能夠執行文檔掃描的數字相機系統和方法

專利名稱：能夠執行文檔掃描的數字相機系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及數字相機，特別涉及具有集成于其中的掃描機構的一種數字相機系統。
數字相機是一種眾所周知的設備，它包括用于把由數字相機所接收的圖像轉換為數字數據的電荷耦合器件(CCD)。該數字數據通常被存儲到存儲器中，并且隨后進行下載，使得由該數字數據所確定的圖像可以被顯影。實際上，大多數數字相機包括在需要時顯現由該數字數據所確定的圖像的液晶顯示器(LCD)。
但是大多數數字相機所具有的一個問題是它們不適合于產生文本文檔的可讀圖像。確實，大多數數字相機的分辨率不足以產生文本文檔的圖像，使得該文檔的文本可以從該圖像中讀出。盡管數字相機鏡頭的分辨率可以增加，但是數字相機鏡頭的尺寸和成本通常隨著分辨率的增加而增加。因此，具有足夠用于以可讀形式確定文本文檔的文本的鏡頭通常昂貴且相對較大。事實上，這種鏡頭的大尺寸很可能妨礙許多用戶使用該鏡頭，特別是在該數字相機被頻繁移動的應用中更是如此。因此，許多用戶可能選擇具有不足以用可讀形式對該文本文檔的文本成像的鏡頭的數字相機。
因此，到目前為止，在用于提供能夠用可讀形式對文本文檔的文本成像的數字相機的工業領域中存在未被滿足的需要。為了便于運輸，需要使數字相機系統的尺寸最小化。
本發明克服上文所述的現有技術的不足和缺陷。一般來說，本發明提供一種能夠掃描文檔的文本的數字相機系統，以確定數據，該數據在被給予用戶時產生該文檔的文本的可讀圖像。
本發明利用鏡頭、轉換設備、掃描機構、存儲設備、以及系統控制器。該鏡頭從一個場景接收光線，并且該轉換設備根據該光線確定第一組數字數據。當該系統經過文檔的表面上方時，該掃描機構掃描該文檔，并且產生確定該文檔的圖像的第二組數據。該系統控制器把第一和第二組數據存儲到存儲設備中。
根據本發明的另一個特點，該掃描機構包括成像傳感器、導向傳感器、以及處理設備。當該系統經過該文檔的表面上方時，該成像傳感器和導向傳感器從該文檔接收光線，并且根據該光線產生電信號。該處理設備接收電信號，并且根據從導向傳感器接收的電信號跟蹤該系統經過該文檔的路徑。該處理設備還根據從成像傳感器接收的電信號確定第二組數字數據。
根據本發明的另一個特點，該系統控制器把第一和第二組數字數據合并到第三組數字數據。因此，對應于第一和第二組數字數據的圖像可以由第三組數字數據來確定，并且可以作為單個圖像同時顯示給用戶。
根據本發明的另一個特點，一個音頻信號接口可以被用于接收音頻信息，并且根據該音頻信息確定第三組數字數據。然后，系統控制器把第三組數據存儲到存儲設備。如果需要的話，該系統控制器可以根據來自用戶的輸入使存儲在該存儲設備中的任何數據文件相關聯。
本發明還可以被看作為提供一種數字相機所用的方法。簡而言之，該方法可以概括為如下步驟通過數字相機的鏡頭接收光線；根據該光線確定第一組數字數據、通過數字相機的成像傳感器掃描文檔；根據該掃描步驟確定第二組數字數據；以及把第一和第二組數字數據存儲到數字相機的存儲設備中。
當結合附圖閱讀下文的具體描述時，在審查下文的具體描述之后，本領域內的專業人員將可以明顯地看出本發明的其它特點和優點。所有這些特點和優點被包含在本發明的范圍內，并由權利要求所保護。
參照如下附圖將更好地理解本發明。附圖的部件不一定是按照相互之間的比例示出的，而是把重點放在清楚地說明本發明的原理。另外，在幾幅視圖中，相同的參考標號表示相應的部件。


圖1為示出常規數字相機系統的前視圖的示意圖。
圖2為示出圖1的數字相機系統的方框圖。
圖3為示出根據本發明的優選實施例的數字相機系統的方框圖。
圖4A為示出圖3的數字相機系統的前視圖的示意圖。
