专利名称：一种影像胶片的数字化系统的制作方法
技术领域：
本发明属于数字图像获取方法的应用领域，具体涉及影像胶片的数字化系统，该系统可以将影像胶片通过透射扫描转变成相应的数字图像，尤其适用于医用影像胶片的处理。
背景技术：
随着信息化时代的到来，一些全新的数字化影像技术(如CT、MRI等)陆续应用于临床，同时，随着医学技术的发展以及计算机的普及和高速通信技术及手段的临床应用，计算机辅助诊断、远程会诊、非接触会诊等新型医疗手段和技术得到越来越广泛的应用。这些应用大多基于计算机图像处理、图像分析及远程共享等技术，从而使得医用影像胶片的数字化的需求相当迫切。
胶片扫描数字化仪是把胶片经过图像扫描技术转化为数字图像的工具。目前，市场上出现了许多小幅胶片扫描数字化仪产品，大都用于彩色小幅摄影底片的数字化扫描，而医用胶片扫描数字化仪普遍采用光透射线性扫描的方法，设备成本较高。
医用胶片具有以下特征 1.灰度影像； 2.胶片质地厚； 3.胶片尺寸大，通常超过普通的A4幅面； 4.图像灰度级丰富，分辨率高。
普通的光反射式扫描数字化仪不能满足医用胶片的数字化需求，高速的经济的专用的医用扫描数字化仪对于医用胶片数字化是十分必要的。
目前专用的医用胶片扫描数字化仪有A3幅面平板式及滚筒式两种，普遍采用光透射式线性扫描的方法实现胶片数字化，其中A3幅面平板式扫描数字化仪体积庞大，扫描胶片的尺寸受限，而滚筒式扫描数字化仪结构复杂，且价格昂贵(数万元至几十万元人民币/台)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种影像胶片数字化系统，该系统解决了现有医用胶片扫描数字化仪扫描范围受限及高成本的问题，可以灵活控制扫描范围，快速扫描不同尺寸的影像胶片并进行胶片的数字化处理。
本发明提供的影像胶片数字化系统，其特征在于上盖和底座活动连接构成壳体，上盖中嵌有光源面板，其发光面朝底座方向；控制参数输入模块用于提供用户设定控制参数的界面； 载物面板为透明面板，位于底座的最上层，并与底座的上边框之间密封；吸光面板位于载物面板的下方并与之平行，载物面板与吸光面板之间设置有两条平行的滑道，在两条滑道之间安装有滑杆，滑杆的一侧面设有滑槽，图像采集装置嵌入滑槽内；扫描控制器和第一、第二步进电机均位于吸光面板与底座的底板之间，扫描控制器与第一步进电机相连，按照控制参数输入模块中设定的控制参数控制第一步进电机带动滑杆在滑道上移动；扫描控制器还与第二步进电机相连，按照控制参数输入模块中设定的控制参数控制第二步进电机带动图像采集装置在滑槽上移动； 传输接口分别与图像采集装置及图像处理装置相连，将图像采集装置采集的图像数字信号传送到图像处理装置进行处理。
传统的胶片扫描数字化仪图像采集装置中感光单元以线状排列为主，采用逐行的扫描方式，其感光单元的个数随着扫描系统能支持的最大幅面宽度的增加而增加，因此大幅面的胶片扫描系统中感光元器件的总成本较高。本发明的图像采集装置中使用较少的固定数量的感光单元，使之以阵列形式排列。在图像采集过程中，该装置能够从胶片任意区域开始在两个相互垂直的方向上分别以单次采集的图像块的物理长、宽为步长移动，实现阵列扫描，并通过控制各方向上的移动距离(扫描幅度)来满足不同幅面尺寸胶片的扫描及数字化要求，在保障扫描质量的同时节省了在感光元器件上的成本，从而降低整个胶片数字化系统的总成本。
图1为本发明影像胶片数字化系统的壳体示意图； 图2为本发明影像胶片数字化系统的光源面板示意图； 图3为本发明影像胶片数字化系统的底座内置部件结构示意图； 图4为本发明图像处理装置的处理流程图； 图5为本发明实施例的图像采集装置示意图； 图6为本发明实施例的工作过程流程图。
