专利名称：扫描点闭路控制方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扫描点闭路控制方法及其系统，特别是有关可应用于图像摄取系统的扫描点控制方法及其系统，以便在被扫描物高度变化时，仍可维持一致的放大率及解析度。
随着数字科技的日新月异及电脑系统于应用的快速进展，扫描系统已成为当今广为应用的图像处理工具，用于扫描文件、照片、甚至是实体物品上的图像信号，并将图案或图像信号转换为电脑或是其他系统可处理的数字或模拟信号等。在扫描的过程中，通常是以光源照射文件，文件上的图像再通过如电荷耦合式图像感测器(charge-coupleddevice；CCD)、或是接触式图像感测器(contact image sensor；CIS)、以至光敏晶体管(photo-sensitive MOStransistors)等的文件图像感测系统，转化为可处理的信号。一般的扫描系统大致上可区分为掌上型(handheld)扫描系统、馈纸式(sheet-feeding)扫描系统以及平台式(flatbed)扫描系统。
在众多的扫描系统中，若需得到较为良好的图像品质，一般是使用平台式扫描系统，
图1是显示部分平台式扫描系统的侧视示意图，在平台式扫描器的应用中，文件或被扫描物10是放置在一透明平板12上，而图像扫描装置14则在透明平板12下方移动，以逐条平行线的方式扫描文件或被扫描物10的图像，因此，所扫描图像的品质主要决定于图像扫描装置14的特性，而图像扫描装置14中如景深(depth of focus，DOF)及解析度等的特性，会对所扫描图像的品质有较大的影响。
在对图像品质要求日益提高及微处理器或电脑等处理速度与效能日渐增加的趋势下，扫描系统的解像能力或解析度也有相对的提高。一般而言，在高解析度的系统中，图像扫描装置14的景深范围会有相当大的限制。然而，在许多图像扫描应用中，有些文件10会在表面加上保护性的透明材质，如图2所示的文件夹10a等，透明文件夹10a的加入，会增加文件10与图像摄取装置14之间的相对距离，使文件10与图像摄取装置14中的镜片两者之间的光程长度因而改变，此时若图像摄取装置14的焦点未能适应调整，增加的光程长度就会导致放大率的变化，而使图像的宽度大小改变，其长宽比也会变化而使图像变形。此外，被扫描物位置改变之后可能会位于原来设计时的景深范围之外，而影响到图像扫描时的解析度及清析度，使图像的品质因焦点或扫描点位置的误差而劣化。
对大多数的图像扫描装置14而言，扫描时的焦点位置通常是固定不变的，而在高解析度的系统中，其景深非常短，因此对文件高度变化的宽容度非常有限。然而如同上述所言，多数文件在扫描时皆会有不同厚度的保护膜复盖于其上，从而增加了文件10与图像摄取装置14之间的距离。为了适应文件高度的改变，目前必需提供一种改进的图像扫描装置及方法，以便可调整扫描点或焦点的方式，补偿文件高度变更所造成的影响，藉此保持放大率的一致性，并确保扫描图像的品质。
本发明的目的是提供一种扫描点控制方法及其系统。
本发明的另一目的是提供一种可应用于图像摄取系统的扫描点控制方法及其系统，可配合扫描物位置或高度的改变而调整扫描点，以便在被扫描物不同的位置变化下，维持一致的放大率。
本发明的再一目的是提供一种可改变扫描点的控制方法及其系统，可在不同的扫描物高度下，仍维持良好的图像扫描品质。
本发明中的扫描点控制系统是这样实现的其至少可包含一校准尺、一图像摄取装置、一输入介面、以及处理及控制装置；图像摄取装置用以扫描校准尺，该图像摄取装置并包含一焦点移动机构；输入介面用以接受一扫描点的设定或监测值的加入；而处理及控制装置则用于对输入介面及图像摄取装置的响应而控制焦点移动机构。
其中上述扫描点控制系统应用于一平台扫描系统。
其中上述校准尺是设置在扫描系统的文件平台表面上，该校准尺设置方式可以是内建式及外加式两者其中之一。
其中上述校准尺上至少包含有宽度辨识标记。
其中上述图像摄取装置至少包含有两个用于调整焦点的可移动的反射镜。
其中上述图像摄取装置至少包含有两个可移动的反射境，该反射镜是由该焦点移动机构驱动的。
其中上述焦点移动机构至少包含有滑轮螺杆式、滑块螺杆式、涡杆线控式以及螺杆驱动式四者其中之一。
