CN104980605B - 图像读取设备和用于图像读取设备的相位差校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像读取设备和用于图像读取设备的相位差校正方法。该图像读取设备包括光学器件和AD转换器，光学器件用于在点时钟信号CLK有效时采集被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号，AD转换器用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像数据，该相位差校正方法包括：获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据；由多个数字图像数据确定校正相位差。通过本发明，解决了现有技术的图像读取设备所存在的图像处理时点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差不易确定的问题。

Description

图像读取设备和用于图像读取设备的相位差校正方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种图像读取设备和用于图像读取设备的相位差校正方法。

背景技术

随着无纸化办公的发展，扫描仪、传真机等图像读取设备得到广泛的应用，现有技术中，图像读取设备中获取介质图像的光学器件通常为电荷耦合图像传感器（Charge-coupled Device，简称CCD）或者接触式图像传感器（Contact Image Sensor，简称CIS），图像读取设备工作时，光学器件读取介质的光学图像，将光信息转化为模拟电信号，即模拟图像信号，并将模拟图像信号输出至AD转换器，AD转换器对其进行AD转换后生成数字图像信号，图像读取设备将数字图像信号上传到计算机。

图1是现有技术的图像读取设备的模块组成示意图，如图所示，图像读取设备包括处理器1、光学器件2、AD转换器3，处理器1向光学器件2和AD转换器3输出控制信号，其中，向光学器件2输出的控制信号包括行时钟信号SI、点时钟信号CLK，向AD转换器3输出的控制信号包括采样时钟信号CDSCLK、AD转换时钟ADCCLK。图2为现有技术的图像读取设备的图像读取控制信号的时序图，如图2a所示，光学器件2在接收到有效的行时钟信号SI后启动一点行像素点的图像数据采集，其中，光学器件2在点时钟信号CLK的每个上升沿到来时采集一个像素点的图像，生成该像素点的模拟图像信号，光学器件2将一点行像素点的模拟图像信号A_SIG传输至AD转换器3，AD转换器3在采样时钟信号CDSCLK的每个下降沿到来时对模拟图像信号A_SIG进行采样，并在AD转换时钟ADCCLK的每个上升沿到来时对各采样点（如d1、d2、d3……等）的电压值进行AD转换，生成数字图像信号D_SIG。

现有技术中，对于图像读取设备，设计者通过查阅光学器件2及AD转换器3的技术手册，将处理器1输出的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为理论值，以使AD转换器3在采样时钟信号CDSCLK有效时对模拟图像信号A_SIG进行采样的采样点位于模拟图像信号A_SIG的平稳区域。比如，图1中点时钟信号CLK与采样时钟信号CDSCLK的相位差的理论值为90°。但是，由图1可知，行时钟信号SI和点时钟信号CLK由处理器1输出至光学器件2后，光学器件2开始采集各像素点的图像，然后输出模拟图像信号A_SIG至AD转换器3，而采样时钟信号CDSCLK则直接由处理器1输出至AD转换器3，由于行时钟信号SI和点时钟信号CLK由处理器1输出至光学器件2的过程、光学器件2进行模拟图像采集的过程，以及模拟图像信号A_SIG由光学器件2输出至AD转换器3的过程均存在一定的延时，因此，按照技术手册中理论值设置点时钟信号CLK与采样时钟信号CDSCLK的相位差时，处理器1输出具有设定理论相位差的点时钟信号CLK、采样时钟信号CDSCLK，如图2b所示，AD转换器3实际接收到的模拟图像信号A_SIG'与理论理想模拟图像信号A_SIG存在一定的延时△t，AD转换器3在采样时钟信号CDSCLK有效时对模拟图像信号A_SIG'进行采样的采样点（如d1'、d2'、d3'……等）可能偏离模拟图像信号A_SIG'的平稳区域。当AD转换器3对模拟图像信号进行采样的采样点偏离模拟图像信号的平稳区域时，就会导致对采样信号进行AD转换后获取的数字图像并非最佳图像，即图像读取设备的扫描图像质量下降。

