基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法
【專利摘要】本發明公開基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法，包括：(1)準備白色銅版紙；(2)設置最大曝光時間，得到像素值為255的圖像的每個通道的平均值輸出值，找出基準值，根據平均值輸出值減去基準值的絕對值是否小于3確定通道的最佳曝光時間；(3)掃描其它圖像，獲得每個光敏單元i相應的實際響應輸出Xi(wi)，同時計算出每個光敏單元i的理論響應輸出Ci(wi)；(4)利用計算增益系數和偏移系數；(5)利用對每個光敏單元的實際響應輸出進行校正；(6)完成對整個掃描圖像的校正，并生成校正表。本發明設計合理，圖像的校正精度高，掃描的圖像與實際圖像更接近。
【專利說明】基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種圖像的校正方法，具體地說，是涉及一種基于高精度大幅面掃描 儀系統的圖像多點分區域校正方法。

【背景技術】
[0002] 在實際的掃描過程中，由于CIS自身傳感器單元響應的不一致性及本身線性度的 局限性，使得掃描的圖像出現了一定程度的偏色現象，圖像的可視性較低，因此需要對掃描 圖像進行顏色校正。
[0003] 顏色校正方法主要是應用于各種掃描設備，以及照相機和攝像機中，主要用于改 進圖像的性能。目前，常用的顏色校正方法主要分為兩大類：第一類是基于某種假設條件的 方法，如灰度世界方法、兩點校正法等。該類方法原理實現起來較為簡單，一旦假設條件不 成立時，整個算法的效果就達不到預想的效果；第二類是基于大量先驗知識的方法，如神經 網絡方法、色域映射算法等。該類方法需要大量的圖像數據來作為參考樣本，計算量和資源 消耗都特別大，且實現方案很復雜。
[0004] 基于此，專利申請號：201310268475. 4公開了一種基于多CIS大幅面掃描儀的圖 像校正方法，該種校正方式很好地提高了圖像掃描的精度。然而，該種方法中由于其所依據 的校正公式不夠合理，并且實現步驟方案較為復雜，因而掃描出來的圖像顏色仍然存在著 不小的誤差。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校 正方法，主要解決現有的圖像校正方法存在校正效果差、實現方案復雜的問題。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0007] 基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法，包括以下步驟：
[0008] (1)準備一張白色銅版紙，并且該白色銅版紙掃描后，可分別得到像素值0、5、10、 15、20、40、60、105、150、195、215、235、240、245、250、255 的圖像；
[0009] (2)將白色銅版紙中像素值為255的R、G、B通道的曝光時間均設置到掃描儀所支 持的最大曝光時間，在所選的曝光時間下，對RGB通道的像素值為255的那段圖像進行掃 描，得到掃描儀中N根CIS的像素值，N為自然數；
[0010] ⑶求出像素值為255的RGB通道的平均值輸出值，找出平均值輸出值最小的那個 通道，并以該通道的平均值輸出值作為基準值，根據平均值輸出值減去基準值的絕對值是 否小于3確定最佳曝光時間，是，則判斷該通道的曝光時間為最佳曝光時間，否，則根據公 式（T-S)調整該通道的曝光時間，重新得到平均值輸出值，并確定基準值，然后重復計算， 直到平均值輸出值減去基準值的絕對值小于3,其中，T為上一次所選的曝光時間，S為掃描 儀所支持的調整步伐；
[0011] (4)根據步驟（3)得到的最佳曝光時間，掃描其它圖像，獲得所有圖像各自RGB通 道的每個光敏單元i相應的實際響應輸出Xi (Wi)，同時采用兩點校正法計算出每個光敏單 元i的理論響應輸出Ci (Wi)，其中，w表示所選取的像素值；
