ITTO20110261A1 - "apparecchio scanner, procedimento e prodotto informatico relativi" - Google Patents

Description

“Apparecchio scanner, procedimento e prodotto informatico

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente descrizione si riferisce ad un’apparecchiatura di scansione. Certe forme di attuazione possono riferirsi ad apparecchiature di scansione integrate in una stampante. Sfondo

Un componente chiave di stampanti e di altri dispositivi sensori di immagini convenzionali à ̈ la barra di scansione di tipo Contact Image Sensor (CIS), che trasforma un’immagine su un foglio in un’immagine elettronica. Una barra di scansione CIS può essere ampiamente utilizzata nelle apparecchiature per fac-simile (fax), negli scansionatori (scanner) ottici, e nelle applicazioni portatili come ad esempio, negli scanner portatili.

Nel corso degli anni, il costo delle schiere (array) di sensori di immagini CMOS à ̈ diminuito, mentre le loro prestazioni sono migliorate: questi sensori possono quindi essere usati al posto delle barre di scansione CIS convenzionali, risultando dando origine a soluzioni più economiche senza impatti negativi sulla dimensione dello scanner.

Sono state proposte svariate soluzioni per utilizzare array di sensori di immagini CMOS/CCD per la scansione di documenti

Ad esempio, il documento DE-A-102006010776 descrive una disposizione che include quattro sensori CCD fissi posizionati sotto un vetro per supportare i documenti da scansionare e che opera in base ad un algoritmo di valutazione pre-calibrato per formare l’intera immagine. Vari documenti descrivono diversi tipi di carrelli per sensori di immagini atti a supportare mezzi di lettura di immagini in combinazione con una unità di azionamento (un motore di azionamento) per movimentare il carrello.

Ad esempio, il documento GB-A-2336734 descrive un sensore di immagini disposto parallelamente ai lati minori di un telaio rettangolare inferiore per catturare l’immagine di un oggetto scansionato collocato su una piastra trasparente su un riquadro rettangolare superiore. Viene fornita una componente di guida a forma di asta ortogonale al supporto longitudinale per guidare la movimentazione del sensore di immagini.

Nella soluzione descritta dal documento JP-A-2005331533, uno scanner di immagini à ̈ equipaggiato con un carrello sul quale à ̈ montato un sensore di immagini. Un motore di azionamento movimenta il carrello in una direzione di sotto-scansione, mediante una cinghia di trasmissione dentata.

Il documento US-A-2006/098252 descrive un dispositivo di azionamento per uno scanner che include un’unità di guida allungata montata in una base e disposta sotto un carrello per il sensore di immagini. Un’unità a rullo à ̈ montata su una faccia inferiore del carrello per il sensore di immagini ed una unità di azionamento muove il carrello per il sensore di immagini in una seconda direzione rispetto alla base.

Documenti quali il US-A-2008/174836 ed il JP-A-20060245172 descrivono un dispositivo scansionatore (scanner) configurato per scansionare un oggetto e generare dati di immagine; il dispositivo scanner include un sensore di immagini ed una unità di movimentazione per movimentare un carrello che supporta il sensore di immagini in una direzione di sotto-scansione.

Il documento EP-A-0 886 429 descrive un’apparecchiatura di input/output di immagini in grado di stampare e leggere immagini ed un carrello a cartuccia per leggere un originale con un controllo semplice: il sistema utilizza un modulo a fotocamera che sostituisce la cartuccia ad inchiostro, condividendo gli stessi circuiti, e che può rivelarsi critico per il mantenimento della stessa velocità per stampare e per quanto riguarda la sostituzione manuale delle cartucce.

Il documento CN-A-201286132 descrive un sensore di immagini planare, uno scanner ad alta velocità con una funzionalità di lettura ed una macchina copiatrice contenente una parte attinente all’immagine, sul fondo di un piano di lavoro, comprendente un insiemi di parti per la rilevazione di immagini ed un insieme di parti per la lettura di immagini; una parte associata ad un sorgente luminosa al di sopra della parte attinente all’immagine; una parte di riflessione al di sopra della parte associata alla sorgente luminosa. Uno svantaggio essenziale di questa soluzione può risiedere nel fatto che per ricoprire l’intera area del documento possono essere richieste troppe fotocamere.

Il documento US-A-2009/0021798 descrive un sistema funzionante a scanner con un singolo modulo di fotocamera. Tale disposizione à ̈ implementata in un prodotto “Tutto-in-Uno†(“All-in-One†) (AiO) con marchio Lexmark con denominazione commerciale Genesis, che utilizza una singola lente ad occhio di pesce (fisheye). Uno svantaggio essenziale di questa disposizione risiede nell’impatto negativo sull’altezza del sistema.

