專利名稱：一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像輸出設(shè)備領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種基于激光光繪機(jī)的輸出 圖像幾何誤差校正方法。
背景技術(shù)：
激光光繪機(jī)是用激光光柵對膠片進(jìn)行掃描產(chǎn)生圖像的圖像設(shè)備，其原理是將 計算機(jī)中印制電路板的圖面映像到一個大存儲陣列中，然后使激光光柵按照存儲 陣列中相應(yīng)單元的值進(jìn)行調(diào)制，在膠片上曝光得到所需要的光柵圖像。激光光繪 機(jī)的光繪過程中，先將在計算機(jī)中將由軟件產(chǎn)生的設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光繪數(shù)據(jù)，經(jīng) 過光繪預(yù)處理后的數(shù)據(jù)送入光繪機(jī)，再由光繪機(jī)的光柵數(shù)據(jù)處理器轉(zhuǎn)換成光柵數(shù) 據(jù)，此光柵數(shù)據(jù)直接驅(qū)動激光光繪機(jī)，調(diào)制激光光柵對膠片進(jìn)行掃描曝光，完成 光繪。在此過程中，激光光繪機(jī)等圖像輸出設(shè)備的機(jī)械加工精度和圖像掃描誤差 是影響輸出圖像幾何精度的重要因素。如滾筒式激光圖像設(shè)備，為了達(dá)到相應(yīng)的
輸出圖像幾何精度，往往要求其滾筒的圓柱度誤差不大于0.01mm，同時對激光頭 移動平臺精度都有極高的要求。
如圖1所示，多光路掃描的主要方案是采用多路光纖1密排的方式，構(gòu)造一 個光纖線陣列作為物平面2，再經(jīng)過透鏡系統(tǒng)按一定比例成像在像平面3上。然而 由于光纖1構(gòu)造的原因，發(fā)光點(diǎn)不能緊密排列，因此密排出來的陣列光點(diǎn)之間是 分離的。經(jīng)透鏡成像時，導(dǎo)致像平面3上成像的光點(diǎn)也是分離的，這不滿足成像 要求。目前解決該成像問題的一種方法是通過物理方式去除光纖1的外層，該方 法技術(shù)難度大，且成本很高。另一方法是多路光纖1傾斜密排構(gòu)造物平面2，且保 證光點(diǎn)水平投影密接構(gòu)成像平面3，實(shí)現(xiàn)多路連續(xù)掃描。而傾斜密排掃描在像平面 3上形成的圖像會發(fā)生嚴(yán)重傾斜變形，需通過校正手段還原圖像。
現(xiàn)有技術(shù)中，校正方式包括軟件校正和硬件校正。通常軟件方式是在光柵圖 像生成后，針對圖像輸出設(shè)備的結(jié)構(gòu)誤差進(jìn)行補(bǔ)償校正。但該方法在圖像的線條 邊緣產(chǎn)生階梯，同時平網(wǎng)灰度圖像中也將出現(xiàn)瑕疵，因此無法滿足工程實(shí)際需要。 硬件校正方式的位置校正分辨率在理論上可通過盡可能提高電路的細(xì)分度，從而 得到較好的校正效果。但實(shí)際上這樣會導(dǎo)致硬件電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且容 易受高頻信號干擾而引入噪聲影響實(shí)際校正效果。同時該方法修改校正值極不方便，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時修改。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于校正光纖傾斜密排誤差、各水 平線直線行起始基線的角度誤差和任意水平直線誤差，且保持行長內(nèi)的有效點(diǎn)數(shù) 不變的基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖 像幾何誤差校正方法，其特征在于將原始二維圖像數(shù)組輸入圖像誤差校正模塊， 通過傾斜密排誤差校正、水平基線角度誤差校正或任意水平直線誤差校正，對所 述光柵圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行無效數(shù)據(jù)擴(kuò)充和數(shù)據(jù)位置調(diào)換，實(shí)現(xiàn)幾何誤差校正；將校正 后的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像數(shù)據(jù)輸出單元。
所述傾斜密排誤差校正的步驟包括1)將所述原始二維圖像數(shù)組的列數(shù)組，
以密排光纖數(shù)目n為間距，分割為m個光纖組；2)將所述原始二維圖像數(shù)組行 數(shù)擴(kuò)充N倍；3)讀入光纖傾斜校正數(shù)組h[n]，用以計算光纖傾斜度和誤差調(diào)整量；
如果光纖p的排列高于參考光纖，所述光纖p的傾斜校正值/^]p的值定義為正數(shù)，
