高分辨率图像扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高分辨率图像扫描装置。该装置包括支撑组件和扫描组件，支撑组件上设置两个相互平行的横向导轨；扫描组件包括导轨支架和扫描支架，所述导轨支架上设置两个相互平行的纵向导轨；导轨支架架设在两个横向导轨之间，导轨支架与横向导轨之间设置第一驱动组件；扫描支架架设在两个纵向导轨之间，扫描支架与纵向导轨之间设置第二驱动组件；扫描支架上设置照明组件，照明组件的上方设置相机组件。本发明专利技术解决了现有的图像数据采集方法存在的图像分辨率低、色彩保真度低、图像几何畸变程度高等技术问题。

High resolution image scanning device

The invention relates to a high-resolution image scanning device. The device consists of a support component and a scanning assembly with two parallel lateral guideways on the supporting component, which includes a guide rail bracket and a scanning bracket, and two parallel longitudinal guides on the guide bracket; the guide bracket is erected between the two lateral guides and between the guide and the lateral guides. The first drive component is placed; the scanning bracket is erected between the two longitudinal guides. The scanning bracket and the longitudinal guide are set up between the second driving components; the lighting assembly is set on the scanning bracket, and the camera component is set above the lighting component. The invention solves the technical problems of low image resolution, low color fidelity, and high geometric distortion of images existing in the existing image data acquisition methods.

【技术实现步骤摘要】
高分辨率图像扫描装置
本专利技术涉及一种高分辨率图像扫描装置。
技术介绍
目前平面文物数字化中图像数据采集方法主要采用基于面阵图像传感器的摄影方式。基于面阵图像传感器的摄影方式具有成本低、易于使用和速度快等优点，但是因为图像传感器物理结构的原因，导致其获得的图像难以达到高分辨率和高色彩保真度，而这两项指标对于字画及壁画等文物或艺术品的数字化却具有非常重要的意义；同时，摄影方式每次仅能获取非常有限区域的被摄物体的图像且所获得的图像具有较大的几何畸变，因此当被拍摄对象具有较大尺寸时，多次拍摄必然导致图像拼接过程中图像几何畸变的累积，从而大大降低了该方法在文物数字化领域的有效性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高分辨率图像扫描装置，解决了现有的图像数据采集方法存在的图像分辨率低、色彩保真度低、图像几何畸变程度高等技术问题。本专利技术的技术解决方案是：一种高分辨率图像扫描装置，其特殊之处在于：包括支撑组件和扫描组件，所述支撑组件上设置两个相互平行的横向导轨；所述扫描组件包括导轨支架和扫描支架，所述导轨支架上设置两个相互平行的纵向导轨；所述导轨支架架设在两个横向导轨之间，导轨支架与横向导轨之间设置第一驱动组件；所述扫描支架架设在两个纵向导轨之间，扫描支架与纵向导轨之间设置第二驱动组件；所述扫描支架上设置照明组件，照明组件的上方设置相机组件。