CN104335566A - 利用两种颜色捕捉扫描线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描仪。该扫描仪具有有三种不同颜色的三个光源。当捕捉每条扫描线时，该扫描仪仅使用这三个光源中的两个。该扫描仪通过每隔一条扫描线交替使用这三种颜色中的两种来完成这一点。

Description

利用两种颜色捕捉扫描线

背景技术

扫描仪形成多种形式。一些扫描仪具有传感器阵列，该传感器阵列具有同时扫描三种颜色的三行传感器。这三行传感器中的每行具有不同的滤色器。通常，这些类型的扫描仪使用利用宽谱光源照亮待扫描对象的光源。该宽谱光源是通常具有三种不同荧光物质的荧光灯，或者是白色LED。其它类型的扫描仪可以使用能检测宽带光频率的单行无过滤的传感器(通常被称为宽带传感器)。这种类型的扫描仪使用三种不同的光源，通常是红色发光二极管(LED)、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。这些LED被交替地施以脉冲以用这三种不同颜色照亮每条扫描线。

附图说明

图1是本发明的示例实施例中的扫描仪100的框图。

图2是本发明的示例实施例中的扫描线的曝光的图。

图3a是本发明的示例实施例中的示例扫描线顺序。

图3b是本发明的示例实施例中的重建算法的流程图。

具体实施方式

图1-图3和以下描述说明具体示例，以教导本领域技术人员如何获得和使用本发明的最佳模式。为了教导创造性原理，已经简化或省略一些传统方面。本领域技术人员将理解落入本发明的范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将理解，下面描述的特征可以以各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明不是由下面描述的具体示例限制，而是仅由权利要求及其等同物限制。

通常，扫描仪通过捕捉来自对象的多条扫描线来创建该对象的图像。每条扫描线由多个像素组成。通常，对象的完整颜色展现需要图像中每个像素的三种不同颜色值。例如，在RGB颜色空间中，像素将用红色值、绿色值和蓝色值展现。在数字领域，每个值可以通过限定的多个比特(例如8个、10个、12个或者16个比特)来展现。因此，对象的图像将包含多个扫描线，其中每条扫描线具有多个像素，并且每个像素将具有三个颜色值。

当使用宽带传感器扫描对象时，扫描仪通常对每条扫描线进行三次曝光，对每种颜色曝光一次。扫描仪会针对每次曝光用不同颜色的光照亮对象。以限定的顺序使用不同颜色的光，例如首先是红色光，然后是绿色光，然后是蓝色光。在一些扫描仪中，在所有三次曝光期间，光学头(还被称为笔架(carriage))保持静止。当光学头保持静止时，三次曝光在被扫描的对象上具有相同的物理区域。在其它示例中，在平台式扫描仪中光学头在每次曝光期间在静止的被扫描对象下方保持运动，或者在自动文档馈送器中使被扫描对象移动跨过静止的光学头。因此，三次曝光针对被扫描对象上的邻近区域。三次不同曝光将结合成扫描仪中的一条扫描线。

图1是本发明的示例实施例中的扫描仪100的框图。扫描仪100具有控制器102、扫描头104以及驱动***106。控制器102联接至扫描头104和驱动***106，并且控制扫描仪。控制器102可以包括处理器、ASIC、I/O模块、存储器等。存储器可以既包括易失性存储器又包括非易失性存储器。在存储器中存储的代码在由处理器执行时使扫描仪执行功能，例如扫描。驱动***106机械地联接至扫描头104，并且在扫描期间移动扫描头104。

扫描头104可以包括传感器阵列和一个或多个光源。扫描头104可以包括接触式图像传感器(CIS)，或者可以具有折叠式光学器件的电荷耦合器件(CCD)。在本示例中，扫描头104具有单个无过滤的传感器(通常称为宽带传感器)以及三组不同颜色的光源。扫描仪可以具有IR截止滤波器，以防止不可见的IR光影响该无过滤的传感器。在本示例中，光源是不同颜色的发光二极管(LED)。该宽带传感器可以检测从待扫描对象反射的宽频带的可见光。这三组不同颜色的LED被控制器102交替地选通，以照亮待扫描对象。通过交替地选通三种不同颜色的光，该宽带传感器可以用于检测来自待扫描对象的三种不同颜色。通常，这三组LED是红色、绿色和蓝色(RGB)。但是，可以使用不同颜色空间中的三种颜色，例如青色、黄色和洋红色(CYM)。