圖4B為示出圖4A的數字相機系統的底視圖的示意圖。
圖5為示出當系統經過并掃描文檔的表面時圖3的數字相機系統的示意圖。
圖6為示出圖3的掃描機構的方框圖。
圖7為示出從由圖3的系統控制器合并在一起的數據所產生的圖像的示意圖。該圖像的一部分表示一個對象，并且該圖像的另一部分表示與該對象相關聯的文檔。
圖8為示出地理區域的等高線圖的示意圖。
圖9為示出從由圖3的系統控制器合并在一起的數據所產生的圖像的示意圖。該圖像的一部分表示圖8的顯示圖，并且該圖像的另一部分表示位于與該顯示圖相關聯的地理區域上的場景。
圖1示出一種常規數字相機系統15。該系統15包括容納并保護該系統15的內部元件的外殼單元18。系統15還包括鏡頭21和光學取景器24。鏡頭21從由鏡頭21所接收的光線形成一幅圖像，并且光學取景器24被用于在拍攝照片之前正確地定位該系統15，光學取景器24可以僅僅是使得用戶通過該系統15觀察景像的穿過該外殼單元18的中空區域。在更加復雜的設計中，該光學取景器24可以提供“通過鏡頭”取景功能，其中由鏡頭21所形成的圖像可以通過該光學取景器24觀看。光學取景器24的設計不是本發明的一個重要特點。
參照圖2，系統15通常包括用軟件實現的系統控制器27，并存儲在存儲器29中。該系統控制器27被設計為控制系統15的操作。象數字信號處理器(DSP)這樣的一個或多個常規的處理元件32通過局部接口34與系統控制器27進行通信并驅動該系統控制器27，該局部接口34可以包括一條或多條總線。
通過本領域內所公知的技術，例如象電荷耦合設備(CCD)這樣的轉換設備38產生確定由鏡頭21所形成的圖像的數字數據。另外，例如可以包括按鍵和/或開關的輸入設備41提供來自系統15的用戶的輸入。根據由輸入設備41所提供的輸入，系統控制器27確定由轉換設備38所產生的數字數據應當存儲在存儲器29中的時刻(即，應當攝取照片的時刻)。當系統控制器27確定攝取了一幅照片時，系統控制器27把當前由轉換設備38所產生的數字數據作為數據文件44存儲到存儲器29中。因此，當輸入設備41指示攝取一幅照片時，每個數據文件44包括確定由鏡頭21所形成的圖像的數據。
系統15一般包括顯示設備46，例如液晶顯示器(LCD)。通過本領域內公知的技術，顯示設備46被設計為把數字數據顯現給用戶。該輸入設備41還被設計為允許用戶選擇一幅用于觀察的數據文件44。根據來自輸入設備41的輸入，系統控制器27被設計為把來自所選數據文件44的數據傳送到把該數據顯現給用戶的顯示設備46。因此，用戶可以在需要時通過顯示設備46觀察由數據文件44所確定的圖像。系統控制器27還被設計為把由轉換設備38所產生的數據直接傳送給顯示設備46。因此，如果需要的話用戶可以利用顯示設備46取代光學取景器21(圖1)來定位該系統15。
數據接口49允許系統15與外部設備進行通信。當需要時，該系統控制器27被配置為發送來自數據文件44的數據，使得外部設備可以接收并處理由文件44所確定的數據。例如，數據接口49可以連接到一個計算機系統(未示出)，它把該數據通過計算機監視器(未示出)顯現給用戶。另外，數據接口49還可以連接到處理由數據文件44所確定的數據的處理系統(未示出)，以開發利用照片。在另一個實施例中，數據文件44可以存儲在可從系統15上拆下的存儲器29的區域中。因此，數據文件44可以從系統15取出并與其它系統(未示出)相接，以創建由該數據文件44所確定的照片或其它類型的圖像。相應地，相機系統15可以被用于攝取通過鏡頭21成像的照片，產生確定由鏡頭21所形成的圖像的數字數據，把該數字數據存儲到數據文件44，并且把來自所選的數據文件44的數據顯現給用戶。
