專利名稱：用于掃描文本、繪圖以及線條圖的便攜式電子設備(它包括一個數(shù)碼相機、或者可以和數(shù) ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種便攜式電子設備的使用方法，這種電子設備包含一數(shù)碼 相機，或者可以與數(shù)碼相機相連接。該電子設備可以對含有文本和/或繪圖或 線條圖以及草圖的表面進行掃描。
本發(fā)明還涉及到使用該便攜式電子設備的系統(tǒng)，用于實施本發(fā)明的方法。 該便攜式電子設備包含一數(shù)碼相機，或者可以與數(shù)碼相機相連接。該設備可 以對文本和/或繪圖以及線條圖的表面進行掃描。
背景技術：
目前掃描儀或者掃描設備已經被廣泛應用在各行各業(yè)。主要用途是將表 面所含文本和/或繪圖轉換成數(shù)字文檔。通常是將紙張表面的文本數(shù)字化。在 這里我們也更希望不僅只有紙張上的內容可以轉換成數(shù)字形式，還希望黑板 上的內容、活動掛圖上的內容、畫板上面的內容等也能轉換成能計算機可讀 的形式。
出于此目的，現(xiàn)有技術使用一些專用設備，如所謂的電子面板或者活動
框(active boards)。但這些設備是不能隨身攜帶的，需要在放在固定的位 置上，而且要和其他控制以及輸入設備連接，例如計算機等類似設備。在很 大程度上對其的使用范圍產生了很大的限制。此外，制造、購買以及維護這 些設備的費用相對比較高，以至于在推廣上顯現(xiàn)的困難比較大。這些設備儀 器大部分采用一種特殊的，可感知文字和/或圖片的表面；其他結構形式的掃 描錄入方式也有的是通過可移動的探測筆來實現(xiàn)的。采用這兩種方式在技術 使坩上所引起的費用是相當高的。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的就是實現(xiàn)使用一種便攜式電子設備的方法和系統(tǒng)，這種設備 包括一數(shù)碼相機或可以與一數(shù)碼相機相連接，可以對含有文本和/或繪圖或線
條圖的表面進行掃描，本發(fā)明可以避免上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷?？梢詫?現(xiàn)使用簡單的、商業(yè)上可行的便攜式的電子設備的方法，并且可以達到高質 量的數(shù)據(jù)掃描性能。
本發(fā)明的方法可以通過權利要求1的技術方案來實現(xiàn)。本發(fā)明的系統(tǒng)可 以通過權利要求17和18的技術方案來實現(xiàn)。
具體實施例方式
下面提出這種便攜式電子設備的使用方法，該設備包含一數(shù)碼相機，或 者可以與一數(shù)碼相機相連接，這種儀器可以對含有文本和/或繪圖或線條圖的 表面進行掃描。該方法是將所要掃描的文本和/或繪圖或線條圖借助電子設備 的數(shù)碼相機拍攝成一個數(shù)碼照片，這個數(shù)字照片包含掃描表面的信息，然后 將數(shù)字照片上的信息轉換成數(shù)字圖像文件，同時保持該信息在原有表面的位 置關系，以及在此基礎上，對掃描表面生成數(shù)字圖片中出現(xiàn)的對圖像有影響 的一些效果進行排除和均衡，其中包括幾何變形，不清晰，圖像t莫糊，陰影 和/或光線的反射效果，數(shù)字噪點，對比度不足和/或顏色失真。
本發(fā)明的方法包括如下步驟
a) 對所要掃描的表面使用便攜式電子設備的數(shù)碼相機進行拍攝生成一 個數(shù)字照片；
b) 定義掃描對象范圍的邊緣；
c) 優(yōu)化所掃描表面的背景定義，主要是白色，綠色或者是黑色；
d) 將表面上的需要掃描的文本和/或繪圖或線條圖轉換成數(shù)字圖像文 件，在這一步驟中同時可將圖形幾何變形，所攝取圖像模糊或者不清晰，陰 影和/或光線反射效果，數(shù)字燥點，對比度不足和/或顏色失真進行修改。
在實施步驟b)、 c)和/或d)時，需要將該便攜電子設備與另一設備相 連接，如計算機。
在這里，對所要掃描表面范圍邊緣的定義過程如下在最接近所要拍攝 照片的邊緣探測橫豎交叉的直線，這些直線會和直線后面的背景產生很強的 對比，同時這些直線被作為對所要掃描表面范圍的邊緣。當要掃描的照片不 含有這些可探測的邊緣線，圖片的邊緣作為掃描圖像的邊緣。根據(jù)本發(fā)明， 使用者既可以接受自動被建議的邊緣，也可以通過手動進行輸入要掃描的圖 像邊緣。
