專利名稱：掃描儀的rgb信號做色彩空間轉換的電路的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種掃描儀的RGB信號處理電路，特別是有關于一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路。
當彩色掃描結果要以灰度掃描輸出時，一般的做法是將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號任選其中一個模擬信號，作為灰度的模擬信號輸出，如
圖1所示，當多任務器108選擇R模擬信號作為灰度的模擬信號輸出至模擬數字轉換器110時，則G模擬信號與B模擬信號不再經由多任務器108輸出至模擬數字轉換器1l0。
上述的做法是利用R模擬信號的亮度來決定灰度的程度，當某一點的像素(Pixel)的R模擬信號的亮度愈高時，則此點像素的顏色愈接近白色；反之，則此點像素的顏色愈接近黑色。但是，像素的R模擬信號的亮度偏低時，并不表示像素的G模擬信號與B模擬信號的亮度也偏低，若G模擬信號與B模擬信號的其中一個模擬信號的亮度很高時，則像素的顏色所顯示的灰度程度是不正確的。
RGB色彩模型下的影像是由三個獨立的影像所組成，每個原色對應一個平面。當這三個影像平面傳給RGB顯示器時，這三幅影像組合起來便成為一幅彩色影像。所以當影像本身本來就是用三個彩色平面所表示時，將RGB模型用于影像處理是有意義的。另一方面，用于獲取數字影像的大多數彩色攝影機所使用的是RGB方式，所以是影像處理中一個重要的模型。
另一個重要的彩色模型是y，u，v模型，采用yuv模型的好處是亮度y以及顏色相關的u、v可以單獨分離開。再者，可以將RGB彩色模型轉換為其它模型，例如理論三原色得刺激值X、Y、Z，Adams色度-亮度空間，以及CMY(Cyan Magenta Yellow)的色彩模型等。在此以RGB彩色模型轉換為yuv彩色模型為例子來做以下的說明。
將RGB彩色模型應用于yuv彩色模型的轉換，一般是將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號分別轉換為各個數字信號后，再由軟件(如轉換程序)將這些數字信號轉換為yuv色彩空間的各個參數值。利用軟件來做RGB彩色模型信號及yuv彩色模型的轉換，其缺點是用軟件來做轉換所花費的時間太長。
本發明提供一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，在運用于灰度的掃描，可將各像素對于灰度的響應更精確地反映出來，在運用于RGB彩色模型信號對不同的彩色模型的轉換，利用硬件來執行轉換的工作，可縮短RGB彩色模型信號對不同的彩色模型轉換所花費的時間。
本發明提供一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其電路包括數個取樣放大位移裝置，可分別對一R電荷信號、一G電荷信號與一B電荷信號做取樣、放大與準位補償，以得到一R模擬信號、一G模擬信號與一B模擬信號；一增益加法器，可將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號分別乘上相對應的加權增益值，個別得到的結果再全部做加法運算，以得到一加法模擬信號；一多任務器，可將R模擬信號、G模擬信號、B模擬信號與加法模擬信號選擇其一輸出。其中，增益加法器包括數個增益放大器，可將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號分別乘上相對應的加權增益值，以得到數個加權模擬信號；一加法器，可將這些加權模擬信號做加法運算，以得到加法模擬信號。這樣可使掃描儀對灰度的響應精確反映出來，在于RGB彩色模型信號對不同的彩色模型的轉換，利用硬件來執行轉換的工作。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下
接著，加法器214將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號做加法運算，以得到一加法模擬信號。多任務器216可選擇R模擬信號、G模擬信號、B模擬信號與加法模擬信號的其中一個模擬信號輸出至模擬數字轉換器218，模擬數字轉換器218再將此模擬信號轉換為數字信號。
在圖2A中，取樣放大位移裝置202、204、206又同樣包含數個裝置，以取樣放大位移裝置202為例，包括一關聯雙重取樣器208、一可程序增益放大器210與一位移器212。關聯雙重取樣器208對R電荷信號做兩次取樣，將兩次取樣的結果再做減法運算，以得到一R亮度值?？沙绦蛟鲆娣糯笃?10可調整一增益值(此增益值調整的范圍決定于存放增益值的位的長度)，根據此增益值來放大關聯雙重取樣器208所送出的R亮度值，以得到一R放大亮度值。位移器212將R放大亮度值做準位補償的后，以得到R模擬信號。同樣地，取樣放大位移裝置204、206的裝置的描述如同取樣放大位移裝置202的裝置的描述。
