CN108600570A - 一种接触式图像传感器非均匀性校正***及其校正方法 - Google Patents

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Abstract

一种接触式图像传感器非均匀性校正***，包括传动机构、接触式图像传感器、模数转换器、现场可编程门阵列以及串行存储器。一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，包括如下步骤：传动机构将被扫描物品传送至接触式图像传感器；接触式图像传感器扫描被扫描物品并将扫描的模拟图像信号输出到模数转换器；模数转换器将模拟信号进行A/D转换，得到的数字图像信号，输出到现场可编程门阵列；现场可编程门阵列将数字图像信号进行处理，提取校正系数信息，并将校正系数信息存储至串行存储器以备后续图像校正读取。后续扫描时，串行存储器在上电时被现场可编程门阵列读取其存储的校正系数信息。快速简易，不需要依赖上位机。

Description

一种接触式图像传感器非均匀性校正***及其校正方法
技术领域
本发明涉及一种接触式图像传感器非均匀性校正***及其校正方法。
背景技术
接触式图像传感器(CIS)目前广泛应用在图像扫描设备中，器件光敏单元具 有在同一均匀照度下各单元输出的不一致性以及多段拼接而成的特性，所以即便 被扫描物体是均匀的，光线照度也是均匀的，但是扫描出来的图像具有非均匀性， 这是它的制造工艺决定的，属于固有的特性，必须通过计算补偿的方法解决。常 见的补偿方法是用白、黑平衡卡扫描图像，在上位机中提取到校正因子，然后对 以后扫描的图像进行运算，得到均匀性的图像，这样的方法需要依赖上位机，需 要处理时间，而且每台设备的校正系数不一样就需要不同的配置参数，比较麻烦。
发明内容
鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本发明提出一种快速简易， 不需要依赖上位机的接触式图像传感器非均匀性校正***及其校正方法。
根据本发明的一种接触式图像传感器非均匀性校正***，包括传动机构、接 触式图像传感器、模数转换器、现场可编程门阵列以及串行存储器，所述传动机 构用于将被扫描物品传送至接触式图像传感器，根据接触式图像传感器的设置方 位，可以将被扫描物品传送至接触式图像传感器的上方/下方，一般来说需要在 接触式图像传感器的上方/下方设置扫描平台，以便于使用。所述传动机构可以 采用现有的扫描仪传动机构，例如专利文献CN2434737Y公开的一种连续输入扫 描仪中，为接触式图像传感器提供的传动机构，只要能够实现将被扫描物品例如 纸张或者卡片传动即可。所述模数转换器分别与接触式图像传感器和现场可编程 门阵列连接以将扫描信号转换后传送至现场可编程门阵列，所述串行存储器与现 场可编程门阵列连接以供现场可编程门阵列存储/读取信息。
优选地，还包括位置传感器，所述位置传感器设置于传动机构的入口和/或 出口处，位置传感器与传动机构和/或接触式图像传感器的启动和/或停止电路连 接以启动和/或停止传动机构和/或接触式图像传感器。位置传感器检测被扫描物 品例如纸张或者卡片位置，在检测到被扫描物品后启动传动机构，在接触式图像 传感器常闭的状态下，也可以连接为同时启动接触式图像传感器及相关部件。位 置传感器可以是接近开关，也可以是其它能实现类似功能的传感器/开关/装置。
优选地，所述接触式图像传感器分辨率为50～1200dpi，现场可编程门阵列 逻辑单元数大于或等于8000个，串行存储器容量大于或等于128Kbit，模数转 换器更新率大于或等于40MPS、分辨率大于或等于12bit。
一种采用上述接触式图像传感器非均匀性校正***的接触式图像传感器非 均匀性校正方法，包括如下步骤：
传动机构将被扫描物品传送至接触式图像传感器；
接触式图像传感器扫描被扫描物品并将扫描的模拟图像信号输出到模数转 换器；
模数转换器将模拟信号进行A/D转换，得到的数字图像信号，输出到现场可 编程门阵列；
现场可编程门阵列将数字图像信号进行处理，提取校正系数信息，并将校正 系数信息存储至串行存储器以备后续图像校正读取。后续扫描时，串行存储器在 上电时被现场可编程门阵列读取其存储的校正系数信息。
一种采用上述接触式图像传感器非均匀性校正***的接触式图像传感器非 均匀性校正方法，包括如下步骤：
步骤1，在传动机构的入口放置白卡，启动传动机构，白卡在接触式图像传 感器的扫描头下经过，扫描头轮询开启光源R、G、B、IR，逐行输出对应的R、G、 B、IR模拟信号，并将所述模拟信号传输至模数转换器，经过模数转换器转换成 数字信号后传输至现场可编程门阵列；所述数字信号中对应扫描图像每行有n 个像素数据，第1行至第m行的数据分别记为P1-1、P1-2……P1-n；P2-1、P2-2……P2-n； P3-1、P3-2……P3-n；……Pm-1、Pm-2……Pm-n；