为了解决上述问题，图像读取设备的开发过程中，设计者往往根据某一台图像读取设备进行图像处理时的实际信号测量结果调整点时钟信号CLK与采样时钟信号CDSCLK的相位差，比如，将二者的相位差由理论值90°调整为120°，使AD转换器3在采样时钟信号CDSCLK有效时对实际接收到的模拟图像信号A_SIG'进行采样的采样点处于模拟图像信号A_SIG'的平稳区域，并将调整后的相位差作为预设值，在设备出厂时对同一批次的多台图像处理设备进行相位差设置。但是，由于受环境、时间、器件差异、光学器件2的连接线的长度等因素的影响，AD转换器3实际接收到的模拟图像信号A_SIG'与理论理想模拟图像信号A_SIG之间的延时△t具有不确定性，当将同一批次的多台图像读取设备的点时钟信号CLK与采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为出厂时的预设值时，由于该预设值是固定的且多台图像读取设备之间存在差异性，或受图像读取设备使用时间的影响，仍会存在AD转换器3对实际接收到的模拟图像信号A_SIG'进行采样的采样点偏离模拟图像信号A_SIG'的平稳区域的现象。此时，制造商需要在设备出厂时对每台图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量，从而确定该台设备的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的最佳相位差，或者用户需要在设备使用过程中定期对图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量，从而确定该台设备在当前状态下的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的最佳相位差。通过对图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量确定图像读取设备的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的最佳相位差，操作复杂，给操作者带来了极大的不便。

针对现有技术的图像读取设备所存在的图像处理时点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差不易确定的问题，目前尚未提出有效解决方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种图像读取设备和用于图像读取设备的相位差校正方法，以解决现有技术的图像读取设备所存在的图像处理时点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差不易确定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种图像读取设备，该图像读取设备用于对被扫描介质进行图像数据采集，该图像读取设备包括：光学器件，用于在点时钟信号CLK有效时采集被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号；AD转换器，用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对光学器件输出的模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像信号；处理器，用于获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据，并由多个数字图像数据确定校正相位差，其中，校正相位差为执行图像数据采集所需的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，处理器用于依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，多个AD值包括第一AD值和第二AD值，并且第二AD值为获取到第一AD值之后获取到的下一个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点；并判断第二AD值相对于第一AD值的变化值是否小于预设阈值；如果判断出第二AD值相对于第一AD值的变化值小于预设阈值，则确定第二AD值或第一AD值对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为校正相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，处理器用于依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点；以及依次判断多个AD值中的当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值；当变化值小于预设阈值时，记录当前AD值对应的采样点为优选采样点；将顺次相邻的多个优选采样点划分为一个优选组，得到多个优选组；依次计算多个优选组中各优选组中优选采样点的个数；确定包含优选采样点个数最多的优选组，并将确定的优选组中中间的优选采样点对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差作为校正相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，处理器用于依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点；以及获取多个AD值中顺次相邻的m个AD值，计算m个AD值的均值，得到第一均值；获取m个AD值中的前m-1个AD值，计算m-1个AD值的均值，得到第二均值；判断第一均值相对于第二均值的变化是否小于预设阈值；如果变化值小于预设阈值，则确定m个AD值中的第m个AD值对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为校正相位差。

进一步地，图像读取设备还包括：存储器，用于在由多个数字图像数据确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差之后，存储校正相位差，其中，光学器件和AD转换器还用于在处理器的控制下基于校正相位差进行图像读取。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种用于图像读取设备的相位差校正方法。图像读取设备用于对被扫描介质进行图像数据采集，图像读取设备包括光学器件和AD转换器，光学器件用于在点时钟信号CLK有效时采集被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号，AD转换器用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像数据，相位差校正方法包括：获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据；由多个数字图像数据确定校正相位差，其中，校正相位差为执行图像数据采集所需的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，多个AD值包括第一AD值和第二AD值，并且第二AD值为获取到第一AD值之后获取到的下一个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点。由多个数字图像数据确定校正相位差包括：判断第二AD值相对于第一AD值的变化值是否小于预设阈值；如果判断出第二AD值相对于第一AD值的变化值小于预设阈值，则确定第二AD值或第一AD值对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为校正相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点。由多个数字图像数据确定校正相位差包括：依次判断多个AD值中的当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值；当变化值小于预设阈值时，记录当前AD值对应的采样点为优选采样点；将顺次相邻的多个优选采样点划分为一个优选组，得到多个优选组；依次计算多个优选组中各优选组中优选采样点的个数；确定包含优选采样点个数最多的优选组，并将确定的优选组中中间的优选采样点对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差作为校正相位差。

