专利名称：带有速度补偿单元的图像扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种图像扫描装置，特别是在扫描运动方向上进行失真补偿的装 置，通过记录高速扫描过程中速度变化曲线对图像变形进行补偿。
背景技术：
现有扫描设备其扫描原理基本相同，即通过光电转换元件(如(XD、C0MS、CIS等) 对文档进行的“一条线”扫描被称为“主扫描”，而将光电转换元件相对于原稿的平行移动的 扫描输入称为“副扫描”。“副扫描”的实现方式包括平行移动光电转换元件和平行移动原 稿两种。平行移动光电转换元件的方式多应用于低速产品，平行移动原稿则多应用于高速女口广 PFt ο平板扫描仪速度较低，其通常的结构包括取景台、安装主扫描元件1并可以沿Y方 向移动的可移动支架6，文档被放置在取景台上，可移动支架6勻速通过扫描区域由主扫描 元件1记录图像数据。由于扫描时文档运动速度的变化是导致图像失真的一个关键因素，而现有的解决 方案则侧重于传动机构的改良、或者采用较复杂的传感器和运算器模块，甚至于牺牲扫描 速度。发明内容本实用新型的目的则是针对上述现有技术的不足，为满足高速的图像采集需求， 设计了一种用于扫描装置的速度补偿单元，可以对高速扫描时获得的图像数据进行速度补 偿，保证图像的质量。本实用新型的目的可以通过以下措施来实现本实用新型包括主扫描元件1、用 于移动文档的传动机构、文档运动通道和速度补偿单元，速度补偿单元至少包括一个或一 组安装在文档运动通道一侧的扫描速度记录器2和运算模块。扫描速度记录器2用于全程拍摄文档通过主扫描元件的过程中含有速度特征的 摄像数据，扫描速度记录器2为线形光电转换元件，可以是CCD、CIS等光电转换元件。运算 模块可以采用单片机，运算模块根据扫描速度记录器2的摄像数据计算出文档通过主扫描 元件时Y方向的扫描速度变化参数曲线，并通过该参数曲线对运动方向上所产生的失真图 像还原。在文档运动通道面对扫描速度记录器2的另一侧，设置有辅助测定文档运动速度 的背景挡板5，该背景挡板5可以是单色背景或者带有距离标记线的背景，扫描速度记录器 2通过拍摄并分析背景区域的变化，获得扫描速度特征。本实用新型的有益效果为通过全程拍摄文档通过主扫描元件的过程，可以最直接的计算文档的运动速度， 并对运动方向上所产生的失真图像还原。既不需要精密的传动机构、也不需要复杂的传感 器和运算器模块，即可实现高速扫描过程。
图1为本发明实施例的原理图示意图。图2为本发明的另一实施例的原理图示意图。图3为本实用新型的速度补偿单元的工作原理流程图-模式1。图4为本实用新型的速度补偿单元的工作原理流程图-模式2。图中1、主扫描元件；2扫描速度记录器；3取景台；4、缩小型光学系统；5、背景挡 板；可移动支架6;标志线7。
具体实施方式
下面依托本领域的基本常识，结合附图对本实用新型作进一步地说明本实用新型的带有速度补偿单元的图像扫描装置，主扫描元件1扫描范围是X方 向从Xl到X2的虚线箭头所包括的范围。扫描速度记录器2安装在文档运动通道一侧，安 装方向垂直于主扫描元件。扫描速度记录器2可以全程拍摄文档运动方向上的一条线，其 范围为Y方向从Yl到Y2的虚线箭头所包括的范围(如图1、图2所示)，并通过该参数曲 线对运动方向上所产生的失真图像还原。由于仅拍摄文档运动的一条线的录像，拍摄速度 和质量可以得到保障。运算模块可以安装在图像扫描装置的任意位置，与主扫描元件1和 扫描速度记录器2相联接，对失真图像进行分析和还原。扫描速度记录器2可以通过获取文档边缘相对于背景运动的录像即可获得扫描 速度曲线。