[0012] (5)取出其中某兩段圖像端點的光敏單元的理論響應輸出Ci(Wl)和Ci(w 2)， 以及實際響應輸出Xi (Wi)和Xi (w2)，然后令Xi (wj = wl，Xi (w2) = w2，利用公式 'Ki ^ 、廣，、計算出該兩段圖像的增益系數和偏移系數，其中，心為 B - AJuyCJuJKOs) 、' X,.(w2) 增益系數，Bi為偏移系數；
[0013] (6)按照步驟（4)、（5)的方式分別計算白色銅版紙中其余每兩段圖像之間的增益 系數和偏移系數；
[0014] (7)根據步驟（6)求得的Ki和Bi，利用如下公式對每個光敏單元的實際響應輸出 進行校正： 0. 0<^((15)<.^(0) Χ(())<Χ(Φ)<^ (255)
[0015] C；(Φ) = min(max(A：(, ^(￠)+5,, ,Λ，/(β[Α-1])),Α，;(β[^])), ' 眾=1，___，15 255， ^(255)<Χ(Φ)<255
[0016] Χ?(Φ)為光敏單元的在光通量為Φ時的實際輸出值，(；（Φ)為光敏單元校正后的 實際響應輸出值，K ik和Bik分別表示各個光敏單元在各個區域內的增益系數和偏移系數，k 為各個區域編號，a[k]為一個存放各個區域端點值的數組，其值為a[16] = {0, 5, 10, 15, 2 0, 40, 60, 105, 150, 195, 215, 235, 240, 245, 250, 255}
[0017] (8)結合步驟（7)得出校正后的輸出值，完成對整個掃描圖像的校正，并根據各個 光敏單元的排列順序以及BGR通道的輸出順序，生成查找校正表，以后每次校正均根據查 找校正表中的映射關系完成對校正后實際響應輸出值的查找。
[0018] 具體地說，所述步驟（3)包括以下步驟：
[0019] (3a)分別計算出每根CIS中RGB通道的R、G、B通道的平均值輸出值，找出所有平 均值輸出值最小的那個通道，并將該最小值記為基準值；
[0020] (3b)將其它通道的像素值的平均值輸出值根據平均值輸出值減去基準值確定最 佳曝光時間，若某個通道的平均值輸出值減去基準值的絕對值大于3,則利用公式（T-S)調 整該通道的曝光時間，得到相應的平均值輸出值，并繼續計算，直到平均值輸出值減去基準 值的絕對值小于3 ;并記錄該通道本次所選的曝光時間為其最佳曝光時間。
[0021] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0022] (1)本發明設計合理、實現方案簡單，校正效果俱佳。
[0023] (2)本發明的發明人在對校正原理進行更深入的研究和理解后，不僅簡化校正的 流程，而且在結合現有基礎上設計了全新的校正公式，并通過將校正步驟與校正公式的有 效結合，大幅提高了圖像掃描的精度，大量試驗表明，本發明掃描出來的顏色與實際圖像的 顏色相比現有技術來說，更加接近，更加符合實際情況，因此，本發明具有突出的實質性特 點和顯著的進步。
[0024] (3)本發明在完成白色銅版紙校正后，還自動生成了校正表，在后續校正中，只要 查找校正表中的映射關系，即可快速找到校正后的實際響應輸出值，進而大幅提高了校正 的效率，并節約了成本。
[0025] (4)各個環節環環相扣，形成了一個完整的流程，其結合力度非常強，對圖像掃描 的精度相當高，本發明在現有技術基礎上，為圖像的真實掃描提出了可行的解決方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的流程示意圖。
[0027] 圖2為未采用本發明校正方法掃描實物的圖像輸出示意圖。
[0028] 圖3為采用本發明校正方法掃描實物的圖像輸出示意圖。

【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0030] 實施例
[0031] 如圖1所示，本發明根據現有的大幅面掃描儀的硬件結構，提出了一種新的圖像 校正方法，如下所述：
[0032] (1)準備一張白色銅版紙，該白色銅版紙上有16段不同的圖像，且該16段圖像掃 描得到的 RGB 通道的像素值依次為 0、5、10、15、20、40、60、105、150、195、215、235、240、245、 250,255 ；
