專利名稱：掃描儀校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描儀校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及掃描儀線性誤差校準(zhǔn)
背景技術(shù)：
掃描儀作為光電一體化的計(jì)算機(jī)外設(shè)，已有十多年的發(fā)展歷史。但是，所有硬件設(shè)備都有誤差范圍，其中，一般掃描儀的誤差范圍是2％-3％。掃描儀的誤差體現(xiàn)在兩大方面，分別是線性誤差和非線性誤差。其中，線性誤差主要體現(xiàn)在由于儀器的機(jī)械原因而造成的掃描圖像尺寸與原件尺寸有所差異。
在某些特殊領(lǐng)域，例如銀行印鑒識(shí)別，需要使用攝像機(jī)或掃描儀等圖像采集設(shè)備將標(biāo)準(zhǔn)印鑒(即預(yù)留印鑒)和待鑒別的票面印鑒錄入計(jì)算機(jī)。由于整個(gè)識(shí)別過(guò)程都是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)印鑒與待鑒別的票面印鑒的重合圖像進(jìn)行比對(duì)鑒別，因此圖像采集的誤差控制在這些領(lǐng)域尤其重要。其中圖像的形變可能會(huì)導(dǎo)致原本可與原印鑒重合的圖像無(wú)法重合。這種情況多發(fā)在標(biāo)準(zhǔn)印鑒采集與待鑒別的印鑒采集時(shí)，使用了不同的掃描儀；在使用同一部掃描儀時(shí)同樣有可能發(fā)生這種情況。
根據(jù)公安部印鑒安全管理的有關(guān)規(guī)定，有效印鑒印文的形變誤差必須低于2％，而由于掃描儀的誤差范圍是2％-3％，所以掃描儀成像的線性誤差控制對(duì)印鑒鑒別顯得尤其重要。而一般的掃描儀由于缺乏線性誤差的校準(zhǔn)技術(shù)，因此在這些領(lǐng)域的應(yīng)用很受限制。本文將涉及消除掃描儀的線性誤差的方法。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是要克服目前缺乏掃描儀成像校準(zhǔn)技術(shù)的不足之處，提供一種能有效降低掃描儀的成像線性誤差、快速準(zhǔn)確、通用于各類掃描儀的掃描儀校準(zhǔn)技術(shù)。
(二)技術(shù)方案本發(fā)明提出的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，包括以下步驟1)制作基準(zhǔn)印鑒；2)制作掃描儀校準(zhǔn)卡；3)獲得校準(zhǔn)卡的基準(zhǔn)圖像文件并計(jì)算校準(zhǔn)值，其步驟的特征在于測(cè)量基準(zhǔn)印印鑒長(zhǎng)度并計(jì)算理想成像圖像像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，掃描校準(zhǔn)卡獲得實(shí)際圖像并計(jì)算成像圖像像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，對(duì)比理想成像與實(shí)際成像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，獲得縮放值，以該縮放值校準(zhǔn)實(shí)際圖像，獲得基準(zhǔn)圖像。再以該縮放值作為校準(zhǔn)值，校準(zhǔn)掃描儀。
上述的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，一個(gè)優(yōu)選方案是，步驟1)中制作的基準(zhǔn)印鑒，在印鑒的x、y軸方向兩端各有一個(gè)端點(diǎn)標(biāo)記；步驟2)中制作的校準(zhǔn)卡上，印有兩個(gè)角度相差90°的基準(zhǔn)印鑒印文。
上述的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，另一個(gè)優(yōu)選方案是，步驟3)中獲得基準(zhǔn)圖像文件的步驟是測(cè)量基準(zhǔn)印鑒的x、y軸間長(zhǎng)度并計(jì)算在當(dāng)前分辨率下理想圖像的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)Px1、Py1，掃描校準(zhǔn)卡并計(jì)算圖像上軸向間實(shí)際生成的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)Px2、Py2，x、y軸的校準(zhǔn)值的生成公式為Cx1＝Px1/Px2，Cy1＝Py1/Py2。掃描校準(zhǔn)卡所得的圖像在x軸和y軸方向分別縮放Cx1、Cy1倍，則所得圖像即為基準(zhǔn)圖像文件。
