[发明专利]低成本超宽幅高速扫描仪

权利要求书

1.一种低成本超宽幅高速扫描仪，包括用于提供平放被扫描物体的扫描平台，其特征在于：所述扫描仪还包括移动支架，所述移动支架可移动地地安装在纵向轨道上，所述移动支架与驱动部件连接，所述移动支架的上方安装横向布置的悬臂梁，所述悬臂梁上安装用于固定扫描成像的多个由面阵CCD构成扫描单元的多个摄像单元，所述多个摄像单元并排布置，所述扫描平台位于所述悬臂梁的下方，所述扫描仪还包括用于对多个面阵CCD所拍摄的图像进行处理的以及控制驱动部件使得移动支架产生移动动作的计算机，各个摄像单元均通过视频卡与计算机连接，所述计算机包括：

图像获取模块，用于获取被扫描物体的图像，采用多个摄像单元分别获取被扫描物体的某一个局部图像；

图像标定模块，用于对多幅图像进行标定，使得每幅图像的中心点统一在一条直线上，且每幅图像的放大倍数一致以及每幅图像无旋转形变；

亮度一致化处理模块，用于对每个摄像单元所拍摄的图像进行亮度一致化处理；

扫描横向图像的拼接模块，用于将多个摄像单元所拍摄的图像按横向左右顺序无缝拼接成宽幅图像；

扫描纵向图像的拼接模块，用于将多个摄像单元所拍摄的图像按横向左右顺序无缝拼接成宽幅图像后，宽幅条状图像在纵向前后方向进行拼接得到被扫描件的整幅图像。

2.如权利要求1所述的低成本超宽幅高速扫描仪，其特征在于：所述悬臂梁上安装照明单元，所述照明单元位于所述摄像单元的两侧，所述移动支架安装在提供扫描行程的长轴上，所述驱动部件为用于带动移动支架沿所述长轴移动的皮带齿轮机构，所述皮带齿轮机构与用于驱动皮带齿轮机构动作的电机连接，所述悬臂梁与支撑条连接，所述扫描台面与所述用于支撑扫描台面的支撑支架连接，所述计算机与用于人机交互的触摸屏连接，所述扫描仪还包括分别为计算机、摄像单元、电机和LED照明单元提供电源的多功能电源单元。

3.如权利要求1或2所述的低成本超宽幅高速扫描仪，其特征在于：所述图像标定模块中，读取每个摄像单元拍摄的多幅图像，接着对多幅图像在X轴方向上分别做Sobel梯度算子运算，然后进行二值化处理，得到多幅二值化图像；

对多幅二值化图像进行水平倾斜检测，水平倾斜检测精度为0.001°，得到每幅图像的水平倾斜角，水平倾斜检测算法采用Hough变换算法；Hough变换算法检测图像中直线倾斜角度的思想是利用了从直角坐标平面到极坐标平面的平面域变换时以极坐标系刻画同一二维图像所用到的倾斜角θ，对于图像上的一条直线可以斜率和截距式表示，如公式(4)所示：

Y＝mX+b                        (4)

式中，m为直线的斜率，b为直线的截距；

上述直线方程又可以写成极坐标系中的直线方程，如公式(5)所示：

r＝Xcosθ+Ysinθ               (5)

式中，r为直线到原点的距离，θ为以水平直线为基准的直线的倾斜角；极坐标平面上的一点(r，θ)对应着直角坐标平面上的一条直线；具体检测直线倾斜角度算法如下；

设置r，θ坐标平面原点O；

定义数组J(r，θ)，记录极坐标上距离r和角度θ上的交点数；

初始化：J(r，θ)＝0；

for(距离r从(0-(1个增量))到(图像高+(1个增量)){

for(像素位置X从0到图像高度值)

for(像素位置Y从0到图像宽度值){

如果(x，Y)点灰度G(x，Y)，为亮点；则计算该点连接原点0的线段的角度θ，J(r，θ)增加1；}

}

增量1采用0.001°进行遍历，限制角度检测范围为-5°～5°；通过对多幅图像进行检测得到了每幅图像的倾斜角度值，检测倾斜角误差小于0.01°，用θ_N来表示第N幅图像的倾斜角度，并将其保存在文件名为Profile.txt的文件内，保存顺序为θ₁，θ₂，θ₃，L，θ_N，L，θ₁₆；

在得到了每幅图像的倾斜角度后，用公式(1)分别对多幅图像进行旋转变换，

uθNvθN=cosθN-sinθNsinθNcosθNxNyN---(1)]]>

式中，x_N为第N幅图像x的坐标值，y_N为第N幅图像y的坐标值，θ_N为第N幅图像的水平倾斜角度，为第N幅图像旋转变换后x的坐标值，为第N幅图像旋转变换后y的坐标值。