[0033] (2)將白色銅版紙中像素值為255的R、G、B通道的曝光時間均設置到掃描儀所支 持的最大曝光時間，在所選的曝光時間下，對RGB通道的像素值為255的那段圖像進行掃 描，得到掃描儀中N根CIS的像素值，本實施例中，N = 5 ;
[0034] (3)求出像素值為255的RGB通道的平均值輸出值，找出平均值輸出值最小的那個 通道，并以該通道的平均值輸出值作為基準值，根據平均值輸出值減去基準值的絕對值是 否小于3確定最佳曝光時間，是，則判斷該通道的曝光時間為最佳曝光時間，否，則根據公 式（T-S)調整該通道的曝光時間，重新得到平均值輸出值，并確定基準值，然后重復計算， 直到平均值輸出值減去基準值的絕對值小于3,其中，T為上一次所選的曝光時間，S為掃描 儀CIS所支持的調整步伐；
[0035] 該步驟的具體過程為：
[0036] (3a)分別計算出每根CIS中RGB通道的R、G、B通道的平均值輸出值，找出所有平 均值輸出值最小的那個通道，并將該最小值記為基準值；
[0037] (3b)將其它通道的像素值的平均值輸出值根據平均值輸出值減去基準值確定最 佳曝光時間，若某個通道的平均值輸出值減去基準值的絕對值大于3,則利用公式（T-S)調 整該通道的曝光時間，得到相應的平均值輸出值，并繼續計算，直到平均值輸出值減去基準 值的絕對值小于3 ;并記錄該通道本次所選的曝光時間為其最佳曝光時間；
[0038] (4)根據步驟⑶得到的最佳曝光時間，掃描其它圖像，獲得所有圖像各自RGB通 道的每個光敏單元i相應的實際響應輸出Xi (wj，同時采用兩點校正法計算出每個光敏單 元i的理論響應輸出Q (Wi)，其中，w表示所選取的像素值；
[0039] (5)取出其中某兩段圖像端點的光敏單元的理論響應輸出Ci(Wl)和（；& 2)， 以及實際響應輸出Xi (Wi)和Xi (w2)，然后令Xi (wj = wl，Xi (w2) = w2，利用公式 κ _ C(M-)-C(ng 1 X\w,)~ X{w.,) J, ' = 、計算出該兩段圖像的增益系數和偏移系數，其中，1為 Β _ Α;(η；Κ,(Μ.·)-Χ(η·Κ,(Μ-^) ，- Χ.(Η〇-Χ.(Μ〇 增益系數，Bi為偏移系數；
[0040] (6)按照步驟（4)、（5)的方式分別計算白色銅版紙中其余每兩段圖像之間的增益 系數和偏移系數；
[0041] (7)根據步驟（6)求得的Ki和Bi，利用如下公式對每個光敏單元的實際響應輸出 進行校正： 0, ()<Χ/(Φ)<Χ(0) Xt(0) < -Υ,(φ) < Χ(255)
[0042] ?(Φ)二kin(max(心義,(Φ)+β",Λ，,(4々-1])Μ>μ])), Λ 7 ; Λ λ = 1,…J. 5 255, Χ,.(255)<Χ;.(Φ)<255
[0043] Χ?(Φ)為光敏單元的在光通量為Φ時的實際輸出值，(；（Φ)為光敏單元校正后的 實際響應輸出值，Kik和B ik分別表示各個光敏單元在各個區域內的增益系數和偏移系數，k 為各個區域編號，a[k]為一個存放各個區域端點值的數組，其值為a[16] = {0, 5, 10, 15, 2 0, 40, 60, 105, 150, 195, 215, 235, 240, 245, 250, 255}
[0044] (8)結合步驟（7)得出校正后的輸出值，完成對整個掃描圖像的校正，并根據各個 光敏單元的排列順序以及BGR通道的輸出順序，生成查找校正表，以后每次校正均根據校 正表中的映射關系完成對校正后實際響應輸出值的查找。
[0045] 為突出本發明的校正效果，本實施例以一個實例來進行解釋說明。
[0046] 如圖2、3所示，掃描的實物紙張幅面為A0,掃描分辨率選擇600dpi，輸出的圖像的 大小為25380 X 18185,位深度為24位。從圖2、3中可以看出，校正前圖像整體顏色偏暗， 圖像的塊狀感明顯，從細節圖中也可以明顯看出圖像中有很多不規則的條紋，拼接處有明 顯的拼接縫隙，圖像細節損失較大。校正后圖像整體顏色恢復正常，從整幅圖上基本看不 到塊狀效應，圖像顏色分布較為均勻，從細節圖中可知，校正后的圖像除了改善了圖像的顏 色，也去除了校正前圖像中的不規則條紋，提升了圖像的均勻性，同時基本上看不出拼接處 的印跡，消除了 CIS內部以及CIS之間的顏色差異，達到了高精度校正的要求。
