红外光图像数据处理装置的制作方法
专利名称：红外光图像数据处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像数据处理技术领域，特别是一种以接触式图像传感器或线阵CCD等的线阵图像传感器为图像读取工具的红外光图像数据处理装置。
背景技术：
我们知道，无论何种图像读取装置，在图像读取过程中都会将自身的噪音特性及固有的偏差叠加到实际读取的图像数据中，使图像数据失真。要准确的提取和使用这些数据，必须要对数据进行补正。所谓补正就是消除图像数据中掺杂的图像读取装置本身的噪音和偏差，得到真正的实际图像的数据。对于接触式图像传感器、线阵CXD或线阵CMOS等近距离读取原稿的线阵图像读取装置，其噪音特性表现为暗输出值，偏差特性表现为读取白色基准原稿时产生的偏差。在实际使用时都要有专门的数据处理装置对其读取的图像数据进行补正，以消除这些噪音和偏差。图7是现有图像数据处理装置的框图，图中I是读取图像数据使用的图像传感器，2是将图像传感器读取的图像数据由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是保存暗输出补正值的存贮器，4是能从3中读取暗输出补正值并对实际读取数据进行补正运算的暗输出补正电路，5是存贮明输出补正系数的存贮器，6是能从5中读出明输出补正系数并与实际读取数据进行补正运算的明输出补正电路，10是用于驱动图像传感器中的各色光源用的LED驱动电路，11是图像读取及数据处理的控制单元在上述图像处理装置中，图像传感器I由控制单元8提供的驱动信号及LED驱动电路7对图像传感器内部光源进行发光控制，对原稿进行读取、获取原始图像数据信号。图像传感器读取的原稿数据信号为模拟信号，经过模数转换电路2将模拟信号转换成数字信号，然后通过暗输出信号补正电路图4和明输出信号补正电路6对原稿图像信号进行暗信号补正和明信号补正，以此得到补正后的标准信号再传送给后级或系统级使用。暗输出信号补正的主要目的是消除图像传感器的系统噪音信号。所使用的补正系数通常是在每次读取原稿之前，在图像传感器内的光源关闭的状态下获取的图像传感器的输出信号，也称为暗输出补正信号。暗输出补正信号通常包括图像传感器所有像素所对应的信号，这一信号被保存在存贮器I中。在读取实际原稿时，暗输出信号补正电路4每接收到一行图像传感器扫描实际原稿得到的经过模数转换后图像数据，就会从存贮器I中读出一次保存的暗输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用暗输出补正信号消除图像传感器固有的暗输出信号，从而达到消除系统噪音信号的目的。明输出信号补正电路的主要目的是消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值。所使用的明输出信号补正系数通常是读取白色基准原稿所得到的输出值或与补正后的目标灰度进行换算后的值。这一补正值通常由生产厂家或使用者认为有必要的时候提前对白色基准原稿进行扫描读取，并将得到的值保存在存贮器2中。[0009]在读取实际原稿时，明输出信号补正电路6每接收到一行经过暗输出信号补正后图像数据，就会从存贮器2中读出一次保存的明输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用明输出补正信号消除图像传感器像素之间所存在的差异，从而达到消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值的目的。经过上述暗输出信号补正和明输出信号补正后的数据，基本消除了图像传感器本身对读取的图像数据造成的影响，得到了比较真实的数据。如果图像传感内部光源是红绿篮三基色光源的话，读取的三基色数据经过前述补正后，输出到后级，可以合成出逼真的原 稿图像。上述图像数据处理装置存在以下问题上述图像数据处理装置能够对图像数据进行常规的补正处理，使处理后的数据更适合于还原出逼真的图像，适用于光源发光强度稳定或光电转换响应时间很短的可见光光源如红光、绿光和蓝光等LED光源的图像传感器采集的图像数据的处理场合。但在有些应用领域，不仅仅使用可见光光源而且也使用红外光光源进行图像数据采集，例如在金融行业对纸币等有价证券进行防伪识别时红外光图像中更是包含了许多外表看不到的信息，在防伪识别过程中能更准确地反映出原稿中的某些特性，从而达到识别或鉴别真伪的目的，是目前不可或缺的检测方法之一。但是红外光源因其波长比可见光波长要长许多，对于通常的光电转换器来说，红外光源使光电转换器达到稳定输出所需要的时间比可见光要长许多，如图8所示。图中上面的直线是光电转换器在可见光照射下的输出特性，在给定的条件下一开启光源光电转换器就可以达到一个稳定的输出。下面的曲线是光电转换器在红外光照射下的输出特性曲线，在给定条件下从光源开启到输出达到稳定，光电转换器的输出是一个逐渐变化的不稳定过程。