本發(fā)明提出的掃描儀校準(zhǔn)方法，還可以包括以下步驟掃描校準(zhǔn)卡獲得實(shí)際圖像后，以圖像中其中一個(gè)印文圖像IMG_M為模板，對(duì)另一個(gè)印文圖像IMG_T進(jìn)行旋轉(zhuǎn)匹配，獲得x、y軸方向上具有相同縮放比的圖像，與步驟3)中獲得基準(zhǔn)圖像相匹配，由最大匹配率獲得縮放值，以該縮放值作為校準(zhǔn)值，完成校準(zhǔn)。
上述的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，其中一個(gè)優(yōu)選方案是，掃描校準(zhǔn)卡所得的圖像中，以其中一個(gè)印文圖像IMG_M為模板圖像，旋轉(zhuǎn)并縮放其中一個(gè)圖像IMG_T與模板圖像IMG_M進(jìn)行匹配，獲得匹配率r，選取使得r值最大的縮放率C2，對(duì)兩個(gè)圖像在y方向分別縮放C2，再將所得圖像在x、y軸向以相同的縮放比縮放，與基準(zhǔn)圖像文件相匹配，計(jì)算匹配率，選取使得r值最大的縮放率Co，獲得到的x、y軸方向的校準(zhǔn)值分別為Cx2＝Co，Cy2＝Co×C2，以此校準(zhǔn)值校準(zhǔn)掃描儀成像輸出，完成校準(zhǔn)。
上述的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，一個(gè)優(yōu)選方案是，計(jì)算匹配率時(shí)C2的取值范圍為0.8至1.2之間，步長(zhǎng)可自定義。
對(duì)上述提出的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，另一個(gè)優(yōu)選方案是，匹配率的計(jì)算公式為r=(N*B-R*G)/(N*R-R2)*(N*G-G2),]]>其中N為圖像尺寸，B為印章重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)，R為摸板印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)，G為匹配印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
上述的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，還有一個(gè)優(yōu)選方案是，匹配率公式還可以為r=I∩MI∪M=Σi=1nIi∩MiΣi=1nIi∪Mi,]]>其中n為圖像像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∩M為圖像IMG_T與模版圖像IMG_M共有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∪M為圖像IMG_T或模版圖像IMG_M中任一圖像有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
上述出的掃描儀誤差校準(zhǔn)方法，還有一個(gè)優(yōu)選方案是，匹配率公式還可以為r=-ΣmΣnI(m,n)·M(m,n)ΣmΣnI(m,n)2·ΣmΣnM(m,n)2,]]>其中m，n為圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，I為圖像像素點(diǎn)灰度值，M為模版像素點(diǎn)灰度值。
(三)有益效果采用本發(fā)明所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的掃描儀，都能獲得線性誤差小于0.002％的成像質(zhì)量，非常有效的降低了掃描儀成像后的線性誤差。其中基準(zhǔn)印鑒和基準(zhǔn)圖像獲得后，可以長(zhǎng)期保存，重復(fù)使用率高。校準(zhǔn)過(guò)程中沒(méi)有使用測(cè)量手段，數(shù)據(jù)采集和計(jì)算均由計(jì)算機(jī)完成，快速準(zhǔn)確。通用于各類各型號(hào)的掃描儀，不同的掃描儀獲得的圖像能達(dá)到高度一致性。經(jīng)過(guò)該方法校準(zhǔn)后的掃描儀能很好的適用于高精度要求的行業(yè)，尤其適用于銀行自動(dòng)驗(yàn)印處理等。


圖1為掃描儀校準(zhǔn)卡示意圖；圖2為實(shí)施例1的流程示意圖；圖3為實(shí)施例2、3、4的流程示意圖；圖4為校準(zhǔn)前的效果圖；圖5為校準(zhǔn)后的效果圖；圖6為校準(zhǔn)前后的誤差圖像，即實(shí)際圖像和基準(zhǔn)圖像之間，沒(méi)有重合的誤差部分。
其中1、基準(zhǔn)圖像；2、未經(jīng)校準(zhǔn)的實(shí)際成像。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的掃描儀校準(zhǔn)方法結(jié)合附圖和實(shí)施例說(shuō)明如下。以下實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