进一步地，光学器件用于对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点。由多个数字图像数据确定校正相位差包括：获取多个AD值中顺次相邻的m个AD值，计算m个AD值的均值，得到第一均值；获取m个AD值中的前m-1个AD值，计算m-1个AD值的均值，得到第二均值；判断第一均值相对于第二均值的变化值是否小于预设阈值；如果变化值小于预设阈值，则确定m个AD值中的第m个AD值对应点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为校正相位差。

进一步地，在由多个数字图像数据确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差之后，相位差校正方法包括：在图像读取设备中存储校正相位差；控制图像读取设备基于校正相位差进行图像读取。

通过本发明，先获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据，然后由多个数字图像数据确定校正相位差，并将该校正相位差作为执行图像数据采集所需的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差，解决了现有技术的图像读取设备所存在的图像处理时相位差不易确定的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的图像读取设备的模块组成示意图；

图2a是现有技术的图像读取设备的图像读取控制信号的第一时序示意图；

图2b是现有技术的图像读取设备的图像读取控制信号的第二时序示意图；

图3是根据本发明第一实施例的图像读取设备的模块组成示意图；

图4是根据本发明第一实施例的图像读取设备的相位差校正方法；

图5是根据本发明第二实施例的图像读取设备的相位差校正方法；

图6是根据本发明第二实施例的图像读取设备的图像读取控制信号的时序示意图；

图7是根据本发明第三实施例的图像读取设备的相位差校正方法；

图8是根据本发明第四实施例的图像读取设备的相位差校正方法；

图9是根据本发明第二实施例的图像读取设备的模块组成示意图；以及

图10是根据本发明第三实施例的图像读取设备的模块组成示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图3是根据本发明第一实施例的图像读取设备的模块组成示意图，如图3所示，图像读取设备100包括CPU10、通信接口11、FPGA（现场可编程门阵列）12、光学器件13、AD转换器14、存储器15以及指示器16。

CPU10，用于控制其他各模块执行工作，比如，CPU10控制FPGA12的应用程序加载以使FPGA12可以正常工作，CPU10控制通信单元11执行与主机（如与图像读取设备100连接的个人计算机）之间的数据传输，CPU10控制存储器15进行数据存储等。

通信单元11，用于执行图像读取设备100与主机之间的数据传输，比如，通信单元11接收由主机发送的控制命令，通信单元11将图像读取设备100获取的数字图像数据上传至主机等。

FPGA12，用于实现CPU10的逻辑功能扩展，提供光学器件13及AD转换器14工作的控制时序，比如，FPGA12依据设定的时序要求产生输出至光学器件13的行时钟信号SI和点时钟信号CLK，以及依据设定的时序要求产生输出至AD转换器的采样时钟信号CDSCLK和AD转换时钟信号ADCCLK等。

光学器件13，用于读取被扫描介质的光学图像，并将所获取的光信号转化为模拟电信号，即模拟图像信号。光学器件13可以为电荷耦合图像传感器（Charge-coupledDevice，简称CCD）或者接触式图像传感器（Contact Image Sensor，简称CIS），本实施例中，光学器件13为接触式图像传感器CIS。当光学器件13接收到有效的行时钟信号SI后，开始启动介质表面一点行像素点的图像数据采集，其中，光学器件13在点时钟信号CLK每个周期的有效沿（如上升沿）到来时，采集一个像素点的模拟图像数据，并输出模拟图像信号A_SIG。

AD转换器14，用于对光学器件13输出的模拟图像信号进行AD转换，生成数字图像信号。AD转换器在采样时钟信号CDSCLK每个周期的有效沿（如下降沿）到来时，对光学器件13输出的模拟图像信号A_SIG进行采样并锁存当前采样点的电压值，在AD转换时钟ADCCLK每个周期的有效沿（如上升沿）到来时对锁存的电压值进行AD转换，生成数字图像信号D_SIG。

