專利名稱：二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置及控制方法
技術領域：
本發(fā)明適用于圖像掃描應用領域，具體涉及二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置及控制方法。
背景技術：
圖像信號采集傳感器種類繁多，應用的領域十分廣闊。常用到的圖像采集傳感器主要有接觸式圖像傳感器、電荷耦合元件、互補金屬氧化物半導體等作為掃描影像的傳感器，接觸式圖像傳感器為線性傳感器的一種，是用來將平面的圖像或文件掃描成電子格式，以便儲存、顯示、處理或傳輸?shù)墓怆娫．a品具有輕、薄的特性，且由于組裝容易，可即插即用，可節(jié)省生產成本。接觸式圖像傳感器在很多圖像采集傳輸系統(tǒng)中有著廣泛的應用。
圖像信號采集傳感器信號采集與處理一直是研究的熱點，目前，所采用的信息采集、處理控制板主要包含獨立的時鐘發(fā)生電路、高速A/D轉換電路、微處理器等，該類控制板能夠滿足一般圖像傳感信號采集，但是將會增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的工作效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種檢測精度高、實時性好、穩(wěn)定性高的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置。二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，包括信號采集模塊、信號處理模塊、接觸式圖像傳感器，接觸式圖像傳感器的信號輸出端與信號采集模塊的信號輸入端連接，信號采集模塊的信號輸出端分別與信號處理模塊的信號輸入端連接，信號處理模塊的信號輸出端分別與信號采集模塊、接觸式圖像傳感器連接。所述信號處理模塊包括用于產生接觸式圖像傳感器工作所需的時脈信號的頻率發(fā)生模塊、用于放大驅動接觸式圖像傳感器的時脈信號的功率放大模塊、捕捉模塊、用于信號信息處理的處理模塊，頻率發(fā)生模塊通過功率放大模塊與接觸式圖像傳感器連接，信號采集模塊的信號輸出端與輸入捕捉模塊的輸入端連接，捕捉模塊的輸出端與處理模塊的輸入端連接，處理模塊的輸出端與信號采集模塊的輸入端連接。信號處理模塊內部集成的頻率發(fā)生模塊，用于產生接觸式圖像傳感器工作所需的時脈信號，并利用功率放大電路將時脈信號進行放大以驅動接觸式圖像傳感器工作。所述信號采集模塊包括模擬開關組、比較放大電路；信息處理模塊的信號輸出端與模擬開關組的輸入端連接，模擬開關組與比較放大電路連接，接觸式圖像傳感器的信號輸出端與比較放大電路的信號輸入端連接，比較放大電路的信號輸出端與信息處理模塊的輸入端連接。所述模擬開關組為高速模擬開關組，所述模擬開關組中不同的模擬開關帶有不同的偏置電壓。處理信號的信號處理模塊根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，采用特定的算法計算出比較放大電路的參考電壓，進而調整二值化的處理的閾值，降低了數(shù)字圖像的噪聲。
所述信號處理模塊還連接有用于保存采集數(shù)據(jù)的外部存儲器。信號處理模塊將獲得的數(shù)字圖像信息以及計算得到的比較放大電路的參考電壓保存到外部存儲器。所述信號處理模塊為單片機。單片機內部包含有頻率發(fā)生模塊、功率放大模，可以在接觸式圖像傳感器采集圖像時避免在信號同步方面耗費太多的時間本發(fā)明的又一目的是提供二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置的控制方法，包括以下步驟
O頻率發(fā)生模塊產生接觸式圖像傳感器工作所需的時脈信號；
2)功率放大模塊放大步驟I)的時脈信號驅動接觸式圖像傳感器工作；
3)接觸式圖像傳感器采集掃描件的圖像信息，輸出模擬電壓值；
4)信號處理模塊控制模擬開關組中模擬開關的開關，改變比較放大電路的參考電壓；
5)步驟3)獲得輸出模擬電壓值經比較放大電路后的數(shù)字圖像信息輸入信號處理模
塊；
6)信號處理模塊將采集到的一系列數(shù)字圖像信息組合得到完整的二值化數(shù)字圖像；