實(shí)施例1本實(shí)施例的流程如圖2所示。
1)制作基準(zhǔn)印鑒及測(cè)量采用在常溫下變形度較低的金屬。本實(shí)施例中使用銅質(zhì)材料制作一個(gè)正圓形印鑒，印章的著印面為圖案與文字相結(jié)合，其邊緣光滑整潔；該印鑒的x、y軸兩端各有一個(gè)端點(diǎn)。用測(cè)量顯微鏡測(cè)量印鑒兩軸間距離。
2)制作掃描儀校準(zhǔn)卡選擇較為堅(jiān)實(shí)的紙張上，以基準(zhǔn)印鑒印兩個(gè)印文，兩個(gè)印文間角度相差90°，兩個(gè)印文之間的間距約為20mm，如圖1所示。將紙張裁剪為200×100mm大小。
3)獲得基準(zhǔn)圖像文件基準(zhǔn)圖像文件為校準(zhǔn)卡印文(或基準(zhǔn)印章，兩者等價(jià))所對(duì)應(yīng)的理論圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)為掃描儀理論掃描結(jié)果，即在沒(méi)有掃描誤差的情況下掃描應(yīng)得到的圖像文件?；鶞?zhǔn)圖像文件與具體采集精度有關(guān)，本實(shí)施例中選用的分辨率為300dpi?；鶞?zhǔn)圖像文件通過(guò)如下方法獲得用掃描儀掃描校準(zhǔn)卡后，得到圖像數(shù)據(jù)，如圖4中的未經(jīng)校準(zhǔn)的實(shí)際成像2所示。
計(jì)算理論圖像數(shù)據(jù)。對(duì)步驟1)中測(cè)量獲得的軸向距離，根據(jù)本實(shí)施例中的掃描精度，可以計(jì)算出理論圖像數(shù)據(jù)軸向所應(yīng)能采集到的象素?cái)?shù)。在本實(shí)施例中，X軸向50mm的印鑒在300dpi模式下應(yīng)采集到的理論像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為300×50/25.4＝591個(gè)。
通過(guò)圖像處理軟件計(jì)算實(shí)際采集得到的象素點(diǎn)數(shù)目本例中通過(guò)多次測(cè)量取平均后，得到得實(shí)際X軸向掃描象素點(diǎn)數(shù)目為608個(gè)。
計(jì)算軸向校準(zhǔn)值。本例中校準(zhǔn)值Cx1＝591/608＝0.972。同理求得校準(zhǔn)值Cy2。
以Cx、Cy為x、y軸的變形率縮放掃描儀獲得的實(shí)際圖像，完成基準(zhǔn)圖像的校準(zhǔn)，獲得基準(zhǔn)圖像，如圖4中的基準(zhǔn)圖像1。
4)對(duì)掃描儀成像圖像進(jìn)行縮放，縮放系數(shù)即為兩軸向校準(zhǔn)值Cx1、Cy1，完成校準(zhǔn)。
圖6為未經(jīng)校準(zhǔn)的圖像和校準(zhǔn)后的圖像相減后的結(jié)果，即圖4中1和2相減的結(jié)果?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的掃描儀成像，線性誤差能獲得很大程度的減小。
實(shí)施例2本實(shí)施例的流程如圖3所示。
1)制作基準(zhǔn)印鑒及測(cè)量本實(shí)施例中使用銅質(zhì)材料制作一個(gè)正方形印鑒，印章的著印面為圖案與文字相結(jié)合，其邊緣光滑整潔；該印鑒的x、y軸兩端各有一個(gè)端點(diǎn)。用測(cè)量顯微鏡測(cè)量印鑒兩軸間距離。
2)如實(shí)施例1獲得校準(zhǔn)卡和基準(zhǔn)圖像文件，基準(zhǔn)圖像文件效果如圖5。
3)使用掃描儀掃描校準(zhǔn)卡獲得初步圖像，提取圖像后，以其中一個(gè)印文圖像為模板圖像IMG_M，旋轉(zhuǎn)并縮放另一個(gè)圖像IMG_T與模板圖像IMG_M相匹配，計(jì)算匹配率。本實(shí)施例中，匹配率計(jì)算公式為r=(N*B-R*G)/(N*R-R2)*(N*G-G2),]]>其中N為圖像尺寸，B為印章重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)，R為摸板印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)，G為匹配印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
選取使得r值最大的縮放率C2。本實(shí)施例中，C2的取值范圍為0.8至1.2，步長(zhǎng)為0.001。對(duì)兩個(gè)圖像的y方向都縮放C2倍，再將所得圖像在x、y軸向上以相同的縮放比進(jìn)行縮放，再與基準(zhǔn)圖像文件相匹配，選取使得r值最大的縮放率Co。則x、y軸的校準(zhǔn)值為CX＝Co，Cy＝Co×C2。用這一對(duì)校準(zhǔn)值校準(zhǔn)掃描儀，完成校準(zhǔn)。
實(shí)施例3本實(shí)施例的流程如圖3所示。