具体实施例方式 如图1所示，本发明影像胶片数字化系统的结构为上盖1和底座2活动连接构成壳体。上盖1中嵌有光源面板3，其发光面朝底座2方向，可发射垂直于底座2的上表面的均匀光(如图2所示)。如图3所示，在底座2内设置有载物面板4、吸光面板5、图像采集装置6、滑杆7、滑道8、滑槽9、第一步进电机10、第二步进电机11、扫描控制器12和传输接口14。控制参数输入模块13及图像处理装置15位于胶片数字化系统内嵌芯片或外接计算机。
载物面板4为透明面板，位于底座2的最上层，并与底座2的上边框之间密封，使位于底座2内的其它部件封闭起来。载物面板4用于放置待扫描的胶片，吸光面板5位于载物面板4的下方并与之平行，用于吸收透射过胶片的光，减小反射光对图像采集的影响；载物面板4与吸光面板5之间设置有两条平行的滑道8(如滑槽或轨道)，在两条滑道之间安装有滑杆7，滑杆7的一侧面设有滑槽9，图像采集装置6嵌入滑槽9内。控制参数输入模块13为用户提供控制参数包括扫描幅度、扫描分辨率及扫描区域位置的输入界面；扫描控制器12与第一步进电机10、第二步进电机11均位于吸光面板5与底座2的底板之间，扫描控制器12与第一步进电机10相连，按照控制参数输入模块13中设定的控制参数控制第一步进电机10带动滑杆7在滑道8上以图像采集装置6单次采集的图像块的物理宽度为步长移动；扫描控制器12还与第二步进电机11相连，按照控制参数输入模块13中设定的控制参数控制第二步进电机11带动图像采集装置6在滑槽9上以图像采集装置6单次采集的图像块的物理长度为步长移动；传输接口14分别与图像采集装置6及图像处理装置15相连，将图像采集装置6采集的图像数字信号传送到图像处理装置15进行处理。
图像处理装置15由一系列的软件功能模块来实现。其中包括图像数据缓冲模块16、图像拼接模块17、图像亮度纠正模块18、图像光学畸变修正模块19、图像存储模块20及图像输出模块21。图像数据缓冲模块16是将一次扫描过程中采集的图像数据按照顺序暂时存储起来，以解决可能出现的图像采集与图像处理速度不匹配的问题，可以采用队列技术来实现；图像拼接模块17是将一次扫描过程中采集到的所有图像矩阵数据拼接成一幅完整的扫描图像，可采用基于特征点的拼接技术或基于图像采集坐标直接拼接来实现；图像亮度纠正模块18是对拼接后的图像进行光源不均匀引起的亮度纠正，可采用将同一幅测试影像胶片放置在不同的位置多次扫描，然后比较这些扫描获得的图像以计算光源的不均匀性，从而据此在以后其他影像胶片的扫描中消除光源不均匀而引起的亮度偏差；也可以与完全透射图像(即载物台上没有放影像胶片时扫描的空图像)进行对比，将拼接后的图像所对应的完全透射图像中不均匀的像素点进行亮度调节；图像光学畸变修正模块19是对图像进行光学畸变的修正，可对扫描印有坐标网格的影像胶片所获得的图像可能出现的畸变采用二元多项式法计算出变形参数，用于以后其他影像胶片的扫描中修正光学畸变；图像存储模块20可将扫描结果进行存储，以供用户使用；图像输出模块21可将数字图像进行输出、显示或打印。
本系统使用时，首先打开外壳上盖1，将胶片正面朝上紧贴载物面板4放置，关闭外壳上盖1；启动预扫描过程，按照系统默认的扫描参数设置将胶片快速扫描得到初步的扫描结果(预扫描的结果不用经过图像亮度纠正及图像畸变的修正)；根据预扫描的结果在控制参数输入模块13中设定当前的扫描幅度、扫描分辨率及扫描区域位置控制参数；然后，启动正式扫描过程，扫描控制器12按设定的扫描参数控制第一步进电机10带动滑杆7在滑道8上移动，同时扫描控制器12还按设定的扫描参数控制第二步进电机11带动图像采集装置6在滑槽9上进行移动，每移动到一个新位置图像采集装置6就进行图像数字信号的采集，然后传输接口14将采集的信号传送至图像处理装置15；图像处理装置15按照图4所示的处理流程完成数据缓冲、图像拼接、图像亮度纠正、图像光学畸变修正、图像存储及图像输出的功能，最终完成胶片的数字扫描。
实施例 下面以X光胶片数字化为例对本发明的实施作进一步具体的说明，本发明同样适用于其他影像胶片如CT图像打印胶片和核磁影像打印胶片及普通摄影用的负片等。