其中上述图像摄取装置更包含多个用于摄取图像的电荷耦合元件。
其中上述处理及控制装置至少包含有一处理器及电机控制器。
其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由设定方式及监测方式两者其中之一来取得。
其中上述处理及控制装置是用于调整焦点，以便在不同高度保持所扫描的图像有基本一致的放大率。
本发明的扫描点闭路控制系统是这样实现的其应用于平台式图像扫描系统中，其特征在于该扫描点控制系统至少包含有一校准尺，该校准尺设置在扫描系统的文件平台表面上，该校准尺设置方式为内建式及外加式两者其中之一，该校准尺上至少包含宽度辨识标记；一图像摄取装置，以扫描该校准尺，该图像摄取装置还包含一焦点移动机构，该图像摄取装置包含有至少一个可移动的用于调整焦点的反射镜；一输入介面，以接受一扫描点的监测设定；以及处理及控制装置，对应于该输入介面及该图像摄取装置，以便由对该校准尺的扫描来控制该焦点移动机构进行扫描点的校正。
其中上述图像摄取装置使用两个可移动的反射镜，该反射镜的运动是由该焦点移动机构驱动的。
其中上述焦点移动机构至少包含有滑轮螺杆式、滑块螺杆式、涡杆线控式、以及螺杆驱动式四者其中之一。
其中上述图像摄取装置更包含有多个用于摄取图像的电荷耦合元件。
其中上述处理及控制装置至少包含有一处理器及电机控制器。
其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值以监测方式及设定方式两者其中之一加以取得。
其中上述处理及控制装置是用于调整焦点，以保持不同高度所扫描的图像有基本一致的放大率。
本发明的扫描点控制方法是这样实现的其至少包含以下步骤设定扫描点；计算该扫描点的补偿放大率；调整一图像摄取装置的焦点；扫描一校准尺；以及重复该调整焦点步骤及该扫描步骤，直到该校准尺的放大率约等于该补偿放大率。
其中上述扫描点控制方法是应用于一平台扫描系统。
其中上述补偿放大率的计算方法为该补偿放大率＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距。
其中上述校准尺设置在扫描系统的文件平台的表面上。
其中上述校准尺上至少包含有宽度辨识标记。
其中上述图像摄取装置是以至少一个可移动的反射镜用来调整焦点。
其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由设定方式及系统监测方式两者其中之一来取得。
本发明的另一种扫描点控制方法是这样实现的其应用于平台式图像扫描系统之中，其特征在于该扫描点控制方法至少包含以下步骤设定扫描点；计算该扫描点的补偿放大率，该补偿放大率的计算方法为该补偿放大率＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距；调整一图像摄取装置的焦点；扫描一校准尺，该校准尺上至少包含宽度辨识标记；以及重复该调整焦点步骤及该扫描步骤，直到该校准尺的放大率于约等于该补偿放大率。
其中上述校准尺是设置在扫描系统的文件平台的表面上。
其中上述图像摄取装置是以至少一个可移动的反射镜来调整焦点。
其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由系统监测而得。
其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值加以设定。
本发明的特点是在焦点调整后，文件高度或相距的改变可由焦点的位置偏移而加以补偿，而在实际扫描文件时的放大率即可修正回原来的设计值，且由于焦点会对准于新的文件位置处，即可以适当的景深范围来扫描图像，并得到最佳的解析度。藉由本发明中的闭路扫描控制系统及方法，可有效提高图像品质，避免被扫描物高度变化所造成的影响。
下面结合附图，详细说明本发明的结构、原理和特征。
