配合特殊应用处理单元中负责协调控制的转换器控制单元及存储器控制单元，使多组模拟/数字转换器及多个存储器能够并行运作，可将外部摄取的模拟影像光源以高速处理方式输出至处理终端。
为了达到上述目的功效，本发明所提的高速影像扫描系统中，主要包含有下列部分(1)具有多组光感测元件的高速光感测元件；(2)具有多组模拟/数字转换器的模拟/数字转换组；(3)具有多个存储器的存储器组；及(4)包含转换器控制单元、存储器控制单元在内的特殊应用处理单元。
具体来说，本发明提供一种高速影像扫描系统，可用来高速处理外部摄取的模拟影像光源，并将处理后的数字影像信号高速输出至外部一处理终端使用，其中该系统包含一高速光感测元件，具有多组(i)光感测元件，用以同时并行处理所撷取的影像光源及输出对应多组(i)模拟信号；一模拟/数字转换组，具有多组(j)模拟/数字转换器，用以并行接收及处理该模拟信号，并可将该模拟信号转换为多个数字信号；一存储器组，具有多个(k)存储器，用以并行接收、储存及输出该数字信号；及一特殊应用处理单元，用以接收该数字信号进行影像处理，并输出重组后的多个影像信号供该处理终端使用，包含一转换器控制单元，与该模拟/数字转换组连接，用以根据影像处理需求协调控制各该模拟/数字转换器的并行运作方式，及一存储器控制单元，与该存储器组连接，用以根据影像处理需求协调控制各该存储器的并行运作方式。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该高速光感测元件为接触式影像传感器。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该高速光感测元件为电荷耦合元件。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中所述光感测元件采取固态阵列方式排列。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该模拟信号为同时包含R、G、B原色信号。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该模拟信号为R、G、B原色信号其中之一。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该特殊应用处理单元还包含一数据闸，与该模拟/数字转换组连接，用以接收各该模拟/数字转换器的该数字信号进行影像处理；一影像处理单元，与该数据闸连接，用以接收该数字信号进行影像处理；一缓存单元，用以作为该数据闸及该影像处理单元影像处理时的该数字信号缓存使用；及一输出重组单元，与该存储器控制单元连接，用以将撷取自各该存储器的该数字信号排序重组为该影像信号加以输出。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该特殊应用处理单元还包含一传输接口，用以与该处理终端的一接口转换器连接，进行该影像信号的传输。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该特殊应用处理单元为应用特定集成电路。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该i、该j、该k为大于1且相等的自然整数。
根据上述构想的高速影像扫描系统，其中该i、该j、该k为大于1但不相等的自然整数。
至于本发明所提的高速影像扫描方法，则包含有下列步骤通过高速光感测元件中多组(i)光感测元件，摄取影像光源转换输出多组(i)模拟信号；利用转换器控制单元控制多组(j)模拟/数字转换器接收模拟信号执行信号转换；各转换器输出转换后的数字信号至数据闸及影像处理单元进行影像处理；通过存储器控制单元主动分配处理后的数字信号至多个(k)存储器中；由存储器控制单元控制自各存储器中撷取数字信号利用输出重组单元进行影像排序；及通过传输接口输出排序后的影像信号至处理终端。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该高速光感测元件为接触式影像传感器。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该高速光感测元件为电荷耦合元件。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中所述光感测元件采取固态阵列方式排列。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该模拟信号为同时包含R、G、B原色信号。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该模拟信号为R、G、B原色信号其中之一。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该处理终端通过一接口转换器与该传输接口连接，进行该影像信号的传输。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该i、该j、该k为大于1且相等的自然整数。
根据上述构想的高速影像扫描方法，其中该i、该j、该k为大于1但不相等的自然整数。
有关本发明的特征与实作，配合附图作最佳实施例详细说明如下。为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，配合实施例详细说明如下。