當掃描儀在做灰度掃描時，R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號經由可程序增益放大器209、210、211做不同的增益值調整，所得到的R加權模擬信號、G加權模擬信號與B加權模擬信號再由加法器214做加法運算，得到的加法模擬信號經由多任務器216送至模擬數字轉換器218與后級電路，如此，模擬數字轉換器218與后級電路根據經增益調整后的加法模擬信號的亮度值，能使掃描儀對灰度響應能更精確地反映出來。
RGB彩色模型與yuv彩色模型的間的轉換關系可以用如下的矩陣型態描述yuv0.2990.5870.1140.596-0.275-0.3210.212-0.5230.311RGB]]>其中，y代表亮度(Luminance)，u代表色調(Hue)，v代表飽和度(Saturation)。若只取用yuv彩色模型中的亮度y來使用，在圖2A所示的電路同樣可完成其要求。根據上述的矩陣型態可以得知亮度y與RGB信號的關系如下y＝0.299R+0.587G+0.114B因此，在圖2A中的可程序增益放大器210可調整增益值為0.299，可程序增益放大器209可調整增益值為0.587，可程序增益放大器211可調整增益值為0.114。
在圖2A中，取樣放大位移裝置202、204、206中的可程序增益放大器與位移器(如可程序增益放大器210與位移器212)的前后位置是可以互換。如圖2B所示，取樣放大位移裝置232中的關聯雙重取樣器248對R電荷信號做兩次取樣，將兩次取樣的結果再做減法運算，以得到一R亮度值。位移器241將R亮度值做準位補償的后，以得到R補償亮度值?？沙绦蛟鲆娣糯笃?45可調整一增益值，根據此增益值來放大由位移器241所送出的R補償亮度值，以得到一R模擬信號。同樣地，取樣放大位移裝置233、234的裝置的描述如同取樣放大位移裝置232的裝置的描述。在以下所提到的取樣放大位移裝置，其位移器與可程序增益放大器的前后位置皆可互換。
請參照圖3A，其繪示本發明的將RGB轉換為灰度與yuv彩色模型的掃描儀信號處理部分的另一較佳實施例的電路圖。在圖3A中，由傳感器(未繪示)所感測出的R電荷信號、G電荷信號與B電荷信號分別送至取樣放大位移裝置302、304、306，取樣放大位移裝置302、304、306可分別對R電荷信號、G電荷信號與B電荷信號做信號取樣、放大與準位補償，以得到R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號。
此時，增益放大器320將R模擬信號乘上一第一加權值后，得到并且輸出R加權模擬信號至加法器314。增益放大器322將G模擬信號乘上一第二加權值后，得到并且輸出G加權模擬信號至加法器314。增益放大器324將B模擬信號乘上一第三加權值后，得到并且輸出B加權模擬信號至加法器314。
接著，加法器314將增益放大器320、322、324所輸出的R加權模擬信號、G加權模擬信號與B加權模擬信號做加法運算，以得到一加法模擬信號。多任務器316可選擇R模擬信號、G模擬信號、B模擬信號與加法模擬信號的其中一個模擬信號輸出至模擬數字轉換器318，模擬數字轉換器318再將此模擬信號轉換為數字信號。
在圖3A，取樣放大位移裝置302、304、306又同樣包含數個裝置，以取樣放大位移裝置302為例，其包括一關聯雙重取樣器308、一可程序增益放大器310與一位移器312。關聯雙重取樣器308對R電荷信號做兩次取樣，將兩次取樣的結果再做減法運算，以得到一R亮度值?？沙绦蛟鲆娣糯笃?10可調整一增益值(此增益值調整的范圍決定于存放增益值的位的長度)，根據此增益值來放大關聯雙重取樣器308所送出的R亮度值，以得到一R放大亮度值。位移器312將R放大亮度值做準位補償的后，以得到R模擬信號。同樣地，取樣放大位移裝置304、306的裝置的描述如同取樣放大位移裝置302的裝置的描述。
當掃描儀在做灰度掃描時，R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號經由增益放大器320、322、324做不同的加權值調整，所得到的R加權模擬信號、G加權模擬信號與B加權模擬信號再由加法器314做加法運算，其得到的加法模擬信號經由多任務器316送至模擬數字轉換器318與后級電路，如此，模擬數字轉換器318與后級電路根據經加權調整后的加法模擬信號的亮度值，能使掃描儀對灰度響應能更精確地反映出來。
RGB彩色模型與yuv彩色模型的間的轉換關系圖3A所示的電路同樣可完成其要求。根據上述的矩陣型態可以得知亮度y與RGB信號的關系如下y＝0.299R+0.587G+0.114B因此，在圖3A中的增益放大器320的第一加權值為0.299，增益放大器322的第二加權值為0.587，增益放大器324的第三加權值為0.114。
如上所述，將RGB彩色模型轉換為yuv彩色模型，而且需要使用yuv彩色模型中的亮度y、色調u與飽和度v，則圖3A所示的電路需要做修正，所修正的電路如圖3B所示。