图1是传统平台式扫描系统部分结构的侧视示意图；图2是传统平台式扫描系统中，文件加入文件夹时的侧视示意图；图3是本发明中扫描点控制系统的截面示意图；图4是本发明中扫描系统的光程示意图及具有宽度标记的校准尺的示意图；图5是本发明中滑轮螺杆式焦点移动机构的示意图；图6是本发明中滑块螺杆式焦点移动机构的示意图；图7是本发明中涡杆线控式焦点移动机构的示意图；图8是本发明中螺杆驱动式焦点移动机构的示意图；图9是本发明中的扫描系统中，文件上未使用文件夹以及加入文件夹时的侧视示意图；图10是本发明中的扫描点控制方法的流程示意图。
本发明中提供一种扫描点控制方法及系统，可应用于图像摄取系统中，当被扫描物位置改变时，被扫描物与镜片组之间的光程长度可随之调整，藉由本发明中扫描点的闭路控制方法及系统，可使不同高度的被扫描物能在扫描时维持一致的放大率，并保持良好的解析度。
参见图3所示的本发明中扫描点控制系统的侧视示意图及相关的功能方块图，本发明中的扫描点控制系统可包含校准尺20、图像摄取装置22、输入介面或输入端24、以及处理及控制装置26。在不限制本发明的精神及应用范围之下，以下即以一般较常见的平台式扫描系统作为一介绍性实施例，而熟悉本领域技术人员，在了解本发明精神后，应当可运用等同或类似的方法与系统在其他各种不同的图像扫描系统中。
在平台扫描系统中，一般会使用一透明的平板或玻璃28用作放置被扫描物，如文件、照片、以及实物等的平台，在本实施例中，校准尺20可设置在扫描系统的文件平台28的表面上，换言之，校准尺20可装设在扫描器位于文件平台28周边区域的外壳之内；校准尺20也可在使用时直接放置在文件平台28的表面上。为了达到本发明中校正焦点位置的目的，校准尺20上可包含一组或多组的宽度辨识标记，图4中即显示校准尺20上的宽度辨识标记的一例，校准尺20上可包含标记20a及20b；以本例而言，标记20a及20b可为白底或是浅色底的校准尺20上的黑色或是深色的矩形区域。
参见图3，图像摄取装置22是用于扫描校准尺20及摄取所需的图像，为了调整焦点的位置，图像摄取装置22可包含焦点移动机构，以较佳实施例而言，焦点移动机构可包含一个或多个可移动的反射镜或反射镜组，藉由反射镜或反射镜组的移动来变动焦点位置。本例中图像摄取装置22可包含两个可移动的反射镜22a及22b，反射镜22a及22b可设置在一镜箱22c之中，并可藉由移动机构22e来驱动镜箱22c，产生相对于图像扫描模组22d的移动，即可调整光程的长度。本例中可在移动机构22e中应用如步进电机等的驱动源，藉由改变物距，也就是改变被扫描物与镜片组之间的光程长度，从而达到改变焦点位置及放大率的效果。
移动机构22e可以多种不同的方式来组成，以产生镜箱22c与图像扫描模组22d之间的相对移动，参见图5所示的一种滑轮螺杆式的焦点移动机构，藉由两平行螺杆22f及22g的旋转，即可使镜箱22c相对于图像扫描模组22d移动，镜箱22c与图像扫描摸组22d之间还可加入如弹簧等的弹性装置22s，而螺杆22f及22g则可由电机22m经过滑轮组来带动。
图6是移动机构22e的另一实施例，图中显示滑块螺杆式的焦点移动机构，螺杆22h设置在镜箱22c的一侧，并可由电机22m直接加以控制，藉由螺杆22h的旋转可改变滑块22h1及22h2的位置，镜箱22c相对于图像扫描模组22d的位置，可藉由将镜箱22c连动于移动滑块22h1及22h2的表面形状变化，例如如图中所示通过滑动球或滑动轮接触滑块22h1及22h2的表面的方式，来产生所需的位置变动效果；同样的，镜箱22c与图像扫描模组22d之间可加入如弹簧等的弹性装置22s。
图7是显示涡杆线控式焦点移动机构的示意图，如同上述，镜箱22c与图像扫描模组22d之间可加入如弹簧等的弹性装置22s，而镜箱22c与图像扫描模组22d之间的相对距离即可藉由钢丝、或是其他长度维持特性良好的线材22w的长度来加以控制，线材22w的长度可由绕线轮22j经由电机22m带动涡杆22k产生传动来加以控制。
图8则为螺杆驱动式焦点移动机构的示意图，此例中镜箱22c与图像扫描模组22d之间具有单组或多组的导轨，如图中所示的两组导轨22r，并由电机22m直接驱动螺杆22p来控制镜箱22c与图像扫描摸组22d之间的相对距离。因此，藉由多种不同的焦点移动机构22e，可调整焦点的位置；除此之外，图像摄取装置22还可包含图像或光学感测元件，例如使用电荷耦合元件(charge-coupled device；CCD)、接触式图像感测元件(contact imagesensor；CIS)、或是光敏型晶体管(photo-sensitive MOS ttansistors)等，在本例中，图像摄取装置22是使用电荷耦合元件。