根據(jù)此發(fā)明可以將需要掃描的圖像轉換成數(shù)字圖像文件，也就是說掃描 過程是由以下的方法來實現(xiàn)的所要掃描的圖像表面是由大量的相關聯(lián)的線 和不同顏色區(qū)域的表面組成。相應地，將會采用圖樣識別模式方法來對畫面 內容進行識別，以區(qū)別于背景。在這里，相關聯(lián)的線或者不同顏色區(qū)域的表 面將被識別，并且作為單獨的對象分類，這樣就可以使被掃描表面由這些對 象組成，形成它們各自的位置以及彼此之間的順序。
在通過使用便攜式電子設備的數(shù)碼相機對要掃描的表面拍攝提取照片的 時候，可能會有多種效果對照片產生影響，例如圖像變形，不清晰，模糊， 重影效果和/或光反射效果，數(shù)字燥點，對比度不足和/或顏色失真。本發(fā)明 的方法可以排除以及校正這些效果，以達到盡可能的好的準確的掃描效果。
圖像幾何變形的問題可以通過幾何的轉換方法，對需掃描表面所含的對 象的輪廓進行補償來解決。對于這種轉換所需的參數(shù)，可以從原始圖片中探 測至少兩條線來獲得，這兩條線在原始圖片中交叉，之間的夾角為90度。例 如可以通過自動的對圖片外邊緣的探測來實現(xiàn)，比如一張紙的底部邊緣，或 者通過使用者對這種邊緣通過手動輸入來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過反巻積函數(shù)功能對掃描質量不高(不清晰)的圖 片進行轉換，產生質量不高的原因是，由于在拍攝當中抖動，或者移動，或 者數(shù)碼相機的調焦不好，而造成不清晰的或者模糊的照片。為此，就需要了 解反巻積函數(shù)的知識，可以將所需掃描的圖片中不同大小的部分進行傅立葉 轉換，計算反巻積函數(shù)，得到反巻積函數(shù)的近似值。這個方案基于傅立葉空 間的像素空間獨立的事實，也就是說與像素空間大小無關。關于圖片的模糊， 是通過一個共同表達或者一個共同的形狀來描述的。 一個逆巻積功能的計算
可以基于維納濾波(Wiener filter)的使用。此外，關于發(fā)明中的其他有益 方面，還設計了關于在此步驟中實施對不清晰和模糊的迭代補償，直到得到 優(yōu)良的畫面。這個實施方法與現(xiàn)有技術所使用的圖像穩(wěn)定性方法是完全不一 樣的。
陰影效果和/或光反射效果將按照發(fā)明中的假設被補償，這個假設是在需 要掃描的圖像中含有的每個單獨對象的顏色質量是均勻的，以及圖像中的每 一種顏色變化為非均勻照明的結果，以使這種變化能被探測到，并且基于應 用在整張圖像上的光線分布，通過照明反函數(shù)計算來進行補償。在本發(fā)明中， 陰影和/或光線反射效果經常出現(xiàn)，這是因為大部分需掃描的文本和/或繪圖
或線條圖一般情況下都是在一個具有反射的白色的表面書寫或者繪制的。
本發(fā)明的補償或者排除數(shù)字燥點基于數(shù)字燥點的光譜形狀不同于所需掃 描圖片包含的對象的光譜形狀，從而可以探測到數(shù)字燥點的光譜，區(qū)分出并 排除之。因為有太多的外界可能性都會對數(shù)字燥點產生影響，另外燥點不是 均勻分布的，所以根據(jù)本發(fā)明，基于局部的圖像統(tǒng)計，依賴圖像坐標變化的 圖像分析，優(yōu)化處理效果。
對照片對比度不足的情況，提出的解決辦法是探測強度的區(qū)別，參照已 給出的數(shù)值，將對比度較弱的區(qū)域轉換成對比度較高的區(qū)域。
對于可能出現(xiàn)的照片或者需掃描圖像的顏色失真情況，可以根據(jù)本發(fā)明 通過以下方法對其進行補償，首先探測照片的顏色特征，然后確定照片色譜 的最佳數(shù)值，使每個圖形單元或像素上的顏色相對于這個數(shù)值標準化和統(tǒng)一 化。所使用的色帶優(yōu)選為綠色、紅色和藍色。
通過這種方式生成的掃描圖像主要是以白色為背景的，以增加其可讀性。 如果原圖背景本身是黑色或者綠色的情況下，淺色或者白色對象將顯示為黑 色。
通過本發(fā)明的方案，可以將便攜式設備拍攝的照片的圖像伏 比掃描并轉 化成數(shù)字文件，這種數(shù)字文件與傳統(tǒng)掃描儀掃描的文件相比，沒有幾何變形， 不清晰或者模糊，無陰影和光線反射效果以及無數(shù)字噪點等功效。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠使用傳統(tǒng)的便攜式設備，其包括一數(shù)碼相機或與 一數(shù)碼相機通過如插接方式連接，然后從任一理想的角度掃描表面的內容， 而且不是強制固定的距離進行掃描。當然根據(jù)本發(fā)明的方法也可以對從固定 拍攝設備上獲得的圖像轉換成最佳質量或可讀性的數(shù)字文件。