上述不稳定过程的时间很短通常只是毫秒数量级，在一般应用场合体现不出来也没有影响，但在高速图像扫描条件下会充分暴露出来，并且会严重影响图像的质量。目前的高速线阵图像传感器扫描一行的时间只有几十微秒的数量级，在前记输出不稳定时间内已经可以扫描几百行的图像了，而这期间扫描的图像因为传感器本身的输出不稳定，得到的图像也是不稳定的。但是目前的图像数据处理装置中的明暗补正方法只能消除图像传感器固定的暗输出噪音和像素间的输出偏差，无法消除红外光源与光电转换器间的这种输出不稳定的缺陷所造成的初始扫描时图像的劣化。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅可以对数据进行明、暗补正，又能消除红外线光初始信号输出不稳定造成的图像质量劣化问题的图像数据处理装置。本发明可以通过如下措施达到一种红外光图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括能够发出红外光的光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存忙延时时间的
第三存贮器。 本发明的红外光图像数据处理装置，用于存贮延时时间的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的只读存储器(R0M)，或是由电池支持的随机存贮器(RAM)。本发明的红外光图像数据处理装置，所述的信号延时输出电路包括从接收到图像信号后开始进行计时的计时电路，读出第三存贮器中保存的延时时间并与计时电路所计时间进行比较的比较电路，根据比较结果进行输出选择的输出选择电路。本发明的红外光图像数据处理装置，在计时电路计时的时间大于或等于第三存贮器中保存的延时时间时，才实时输出图像信号数据，否则不输出。本发明的红外光图像数据处理装置，在计时时间小于第三存贮器中所保存的延时时间的不输出图像信号时间内，前级传来的图像信号数据自动丢弃不进行保存。本发明的效果是在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存贮延时时间的存贮器，可以根据图像传感器内的光电转换器对于红外光达到输出稳定所需要的时间来设置用于存贮信号延时时间的存贮器中所存贮的信号延时时间，也就是说在红外光输出图像不稳定的时间内所读取的数据不作为图像数据向外输出，也可以理解为在读取正式图像之前预留了一段预置扫描时间，这一时间内因为读取的数据是不稳定的所以不作为正式的图像读取数据输出而是将其丢弃，在经过这一预置扫描时间也就是信号输出延时时间后，图像传感器输出的信号进行稳定状态，这时开始正式扫描图像，扫描的数据作为图像数据经过补正后向外(或后级)传送。因为输出的图像数据是在图像传感进入稳定状态后读取的图像数据，所以消除了图像传感器初始状态不稳定对图像质量造成的影响。同时设置的信号输出延时时间只是在每次扫描开始时有效，因此不会影响图像传感器的扫描速度。如果图像传感器内部使用的是可见光光源，不存在输出的不稳定期，可以将输出信号延时时间设置为O即可，或者即使保留一定的延时时间也不会有任何影响，适用性非常强。
图I为本发明实施例I的图像数据处理装置的功能框图。图2为本发明实施例I的第一存贮器的存贮结构图。图3为本发明实施例I的第二存贮器的存贮结构图。图4为本发明实施例I的延时输出电路的内部结构图。图5为本发明实施例I的第三存贮器的存贮结构图。图6为本发明实施例2的功能框图。图7为现有图像数据处理装置的功能框图。图8为现有图像数据处理装置输出特性示意图。图中标记1图像传感器、2模数转换电路、3保存暗输出补正系数的第一存贮器、4暗输出补正电路、5保存明输出补正系数的第二存贮器、6明输出补正电路、7保存输出延时时间的第三存贮器、8延时输出电路、9输出控制电路、10LED驱动电路、11控制单元、31暗输出补正系数存贮单元、51红光明输出补正系数存贮区、52绿光明输出补正系数存贮区、53蓝光明输出补正系数存贮区、54红外明输出补正系数存贮区、57明输出补正系数与色彩调整系数共用存贮器、510红光明输出补正系数存贮单元、520绿光明输出补正系数存贮单元、530蓝光明输出补正系数存贮单元、540红外光明输出补正系数存贮单元、81延时输出电路中的计时电路、82延时输出电路中的比较电路、83延时输出电路中的输出选择电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述实施例I :图I是本发明的实施例I的功能框图。图中I是能对原稿进行图像扫描的图像传感器，2是将模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是用于存贮暗输出补正系数的第一存贮器，4是进行暗输出补正运算的暗输出信号补正电路，5是存贮明输出补正系数的第二存贮器，6是进行明输出补正运算的明输出信号补正电路，7是用于存贮延时时间的第三存忙器，8是用于输出延时的延时输出电路,9是对输出数据进行调整的输出控制回路、10是用于驱动图像传感器I内部光源的LED驱动电路，11是对整个数据处理装置进行时序控制及操作管理的控制单元，上述种组成部分的结构及它们之间的相互连连接关系与现有技术相同，此不赘述。