在本发明的一个示例实施例中，扫描仪100将对每条扫描线只进行两次曝光。在每条扫描线中，一种颜色的光用于这两次曝光之一。在每条扫描线中使用的那个颜色将被称为参考颜色。其它两种颜色的光在扫描线之间交替。图2是本发明的示例实施例中的扫描线的曝光的图。

图2示出多条扫描线1-N。每条扫描线包含使用两种不同颜色的光的两次曝光。在本示例中，绿色是参考颜色，因此每条扫描线具有使用绿色光的一次曝光。每隔一条扫描线使用另两种颜色(红色和蓝色)。扫描线1具有使用红色光的一次曝光和使用绿色光的一次曝光。扫描线2具有使用蓝色光的一次曝光和使用绿色光的一次曝光。扫描线3具有使用红色光的一次曝光和使用绿色光的一次曝光，等等。这些扫描线的曝光顺序是RGBGRGBG...。因为每条扫描线仅需要两次曝光，所以该扫描仪与对每条扫描线使用三次曝光的扫描仪相比可以更快地扫描对象。

图2中的每条扫描线仅为该扫描线中的每个像素捕捉两种不同颜色。因为对象的全色彩展现需要扫描线中每个像素的三种不同颜色值，所以每条扫描线中的每个像素缺失一种颜色值。奇数编号的扫描线缺失蓝色值，偶数编号的扫描线缺失红色值。可以以多种方式重建每条扫描线缺失的颜色值。

在本发明的一个示例实施例中，来自参考通道的信息用于指导缺失的颜色通道的重建。因为绿颜色最密切地展现亮度并且因此最好地保留扫描分辨率细节，所以绿色是全分辨率参考通道的一种选择。图3a是本发明的示例实施例中的示例扫描线顺序。在图3a中，已经将绿色扫描线选择作为参考颜色通道。

以下面的方式重建扫描线中缺失的颜色像素值：通过将参考线像素向上或者向下“移位”扫描线的一半，将参考颜色扫描线像素与当前缺失的像素颜色扫描线对齐。因此，前一扫描线中的绿色像素值g0向上移动扫描线的一半，并且成为对齐的绿色像素g0a。当前扫描线中的绿色像素g1成为g1a，下一扫描线中的绿色像素g2成为g2a。在一个示例实现方式中，使用双三次样条滤波器(bi-cubic splinefilter)实施像素移动或移位一半扫描线，但是任何适合的滤波器可以达到相似的结果。一旦被位移，绿色像素就与来自相同扫描线的对应红色像素和蓝色像素“对齐”。这在每条扫描线的曝光期间，补偿扫描头的移动。

图3b是本发明的示例实施例中的重建算法的流程图。一旦对齐了参考像素，该重建算法就在步骤320处开始。为了清楚，用于对齐的“a”已从像素符号中删掉。对于每条扫描线，计算参考后向差和参考前向差。参考后向差(bdiff)被定义为当前扫描线中的参考像素和前一扫描线中的参考像素之间的差。参考前向差(fdiff)指当前扫描线中的参考像素和下一扫描线中的参考像素之间的差。因此，对于当前扫描线来说，bdiff＝g1–g0并且fdiff等于g1–g2。对于当前扫描线来说，红色像素值正被重建。

在步骤322处，将bdiff和fdiff比较。如果bdiff小于fdiff，则流程在步骤324处继续，否则流程在步骤330处继续。在步骤324处，计算从下一扫描线重建的颜色的像素值r2以及fdiff之和(sum＝r2+fdiff)。将该和与从前一扫描线重建的颜色的值(即r0)相比较。如果该和(sum)大于从前一扫描线重建的颜色的值(即sum>r0)，则流程在步骤326处继续。否则，流程在步骤328处继续。在步骤326处，当r2+fdiff>r0时，将被重建的像素设置为来自前一扫描线的值，即设置r1等于r0。在步骤328处，当r2+fdiff不大于r0时，将被重建的像素值设置为该和的值，即设置r1等于r2+fdiff。

在步骤330处，当bdiff大于fdiff时，计算从前一扫描线重建的颜色的像素值r0以及bdiff之和(sum＝r0+bdiff)。将该和(sum)与从下一扫描线重建的颜色的值(即r2)相比较。如果该和大于从下一扫描线的重建的颜色的值(即sum>r2)，则流程在步骤334处继续。否则，流程在步骤332处继续。在步骤334处，当r0+bdiff>r2时，将被重建的像素设置为来自下一扫描线的值，即设置r1等于r2。在步骤332处，当r0+bdiff不大于r2时，将被重建的像素值设置为该和的值，即设置r1等于r0+bdiff。