图1为公知影像扫描系统示意图；图2为本发明高速影像扫描系统示意图；图3为本发明高速影像扫描方法流程图；及图4为本发明高速影像扫描系统及其方法实施例示意图。
100光感测元件110模拟/数字转换器120特殊应用处理单元121数据闸122影像处理单元123缓存单元124输出重组单元125传输接口126转换器控制单元127存储器控制单元130存储器140接口转换器150处理终端200高速光感测元件201第一组光感测元件202第二组光感测元件210模拟/数字转换组211第一模拟/数字转换器212第j模拟/数字转换器213第二模拟/数字转换器230存储器组231第一存储器232第k存储器233第二存储器步骤300通过一高速光感测元件中多组光感测元件摄取影像光源转换输出多组模拟信号步骤310利用一转换器控制单元控制多组模拟/数字转换器接收该模拟信号执行信号转换步骤320各该转换器输出转换后的多个数字信号至一数据闸及一影像处理单元进行影像处理步骤330通过一存储器控制单元主动分配处理后的该数字信号至多个存储器中步骤340由该存储器控制单元控制自各该存储器中撷取各该数字信号利用一输出重组单元进行影像排序步骤350通过一传输接口输出排序后的多个影像信号至外部一处理终端具体实施方式
本发明为一种高速影像扫描系统及其方法，主要应用于如扫描仪、多功能事务机等影像扫描装置上，能够使影像扫描装置以更高速的方式完成扫描影像处理供其它处理终端150(如个人计算机)使用。
本发明高速影像扫描系统，请参阅图2，主要包含有下列几个部分(1)高速光感测元件200，具有多组以固态阵列方式排列的光感测元件，可同时并行处理自外部所撷取的影像光源，并输出多组的模拟信号，较佳实施例为电荷耦合元件(CCD)或是接触式影像传感器(CIS)均可。
此一高速光感测元件200为本发明最主要特征之一，其相较于传统光感测元件100(如图1中所示)来说，当处理相同影像时，能够以数倍于传统光感测元件100的速度完成模拟信号的输出(实际倍数必须视高速光感测元件200所能够同时输出的模拟信号组数而定，如图2中所示可能有i组模拟信号组)。
前面所述的模拟信号指的是R、G、B原色信号，通常可以在同一组模拟信号中同时包含R、G、B三种原色信号，或者也可以在一组模拟信号中仅包含R、G、B三种原色信号其中一种。
(2)模拟/数字转换组210，具有多组模拟/数字转换器，可以用同时并行接收的方式，来处理由高速光感测元件200所传送出来的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。
此模拟/数字转换组210也为本发明特征所在，其较公知扫描系统中使用单一模拟/数字转换器110(如图1中所示)来说也能够大幅提升信号转换的速度(实际转换速度也必须视模拟/数字转换组中所具有的模拟/数字转换器的数量而定，如第一模拟/数字转换器211至第j模拟/数字转换器212)。
值得注意的是，在本发明高速影像扫描系统中，所提到的高速光感测元件200所输出的模拟信号数量，与模拟/数字转换组210中负责接收模拟信号的模拟/数字转换器数量采取多对多(或非一对一)的对应关系，但是两者的数量不一定相同，可以依照实际需求进行设计调整，本发明中并未做任何限定。
(3)特殊应用处理单元120，为接收数字信号并进行主要影像处理的部分，并可将处理后的影像信号输出提供给处理终端150使用，一般来说特殊应用处理单元120指ASIC。
在本发明中，特殊应用处理单元120可分为两个部分作介绍第一部分为公知特殊应用处理单元120中的组成数据闸121、影像处理单元122、缓存单元123、输出重组单元124以及传输接口125；第二部分为本发明特征所在的转换器控制单元126及存储器控制单元127。
第一部分属于公知扫描系统中的技术手段，以下仅作简单的描述说明(a)数据闸121，与模拟/数字转换组210连接，负责接收由各个模拟/数字转换器(如211、212)的数字信号进行影像处理，处理完毕之后再将数字信号传送到影像处理单元122中；(b)影像处理单元122，与数据闸121连接并接收其所传出的数字信号进行后续的影像处理，处理完毕的数字信号将通过存储器控制单元127储存至存储器组230中；(c)缓存单元123，用来作为数据闸121及影像处理单元122进行影像处理时的数字信号缓存缓冲使用；(d)输出重组单元124，与存储器控制单元127连接，负责对存储器控制单元127自存储器(如231、232)中所撷取的数字信号进行排序重组，使所有的数字信后能够组合成为最后的影像信号输出给处理终端150；(e)传输接口125，与输出重组单元124连接，主要负责将最后完成的影像信号通过接口转换器140输出给处理终端150。
第二部分中的转换器控制单元126及存储器控制单元127，为本发明高速影像扫描系统中的特征所在。其中转换器控制单元126，主要与模拟/数字转换组210连接，可根据影像处理需求来协调控制各个模拟/数字转换器(如211、212)的并行运作方式(如模拟信号接收方式、运作模拟/数字转换器数量……通常须配合高速光感测元件200的运作而决定)；存储器控制单元127，主要与存储器组230连接，用来控制各个存储器(如231、232)的存取运作方式(如使用存储器数量、存储器存取分配方式……通常必须视整体影像扫描的需求状况决定)，当影像处理单元122将数字信号处理完毕之后，本存储器控制单元127便会主动将所有的数字信号并行分配至各个存储器中储存。
