JP2013518529A - カメラ・スキャナ装置およびパーソナル・コンピュータ・ベースの処理ソフトウェアを有するドキュメント・イメージング・システム - Google Patents

Abstract

目標物の画像を取得して、複数のフレーム画像を有する出力ビデオ画像を供給する方法である。この方法は、一連のフレーム画像をビデオ・カメラから受信するステップと、出力フレーム画像を供給するために参照解像度を決定することを含めて、プロセッサを用い一連のフレーム画像を操作するステップと、出力フレーム画像の解像度を変更することなく、操作した一連のフレーム画像を出力ビデオ画像として表示および／または記憶するステップとを含む。無限大の焦点距離を有する光学系を含むデジタル・イメージング・ユニットを含むドキュメント・イメージング装置も開示されている。ドキュメント・イメージング装置は、デジタル・イメージング・ユニットに結合され、記憶された画像の解像度値を一定に維持しつつデジタル・イメージング・ユニットをリアルタイムでズーム・インまたはズーム・アウトさせるように構成されるプロセッサも備える。

Description

本出願は、２０１０年１月２８日に出願した仮特許出願第６１／２９８，９１２号の通常の出願として米国特許法第１１９条（ｅ）による利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に、書画カメラに関し、ならびにドキュメント・スキャン装置の分野、およびこの装置を使用してズーム機能を用いてリアルタイム・ビデオを取り込むと共に書画の高解像度静止画像をスキャンする方法に関する。

書画カメラの分野では、ズーム・インおよびズーム・アウト機能を用いて可能な限り最高の明瞭さで装置がリアルタイム・ビデオ・ストリームを取り込むことが望まれる。この分野の従来技術は、通常、ビデオ・グラフィックス・アレイ（「ＶＧＡ」）６４０×４８０の範囲、またはスーパーＶＧＡ（ＳＶＧＡ）８００×６００のディスプレイ解像度範囲のビデオ解像度でビデオ・プロジェクタに直接出力されるズーム可能な映像を実現しており、１９２０×１２８０もの高さの解像度には、そのようなデバイスを構築するのに必要とされるコストを激増させることなしに到達できることはまずない。

そのような限界は、しばしば、ビデオ・ディスプレイ・プロジェクタの限られた解像度、およびアナログ・ビデオ信号をプロジェクタへ直接出力する書画カメラの能力を支持しなければならない電子部品の処理能力に由来する。従来技術に基づく書画カメラが高解像度画像でリアルタイム・ビデオを取り込むためには、ビデオ・ストリーム中の画像フレームを検出、生成および出力するのに関与する電子回路の限界を補償するように、当該の被写体をズーム・インおよび／またはズーム・アウトするために高品位遠焦点レンズ組立体を用いなければならない。従来技術に基づく書画カメラの電子回路のそのような限界により、書画カメラは、ドキュメント・アーカイブ、複写、および表示の応用に必要とされる高解像度静止画像を取り込むには不適切なものになる。光学レンズ組立体を用いることが必要になると、これらの書画カメラは、しばしばレンズ用の精巧な電動式ハウジングを有することが必須となり、これによって必然的に構造構成が相対的に重いものとなり、安定化板と電子機器回路用のハウジングの両方として働くかなりの大きさの底部パネルを必要とする。そのような理由により、これらの書画カメラは、かなりの卓上空間を占め、望ましい携帯性に及ばない。一例として、図１に示されるように、従来技術のデジタル書画カメラが、ノーブランドの国際的なＯＥＭサプライヤから市販されている。

他のドキュメント・スキャンの従来技術の方法は、しばしば１５０ｄｐｉから６００ｄｐｉの範囲の高解像度画像を取り込むために電動式ドキュメント供給装置と協働するフラットベッド・スキャナまたはスキャン組立体の方法を教示する。図２は、Ｈｅｗｌｅｔｔ ＰａｃｋａｒｄによるＳｃａｎＪｅｔ５５９０デジタル・フラットベッド・スキャナなどの典型的なフラットベッド・スキャナ装置を示す。しかし、そのような装置は、一般的に使用される紙の様々なサイズに対応できるある最小寸法のプラテンを必要とせざるを得ず、様々な機械的および電子的なスキャン用部品の格納されたハウジング内でスキャン機能を行うためにかなりの高さを有さなければならない。スキャンされる紙のサイズが大きくなるにつれて、従来のスキャナの大きさは、やはりますます大きくならざるを得ない。そのような装置は、空間効率的でなく、しばしば携帯性に乏しい。