In breve, l’idea di utilizzare uno o più sensori (fissi od in movimento) al fine di scansionare un’immagine (o parte di un’immagine) à ̈ stata largamente adottata. Se il sensore di immagini à ̈ volto ad essere movimentato durante il funzionamento, queste disposizioni implicano quasi inevitabilmente l’utilizzo di un carrello aggiuntivo per il sensore.

Scopo e sintesi

Uno scopo dell’invenzione risiede nell’evitare gli svantaggi intrinseci delle disposizioni sopra considerate. In accordo con l’invenzione, tale oggetto viene raggiunto per mezzo di un’apparecchiatura che presenta le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni che seguono. L’invenzione si riferisce anche ad un corrispondente procedimento e ad un prodotto informatico per computer, caricabile nella memoria di almeno un computer e che include porzioni di codice software capaci di implementare i passi del procedimento quando il prodotto viene eseguito su almeno un computer.

Le rivendicazioni formano parte integrale della descrizione tecnica qui fornita relativamente all’invenzione.

Certe forme di attuazione possono sfruttare il carrello della cartuccia ad inchiostro di una stampante del tipo “All in One†(AiO) per movimentare il modulo scanner, che può includere un insieme di fotocamere allineate, senza la necessità di un altro carrello per il sensore.

Certe forme di attuazione rendono possibile la composizione del documento finale fondendo (“cucendo†) insieme varie porzioni acquisite del documento.

Breve descrizione delle figure

Verranno ora descritte varie forme di attuazione, unicamente a titolo di esempio, facendo riferimento alle figure allegate, in cui:

- la Figura 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica di una forma di attuazione;

- la Figura 2 Ã ̈ rappresentativa di istantanee di immagini riprese in certe forme di attuazione;

- la Figura 3 Ã ̈ rappresentativa di possibili posizioni dei sensori in una forma di attuazione;

- la Figura 4 rappresenta schematicamente anteprime dal vivo (live) di immagini in una forma di attuazione;

- la Figura 5 rappresenta un modello (pattern) esemplificativo da utilizzare in certe forme di attuazione; - la Figura 6 Ã ̈ un diagramma a blocchi di una architettura di una forma di attuazione;

- la Figure 7 e 8 sono diagrammi rappresentativi di modi di operazione di forme di attuazione;

- la Figura 9 Ã ̈ un diagramma di una forma di attuazione di una filiera di elaborazione;

- la Figura 10 rappresenta schematicamente cari tipi di distorsioni geometriche;

- la Figura 11 mostra un esempio di immagini sovrapponentisi; e

- la Figura 12 rappresenta una funzione esemplificativa di miscelazione (blending) da utilizzare in certe forme di attuazione.

Descrizione dettagliata

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una comprensione approfondita delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o più dettagli specifici, oppure attraverso altri procedimenti, componenti, materiali, etc. In altri casi, strutture, materiali ed operazioni ben note non vengono mostrate o descritte in dettaglio per evitare di oscurare i vari aspetti delle forme di attuazione. In questa descrizione, il riferimento ad “una forma di attuazione†indica che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritta relativamente alla forma di attuazione à ̈ inclusa in almeno una forma di attuazione. Pertanto, espressioni come “in una forma di attuazione†, possibilmente presenti in varie parti di questa descrizione non si riferiscono necessariamente alla stessa forma di attuazione. Inoltre, configurazioni, strutture o caratteristiche particolari possono essere combinate in qualsiasi maniera opportuna in una o più forme di attuazione. I riferimenti vengono qui usati per facilitare il lettore e quindi non definiscono la portata di protezione o l’ampiezza delle forme di attuazione.

La Figura 1 rappresenta schematicamente la struttura generale di un apparecchio scanner 10.

La denominazione di “apparecchio scanner†viene qui usata in modo tale da applicarsi a qualsiasi tipo di apparecchiatura suscettibile di fornire una funzionalità di scansione di, ad esempio, materiale stampato come testo e figure, eventualmente insieme ad altre funzionalità, quali, ad esempio, elaborazioni di stampa, copiatura, e trasmissione/ricezione. Fatto salvo per quanto descritto in dettaglio in questo documento, tale apparecchiatura di scansione si basa su tecnica convenzionale nota, il che rende quindi superfluo fornirne una descrizione più dettagliata in questa sede.

Nella rappresentazione schematica di Figura 1, l’apparecchio esemplificativo 10 include un corpo contenitore o di alloggiamento 12, avente una superficie trasparente (ad esempio, di vetro) 14 o “schermo†(“platen†) per riporre su di essa un documento D da scansionare.

La scansione viene effettuata da una unità sensore 16 (di qualsiasi tipologia nota) a cui viene impartita una movimentazione di scansione (vedere la doppia freccia S in Figura 1) da un carrello motorizzato 18.

Il riferimento 20 indica un cavo flessibile o “flex†che trasporta i segnali tra l’unità sensore/carrello movibile e la parte stazionaria dell’apparecchio 10.

