專利名稱：一種增加掃描器的掃描信號比特數的轉換方法
技術領域：
本發明涉及一種增加數字影像信號比特數的轉換方法，尤指一種增加掃描器的掃描數字影像信號比特數的轉換方法。
一般掃描器中包含有一掃描模組，用來掃描一文件并產生多個相對應的模擬影像信號，以及一模擬/數字轉換器，用來將每一模擬影像信號轉換成具有某一比特數的數字影像信號。掃描器所輸出的數字影像信號所具有的比特數越大，表示后續用這些數字影像信號所重建出的畫面越細膩，色彩越豐富。通常掃描器所輸出數字影像信號所具有的比特數是受限于掃描模組和模擬/數字轉換器等硬件的限制；當掃描器中的硬件配備是設計為輸出A比特的色彩值時，對文件進行掃描后當然也只能獲得A比特的色彩值。想要使得掃描輸出能重建出越細膩的畫面、以及越豐富的色彩，就必須更換更好的硬件配備以得到更大比特數輸出的數字影像信號，而成本也跟著提高。
因此，本發明的主要目的是提供一種增加掃描器的掃描信號比特數的轉換方法，也就是增加掃描器輸出的數字影像信號的方法，以增加數字影像信號的比特數，使掃描輸出的影像畫面更細膩、色彩更豐富。
本發明的轉換方法是這樣實現的一種增加數字影像信號比特數的轉換方法，用來增加一掃描器所產生的數字影像信號的比特數，該掃描器包含有一掃描模組用來掃描一文件并產生多個相對應的模擬影像信號，一模擬/數字轉換器用來將每一模擬影像信號轉換成一具有第一比特數的數字影像信號，該掃描模組包含有多個呈線形排列的掃描單元，其特征在于該轉換方法包含有下列步驟(1)提供一白色校正區域與一黑色校正區域；(2)利用該掃描模組的每一掃描單元來掃描該白色與黑色校正區域，以產生多個相對應的白色及黑色模擬影像信號，并利用該模擬/數字轉換器來轉換每一掃描單元所產生的多個白色及黑色模擬影像信號，以產生多個相對應的白色及黑色數字影像信號；以及(3)依據每一掃描單元的多個白色及黑色數字影像信號，以及一預定的映射方法來轉換該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號以產生一具有第二比特數的數字影像信號，而該第二比特數大于該第一比特數。
其中該映射方法是先以實數除法來取得每一掃描單元的多個白色數字影像信號的實數白色平均值，以及多個黑色數字影像信號的實數黑色平均值，然后再依據該實數白色及黑色平均值來轉換該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號，以產生一實數的轉換值，最后再將該實數轉換值轉換成一具有該第二比特數的數字影像信號。
其中每一掃描單元的多個白色及黑色數字影像信號可分別表示為Wi(i＝1-m)及Bi(i＝1-n)，而每一掃描單元的實數白色平均值(W)及黑色平均值(B)可由下列兩個公式求得W-=1mΣi=1mWi]]>B-=1nΣi=1nBi]]>而該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號(X)可由下列公式轉換成一前述的實數轉換值(R)R=X-B-W--B-]]>其中每一掃描單元的白色數字影像信號的個數為2m個，m為整數，可表示為Wi(i＝1-2m)，而每一掃描單元的黑色數字影像信號的個數為2n個，n為整數，可表示為Bi(i＝1-2n)，而該映射方法包含有下列步驟
(1)將每一掃描單元的多個白色數字影像信號相加表示為Ws，其中Ws=Σi=12mWi]]>(2)將每一掃描單元的多個黑色數字影像信號相加表示為Bs，其中Bs=Σi=12nBi]]>(3)而該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號(X)可由下列公式轉換成一轉換值(R)R=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs]]>(4)最后再將該轉換值轉換成一具有該第二比特數的數字影像信號。
下面結合附圖和數值表詳細說明本發明的方法