进一步地，上述照明组件包括灯架、灯座和两个照明灯组，所述灯架安装于扫描支架上；所述灯座安装于灯架的底部，灯座上设置有通光扫描缝，两个照明灯组对称设置于通光扫描缝的两侧。进一步地，上述相机组件包括相机支架、相机水平调整架和相机，所述相机支架安装于扫描支架上，所述相机水平调整架通过四组调平机构与相机支架浮动连接，所述相机固定安装于相机水平调整架上，所述相机的镜头正对灯座上的通光扫描缝。进一步地，上述相机为三线阵CCD工业相机。优选地，上述高分辨率图像扫描装置还包括控制主机，所述控制主机分别与相机组件、第一驱动组件和第二驱动组件相连。优选地，上述扫描支架包括四根竖直设置的高度调节杆，所述照明组件和相机组件均可在高度调节杆上进行连续高度调节。进一步地，上述第一驱动组件包括第一驱动电机和第一驱动齿条，所述第一驱动电机固定于导轨支架上，所述第一驱动齿条固定于支撑组件上；所述第一驱动电机通过齿轮与第一驱动齿条啮合，所述第一驱动齿条与支撑组件上的横向导轨平行设置。进一步地，上述第一驱动组件还包括第一驱动控制器和第一限位传感器，所述第一限位传感器安装于支撑组件上，所述第一驱动控制器分别与第一限位传感器和第一驱动电机相连。进一步地，上述第二驱动组件包括第二驱动电机和第二驱动齿条，所述第二驱动电机固定于扫描支架上，所述第二驱动齿条固定于导轨支架上；所述第二驱动电机通过齿轮与第二驱动齿条啮合，所述第二驱动齿条与导轨支架上的纵向导轨平行设置。进一步地，上述第二驱动组件还包括第二驱动控制器和第二限位传感器，所述第二限位传感器安装于导轨支架上，所述第二驱动控制器分别与第二限位传感器和第二驱动电机相连。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用线阵图像传感器可以获得很高的图像分辨率和图像色彩保真度，且其图像的几何畸变非常小；基于线阵图像传感器的扫描方法每次能够获得较大区域的图像采集，因而大大降低了后期图像拼接的任务量及由此而带来的图像几何畸变。本专利技术高分辨率图像扫描装置主要具备以下优点：1、高分辨率：可以实现的成像分辨率范围在300DPI到1200DPI之间，可以满足不同类型、风格、材质、表面纹理特征的文物表面高分辨率成像，高分辨率图像所包含的物体表面信息的细节丰富程度远超人眼之所及，为研究和保存珍贵艺术品或文物提供了强有力的手段；2、高色彩保真度：本方法所采集到的图像的色彩与原稿色彩接近程度十分高，优于目前市场上可以买到的扫描彩色成像设备，包括国产的和进口的，为保存记录和研究字画及壁画颜色信息提供了很好的途径；3、高几何精度：基于线阵CCD工业相机，本专利技术所采用的机械结构设计和光学系统设计确保了成像系统具有肉眼无法辨别的几何畸变，即使对于较大尺寸的物体，经过拼接后的图像仍然具有极高的几何精度，这对于诸如古代地图、设计图纸等具有精确测量要求的数字化应用场合，本系统具有极大的优势；4、超大幅面：本专利技术中扫描仪的单次扫描长度为2米，横向可移动的距离为4米，但该距离从理论上将可以进一步进行延长，这一扫描幅面可满足绝大多数平面字画或壁画的扫描需求。附图说明图1为本专利技术高分辨率图像扫描装置的原理示意图。图2为本专利技术高分辨率图像扫描装置的较佳实施例结构示意图。其中，附图标记为：1-支撑组件，11-横向导轨，2-扫描组件，21-导轨支架，22-扫描支架，23-纵向导轨，3-第一驱动组件，4-第二驱动组件，5-照明组件，6-相机组件。具体实施方式参见图1，本专利技术为一种高分辨率图像扫描装置，可以适用于诸如绘画、书法、壁画、卷轴等平面艺术品或文物的高分辨率图像采集，为珍贵艺术品或文物的存档、研究、保护和利用提供了良好的技术手段。该装置可以选用线阵相机作为图像采集的基本单元，结合光源以及与扫描运动相关的机械结构构成一个完整二维图像采集系统，实现了高分辨率、高色彩保真度、高几何精度的图像获取。