Come già indicato, questa struttura generale à ̈ convenzionale secondo la tecnica nota, il che rende non superflua una descrizione più dettagliata in questa sede. La movimentazione di scansione S permette alla finestra di scansione WA del sensore 16 di coprire successivamente (cioà ̈, di “inquadrare†) varie porzioni dell’oggetto D in corso di scansione (vedere, ad esempio, 1, 3; 5, 7 o 2, 4; 6, 8 in Figura 2) e produrre immagini parziali corrispondenti dell’oggetto D.

In certe forme di attuazione, l’unità sensore 16, quale, ad esempio, uno o più moduli VGA (Video Graphics Array) può essere montata direttamente sul carrello della cartuccia ad inchiostro, come fornito nell’apparecchio 10 configurato per funzionare anche come stampante (ad esempio, in fotocopiatrici, apparecchi per fax, e simili).

In certe forme di attuazione, il carrello 18 che supporta l’unità sensore 16 à ̈ lo stesso carrello che porta una unità stampante (22) che include uno o più serbatoi di inchiostro.

In certe forme di attuazione, l’apparecchio scanner integrato esemplificativo qui considerato può così includere una superficie di supporto 14 per oggetti da scansionare (ad esempio, un documento D) come anche una unità scanner 16 per effettuare una movimentazione di scansione S relativamente alla superficie di supporto 14, al fine di catturare immagini di porzioni dell’oggetto D da scansionare. Una unità stampante 22 à ̈ supportata da un carrello 18 mobile rispetto alla superficie di supporto; l’unità scanner 16 à ̈ così supportata dallo stesso carrello 18 che supporta l’unità stampante 22 e venendole pertanto impartita la movimentazione di scansione S da parte del carrello 18.

In certe forme di attuazione, l’unità stampante 22 supportata dal carrello 18 include almeno un serbatoio di inchiostro.

In certe forme di attuazione, può essere preso un certo numero di “inquadrature†(cioà ̈, immagini parziali) del materiale in corso di scansione, come il documento D, mentre il carrello comune 18 viene movimentato (vedere freccia S). Queste inquadrature possono essere quindi fuse insieme o “cucite†(preferibilmente via software) al fine di produrre un’immagine finale completa OI. La risoluzione può essere determinata dal numero di inquadrature prese e dalla distanza tra l’unità sensore 16 ed il documento D. La Figura 2 à ̈ una rappresentazione schematica di forme di attuazione in cui l’unità sensore 16 può essere attivata in modo tale che svariati (ad esempio, due) insiemi di inquadrature differenti (ovvero, 1, 3, 5, 7 e 2, 4 ,6, 8 rispettivamente) possano venire presi e fusi (cioà ̈, combinati o “cuciti†) per ottenere un’immagine finale CI. Ad esempio, in certe forme di attuazione, l’unità sensore 16 può includere due moduli 16A, 16B così che durante una singola passata del carrello 18 verranno presi (due) insiemi di inquadrature differenti (ovvero, 1, 3, 5, 7 per il primo modulo e 2, 4, 6, 8 per il secondo modulo) poi fusi (cioà ̈, combinati o “cuciti†) per ottenere un’immagine finale CI.

Certe forme di attuazione possono usare un singolo modulo che produce tutte le immagini parziali nel modo seguente: le immagini 1, 3, 5, 7 sono catturate mentre il carrello si sposta in una direzione, con una successiva traslazione del modulo nella direzione ortogonale (che può essere ottenuta puramente per mezzi meccanici), seguita da una movimentazione del carrello nella direzione opposta, durante la quale vengono catturate le immagini parziali 8, 6, 4, 2 in questo ordine. Questo approccio à ̈ vantaggioso in termini di costi (un singolo modulo) a discapito del fattore tempo (le immagini parziali vengono catturate in modo seriale invece che due alla volta, quindi circa raddoppiando il tempo totale di cattura).

In certe forme di attuazione, l’apparecchio scanner integrato qui considerato può quindi includere almeno un modulo scanner, il modulo, o ciascun modulo, avendo una finestra di cattura WA (Figura 1) per suscettibile di coprire una porzione degli oggetti D da scansionare; durante la movimentazione di scansione S impartita dal carrello 18 il modulo scanner, o ciascuno dei moduli scanner, 16A, 16B produce una pluralità di immagini parziali (ovvero 1, 3, 5, 7 e 2, 4, 6, 8 rispettivamente) degli oggetti D da scansionare. Come meglio dettagliato nel testo che segue, può essere fornito un modulo di elaborazione 26 per fondere insieme la pluralità delle immagini parziali in un’immagine completa (OI).