在本图像数据处理装置中，图像传感器I采用的是分辨率为200DPI，有效读取宽度为216_的具有1728个像素点的A4幅面的图像传感器。图像传感器内部光源由能发出红光、绿光、蓝光和红外光四种颜色的LED构成，不同的发光色的LED可以分别控制。图像传感器由控制单元11提供包括时钟信号、行起动信号在内的工作用信号，以及LED驱动电路10对图像传感器内部光源各种发光颜色的LED的发光时间及发光起始时刻的控制，对原稿进行图像扫描，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。图像传感器I扫描原稿得到的输出信号是与1728个像素点对应的电压信号，这些电压信号传送到模数转换电路2后由模拟信号转换成数字信号。本实施例中模数转换电路2采用具有增益及偏置调整功能的模拟前端(AFE)处理器件构成模数转换电路，AFE器件因为具有增益和偏置调整功能，可以对输入的信号进行适当的预先调整，使图像数据处理装置可以适应不同输出幅度的图像传感器。经过模数转换电路2的模数转换后得到的数字信号首先要进行暗输出信号补正和明输出信号补正。暗输出补正系数通常是在扫描进行之前读取的在图像传感器内部光源全部关闭状态下得到的图像传感器输出数据，并保存于第一存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，所以第一存贮器要有至少能够保存1728个数据的空间。图2是本实施例中第一存贮器中保存的暗输出补正系数的结构图。其中31是一个数据的存贮单元，因此在第一存贮器中至少要包括1728个这样的存贮单元。根据图像处理装置本身对数据处理精度的要求，数据存贮单元可采用不同的二进制位数，本图像处理装置采用10位。在实际图像扫描过程中，暗输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第一存贮器中读出暗输出补正系数，并通过减法运算电路从实际数据中减去图像传感器的暗输出值，从而实现暗输出补正，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。明输出补正系数是预先进行标准白色原稿扫描得到的对应各色光的图像传感的输出值，并保存在第二存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，光源有红光、绿光、蓝光和红外光四种颜色，所以第二存贮器要有至少能够保存1728X4个数据的空间。图3是本实施例中第二存贮器中保存的红光绿光蓝光和红外光的明输出补正系数的结构图。图中51是红光明输出补正系数存贮区、52是绿光明输出补正系数存贮区、53是蓝光明输出补正系数存贮区、54是红外光明输出补正系数存贮区、510是红光明输出补正系数存贮单元、520是绿光明输出补正系数存贮单元、530是蓝光明输出补正系数存贮单元、540是红外光明输出补正系数存贮单元、明输出补正系数的每一个存贮单元也是10位二进制大小。在实际图像扫描过程中，明输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第二存贮器中读出相应颜色的明输出补正系数，并通过相应的乘法及除法运算电路对实际数据进行运算消去图像传感器的固有偏差值，从而实现明输出补正，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。但是由于整个装置是在控制单元的统一控制下进行工作，也就是说从图像传感一开始工作，读取到的图像数据就不断地一级一级向后传送，经过明暗补正后的数据也是从图像传感器一开始工作就得到的扫描数据。但是在图像传感器刚开始工作时也就是光源最初的点亮过程中，由于图像传感的输出是不稳定的，最初发一段时间的数据即使经过明暗补正也是不稳定的数据。从图像传感器工作开始，输出延时电路内的计时电路开始工作进行计算时间，计时的方法有各种各样，可以通过时钟信号及扫描开始信号进行实际时间计算，也可以通过行起动信号及扫描开始信号进行扫描行数的计数。本发明采用后者即输出延时电路中的计时电路记录的是扫描开始后的扫描行数。同样用于保存延时时间的第三存贮器7内保存的数据也是指扫描的行数。图像传感器的红外光输出信号经过多长时间能够达到稳定与红外光源本身、光电转换器以及图像传感器的扫描速度有关，也需经过实验来确实，在本实施例中图像传感器在8MHz的频率下工作，输出不稳定的时间大约在200行至400行的扫描时间，为了留有足够的余量，同样用于保存延时时间的第三存贮器保存的数据采用10位的二进制数据结构，可以计数或保存最大的计数行数为1023，其结构如图5所示。第三存贮器中的输出延时时间(行数值)是预先进行保存的，通常是在制造时或在使用者认为需要进行数据变更时将所需的数据写入到第三存贮器中。