加えて、従来技術のスキャナは、任意の被写体のリアルタイム・ビデオを取り込む能力を何ら有しておらず、３次元の被写体の任意の画像を取り込むことはほとんど不可能である。これらのスキャナは、前もってドキュメントのプレビュー画像内でサブ領域を選択するものであり、このことは、ドキュメントのプレスキャンを必要とし、したがって望ましい時間より長くかかる。紙のドキュメントのスキャンもまた時間がかかるものであり、リーガル・サイズのドキュメントを仕上げるために、非常に高価なプロフェッショナル級のスキャナにおける約６秒から１２秒〜８０秒まで及ぶ。

米国特許第６，９６５，４６０号は、ルック・ダウン式デバイスの実質的に下方に配置された元の画像のラスタ線を撮像し、同じハウジング・ユニットに収容されたビデオ・カメラ装置の助けをも受けて、フラットベッド・スキャナと同じようにスキャン領域を横切ってラスタ線を掃引することによって比較的高い解像度の画像の取り込みを実現する、リニア・センサを有するルック・ダウン式のデジタル・イメージング・デバイスを記載している。この参考文献に記載された装置は、スタンド上にイメージング・ユニットを吊るすが、目標物の表面領域全体にわたってラスタ線を傾斜および掃引しつつ、一時に１ラインずつ連続的に反射直線ラインを取り込む際に必要な、時間コスト、電子部品、機械部品、ならびに潜在的な電動部品は、十分に開示されていなかった。スキャンニング領域全体にわたってラスタ線を掃引するのに費やされるスキャン時間は、市販のフラットベッド・スキャナによって必要とされる時間と同等とすることができるが、それより著しく良好ではあり得ないと考えられる。しかし、本参考文献は、既存のフラットベッド・スキャナを上回る速度効率を得ることの必要性に対処していない。従来技術で必要とされる第２のアシスト用ビデオ・カメラの使用は、ハウジング・ユニットの容積および重量を増大させる。別の観点では、ズーム可能なレンズ、直線スキャン部品、およびビデオ・カメラなどの複数の部品の搭載を必要とすることにより、この参考文献は、記載された装置の可能な実施形態において十分なコンパクトさを実現するのに有利ではない。

米国特許第６，５４０，４１５号は、コンパクト・カメラによく似ている完全に自己完結型の既製、市販のデジタル・カメラを所定の位置に保持できるヒンジ式ハウジング・ユニットを有するスタンドを記載している。市販のデジタル・カメラ製品は、設計のフォーム・ファクタ、出力接続技術、制御ボタンの利用しやすさ、および組み込まれた撮像機能が様々であるため、この参考文献は、商業上の実施形態を実生活の応用において実際的または有利なものにする様々な変化に適応でき得ない。

米国特許第６，９６５，４６０号明細書 米国特許第６，５４０，４１５号明細書

携帯電話、パーソナル・デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、および無数の他のポータブル・コンピュータ・デバイスにコンパクト・デジタル・カメラが広く商業的に採用されている。これに支えられて、ＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサなど電子式イメージ・センシング技術、および、コンパクトな光学レンズにおける最近の発展は、デジタル・イメージングの光学ユニットおよびセンサ・ユニットのコストを劇的に減少させた。デジタル・カメラ・イメージング・ユニットのような最新のウェブ・カメラは、フォーム・ファクタから見て非常にコンパクトであり、米国リーガル・サイズの紙の表面領域全体に対してワン・クリックで、より重要なことにはかつてのコストの数分の１のコストで、２メガ・ピクセルから１０メガ・ピクセルまでの範囲の解像度で画像を瞬時に取り込むことができる。ピクセル解像度は、メガ・ピクセルを超えて３０メガ・ピクセル以上と同程度に増加する一方、コストは、高解像度デジタル・イメージング・ユニットに対する需要が依然として強いので、現在の水準で低いままである。デジタル・イメージング・ユニットに９〜１０メガ・ピクセルの画像センシング能力があれば、米国リーガル・サイズのドキュメントの画像においてスキャンされる１インチあたりのドット約３００（ｄｐｉ）に相当する実効解像度でデジタル画像を取り込むことができる。３０メガ・ピクセル以上の画像センシング能力があれば、米国リーガル・サイズのドキュメントをスキャンするのに６００ｄｐｉ近くの実効解像度に近づくことさえもできる。