Analogamente, in certe forme di attuazione, l’apparecchio scanner integrato esemplificativo qui considerato può includere una pluralità di moduli scanner (ad esempio, due moduli scanner 16A, 16B); durante la movimentazione di scansione S impartita dal carrello 18, ciascun modulo sensore 16A, o rispettivamente 16B produrrà un corrispondente insieme di immagini parziali (ovvero, immagini 1, 3, 5, 7 per il modulo 16A ed immagini 2, 4, 6, 8 per il modulo 16B) degli oggetti D in corso di scansione. Un modulo di elaborazione 26 può essere fornito per fondere insieme i corrispondenti insiemi di immagini parziali (1, 3, 5, 7, rispettivamente con 2, 4, 6, 8) in un’immagine completa (OI).

In certe forme di attuazione, come rappresentato schematicamente in Figura 3, i moduli o le fotocamere 16A, 16B possono essere disposti ortogonalmente al piano dello “schermo†14 (e quindi al piano del documento D ivi disposto), il che rimuoverà qualsiasi effetto di distorsione trapezoidale (effetto “keystone†) rendendo non necessaria la correzione di tipo “keystone†.

In certe forme di attuazione, possono essere applicate l’orientazione e la raddrizzatura assoluta, come meglio dettagliato nel testo seguente.

In certe forme di attuazione, due moduli o fotocamere 16A, 16B con un HFoV (Campo di Vista Orizzontale-Horizontal Field of View) di 60 gradi, posizionati ad esempio, a 96mm dal piano del premicarta/documento, possono essere in grado di catturare la più piccola dimensione di un documento di tipo A4 o lettera US.

In certe forme di attuazione, può essere effettuata una veloce anteprima dal vivo, come esemplificato schematicamente in Figura 4.

La Figura 4 assume che il carrello 18 si trovi in modalità “parcheggiata†. Un sensore 16 può quindi essere inclinato (cioà ̈, messo obliquamente) a partire dalla posizione verticale usata durante la cattura (in linee ombreggiate della Figura 4) ad una posizione obliqua (in linee continue della Figura 4) al fine di catturare nel suo campo di vista l’intero documento. Il sensore 16 catturerà il documento D che giace sul premicarta 14; la prospettiva generata dall’inclinazione del sensore può essere corretta in diretta, al fine di ripristinare il documento; questo à ̈ essenzialmente un effetto di distorsione trapezoidale (keystone), facile da correggere. La qualità può essere bassa, ma sufficiente per un’anteprima. Dietro (ovvero, al di sopra) dello schermo 14 può essere collocato uno schema di mira, disposto lungo i bordi del documento per essere visibile soltanto dal sensore(i). Questo può essere usato per aiutare il sistema nel caso di documenti scuri e per effettuare le correzioni geometriche finali, sfruttando l’estrazione di punti chiave sullo schema di mira. Uno schema di mira esemplificativo viene mostrato in Figura 5, di nuovo, facendo riferimento a due insiemi di immagini parziali 1, 3, 5, 7 (modulo sensore 16A) e 2, 4, 6, 8 (modulo sensore 16B).

In certe forme di attuazione, l’apparecchio scanner integrato esemplificativo qui considerato può essere attrezzato in modo tale che l’unità scanner 16 sia selettivamente inclinabile per raggiungere una posizione di anteprima di scansione, in cui l’unità scanner 16 forma l’immagine di un documento da scansionare a partire da una posizione stazionaria.

Relativamente al trattamento/generazione di segnale, certe forme di attuazione possono adottare l’architettura esemplificata nel diagramma a blocchi di Figura 6, che include:

- uno o più, ad esempio, due, moduli sensori 16A, 16B ed una associata luce a flash 16C supportati dal carrello 18; - un dispositivo di elaborazione (ad esempio, un ISP) 23 per ottenere segnali di immagine a partire dai segnali prodotti dai moduli sensori 16A, 16B;

- una memoria 24 per memorizzare le immagini raccolte attraverso il dispositivo 23;

- un motore di azionamento scanner 18A per controllare la posizione/movimentazione S del carrello 18;

- una filiera di elaborazione (di “fusione†o di “cucitura†) 26 per generare un’immagine finale OI, possibilmente nella modalità di anteprima sopra considerata.

Certe forme di attuazione possono ammettere almeno due principali modalità operative, ovvero, una modalità ad anello aperto ed una modalità ad anello chiuso.

In certe forme di attuazione, in modalità ad anello aperto, come schematicamente rappresentata in Figura 7, non viene fornita alcuna interazione tra il modulo od i moduli scanner 16A, 16B ed il modulo di stampa supportato dal carrello 18. Ovvero, il moduli scanner (che sono rappresentati nelle Figure 7 e 8 come “motore†di scansione 30) possono non usare la retroazione sulla posizione reale della testa disponibile (solamente) al modulo di stampa (che à ̈ rappresentato nelle Figure 7 e 8 come “motore†di stampa 32, quale un ASIC) in quanto fornito da un codificatore (encoder) (ad esempio, lineare) 34. In questo caso, la filiera di elaborazione 26 (Figura 6) può contenere una fase di cucitura in cui i parametri di movimentazione del sensore (cioà ̈, la posizione in cui à ̈ stata presa una certa inquadratura) sono tempi di esecuzione calcolati.