[0047] 上述實施例僅為本發明較佳的實現方式之一，不應當用于限制本發明的保護范 圍，凡在本發明的精神原則下所作出的毫無實質意義的改進，均應當概括在本發明的保護 范圍之內。
【權利要求】
1.基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 準備一張白色銅版紙，并且該白色銅版紙掃描后，可分別得到像素值0、5、10、15、 20、40、60、105、150、195、215、235、240、245、250、255 的圖像； (2) 將白色銅版紙中像素值為255的R、G、B通道的曝光時間均設置到掃描儀所支持的 最大曝光時間，在所選的曝光時間下，對RGB通道的像素值為255的那段圖像進行掃描，得 到掃描儀中N根CIS的像素值，N為自然數； (3) 求出像素值為255的RGB通道的平均值輸出值，找出平均值輸出值最小的那個通 道，并以該通道的平均值輸出值作為基準值，根據平均值輸出值減去基準值的絕對值是否 小于3確定最佳曝光時間，是，則判斷該通道的曝光時間為最佳曝光時間，否，則根據公式 (T-S)調整該通道的曝光時間，重新得到平均值輸出值，并確定基準值，然后重復計算，直到 平均值輸出值減去基準值的絕對值小于3,其中，T為上一次所選的曝光時間，S為掃描儀所 支持的調整步伐； (4) 根據步驟（3)得到的最佳曝光時間，掃描其它圖像，獲得所有圖像各自RGB通道的 每個光敏單元i相應的實際響應輸出Xi (wD，同時采用兩點校正法計算出每個光敏單元i的 理論響應輸出Q (Wi)，其中，w表示所選取的像素值； (5) 取出其中某兩段圖像端點的光敏單元的理論響應輸出Ci(Wl)和Ci(w2)， 以及實際響應輸出Xi (Wi)和Xi (w2)，然后令Xi (wj = Wp Xi (w2) = w2，利用公式 κ - ?(η')-?(η.2) 1 X (w,) - '人、計算出該兩段圖像的增益系數和偏移系數，其中，1為 B _ A; (vv2 )C. ('V,)-χχ Μ·, )C. (ιν2) 增益系數，Bi為偏移系數； (6) 按照步驟（4)、（5)的方式分別計算白色銅版紙中其余每兩段圖像之間的增益系數 和偏移系數； (7) 根據步驟（6)求得的&和&，利用如下公式對每個光敏單元的實際響應輸出進行 校正： Ο, 0<^(Φ)<Λ/(0) Χ(())<Χ (Φ)<ΑΛ(255) ?(Φ)= ηι?ι^χ(^;^(Φ)+β?；,^^ ； Λ k = i,---,15 255, ^(255)<^,(0)<255 Χ?(Φ)為光敏單元的在光通量為Φ時的實際輸出值，(；（Φ)為光敏單元校正后的實際 響應輸出值，Kik和Bik分別表示各個光敏單元在各個區域內的增益系數和偏移系數，k為各 個區域編號，a[k]為一個存放各個區域端點值的數組，其值為a[16] = {0, 5, 10, 15, 20, 40 ，60, 105, 150, 195, 215, 235, 240, 245, 250, 255} (8) 結合步驟（7)得出校正后的輸出值，完成對整個掃描圖像的校正，并根據各個光敏 單元的排列順序以及BGR通道的輸出順序，生成查找校正表，以后每次校正均根據校正表 中的映射關系完成對校正后實際響應輸出值的查找。
2.根據權利要求1所述的基于高精度大幅面掃描儀系統的圖像多點分區域校正方法， 其特征在于，所述步驟（3)包括以下步驟： (3a)分別計算出每根CIS中RGB通道的R、G、B通道的平均值輸出值，找出所有平均值 輸出值最小的那個通道，并將該最小值記為基準值； (3b)將其它通道的像素值的平均值輸出值根據平均值輸出值減去基準值確定最佳曝 光時間，若某個通道的平均值輸出值減去基準值的絕對值大于3,則利用公式（T-S)調整該 通道的曝光時間，得到相應的平均值輸出值，并繼續計算，直到平均值輸出值減去基準值的 絕對值小于3 ;并記錄該通道本次所選的曝光時間為其最佳曝光時間。
【文檔編號】H04N1/409GK104159001SQ201410326089
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】趙澤東, 唐雪松, 陳仕隆, 呂坤, 楊雷 申請人:寧波摩視光電科技有限公司