1)如實(shí)施例1獲得基準(zhǔn)印鑒、校準(zhǔn)卡和基準(zhǔn)圖像文件。
2)使用掃描儀掃描校準(zhǔn)卡獲得初步圖像，提取圖像后，以其中一個(gè)印文圖像為模板圖像IMG_M，旋轉(zhuǎn)并縮放另一個(gè)圖像IMG_T與模板圖像IMG_M相匹配，計(jì)算匹配率。本實(shí)施例中，匹配率計(jì)算公式為r=I∩MI∪M=Σi=1nIi∩MiΣi=1nIi∪Mi,]]>其中n為圖像像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∩M為圖像及模版都有的點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∪M為圖像或模版其中之一有的點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
選取使得r值最大的縮放率C3。本實(shí)施例中，C3的取值范圍為0.8至1.2，步長(zhǎng)為0.002。對(duì)兩個(gè)圖像的y方向都縮放C3倍，再將所得圖像在x、y軸向上以相同的縮放比進(jìn)行縮放，再與基準(zhǔn)圖像文件相匹配，選取使得r值最大的縮放率Co。則x、y軸的校準(zhǔn)值為Cx＝Co，Cy＝Co×C3。用這一對(duì)校準(zhǔn)值校準(zhǔn)掃描儀，完成校準(zhǔn)。
實(shí)施例4本實(shí)施例的流程如圖3所示。
1)如實(shí)施例1獲得基準(zhǔn)印鑒、校準(zhǔn)卡和基準(zhǔn)圖像文件。
2)使用掃描儀掃描校準(zhǔn)卡獲得初步圖像，提取圖像后，以其中一個(gè)印文圖像為模板圖像IMG_M，旋轉(zhuǎn)并縮放另一個(gè)圖像IMG_T與模板圖像IMG_M相匹配，計(jì)算匹配率。本實(shí)施例中，匹配率計(jì)算公式為r=-ΣmΣnI(m,n)·M(m,n)ΣmΣnI(m,n)2·ΣmΣnM(m,n)2,]]>其中m，n為圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，I為圖像像素點(diǎn)灰度值，M為模版像素點(diǎn)灰度值。
選取使得r值最大的縮放率C4。本實(shí)施例中，C4的取值范圍為0.8至1.2，步長(zhǎng)為0.001。對(duì)兩個(gè)圖像的y方向都縮放C4倍，再將所得圖像在x、y軸向上以相同的縮放比進(jìn)行縮放，再與基準(zhǔn)圖像文件相匹配，選取使得r值最大的縮放率Co。則x、y軸的校準(zhǔn)值為Cx＝Co，Cy＝Co×C4。用這一對(duì)校準(zhǔn)值校準(zhǔn)掃描儀，完成校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟1)制作基準(zhǔn)印鑒；2)制作掃描儀校準(zhǔn)卡；3)獲得校準(zhǔn)卡的基準(zhǔn)圖像文件并計(jì)算校準(zhǔn)值，其特征在于，測(cè)量基準(zhǔn)印印鑒長(zhǎng)度并計(jì)算理想成像圖像像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，掃描校準(zhǔn)卡獲得實(shí)際圖像并計(jì)算成像圖像像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，對(duì)比理想成像與實(shí)際成像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，獲得縮放值，以該縮放值校準(zhǔn)實(shí)際圖像，獲得基準(zhǔn)圖像，并以該縮放值作為校準(zhǔn)值，校準(zhǔn)掃描儀。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，步驟1)中制作的基準(zhǔn)印鑒，在印鑒的x、y軸方向兩端各有一個(gè)端點(diǎn)標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求1所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，步驟2)中制作的校準(zhǔn)卡上，印有兩個(gè)角度相差90°的基準(zhǔn)印鑒印文。
4.如權(quán)利要求2和3所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，步驟3)中獲得基準(zhǔn)圖像文件的步驟是測(cè)量基準(zhǔn)印鑒的x、y軸間長(zhǎng)度并計(jì)算在當(dāng)前分辨率下理想圖像的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)Px1、Py1，掃描校準(zhǔn)卡并計(jì)算圖像上軸向間實(shí)際生成的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)Px2、Py2，x、y軸的校準(zhǔn)值的生成公式為Cx1＝Px1/Px2，Cy1＝Py1/Py2。掃描校準(zhǔn)卡所得的圖像在x軸和y軸方向分別縮放Cx1、Cy1倍，則所得圖像即為基準(zhǔn)圖像文件。