Nel caso dell’anello aperto, il modulo scanner 30 ed il modulo di stampa 32 possono essere considerati completamente indipendenti l’uno rispetto all’altro, ovvero, l’unità scanner 16 verrà attivata indipendentemente da qualsiasi retroazione sulla posizione attuale del modulo di stampa 32, come fornita dal sensore di movimentazione 34 associato al carrello 18.

In certe forme di attuazione, in modalità ad anello chiuso, come rappresentata schematicamente nella Figura 8, il modulo scanner 30 può tenere in conto la retroazione sulla posizione corrente del modulo di stampa 32, come fornita al motore di stampa 32 dal codificatore 34 durante la fase di stampa.

In certe forme di attuazione, in modalità ad anello chiuso, il modulo scanner 30 può sfruttare le informazioni fornite dal codificatore 34 attraverso l’ASIC della stampante 32. In questo modo, la posizione reale può essere usata dal modulo di cucitura nella filiera di elaborazione (26 in Figura 6) al fine di ottenere informazioni precise sulla posizione di acquisizione.

In certe forme di attuazione, il carrello 18 può quindi avere ad esso associato un sensore di movimento 34 che fornisce un segnale di retroazione rappresentativo della posizione del carrello 18; l’unità scanner 16 viene quindi attivata in funzione del segnale di retroazione.

In certe forme di attuazione, la filiera di elaborazione 26 può avere la struttura rappresentata in Figura 9.

In Figura 9, il blocco 100 rappresenta un primo passo nella filiera esemplificativa considerata, in cui si effettua la correzione geometrica per applicare i parametri intrinseci del sensore/sistema stimati (ottenuto con strumenti esterni) al fine di correggere le distorsioni geometriche nelle immagini CI (derivate, ad esempio, da ISP 23).

In certe forme di attuazione, come esemplificato nella Figura 9, la correzione geometrica può essere effettuata “a monte†della memoria 24, ovvero prima che le immagini vengano memorizzate nella memoria 24. In certe forme di attuazione, le correzioni geometriche possono essere effettuate “a valle†della memoria 24.

In certe forme di attuazione, la filiera 26 può operare la prima volta con una versione ridimensionata delle immagini prodotte in un sotto-passo 102 al fine di ottenere un’anteprima, mentre la seconda volta lavora con la versione a piena risoluzione delle immagini.

In certe forme di attuazione, possono essere applicati a queste immagini (parziali) i seguenti blocchi/passi procedurali:

104 - rilevazione ed accoppiamento di punti chiave, per far combaciare punti caratteristici (calcolati da metodologie di descrittore di punti chiave, come SIFT/SURF);

106 – rimozione di anomalie (outlier) utilizzando ad esempio, tecniche convenzionali come la tecnica RANSAC (Random Sample Consensus);

108 – registrazione globale, effettuata sulle corrispondenze mentre vengono anche stimati i parametri di registrazioni.

La cucitura (ovvero, la fusione) delle immagini (come derivate dalla memoria 24) viene effettuata al blocco/passo 110 usando i parametri stimati mentre si applica possibilmente anche la miscelazione senza soluzioni di continuità, per evitare le giunzioni tra le immagini. L’immagine completa così ottenuta può essere quindi soggetta ai seguenti blocchi/passi procedurali:

112 – raddrizzamento globale, che può essere un passo finale di post-trattamento (simile al keystone) per assicurare la †̃quadratura’ dell’immagine;

114 – post trattamento come, ad esempio, un ulteriore algoritmo di miglioramento di colore da applicare globalmente all’immagine, come la rilevazione e l’applicazione del punto di bianco, del contrasto di colore, etc., per produrre come risultato un’immagine finale (che può essere rappresentata anche da un’immagine di anteprima catturata come sopra descritto).

Gli esperti del ramo apprezzeranno che, sebbene rappresentativa del miglior modo attualmente noto agli inventori per realizzare l’invenzione, la filiera illustrata in Figura 9 à ̈ di natura esemplificativa.

In certe forme di attuazione, la filiera può anche essere integrata con ulteriori passi aggiuntivi. Ancora, in certe forme di attuazione, uno o più dei passi qui considerati può essere assente od effettuato in modo diverso: ad esempio (a titolo di esempio non limitativo) il passo 114 può essere condotto fuori-linea (off-line) ogniqualvolta ciò appaia preferibile (errori nella ricostruzione). Come rappresentato schematicamente nella Figura 10, le distorsioni geometriche possono essere di due tipi: distorsioni di tipo a botte (barrel) e di tipo a cuscino (pincushion). Entrambi i tipi di distorsione possono essere ridotti usando opportuni strumenti off-line per stimare i parametri intrinseci da applicare alle immagini prese dal sensore.