パーソナル・コンピューティング装置の近年の発展は、大部分の先進国および発展途上国において、ＰＣおよび他のパーソナル・コンピューティング装置をほとんどユビキタスに利用可能なものにした。そのようなパーソナル・コンピューティング装置の存在は、ほとんど全ての家庭および仕事のオフィスの必要かつ不可欠な一部になっている。一般的のドキュメント取り込み作業を行ううえでドキュメント・イメージング・デバイスを応用することは、自然に、また必然的にＰＣまたはマッキントッシュ・コンピュータなどパーソナル・コンピューティング機器に結び付けられている。

前述に鑑みて、コスト効率の高い、非常にコンパクトすなわち空間効率の良い、高い携帯性を有するドキュメント・イメージング・システムが望まれている。また、時間効率から見てほとんど瞬時であり、一方同時に、リアルタイムの高解像度のズーム可能な映像を生成することができると共に、ワン・クリックの「スキャン」処理でドキュメントの高解像度静止画像を取り込むこともできるドキュメント・イメージング・システムが望まれている。その一例においては、ユーザは、約１０平方インチを超える表面積を消費することなくこのシステムをよく使用される机の面上に保持することができ、ドキュメントまたは３Ｄの被写体を、殆どあらゆる大きさまたは形状の下向きの画像センシング・ユニットの下に置くことができ、被写体の高解像度画像のスナップを撮るためのボタンの１つをクリックすることができる。同時に、ユーザは、この装置を教室に運び、被写体をズーム・インおよびズーム・アウトする能力を維持しつつ、接続されたプロジェクタによって教材を大型スクリーンにリアルタイム・ビデオで視覚的に示すように設定することができる。

さらに、任意の他の自己完結型の製品（市販のコンパクト・デジタル・カメラなど）を外部的に組み合わせ又は装着することのない、内部で一体化され完全に制御可能な画像または映像センシングおよび処理ユニットを有する完全に自己完結型のコンパクトなドキュメント・イメージング・システムが望まれている。例えば、そのようなコンパクトな自己完結型の性質は、ビジネス・ユーザが、ブリーフケースまたは他の旅行サイズの鞄でこのシステムを容易に持ち運ぶことを可能にするであろう。

本開示の方法は、目標物の画像を取得して、複数のフレーム画像を有する出力ビデオ画像を供給する方法である。この方法は、一連のフレーム画像をビデオ・カメラから受信するステップと、出力フレーム画像を供給するために参照解像度を決定することを含めて、プロセッサを用いて一連のフレーム画像を操作するステップと、出力フレーム画像の解像度をさらに変更することなく、操作した一連のフレーム画像を出力ビデオ画像として表示および／または記憶するステップと含む。

この方法の代替の実施形態は、操作ステップが、ユーザによって気付かれない、すなわちリアルタイムであるのに十分短い時間で操作を実行するステップも含む。典型的には、リアルタイムの操作は、操作により、ユーザが指令を入力する時間と指令が実行される時間の間を２０ミリ秒以下の遅延にさせるようなものである。代替の実施形態の追加のステップは、受信した複数のフレーム画像についての第１の解像度を特定するステップと、参照解像度としての第２の解像度を特定するステップとを含む。操作したフレーム画像が、操作時に、第２の解像度より高い解像度を有する場合には、フレーム画像の解像度を、第２の解像度のものまで下げる、操作したフレーム画像が、操作時に、第２の解像度より低い解像度を有する場合には、プロセッサを用いてピクセル化を減少させるようにフレーム画像をさらに操作する。開示した方法は、プロセッサが、外部パーソナル・コンピュータ内に収容されていても、開示した構成要素の全てを含む装置内に収容されていても働く。

プロセッサが、フレーム画像を操作するとき、操作は、画像のサイズ変更、選択した方向への画像のパニング、選択した方向への画像の回転、または画像への注釈付けのうちのいずれか１つまたは複数であってもよい。画像がサイズ変更される場合、画像のサイズ変更、サイズ変更されながらのパン、回転されながらのパン、等々と同時に、画像に注釈が付けられてもよい。操作をどのように組み合わせても、出力画像フレームの解像度が変化することはない。

目標物の画像を取得する異なる方法は、一連のフレーム画像の各フレーム画像が維持される参照解像度を決定するステップ、およびこの参照解像度を非一過性の媒体に記憶するステップを含む。一連のフレーム画像を含むビデオ画像を取り込み、外部プロセッサを使用してビデオ画像の各フレーム画像の解像度を参照解像度と比較し、参照解像度に対応するように各フレーム画像の解像度を調整する。各フレーム画像の解像度を比較した後、ディスプレイ上の各フレーム画像をリアルタイムで記憶および／または表示する。また、フレームの画像の選択部分が、３次元で画像を回転させる視覚的効果を与えるようにいつでもサイズ変更されてもよい。