該方法特別適用于包括一數(shù)碼相機或者與一數(shù)碼相機相連接的便攜式設 備，比如手機，PDAs,有數(shù)碼攝像功能的手表，帶有數(shù)碼攝像的便攜式游 戲機控制臺等等。此外，本發(fā)明的方法也適用于對數(shù)碼相機拍攝提取的圖像
進行處理，這種處理還通過一計算單元，例如用PDAs ，筆記本電腦或PC機 進行處理。
該便攜式設備本身可以包括一計算單元，來執(zhí)行本發(fā)明的所有處理方法。 也可以利用軟件和硬件資源，這種軟件和硬件資源作為單獨的，可與便攜式 設備連接的，或者可與其它設備連接的組件，例如通過插卡形式連接。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個最佳實施例，便攜式設備只是進行照片的拍攝和
臨時存儲；然后執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的其它步驟，運用傳統(tǒng)的方法將圖像數(shù)據(jù)發(fā) 送到一個計算機，或者有運算單元的設備。當圖像處理后，對映于被掃描圖 像的最終圖像數(shù)據(jù)被返回到便攜式設備，保存到計算機中和/或發(fā)送到任意的 接收器或計算機中。
當便攜式設備有足夠的計算能力時候，使用者也可以將圖像在便攜式設 備中進行處理，或者通過此設備將圖像發(fā)送到計算機里。
便攜式設備如手機可以進行如下掃描使用手機進行拍攝并保存到手機 中。然后定義掃描表面邊緣的步驟可以通過手機用戶手動定義，或者用傳統(tǒng) 方式拍攝后，傳送到計算機進行邊緣定度。當通過計算機設定完邊緣后，用 戶可以通過和計算機的連接，對已選的邊緣進行確認，或者對需要掃描的圖 像邊緣進行手動確定。
最后，圖像的轉換和相關的掃描過程可以通過計算機完成并保存。該圖 像可以被發(fā)送到手機或者任意其它接收器中，禾口/或者被存儲在電腦中，以便 后續(xù)使用。
便攜式設備和其他計算機之間的連接可通過互聯(lián)網協(xié)議，電子郵件，SMS， 醒S， GPRS， i-Mode， UMTS， CDMA， WiFi， WiMax或者其他的方法，也可以是 他們之間相互組合來實現(xiàn)。
比如對于用手機，或者帶有手機模式的設備在對于需掃描的表面拍攝提 取時，被提取的圖像可以通過固S，麗TS，藍牙或者網絡連接被發(fā)送到計算機， 同時其在電腦的存儲位置還可以通過SMS通知用戶。對于想通過一個簡單數(shù) 碼相機或者游戲控制臺進行拍攝提取時，其可以使用如藍牙或者USB和計算 機相連，來執(zhí)行本發(fā)明的其它步驟。
根據(jù)發(fā)明也可以將被掃描的圖像直接發(fā)送到打印機上，在此也可以使用 無線傳輸?shù)姆绞絹硗瓿伞?br> 本發(fā)明的方法處理既含有文本和/或繪圖或者線條圖的表面，也含有圖像 內容的表面進行掃描時，補償對比度不足和/或顏色失真的功能不能被完成， 或者只能部分完成，以及照片的背景顏色不能被改動。
此外，本發(fā)明的方法也可以用于"清潔"表面含有文本和/或圖片或線條 圖表面的較暗照片，如對較差的傳真件，或者傳統(tǒng)方法掃描的質量不好的 文件。照片的數(shù)據(jù)也可以直接被發(fā)送到計算機中，使用這種方法對數(shù)據(jù)進行 處理。
權利要求
1、便攜式電子設備的使用方法，該電子設備包含一數(shù)碼相機或者可以與一數(shù)碼相機相連接，用于將含有文本和/或繪圖或線條圖的表面進行掃描，其特征在于利用電子設備的數(shù)碼相機將要被掃描的表面拍攝提取像片，該像片包含所要掃描的文本和/或繪圖或線條圖的信息，這些信息被轉換成一數(shù)字圖像文件，而且保持這些信息自身及相互空間上的布置，以及在此基礎上對所需掃描表面拍攝生成圖片時出現(xiàn)的對圖像有影響的一些效果的排除或補償，這些影響包括幾何變形、不清晰(不對焦)、圖像模糊，陰影和/或光線的反射效果，數(shù)字噪點，對比度不足和/或顏色失真。