反之定義為負(fù)數(shù)；4)在步驟2)中擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入/^]_行 無效數(shù)組；所述/2["]，為所述h[n]中的最大值；5)將第i個光纖組內(nèi)的第j列數(shù)據(jù) 對應(yīng)的移動^["] +1_7個位置，若一] +1">0，則數(shù)據(jù)上移，否則下移；直至所有的光
纖組均完成數(shù)據(jù)相對移動，則過程結(jié)束。
所述水平基線角度誤差校正的步驟包括i)將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)
充N倍；ii)讀入水平基線角度誤差校正數(shù)組e[n]，用以計算水平基線誤差角度的 校正值；對于光纖i， e|n],=C,XSiim，其中a表示水平基線傾斜角度，c,表示被調(diào) 整光纖i距圓點(diǎn)O的距離；iii)在步驟i)中擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入
e["]^行無效數(shù)組，得到擴(kuò)充后圖像數(shù)組；iv)將第i列數(shù)據(jù)對應(yīng)的移動e[n]i個位 置，若e[n]iX)，數(shù)據(jù)上移，否則下移；直至所有的列數(shù)據(jù)均移動完畢；則過程結(jié) 束。
所述任意水平直線誤差校正步驟包括a)將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充 N倍；b)讀入任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]，用于計算任意水平直線誤差校 正的調(diào)整量，通過測量獲得，其中u和v分別對應(yīng)所述原始二維圖像數(shù)組的行x 和列y; c)將原始的光柵圖像二維圖像數(shù)組中的第i行第j列數(shù)據(jù)列向動移e[u][vhj 個位置，若e[u][vhjX)，數(shù)據(jù)下移，否則上移；直至所有二維圖像數(shù)組全部校正完 畢。所述步驟3)中，光纖傾斜校正數(shù)組h[n]單位為1/N個光點(diǎn)直徑；所述步驟ii)
中，基線角度誤差校正數(shù)組e[n]單位為1/N光點(diǎn)直徑；所述步驟b)中，任意水平 直線誤差校正數(shù)組e[u][v]單位為1/N光點(diǎn)直徑。
分頻器的模長為常規(guī)分頻器的模長的N倍，N為奇數(shù)。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的圖像采集和處 理電路采用像素區(qū)域自動曝光和讀取的方法，可以大大提高系統(tǒng)的更新率，提髙 系統(tǒng)的處理速度，也為本發(fā)明所采用的預(yù)測區(qū)域和圖像相關(guān)算法提供了保證。2、 本發(fā)明通過對原始光柵圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傾斜密排誤差校正、水平基線角度誤差校正 和任意水平直線誤差校正，能校正光纖傾斜密排誤差、水平線直線行起始基線的 角度誤差和任意水平直線誤差，位置校正分辨率達(dá)到1/N光纖直徑，且保持行長 內(nèi)的有效點(diǎn)數(shù)不變。3、本發(fā)明的方法由于通過計算機(jī)軟件進(jìn)行，因此校正精度和 校正值實(shí)時可編程，可以按圖像的二維網(wǎng)格地址實(shí)時改變校正值。


圖1是本發(fā)明光纖陣列傾斜成像示意圖
圖2是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是未經(jīng)傾斜密排誤差校正的輸出圖像示意圖
圖4是本發(fā)明的光纖傾斜密排誤差校正流程圖
圖5是原始的二維光柵圖像數(shù)組
圖6是擴(kuò)充N倍的二維圖像數(shù)組示意圖
圖7是二維圖像數(shù)組起始行前插入/2M皿行一位無效數(shù)組后的二維圖像數(shù)組 示意圖
圖8是光纖組內(nèi)列數(shù)據(jù)上下移動示意圖
圖9是光纖傾斜密排誤差校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后的示意圖
圖IO是未經(jīng)水平基線誤差校正的輸出圖像
圖11是本發(fā)明的水平基線誤差校正流程圖
圖12是本發(fā)明擴(kuò)充N倍的二維圖像數(shù)組示意圖
圖13是本發(fā)明的水平基線角度誤差校正示意圖
圖14是二維圖像數(shù)組起始行前插入eM^行一位無效數(shù)組后的二維圖像數(shù)組 示意圖
圖15是光纖組內(nèi)列數(shù)據(jù)上下移動示意圖