在实际图像数据处理过程中，输出延时电路每接收到一行数据，内部的计时电路就计数一次，同时将所计数值与 第三存贮器中所保存的数据进行比较。在计数电路所计数值小于第三存贮器中所保存的数据时，输出选择电路的输出处于悬空状态或无输出状态，接收的数据不进行保存会自动丢弃，只有当计数电路所计数据等于或大于第三存贮器所保存的数据时输出选择电路处于输出状态，接收到的数据会继续向下一级传送，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。从而向下一级传送的数据是消除了不稳定状态后的数据。当一次扫描完成或结束后，计数电路会在扫描信号结束后自动清零，消除上次扫描所计数值，使计数电路保持在计数为零的状态，当下一次扫描开始后再进行重新计数，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样可以保持每一次扫描开始后都能够有效地消除不稳定的输出数据。控制单元会根据第三保存的行数数据提前让图像传感器进入扫描工作状态，在扫描完这些行数之后进入实际图像扫描过程，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样不公消除了初期的不稳定过程，而且也不影响实际图像数据的传输，保证了图像的完整性。从输出延时电路输出的数据是消除了扫描初期不稳定状态后的图像数据，这些数据传送到输出控制电路，将数据调整成适合于外部接收的格式向下一级或系统级传输，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例2 :在前述实施例中保存输出延时时间的第三存贮器是一个独立的只读存贮器。如果容量允许也可以与其它只读存贮器共用，在本实施例中，明输出补正系数与色彩调整系数共用一个只读存贮器(第二存贮器)，如图6所示。其中57是同时保存明输出补正系数和输出延时时间的存贮器。在存贮器内部，明输出补正系数与输出延时时间分别保存在不同的区域，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例3 :在前述实施例中，保存色彩调整系数的存贮器使用的是只读存贮器，根据使用场合与环境的不同也可以使用由电池支持的随机存贮器，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例4 :前述实施中图像数据处理装置对可见光一红外光的数据都采用了相同的输出延时时间，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样在处理可见光和红外光的数据时可采用相同的方法，比较方便处理。但延时输出的消去并不限于此，只对红外光信号或数据进行延时处理或者只对红外光源进行预置扫描，在红外光输出不稳定期结束后再与可见光交替进行正常扫描的方法也属于本发明的范围。
权利要求1.一种红外光图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括能够发出红外光的光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存忙延时时间的第三存贮器。
2.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器是 在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的只读存储器。
3.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的由电池支持的随机存贮器。
4.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的信号延时输出电路包括从接收到图像信号后开始进行计时的计时电路，读出第三存贮器中保存的延时时间并与计时电路所计时间进行比较的比较电路，根据比较结果进行输出选择的输出选择电路。
专利摘要本实用新型公开了一种带有数据输出延时功能的红外光图像数据处理装置，其包括图像传感器，至少能发出红外光的发光光源，将前记图像传感器输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，第一存贮器，第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了输出延时电路以及用于存贮延时时间的存贮器，该图像数据处理装置可以消除红外光信号初期不稳定造成的图像质量劣化的现象，可广泛应用于利用红外光源进行图像读取与识别的图像处理领域。
文档编号H04N1/409GK202385164SQ20112050457
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者戚务昌 申请人:威海华菱光电股份有限公司