对于平板扫描仪而言可以通过记录可移动支架6的运动轨迹，即可获得主扫描 元件1的运动速度曲线，即扫描速度曲线。按200DPI的分辨率扫描幅面为X01*Y01英寸的文档为例，扫描后图像为Χ02*Υ02 像素(Χ02 = X01*200DPI, Y02 = Y01*200DPI)。正常扫描速度为V页/分钟，扫描设备最 快和最慢的瞬时扫描速度为Vl和V2(V1 > V > V2)，扫描设备的传动系统产生的瞬时速度 的差异应可以控制在士 30%之内。由于瞬时的速度差异造成了图像的失真，即图像在Y方 向上产生拉伸或收缩，可通过速度补偿单元进行修正。X方向主扫描光电转换元件1摄像的分辨率应大于等于X2个像素，摄像速度应大 于等于V*Y2桢/分钟。Y方向扫描速度记录器2摄像的分辨率应大于等于Y02个像素，摄 像速度应大于等于V*Y2桢/分钟。Y方向拍摄的图像为背景图像，如果文档未进入扫描区域，则Y方向背景图像不 会随文档运动而改变，当文档一侧边缘进入扫描区域后，Y方向的图像则随扫描的过程而 改变。随着文档在Y方向移动，主扫描光电转换元件1按固定时间间隔获取文档图像，从 而形成一组图像LX，数量为η个(LXl，LX2，LX3，... LXn)，同时扫描速度记录器2也按固 定时间间隔获取文档边缘移动的图像，从而形成另一组图像LY，数量为m个(LY1，LY2， LY3，. . . LYm)。运算模块通过对LY图像组进行分析，抽取对应的LX图像组中有效的数据， 重新组合而形成正式图像组LXX，最终将修正后的LXX图像组按顺序合并即可形成最终的 文档图像。实施例1 采用如图1所示的结构，将扫描速度记录器2可以沿Y方向固定在取景台外侧，并在可移动支架6外侧与扫描速度记录器2对应的位置上沿X方向安装标志线7，标志线7位 于扫描速度记录器2和背景挡板5中间。在扫描速度记录器2能够固定拍摄整个Y方向的 背景，可以在在扫描速度记录器2之前安置一个缩小型光学系统4，缩小型光学系统4可以 通过一组透镜实现。在扫描文档时扫描速度记录器( 固定拍摄整个Y方向的背景和运动在其中的标 志线，通过识别标志线的位置即可确定扫描速度。实施例2 采用如图2所示的结构，将扫描速度记录器2固定在可移动支架6上，在扫描文档 时扫描速度记录器2随同可移动支架6 —起移动拍摄Y方向的运动背景。此时，扫描速度 记录器2所拍摄的背景区域是一个运动区域(非固定拍摄整个背景区域)，因此与其对应的 背景挡板5的条纹可以采用等距或渐变的条纹以辅助测定运动速度和位置；实施例3 在低精度工作模式下，采用实施例1的结构，步进为1，运算模块的工作流程如图3 所示X方向主扫描光电转换元件1摄像速度设定为V*Y2桢/分钟，Y方向扫描速度记录 器2摄像分辨率为Y02个像素O00DPI)，Y方向扫描速度记录器2摄像速度也设定为V*Y2 桢/分钟。两组元件同步进行摄像，形成两组数量相同的图像组(即m = η Υ02)。逐一对比分析LY的图像组，在正常速度下，应检测各相邻的图像中文档边缘会向 前移动一个像素覆盖相应的背景，此时图像无须修正，直接将对应的LX图像存入正式图像 组LXX。如扫描运动速度较快，累积误差超过1个像素时，会导致相邻的图像中背景位置向 前移动超过一个像素；如扫描运动速度较慢，累积误差超过1个像素时，会导致相邻的图像 中背景位置未向产生移动。对于高速产生的失真，计算相邻的前后两副正常的LX图像的平 均值形成新的图像保存入正式图像组LXX作为弥补；对于低速产生的失真，将未检测到背 景位置移动的对应的LX图像删除，或者计算属于同一位置的多副LX图像的平均值形成新 的图像保存入正式图像组LXX作为弥补。