2、 根據(jù)權利要求l所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，利 用數(shù)碼相機拍攝提取照片生成數(shù)字圖像文件之前，手動或者自動定義所需掃 描表面的邊緣，選擇定義數(shù)字圖像文件的背景顏色。
3、 根據(jù)權利要求2所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，由數(shù)碼相機拍攝提取的照片將被存儲在電子設備中，當所述電子設備包括一計 算單元時，在該電子設備內執(zhí)行對所需掃描表面的邊緣定義的步驟，對數(shù)字 圖像文件的背景顏色定義的步驟，和/或對影響圖像的效果進行排除或補償?shù)?步驟，當所述電子設備無計算單元時，所述的步驟在含有計算單元的其它設 備中執(zhí)行，使用含有計算單元的設備時，數(shù)碼相機提取的照片通過無線或者 有線方式發(fā)送到該設備。
4、 根據(jù)權利要求3所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，使 用其它包含計算單元的設備時，數(shù)字圖像文件通過無線或者有線連接方式發(fā) 送回便攜式設備中，存儲在該計算單元中和/或發(fā)送到任意的接收器或者計算 機中。
5、 根據(jù)權利要求4所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，如果在提取圖像時使用的是移動電話或者帶有移動電話模式的裝置時，該圖像 會通過MMS或者藍牙或者網絡連接被發(fā)送到含有計算單元(計算機)，然后對 影響圖片效果的影響排除和補償，同時計算機中保存的數(shù)字圖像文件將通過 SMS向手機或者用戶設備上發(fā)送，在手機或者在計算機中定義需要掃描表面的 邊緣和/或定義數(shù)字圖像文件的背景顏色。
6、 根據(jù)權利要求5所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，在 計算機中生成的數(shù)字圖像文件通過麗S、 UMTS、藍牙或者網絡向手機或者帶有 移動電話模式的設備發(fā)送。
7、 根據(jù)權利要求4所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，如 果拍攝提取照片的設備無移動電話或不具有移動電話模式的設備時候，所述的設備與含有計算單元的設備之間通過CDMA， WiFi或者WiMax聯(lián)接。
8、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其特 征在于，探測最接近照片邊緣的橫豎交叉的直線，該直線與周圍的背景有很 強的對比度，然后定義數(shù)碼相機提取照片中需要掃描的表面的邊緣，所探測 到的直線被定義為需要掃描表面的邊緣，如果照片上不包含有這種可探測到 的直線時，照片的邊緣將被確定為需掃描圖片的邊緣。
9、 根據(jù)權利要求8所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于，用 戶可以接受自動被定義的邊緣，或者可以通過手動操作輸入需要的圖像掃描 邊緣。
10、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，在拍攝提出需要掃描表面的照片時發(fā)生的圖像幾何變形可以通過 對需要掃描表面含有對象的輪廓的幾何轉換進行補償，這種轉換所需的參數(shù) 可以通過探測原始圖片中至少兩條線來獲得，其中，這兩條線相交，之間的 夾角為90度。
11、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，當提取需掃描表面的照片時出現(xiàn)的不清晰或者圖像模糊，可以通 過使用反巻積函數(shù)的方法進行補償處理，這里的反巻積函數(shù)是在一種假設的 情況下計算出來的，這種假設為圖片的模糊描述與在傅里葉空間中像素的空 間大小無關，而是通過一個相同的表達或者一個相同的形式來描述的，由此 巻積函數(shù)可以通過圖像中所含不同大小的對象的傅里葉轉換估值中獲得的。
12、 根據(jù)權利要求ll所述的便攜式電子設備的使用方法，其特征在于， 反巻積函數(shù)的計算是迭代執(zhí)行的。