In varie forme di attuazione, possono essere utilizzati due tipi di strumenti, ovvero la calibrazione della fotocamera su piani multipli e la stima di modello di distorsione della lente, rispettivamente.

Nella calibrazione della fotocamera su piani multipli, tutti i parametri intrinseci (lunghezza focale, punto principale e parametri di distorsione) possono essere calcolati usando svariate immagini (tipicamente 15-20) prese usando una scacchiera incollata su una superficie planare rigida, in diverse posizioni. I parametri intrinseci possono essere stimati usando il toolbox di Matlab relativo alla calibrazione Bouget (vedere

http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/index.html) basato principalmente sul lavoro di Z. Zhang: “Flexible Camera Calibration by Viewing a Plane from Unknown Orientations†, Seventh International Conference on Computer Vision (ICCV), Volume 1, pp. 666-673, 1999. Altri strumenti possono essere usati nello stesso modo, come quelli descritti ad esempio in

http://www.ics.forth.gr/~xmpalt/research/camcalib_wiz/index .html

http://matt.loper.org/CamChecker/CamChecker_docs/html/index .html

entrambi basati sul summenzionato lavoro di Z. Zhang.

CAMCAL può essere un altro strumento (vedere http://people.scs.carleton.ca/~c_shu/Research/Projects/CAMcal/) che utilizza un approccio differente, come descritto ad esempio in A. Brunton, et al.: “Automatic Grid Finding in Calibration Patterns Using Delaunay Triangulation†, Technical Report NRC-46497/ERB-1104, 2003, ed una struttura (pattern) di test ad-hoc.

Se viene utilizzata la stima di modello di distorsione della lente, possono essere calcolati soltanto i parametri di distorsione usando una singola immagine di pattern, tipicamente tracciando delle linee sul pattern.

Per stimare i parametri, possono essere sfruttate metodologie convenzionali, quali lo strumento CMLS (vedere, ad esempio http://mw.cmla.enscachan.fr/megawave/demo/lens_distortion/). In certe forme di attuazione, può essere usato un pattern a scacchiera, messo esattamente di fronte alla fotocamera, senza rotazioni per semplificare il lavoro di tracciamento di linee orizzontali e verticali. Lo strumento considerato saprà dove sono posizionati effettivamente questi punti (derivando questa informazione dalla griglia dell’immagine del pattern) e dove questi punti dovrebbero essere (grazie alla specificazione delle linee manuali dell’utente), e semplicemente risolverà un sistema per determinare i parametri di distorsione.

In certe forme di attuazione, può essere applicata, in via opzionale, una procedura di correzione di colore (possibilmente dopo la calibrazione della fotocamera – cioà ̈ del modulo sensore) per correggere le discontinuità di ombreggiatura.

In certe forme di attuazione, può essere adottato una Linear Histogram Transform (LHT)m che forza le aree selezionate ad avere lo stesso valor medio e la stessa varianza.

A titolo di esempio, possono essere usate le seguenti equazioni per ottenere statistiche sull’area selezionata: # pixels

Ã¥ pixelci

E c = i = 0

# pixels

# pixels

Ã¥ pixelci- E C

E 2 = 0

c = i

# pixels (4)

e la correzione può essere effettuata come segue:

2

out=<prevE C>

2× (pixelc-currEC) prevEC

currEC

In certe forme di attuazione, la correzione keystone può

costituire un altro passo aggiuntivo, eventualmente

applicato dopo la correzione colore.

In certe forme di attuazione, prima di applicare la

correzione keystone, in una fase di regolazione off-line,

può essere effettuato un passaggio di rotazione per

allineare l’immagine sull’asse. Per fare questo, può venire

applicata la trasformata di Hough su di un’immagine del

gradiente della struttura a scacchiera (come si può

ottenere, ad esempio, mediante un semplice filtraggio

orizzontale secondo Sobel).

Relativamente alla rilevazione ed accoppiamento di punti

caratteristici (blocco 104 nella Figura 9), in certe forme

di attuazione, il procedimento collegato può includere,

oltre all’opportuna estrazione ed accoppiamento delle

caratteristiche, anche un passo di rimozione delle anomalie

(outlier) (blocco 106 in Figura 9).

In varie forme di attuazione, il primo passo/fase può

estrarre le caratteristiche notevoli per ciascuna immagine

e far corrispondere queste caratteristiche per ciascuna

coppia di immagini, al fine di ottener ei punti

corrispondenti, mentre il secondo passi può filtrare i

punti ottenuti affinché siano in linea con un modello prescelto (rigido, affine, orografico e così via).

Come già indicato, in certe forme di attuazione, le caratteristiche possono essere estratte usando le trasformate SIFT o SURF, come descritto in D. Lowe: “Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints†, International Journal of Computer Vision 60 (2): 91–110, 2004, ed in H. Bay, et al.: "SURF: Speeded Up Robust Features", Computer Vision and Image Understanding (CVIU), Vol. 110, No. 3, pp. 346--359, 2008) e gli accoppiamenti possono essere effettuati concordemente.

