摘要: 随着社会信息化的不断发展，纸质文档的数字化管理是行政办公及各类柜台业务的发展趋势。在金融、教育及消费等领域，平板扫描仪和高拍仪等是常见的图像扫描设备，该类设备成本较高且占用办公面积较大。接触式图像传感器(CIS)具有成像焦距短、结构紧凑... 展开 随着社会信息化的不断发展，纸质文档的数字化管理是行政办公及各类柜台业务的发展趋势。在金融、教育及消费等领域，平板扫描仪和高拍仪等是常见的图像扫描设备，该类设备成本较高且占用办公面积较大。接触式图像传感器(CIS)具有成像焦距短、结构紧凑和成本较低等优势，适合用于采集纸质文档和纺织品等物体的表面图像。CIS图像扫描系统可集成于打印机和登折机等设备中，为该类设备增加图像扫描功能，从而降低办公设备的总体成本和体积。然而，现有CIS图像扫描系统通过打印机等设备将原始图像数据中转至个人电脑，由于打印机等设备搭载的处理器通常不具备快速传输和处理大量图像数据的能力，因此现有CIS图像扫描系统难以高效完成大幅面图像扫描，且图像扫描过程的速度和稳定性较低。此外，CIS扫描图像质量易受光源曝光时间、感光单元特性、机械传动结构和自身保存方式等因素的影响，现有CIS图像扫描系统针对这些因素对图像质量的提升效果和效率欠佳。 本文分析了CIS图像扫描系统的需求，针对现有CIS图像扫描设备图像扫描速度慢、成像质量差和硬件成本高等关键问题，基于以FPGA和ARM为核心的图像采集硬件模块，设计了图像扫描软件系统的总体方案，充分发挥FPGA的并行计算性能以及ARM的灵活性和可移植性等优势，提升系统工作效率的同时降低了整体成本；针对现有图像扫描系统将原始图像数据通过打印机等外部设备中转至个人电脑导致扫描速度较低等问题，以ARM作为数据传输中心并在其中设计并实现了USB主机设备驱动和USB从机设备驱动，完成了图像扫描系统与其余设备间大量数据的高速稳定传输；针对现有图像扫描系统难以高效完成大幅面图像扫描的问题，设计并实现了数字视频接口设备驱动，通过内存映射等技术完成了ARM对图像数据的高效接收与缓存，为在ARM内实现校正和压缩等图像处理算法提供了解决方案；为使CIS扫描图像颜色均衡且亮度适中，根据反馈控制理论设计了图像亮度自适应调整方法，解决了CIS扫描图像亮度不均且色彩无法真实呈现的问题；为消除扫描图像中由于CIS感光单元特性造成的条纹状噪声，设计了图像逐点校正方案和校正算法，并且使用ARM的Neon拓展指令技术对算法进行优化，解决了现有CIS图像扫描系统的图像校正效果不佳且校正效率较低的问题；为降低机械传动结构和自身保存方式等因素对图像质量造成的影响，通过提取背景并调整图像亮度分量的方法设计图像背景处理算法，消除了CIS扫描图像中的阴影及折痕。 实验结果表明，基于上述方案设计的图像扫描系统可实现多种分辨率、多种波长光谱下的图像快速采集与传输。与CIS输出的原始图像相比，本系统处理后的扫描图像的质量得到明显提升。基于本文研究成果研发的产品已实现商业化量产，并在中国农业银行等多家大型企业内使用，本系统的各项功能及性能得到了检验。 收起