圖1為掃描器的示意圖。
表1為掃描單元進行校正后所得到的數值表。
表2為表1的兩個掃描單元進行本發明的轉換后所得到的數值表。
請參見圖1。圖1為掃描器10的示意圖。本發明是一種增加數字影像信號比特數的轉換方法，用來增加一掃描器10所產生的數字影像信號的比特數。以下將以原本只輸出八比特數字影像信號(取值范圍位于0至255)的掃描器10為例，說明利用本發明轉換方法后八比特數字影像信號可轉換為十六比特的數字影像信號數據(取值范圍位于0至65535)掃描器10包含有一掃描模組12，用來掃描一文件并產生多個相對應的模擬影像信號，一模擬/數字轉換器14用來將每一模擬影像信號轉換成一具有八比特的數字影像信號，一白色校正區域16以及一黑色校正區域18。掃描模組12包含有多個呈線形排列的掃描單元22、24、26、28等。本發明轉換方法是在掃描器10對一待掃描文件進行掃描之前，先由掃描模組12掃描白色校正區域16與黑色校正區域18以進行校正，每一個掃描單元則會先產生多個相對應的白色及黑色模擬影像信號。然后模擬/數字轉換器14會對每一個掃描單元所產生的多個白色及黑色模擬影像信號作轉換，以產生多個相對應的八比特白色及黑色的數字影像信號。最后根據每一個掃描單元的多個八比特白色及黑色的數字影像信號以及一預定的映射方法來轉換這一個掃描單元在掃描文件時所產生的每一數字影像信號，以產生一具有十六比特數的數字影像信號。
請參考表1，表1為掃描單元22、24進行校正后所得到的數值表。以掃描模組12中的掃描單元22、24為例，掃描單元22、24在掃描白色校正區域16時，分別對四條掃描線W1、W2、W3、W4進行取樣，各由模擬/數字轉換器14轉換出兩組八比特數字影像信號(231、233、232、233)及(234、235、234、231)；在掃描黑色校正區域18時，分別對八條掃描線B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8進行取樣，也各由模擬/數字轉換器14轉換出兩組八比特數字影像信號(31、32、34、32、33、31、32、31)及(32、34、33、31、32、33、31、34)。
對于每一個掃描單元都分別在白色校正區域16與黑色校正區域18得到若干點取樣后，便對八比特數字影像信號進行比特數的轉換，以下以掃描單元22為例說明轉換步驟及轉換公式(a)對于在白色校正區域16所得到的一組八比特數字影像信號(231、233、232、233)相加以計算其平均值WW-=14Σi=14Wi=14(231+233+232+233)=14*929=232.25]]>(b)對于在黑色校正區域18所得到的一組八比特數字影像信號(31、32、34、32、33、31、32、31)相加以計算其平均值BB-=18Σi=18Wi=18(31+32+34+32+33+31+32+31)=18*256=32]]>(c)假設掃描單元22在對待掃描文件進行掃描后，所得到八比特數字影像信號可表示為X，代入下列轉換公式即可求得一實數轉換值R1R1=X-B-W--B-=X-32232.25-32=X-32200.25]]>(d)將此實數轉換值R1乘216＝(65536)，再予以四舍五入或只取整數部分，就可以得到十六比特數字影像信號Y1。
在此需加以說明一點，如果掃描單元22在對待掃描文件進行掃描后，所得到八比特數字影像信號X比平均值B小，所得到的實數轉換值R1會呈現負值，此時就定義轉換出來的十六比特數字影像信號為0；同理，如果轉換出來的十六比特數字影像信號大于216-1＝(65535)時，就定義其取值為65535。
掃描單元24經過同樣上述的步驟(a)到(c)，也可以得到W＝233.5，B＝32.5故對在掃描單元24可得到如下轉換公式R2=X-B-W--B-=X-32.5232.5-32.5=X-32.5201]]>將此實數轉換值R2乘以216＝(655 36)，再予以四舍五入或只取整數部分，就可以得到十六比特數字影像信號Y2。