圖3示出根據本發明的數字相機系統50的一個實例。在該優選實施例中，系統50是便攜式的手持設備。類似于系統15，本發明的系統50包括存儲器29、處理元件32、局部接口(local interface)34、轉換設備38、顯示設備46、以及數據接口49，它們執行與上述設備基本相同的功能。系統50還包括容納并保護上述系統50的元件的外殼單元52，如圖4A所示。并且如圖4A所示，系統50包括鏡頭21和光學取景器24，這類似于現有技術的系統15。
再次參見圖3，本發明的數字相機系統50還包括控制系統50的操作的系統控制器55。系統控制器55可以用軟件、硬件、或者它們的結合來實現。在優選實施例中，如圖3中的例子所示，本發明的系統控制器55以及相關的方法用軟件實現并存儲在存儲器29中。
請注意，當用軟件實現時，系統控制器55可以存儲并傳輸于任何計算機可讀介質上，該計算機可讀介質由指令執行系統、裝置或設備所使用并與其相連接，該指令執行系統、裝置或設備例如為基于計算機系統、包含處理器的系統、或者可以從該指令執行系統、裝置或設備取得指令并執行該指令的其它系統。在本文檔的上下文中，“計算機可讀介質”可以是包含、存儲、通信、傳播、或者運送由指令執行系統、裝置或設備或使用或與其相連接的程序的任何裝置。計算機可讀介質例如可以是電、磁、光、電磁、紅外、或者半導體系統、裝置、設備、或傳播介質、但不限于此。計算機可讀介質的更具體例子(無窮盡的列表)包括如下具有一條或多條導線的電連接(電子的)、便攜式計算機盤片(磁性的)、隨機存取存儲器(RAM)(磁性的)、只讀存儲器(ROM)(磁性的)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或者快速存儲器)(磁性的)、光纖(光學的)、以及便攜式壓縮光盤只讀存儲器(CDROM)(光學的)。請注意，該計算機可讀介質甚至可以是紙張或程序所打印在上面的其它適當介質，由于程序可以例如通過紙張或其它介質的即時光學掃描而在電子上獲得，然后如果需要的話用適當的方法來進行編譯、翻譯或者其它處理，然后存儲在計算機存儲器中。作為一個例子，系統控制器55可以磁性地存儲并且在常規的便攜式計算機盤片上傳送。
象在系統15中一樣，鏡頭21從由鏡頭21所接收的光線形成一幅圖像，并且轉換設備38產生確定該圖像的數字數據。相應來自輸入設備58的輸入，其中例如可以包括按鍵和/或開關，系統控制器55把由轉換設備38所產生的數字數據存儲到數字文件62。例如，輸入設備58可以包括在激活時把信號傳送到系統控制器55指示應攝取該圖像的按鍵或開關。在響應中，系統控制器55存儲由轉換設備38所產生的確定當前由鏡頭21所形成的圖像的數字數據組。因此，數據文件62可以確定由系統50所捕獲的場景的圖像，并且確定該數據文件62的數據可以通過顯示設備46或者外部設備(未示出)顯現給用戶，這類似于系統15的數據文件44中的數據。
與系統15不同。系統50包括還由外殼單元52所容納的掃描機構68。該掃描機構68被配置為產生確定文檔的圖像的數字數據。如本文中所用的，“掃描”應當被定義為把感光設備移動經過承載圖像的表面，例如文檔，把表面上的亮和暗區域轉換為可以由計算機系統所翻譯的二進制數字。適當的掃描機構68的一個實施例在由Allen等人在1997年2月25日所申請的名為“補償非線性色移的徒手圖像掃描設備”的美國專利第5,825,044號中有完整的描述，其被包含于此以供參考。掃描機構68特別地設計為捕獲文檔的圖像，并且用數據確定這些圖像，使得當該數據被顯現給用戶時，用戶可以確定該文檔的文本。