最终将修正后的LXX图像组按顺序合并即可形成 最终的文档图像。实施例4:在高精度工作模式下，采用实施例2的结构，步进为2，运算模块的工作流程如图4 所示X方向主扫描光电转换元件1摄像速度设定为V*Y02M桢/分钟，Y方向扫描速度 记录器2摄像分辨率为400DPI，Y方向扫描速度记录器2摄像速度也设定为V*Y02M桢/ 分钟。两组元件同步进行摄像，形成两组数量相同的图像组(即m = η Υ02*2)。由于扫描设备的机械传动速度变化量是有限的，一般不会超过士30%。而由于LX 和LY的采样频率均提高了一倍，所以可以用第一幅LYl图像作为参照，逐一对比分析LY图 像组中的后续图像，从而找到所有相对应符合背景位置移动条件的LX图像保存入正式图 像组LXX，LX图像组中其他不符合条件的图像可以舍弃。最终将经过筛选的LXX图像组按 顺序合并即可形成最终的文档图像。具体实施时，可以采用其他的摄像速度和分辨率的组合，参考实施例3和实施例4 的工作流程，通过插值计算的方法完成对图像的修正。[0036] 以上各实施例不是对本实用新型的具体限制，在不脱离本实用新型的权利要求书 限定的范围，可以对该装置做出种种具体的修改。
权利要求1.带有速度补偿单元的图像扫描装置，包括主扫描元件(1)、传动机构，其特征是在 于该图像扫描装置包括一个速度补偿单元，所述的速度补偿单元至少包括一个或一组安 装在文档运动通道侧向的扫描速度记录器( 和运算模块，其中扫描速度记录器( 用于 获得文档通过主扫描元件(1)时含有速度特征的摄像数据，运算模块根据扫描速度记录器 (2)获得的摄像数据计算出文档的扫描速度变化参数曲线，并通过该参数曲线对运动方向 上所产生的失真图像进行还原。
2.根据权利要求1所述的带有速度补偿单元的图像扫描装置，其特征在于所述的扫 描速度记录器(2)是线形光电转换元件，安装方向垂直于主扫描元件(1)。
3.根据权利要求1所述的带有速度补偿单元的图像扫描装置，其特征在于在文档运 动通道面对扫描速度记录器O)的另一侧，设置有辅助测定文档运动速度的背景挡板(5)， 该背景挡板( 是单色背景或者带有距离标记线的背景。
4.根据权利要求1所述的带有速度补偿单元的图像扫描装置，其特征在于所述的扫 描速度记录器O)固定在可移动支架(6)上，在扫描文档时扫描速度记录器O)随同可移 动支架(6) —起移动拍摄Y方向的运动背景，与其对应的背景挡板(5)的条纹采用等距或 渐变的条纹以辅助测定运动速度。
5.根据权利要求1所述的带有速度补偿单元的图像扫描装置，其特征在于所述的扫 描速度记录器( 沿Y方向固定在取景台外侧，并在可移动支架(6)外侧与扫描速度记录 器(2)对应的位置上沿X方向安装标志线(7)，标志线(7)位于扫描速度记录器(2)和背景 挡板(5)中间，在扫描文档时扫描速度记录器O)固定拍摄整个Y方向的背景和运动在其 中的标志线。
专利摘要带有速度补偿单元的图像扫描装置，包括主扫描元件(1)、传动机构和文档运动通道，其特征是在于该图像扫描装置包括一个速度补偿单元，所述的速度补偿单元至少包括一个或一组安装在文档运动通道一侧的扫描速度记录器(2)和运算模块，其中扫描速度记录器(2)用于获得文档通过主扫描元件(1)时含有速度特征的摄像数据，运算模块根据扫描速度记录器(2)获得的摄像数据计算出文档的扫描速度变化参数曲线，并通过该参数曲线对运动方向上所产生的失真图像进行还原。
文档编号H04N1/04GK201830342SQ20102026516
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者吴智翔 申请人:吴伟佳