参见图3所示，输入介面24用于接受扫描点的设定输入，一般而言，输入介面24可为与扫描系统配合运作的处理系统或是电脑，较常见的是使用电脑来与扫描系统连线，以控制扫描动作及处理图像信号，在加入文件夹所导致的不同的高度变化下，扫描点的位置即可由系统加以监测，或是由作为输入介面24的电脑由使用者加以输入。以本例而言，扫描点的设定可由被扫描物放置时所增加的高度值、也就是由文件夹的厚度值来加以设定，或是由系统监测文件面所在的位置来取得，因此藉由所输入的扫描点数据，扫描点控制系统可将焦点位置作对应的增减。以设定的方式而言，为了增加应用上的方便性，在输入介面24的扫描点设定上，可在输入介面24(如电脑)处内建多个较常使用的高度，以供使用者选择，而避免使用者必须逐一输入数字时的不便。
在扫描点控制系统中，处理及控制装置26要适应于输入介面24及图像摄取装置22，以控制焦点移动机构或焦点位置。在本例中处理及控制装置26可包含一处理器26a及电机控制器26b，处理器26a用以处理相关的图像信号及进行必要的运算，而电机控制器26b则可配合处理器26a的运作来控制焦点移动机构22e的运动。
参见图4所示的图像摄取系统的光程示意图，校准尺20用于校正扫描焦点，所扫描的图像经由镜片或镜片组34的转换以产生经过折射的图像32，物距p即为被扫描物(也就是校准尺20)与镜片组34之间的距离；而相距q即为镜片组34与图像32之间的距离，以图中的扫描系统而言，系统图像的放大率m可由以下公式计算m＝p/q若文件36是直接放置在文件平台28上，如图9所示，则放大率即可保持原来的设计值，并可以原来设计上的良好景深范围及解析度来取得高品质的图像。然而，若文件36a表面上具有文件夹38，并在扫描时相隔于文件36a与文件平台28之间，物距便会因文件高度的提升而增加x，也就是文件夹38的厚度。在传统的扫描系统中，焦点的位置是固定值，因此增长的物距p+x便会导致放大率的增加，新的放大率会成为m′＝(p+x)/q；此外，文件36a还可能因为高度的增加而超出原来的焦点位置及景深范围的之外，因而使放大率改变而导致图像变形，并使图像品质因解析度的降低而劣化。
为了补偿所增加的高度x，校准尺20与镜片组34之间的原有物距就必须减少相同的长度值，若校准尺20与镜片组34之间的距离依所需的补偿将物距减为p-x，则可由以下公式计算一补偿放大率值补偿放大率mI＝(p-x)/q＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距。
因此，扫描点即以校准尺20为参考基准，将放大率mI′调整至补偿放大率mI，即可补偿被扫描物增加的高度，而得到正确的放大率值，藉由处理及控制装置26的操作，即可保持所扫描的图像在基本一致的放大率值。此外，在进行放大率值的计算时，系统可由处理器26a进行处理，也可利用与其相连接的电脑硬件资源，利用软件控制而加以处理。
参见图10所示的本发明中的扫描点控制方法的流程示意图，首先在步骤40中监测或设定扫描点，如上所述，扫描点的设定可由被扫描物放置时所增加的高度值、也就是所加入的文件夹的厚度加以设定，并由图3中的输入介面24加以输入；在图10的步骤42中，即计算扫描点的补偿放大率mI，如上所述，补偿放大率mI＝(p-x)/q＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距。
藉由前述中的系统，补偿放大率mI可由图3中的处理器26a加以计算；接着并在步骤44中调整图像摄取装置的焦点。以本例而言，可由移动图像摄取装置中的一个或多个反射镜的方式来调整焦点位置；在焦点位置调整过后，即在步骤46中扫描校准尺20，其上包含用于校正的宽度辨识标记，因此放大率即可由校准尺上宽度辨识标记的宽度值(已知值)与实际所感测到的图像值(测量值)的比值计算而得。本例中放大率等数值的转换及处理可由处理器26a加以计算，或是使用相配合的电脑硬件资源来计算。