如果掃描單元22、24等在掃描白色校正區域16與黑色校正區域18時，所取樣的掃描線數目為二的倍數，也就是每一掃描單元在掃描白色校正區域16后所得的白色數字影像信號的個數為2m個，m為整數，可表示為Wi(i＝1-2m)，而每一掃描單元在掃描黑色校正區域18后所得的黑色數字影像信號的個數為2n個，n為整數，可表示為Bi(i＝1-2n)，則轉換公式可被改寫為R1=X-B-W--B-=X-Σi=12nBi2nΣi=12mWi2m-Σi=12nBi2n=X-Bs2nWs2m-Bs2n=2m+n*X-2m*Bs2n*W-2m*Bs]]>其中，令Ws=Σi=12mWi,Bs=Σi=12nBi]]>以掃描單元22為例，上述步驟(a)到(d)可改為下列步驟(e)到(h)(e)對于在白色校正區域16所得到的一組八比特數字影像信號(231、233、232、233)相加以計算其總和WsWs=Σi=122Wi=231+233+232+233=929]]>(f)對于在黑色校正區域M所得到的一組八比特數字影像信號(31、32、34、32、33、31、32、31)相加以計算其總和BsBs=Σi=123Bi=31+32+34+32+33+31+32+31=256,]]>(g)假設掃描單元22在對待掃描文件進行掃描后，所得到八比特數字影像信號可表示為X，則X與轉換值R’1的關系可表示為下列的轉換公式R,1X-B-W--B-=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs=22+3*X-22*25623*929-22*256=4X-128801]]>(h)同樣將此轉換值R’1乘以216＝(65536)后，代入X的值加以計算，將結果只取整數部分或予以四舍五入，就可以得到十六比特的數字影像信號Y’1。
這種做法是在步驟(h)時才進行整數的除法，因此可以避免在中間步驟先作除法可能會產生的一些累計性誤差。依據上述的轉換步驟及轉換程序，便可將掃描單元22所得的八比特數字影像信號X轉換為十六比特的數字影像信號Y’1；同理，掃描單元24、26、28等所得的八比特數字影像信號也可依此步驟轉換為十六比特的數字影像信號Y’2、Y’3、Y’4等。
請參考表2。表2顯示不同掃描單元經由本發明所相對應的轉換公式所作的轉換結果。將不同掃描單元22、24的八比特數字影像信號經由下列相對應的轉換公式作轉換，可得到如表2的結果Y1=216*R1=216*X-B-W--B-=216*X-32232.25-32=216*X-32200.25]]>Y2=216*R2=216*X-B-W--B-=216*X-32.5232.25-32.5=216*X-32.5201]]>第一欄為X可能的取值范圍，從0到255共256個不同值；第二欄為掃描單元22的數字影像信號經由相對應轉換公式轉換出的十六比特數字影像信號Y1可能的取值范圍，因為有部分映射到0與65535的相同輸出，因此可統計出共203個不同值；而第三欄為掃描單元24的數字影像信號經由相對應轉換公式轉換出的十六比特數字影像信號Y2可能的取值范圍，同樣有部分映射到0與65535的相同輸出，可統計出共204個不同值。由表二可以觀察出，Y1與Y2除了在端點0與65535之外，只有在(X、Y2)＝(166、43854)及(X、Y1)＝(167、43854)時，Y1、Y2有相同的取值，其他則都不相同。也就是說，當只有掃描單元22、24時，256個不同輸入值可以得到203+204-3＝404個不同輸出值，然而當掃描單元數目變多時，輸出值涵蓋的范圍越廣，甚至可能涵蓋輸出取值范圍0至65535中的大部分，也因此利用本發明的轉換方法可以使輸出影像信號比特數增加，輸出畫面看起來更細膩，色彩也更豐富。