存储器15，用于存储控制程序及其运行过程中生成的数据和变量，比如，存储器15用于存储AD转换器14输出的数字图像数据，存储器15用于存储相位差校正结束得到的校正相位差△T_OPT，其中，校正相位差△T_OPT为校正结束后得到的输出至光学器件13的点时钟信号CLK与输出至AD转换器14的采样时钟信号CDSCLK之间的相位差。

进一步地，图像读取设备100还包括指示器16，用于根据CPU11的要求以光、声音等方式指示图像读取设备100的各种状态，比如，指示器16用于提示用户将校正所需介质放入图像读取设备100的输送通道，指示器16用于向用户提示相位差校正失败等。指示器16可以是指示灯、液晶显示屏、蜂鸣器及语音装置等。

图4是根据本发明第一实施例的图像读取设备的相位差校正方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据

该相位差校正方法用于对图像读取设备的相位差进行校正，如上所述，图像读取设备用于对被扫描介质进行图像数据采集，该图像读取设备包括光学器件和AD转换器，光学器件用于在点时钟信号CLK有效时采集被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号，AD转换器用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像数据。

多个预设值包括多个不同大小的预设值，为了后续方便地确定校正相位差，该多个预设值为递增变化的多个预设值或递减变化的多个预设值。进一步优选地，该多个预设值可以为每隔预设的固定值递增变化的多个预设值或每隔预设的固定值递减变化的多个预设值。

步骤S102，由多个数字图像数据确定校正相位差，该校正相位差为执行图像数据采集所需的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差

校正相位差也可以称作最佳相位差，即，通过本发明实施例确定的用于执行图像数据采集所需的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差，在该步骤中，校正相位差是由多个数字图像数据确定的相位差，无需操作者对图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量，图像读取设备即可确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差，解决了现有技术的图像读取设备所存在的图像处理时相位差不易确定的问题。

另外，在通过该实施例确定校正相位差之后，后续在执行图像扫描时，不再基于预设相位差进行图像扫描，而是基于由多个数字图像数据确定的校正相位差进行图像扫描，解决了现有技术中多台图像读取设备在图像处理时采用同一相位差容易导致扫描图像质量不佳的问题。

在本发明实施例中，光学器件可以对被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，采用以下方式获取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时AD转换器输出的多个数字图像数据：

依次读取将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，多个AD值包括第一AD值和第二AD值，并且第二AD值为获取到第一AD值之后获取到的下一个AD值，其中，选定像素点为由一点行像素点中选定的像素点。

此时，采用以下方式由多个数字图像数据确定校正相位差：判断第二AD值相对于第一AD值的变化值是否小于预设阈值；如果判断出第二AD值相对于第一AD值的变化值小于预设阈值，则确定第二AD值或第一AD值对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为校正相位差。优选地，如果判断出第二AD值相对于第一AD值的变化值不小于预设阈值，则继续进行获取校正相位差的图像数据采集，如果判断出第二AD值相对于第一AD值的变化值小于预设阈值，则停止进行获取校正相位差的图像数据采集。

图5是根据本发明第二实施例的图像读取设备的相位差校正方法，该实施例可作为第一实施例的优选实施方式，如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，依次设置点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差△T为预设值△T₀、△T₁、△T₂、…，△T_i，并在△T设置为各预设值时采集AD转换器输出的一点行数字图像数据，其中，△T_i=t*i，i=0,1，…，n，t、n为预设值，n为正整数

FPGA依次按照设定的相位差△T₀、△T₁、△T₂、…，△T_i产生点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK，并将点时钟信号CLK输出至光学器件，将采样时钟信号CDSCLK输出至AD转换器。其中，△T_i=t*i，i=0,1，…，n，t、n为预设值，n为正整数。如图6所示为根据本发明第二实施例的图像读取设备的图像读取控制信号的时序示意图，如图所示，点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK具有相同的时钟周期T，优选地，设置t=T/（n+1），其中，n=9，则i=0，1，2，…，9，则可依次设置点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差△T为0，T/10、2T/10……9T/10。

在△T设置为各预设值时，发送相应的控制信号启动图像采集，其中，发送相应的控制信号包括：FPGA向光学器件输出行时钟信号SI及点时钟信号CLK，控制光学器件采集一点行像素点的模拟图像信号，FPGA向AD转换器发送采样时钟信号CDSCLK及AD转换时钟信号ADCCLK，控制AD转换器对光学器件输出的模拟图像信号进行采样，并对采样信号进行AD转换，生成一点行像素点的数字图像数据。当△T设置为各个预设值时，CPU分别读取AD转换器输出的一点行数字图像数据，并将其存储至存储器中。