最后并重复上述的调整焦点步骤44及扫描步骤46，直到由校准尺的所得的放大率约等于补偿放大率为止；此一重复过程可由图中的放大率判断步骤48来完成，在步骤48中，若目前的放大率mI’与补偿放大率mI之间的差值小于一界限值E，即停止焦点调整的过程；若目前的放大率mI’与补偿放大率mI之间的差值仍大于界限值E，即重复上述的调整焦点步骤44及扫描步骤46。
因此，在焦点调整后，文件高度或相距的改变即可由焦点的位置偏移而加以补偿，而在实际扫描文件时的放大率即可修正回原来的设计值，且由于焦点会对准于新的文件位置处，即可以适当的景深范围来扫描图像，并得到最佳的解析度。藉由本发明中的闭路扫描控制系统及方法，可有效提高图像品质，避免被扫描物高度变化所造成的影响。
权利要求
1.一种扫描点控制系统，其特征在于其至少包含一校准尺；一图像摄取装量，以扫描该校准尺，该图像摄取装置还包含一焦点移动机构；一输入介面，以接受一扫描点的设定或监测值的加入；以及处理及控制装置，对应于该输入介面及该图像摄取装置而控制该焦点移动机构。
2.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述扫描点控制系统应用于一平台扫描系统。
3.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述校准尺是设置在扫描系统的文件平台表面上，该校准尺设置方式可以是内建式及外加式两者其中之一。
4.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述校准尺上至少包含有宽度辨识标记。
5.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述图像摄取装置至少包含有两个用于调整焦点的可移动的反射镜。
6.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述图像摄取装置至少包含有两个可移动的反射境，该反射镜是由该焦点移动机构驱动的。
7.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述焦点移动机构至少包含有滑轮螺杆式、滑块螺杆式、涡杆线控式以及螺杆驱动式四者其中之一。
8.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述图像摄取装置更包含多个用于摄取图像的电荷耦合元件。
9.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述处理及控制装置至少包含有一处理器及电机控制器。
10.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由设定方式及监测方式两者其中之一来取得。
11.如权利要求1所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述处理及控制装置是用于调整焦点，以便在不同高度保持所扫描的图像有基本一致的放大率。
12.一种扫描点闭路控制系统，其应用于平台式图像扫描系统中，其特征在于该扫描点控制系统至少包含有一校准尺，该校准尺设置在扫描系统的文件平台表面上，该校准尺设置方式为内建式及外加式两者其中之一，该校准尺上至少包含宽度辨识标记；一图像摄取装置，以扫描该校准尺，该图像摄取装置还包含一焦点移动机构，该图像摄取装置包含有至少一个可移动的用于调整焦点的反射镜；一输入介面，以接受一扫描点的监测设定；以及处理及控制装置，对应于该输入介面及该图像摄取装置，以便由对该校准尺的扫描来控制该焦点移动机构进行扫描点的校正。
13.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述图像摄取装置使用两个可移动的反射镜，该反射镜的运动是由该焦点移动机构驱动的。
14.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述焦点移动机构至少包含有滑轮螺杆式、滑块螺杆式、涡杆线控式、以及螺杆驱动式四者其中之一。