步骤2，在现场可编程门阵列内部例化若干字节RAM进行缓存，首先将第一 行的n个数据缓存下来，在第二行数据P2-i传输的过程中进行加法运算 S2-i＝P1-i+P2-i；
将计算结果S2-i覆盖到第一行的缓存，其中i＝1～n；
步骤3，在第三行以及后续m行数据输出的过程中重复步骤2中的计算，得 到所在每个对应点的数据和
步骤4，在白卡离开扫描头后结束扫描，结束以上步骤的和计算，并对每个 对应点进行平均运算得到P1、P2、……Pn，记为P[1…n]；
步骤5，根据上述步骤的方法分别得到R、G、B、IR下整幅图像的所有行数 据的平均数Pr[1…n]、Pg[1…n]、Pb[1…n]、Pir[1...n]，即为亮图像的校正 系数；
步骤6，在扫描结束后将Pr[1...n]、Pg[1...n]、Pb[1...n]、Pir[1...n] 数据由现场可编程门阵列写入串行存储器；
步骤7，在传动机构的入口处放置黑卡，重复执行前述步骤1至6的方法， 得到暗图像校正系数Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n]，并写入 串行存储器。
进一步地，所述传动机构的入口处设有位置传感器，所述位置传感器检测到 白卡后启动传动机构；所述传动机构的出口处设有位置传感器，所述位置传感器 感知白卡离开扫描头后结束扫描。
进一步地，所述接触式图像传感器的分辨率为50dpi时，n＝360；接触式图 像传感器的分辨率为100dpi时，n＝720；接触式图像传感器的分辨率为200dpi 时，n＝1440。
进一步地，重新启动机器，现场可编程门阵列将校正数据Pr[1…n]、 Pg[1…n]、Pb[1…n]、Pir[1...n]、Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n] 从串行存储器读出写入现场可编程门阵列例化的RAM中。
进一步地，扫描图像时，在光源R、G、B、IR中的一种光源下，对接触式图 像传感器输出的第1行至第m行中的第1个至第n个像素数据，根据校正方法 W(n)＝{[L(n)-A(n)]/[P(n)-A(n)]}*X进行校正处理，其中L(n)为该种光源下扫 描到的一个像素数据，A(n)为该种光源下对应点的黑卡校正数据，P(n)为该种光 源下对应点的白卡校正数据，X为校正数据目标值。
进一步地，对R、G、B、IR光源下接触式图像传感器输出的第1行至第m 行中的第1个至第n个像素数据，分别根据校正方法W(n)＝{[L(n)-A(n)]/[P(n)-A(n)]}*X进行校正处理，得到校正后的R、G、B、IR 图像数据。
进一步地，R、G、B、IR光源下X的值分别为230、230、230、150。
在采取本发明提出的技术后，根据本发明实施例的接触式图像传感器非均匀 性校正***及其校正方法，具有以下有益效果：由于现场可编程门阵列对每行每 个像素都在进行校正运算，在图像扫描完成后立即得到校正后的数据，因此不需 要依赖上位机就可以完成，并具有较好的实时性。通过设备本身就可以完成校正 系数的提取和存储，输出的图像已经是校正后的图像，无需上位机的参与，具有 快速、通用、实用的优点。
具体实施方式
下面将结合给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。所描述的实施例包 括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本发明的一部分 实施例，而不是全部的实施例。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术 语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时，为了 使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。
一种接触式图像传感器非均匀性校正***，包括传动机构、接触式图像传感 器(CIS)、模数转换器(ADC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及串行存储器(FLASH)， 所述传动机构用于将被扫描物品传送至接触式图像传感器，根据接触式图像传感 器的设置方位，可以将被扫描物品传送至接触式图像传感器的上方/下方，一般 来说需要在接触式图像传感器的上方/下方设置扫描平台，以便于使用。所述传 动机构可以采用现有的扫描仪传动机构，例如专利文献CN2434737Y公开的一种 连续输入扫描仪中，为接触式图像传感器提供的传动机构，只要能够实现将被扫 描物品例如纸张或者卡片传动即可。所述模数转换器分别与接触式图像传感器和 现场可编程门阵列连接以将扫描信号转换后传送至现场可编程门阵列，所述串行 存储器与现场可编程门阵列连接以供现场可编程门阵列存储/读取信息。