在本发明的另一示例实施例中，使用参考前向差和参考后向差以及参考前向比和参考后向比重建缺失颜色的像素值。首先，通过将参考线像素向上或者向下“移位”扫描线的一半，使参考颜色扫描线像素与当前缺失的像素颜色的扫描线对齐。在本示例中，绿色是参考颜色，缺失的颜色是红色(见图3)。因此，前一条扫描线中的绿色像素值g0向上移动扫描线的一半并且成为对齐的绿色像素g0a。当前扫描线中的绿色像素g1成为g1a并且下一条扫描线中的绿色像素g2成为g2a。在一个示例实现方式中，使用双三次样条滤波器实施像素移动或移位扫描线的一半。

一旦对齐了参考像素，就针对每条扫描线计算参考后向差和参考前向差。为了清楚，用于对齐的“a”已从像素符号中删掉。参考后向差(bdiff)被定义为当前扫描线中的参考像素和前一扫描线中的参考像素之间的差。参考前向差(fdiff)指的是当前扫描线中的参考像素和下一扫描线中的参考像素之间的差。因此，对于当前扫描线来说，bdiff＝g1–g0并且fdiff等于g1–g2。

还计算参考后向比和参考前向比。参考后向比(bratio)被定义为当前扫描线中的参考像素与前一扫描线中的参考像素之间的比。参考前向比(fratio)指的是当前扫描线中的参考像素与下一扫描线中的参考像素之间的比。因此，对于当前扫描线来说，bratio＝g1/g0并且fratio＝g1/g2。

为了确定缺失颜色(本示例中为红色)的像素值，将参考后向差和参考前向差相比较。当bdiff小于fdiff时，计算从下一扫描线重建的颜色的像素值r2与fratio之乘积(product＝r2*fratio)。当该乘积(r2*fratio)大于前一扫描线中相同颜色像素值r0时，设置r1等于r0。否则，设置r1等于乘积r2*fratio。

当bdiff不小于fdiff时，计算从前一扫描线重建的颜色的像素值r0与bratio之乘积(product＝r0*bratio)。当该乘积(r0*bratio)大于下一扫描线中相同颜色的像素值时，或者当r0*bratio>r2时，设置r1等于r2。否则，设置r1等于乘积r0*bratio。其它方法也可以用于重建缺失颜色的像素值。

Claims (10)

1.一种扫描仪，包括：

宽带传感器，用于感测来自待扫描对象的光；

三种光源，用于将光指向所述待扫描对象上，每种光源产生不同颜色的光；

控制器，用于控制所述扫描仪，所述控制器联接至所述三种光源及所述宽带传感器，所述控制器捕捉来自所述待扫描对象的多条扫描线；

所述控制器使用第一颜色的光来捕捉所述多条扫描线中的每条扫描线；

所述控制器在第二颜色的光和第三颜色的光之间交替以捕捉所述多条扫描线，从而仅使用这三种不同颜色的光中的两种颜色的光捕捉所述多条扫描线中的每条扫描线。

2.根据权利要求1所述的扫描仪，其中所述三种光源是发光二极管(LED)。

3.根据权利要求1所述的扫描仪，其中三种颜色是红色、绿色和蓝色。

4.根据权利要求1所述的扫描仪，其中所述多条扫描线中的每条扫描线包括用于照亮所述扫描线的所述两种颜色的像素值，并且所述控制器重建每条扫描线的第三颜色的像素值，其中所述第三颜色是未用于照亮该扫描线的光的颜色。

5.根据权利要求4所述的扫描仪，其中每条扫描线的第三颜色的像素值是使用参考前向差和参考后向差重建的。

6.根据权利要求5所述的扫描仪，其中每条扫描线的第三颜色的像素值是使用参考前向比和参考后向比重建的。

7.根据权利要求1所述的扫描仪，其中用于照亮所述多条扫描线中的每条扫描线的第一颜色是绿色。

8.一种对象的扫描方法，包括：

a)捕捉用参考颜色照亮的第一扫描线的第一曝光，并且捕捉用两种交替颜色中的第一颜色照亮的所述第一扫描线的第二曝光；

b)捕捉用所述参考颜色照亮的第二扫描线的第一曝光，并且捕捉用所述两种交替颜色中的第二颜色照亮的所述第二扫描线的第二曝光；

重复步骤a)和步骤b)，直到所述对象已被扫描为止。

9.根据权利要求8所述的扫描方法，进一步包括：

重建表示所述第一扫描线的针对所述两种交替颜色中所述第二颜色的第三曝光的值；以及

重建表示所述第二扫描线的针对所述两种交替颜色中所述第一颜色的第三曝光的值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中被重建的值是使用参考前向差和参考后向差重建的。