また、本開示の装置は、デジタル・イメージング・ユニットを含むドキュメント・イメージング装置である。デジタル・イメージング・ユニットは、無限大の焦点距離を有する光学系を含む。ドキュメント・イメージング装置は、デジタル・イメージング・ユニットに結合され、記憶された画像の解像度値を一定に維持しつつデジタル・イメージング・ユニットをリアルタイムでズーム・インまたはズーム・アウトさせるように構成されるプロセッサも含む。非一過性の記憶媒体は、デジタル・イメージング・ユニットから得られる画像を記憶し、ディスプレイは記憶された画像を表示する。折り畳み式および嵌め込み式のサスペンション・アームが、撮像される目標物からある距離でデジタル・イメージング・ユニットを支持する。装置のプロセッサは、折り畳み式サスペンション・アーム内に収容されてもよく、または外部パーソナル・コンピュータ内に収容されてもよい。

従来技術の書画カメラ装置の一例を示す図である。 従来技術のフラットベッド・スキャナの一例を示す図である。 本開示のシステムの一実施形態の図である。 図３ａに示される実施形態の構成要素を示す図である。 図３ａに示される実施形態を様々な構成で示す図である。 コンパクトなカメラ・スタンドの上部分と下部分の間の関係を示す図である。 本システムおよび本方法を実行するためのステップを詳述する流れ図である。 本システムおよび本方法の実施における追加のステップを示す流れ図である。 本システムおよび本方法の追加の特徴を示すディスプレイ画面を示す図である。

図３ａを参照すると、ドキュメント・イメージング・システム３００は、ＰＣ内で実行されるソフトウェア・プログラミング・ユニット（ＳＰＵ）３０３が、全二重方式で小型デジタル画像センシング・ユニット（ＤＩＳＵ）３０２と通信しつつソフトウェア命令コードにおけるドキュメント・イメージング・システム３００の主要機能を制御および実施するというやり方で、パーソナル・コンピューティング装置、簡潔にはパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）３０１と呼ばれるものと完全に一体化している。したがって、ＳＰＵ３０３は、マスタまたはコア・ユニットになり、ＤＩＳＵ３０２は、ドキュメント・イメージング・システムのスレーブまたは副ユニットになる。これによって、このシステムの機能が、従来の電子デバイス上の小さい制御ボタンと比較してはるかによりインタラクティブな使いやすいやり方でユーザに利用可能にさせることができ、一方、ＤＩＳＵ３０２の構成を最適水準まで合理化することを確実にする。

ＤＩＳＵ３０２は、（例示のためにＵＳＢと名が挙げられている）高速デジタル接続３０４、例えばＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、Ｆｉｒｅ Ｗｉｒｅ／ＩＥＥＥ １９３４ ４００、またはＩＥＥＥ １９３４ ８００を介してＰＣ３０１にあるＳＰＵ３０３と通信する。ＳＰＵは、外部電源を必須で要求することなく、必要なイメージング・センシング処理機能のために同じデジタル接続を介してＰＣ３０１から電力を受信する。非常にコンパクトなドキュメント・イメージング・システム３００は、組み込まれた照明光源を備えており、光源の電源は、やはり、同じＵＳＢ接続３０４を通じてＰＣ３０１によって主に供給され、一方、外部の強力な電源ユニットは任意のものに過ぎない。

ＤＩＳＵ３０２は、画像処理電子回路基板３１４（図３ｂに示される）と共にＤＩＳＵ３０２を収容する折り畳み式サスペンション・アーム３０６を用いて非常にコンパクトなカメラ・スタンド３０５によって支持されると共に、おもり付きの小外形の基部３０８によって支持される。ドキュメント・イメージング・システムは、カメラ・スタンド３０５、および、「スキャン」または視覚化される紙のドキュメントを位置決めする際にユーザを助けるための予め定められた表示を有する可撓性の位置決めマット３０７を備えることによって適宜強化されてもよい。