在圖3B中，增益放大器351將R模擬信號乘上一第一加權值后，得到并且輸出第一R加權模擬信號至加法器360。增益放大器352將G模擬信號乘上一第二加權值后，得到并且輸出第一G加權模擬信號至加法器360。增益放大器353將B模擬信號乘上一第三加權值后，得到并且輸出第一B加權模擬信號至加法器360。增益放大器354將R模擬信號乘上一第四加權值后，得到并且輸出第二R加權模擬信號至加法器361。增益放大器355將G模擬信號乘上一第五加權值后，得到并且輸出第二G加權模擬信號至加法器361。增益放大器356將B模擬信號乘上一第六加權值后，得到并且輸出第二B加權模擬信號至加法器361。增益放大器357將R模擬信號乘上一第七加權值后，得到并且輸出第三R加權模擬信號至加法器362。增益放大器358將G模擬信號乘上一第八加權值后，得到并且輸出第三G加權模擬信號至加法器362。增益放大器359將B模擬信號乘上一第九加權值后，得到并且輸出第三B加權模擬信號至加法器362。
接著，加法器360將增益放大器351、352、353所輸出的第一R加權模擬信號、第一G加權模擬信號與第一B加權模擬信號做加法運算，以得到亮度y。加法器361將增益放大器354、355、356所輸出的第二R加權模擬信號、第二G加權模擬信號與第二B加權模擬信號做加法運算，以得到色調u。加法器362將增益放大器357、358、359所輸出的第三R加權模擬信號、第三G加權模擬信號與第三B加權模擬信號做加法運算，以得到飽和度v。多任務器364可選擇R模擬信號、G模擬信號、B模擬信號、亮度y、色調u與飽和度v的其中一個模擬信號輸出至模擬數字轉換器366，模擬數字轉換器366再將此模擬信號轉換為數字信號。
根據上述將RGB彩色模型轉換為yuv彩色模型的矩陣型態，可以得知亮度y、色調u、飽和度v與RGB信號的關系如下y＝0.299R+0.587G+0.114Bu＝0.596R-0.275G-0.321Bv＝0.212R-0.523G+0.311B因此，在第3B圖中的增益放大器351的第一加權值為0.299，增益放大器352的第二加權值為0.587，增益放大器353的第三加權值為0.114，增益放大器354的第四加權值為0.596，增益放大器355的第五加權值為(-0.275)，增益放大器356的第六加權值為(-0.321)，增益放大器357的第七加權值為0.212，增益放大器358的第八加權值為(-0.523)，增益放大器359的第九加權值為0.311。
將RGB彩色模型轉換為yuv彩色模型，是利用電路的硬件電路(如增益放大器與加法器)來完成色彩空間的轉換，相比較于利用軟件來完成色彩空間的轉換，硬件電路在做轉換時所花費的時間是非常少，如此，掃描儀可以操作在較高的掃描速度。
因此，本發明的優點是掃描儀運用在灰度的掃描時，可將各像素對于灰度的響應更精確地反映出來。
本發明的另一優點是掃描儀運用在RGB彩色模型信號對不同的彩色模型的轉換，利用硬件來執行轉換的工作，可縮短RGB彩色模型信號對不同的彩色模型轉換所花費的時間。
但以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作各種的改動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以權利要求書準。
權利要求
1.一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于包括復數個取樣放大位移裝置，可分別對一R電荷信號、一G電荷信號與一B電荷信號做取樣、放大與準位補償，以得到一R模擬信號、一G模擬信號與一B模擬信號；一加法器，可將該R模擬信號、該G模擬信號與該B模擬信號做加法運算，以得到一加法模擬信號；一多任務器，可將該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該加法模擬信號選擇其一輸出。
2.如權利要求1所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，可以得到一亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用以放大該亮度值，根據該增益值以得到一放大亮度值；一位移器，可將該放大亮度值做準位補償，以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
3.如權利要求1所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，以得到一亮度值；一位移器，可將該亮度值做準位補償，以得到一補償亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用以放大該補償亮度值，根據該增益值以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
4.如權利要求1所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該多任務器將該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該加法模擬信號選擇其一輸出到一模擬數字轉換器后，由該模擬數字轉換器轉換為一數字信號。
5.一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于包括復數個取樣放大位移裝置，可分別對一R電荷信號、一G電荷信號與一B電荷信號做取樣、放大與準位補償，得到一R模擬信號、一G模擬信號與一B模擬信號；一增益加法器，可將該R模擬信號、該G模擬信號與該B模擬信號分別乘上相對應的一加權增益值，個別得到的結果再全部做加法運算，以得到一加法模擬信號；一多任務器，可將該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該加法模擬信號選擇其一輸出。