(4)存储器组230，其中包含有多个存储器(如第一存储器231至第k存储器232)，主要根据存储器控制单元127的指令执行并行接收、储存及输出数字信号的作业。
有关存储器组230的部分也为本发明高速影像扫描系统的特征所在，值得注意的是，所提到的高速光感测元件200所输出的模拟信号数量、模拟/数字转换组210中负责接收模拟信号的模拟/数字转换器数量及存储器组230中运作的存储器数量之间，采取多对多(或非一对一)的对应关系，但是三者的数量不一定相同，可以依照实际需求进行设计调整，本发明中并未做任何限定。
至于本发明提出的高速影像扫描方法，将配合图3说明如下首先，通过高速光感测元件200中多组光感测元件摄取影像光源转换输出多组模拟信号(步骤300)；接着利用转换器控制单元126控制多组模拟/数字转换器(如211、212)接收模拟信号执行信号转换(步骤310)，即将模拟信号转换成为特殊应用处理单元120可处理的数字信号；由各转换器输出转换后的数字信号将被输出至特殊应用处理单元120中的数据闸121及影像处理单元122进行影像处理(步骤320)，过程中将会利用到缓存单元123来作为影像处理时的缓存缓冲之用，以加快影像处理速度；当数字信号处理完毕之后，将再通过存储器控制单元127主动分配数字信号至存储器组230中的多个存储器(如231、232)(步骤330)；然后由存储器控制单元127控制将各存储器中的数字信号撷取出来，并集中传送至输出重组单元124中执行影像排序作业(步骤340)；最后再由输出重组单元124通过传输接口125将排序后的影像信号输出给处理终端150(步骤350)，传输接口125主要通过与处理终端150之间的接口转换器140来完成影像信号的传输。
本发明高速影像扫描方法的特征在于，同时具有多组的模拟信号并行输出，再通过控制器使用多组的模拟/数字转换器进行信号转换，并且在影像处理过程中也通过控制器运用多个存储器来进行信号的接收、储存和输出，因此整体上的速度将能够大幅提升，为了充分证明本发明系统及方法的可实施性，以下将再通过一个实施例来说明本发明运作状况，请参见图4此一实施例中有以下几个预设前提，包括外部撷取的影像光源共有200个像素点、高速光感测元件200中有两组光感测元件(即第一组光感测元件201及第二组光感测元件202)、模拟/数字转换器210中有两个模拟/数字转换器(即第一模拟/数字转换器211及第二模拟/数字转换器213)均为转换器控制单元126所控制、存储器组230中有两个存储器(即第一存储器231及第二存储器233)均为存储器控制单元127所控制。
首先，将通过高速光感测元件200中的第一组光感测元件201及第二组光感测元件202同时且平均地撷取200个影像光源像素点，因此第1至第100个像素点的模拟信号将由第一组光感测元件201来处理并输出，而第101至第200个像素点的模拟信号将由第二组光感测元件202来处理并输出(本实施例中，每组模拟信号中均同时包含R、G、B三种原色信号，但其实通过不同高速光感测元件200的设计也可使每组模拟信号中仅具有R、G、B三种原色信号其中之一)。
在转换器控制单元126的控制之下，第一组光感测元件201所输出的模拟信号，将由第一模拟/数字转换器211所接收，而第二组光感测元件202所输出的模拟信号，将由第二模拟/数字转换器213所接收，并且以并行处理的方式将所有的模拟信号均转换为数字信号后输出至特殊应用处理单元120(由第一模拟/数字转换器输出第1至第100个像素的数字信号，而由第二模拟/数字转换器输出第101至第200个像素的数字信号，但也可依转换器控制单元126设定采取非一对一方式进行)。
数字信号进入到特殊应用处理单元120之后，主要由数据闸121以及影像处理单元122两个部分负责进行数字信号的影像处理的程序，处理完毕之后，将再由存储器控制单元127负责控制将所有的数字信号分配储存至第一存储器231与第二存储器233中(在本实施例中采取平均分配的方式，因此第1至第100个像素的数字信号将被储存在第一存储器231中，而第101至第200个像素的数字信号则被储存至第二存储器233中，但也可依存储器控制单元127设定采取非平均分配的方式进行)。
最后，再由存储器控制单元127将储存在各个存储器中的数字信号依照第1、第101、第2、第102……的顺序自存储器中取出，并提供给特殊应用处理单元120的输出重组单元124进行完整输出影像信号的重组排序作业，最后将整个影像信号以正常的排列顺序，即第1、第2、第3……第199、第200的顺序通过传输接口125与接口转换器140之间的连接输出给处理终端150，完成整个高速影像扫描的作业。
虽然本发明以前述较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附权利要求为准。
权利要求
1.一种高速影像扫描系统，可用来高速处理外部摄取的模拟影像光源，并将处理后的数字影像信号高速输出至外部一处理终端使用，其中该系统包含一高速光感测元件，具有多组光感测元件，用以同时并行处理所撷取的影像光源及输出对应多组模拟信号；一模拟/数字转换组，具有多组模拟/数字转换器，用以并行接收及处理该模拟信号，并可将该模拟信号转换为多个数字信号；一存储器组，具有多个存储器，用以并行接收、储存及输出该数字信号；及一特殊应用处理单元，用以接收该数字信号进行影像处理，并输出重组后的多个影像信号供该处理终端使用，包含一转换器控制单元，与该模拟/数字转换组连接，用以根据影像处理需求协调控制各该模拟/数字转换器的并行运作方式；及一存储器控制单元，与该存储器组连接，用以根据影像处理需求协调控制各该存储器的并行运作方式。