圖16是水平基線角度誤差校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后的示意圖 圖17是未經(jīng)任意水平直線誤差校正的輸出圖像圖18是本發(fā)明的任意水平直線誤差校正流程圖
圖19是本發(fā)明擴(kuò)充N倍的二維圖像數(shù)組示意圖 圖20是本發(fā)明第i行第j列數(shù)據(jù)上下移動e[u][v]ij個位置的示意圖 圖21是本發(fā)明任意水平直線誤差校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后的示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本發(fā)明的圖像幾何誤差校正方法的原理是光柵圖像數(shù)據(jù)矩陣運(yùn)算，即通過提 高掃描時鐘頻率，擴(kuò)充無效數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)調(diào)換來實(shí)現(xiàn)圖像幾何誤差的校正。
如圖2所示，在激光光繪機(jī)這類設(shè)備中，通常控制圖像掃描時序的時鐘信號 通過光柵倍頻實(shí)現(xiàn)，光柵倍頻即將光柵與吸附膠片滾筒直連。本發(fā)明的激光倍頻
電路包括激光倍頻鎖相環(huán)4和圖像數(shù)據(jù)輸出單元5。其中激光倍頻鎖相環(huán)4由鑒相 器41、環(huán)路濾波器42、壓控振蕩器43組成，激光倍頻鎖相環(huán)4輸入?yún)⒖夹盘枮?光柵信號LEin，輸出為倍頻時鐘信號CLK。ut，反饋回路為一模長為M的分頻器44。 圖像數(shù)據(jù)輸出單元5由與門51和n路異步讀寫隊列存儲器FIFO 52組成，其中n 等于同步輸出密排光纖數(shù)。圖像誤差校正模塊6置于上述數(shù)據(jù)輸出單元5前。
本發(fā)明的實(shí)施例中，由于本發(fā)明分頻器44的模長M為常規(guī)分頻器的模長M' 的N倍，因此本發(fā)明的倍頻時鐘信號CLK。ut的頻率為常規(guī)倍頻時鐘信號CLK。ut' 的N倍?，F(xiàn)有的校正方法中，位置校正分辨率為光點(diǎn)直徑，因此本發(fā)明方法的位 置校正分辨率要比現(xiàn)有方法小得多，為光點(diǎn)直徑的1/N，為保證校正調(diào)整范圍在光 點(diǎn)兩側(cè)對稱，N需為奇數(shù)。對于模長為M'的常規(guī)分頻器，根據(jù)鎖相環(huán)工作原理， 其穩(wěn)定輸出與輸入和反饋的關(guān)系如方程(1):
CZU = M'"￡, (1)
鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)同時也確定了以光點(diǎn)計算的行長。假設(shè)光柵分辨率為3200脈沖/ 轉(zhuǎn)，常規(guī)分頻器的模長M' =10，則輸出時鐘信號以光點(diǎn)計算的行長為 3200x 10 = 32000點(diǎn)/轉(zhuǎn)。且本發(fā)明中分頻器44的模長M需滿足如下關(guān)系
M=M'xW (2) 其中，M、 M'正整數(shù),W為奇數(shù)。綜上所述，本發(fā)明以光點(diǎn)計算的行長為常規(guī)計算行 長的N倍，因此為保證原圖像位置關(guān)系不變，光柵化圖像數(shù)據(jù)矩陣列數(shù)組長度需 擴(kuò)充為常規(guī)方案的N倍。
如圖2所示，將光柵圖像數(shù)據(jù)矩陣列數(shù)組長度擴(kuò)充N倍，本發(fā)明在圖像數(shù)據(jù) 輸出單元5之前加入由計算機(jī)控制的圖像誤差校正模塊6。圖像誤差校正模塊6 中的校正方法包括三部分1、光纖傾斜密排誤差校正
如圖1所示，將光纖在斜線方向緊密排列，通過調(diào)整物平面2與像平面2的 夾角，保證光纖輸出的激光點(diǎn)水平正投影密接，該夾角由所采用光纖的內(nèi)外徑參 數(shù)和輸出光點(diǎn)直徑確定。如圖3所示，如采用光纖傾斜密排直接掃描成像，其輸 出圖像將發(fā)生在密排光纖組內(nèi)圖像呈平行四邊形的嚴(yán)重變形。傾斜密排誤差校正 是為了通過修改掃描時序，實(shí)現(xiàn)傾斜曲線水平化。則傾斜密排誤差校正的步驟如 下
1)如圖4所示，在圖像誤差校正模塊6中讀入原始的光柵圖像數(shù)據(jù)，以二維 圖像數(shù)組形式表示為k[x][y]，其中x表示光點(diǎn)所在的行，y表示光點(diǎn)所在的列。 二維圖像數(shù)組k[x][y]中每列數(shù)組對應(yīng)一路光纖輸出，數(shù)組列數(shù)即為光纖數(shù)目且不 大于滾筒以光點(diǎn)計算的總行長，在多路光纖同步掃描時，多列數(shù)組同步輸出。如 圖5所示，當(dāng)傾斜密排的光纖數(shù)目為8時，以原始的光柵圖像數(shù)據(jù)的片段為例， 黑圓點(diǎn)表示一激光成像點(diǎn)81，在二維圖像數(shù)組中以數(shù)據(jù)1表示；白圓點(diǎn)表示非成 像點(diǎn)82，在圖像數(shù)組中以數(shù)據(jù)0表示。則原始的圖像數(shù)組為