13、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，在拍攝提取需要掃描表面的照片時出現(xiàn)的陰影和/或反^f效果可以 通過一個假設來補償，計算基于光線在圖像上分布的照明反函數(shù)來實現(xiàn)，這 個假設為顏色質量在需掃描圖像上每個單獨的對象都是均勻的，在圖像中的 任何區(qū)別就是非均勻照明的結果。
14、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，當拍攝提取的需要掃描表面的圖像上出現(xiàn)的對比度不足可以通過 探測強度差，借助已給出的數(shù)值將對比度較弱的區(qū)域向對比度較高的區(qū)域變 換來實現(xiàn)補償。
15、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，當拍攝提取需要掃描表面的照片上出現(xiàn)顏色失真時可以通過以下 方法補償，即先探測照片的顏色特征，然后確定照片中色譜的最佳數(shù)值，相 對于這些最佳數(shù)值每個圖像單位或者像素的顏色用這些數(shù)值標準化和統(tǒng)一 化。
16、 根據(jù)前述任意一項權利要求所述的便攜式電子設備的使用方法，其 特征在于，拍攝提取需要掃描表面的圖像時出現(xiàn)的數(shù)字噪點基于數(shù)字燥點的 光譜形狀與所需掃描圖片包含的對象的光譜形狀不同而被探測到，然后被分 離出來并排除之，基于局部的圖像統(tǒng)計，應用依賴圖像坐標變化的圖像分析， 從而優(yōu)化處理效果。
17、 使用便攜式電子設備的系統(tǒng)，該電子設備包含一數(shù)碼相機或者可以 與一數(shù)碼相機相連接，用于對含有文本和/或繪圖或線條圖的表面進行掃描， 特別用于實現(xiàn)任一前述權利要求所述的方法，其特征在于該系統(tǒng)包括一個 便攜的電子設備，該電子設備包含一數(shù)碼相機或者可以與一數(shù)碼相機連接， 當所述的便攜式設備不具備足夠的軟件和硬件資源的時候，能夠連接到所述 設備的硬件組件，該硬件其本身具有計算性能和/或者存儲性能。
18、 使用便攜式電子設備的系統(tǒng)，該電子設備包含一數(shù)碼相機或者可以 與一數(shù)碼相機相連接，用于對含有文本和/或繪圖或線條圖的表面進行掃描， 特別用于實現(xiàn)前述權利要求1-16任意一項所述的方法，其特征在于該系統(tǒng) 包括一個便攜的電子設備，該電子設備包含一數(shù)碼相機或者可以與一數(shù)碼相 機連接，以及一個具有計算單元的裝置，特別是計算機，其可以和該設備通 過無線或者有線連接，從而可以在該設備內生成數(shù)字圖像文件。
19、 根據(jù)權利要求18所述的使用便攜式電子設備的系統(tǒng)，此便攜式設備可以和移動電話模式相連接。
20、 根據(jù)權利要求17-19任意一項所述的使用便攜式電子設備的系統(tǒng)， 該便攜式設備為移動電話、數(shù)碼相機、手表、游戲臺、PDA或者筆記本電腦。
21、 權利要求卜16任意一項所述的方法的用途為掃描含有圖形內容的表 面，不進行補償對比度不足和/或補償顏色失真或者部分補償，以及照片的背 景顏色不能被改動。
22、 權利要求1-16任意一項所述的方法的用途為"清潔"含有文本和/ 或繪圖或線條圖的較灰暗的圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠掃描文本、繪圖以及線條圖的便攜式電子設備的使用方法，該設備包括一個數(shù)碼相機、或者可以與數(shù)碼相機相連接。根據(jù)上述方法，利用該電子設備的數(shù)碼相機將需要掃描的表面拍攝提取成數(shù)字照片。要被掃描的表面含有的文本、繪圖或線條圖被轉存為一個數(shù)碼圖像文件，這些被轉換后的文本、繪圖或線條圖之間仍將保持其原有的版式。那些在掃描或者在掃描后生成圖相文件過程中經常出現(xiàn)的一些問題，例如幾何變形、不對焦、模糊、陰影、光反射、數(shù)字噪點、對比度不足、以及偏色問題，在本發(fā)明中均被解決。
文檔編號H04N1/407GK101099377SQ200580046151
公開日2008年1月2日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權日2004年11月8日
發(fā)明者浩 何, 卡羅洛斯·?？ㄋ?申請人:卡羅洛斯·希卡斯;何 浩