15.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述图像摄取装置更包含有多个用于摄取图像的电荷耦合元件。
16.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述处理及控制装置至少包含有一处理器及电机控制器。
17.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值以监测方式及设定方式两者其中之一加以取得。
18.如权利要求12所述的扫描点控制系统，其特征在于其中上述处理及控制装置是用于调整焦点，以保持不同高度所扫描的图像有基本一致的放大率。
19.一种扫描点控制方法，其特征在于至少包含以下步骤设定扫描点；计算该扫描点的补偿放大率；调整一图像摄取装置的焦点；扫描一校准尺；以及重复该调整焦点步骤及该扫描步骤，直到该校准尺的放大率约等于该补偿放大率。
20.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述扫描点控制方法是应用于一平台扫描系统。
21.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述补偿放大率的计算方法为该补偿放大率＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距。
22.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述校准尺设置在扫描系统的文件平台的表面上。
23.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述校准尺上至少包含有宽度辨识标记。
24.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述图像摄取装置是以至少一个可移动的反射镜用来调整焦点。
25.如权利要求19所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由设定方式及系统监测方式两者其中之一来取得。
26.一种扫描点控制方法，其应用于平台式图像扫描系统之中，其特征在于该扫描点控制方法至少包含以下步骤设定扫描点；计算该扫描点的补偿放大率，该补偿放大率的计算方法为该补偿放大率＝(标准物距-被扫描物增加的高度)/标准像距；调整一图像摄取装置的焦点；扫描一校准尺，该校准尺上至少包含宽度辨识标记；以及重复该调整焦点步骤及该扫描步骤，直到该校准尺的放大率于约等于该补偿放大率。
27.如权利要求26所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述校准尺是设置在扫描系统的文件平台的表面上。
28.如权利要求26所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述图像摄取装置是以至少一个可移动的反射镜来调整焦点。
29.如权利要求26所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值由系统监测而得。
30.如权利要求26所述的扫描点控制方法，其特征在于其中上述扫描点的设定，是由被扫描物放置时所增加的高度值加以设定。
全文摘要
一种扫描点闭路控制方法包含以下步骤:设定扫描点,计算扫描点的补偿放大率,调整一图像摄取装置的焦点;扫描一校准尺;重覆上述调整焦点步骤及扫描步骤,直到校准尺的放大率约等于补偿放大率。其控制系统则包含:校准尺、用于扫描校准尺并包含一焦点移动机构的图像摄取装置、用于接受一扫描点的设定或监测值加入的输入介面、以及对应于输入介面及图像摄取装置以控制焦点移动机构的处理及控制装置。
文档编号G06K9/20GK1274135SQ9910626
公开日2000年11月22日 申请日期1999年5月12日 优先权日1999年5月12日
发明者蔡振财, 张德智 申请人:鸿友科技股份有限公司