7)信號處理模塊將數(shù)字圖像信息保存到外部存儲器，并計算比較放大電路下一次所需的閾值補償值，保存到外部存儲器。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)通過信號處理模塊內部的頻率發(fā)生模塊配合功率放大模塊產生接觸式圖像傳感器工作需要的時脈信號，可以免除數(shù)據(jù)采集存在的時鐘同步問題；
(2)通過模擬開關組，對比較放大電路的參考電壓進行控制調節(jié)，可以根據(jù)實際情況改變二值化的閾值；
(3)通過采集回來的圖像信號，可以計算出最優(yōu)化的參考電壓，可以對比較放大電路的參考電路進行實時補償。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)框 圖2是本發(fā)明所述可控閾值的比較放大電路 圖3是本發(fā)明所述接觸式圖像傳感器工作時序圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明關鍵技術要點作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖I所示，本發(fā)明中的信號采集裝置包括信號采集模塊I、信號處理模塊2、接觸式圖像傳感器3，其中信號處理模塊2采用型號為C8051F340的單片機，單片機包括用于產生接觸式圖像傳感器3工作所需的時脈信號的頻率發(fā)生模塊21、用于放大驅動接觸式圖像傳感器3的時脈信號的功率放大模塊22、捕捉模塊23、用于信號信息處理的處理模塊24，所述頻率發(fā)生模塊21通過功率放大模塊22與接觸式圖像傳感器3連接，信號采集模塊I的信號輸出端與輸入捕捉模塊23的輸入端連接，輸入捕捉模塊23的輸出端與處理模塊24的輸入端連接，處理模塊24的輸出端與信號采集模塊I的輸入端連接。信號采集模塊I包括模擬開關組11、比較放大電路12 ;信號處理模塊2的信號輸出端與模擬開關組11的輸入端連接，模擬開關組11與比較放大電路12連接，接觸式圖像傳感器3的信號輸出端與比較放大電路12的信號輸入端連接，比較放大電路12的信號輸出端與信號處理模塊2的輸入端連接。如圖2為本發(fā)明閾值可調的比較放大電路12的電路圖，其中6個模擬開關門電路在單片機的控制下可以產生不同組合的偏置電壓加到比較放大電路12中，即可實現(xiàn)閾值可控。本發(fā)明涉及二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其控制方法為
O頻率發(fā)生模塊21產生接觸式圖像傳感器3工作所需的時脈信號；
2)功率放大模塊22放大步驟I)的時脈信號驅動接觸式圖像傳感器3工作；
3)接觸式圖像傳感器3采集掃描件的圖像信息，輸出模擬電壓值；
4)單片機控制模擬開關組11中模擬開關的開關，改變比較放大電路12的參考電壓；
5)步驟3)獲得輸出模擬電壓值經比較放大電路12后的數(shù)字圖像信息輸入單片機；
6)單片機將采集到的一系列數(shù)字圖像信息組合得到完整的二值化數(shù)字圖像；
7)單片機將數(shù)字圖像信息保存到外部存儲器，并計算比較放大電路12下一次所需的閾值補償值，保存到外部存儲器。工作流程包括1)單片機內部的頻率發(fā)生模塊21產生接觸式圖像傳感器3工作所需的時脈信號，經過功率放大模塊22后輸入到接觸式圖像傳感器3中，等待若干時鐘信號后，掃描件的信息經接觸式圖像傳感器3掃描輸出模擬電壓值，信號經過加了模擬開關組11輸出偏置電壓的比較放大電路12，轉換成單片機可以處理的邏輯電平；2)單片機將采集到的數(shù)字圖像信息保存到外部存儲器中，并由得到的圖像信息計算比較放大電路12下一次需要的閾值補償值，并保存到外部存儲器中；
圖3為接觸式圖像傳感器3的工作時序圖，其工作流程如下接觸式圖像傳感器3的同步信號下降沿到來后，在接觸式圖像傳感器3的每個工作時鐘下降沿都會輸出像素的模擬值，直到一行像素全部輸出，假設接觸式圖像一行像素有個。接觸式圖像傳感器行同步信號等待所有像素全部輸出后，還需等待若干個工作時鐘周期，開始下一行掃描輸出。
權利要求