利用金属或塑料材料制作胶片数字化系统的外壳使之具有上盖1和底座2，光源面板3采用由一组冷阴极荧光灯平行排列，加上半透明的光源平滑板组成，可发射垂直于光源面板3的均匀平行光。载物面板4采用透光度好的玻璃材料加工而成，并与底座2的上边框之间密封，使位于底座2内的其它部件封闭起来；吸光面板5的表面涂上黑色吸光物质，用于吸收从胶片透射出的光线，减少反射光对图像采集的影响；载物面板4与吸光面板5之间设置有两条平行的抛光金属滑道8(如滑槽或轨道)，在两条滑道之间安装有滑杆7，滑杆7的一侧面设有抛光金属滑槽9，图像采集装置6嵌入滑槽9内；如图5所示，图像采集装置6由光学镜头22、CCD光敏传感器23(其中感光单元排列成20×20的阵列)及A/D转换器24组成，其中光学镜头22面向载物面板4且其焦平面与之平行，用于采集垂直上方的胶片区域的透射光，CCD光敏传感器23位于镜头之后且感光单元阵列平面与其焦平面平行，可根据镜头采集的光感应信号生成相应强度的电信号，A/D转换器24与CCD光敏传感器23进行连接用于将采集的电信号转换为数字信号；控制参数输入模块13位于外接计算机中，用户可在控制参数输入模块13中设定控制参数，包括扫描幅度、扫描分辨率及扫描区域位置；扫描控制器12与第一步进电机10、第二步进电机11均位于吸光面板5与底座2的底板之间，扫描控制器12与第一步进电机10相连，按照控制参数输入模块13中设定的控制参数控制第一步进电机10带动滑杆7在滑道8上以图像采集装置6单次采集的图像块的物理宽度为步长移动；扫描控制器12还与第二步进电机11相连，按照控制参数输入模块13中设定的控制参数控制第二步进电机11带动图像采集装置6在滑槽9上以图像采集装置6单次采集的图像块的物理长度为步长移动；传输接口14分别与图像采集装置6及图像处理装置15相连，将图像采集装置6采集的图像数字信号传送到图像处理装置15进行处理。图像处理装置15通过图像处理软件来实现。
如图6所示，本发明系统的工作过程分为以下5个步骤 (1)安放胶片打开外壳上盖1，将胶片正面朝上紧贴载物面板4放置，关闭外壳上盖1； (2)预扫描启动预扫描过程，按照系统默认的扫描参数设置将胶片进行快速预扫描(预扫描的数字化图像不用经过图像亮度纠正及图像畸变的修正处理)得到初步的扫描后的数字化图像； (3)扫描参数控制及调节根据预扫描的数字化图像的效果，确定是否需要更改当前的扫描幅度、扫描分辨率及扫描范围位置参数的设置。当控制参数输入模块13和图像处理装置15采用计算机实现时，如果需要进行参数变更，在控制参数输入模块13中可通过鼠标指定图像上的位置、键盘输入或软件界面上下拉菜单的选择来设定以上参数，例如扫描范围为以指定的两点为对角顶点、边平行于扫描数字化仪边界的矩形区域； (4)图像扫描启动正式扫描过程，扫描控制线程完成对胶片进行数字信号采集的过程，具体步骤说明如下 (4.1)步进电机控制第一步进电机10、第二步进电机11按照步骤(3)设定的扫描参数分别带动滑杆7与图像采集装置6进行移动，具体方法是检测图像采集装置6是否移动到扫描幅度的上限，若没达到该设定上限则将图像采集装置6沿滑槽9移动一个步长(最大自然图像分辨率下20个像素对应的物理距离)到下一位置，否则检测滑杆7是否达到扫描幅度上限，若没达到该设定上限则将滑杆7移动一个步长(最大自然图像分辨率下20个像素对应的物理距离)到下一位置，图像采集装置6沿滑槽9往回移动到下一位置，否则结束扫描控制线程； (4.2)图像数字信号采集图像采集装置6采集当前位置垂直上方区域的胶片图像数字信号； (4.3)图像数字信号上传采集到的数字信号通过传输接口14传送给图像处理装置15，转步骤(4.1)； (5)图像处理图像处理线程负责对所得采集到的图像数字信号进行一系列的图像处理工作。