技术领域：
本发明涉及图像数据处理技术领域，特别是一种以接触式图像传感器或线阵CCD等的线阵图像传感器为图像读取工具的红外光图像数据处理装置。
背景技术：
我们知道，无论何种图像读取装置，在图像读取过程中都会将自身的噪音特性及固有的偏差叠加到实际读取的图像数据中，使图像数据失真。要准确的提取和使用这些数据，必须要对数据进行补正。所谓补正就是消除图像数据中掺杂的图像读取装置本身的噪音和偏差，得到真正的实际图像的数据。对于接触式图像传感器、线阵CXD或线阵CMOS等近距离读取原稿的线阵图像读取装置，其噪音特性表现为暗输出值，偏差特性表现为读取白色基准原稿时产生的偏差。在实际使用时都要有专门的数据处理装置对其读取的图像数据进行补正，以消除这些噪音和偏差。图7是现有图像数据处理装置的框图，图中I是读取图像数据使用的图像传感器，2是将图像传感器读取的图像数据由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是保存暗输出补正值的存贮器，4是能从3中读取暗输出补正值并对实际读取数据进行补正运算的暗输出补正电路，5是存贮明输出补正系数的存贮器，6是能从5中读出明输出补正系数并与实际读取数据进行补正运算的明输出补正电路，10是用于驱动图像传感器中的各色光源用的LED驱动电路，11是图像读取及数据处理的控制单元在上述图像处理装置中，图像传感器I由控制单元8提供的驱动信号及LED驱动电路7对图像传感器内部光源进行发光控制，对原稿进行读取、获取原始图像数据信号。图像传感器读取的原稿数据信号为模拟信号，经过模数转换电路2将模拟信号转换成数字信号，然后通过暗输出信号补正电路图4和明输出信号补正电路6对原稿图像信号进行暗信号补正和明信号补正，以此得到补正后的标准信号再传送给后级或系统级使用。暗输出信号补正的主要目的是消除图像传感器的系统噪音信号。所使用的补正系数通常是在每次读取原稿之前，在图像传感器内的光源关闭的状态下获取的图像传感器的输出信号，也称为暗输出补正信号。暗输出补正信号通常包括图像传感器所有像素所对应的信号，这一信号被保存在存贮器I中。在读取实际原稿时，暗输出信号补正电路4每接收到一行图像传感器扫描实际原稿得到的经过模数转换后图像数据，就会从存贮器I中读出一次保存的暗输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用暗输出补正信号消除图像传感器固有的暗输出信号，从而达到消除系统噪音信号的目的。明输出信号补正电路的主要目的是消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值。所使用的明输出信号补正系数通常是读取白色基准原稿所得到的输出值或与补正后的目标灰度进行换算后的值。这一补正值通常由生产厂家或使用者认为有必要的时候提前对白色基准原稿进行扫描读取，并将得到的值保存在存贮器2中。[0009]在读取实际原稿时，明输出信号补正电路6每接收到一行经过暗输出信号补正后图像数据，就会从存贮器2中读出一次保存的明输出补正信号，并通过运算电路从实际原稿图像数据中利用明输出补正信号消除图像传感器像素之间所存在的差异，从而达到消除图像传感器本身各像素之间所存在的偏差值的目的。经过上述暗输出信号补正和明输出信号补正后的数据，基本消除了图像传感器本身对读取的图像数据造成的影响，得到了比较真实的数据。如果图像传感内部光源是红绿篮三基色光源的话，读取的三基色数据经过前述补正后，输出到后级，可以合成出逼真的原 稿图像。上述图像数据处理装置存在以下问题上述图像数据处理装置能够对图像数据进行常规的补正处理，使处理后的数据更适合于还原出逼真的图像，适用于光源发光强度稳定或光电转换响应时间很短的可见光光源如红光、绿光和蓝光等LED光源的图像传感器采集的图像数据的处理场合。但在有些应用领域，不仅仅使用可见光光源而且也使用红外光光源进行图像数据采集，例如在金融行业对纸币等有价证券进行防伪识别时红外光图像中更是包含了许多外表看不到的信息，在防伪识别过程中能更准确地反映出原稿中的某些特性，从而达到识别或鉴别真伪的目的，是目前不可或缺的检测方法之一。但是红外光源因其波长比可见光波长要长许多，对于通常的光电转换器来说，红外光源使光电转换器达到稳定输出所需要的时间比可见光要长许多，如图8所示。图中上面的直线是光电转换器在可见光照射下的输出特性，在给定的条件下一开启光源光电转换器就可以达到一个稳定的输出。下面的曲线是光电转换器在红外光照射下的输出特性曲线，在给定条件下从光源开启到输出达到稳定，光电转换器的输出是一个逐渐变化的不稳定过程。上述不稳定过程的时间很短通常只是毫秒数量级，在一般应用场合体现不出来也没有影响，但在高速图像扫描条件下会充分暴露出来，并且会严重影响图像的质量。目前的高速线阵图像传感器扫描一行的时间只有几十微秒的数量级，在前记输出不稳定时间内已经可以扫描几百行的图像了，而这期间扫描的图像因为传感器本身的输出不稳定，得到的图像也是不稳定的。