在優選實施例中，掃描機構68包括至少一個如圖4B所示位于外殼52底部的成像傳感器71，但是對于該成像傳感器71還可以有其它位置。系統50最好以彎曲路徑77掃過文本文檔74的表面，而成像傳感器71緊挨著文檔74或與其相接觸，如圖5所示。成像傳感器71面對文檔74，并且被設計為接收從文檔74所反射的光線，而系統50(以及成像傳感器71)掃過文檔74的表面。
成像傳感器71被配置為當系統50經過文檔74的表面時把由傳感器71所接收的光線轉換為數字數據。名為“用于獲得高對比度的表面照明的方法和設備”的美國專利第5,686,720號被包含于此以供參考，它描述了一種用于照明并且從文檔74的表面獲取數據的方法和設備。另外，名為“低差別光能級的光接收器”的美國專利第5,769,384號以及名為“用于光接收器信號的偏移量消除和空間頻帶濾波電路”的美國專利第5,703,353號都被包含于此以供參考，其中描述用于提高由掃描機構68所獲得的數據的精度的方法。如圖6中所示，掃描機構68最好包括一個處理設備81，它被配置接收由傳感器71所產生的數字數據，并且用數據確定文檔74的圖像。然后該數據被系統控制器52作為數據文件62存儲在存儲器29中。
可以取一條或多條軌跡(即，邊到邊地通過文檔74)以獲得關于該文檔的所需文本的數據。作為一個實例，在圖5中示出的彎曲路徑77具有兩條和一小部分軌跡。該軌跡可以包括重疊的區域，使得可以由處理設備81用來進行縫合處理，以產生該文檔74的文本的準確圖形表示。在機構86中可以包括至少一個導向傳感器79，如圖4B所示，以通過在系統50運動經過文檔74表面時跟蹤該系統50(以及成像傳感器71)而輔助縫合處理。名為“用于通過來自光電元件陣列的相關信號跟蹤相對運動的方法和設備”的美國專利第5,729,008號被包含于此以供參考，其中描述一種用于跟蹤系統50以輔助進行縫合處理的適當方法和設備。
優選地，掃描機構68響應來自輸入設備58的輸入執行掃描，例如，輸入設備58可以包括在激活時把一個信號發送到系統控制器55指示文檔應當被掃描的按鍵或開關。在響應中，系統控制器55激活掃描機構68，并且當系統50掃過文檔74時，確定一個數據文件62。
在該優選實施例中，系統50還包括音頻信號接口83，但是該音頻信號接口83可以在其它實施例中省略。通過現有技術，該音頻信號接口83被配置為接收音頻信號，并且把音頻信號轉換為數字數據。因此，音頻信號接口83可以被用于記錄信息。在這一點上，音頻信號接口83接收音頻信息，并且產生一組以數據來確定信息的數字數據。然后，系統控制器55在存儲器29中存儲這組數字數據作為一個數據文件62。
當需要時，該信息可以顯示給用戶。例如，音頻信號接口83可以包括揚聲器，并且輸入設備58可以允許用戶選擇其中一個確定由音頻信號接口83以前所記錄的信息的數據文件62。響應來自用戶的輸入，系統控制器55把所選的數據文件62傳送給音頻信號接口83，它利用上述揚聲器來產生音頻信號，使得用戶可以聽到該信息。用于在便攜式掃描設備中記錄信息的示例性處理在1998年2月19日申請的名為“用于便攜式掃描應用設備的掃描圖像的語音注釋”的美國專利第09/026,082中描述，其包含于此以供參考。
系統控制器55最好被配置為與所選數據文件62相關聯。在這一點上，多個數據文件62可以包含相關信息。例如，一個數據文件62可以包括從轉換設備38產生的確定一個對象的圖像的數據。另一個數據文件62可以確定由掃描機構68從文檔74掃描的圖像，其中包括與上述對象相關的信息。另外，第三數據文件62可以確定關于上述對象的音頻信息。因此，上述文件62可以相互關聯，使得用戶能夠容易地檢索或選擇這些數據文件62。