2) 將原始的光柵圖像數(shù)據(jù)的列數(shù)組，以同步掃描密排光纖數(shù)目n為間距，分 割為m個光纖組，由于每個光纖組的傾斜規(guī)律相同，因此對于每組的校正規(guī)律也 相同。若二維圖像數(shù)組的總列數(shù)不能被間距整除，則余下的數(shù)組用列無效數(shù)據(jù)組 83擴(kuò)充至間距數(shù)。由于擴(kuò)充的無效數(shù)據(jù)組83為非成像數(shù)據(jù)，因此通過同倍提高掃 描時鐘頻率，將不影響掃描成像尺寸和和光點(diǎn)對應(yīng)位置。本實(shí)施例中光纖間距數(shù) 目為8，以8列數(shù)組為一組，因此光纖組數(shù)目111=1。
3) 如圖6所示，列數(shù)組分割完成后，在圖像數(shù)組的各行前后分別插入(N-l) /2行無效數(shù)據(jù)組83，將原始的二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍。擴(kuò)充后的二維圖像數(shù) 組形成一定的調(diào)整范圍，通過交換二維圖像數(shù)組內(nèi)有數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的位置，實(shí) 現(xiàn)圖像的誤差校正。本實(shí)施例中倍數(shù)N-3，擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組為6x8數(shù)組。
4) 讀入標(biāo)識光纖傾斜校正數(shù)組h[n]，其中n為密排光纖數(shù)目，即數(shù)組列數(shù)。 光纖傾斜校正數(shù)組h[n]反映光纖傾斜密排物理意義上的高度差，用以計算光纖傾 斜度和誤差調(diào)整量，如果光纖p的排列高于參考光纖時，光纖p的傾斜校正值/z["]p 的值定義為正數(shù)，反之定義為負(fù)數(shù)。本實(shí)施例中，光纖傾斜校正數(shù)組h[n]單位為 1/N個光點(diǎn)直徑，表示如下
響=
5) 如圖7所示，在擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入/^]_行一維無效數(shù)
組83，其中A["]^為光纖傾斜校正數(shù)組h[n]中的最大值。本實(shí)施例中，A["]max=7。
6) 如圖8所示，將原始二維圖像數(shù)組中的第i個光纖組內(nèi)的第j列數(shù)據(jù)對應(yīng) 的移動/7["] +1力個位置，若/^] +1_,>0，則數(shù)據(jù)上移，否則下移。光纖傾斜密排誤差 校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后其圖像如圖9所示。直至所有的光纖組均完成數(shù)據(jù) 相對移動，則過程結(jié)束。
2、水平基線角度誤差校正
如圖10所示，在圖像掃描過程中，螺旋連續(xù)掃描圖像展開為平面，掃描成像 后水平線和豎直線間不垂直，同時由于機(jī)械安裝等原因也可能導(dǎo)致水平線和豎直 線間不垂直。本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)像平面上的水平基線，實(shí)現(xiàn)90。夾角內(nèi)的水平直線行 起始基線角度誤差校正。水平基線角度誤差校正可在上述光纖傾斜密排校正的基 礎(chǔ)上完成，也可用于非光纖傾斜密排方式下的圖像校正。水平基線角度誤差校正 的步驟如下
i) 如圖ll所示，在圖像誤差校正模塊6中讀入原始的光柵圖像數(shù)據(jù)，以二維
圖像數(shù)組表示為k[x][y]。若考慮光纖傾斜密排的誤差，則在圖像誤差校正模塊6
中應(yīng)讀入經(jīng)過光纖傾斜密排誤差校正后輸出的光柵圖像數(shù)據(jù)。如圖5所示，當(dāng)傾
斜密排的光纖數(shù)目為8時，以原始的光柵圖像數(shù)據(jù)的片段為例，黑圓點(diǎn)表示一激
光成像點(diǎn)81，在二維圖像數(shù)組中以數(shù)據(jù)l表示；白圓點(diǎn)表示非成像點(diǎn)82，在圖像
數(shù)組中以數(shù)據(jù)O表示。則原始的圖像數(shù)組為
0 0 11110 0
k[2][8]=
0 0 11110 0
本實(shí)施例中，倍頻時鐘信號CLK。ut的倍數(shù)N二7，則位置校正分辨率為1/7光點(diǎn)直 徑。