但是目前的图像数据处理装置中的明暗补正方法只能消除图像传感器固定的暗输出噪音和像素间的输出偏差，无法消除红外光源与光电转换器间的这种输出不稳定的缺陷所造成的初始扫描时图像的劣化。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅可以对数据进行明、暗补正，又能消除红外线光初始信号输出不稳定造成的图像质量劣化问题的图像数据处理装置。本发明可以通过如下措施达到一种红外光图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括能够发出红外光的光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存忙延时时间的
第三存贮器。 本发明的红外光图像数据处理装置，用于存贮延时时间的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的只读存储器(R0M)，或是由电池支持的随机存贮器(RAM)。本发明的红外光图像数据处理装置，所述的信号延时输出电路包括从接收到图像信号后开始进行计时的计时电路，读出第三存贮器中保存的延时时间并与计时电路所计时间进行比较的比较电路，根据比较结果进行输出选择的输出选择电路。本发明的红外光图像数据处理装置，在计时电路计时的时间大于或等于第三存贮器中保存的延时时间时，才实时输出图像信号数据，否则不输出。本发明的红外光图像数据处理装置，在计时时间小于第三存贮器中所保存的延时时间的不输出图像信号时间内，前级传来的图像信号数据自动丢弃不进行保存。本发明的效果是在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存贮延时时间的存贮器，可以根据图像传感器内的光电转换器对于红外光达到输出稳定所需要的时间来设置用于存贮信号延时时间的存贮器中所存贮的信号延时时间，也就是说在红外光输出图像不稳定的时间内所读取的数据不作为图像数据向外输出，也可以理解为在读取正式图像之前预留了一段预置扫描时间，这一时间内因为读取的数据是不稳定的所以不作为正式的图像读取数据输出而是将其丢弃，在经过这一预置扫描时间也就是信号输出延时时间后，图像传感器输出的信号进行稳定状态，这时开始正式扫描图像，扫描的数据作为图像数据经过补正后向外(或后级)传送。因为输出的图像数据是在图像传感进入稳定状态后读取的图像数据，所以消除了图像传感器初始状态不稳定对图像质量造成的影响。同时设置的信号输出延时时间只是在每次扫描开始时有效，因此不会影响图像传感器的扫描速度。如果图像传感器内部使用的是可见光光源，不存在输出的不稳定期，可以将输出信号延时时间设置为O即可，或者即使保留一定的延时时间也不会有任何影响，适用性非常强。
图I为本发明实施例I的图像数据处理装置的功能框图。图2为本发明实施例I的第一存贮器的存贮结构图。图3为本发明实施例I的第二存贮器的存贮结构图。图4为本发明实施例I的延时输出电路的内部结构图。图5为本发明实施例I的第三存贮器的存贮结构图。图6为本发明实施例2的功能框图。图7为现有图像数据处理装置的功能框图。图8为现有图像数据处理装置输出特性示意图。图中标记1图像传感器、2模数转换电路、3保存暗输出补正系数的第一存贮器、4暗输出补正电路、5保存明输出补正系数的第二存贮器、6明输出补正电路、7保存输出延时时间的第三存贮器、8延时输出电路、9输出控制电路、10LED驱动电路、11控制单元、31暗输出补正系数存贮单元、51红光明输出补正系数存贮区、52绿光明输出补正系数存贮区、53蓝光明输出补正系数存贮区、54红外明输出补正系数存贮区、57明输出补正系数与色彩调整系数共用存贮器、510红光明输出补正系数存贮单元、520绿光明输出补正系数存贮单元、530蓝光明输出补正系数存贮单元、540红外光明输出补正系数存贮单元、81延时输出电路中的计时电路、82延时输出电路中的比较电路、83延时输出电路中的输出选择电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述实施例I :图I是本发明的实施例I的功能框图。图中I是能对原稿进行图像扫描的图像传感器，2是将模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，3是用于存贮暗输出补正系数的第一存贮器，4是进行暗输出补正运算的暗输出信号补正电路，5是存贮明输出补正系数的第二存贮器，6是进行明输出补正运算的明输出信号补正电路，7是用于存贮延时时间的第三存忙器，8是用于输出延时的延时输出电路,9是对输出数据进行调整的输出控制回路、10是用于驱动图像传感器I内部光源的LED驱动电路，11是对整个数据处理装置进行时序控制及操作管理的控制单元，上述种组成部分的结构及它们之间的相互连连接关系与现有技术相同，此不赘述。