1.二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于包括信號采集模塊(I)、信號處理模塊(2)、接觸式圖像傳感器(3)，所述接觸式圖像傳感器(3)的信號輸出端與信號采集模塊(I)的信號輸入端連接，信號采集模塊(I)的信號輸出端分別與信號處理模塊(2)的信號輸入端連接，信號處理模塊(2)的信號輸出端分別與信號采集模塊(I)、接觸式圖像傳感器(3)連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于所述信號處理模塊(2)包括用于產生接觸式圖像傳感器(3)工作所需的時脈信號的頻率發(fā)生模塊(21)、用于放大驅動接觸式圖像傳感器(3)的時脈信號的功率放大模塊(22)、捕捉模塊(23)、用于信號信息處理的處理模塊(24)，所述頻率發(fā)生模塊(21)通過功率放大模塊(22)與接觸式圖像傳感器(3)連接，信號采集模塊(I)的信號輸出端與輸入捕捉模塊(23) 的輸入端連接，捕捉模塊(23)的輸出端與處理模塊(24)的輸入端連接，處理模塊(24)的輸出端與信號采集模塊(I)的輸入端連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于所述信號采集模塊(I)包括模擬開關組(11)、比較放大電路(12);信號處理模塊(2)的信號輸出端與模擬開關組(11)的輸入端連接，模擬開關組(11)與比較放大電路(22 )連接，接觸式圖像傳感器(3)的信號輸出端與比較放大電路(12)的信號輸入端連接，比較放大電路(12)的信號輸出端與信號處理模塊(2)的輸入端連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于所述模擬開關組(11)為高速模擬開關組，所述模擬開關組(11)中不同的模擬開關帶有不同的偏置電壓。
5.根據(jù)權利要求4所述的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于所述信號處理模塊(2 )還連接有用于保存采集數(shù)據(jù)的外部存儲器。
6.根據(jù)權利要求5所述的二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置，其特征在于所述信號處理模塊(2)為單片機。
7.二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟O頻率發(fā)生模塊(21)產生接觸式圖像傳感器(3)工作所需的時脈信號；2)功率放大模塊(22)放大步驟I)的時脈信號驅動接觸式圖像傳感器(3)工作；3)接觸式圖像傳感器(3)采集掃描件的圖像信息，輸出模擬電壓值；4)信號處理模塊(2)控制模擬開關組(11)中模擬開關的開關，改變比較放大電路(12)的參考電壓；5)步驟3)獲得輸出模擬電壓值經比較放大電路(12)后的數(shù)字圖像信息輸入信號處理模塊(2)；6)信號處理模塊(2)將采集到的一系列數(shù)字圖像信息組合得到完整的二值化數(shù)字圖像；7)信號處理模塊(2 )將數(shù)字圖像信息保存到外部存儲器，并計算比較放大電路(12 )下一次所需的閾值補償值，保存到外部存儲器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種二值化閾值硬件可調的圖像傳感信號采集裝置及控制方法，包括信號采集模塊、信號處理模塊、接觸式圖像傳感器，所述接觸式圖像傳感器的信號輸出端與信號采集模塊的信號輸入端連接，信號采集模塊的信號輸出端分別與信號處理模塊的信號輸入端連接，信號處理模塊的信號輸出端分別與信號采集模塊、接觸式圖像傳感器連接。信號處理模塊包括頻率發(fā)生模塊、功率放大模塊，本發(fā)明通過信號采集模塊的比較放大電路將接觸式圖像傳感器采集回來的模擬信號與給定的參考電壓進行比較后輸出數(shù)字信號，數(shù)字信號經信號處理模塊組合形成所掃描圖片的二值化圖像。
文檔編號H04N1/031GK102638636SQ201210095560
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權日2012年4月1日
發(fā)明者吳黎明, 羅春藝, 鄧耀華, 韓威 申請人:廣東工業(yè)大學