需要说明的是，在点时钟脉冲信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差△T设置为各预设值时，图像读取设备所获取的各点行数字图像数据为被扫描介质的同一点行像素点的数字图像数据，其中，被扫描介质可以为通过指示器提示用户放入到图像读取设备的输送通道中的校正介质，优选地，被扫描介质可以为图像读取设备的输送通道中与光学器件相对设置的通道板。

步骤S202，分析采集到的各点行数字图像数据，确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差△T_OPT

选定某一设定的像素点，在本发明实施例中，该选定的像素点也可以称作选定像素点，读取并分析每次采集的一点行数字图像数据中与选定像素点对应的AD值，确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差△T_OPT。如图6所示，当点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差△T设置为各预设值时，对于第i次数据采集过程，AD转换器对一点行像素点的模拟图像信号A_SIG的采样点分别为di1、di、…di6，...，AD转换器输出的AD值分别为各采样点对应的电压值Vi1、Vi2、…Vi6，…，即当△T分别设置为0，T/10、2T/10……9T/10时，CPU读取的10点行数字图像数据中，第一个像素点对应的AD值分别为V01、V11、…V91，第二个像素点对应的值分别为V02、V12、…V92，依次类推，第六个像素点对应的值分别为V06、V16、…V96，CPU根据设定值选定一个像素点，比如，第3个像素点，依次读取△T设置为各预设值时该选定像素点对应的各AD值，并在i大于0时将当前AD值与上一个AD值进行比较，判断当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值，当该变化值小于预设阈值时，确定当前AD值对应的采样点处于模拟图像信号A_SIG的平稳区域，CPU停止进行AD值分析，确定该采样点为最佳采样点，将最佳采样点对应的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差作为校正相位差△T_OPT，比如，通过分析计算确定第3个像素点的最佳采样点为d63，则图6所示实施例中校正相位差△T_OPT=△T₆=3T/5。

进一步优选地，对于某一设定的像素点，CPU依次读取各次采集的数字图像数据中该选定像素点对应的AD值，当i＞0时依次判断当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值，当该变化值小于预设阈值时，记录当前AD值对应的采样点为优选采样点，当所有AD值比较完成后，分别将顺次相邻的多个优选采样点划分为一个优选组，依次计算各优选组中优选采样点的个数，确定包含优选采样点个数最多的一个优选组，并将该优选组中中间的优选采样点作为最佳采样点，比如，图6所示实施例中，对于第3个像素点，当通过计算判定d63、d73、d83为优选采样点时，且所有采样点中仅存在一组包含多个顺次相邻的优选采样点（即d63、d73、d83）的优选组，则将该优选组中中间的优选采样点d73作为最佳采样点。通过该方法可以使得最佳采样点位于模拟图像信号A_SIG的平稳区域的中间位置，后续图像读取设备采集图像时，即使模拟图像信号的电压发生波动也可以保证最佳采样点的位置位于模拟图像信号的平稳区域。

步骤S203，将校正相位差△T_OPT存储到存储器中

将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差△T_OPT存储到存储器中，以作为图像读取设备正常工作时图像采集的相位差。

通过本实施例的图像读取设备的相位差校正方法，无需操作者对图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量，图像读取设备即可确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差，从而使图像读取设备执行图像处理时AD转换器对模拟图像信号进行采样的采样点位于模拟图像信号的平稳区域，有效地解决了图像读取设备所存在的图像处理时点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差不易确定的问题。

图7是根据本发明第三实施例的图像读取设备的相位差校正方法，该实施例可作为第一实施例的优选实施方式，如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301，校正初始化

当图像读取设备准备进行相位差校正时，比如，图像读取设备上电时，或者图像读取设备接收到用户通过通信接口发送的校正命令时，图像读取设备进行校正初始化。其中，校正初始包括相关变量的初始化，存储器的初始化等。