在本图像数据处理装置中，图像传感器I采用的是分辨率为200DPI，有效读取宽度为216_的具有1728个像素点的A4幅面的图像传感器。图像传感器内部光源由能发出红光、绿光、蓝光和红外光四种颜色的LED构成，不同的发光色的LED可以分别控制。图像传感器由控制单元11提供包括时钟信号、行起动信号在内的工作用信号，以及LED驱动电路10对图像传感器内部光源各种发光颜色的LED的发光时间及发光起始时刻的控制，对原稿进行图像扫描，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。图像传感器I扫描原稿得到的输出信号是与1728个像素点对应的电压信号，这些电压信号传送到模数转换电路2后由模拟信号转换成数字信号。本实施例中模数转换电路2采用具有增益及偏置调整功能的模拟前端(AFE)处理器件构成模数转换电路，AFE器件因为具有增益和偏置调整功能，可以对输入的信号进行适当的预先调整，使图像数据处理装置可以适应不同输出幅度的图像传感器。经过模数转换电路2的模数转换后得到的数字信号首先要进行暗输出信号补正和明输出信号补正。暗输出补正系数通常是在扫描进行之前读取的在图像传感器内部光源全部关闭状态下得到的图像传感器输出数据，并保存于第一存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，所以第一存贮器要有至少能够保存1728个数据的空间。图2是本实施例中第一存贮器中保存的暗输出补正系数的结构图。其中31是一个数据的存贮单元，因此在第一存贮器中至少要包括1728个这样的存贮单元。根据图像处理装置本身对数据处理精度的要求，数据存贮单元可采用不同的二进制位数，本图像处理装置采用10位。在实际图像扫描过程中，暗输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第一存贮器中读出暗输出补正系数，并通过减法运算电路从实际数据中减去图像传感器的暗输出值，从而实现暗输出补正，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。明输出补正系数是预先进行标准白色原稿扫描得到的对应各色光的图像传感的输出值，并保存在第二存贮器中。本实施例中图像传感器有1728个像素点，光源有红光、绿光、蓝光和红外光四种颜色，所以第二存贮器要有至少能够保存1728X4个数据的空间。图3是本实施例中第二存贮器中保存的红光绿光蓝光和红外光的明输出补正系数的结构图。图中51是红光明输出补正系数存贮区、52是绿光明输出补正系数存贮区、53是蓝光明输出补正系数存贮区、54是红外光明输出补正系数存贮区、510是红光明输出补正系数存贮单元、520是绿光明输出补正系数存贮单元、530是蓝光明输出补正系数存贮单元、540是红外光明输出补正系数存贮单元、明输出补正系数的每一个存贮单元也是10位二进制大小。在实际图像扫描过程中，明输出信号补正电路每接收到一行数据，就从第二存贮器中读出相应颜色的明输出补正系数，并通过相应的乘法及除法运算电路对实际数据进行运算消去图像传感器的固有偏差值，从而实现明输出补正，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。但是由于整个装置是在控制单元的统一控制下进行工作，也就是说从图像传感一开始工作，读取到的图像数据就不断地一级一级向后传送，经过明暗补正后的数据也是从图像传感器一开始工作就得到的扫描数据。但是在图像传感器刚开始工作时也就是光源最初的点亮过程中，由于图像传感的输出是不稳定的，最初发一段时间的数据即使经过明暗补正也是不稳定的数据。从图像传感器工作开始，输出延时电路内的计时电路开始工作进行计算时间，计时的方法有各种各样，可以通过时钟信号及扫描开始信号进行实际时间计算，也可以通过行起动信号及扫描开始信号进行扫描行数的计数。本发明采用后者即输出延时电路中的计时电路记录的是扫描开始后的扫描行数。同样用于保存延时时间的第三存贮器7内保存的数据也是指扫描的行数。图像传感器的红外光输出信号经过多长时间能够达到稳定与红外光源本身、光电转换器以及图像传感器的扫描速度有关，也需经过实验来确实，在本实施例中图像传感器在8MHz的频率下工作，输出不稳定的时间大约在200行至400行的扫描时间，为了留有足够的余量，同样用于保存延时时间的第三存贮器保存的数据采用10位的二进制数据结构，可以计数或保存最大的计数行数为1023，其结构如图5所示。第三存贮器中的输出延时时间(行数值)是预先进行保存的，通常是在制造时或在使用者认为需要进行数据变更时将所需的数据写入到第三存贮器中。在实际图像数据处理过程中，输出延时电路每接收到一行数据，内部的计时电路就计数一次，同时将所计数值与 第三存贮器中所保存的数据进行比较。