本专利技术采用直通光路设计，被扫描物体被平放于稿台之上，通过一定的机械结构设计使得线阵相机悬于稿台之上，与稿台的距离取决于期望的成像分辨率，而相机的光轴垂直于稿台平面。光源以一定的角度入射于被扫描物体并被反射，进入扫描缝的反射光继而进入镜头并最终落在相机内传感器像元上。因为线阵相机每次仅能获取被成像物体上一条线的图像数据，表现在图像中即为一行图像数据，因此，若要获得被扫描物体的完整二维图像，需要通过扫描的方式达到这一目的。扫描的过程即为被扫物体与相机的相对运动过程。在本专利技术中，采用了相机相对于被扫物体移动的方式，相机的移动通过驱动电机(例如步进电机)结合基于齿条齿轮和线性导轨的运动机构来实现，相机被移动的方向只有与图像传感器方向相垂直才能保证获取的二维图像不会变形。光源对于图像的采集过程十分重要，不仅在于为相机提供有效的照明使其曝光，光源的光谱功率分布对于成像系统的色彩还原能力也至关重要；同时，过强的光源照度带来的热量有可能会对字画或壁画等艺术品或文物的表面颜料产生负面影响，因此，安全、高效、高显色指数的光源设计也十分重要。本专利技术的图像采集过程中，在步进电机的带动下，相机和光源相对于被扫物体运动而逐行获取物体的表面图像信息，光源采用直通光路，即光源以一定角度直接照射到物体表面而相机接收被物体表面反射而来的光线而曝光。本专利技术中，图像的采集可以在不同的分辨率下进行，因而电机的运动速度在很大的范围内可以达到高精度的、低噪音的、无震动的运行，保证了高质量图像数据的采集。本专利技术的核心技术在于采用高效易行的基于线阵相机的图像数据采集方法和与之相匹配的灵活紧凑的机械结构设计和运动控制，加上自主开发的高效安全的专业光源，获得字画、壁画等扫描对象的高分辨率、高色彩保真度彩色图像。具体而言：基于线阵CCD工业相机的平面文物高分辨率图像采集系统，包括CCD线阵相机工作模式与数据采集控制，步进电机运动控制，相机照明光源设计以及扫描仪机械系统设计。CCD线阵相机的工作模式与数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分辨率图像扫描装置，其特征在于：包括支撑组件和扫描组件，所述支撑组件上设置两个相互平行的横向导轨；所述扫描组件包括导轨支架和扫描支架，所述导轨支架上设置两个相互平行的纵向导轨；所述导轨支架架设在两个横向导轨之间，导轨支架与横向导轨之间设置第一驱动组件；所述扫描支架架设在两个纵向导轨之间，扫描支架与纵向导轨之间设置第二驱动组件；所述扫描支架上设置照明组件，照明组件的上方设置相机组件。

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率图像扫描装置，其特征在于：包括支撑组件和扫描组件，所述支撑组件上设置两个相互平行的横向导轨；所述扫描组件包括导轨支架和扫描支架，所述导轨支架上设置两个相互平行的纵向导轨；所述导轨支架架设在两个横向导轨之间，导轨支架与横向导轨之间设置第一驱动组件；所述扫描支架架设在两个纵向导轨之间，扫描支架与纵向导轨之间设置第二驱动组件；所述扫描支架上设置照明组件，照明组件的上方设置相机组件。2.根据权利要求1所述的高分辨率图像扫描装置，其特征在于：所述照明组件包括灯架、灯座和两个照明灯组，所述灯架安装于扫描支架上；所述灯座安装于灯架的底部，灯座上设置有通光扫描缝，两个照明灯组对称设置于通光扫描缝的两侧。3.根据权利要求2所述的高分辨率图像扫描装置，其特征在于：所述相机组件包括相机支架、相机水平调整架和相机，所述相机支架安装于扫描支架上，所述相机水平调整架通过四组调平机构与相机支架浮动连接，所述相机固定安装于相机水平调整架上，所述相机的镜头正对灯座上的通光扫描缝。4.根据权利要求3所述的高分辨率图像扫描装置，其特征在于：所述相机为三线阵CCD工业相机。5.根据权利要求1-4中任一所述的高分辨率图像扫描装置，其特征在于：还包括控制主机，所述控制主机分别与相机组件、第一驱动组件和第二驱动组件相连。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朋昌，吴阳，唐兴佳，黄鑫，刘伟华，韩意庭，胡炳樑，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61