ii) 如圖12所示，在始圖像數(shù)組的各行前后分別插入(N-l) /2行無效數(shù)組 83，使原始的二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍。擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組形成一定的調(diào) 整范圍，通過交換二維圖像數(shù)組內(nèi)有數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的位置，實(shí)現(xiàn)圖像的誤差校 正。本實(shí)施例中N二7，擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組為14x8數(shù)組。
iii) 讀入水平基線角度誤差校正數(shù)組e[n]，其中n為光纖列數(shù)，基線角度誤差 校正數(shù)組單位為1/N光點(diǎn)直徑?；€角度誤差校正數(shù)組e[n]表示水平基線傾斜的 物理量，用以計算水平基線誤差角度的校正值。
如圖13所示，細(xì)實(shí)線表示光纖i在水平基線角度誤差校正前的輸出圖像，細(xì) 虛線表示校正后的輸出圖像。"表示水平基線傾斜角度，c,表示被調(diào)整光纖i距圓點(diǎn)O的距離，"和^為已知量。e[4表示光纖i的水平基線角度誤差校正，e["],計 算公式如下
= 。 xsin"
本實(shí)施例中，水平基線角度誤差校正數(shù)組e[n]表示如下
e[8]=
iv) 如圖14所示，在二維圖像數(shù)組起始行前擴(kuò)充e[M]^行無效數(shù)組83。本實(shí) 施例中，本實(shí)施例中e[n]max=3，擴(kuò)充后圖像數(shù)組為17x8二維圖像數(shù)組。
v) 如圖15所示，將原始二維圖像數(shù)組中的第i列數(shù)據(jù)對應(yīng)的移動e[n]i個位 置，若e[n]iX)，數(shù)據(jù)上移，否則下移；直至所有的列數(shù)據(jù)均移動完畢。水平基線 角度誤差校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后其圖像如圖16所示。
3、任意水平直線誤差校正
如圖17所示，在實(shí)際情況下，因機(jī)械安裝誤差和固有振動誤差等擾動因素會 導(dǎo)致穩(wěn)定圖像偏差，使水平直線在固定位置以一定的偏差量出現(xiàn)變形，導(dǎo)致圖像 整體的變形，但這些擾動因素?zé)o法進(jìn)行量化預(yù)判。水平直線誤差校正可在上述光 纖傾斜密排誤差校正和水平基線角度誤差校正的基礎(chǔ)上完成，也可在非傾斜密排 和非連續(xù)掃描的方式下進(jìn)行圖像校正。為直觀表示校正過程，本實(shí)例中不考慮前 面兩部分的傾斜校正和基線校正，即假設(shè)光纖水平排列，且非螺旋線連續(xù)掃描。
a) 如圖18所示，在圖像誤差校正模塊6中讀入原始的二維光柵圖像數(shù)組
k[x][y]。若考慮光纖傾斜密排誤差，則在圖像誤差校正模塊6中讀入經(jīng)過光纖傾
斜密排誤差校正后輸出的圖像數(shù)組。若考慮水平基線角度誤差，則在圖像誤差校
正模塊6中讀入水平基線角度誤差校正后輸出的二維校正圖像數(shù)據(jù)，直接進(jìn)行步
驟c)。如圖5所示，當(dāng)傾斜密排的光纖數(shù)目為8時，以原始的光柵圖像數(shù)據(jù)的片
段為例，黑圓點(diǎn)表示一激光成像點(diǎn)81，在二維圖像數(shù)組中以數(shù)據(jù)l表示；白圓點(diǎn)
表示非成像點(diǎn)82，在圖像數(shù)組中以數(shù)據(jù)0表示。則原始的圖像數(shù)組為
0 0 11110 0
k[2][8]=
0 0 11110 0
本實(shí)施例中，倍頻時鐘信號CLK。ut的放大倍數(shù)N:7，則水平直線誤差校正單位為 1/7個光點(diǎn)直徑。
b) 如圖19所示，在圖像數(shù)組的各行前后分別插入(N-l) /2行無效數(shù)據(jù)組 83，使原始的二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍。擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組形成一定的調(diào) 整范圍，通過交換二維圖像數(shù)組內(nèi)有數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的位置，實(shí)現(xiàn)圖像的誤差校 正。本實(shí)施例中N二7，擴(kuò)充后的圖像數(shù)組為14x8的二維圖像數(shù)組。