在计数电路所计数值小于第三存贮器中所保存的数据时，输出选择电路的输出处于悬空状态或无输出状态，接收的数据不进行保存会自动丢弃，只有当计数电路所计数据等于或大于第三存贮器所保存的数据时输出选择电路处于输出状态，接收到的数据会继续向下一级传送，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。从而向下一级传送的数据是消除了不稳定状态后的数据。当一次扫描完成或结束后，计数电路会在扫描信号结束后自动清零，消除上次扫描所计数值，使计数电路保持在计数为零的状态，当下一次扫描开始后再进行重新计数，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样可以保持每一次扫描开始后都能够有效地消除不稳定的输出数据。控制单元会根据第三保存的行数数据提前让图像传感器进入扫描工作状态，在扫描完这些行数之后进入实际图像扫描过程，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样不公消除了初期的不稳定过程，而且也不影响实际图像数据的传输，保证了图像的完整性。从输出延时电路输出的数据是消除了扫描初期不稳定状态后的图像数据，这些数据传送到输出控制电路，将数据调整成适合于外部接收的格式向下一级或系统级传输，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例2 :在前述实施例中保存输出延时时间的第三存贮器是一个独立的只读存贮器。如果容量允许也可以与其它只读存贮器共用，在本实施例中，明输出补正系数与色彩调整系数共用一个只读存贮器(第二存贮器)，如图6所示。其中57是同时保存明输出补正系数和输出延时时间的存贮器。在存贮器内部，明输出补正系数与输出延时时间分别保存在不同的区域，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例3 :在前述实施例中，保存色彩调整系数的存贮器使用的是只读存贮器，根据使用场合与环境的不同也可以使用由电池支持的随机存贮器，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。实施例4 :前述实施中图像数据处理装置对可见光一红外光的数据都采用了相同的输出延时时间，上述控制装置普通技术人员都能实现，此不赘述。这样在处理可见光和红外光的数据时可采用相同的方法，比较方便处理。但延时输出的消去并不限于此，只对红外光信号或数据进行延时处理或者只对红外光源进行预置扫描，在红外光输出不稳定期结束后再与可见光交替进行正常扫描的方法也属于本发明的范围。
权利要求1.一种红外光图像数据处理装置，包括能够读取原稿并将原稿灰度值转换成电气信号的图像传感器，图像传感器中至少包括能够发出红外光的光源，将前记图像传感输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，存贮前记图像传感器在关闭光源状态下读取的暗输出信号的第一存贮器，存贮前记图像传感器在读取白色基准原稿时读取的明输出信号的第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了信号延时输出电路以及用于存忙延时时间的第三存贮器。
2.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器是 在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的只读存储器。
3.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的第三存贮器是在生产过程中或使用者认为必要的时候写入延时时间的由电池支持的随机存贮器。
4.根据权利要求I所述的红外光图像数据处理装置，其特征在于所述的信号延时输出电路包括从接收到图像信号后开始进行计时的计时电路，读出第三存贮器中保存的延时时间并与计时电路所计时间进行比较的比较电路，根据比较结果进行输出选择的输出选择电路。
专利摘要本实用新型公开了一种带有数据输出延时功能的红外光图像数据处理装置，其包括图像传感器，至少能发出红外光的发光光源，将前记图像传感器输出的电气信号由模拟信号转换成数字信号的模数转换电路，第一存贮器，第二存贮器，从前记第一存贮器、第二存贮器读出存贮值并对实际原稿读取信号值进行补正的暗输出和明输出信号补正电路，其特征在于在暗输出信号补正电路和明输出信号补正电路之后增加了输出延时电路以及用于存贮延时时间的存贮器，该图像数据处理装置可以消除红外光信号初期不稳定造成的图像质量劣化的现象，可广泛应用于利用红外光源进行图像读取与识别的图像处理领域。
文档编号H04N1/409GK202385164SQ20112050457
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者戚务昌 申请人:威海华菱光电股份有限公司
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