具体步骤说明如下 (5.1)将数据保存到数据缓存区每次扫描的数字信号通过传输接口14传送到图像数据缓冲模块16保存下来； (5.2)图像拼接若图像数据缓冲模块16中的缓冲队列不为空，则取队列首部对应的数据，并将其传送至图像拼接模块17按图像采集的坐标直接进行拼接，转步骤(5.2)；否则拼接完成，转步骤(5.3)； (5.3)亮度和对比度校正图像亮度纠正模块18将拼接后的图像进行亮度纠正，具体方法采用与完全透射图像(即载物台上没有放影像胶片时扫描的空图像)进行对比，将拼接后的图像所对应的完全透射图像中不均匀的像素点进行亮度调节(若系统光源达到理想的均匀度的要求，本步骤则可省略)； (5.4)镜头畸变校正图像光学畸变修正模块19将亮度纠正后的图像按照二元多项式法进行光学畸变的修正； (5.5)图像保存图像存储模块20负责将修正后的图像进行物理存贮，以备用户的需要； (5.6)图像输出图像输出模块21可按照用户要求进行图像的显示或打印。
权利要求
1.一种影像胶片数字化系统，其特征在于上盖(1)和底座(2)活动连接构成壳体，上盖(1)中嵌有光源面板(3)，其发光面朝底座(2)方向；控制参数输入模块(13)用于提供用户设定控制参数的界面；
载物面板(4)为透明面板，位于底座(2)的最上层，并与底座(2)的上边框之间密封；吸光面板(5)位于载物面板(4)的下方并与之平行，载物面板(4)与吸光面板(5)之间设置有两条平行的滑道(8)，在两条滑道之间安装有滑杆(7)，滑杆(7)的一侧面设有滑槽(9)，图像采集装置(6)嵌入滑槽(9)内；扫描控制器(12)和第一、第二步进电机(10、11)均位于吸光面板(5)与底座(2)的底板之间，扫描控制器(12)与第一步进电机(10)相连，按照控制参数输入模块(13)中设定的控制参数控制第一步进电机(10)带动滑杆(7)在滑道(8)上移动；扫描控制器(12)还与第二步进电机(11)相连，按照控制参数输入模块(13)中设定的控制参数控制第二步进电机(11带动图像采集装置(6)在滑槽(9)上移动；
传输接口(14)分别与图像采集装置(6)及图像处理装置(15)相连，将图像采集装置(6)采集的图像数字信号传送到图像处理装置(15)进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于图像处理装置(15)包括依次连接的图像数据缓冲模块(16)、图像拼接模块(17)、图像亮度纠正模块(18)、图像光学畸变修正模块(19)、图像存储模块(20)及图像输出模块(21)；图像数据缓冲模块(16)用于存储扫描过程中采集的图像数据，并传送给图像拼接模块(17)，图像拼接模块(17)将采集到的所有图像矩阵数据拼接成一幅完整的扫描图像，传送给图像亮度纠正模块(18)，图像亮度纠正模块(18)对拼接后的图像进行光源不完全均匀性引起的亮度纠正，并传送给图像光学畸变修正模块(19)；图像光学畸变修正模块(19)用于对图像进行光学畸变的修正，并将修改后图像传送给图像存储模块(20)；图像存储模块(20)用于存储扫描结果，供用户使用；图像输出模块(21)可按照用户要求进行图像的显示或打印。
全文摘要
本发明属于数字图像获取方法的应用领域，为一种影像胶片数字化系统。系统包括上盖和底座，上盖中嵌有光源面板，其发光面朝底座方向，在底座内设置有载物面板、吸光面板、图像采集装置、滑杆、滑道、滑槽、第一、第二步进电机、扫描控制器和传输接口；控制参数输入模块及图像处理装置内嵌或外接。本发明在传统的透射扫描技术基础上，采用阵列图像采集装置进行胶片扫描采样，该装置可在扫描平面的两个垂直方向上进行移动，并可通过对扫描区域及扫描幅度的设定进行区域选择性扫描；本发明将每次采集的图像数据传送给图像处理软件进行拼接、然后进行亮度纠正及光学畸变的修正最终形成完整的扫描图像，完成影像胶片的数字化。
文档编号H04N5/253GK101184171SQ200710168500
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者宏 刘, 宋恩民, 倩 王, 李国宽 申请人:华中科技大学