2.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该高速光感测元件为接触式影像传感器。
3.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该高速光感测元件为电荷耦合元件。
4.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，所述光感测元件采取固态阵列方式排列。
5.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该模拟信号为同时包含R、G、B原色信号。
6.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该模拟信号为R、G、B原色信号其中之一。
7.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该特殊应用处理单元还包含一数据闸，与该模拟/数字转换组连接，用以接收各该模拟/数字转换器的该数字信号进行影像处理；一影像处理单元，与该数据闸连接，用以接收该数字信号进行影像处理；一缓存单元，用以作为该数据闸及该影像处理单元影像处理时的该数字信号缓存使用；及一输出重组单元，与该存储器控制单元连接，用以将撷取自各该存储器的该数字信号排序重组为该影像信号加以输出。
8.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该特殊应用处理单元还包含一传输接口，用以与该处理终端的一接口转换器连接，进行该影像信号的传输。
9.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，该特殊应用处理单元为应用特定集成电路。
10.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，所述多组光感测元件、所述多组模拟/数字转换器及所述多个存储器的数量相等。
11.如权利要求1所述的高速影像扫描系统，其特征在于，所述多组光感测元件、所述多组模拟/数字转换器及所述多个存储器的数量不相等。
12.一种高速影像扫描方法，可用来高速处理外部摄取的模拟影像光源，并将处理后的数字影像信号高速输出至外部一处理终端使用，其中该方法包含下列步骤通过一高速光感测元件中多组光感测元件摄取影像光源转换输出多组模拟信号；利用一转换器控制单元控制多组模拟/数字转换器接收该模拟信号执行信号转换；各该转换器输出转换后的多个数字信号至一数据闸及一影像处理单元进行影像处理；通过一存储器控制单元主动分配处理后的该数字信号至多个存储器中；由该存储器控制单元控制自各该存储器中撷取各该数字信号利用一输出重组单元进行影像排序；及通过一传输接口输出排序后的多个影像信号至该处理终端。
13.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，该高速光感测元件为接触式影像传感器。
14.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，该高速光感测元件为电荷耦合元件。
15.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，所述光感测元件采取固态阵列方式排列。
16.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，该模拟信号为同时包含R、G、B原色信号。
17.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，该模拟信号为R、G、B原色信号其中之一。
18.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，该处理终端通过一接口转换器与该传输接口连接，进行该影像信号的传输。
19.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，所述多组光感测元件、所述多组模拟/数字转换器及所述多个存储器的数量相等。
20.如权利要求12所述的高速影像扫描方法，其特征在于，所述多组光感测元件、所述多组模拟/数字转换器及所述多个存储器的数量不相等。
全文摘要
一种高速影像扫描系统及其方法，该高速影像扫描系统包含具有多组光感测元件的高速光感测元件；具有多组模拟/数字转换器的模拟/数字转换组；具有多个存储器的存储器组；以及包含转换器控制单元、存储器控制单元在内的特殊应用处理单元。该系统利用可以同时输出多组R、G、B原色信号的高速光感测元件，配合在特殊应用处理单元中负责协调控制的转换器控制单元及存储器控制单元，使多组模拟/数字转换器及多个存储器能够并行运作，以将外部摄取的模拟影像光源以高速处理方式输出至处理终端，从而完成整个高速影像扫描的作业。
文档编号H04N5/335GK1735140SQ20041005773
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月10日 优先权日2004年8月10日
发明者钟贺闵 申请人:光宝科技股份有限公司