In certe forme di attuazione, può essere facilmente notificato un più alto numero di anomalie nel caso in cui le corrispondenze finali siano ottenute mediante SIFT, come qui mostrato.

In certe forme di attuazione, per rimuovere le anomalie, le corrispondenze finali ottenute nel passaggio precedente possono esser filtrate mediante RANSAC (Random Sample On Consensus Set).

In certe forme di attuazione, questa tecnica può implicare i passaggi seguenti:

- selezionare, in modalità casuale, un numero minimo di campioni per stimare la registrazione;

- stimare la registrazione;

- ignorare i campioni che non sono in accordo con il movimento stimato;

- ripetere il processo fino a che la probabilità di anomali ricade entro una certa soglia; e

- utilizzare un numero massimo di punti validi (inlier) per stimare una registrazione finale.

Certe forme di attuazione possono includere una registrazione globale (blocco 108 in Figura 9).

In certe forme di attuazione, nella registrazione globale di un certo insieme di immagini, devono essere considerate

tutte le coppie sovrapponentisi. Nell’esempio di figura 11,

possono essere considerate quattro immagini (A, B, C, D),

così che tutte le possibili coppie che risultano dalle

combinazioni sono: (A,B), (A,C), (A,D), (B-C), (B-D), (C-

D).

La registrazione può considerare effetti simultanei di

deformazione (warping). Una immagine, ad esempio, la A, può

essere usata come riferimento del “mondo†(cioà ̈, tutte le

immagini possono essere registrati relativamente ad A).

In un esempio, i vincoli del sistema saranno:

H AA = I

HAAx1 =HAB x 2

HAAx3 =HAC x 4

HAAx5 =HAD x 6

HABx7 =HAC x 8

HABx9 =HAD x 10

HACx11 =HAD x 12 (5)

dove Hijindica la matrice di movimento per registrare

l’immagine j sull’immagine i.

I corrispondenti modelli di movimento possono essere

rispettivamente rigido (6), affine (7) e orografico (8): x<¢>=ax+by c

y<¢>=bx-ay f (6)

x<¢>=ax+by c

y<¢>=dx+ey f (7)

x¢ ax+by c=

dx+ey 1

fx+gy h

y¢=

ix+ly 1 (8)

Nel caso di movimento rigido ed affine, i vincoli possono

portare ad un sistema sovra-determinato di equazioni lineari del tipo Ax=B, che possono essere facilmente risolte con procedimenti dei minimi quadrati.

In certe forme di attuazione, la cucitura delle immagini (passo 110 di Figura 9) può implicare l’utilizzo di una miscelazione senza soluzioni di continuità, (seamless blending) per evitare discontinuità nelle immagini; le immagini in output possono essere miscelate usando una opportuna funzione peso, nella quale i pesi diminuiscono a partire dal centro dell’immagine verso i bordi.

Un esempio di questo tipo di funzione à ̈ mostrato in Figura 12.

In certe forme di attuazione, il raddrizzamento globale (blocco 112 di Figura 9) può essere incluso al fine di assicurare, con un passaggio simile alla rimozione di keystone, la †̃quadratura’ dell’immagine.

In certe forme di attuazione, per eseguire questo passaggio viene usata un’immagine di test, che può esser prodotta componendo documento vuoti e/o documenti con punti senza interessa da inserire sotto parti nascoste del sistema.

In certe forme di attuazione, questo può anche essere di aiuto durante il passaggio di accoppiamento dei punti. In certe forme di attuazione, usando lettere e numero di tipo “wordart†sui bordi l’immagine di un pattern così creata può contenere riquadri neri. Questi riquadri possono essere accoppiati con pattern noti usando un’elaborazione SAD (Sum of Absolute Difference). Una volta trovati i vertici (almeno quattro), può essere stimato i rettangolo corretto ed effettuate le correzioni (usando un modello orografico). I parametri omografici possono essere stimati per mezzo di un sistema lineare tra i vertici trovati ed i vertici ideali.

In certe forme di attuazione, sia l’immagine di input che l’immagine di test possono essere soggette ad un sottocampionamento (ad esempio, di un fattore due) al fine di velocizzare l’elaborazione.

Certe forme di attuazione possono risultare in un sistema a scansione a basso costo che utilizza uno o più sensori in movimento per scansionare l’immagine, senza la necessità di un altro carrello di sensori.

In certe forme di attuazione, può essere usata una filiera di elaborazione che possa essere effettivamente implementata in forma di software.