図３ｂを参照すると、ＤＩＳＵ３０２は、デジタル画像センサと共に小型光学レンズ３１６（別個に図示せず）を備え、３メガ・ピクセルの最小解像度を有し、２０〜３０メガ・ピクセルの範囲の解像度に到達できる。光学レンズ３１６および付随する電子部品は、高解像度（ＨＤ）解像度で毎秒約３０フレームでリアルタイム・ビデオを取り込むことができると共に、同時にカメラ・レンズの下の被写体の静止画を取り込むことができる。光学レンズ３１６は、制限されたズーム範囲を有するレンズ、または単焦点レンズであってもよい。しかし、ＤＩＳＵ３０２のレンズの被写界深度は、１００ｃｍを超える幅広い範囲を有し、下向きのＤＩＳＵ３０２の下に現れている被写体が、ＤＩＳＵがかなり遠く離れているときでも焦点が合わされシャープに見えてくることを確実にする。そのような小さいイメージング・ユニットは、重量が１オンス未満の軽さである。したがって、大容量のハウジング・ユニットの必要性がなくなっている。ＤＩＳＵ３０２は、非常にコンパクトな空間に容易に入れることができる。例えば、図３ａ〜図３ｃに示されるようなＤＩＳＵハウジングの実施形態は、わずか２．５ｃｍ×５ｃｍ×２０ｃｍの小ささであってもよく、いくつかの実施形態では、さらにより小さくてもよい。

電子回路を含むハウジング組立体全体は、折り畳み式サスペンション・アーム３０６の中に入れられる。例えば、図３ａ〜図３ｄに示される実施形態は、長さが２０ｃｍ以下である。本システムの可能な一実施形態では、スタンドの直立部は、２つの管状の部分、すなわち上部分３０９および下部分３１０を有し、上部分３０９は、下部分３１０の内側にある。上部分３０９は、上部分３０９が下に移動させられるとスタンドの全高を減少させることができるように上下に移動することができ、したがって、デバイス３００全体は、サイズがより小さくなり、運ぶのがより容易になる。この嵌め込み式の関係は、図３ｄに示される。内歯（図示せず）と協働する溝、溝３１８、および作動ロック３２０の存在は、発表者が、目標物を再取得するためにサスペンション・アーム３０６を実質的に再調整する必要なく、上部分３０９を昇降させるのを助ける。

軽量のＤＩＳＵを入れることによって、カメラ・スタンドの基部は、何らかの机面に固定されるのではなく自立していることができ、鋳鉄の重量物のようなある種の重い物を含むことだけによって安定性を維持する。したがって、ＤＩＳＵ３０２を入れた完成された外側装置は、折り畳み式サスペンション・アームと共に、非常にコンパクト、軽量であり、自立しており、これにより、この装置は携帯性が高いものになる。

ズーム・インおよびズーム・アウトを用いてリアルタイム・ビデオのプレビューを表示することは、例えば４８０ＭＢ／秒の生データ速度を有するＵＳＢ２．０などの高速データ接続を介して最低２メガ・ピクセル解像度の画像フレームの連続ストリームを取り込み、伝送するようＳＰＵ３０３からＤＩＳＵ３０２への命令によって実現される。それぞれの２メガ・ピクセル以上の画像フレームは、１ラインずつスキャンする必要なく表面領域全体の１つの瞬間的なスナップショットの中に取り込まれ、プロジェクタにしばしば見られる少なくとも６×ＶＧＡディスプレイ解像度の解像度を有する。従来の製品よりかなり高い解像度の画像を取り込むことを可能にする５メガ・ピクセルのＤＩＳＵのレンズの解像度の実施形態であれば、本システムの解像度は、ディスプレイ画面の解像度、例えば、ビデオ・フレームが１６×ＶＧＡモニタ解像度であるものよりも常に高くなる。ＰＣ内で実行するＳＰＵ３０３は、ポインタ・デバイスまたはキーボードを通じた、例えば、画像のサイズを拡大または縮小するためにマウス・ホイールを使用したユーザの制御時に拡大または縮小したサイズで取り込まれたビデオ・フレームを表示することができる。解像度を増大させるための画像の追加の操作は、複数の画像を「超解像度」画像に組み合わせるまで、バックグラウンド・フィルタリングおよび高度な補間を一層さらに含んでもよい。

取り込まれた画像が、ほとんどの場合、大部分のコンピュータのモニタ画面の解像度より複数倍大きいので、画像表示サイズの変化により、コンピュータ・ソフトウェアの中でデジタル的にリアルタイムのズーム・インまたはズーム・アウトの効果が実現される。現実のサイズの倍率より高い場合、外挿アルゴリズムを用いてあるレベルのピクセレーション効果と共に元の画像を拡大できるが、数倍高い倍率を実現する。同時に、ユーザは、光学レンズの下に現れる被写体の一様に高解像度の画像の静止画像を取り込むためのユーザ・インタフェース・ソフトウェアの構成中に表示されるあるボタンをクリックすることができ、それによって５メガ・ピクセルのレンズを有する実施形態では、レター・サイズのページの静止画像は、約３００ｄｐｉの解像度に到達できる。最終的に、撮像解像度が、２０〜３０メガ・ピクセルの範囲まで増加するとき、６００ｄｐｉ付近に近づく画像解像度を実現することができる。ＳＰＵ３０３のソフトウェア処理は、リアルタイム・モードまたはオフライン・モードで、目標ドキュメントの縁部の周りの不要なカラーをトリミングするように自動切り抜きすることもでき、画像を真っ直ぐにすることもでき、グレア・スポットを除去することもでき、それによってレンズ組立体を向けるように調整する、またはスキャン領域を予め設定する必要性をさらに減少させる。