相應地，系統控制器55優選地允許用戶把任何數據文件62與任何其它數據文件62相關聯。例如，在確定第一數據文件62之后(通過轉換設備38、掃描機構68、或者音頻信號接口83)，系統控制器55可以允許用戶通過輸入設備58來選擇另一個要與第一數據文件62相關聯的數據文件62。在響應中，系統控制器55把該第一數據文件62與所選數據文件62相關聯。作為一個例子，系統控制器55可以在第一數據文件62中確定一個指向所選數據文件62的指針，反之亦然，可以采用用于使數據文件62相關聯的其它技術，而不脫離本發明的原理。
結果，用戶可以容易地定位相關聯的數據文件62。例如，存儲器29可以包括已經相互關聯的數據文件62，因為它們都與特定的對象或主題相關。當用戶希望觀看(在圖像數據的情況)、聽(在音頻數據的情況)或者下載任何數據文件62時，用戶最初可以只定位一個數據文件。一旦用戶定位了一個數據文件，則用戶可以通過輸入設備58提供輸入，以使得系統控制器55檢索每個與定位的數據文件62相關聯的數據文件62。因此，一旦其中一個數據文件62被定位，則任何其它相關聯的數據文件62可以被容易地定位或選擇。
如果需要的話，除了相關聯的所選數據文件62之外，系統控制器55還優選地被配置為合并在多個數據文件62中的數據。因此，多個數據文件62的數據可以由系統控制器55所合并以產生一個新的數據文件62。
作為一個例子，假設用戶參加一個貿易展示會，并且在該貿易展示會上發現感興趣的產品。用戶可以通過鏡頭21拍攝該產品的照片。換句話說，從該產品反射的光被鏡頭21所接收，并且通過轉換設備轉換為一組數字數據。然后，這組數字數據被作為第一數據文件62存儲在存儲器29中。然后，用戶可以掃描與該產品有關的數據表(例如，示出與該產品有關的性能數據的數據表)。換句話說，用戶使系統50經過數據表的表面，使得該成像傳感器71查看該數據表的所需文本。處理邏輯電路81形成確定該數據表的圖像的數字數據，并且該數字數據被作為第二數據文件62存儲在存儲器29中。
然后，如果需要的話，第一和第二數據文件62可以被合并為一個新的數據文件62。例如，參照圖7，其中示出由新的數據文件62所確定的一幅示例圖像。如圖7所示，由新的數據文件62所確定的圖像91可以具有示出產品95的一個部分93，并且可以具有示出與該產品95相關聯的數據表99的另一部分97。部分93由來自第一數據文件62的合并到新的數據文件62的數據所確定，并且部分97由來自第二數據文件62的合并到新的數據文件62的數據所確定。當需要時，新的數據文件62可以從系統50下載，并且根據常規技術進行處理。
在另一個應用中，系統50可以被用于通過掃描機構68掃描地理區域的地形(topological map)圖102(圖8)。如圖8所示，大多數地理區域的地形圖102包括表示相應或相似高度的等高線105。確定圖102的掃描圖像的數字數據被作為第一數據文件62存儲在存儲器29中。
用戶還可以到該地理區域，并且拍攝在與該圖102對應的地理區域處的場景的照片。因此，第二數據文件62是通過鏡頭21從該地理區域的場景捕獲的光線，并且通過把該光線轉換為確定該第二數據文件62的數字數據而產生的。
如果需要的話，系統控制器55然后可以把第一和第二數據文件合并為新的數據文件62以確定示出該圖102的圖像和由該圖102所確定的區域的場景。然后，該新的數據文件62可以通過顯示設備46顯現，或者由其他顯示設備(未示出)下載和顯現。作為一個例子，圖9示出由該新的數據文件62所確定的合并圖像108。參照圖9可以看出，該合并圖像108示出被掃描到數字相機系統50中并且由第一數據文件62所確定的圖102的圖像109。另外，該合并圖像108還可以示出由第二數據文件62所確定的場景的圖像111。因此，用戶可以同時觀察圖102的圖像和與該圖102相關聯的地理區域的場景的圖像111。
應當指出把多個數據文件62合并為一個新的數據文件62的特點不是本發明的一個必要特點。在這一點上，如果需要的話，數據文件62可以從系統50下載或由系統50顯現。
