[发明专利]低成本超宽幅高速扫描仪

说明书

技术领域

本发明属于图像传感器技术、图像处理技术、机械传动控制技术和计算机技术在图像扫描领域的应用，尤其是一种低成本超宽幅高速扫描仪。

背景技术

宽幅扫描仪用于处理大幅彩色海报、建筑草图、详细地图、艺术品等各种尺寸的原图，在大型复印、POP/展览/展会、制版、勘查测绘、档案和工程等行业得到了广泛的应用。评价一种宽幅扫描仪往往有下面几个重要参数：1)扫描速度；2)扫描精度；3)扫描宽度；4)对扫描对象的要求；5)扫描仪的价格；6)图像处理的能力；7)远程实时交互能力等。目前大幅面扫描仪使用的成像方式通常只有两种，一种是CCD(Charge Coupled Device)成像方式、一种是CIS(Contact Image Sensor)成像方式。这两种扫描的成像方式都属于线扫描，同时在宽幅扫描过程中需要通过走纸机构来实现扫描的遍历过程；这种线扫描方式作为大幅面的线扫描图像采集装置，主要存在着以下几个问题：1)宽幅线扫描成像器件其价格十分昂贵；2)扫描效率不高；3)走纸机构对扫描对象有一定限制，不适用于除纸张以外的介质的扫描，也不适用于珍贵文物的扫描，尤其不适用于刚性介质物体的扫描。

发明内容

为了克服已有的宽幅扫描仪制造成本高、扫描速度慢、对扫描对象有限制等不足，本发明提供一种具有扫描幅度宽、扫描速度快、制造成本低、适用于任何平面物体扫描的、并能提供远程扫描图像传输功能的低成本超宽幅高速扫描仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

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，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。

进一步，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。

再进一步，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；