図４に示されるように、本発明の方法は、様々な順番で実行できる様々な異なる操作を含むが、図４および図５に示される順序が好ましい。ステップ４０２は、ＤＩＳＵの有効性が確認される判断ステップである。ＤＩＳＵの有効性が確認されない場合、このシステムは、エラー処理のために動作ステップ４０４へ移るが、ＤＩＳＵの有効性が確認される場合、システムは、初期ブート・シーケンスである動作ステップ４０６へ移る。システムがブートされた後、センサの出力解像度は、ステップ４０８で選択される。ステップ４１０およびステップ４１２では、システムは、複数のビデオ・フレームの画像を含むビデオ・ストリームを取得し、データ出力ポートを開く。判断ステップ４１４では、フレームの有効性の確認が行われる。フレーム画像に問題がある場合、システムは、エラー処理のためにステップ４１６へ進むが、フレーム画像が許容できる場合、ステップ４１８では、フレームは、ＵＳＢデータ・ストリームに符号化され、ＵＳＢデータ・ストリームが、出力され（動作ステップ４２０）、ステップ４１２から４２０は、ビデオ・ストリームの端に到達するまで（判断ステップ４２２）繰り返される。

図５を参照すると、図４に示されるプロセスは、ステップ５０２へ続いており、ＵＳＢからのライブのビデオ・ストリームが取得される。ステップ５０４では、フレーム画像あたりの最大解像度が設定され、ステップ５０６では、ビットマップ画像が、ビデオ・ストリームとして取得される。ステップ５０８で、ディスプレイ画面の解像度が決定され、ステップ５１０で、ビットマップ画像は、ディスプレイ画面サイズに適合させるように拡大縮小される。動作ステップ５１２が始まると、ビデオ・ビットマップ・ストリームが、ディスプレイ画面上に連続的に表示される。ユーザは、判断ステップ５１４ａ〜５１４ｆに示される機能のうちいずれかを選択できる。

判断ステップ５１４ａでは、システムは、ユーザが、拡大縮小（サイズ変更）イベントを選択したか判定する。ユーザが、拡大縮小イベントを選択した場合、動作ステップ５１６ａで、各ビデオ・フレームは、要求された量だけ拡大または縮小される。判断ステップ５１４ｂでは、システムは、ユーザが、パニング（スクローリング）イベントを選択したか判定する。ユーザが、パニング・イベントを選択した場合、ステップ５１６ｂでシステムは、ユーザによって要求された大きさに比例するベクトルだけ各フレーム画像をずらす。判断ステップ５１４ｃでは、システムは、ユーザが、回転イベントを選択したか判定し、そうであれば、ステップ５１６ｃでシステムは、ユーザによって選択された回転の大きさに比例する角度だけ各フレーム画像を回転させる。判断ステップ５１４ｄでは、システムは、ユーザが、切り抜きイベントを選択したか判定する。ユーザが、切り抜きイベントを選択した場合、システムは、ステップ５１６ｄへ進み、各画像フレームは、切り抜きボックスの内側の領域だけがディスプレイ画面に表示されるように減らされる。判断ステップ５１４ｅでは、システムは、画像イベントが取り込まれているか、すなわち、スクリーン・ショットが要求されているか判定し、そうであれば、動作ステップ５１６ｅでシステムは、要求の期間中および／または要求の直前直後に表示されているどんなフレーム画像でも取り込み、フレーム画像をファイルまたはメモリに保存する。判断ステップ５１４ｆでは、システムは、映像イベントが記録されているか判定する。判断ステップ５１４ｆの答えがはいである場合、ステップ５１６ｆでシステムは、複数の連続フレーム画像を取り込んで、後に再生するためにメモリまたはファイルに保存する。このシステムは、判断ステップ５１４ａ〜５１４ｆを促すユーザ・インタフェースを連続的に探すことができる（ステップ５１８）。また、このシステムは、そのようなユーザ・インタフェースを断続的に探してもよく、および／またはユーザは、ユーザによって要求されるときだけこれらのユーザ・インタフェースを探してもよい。このことを言及するのは有用である。