本發明是利用每一個掃描單元來掃描白色與黑色校正區域，然后依據所得的多個相對應的白色及黑色數字影像信號以及預定的映射方法來轉換掃描單元在掃描一文件時所產生的每一個數字影像信號，以產生具有較大比特數的數字影像信號。本發明是以軟件的方式來增加輸出的數字影像信號的比特數，因此可使用相同硬件設備的掃描器來提供更多比特數的輸出數字影像信號，不但提供畫面更細膩、色彩更豐富的影像畫面，同時也不需要增加硬件設備的成本。
權利要求
1.一種增加數字影像信號比特數的轉換方法，用來增加一掃描器所產生的數字影像信號的比特數，該掃描器包含有一掃描模組用來掃描一文件并產生多個相對應的模擬影像信號，一模擬/數字轉換器用來將每一模擬影像信號轉換成一具有第一比特數的數字影像信號，該掃描模組包含有多個呈線形排列的掃描單元，其特征在于該轉換方法包含有下列步驟(1)提供一白色校正區域與一黑色校正區域；(2)利用該掃描模組的每一掃描單元來掃描該白色與黑色校正區域，以產生多個相對應的白色及黑色模擬影像信號，并利用該模擬/數字轉換器來轉換每一掃描單元所產生的多個白色及黑色模擬影像信號，以產生多個相對應的白色及黑色數字影像信號；(3)依據每一掃描單元的多個白色及黑色數字影像信號，以及一預定的映射方法來轉換該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號，以產生一具有第二比特數的數字影像信號，而該第二比特數大于該第一比特數。
2.如權利要求1所述的轉換方法，其特征在于其中該映射方法是先以實數除法來取得每一掃描單元的多個白色數字影像信號的實數白色平均值，以及多個黑色數字影像信號的實數黑色平均值，然后再依據該實數白色及黑色平均值來轉換該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號，以產生一實數的轉換值，最后再將該實數轉換值轉換成一具有該第二比特數的數字影像信號。
3.如權利要求2所述的轉換方法，其特征在于其中每一掃描單元的多個白色及黑色數字影像信號可分別表示為Wi(i＝1-m)及Bi(i＝1-n)，而每一掃描單元的實數白色平均值(W)及黑色平均值(B)可由下列兩個公式求得W-=1mΣi=1mWi]]>B-=1nΣi=1nBi]]>而該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號(X)可由下列公式轉換成一前述的實數轉換值(R)R=X-B-W--B-]]>
4.如權利要求1所述的轉換方法，其特征在于其中每一掃描單元的白色數字影像信號的個數為2m個，m為整數，可表示為Wi(i＝1-2m)，而每一掃描單元的黑色數字影像信號的個數為2n個，n為整數，可表示為Bi(i＝1-2n)，而該映射方法包含有下列步驟(1)將每一掃描單元的多個白色數字影像信號相加表示為Ws，其中Ws=Σi=12mWi]]>(1)將每一掃描單元的多個黑色數字影像信號相加表示為Bs，其中Bs=Σi=12nBi]]>(3)而該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號(X)可由下列公式轉換成一轉換值(R)R=2m+n*X-2m*Bs2n*Ws-2m*Bs]]>(4)最后再將該轉換值轉換成一具有該第二比特數的數字影像信號。
全文摘要
一種增加掃描器的掃描信號比特數的轉換方法,包含有步驟:(1)提供一白色校正區域與一黑色校正區域,(2)利用掃描模組的每一掃描單元來掃描該白色與黑色校正區域,并利用模/數轉換器將每一掃描單元產生的多個白色及黑色模擬影像信號轉換為多個相對應的白色及黑色數字影像信號,(3)依據每一掃描單元的多個白色及黑色數字影像信號,以及一預定的映射方法來轉換該掃描單元在掃描該文件時所產生的每一數字影像信號,以產生一具有較原來更大的比特數的數字影像信號。
文檔編號H04N1/40GK1343066SQ0012448
公開日2002年4月3日 申請日期2000年9月8日 優先權日2000年9月8日
發明者鄭頂山 申請人:鴻友科技股份有限公司