接觸式圖像傳感器的信號讀取與補償技術(圖)

明輸出與暗輸出
　　明輸出vp是指當cis讀取白樣張時，光電傳感器輸出的電信號值。
　　明偏差up是指像素陣列中，所有像素點的明輸出的偏差值。
　　up=（vpmax-vpmin）/vp
　　暗輸出vd是指當cis讀取黑樣張時，光電傳感器輸出的電信號值。
　　暗偏差ud是指像素陣列中，所有像素點的暗輸出的偏差值。
　　ud=vdmax-vdmin

圖像的取樣與量化
　　1、圖像的取樣
　　所謂取樣就是用一個有限的數(shù)列、數(shù)陣來表示一幅連續(xù)圖像。取樣要遵循取樣定理：對于一個函數(shù)fc(x,y)，若其傅里葉變換fc(u,v)在空間領域的一個有限區(qū)域外(即|u|>uc或|v|>vc)處處為零，則當取樣間隔△x≤1/2uc和△y≤1/2vc時，fc(x,y)可由它的樣本值正確地重現(xiàn)，否則圖像將產生畸變（即混疊效應）。把取樣的最大間隔△x=1/2uc和△y=1/2vc稱為奈奎斯特間隔，1/△x和1/△y稱為奈奎斯特頻率。
　　2、圖像的量化
　　圖像取樣后，正比于圖像灰度值的光電傳感器輸出的電子信號是模擬量，所以，必須把它變成數(shù)字信號，才能輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理。這種把圖像信息實際輸出的模擬量變換成離散的數(shù)字量的轉換過程叫做量化。
　　采用均勻量化技術就是將vp與vd的差值vp-vd等間隔地取k個等級，通常量化等級k=2m，如果選用8位a/d轉換器，則m=8，k=256級。
　　實際輸出介于ri與vi之間的，取量化值vi，介于ri與vi+1之間的取vi+1。
　　下面通過均方誤差技術，計算當量化誤差最小時的量化判決電平值。
　　假設：f代表圖像信息實際輸出值，φ(f)代表圖像信息實際輸出值在vp與vd之間的密度函數(shù)。則，對于k個量化級而言，量化均方誤差為：

　　若φ(f)=p=常數(shù)，即圖像信息實際輸出值在vp與vd之間出現(xiàn)的概率處處相等，于是得到：

　　
　　輸出電平的最佳取法應滿足量化均方誤差最小，即
　　dε/dri=0
　　由上面兩式可以得出：
　　ri=(vi+vi+1)/2
　　即當ri=(vi+vi+1)/2時，可以保證量化誤差最小。

補償技術
　　所謂補償就是對cis上的一列光電傳感器之間輸出值的偏差進行修正，使之能正確地反映圖像信息。理論上說，這一列光電傳感器對cis輸出的信號取樣、量化后，要對它的明輸出、暗輸出進行補償。
 　　　　　
　　圖1是表示cis的實際輸出值的狀態(tài)圖（補償前），首先把所有點中，最大的明輸出值定義為vpmax，最小的暗輸出值定義為vdmin。從圖1中可以看出，每一點的明輸出vpi、暗輸出vdi與vpmax、vdmin之間都有一個偏差值δvp、δvd，所謂補償就是要消除每一點的偏差值對畫質的影響。
　　補償前，首先逐點測量cis的明輸出vpi與暗輸出vdi，存入存儲器。然后計算各點的補償系數(shù)αi，并存入存儲器，圖2大體表達了明輸出與補償系數(shù)的分布，黑影部分就是當以為vpmax目標時，每點需要補償?shù)闹怠?BR>　　αi =（vpmax—vdmin）/（vpi—vdi）
　　接下來介紹補償系數(shù)αi的應用方法。
　　掃描圖像時，首先用a/d轉換器對圖像信息進行采樣、量化，并取得各點的實際輸出值vi，然后利用下面的公式求得補償后的數(shù)值wi。
　　wi=αi