應當強調，上述本發明的實施例。特別是，任何“優選”實施例，僅僅是應用的可能實例，僅僅是為了使本發明的原理得到清楚理解而給出的。可以對本發明的上述實施例作出許多變化和修改，而基本上不脫離本發明的精神和原理。所有這些修改和變化被包含在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種數字相機系統(50)，其中包括鏡頭(21)；配置為從所述鏡頭(21)接收光線并根據所述光線確定第一組數字數據的轉換設備(38)；配置為掃描文檔(74)和產生第二組數字數據的掃描機構(68)，所述第二組數字數據確定所述文檔(74)的圖像；存儲設備(29)；以及配置為把所述第一組數字數據和所述第二組數字數據存儲到所述存儲設備(29)中的系統控制器(29)。
2.根據權利要求1所述的系統(50)，其特征在于一個外殼單元(52)連接到所述鏡頭(21)，所述外殼單元(52)容納所述轉換設備(38)、所述掃描機構(68)和所述存儲設備(29)。
3.根據權利要求1所述的系統(50)，其特征在于還包括一個配置為接收音頻信號并根據所述音頻信號確定第三組數字數據的音頻信號接口(83)，其中，所述系統控制器(55)還被配置為把其中一組所述數字數據與另一組所述數字數據相關聯。
4.根據權利要求1所述的系統(50)，其特征在于，所述系統控制器(55)還被配置為把所述第一組數字數據合并到第三組數字數據中。
5.根據權利要求4所述的系統(50)，其特征在于，所述第三組數字數據根據來自所述第一組數字數據和所述第二組數字數據的數據確定一幅圖像。
6.一種數字相機(50)所用的方法，其中包括如下步驟通過所述數字相機(50)的鏡頭(21)接收光線；根據所述光線確定第一組數字數據；通過所述數字相機(50)的成像傳感器(71)掃描文檔(74)；根據所述掃描步驟確定第二組數字數據；以及把所述第一和第二組數字數據存儲到所述數字相機(50)的存儲設備(29)。
7.根據權利要求6所述的方法，其中還包括把所述第一組數字數據與所述第二組數字數據相關聯的步驟。
8.根據權利要求6所述的方法，其中還包括如下步驟通過所述數字相機(50)的音頻信號接口接收音頻信號；根據所述接收音頻信號步驟確定第三組數字數據；以及把所述第三組數字數據存儲到所述數字相機(50)的所述存儲設備(20)中。
9.根據權利要求6所述的方法，其中還包括把所述第一組數字數據和所述第二組數字數據合并到第三組數字數據的步驟。
10.根據權利要求9所述的方法，其中包括顯現所述第三組數字數據，以產生由所述第一和第二組數字數據所確定的圖像。
全文摘要
一種數字相機系統(50)被提供用于捕獲場景的照片,或者掃描文檔的文本(74)。數字相機系統(50)的鏡頭(21)從場景接收光線,一個轉換設備(38)根據該光線確定第一組數字數據。當系統(50)通過文檔(74)表面上方時,包含在數字相機系統(50)中的掃描機構(68)掃描文檔(74),并且產生確定該文檔(74)的圖像的第二組數字數據。包括在該數字相機系統(50)中的音頻信號接口接收音頻信息,并且根據該音頻信息確定第三組數字數據,系統控制器(55)把第一,第二和第三組數據存儲到存儲設備(29)中。如果需要的話,第一和第二組數據可以合并在一起,以確定示出由第一組數字數據所確定的場景的至少一部分和示出由第二組數字數據所確定的文檔(74)的至少一部分的一幅合并圖像。
文檔編號H04N5/91GK1274098SQ00101929
公開日2000年11月22日 申請日期2000年1月31日 優先權日1999年5月13日
發明者K·W·納伊, M·安德魯斯, R·L·科奇斯 申請人:惠普公司