步骤S302，设置点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为△T_i，其中，△T_i=t*i

FPGA对要输出的控制信号进行设置，使其输出至光学器件的点时钟信号CLK和输出至AD转换器的采样时钟信号CDSCLK的相位差为△T_i，其中△T_i=t*i，优选地，t=T/n，T为点时钟信号CLK的时钟周期，n为预设值，i为满足0≤i＜n的自然数，i值在步骤S301中被初始化为0。

步骤S303，发送控制信号，采集AD转换器输出的一点行数字图像数据并将其存储至存储器中

具体执行方法同步骤S201，同样，在每次执行本步骤时，图像读取设备所获取的各点行数字图像数据为被扫描介质的同一点行像素点的数字图像数据。

步骤S304，判断i是否大于0

判断i是否大于0，如果是，执行步骤S306，否则，执行步骤S305。

步骤S305，i等于i加1

当i不大于0时，设置i等于i加1，继续执行步骤S302。

步骤S306，分析当前点行与上一点行的数字图像数据，判断当前相位差为△T_i是否可作为校正相位差△T_OPT

当i大于0时，分析当前点行与上一点行的数字图像数据，具体方法为，对于某一设定的像素点，读取存储器中存储的当前次采集的数字图像数据与上一次采集的数字图像数据中与该选定像素点对应的AD值，比较当前次采集到的该选定像素点的AD值与上一次采集到的该选定像素点的AD值，判断二者的变化值是否小于预设阈值，当二者的变化值小于预设阈值时，说明当前次数字图像数据采集时该选定像素点对应的采样点处于模拟图像信号的平稳区域，将当前相位差△T_i作为校正相位差△T_OPT，否则，说明当前次数字图像数据采集时该选定像素点对应的采样点处于模拟图像信号的非平稳区域，需要继续进行图像数据采集。

当确定当前相位差△T_i为校正相位差△T_OPT时，执行步骤S307，否则，执行步骤S308。

步骤S307，将校正相位差△T_OPT存储到存储器中

将点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差△T_OPT存储到存储器中，以作为图像读取设备正常工作时图像采集的相位差。

步骤S308，i等于i加1

设置i等于i加1，执行步骤S309。

步骤S309，判断i是否等于n

判断i是否等于n，如果是，执行步骤S310，否则，继续执行步骤S302。

步骤S310，输出校正失败的提示信息

如果i等于n时仍未确定校正相位差△T_OPT，说明设置的各相位差△T_i均不满足条件，图像读取设备输出校正失败的提示信息，比如，通过指示器指示校正失败的状态信息，或通过通讯接口向主机返回校正失败的状态信息。

本实施例的图像读取设备的相位差校正方法，在每采集一点行数字图像数据时判断点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的当前相位差是否可作为校正相位差，当确定出校正相位差时，停止进行图像数据采集。本实施例的图像读取设备的相位差校正方法提高了相位差校正效率，节省了相位差校正时间。

图8是根据本发明第四实施例的图像读取设备的相位差校正方法，该实施例可作为第一实施例的优选实施方式，如图8所示，该方法包括以下步骤：

步骤S401，校正初始化

该步骤同步骤S301。

步骤S402，设置点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差为△T_i，其中，△T_i=t*i

该步骤同步骤S302。

步骤S403，发送控制信号，采集AD转换器输出的一点行数字图像数据并将其存储至存储器中

该步骤同步骤S303。

步骤S404，判断i是否大于等于m-1

判断i是否大于等于m-1，其中，m为预设值，可以在步骤S401的变量初始化时对m的值进行初始化，比如，设置m等于3。当i大于等于m-1时，执行步骤S406，否则，执行步骤S405。

步骤S405，i等于i加1

设置i等于i加1，继续执行步骤S402。

步骤S406，获取最新采集的m点行数字图像数据中与选定像素点对应的AD值，计算并存储m个AD值的均值Vavrg_i

当i≥(m-1)时，对于某一设定的像素点，读取存储器中存储的最新m次数字图像采集所采集的与该选定像素点对应的m个AD值，计算并存储这m个AD值的均值Vavrg_i。