本システムの追加の特徴は、図６に示される。自動切り抜き処理６０２、自動的に真っ直ぐにする処理６０４、自動訂正処理６０６、自動影除去処理６０８、自動グレア・スポット除去６１０、および画像ファイル管理６１２などの非ユーザ制御の特徴は、タッチ・センサ式ディスプレイ画面６１４、または他のユーザ・インタフェース手段を介してユーザが利用可能である。また、指令６１６ａ、６１６ｂおよび６１６ｃが、ユーザによって手動で選択されてもよい。

本システムは、ズーム機能の処理を、ＰＣ３０１上のＳＰＵ３０３のソフトウェアに任せることによって、高コストでありかなり重い光学ズーム・レンズ組立体の必要性をなくした。代わりに、外部に取り付けた装置が、カメラを装備した携帯電話または無限大の焦点距離のデジタル・カメラに見られ得るようなとても軽量の光学部品を使用することができ、電子的処理またはファームウェア処理がずっと減らされている。外部デジタル・イメージング・ユニットと協働するリアルタイムの画像処理ソフトウェアのそのような統合システムは、前述の所望の特性の全ての実現が、高いズーム機能を用いたリアルタイム・ビデオプレビューを表示することを含むことを可能にする。このシステムは、非常に空間効率の良い、軽量の、１０平方インチ以下の小さい基部設置面積であり、コンパクトで、高い携帯性の物理的ユニットを維持しつつ、最低６×ズーム・インおよびズーム・アウトを与え、同時に３００ｄｐｉの解像度の高解像度静止画像を取り込むように構成することができる。単一のＤＩＳＵ３０２のそのような構成は、スキャン領域のプレビュー、位置合わせ、または事前選択を用いた画像の取り込みの準備および補助のために、従来技術で必要とされる特別のビデオ・カメラを必要とすることなく、上述の望ましい特徴を実現する。

本システムは、デジタル・ズームおよび他の画像処理技法を用いる統合コンピュータ・ソフトウェア処理ユニットであって、フル・ページ・ピクチャを瞬時にとることができると共に同じユニット内のＨＤリアルタイム・ビデオをとることができる小型高解像度画像センシング・ユニットに結合された統合コンピュータ・ソフトウェア処理ユニットに、レンズ組立体によるズーミングおよび他の光学的機能を任せる。本システムは、非常にコンパクトで軽量でもあり、それによって高度の携帯性、および空間効率を可能にする。さらに、このシステムおよび方法は、書画カメラ・システムおよびドキュメント・スキャナ装置と、プレゼンテーション装置およびビデオ・ディスプレイ装置との両方の機能をこのシステムおよび方法が実現するという側面において新規であり、したがって本システムに記載された装置は、普及しているコンピュータ・オペレーション・システム、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｍａｃ ＯＳ Ｘ（登録商標）、またはＬｉｎｕｘ（登録商標）などによって、デュアル識別装置、一般に同時にＵＳＢ接続されたウェブ・カメラ装置およびＴＷＡＩＮスキャナ装置として認識される。この装置のデュアル識別の態様は、本発明におけるシステムをカメラ・スキャナ装置と考える新しい装置カテゴリとみなす。

先に開示した実施形態の説明は、任意の当業者が、本発明を作製または使用することを可能にするように与えられる。これらの実施形態の様々な修正は、当業者には容易に明らかであろうし、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。例えば、１つまたは複数の要素が、再配置および／または組み合わせされてもよく、または追加の要素が加えられてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることは意図されておらず、本明細書に開示した原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に与えられることになる。

Claims (20)

