[发明专利]成像系统中重新形成具有高对比的图像的方法和装置

说明书

本发明涉及一种成像系统，尤其涉及一种成像系统中重新形成具有高对比的图像的方法与装置。

成像系统是利用光线聚集在光感测器上，将一个光学图像转换成为一个电信号，以作为更进一步的处理、储存或显示之用。在各种不同的应用中，例如图像扫描机、摄影机以及传真机，两个重要且必经的步骤就是图像摘取和模拟数字转换，这两个步骤大致决定了一个成像系统的优劣。

举例而言，图1中是常用的图像扫描器，此系统运作的方式是，光源10发出光线照射在原稿表面11并由反射镜12所反射。当光线经过透镜组13后被聚焦在电荷耦合器(charge coupled device)14上，并被电荷耦合器件14转换成为一个电信号。

在光学图像被电荷耦合器件14转换为电信号之后，模拟数字转换器(analog-to-digital converter)15将模拟的电信号转换成数字的电信号，由于光学图像在经电荷耦合器件14和模拟数字转换器15转换阶段中均会造成电性的衰减，此时的数字电信号位准已不明显，因此通常需要一参考基准点与之进行比较，为此，将该数字电信号传送到数字校正(digital calibration)装置16，而数字校正装置16所需的校正因子是由修正板18所提供，此装置提供一参考基准点给扫描所得的信号，当转换后的电信号大于此参考基准点，即可径行判定为“1”位准，若转换后的电信号小于此参考基准点，即为“0”位准，从而以校正光学系统及光电转换器件的缺陷(如灰尘和光学元件表面缺陷等)。数字校正装置处理过的信号被送至数字信号处理装置17进行其他的处理程序，处理后的信号即可作为更进一步处理、储存或显示之用。

参见图2，光学系统基本上是一个光学能量转移系统。可以对一个原图片212的光学能量分布，经过透镜组213而转移到一个转变后图像214。因为光学系统的性能限制以及光线的绕射现象，当原图片212经过透镜组213而转移到一个转变后图像214时，其光学能量分布已经失真。

在微观方面而言，原图片212的一个象素(pixel)的能量在转换后是分布在转换后图像214中的一个对应象素及其邻近的几个象素，也因此在图1中的原稿表面11的光学能量分布，已经和电荷耦合器14的光能量分布有所不同，而这也是传统的成像系统的输出图像的质量会被降低的缘故。也因为源图像在转移到电荷耦合器件14上面时已经失真了，所以不论其后面的系统在图像的信号处理作出如何的修正，其结果最多只能达到电荷耦合器14上面的光学能量分布，而无法使其输出图像更接近源图像，这也是传统的成像系统的输出图像品质无法大幅提高的原因。

在现有技术的成像系统中，要改良光学图像的对比只能凭借由提高成像系统中各光学元件的规格，才能使光学图像信号获得改进。然而具有更佳特性的光学元件都是比较贵的，所以现有技术中的方法未必适用于一般的成像系统。

本发明的主要目的在于提供一种成像系统中重新形成具有高对比的图像的方法与装置，它能不用提高光学元件的规格，而可以改进成像系统所输出的图像信号的品质。

本发明的目的是这样实现的：一种成像系统中重新形成具有高对比图像的方法，有两种方法：

一种方法是，扫描一修正板，该修正板表面有各种不同的灰度值。而该修正板上的每个象素(pixel)所成的集合称为物空间，而其对应图像上的每个象素所成的集合称为像空间。所述的修正板至少包含两种灰度，其中这二种灰度分别是该影像系统中的最大灰度值与最小灰度值。扫描该修正板之目的在于产生一个基本向量，该基本向量显示物空间上一个象素的光能量(optical power)于像空间中相关的象素的光能量分布状况。由于一般的光学系统可近似为线性系统，根据此基本向量，像空间上每一象点的光能量可表示为其对应物空间上相关象素光学能量的线性组合。如此物、像空间能量分布状态可表示成一组线性联立方程式，解此联立方程式即可获得一修正向量。根据该修正向量即可对扫描物体所得的数字图像信号做修正，此修正后讯号所产生的图像的对比即与原来未经图像转移系统前的图像较为相近，而后续步骤可以用一般传统图像处理。