步骤S407，判断i是否大于等于m

判断i是否大于等于m，如果是，执行步骤S408，否则，执行步骤S405。

步骤S408，比较Vavrg_i与Vavrg_i-1，判断当前相位差为△T_i是否可作为校正相位差△T_OPT

比较Vavrg_i与Vavrg_i-1，判断二者的变化值是否小于预设阈值，当二者的变化值小于预设阈值时，说明当前次数字图像数据采集时选定像素点对应的采样点处于模拟图像信号的平稳区域，将当前相位差为△T_i作为校正相位差△T_OPT，否则，说明当前次数字图像数据采集时选定像素点对应的采样点处于模拟图像信号的非平稳区域，需要继续进行图像数据采集。

当确定当前相位差△T_i为校正相位差△T_OPT时，执行步骤S409，否则，执行步骤S410。

步骤S409，将校正相位差△T_OPT存储到存储器中

该步骤同步骤S307。

步骤S410，i等于i加1

设置i等于i加1，执行步骤S411。

步骤S411，判断i是否等于n

判断i是否等于n，如果是，执行步骤S412，否则，继续执行步骤S402。

步骤S412，输出校正失败的提示信息

该步骤同步骤S310。

本实施例的图像读取设备的相位差校正方法，通过最新采集的m点行数字图像数据中选定像素点对应的m个AD值的均值的变化判断点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的当前相位差是否可作为校正相位差，提高了判断的稳定性。

在本发明实施例中，图像读取设备的相位差校正方法可以通过本发明实施例提供的图像读取设备来执行，本发明实施例提供的图像读取设备也可以用来执行本发明实施例提供的相位差校正方法。

图9是根据本发明第二实施例的图像读取设备的模块组成示意图，如图所示，该图像读取设备100包括CPU10、通信接口11、FPGA（现场可编程门阵列）12、光学器件13、AD转换器14、存储器15以及指示器16。与图3所示根据本发明第一实施例的图像读取设备的模块组成示意图相比，本实施例中AD转换器14生成的数字图像数据输出至FPGA12，相位差校正过程中，FPGA12输出光学器件13以及AD转换器14的控制信号，并对AD转换器14输出的数字图像数据进行分析运算，确定点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差。校正结束后，FPGA12只需将校正结果，比如，校正相位差△T_OPT，或与校正相位差△T_OPT对应的i值输出至CPU10，CPU10将校正结果存储到存储器15中。

图10是根据本发明第三实施例的图像读取设备的模块组成示意图，如图所示，该图像读取设备100包括CPU10、通信接口11、光学器件13、AD转换器14、存储器15以及指示器16，与图3所示根据本发明第一实施例的图像读取设备的模块组成示意图相比，本实施例中由CPU10直接输出光学器件13以及AD转换器14的控制信号。

通过本发明实施例提供的图像读取设备及其相位差校正方法，无需操作者对图像读取设备进行图像处理时的实际信号进行测量，图像读取设备即可确定出图像读取设备的点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的校正相位差，从而使图像读取设备执行图像处理时AD转换器对模拟图像信号进行采样的采样点位于模拟图像信号的平稳区域，有效地解决了相关技术中图像读取设备所存在的图像处理时点时钟信号CLK和采样时钟信号CDSCLK的相位差不易确定的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于图像读取设备的相位差校正方法，其特征在于，所述图像读取设备用于对被扫描介质进行图像数据采集，所述图像读取设备包括光学器件和AD转换器，所述光学器件用于在点时钟信号CLK有效时采集所述被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号，所述AD转换器用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对所述模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像数据，所述相位差校正方法包括：

获取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时所述AD转换器输出的多个数字图像数据；以及

由所述多个数字图像数据确定校正相位差，其中，所述校正相位差为执行图像数据采集所需的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差；

其中，所述光学器件用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：

获取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时所述AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点，

由所述多个数字图像数据确定校正相位差包括：依次判断所述多个AD值中的当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值；当所述变化值小于所述预设阈值时，记录所述当前AD值对应的采样点为优选采样点；将顺次相邻的多个所述优选采样点划分为一个优选组，得到多个优选组；依次计算所述多个优选组中各优选组中所述优选采样点的个数；确定包含所述优选采样点个数最多的优选组，并将确定的优选组中中间的优选采样点对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差作为所述校正相位差。

2.根据权利要求1所述的相位差校正方法，其特征在于，所述光学器件用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：

获取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时所述AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，所述多个AD值包括第一AD值和第二AD值，并且所述第二AD值为获取到所述第一AD值之后获取到的下一个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点，