c) 讀入標(biāo)識任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]，其中u和v分別對應(yīng)擴(kuò)充前 原始二維圖像數(shù)組的行x和列y。任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]表示原始二維 圖像數(shù)組k[x][y]列方向以1/N個光點(diǎn)直徑為單位的固定偏差量，可通過測量獲得， 用于計算任意水平直線誤差校正的調(diào)整量。如圖19所示，在調(diào)整范圍L中可選調(diào) 整量為士(N-1)/2，表示二維圖像數(shù)組的調(diào)整范圍，本實(shí)施例中可選調(diào)整范圍為±3。 若輸入的調(diào)整量超出二維圖像數(shù)組的調(diào)整范圍L，則將該二維圖像數(shù)組調(diào)整至鄰 近的光纖組調(diào)整范圍內(nèi)，此情況下可能導(dǎo)致圖像輸出錯誤。本實(shí)施例中的水平直 線誤差校正數(shù)組e[u][v]為
<formula>formula see original document page 11</formula>
d) 如圖20所示，將步驟b)中擴(kuò)充后的圖像數(shù)組第i行第j列數(shù)據(jù)列向動移 e[u][vhj個位置，若e[u][vhj〉0，數(shù)據(jù)下移，否則上移；直至二維圖像數(shù)組全部校正 完畢。校正后圖像數(shù)組經(jīng)掃描成像后其圖像如圖21所示。
為得到高的調(diào)整分辨率，得到更好的輸出圖像，可在計算機(jī)計算速度和鎖相 環(huán)工作性能可接受范圍內(nèi)盡量提高N。
權(quán)利要求
1、一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法，其特征在于將原始二維圖像數(shù)組輸入圖像誤差校正模塊，通過傾斜密排誤差校正、水平基線角度誤差校正或任意水平直線誤差校正，對所述光柵圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行無效數(shù)據(jù)擴(kuò)充和數(shù)據(jù)位置調(diào)換，實(shí)現(xiàn)幾何誤差校正；將校正后的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像數(shù)據(jù)輸出單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于所述傾斜密排誤差校正的步驟包括1) 將所述原始二維圖像數(shù)組的列數(shù)組，以密排光纖數(shù)目n為間距，分割為m 個光纖組；2) 將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍；3) 讀入光纖傾斜校正數(shù)組h[n]，用以計算光纖傾斜度和誤差調(diào)整量；如果光 纖p的排列高于參考光纖，所述光纖p的傾斜校正值一],的值定義為正數(shù)，反之 定義為負(fù)數(shù)；4) 在步驟2)中擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入/7[nl皿行無效數(shù)組；所 述W"Lx為所述h[n]中的最大值；5) 將第i個光纖組內(nèi)的第j列數(shù)據(jù)對應(yīng)的移動/^]^力個位置，若一] +1_,0， 則數(shù)據(jù)上移，否則下移；直至所有的光纖組均完成數(shù)據(jù)相對移動，則過程結(jié)束。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于所述水平基線角度誤差校正的步驟包括i) 將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍；ii) 讀入水平基線角度誤差校正數(shù)組e[n]，用以計算水平基線誤差角度的校正 值；對于光纖i， e[M],=c,xsin"，其中ff表示水平基線傾斜角度，c,表示被調(diào)整光 纖i距圓點(diǎn)o的距離；iii) 在步驟i)中擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入4 ]_行無效數(shù)組，得 到擴(kuò)充后圖像數(shù)組；iv) 將第i列數(shù)據(jù)對應(yīng)的移動e[n]i個位置，若e[n]iX)，數(shù)據(jù)上移，否則下移； 直至所有的列數(shù)據(jù)均移動完畢；則過程結(jié)束。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于所述水平基線角度誤差校正的步驟包括0將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍；ii)讀入水平基線角度誤差校正數(shù)組e[n]，用以計算水平基線誤差角度的校正值；對于光纖i， e["],=C,xSin"，其中"表示水平基線傾斜角度，。