根据本发明实施例的接触式图像传感器非均匀性校正***还包括位置传感 器，所述位置传感器设置于传动机构的入口和/或出口处，位置传感器与传动机 构和/或接触式图像传感器的启动和/或停止电路连接以启动和/或停止传动机构 和/或接触式图像传感器。位置传感器检测被扫描物品例如纸张或者卡片位置， 在检测到被扫描物品后启动传动机构，在接触式图像传感器常闭的状态下，也可 以连接为同时启动接触式图像传感器及相关部件。位置传感器可以是接近开关， 也可以是其它能实现类似功能的传感器/开关/装置。
所述接触式图像传感器分辨率为50～1200dpi，现场可编程门阵列逻辑单元 数大于或等于8000个，串行存储器容量大于或等于128Kbit，模数转换器更新 率大于或等于40MPS、分辨率大于或等于12bit。
一种采用上述接触式图像传感器非均匀性校正***的接触式图像传感器非 均匀性校正方法，包括如下步骤：
(1)在传动机构的入口放置白卡，位置传感器检测到白卡后启动传动机构， 白卡在接触式图像传感器的扫描头下经过，扫描头轮询开启光源R、G、B、IR， 逐行输出对应的R、G、B、IR模拟信号，并将所述模拟信号传输至模数转换器， 经过模数转换器转换成数字信号；根据分辨率不同每行有n个像素数据，第1 行至第m行的数据分别记为P1-1、P1-2……P1-n；P2-1、P2-2……P2-n；P3-1、 P3-2……P3-n；……Pm-1、Pm-2……Pm-n。其中n的值根据不同分辨率不同，50dpi时， n＝360；100dpi时，n＝720；200dpi时，n＝1440，依此类推。
(2)在现场可编程门阵列内部例化若干字节RAM进行缓存，首先将第一行 的n个数据缓存下来，在第二行数据P2-i传输的过程中进行加法运算
S2-i＝P1-i+P2-i，并将计算结果S2-i覆盖到第一行的缓存，其中i＝1～n。这样一 种光源只要一行缓存就可完成校正参数的存储。
(3)在第三行以及后续m行数据输出的过程中重复(2)的计算，得到所在 每个对应点的数据和
(4)在位置传感器感知被扫描物品离开扫描头后结束扫描，结束以上和计 算并对每个点进行平均运算得到P1、P2、……Pn记为P[1…n]；
(5)根据上述的方法分别得到R、G、B、IR下整幅图像的所有行数据的平 均数Pr[1…n]、Pg[1…n]、Pb[1…n]、Pir[1...n]，即为亮图像的校正系数；
(6)在扫描结束后将Pr[1...n]、Pg[1...n]、Pb[1...n]、Pir[1...n]数 据由FPGA写入串行存储器；
(7)在传动机构的入口处放置黑卡，重复前述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、 (6)之动作，得到暗图像校正系数Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n] 并写入串行存储器；
(8)以上动作完成后重新启动机器，FPGA将校正数据Pr[1…n]、Pg[1…n]、 Pb[1…n]、Pir[1...n]、Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n]从串 行存储器读出写入FPGA例化的RAM中；
(9)扫描图像时在某种光源下CIS输出的某行中的某个像素数据根据校正 方法W(n)＝{[L(n)-A(n)]/[P(n)-A(n)]}*X进行校正处理。其中L(n)为某种光源 下扫描到的某个像素数据，A(n)为该光源下对应点的黑卡校正数据，P(n)为该光 源下对应点的白卡校正数据，X为校正数据目标值，R、G、B、IR光源下X的值 分别为230、230、230、150。经过该算法得到校正后的R、G、B、IR图像数据。
由于FPGA每行每个像素都在进行校正运算，在图像扫描完成后立即得到校 正后的数据，因此不需要依赖上位机就可以完成，并具有较好的实时性。

Claims (10)

1.一种接触式图像传感器非均匀性校正***，其特征在于，包括传动机构、接触式图像传感器、模数转换器、现场可编程门阵列以及串行存储器，所述传动机构用于将被扫描物品传送至接触式图像传感器，所述模数转换器分别与接触式图像传感器和现场可编程门阵列连接以将扫描信号转换后传送至现场可编程门阵列，所述串行存储器与现场可编程门阵列连接以供现场可编程门阵列存储/读取信息。
2.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正***，其特征在于，还包括位置传感器，所述位置传感器设置于传动机构的入口和/或出口处，位置传感器与传动机构和/或接触式图像传感器的启动和/或停止电路连接以启动和/或停止传动机构和/或接触式图像传感器。
3.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正***，其特征在于，所述接触式图像传感器分辨率为50～1200dpi，现场可编程门阵列逻辑单元数大于或等于8000个，串行存储器容量大于或等于128Kbit，模数转换器更新率大于或等于40MPS、分辨率大于或等于12bit。