由所述多个数字图像数据确定校正相位差包括：判断所述第二AD值相对于所述第一AD值的变化值是否小于预设阈值；如果判断出所述第二AD值相对于所述第一AD值的变化值小于所述预设阈值，则确定所述第二AD值或所述第一AD值对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差为所述校正相位差。

3.根据权利要求1所述的相位差校正方法，其特征在于，所述光学器件用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，其中：

获取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时所述AD转换器输出的多个数字图像数据包括：依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点，

由所述多个数字图像数据确定校正相位差包括：获取所述多个AD值中顺次相邻的m个AD值，计算所述m个AD值的均值，得到第一均值；获取所述m个AD值中的前m-1个AD值，计算所述m-1个AD值的均值，得到第二均值；判断所述第一均值相对于所述第二均值的变化值是否小于预设阈值；如果所述变化值小于所述预设阈值，则确定所述m个AD值中的第m个AD值对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差为所述校正相位差。

4.根据权利要求1所述的相位差校正方法，其特征在于，在由所述多个数字图像数据确定所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的校正相位差之后，所述相位差校正方法包括：

在所述图像读取设备中存储所述校正相位差；以及

控制所述图像读取设备基于所述校正相位差进行图像读取。

5.一种图像读取设备，所述图像读取设备用于对被扫描介质进行图像数据采集，其特征在于，所述图像读取设备包括：

光学器件(13)，用于在点时钟信号CLK有效时采集被扫描介质的光学图像，得到模拟图像信号；

AD转换器(14)，用于在采样时钟信号CDSCLK有效时对所述光学器件(13)输出的所述模拟图像信号进行采样并对采样信号进行模数转换得到数字图像信号；

处理器(10)，用于获取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差依次设置为多个预设值时所述AD转换器输出的多个数字图像数据，并由所述多个数字图像数据确定校正相位差，其中，所述校正相位差为执行图像数据采集所需的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差；

其中，所述光学器件(13)用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，所述处理器(10)用于依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点；以及依次判断所述多个AD值中的当前AD值相对于上一个AD值的变化值是否小于预设阈值；当所述变化值小于所述预设阈值时，记录所述当前AD值对应的采样点为优选采样点；将顺次相邻的多个所述优选采样点划分为一个优选组，得到多个优选组；依次计算所述多个优选组中各优选组中优选采样点的个数；确定包含所述优选采样点个数最多的优选组，并将确定的优选组中中间的优选采样点对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差作为所述校正相位差。

6.根据权利要求5所述的图像读取设备，其特征在于，所述光学器件(13)用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，所述处理器(10)用于依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，所述多个AD值包括第一AD值和第二AD值，并且所述第二AD值为获取到所述第一AD值之后获取到的下一个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点；并判断所述第二AD值相对于所述第一AD值的变化值是否小于预设阈值；如果判断出所述第二AD值相对于所述第一AD值的变化值小于所述预设阈值，则确定所述第二AD值或所述第一AD值对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差为所述校正相位差。

7.根据权利要求5所述的图像读取设备，其特征在于，所述光学器件(13)用于对所述被扫描介质表面的一点行像素点的图像数据进行采集，所述处理器(10)用于依次读取将所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差设置为所述多个预设值时所述选定像素点对应的AD值，得到多个AD值，其中，所述选定像素点为由所述一点行像素点中选定的像素点；以及获取所述多个AD值中顺次相邻的m个AD值，计算所述m个AD值的均值，得到第一均值；获取所述m个AD值中的前m-1个AD值，计算所述m-1个AD值的均值，得到第二均值；判断所述第一均值相对于所述第二均值的变化值是否小于预设阈值；如果所述变化值小于所述预设阈值，则确定所述m个AD值中的第m个AD值对应的所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的相位差为所述校正相位差。

8.根据权利要求5所述的图像读取设备，其特征在于，还包括：

存储器(15)，用于在由所述多个数字图像数据确定所述点时钟信号CLK和所述采样时钟信号CDSCLK的校正相位差之后，存储所述校正相位差，

其中，所述光学器件(13)和所述AD转换器(14)还用于在所述处理器(10)的控制下基于所述校正相位差进行图像读取。