6.如權利要求5所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，以得到一亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用來放大該亮度值，根據該增益值以得到一放大亮度值；一位移器，可將該放大亮度值做準位補償，以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
7.如權利要求5項所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，以得到一亮度值；一位移器，可將該亮度值做準位補償，以得到一補償亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用以來放大該補償亮度值，根據該增益值可以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
8.如權利要求5所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該增益加法器包括復數個增益放大器，可將該R模擬信號、該G模擬信號與該B模擬信號分別乘上相對應的該加權增益值以得到復數個加權模擬信號；一加法器，可將該些加權模擬信號做加法運算，以得到該加法模擬信號。
9.如權利要求5所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該多任務器將該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該加法模擬信號選擇其一輸出到一模擬數字轉換器后，由該模擬數字轉換器轉換為一數字信號。
10.一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于包括復數個取樣放大位移裝置，可分別對一R電荷信號、一G電荷信號與一B電荷信號做取樣、放大與準位補償，以得到一R模擬信號、一G模擬信號與一B模擬信號；復數個增益加法器，可將該R模擬信號、該G模擬信號與該B模擬信號分別乘上不同的一加權增益值，個別得到的結果再全部做加法運算，以得到相對應的復數個加法模擬信號；一多任務器，可于該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該些加法模擬信號中選擇其一輸出。
11.如權利要求10所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，以得到一亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用以放大該亮度值，根據該增益值可以得到一放大亮度值；一位移器，可將該放大亮度值做準位補償，以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
12.如權利要求10所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些取樣放大位移裝置中的每一個取樣放大位移裝置還包括一關聯雙重取樣器，可對輸入該取樣放大位移裝置的電荷信號做二次取樣，將二次取樣的結果做減法運算，以得到一亮度值；一位移器，可將該亮度值做準位補償，以得到一補償亮度值；一可程序增益放大器，可調整一增益值，用以放大該補償亮度值，根據該增益值可以得到對應于該取樣放大位移裝置的電荷信號的模擬信號。
13.如權利要求10所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該些增益加法器的任一個增益加法器包括復數個增益放大器，可將該R模擬信號、該G模擬信號與該B模擬信號分別乘上相對應的該加權增益值，以得到復數個加權模擬信號；一加法器，可將該些加權模擬信號做加法運算，以得到該加法模擬信號。
14.如權利要求10所述的掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其特征在于該多任務器將該R模擬信號、該G模擬信號、該B模擬信號與該些加法模擬信號的其中一信號選擇其一輸出到一模擬數字轉換器后，由該模擬數字轉換器轉換為一數字信號。
全文摘要
一種掃描儀的RGB信號做色彩空間轉換的電路，其電路包括數個取樣放大位移裝置，可分別對一R電荷信號、一G電荷信號與一B電荷信號做取樣、放大與準位補償，可以得到一R模擬信號、一G模擬信號與一B模擬信號；一增益加法器，可將R模擬信號、G模擬信號與B模擬信號分別乘上相對應的加權增益值，個別得到的結果再全部做加法運算，以得到一加法模擬信號；一多任務器，可將R模擬信號、G模擬信號、B模擬信號與加法模擬信號選擇其一輸出。
文檔編號H04N9/80GK1407813SQ01120380
公開日2003年4月2日 申請日期2001年8月29日 優先權日2001年8月29日
發明者陳俊仁, 陳世煌 申請人:力捷電腦股份有限公司