表示被調(diào)整光 纖i距圓點(diǎn)O的距離；iii) 在步驟i)中擴(kuò)充后的二維圖像數(shù)組起始行前插入eM^行無效數(shù)組，得 到擴(kuò)充后圖像數(shù)組；iv) 將第i列數(shù)據(jù)對應(yīng)的移動e[n]i個位置，若e[n]pO，數(shù)據(jù)上移，否則下移； 直至所有的列數(shù)據(jù)均移動完畢；則過程結(jié)束。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤 差校正方法，其特征在于所述任意水平直線誤差校正步驟包括a) 將所述原始二維圖像數(shù)組行數(shù)擴(kuò)充N倍；b) 讀入任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]，用于計算任意水平直線誤差校正 的調(diào)整量，通過測量獲得，其中u和v分別對應(yīng)所述原始二維圖像數(shù)組的行x和 列y;c) 將原始的光柵圖像二維圖像數(shù)組中的第i行第j列數(shù)據(jù)列向動移e[u][v]ij 個位置，若e[u][vhjX)，數(shù)據(jù)下移，否則上移；直至所有二維圖像數(shù)組全部校正完 畢。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤 差校正方法，其特征在于所述步驟3)中，光纖傾斜校正數(shù)組h[n]單位為1/N個 光點(diǎn)直徑；所述步驟ii)中，基線角度誤差校正數(shù)組e[n]單位為1/N光點(diǎn)直徑；所 述步驟b)中，任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]單位為1/N光點(diǎn)直徑。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于所述步驟3)中，光纖傾斜校正數(shù)組h[n]單位為1/N個光點(diǎn)直徑；所 述步驟ii)中，基線角度誤差校正數(shù)組e[n]單位為1/N光點(diǎn)直徑；所述步驟b)中， 任意水平直線誤差校正數(shù)組e[u][v]單位為1/N光點(diǎn)直徑。
8、 如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾 何誤差校正方法，其特征在于分頻器的模長為常規(guī)分頻器的模長的N倍，N為 奇數(shù)。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于分頻器的模長為常規(guī)分頻器的模長的N倍，N為奇數(shù)。
10、 如權(quán)利要求6所述的一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法， 其特征在于分頻器的模長為常規(guī)分頻器的模長的N倍，N為奇數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于激光光繪機(jī)的輸出圖像幾何誤差校正方法，其特征在于將原始二維圖像數(shù)組輸入圖像誤差校正模塊，通過傾斜密排誤差校正、水平基線角度誤差校正或任意水平直線誤差校正，對所述光柵圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行無效數(shù)據(jù)擴(kuò)充和數(shù)據(jù)位置調(diào)換，實(shí)現(xiàn)幾何誤差校正；將校正后的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像數(shù)據(jù)輸出單元。本發(fā)明的圖像采集和處理電路采用像素區(qū)域自動曝光和讀取的方法，可以大大提高系統(tǒng)的更新率，提高系統(tǒng)的處理速度，也為本發(fā)明所采用的預(yù)測區(qū)域和圖像相關(guān)算法提供了保證，且位置校正分辨率達(dá)到1/N光纖直徑，且保持行長內(nèi)的有效點(diǎn)數(shù)不變。本發(fā)明的方法由于通過計算機(jī)軟件進(jìn)行，因此校正精度和校正值實(shí)時可編程，可以按圖像的二維網(wǎng)格地址實(shí)時改變校正值。
文檔編號G03F7/20GK101546131SQ20091008232
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者衍 劉, 劉曉東, 葉佩青, 輝 張, 浩 李, 彤 趙 申請人:清華大學(xué);深圳市東方宇之光電子科技有限公司