Certe forme di attuazione presentano almeno uno dei seguenti vantaggi:

- può essere usato un numero inferiore di moduli sensori/fotocamere (in accordo con il loro campo visivo orizzontale (Horizontal Field of View) o HFoV) per ricoprire la dimensione orizzontale (in modalità portrait) dell’oggetto da scansionare;

- i moduli sensori/fotocamere possono condividere un carrello comune con la(e) cartuccia(e) ad inchiostro e sfruttare lo stesso motore della testina;

- il motore della testina può essere portato a posizioni fisse per catturare porzioni del documento e le porzioni di immagine così catturate possono essere fuse (“cucite†) insieme per creare un documento finale;

- il costo complessivo dell’unità scanner può essere ridotto essenzialmente al costo dei moduli sensori/fotocamere (più elementi associati, ad esempio, sorgente luminose a flash) senza altri costi relativi al motore;

- il tempo di acquisizione può essere ridotto ad un numero limitato di catture di immagini;

- l’identificazione del sistema può essere molto semplice: i moduli sensori/fotocamere possono essere montati sul carrello dell’inchiostro e l’acquisizione può basarsi su diverse prese immagini (WA’, WA’’, WA’’’ ecc ...) a posizioni fisse.

Senza pregiudicare i principi di fondo dell’invenzione, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche in modo significativo, rispetto a quando à ̈ stato qui descritto unicamente a titolo di esempio non-limitativo, senza uscire dall’ambito dell’invenzione, come definita dalle rivendicazioni annesse.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di scansione integrata, comprendente: - una superficie di supporto (14) per oggetti (D) da scansionare; - una unità di scansione (scanner) (16) per effettuare un movimento relativo di scansione (S) di detta superficie di supporto (14) per catturare immagini (1, 3, 5, 7; 2, 4, 6, 8) di porzioni degli oggetti (D) sottoposti a scansione; - una unità stampante (22) portata da un carrello (18) mobile rispetto a detta superficie di supporto (14), in cui detta unità scanner (16) à ̈ portata da detto carrello (18) che supporta detta unità stampante (22) per vedersi impartire detto movimento di scansione (S) da detto carrello (18).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità stampante (22) portata da detto carrello (18) comprende almeno un serbatoio per inchiostro.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detta unità scanner (16) à ̈ inclinabile selettivamente in una posizione di scansione di anteprima in cui l’unità scanner (16) effettua una formazione di immagine di un documento (D) da scansionare a partire da una posizione stazionaria.
4. 4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità scanner (16) include almeno un modulo scanner (16A, 16B) avente una finestra di cattura (WA) per suscettibile di coprire una porzione degli oggetti (D) da scansionare, per cui durante detto movimento di scansione (S) impartito da detto carrello (18), detto almeno un modulo scanner (16A, 16B) produce una pluralità di immagini parziali (1, 3, 5, 7; 2, 4, 6, 8) degli oggetti (D) da scansionare, ed in cui à ̈ provvisto un modulo di elaborazione (26) per fondere insieme detta pluralità di immagini parziali (1, 3, 5, 7; 2, 4, 6, 8) in un’immagine completa (OI).
5. 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità scanner (16) include una pluralità di moduli scanner (16A, 16B) che, durante detto movimento di scansione (S) impartito a detta unità scanner (16) da detto carrello (18) produce insiemi corrispondenti di immagini parziali (1, 3, 5, 7; 2, 4, 6, 8) degli oggetti (D) da scansionare, ed in cui à ̈ provvisto un modulo di elaborazione (26) per fondere insieme detti insiemi corrispondenti di immagini parziali (1, 3, 5, 7; 2, 4, 6, 8) in un’immagine completa (OI).
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, in cui: - detto carrello (18) ha associato un sensore di movimento (34) che fornisce un segnale di retroazione (feedback) rappresentativo della posizione di detto carrello (18), - detta unità scanner (16) à ̈ attivabile indipendentemente da detto segnale di feedback, e - detto modulo di elaborazione (26) à ̈ configurato per calcolare parametri di spostamento dell’unità scanner (16) da utilizzare nell’operazione di fusione di dette immagini parziali.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, in cui: - detto carrello (18) ha associato un sensore di movimento (34) che fornisce un segnale di feedback rappresentativo della posizione di detto carrello (18) e di detta unità scanner (16) supportata da detto carrello (18); - detto modulo di elaborazione (26) à ̈ configurato per ricevere detto segnale di feedback e fondere insieme dette immagini parziali in funzione di detto segnale di feedback.
8. 8. Procedimento di funzionamento di un’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 4 alla 7, che include almeno uno dei seguenti: - a) sottoporre dette immagini parziali a passi di elaborazione scelti fra: correzione geometrica (100), rilevazione e accoppiamento di punti notevoli (104), rimozione di anomalie (outlier) (106), registrazione complessiva e stima di parametri (108), - b) sottoporre detta immagine completa a passi di elaborazione scelti fra: raddrizzamento globale (112), miglioramento dei colori e contrasto dei colori (114).
9. 9. Prodotto informatico per computer caricabile nella memoria di almeno un computer e che include porzioni di codice software per effettuare i passi del procedimento della rivendicazione 8.