1. 目標物の画像を取得して、複数のフレーム画像を含む出力ビデオ画像を供給する方法であって、
   スレーブ・デジタル画像センシング・ユニットをマスタ・パーソナル・プロセッサに接続するステップであって、前記マスタ・パーソナル・プロセッサが、一連のフレーム画像を前記スレーブ・デジタル画像センシング・ユニットから受信する、ステップと、
   前記マスタ・パーソナル・プロセッサを用いて、前記フレーム画像の解像度を変更することなく、ズーム・インまたはズーム・アウトを含む、前記一連のフレーム画像の操作を行うステップと、
   出力フレーム画像の解像度を変更することなく、操作した前記一連のフレーム画像を出力ビデオ画像として表示および／または記憶するステップと
   を含み、
   前記スレーブ・デジタル画像センシング・ユニットが、マスタ・パーソナル・プロセッサ・ポートを介して前記マスタ・パーソナル・プロセッサに取り外し可能に接続される方法。
2. ユーザの要求にリアルタイムで応答して前記操作を実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記受信した複数のフレーム画像についての第１の解像度を特定するステップと、
   参照解像度としての第２の解像度を特定するステップと、
   操作したフレーム画像が、操作時に、前記第２の解像度より高い解像度を有する場合には、前記フレーム画像の解像度を、前記第２の解像度のものまで下げるステップと、
   前記操作したフレーム画像が、操作時に、前記第２の解像度より低い解像度を有する場合には、前記マスタ・パーソナル・プロセッサを用いてピクセル化を減少させるように前記フレーム画像をさらに操作するステップと
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記マスタ・パーソナル・プロセッサは、外部パーソナル・コンピュータ内に収容され、
   前記外部パーソナル・コンピュータを用いて、前記一連のフレーム画像を操作するために使用される前記マスタ・パーソナル・プロセッサを提供するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記操作が、
   前記画像のサイズ変更、
   選択した方向への前記画像のパニング、
   選択した方向への前記画像の回転、および
   前記画像への注釈付け
   からなる群から選択される動作のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 画像への注釈付けが、前記画像のサイズ変更中に行われる、請求項５に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの動作が、前記出力フレーム画像の解像度を変更することなく行われる、請求項５に記載の方法。
8. 目標物の画像を取得する方法であって、
   一連のフレーム画像の各フレーム画像が維持される参照解像度を決定し、前記参照解像度を非一過性の媒体に記憶するステップと、
   前記一連のフレーム画像を含むビデオ画像を、ライン毎にスキャンすることなく対象の表面領域全体の１つの瞬間的なスナップショットの中に取り込み、外部プロセッサを使用して前記ビデオ画像の各フレーム画像の解像度を前記参照解像度と比較し、前記参照解像度に対応するように各フレーム画像の前記解像度を調整するステップと、
   各フレーム画像の前記解像度を比較した後、各フレーム画像をリアルタイムで記憶および／またはディスプレイ上に表示するステップと
   を含む方法。
9. 前記外部プロセッサが、パーソナル・コンピュータ内に収容される、請求項８に記載の方法。
10. 各フレーム画像をディスプレイ上に表示するときに、出力フレーム画像の解像度を変更することなく、前記画像をサイズ変更するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
11. ３次元で前記画像を回転させる視覚的効果を与えるように、前記フレームの選択部分をサイズ変更するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 各フレーム画像をディスプレイ上に表示するときに、出力フレーム画像の解像度を変更することなく、選択した方向へ前記画像をパニングするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
13. 各フレーム画像をディスプレイ上に表示するときに、出力フレーム画像の解像度を変更することなく、選択した方向へ前記画像を回転させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
14. 各フレーム画像をディスプレイ上に表示するときに、出力フレーム画像の解像度を変更することなく、前記画像へ注釈付けするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
15. 画像への注釈付けが、前記画像のサイズ変更のステップ中に行われる、請求項１４に記載の方法。
16. 各フレーム画像をディスプレイ上に表示するときに、
    前記画像のサイズ変更、
    ３次元で前記画像を回転させる視覚的効果を与えるような、前記フレームの選択部分のサイズ変更、
    選択した方向への前記画像のパニング、
    選択した方向への前記画像の回転、および
    前記画像への注釈付け
    からなる群から選択される画像操作を行うステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
17. 画像への注釈付けが、前記画像のサイズ変更のステップ中に行われる、請求項１６に記載の方法。
18. ソフトウェア・プログラミング・ユニットを含むパーソナル・コンピュータと、
    前記パーソナル・コンピュータに外部的に結合され、無限大の焦点距離を有する光学系を含む小型デジタル画像センシング・ユニットであって、
    前記パーソナル・コンピュータが、前記小型デジタル画像センシング・ユニットの全ての活動を制御し、リアルタイムの各画像の解像度値を一定に維持しつつデジタル・イメージング・ユニットをリアルタイムでズーム・インまたはズーム・アウトさせるように構成される、小型デジタル画像センシング・ユニットと、
    前記画像を表示するためのディスプレイと、
    撮像される目標物から離れて前記デジタル・イメージング・ユニットを支持するためのサスペンション・アームと
    を備えるドキュメント・イメージング装置。
19. プロセッサが、折り畳み式サスペンション・アーム内に収容される、請求項１８に記載のドキュメント・イメージング装置。
20. プロセッサが、外部パーソナル・コンピューティング・システム内に収容される、請求項１８に記載のドキュメント・イメージング装置。
    

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