5.一種掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，還可以包括以下步驟掃描校準(zhǔn)卡獲得實(shí)際圖像后，以圖像中其中一個(gè)印文圖像IMG_M為模板，對(duì)另一個(gè)印文圖像IMG_T進(jìn)行旋轉(zhuǎn)匹配，獲得x、y軸方向上具有相同縮放比的圖像，與步驟3)中獲得基準(zhǔn)圖像相匹配，由最大匹配率獲得縮放值，以該縮放值作為校準(zhǔn)值，完成校準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于包括以下步驟掃描校準(zhǔn)卡所得的圖像中，以其中一個(gè)印文圖像IMG_M為模板圖像，旋轉(zhuǎn)并縮放其中一個(gè)圖像IMG_T與模板圖像IMG_M進(jìn)行匹配，獲得匹配率r，選取使得r值最大的縮放率C2，對(duì)兩個(gè)圖像在y方向分別縮放C2，再將所得圖像在x、y軸向以相同的縮放比縮放，與基準(zhǔn)圖像文件相匹配，計(jì)算匹配率，選取使得r值最大的縮放率Co，獲得到的x、y軸方向的校準(zhǔn)值分別為Cx2＝Co，Cy2＝Co×C2，以此校準(zhǔn)值校準(zhǔn)掃描儀成像輸出，完成校準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求6所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，計(jì)算匹配率時(shí)C2的取值范圍為0.8至1.2之間，變化步長(zhǎng)可自定義。
8.如權(quán)利要求6和7所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，匹配率的計(jì)算公式為r=(N*B-R*G)/(N*R-R2)*(N*G-G2),]]>其中N為圖像尺寸，B為印章重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)，R為摸板印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)，G為匹配印章點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
9.如權(quán)利要求6和7所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，匹配率公式還可以為r=I∩MI∪M=Σi=1nIi∩MiΣi=1NIi∪Mi,]]>其中n為圖像像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∩M為圖像IMG_T與模版圖像IMG_M共有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，I∪M為圖像IMG_T或模版圖像IMG_M中任一圖像有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
10.如權(quán)利要求6和7所述的掃描儀校準(zhǔn)方法，其特征在于，匹配率公式還可以為r=ΣmΣnI(m,n)·M(m,n)ΣmΣnI(m,n)2·ΣmΣnM(m,n)2,]]>其中m，n為圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，I為圖像像素點(diǎn)灰度值，M為模版像素點(diǎn)灰度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種掃描儀校準(zhǔn)方法。步驟包括制作基準(zhǔn)印鑒、掃描儀校準(zhǔn)卡、獲得一個(gè)基準(zhǔn)圖像文件和使用該基準(zhǔn)圖像文件的校準(zhǔn)法、比較匹配率的校準(zhǔn)方法。其中使用基準(zhǔn)圖像校準(zhǔn)時(shí)，將實(shí)際掃描圖像與理想圖像相比較，獲得校準(zhǔn)值；比較匹配率校準(zhǔn)時(shí)，先對(duì)實(shí)際掃描圖像進(jìn)行自身的匹配，獲得在兩軸方向具有相同縮放率的圖像后，再與基準(zhǔn)圖像文件進(jìn)行匹配，產(chǎn)生校準(zhǔn)值。本發(fā)明的方法能有效降低掃描儀的成像線性誤差、快速準(zhǔn)確、通用于各類掃描儀。
文檔編號(hào)H04N1/047GK1741562SQ200510086468
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者邱銳 申請(qǐng)人:北京紫楓科技開(kāi)發(fā)有限公司