4.一种采用权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器非均匀性校正***的接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
传动机构将被扫描物品传送至接触式图像传感器；
接触式图像传感器扫描被扫描物品并将扫描的模拟图像信号输出到模数转换器；
模数转换器将模拟信号进行A/D转换，得到的数字图像信号，输出到现场可编程门阵列；
现场可编程门阵列将数字图像信号进行处理，提取校正系数信息，并将校正系数信息存储至串行存储器以备后续图像校正读取。
5.一种采用权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器非均匀性校正***的接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在传动机构的入口放置白卡，启动传动机构，白卡在接触式图像传感器的扫描头下经过，扫描头轮询开启光源R、G、B、IR，逐行输出对应的R、G、B、IR模拟信号，并将所述模拟信号传输至模数转换器，经过模数转换器转换成数字信号后传输至现场可编程门阵列；所述数字信号中对应扫描图像每行有n个像素数据，第1行至第m行的数据分别记为P1-1、P1-2……P1-n；P2-1、P2-2……P2-n；P3-1、P3-2……P3-n；……Pm-1、Pm-2……Pm-n；
步骤2，在现场可编程门阵列内部例化若干字节RAM进行缓存，首先将第一行的n个数据缓存下来，在第二行数据P2-i传输的过程中进行加法运算S2-i＝P1-i+P2-i；
将计算结果S2-i覆盖到第一行的缓存，其中i＝1～n；
步骤3，在第三行以及后续m行数据输出的过程中重复步骤2中的计算，得到所在每个对应点的数据和
步骤4，在白卡离开扫描头后结束扫描，结束以上步骤的和计算，并对每个对应点进行平均运算得到P1、P2、……Pn，记为P[1…n]；
步骤5，根据上述步骤的方法分别得到R、G、B、IR下整幅图像的所有行数据的平均数Pr[1…n]、Pg[1…n]、Pb[1…n]、Pir[1...n]，即为亮图像的校正系数；
步骤6，在扫描结束后将Pr[1...n]、Pg[1...n]、Pb[1...n]、Pir[1...n]数据由现场可编程门阵列写入串行存储器；
步骤7，在传动机构的入口处放置黑卡，重复执行前述步骤1至6的方法，得到暗图像校正系数Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n]，并写入串行存储器。
6.根据权利要求5所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，所述传动机构的入口处设有位置传感器，所述位置传感器检测到白卡后启动传动机构；所述传动机构的出口处设有位置传感器，所述位置传感器感知白卡离开扫描头后结束扫描。
7.根据权利要求5所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，所述接触式图像传感器的分辨率为50dpi时，n＝360；接触式图像传感器的分辨率为100dpi时，n＝720；接触式图像传感器的分辨率为200dpi时，n＝1440。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，重新启动机器，现场可编程门阵列将校正数据Pr[1…n]、Pg[1…n]、Pb[1…n]、Pir[1...n]、Ar[1...n]、Ag[1...n]、Ab[1...n]、Air[1...n]从串行存储器读出写入现场可编程门阵列例化的RAM中。
9.根据权利要求8所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，扫描图像时，在光源R、G、B、IR中的一种光源下，对接触式图像传感器输出的第1行至第m行中的第1个至第n个像素数据，根据校正方法W(n)＝{[L(n)-A(n)]/[P(n)-A(n)]}*X进行校正处理，其中L(n)为该种光源下扫描到的一个像素数据，A(n)为该种光源下对应点的黑卡校正数据，P(n)为该种光源下对应点的白卡校正数据，X为校正数据目标值；对R、G、B、IR光源下接触式图像传感器输出的第1行至第m行中的第1个至第n个像素数据，分别根据校正方法W(n)＝{[L(n)-A(n)]/[P(n)-A(n)]}*X进行校正处理，得到校正后的R、G、B、IR图像数据。
10.根据权利要求9所述的一种接触式图像传感器非均匀性校正方法，其特征在于，R、G、B、IR光源下X的值分别为230、230、230、150。
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