專利名稱：用于補(bǔ)償全息系統(tǒng)再現(xiàn)圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息系統(tǒng)，尤其涉及補(bǔ)償從全息系統(tǒng)的存儲介質(zhì)再現(xiàn) 的全息數(shù)據(jù)圖像的畸變。
背景技術(shù)：
近來，隨著半導(dǎo)體激光器、電荷耦合器件(CCD)和液晶顯示裝置 (LCD)的迅猛發(fā)展，關(guān)于全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲的研究己經(jīng)被有效地用于 各個方面。在一個全息系統(tǒng)中，當(dāng)來自物體的信號光和參考光相互干 涉，產(chǎn)生的干涉圖案就被記錄在全息圖存儲介質(zhì)中。例如，這樣一種 存儲介質(zhì)，其中含有對干涉圖案的幅度反應(yīng)靈敏的光折射晶體。通過 改變?nèi)⒋鎯橘|(zhì)上的參考光的入射角，全息系統(tǒng)能夠記錄信號光的 振幅和相位，從而顯示物體的三維圖像，并且在單個存儲介質(zhì)上能夠 存儲幾百至幾千幅全息圖。
在全息系統(tǒng)的一種記錄模式中，光源發(fā)出的激光被分為參考光線 和物光線。將參考光線以預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角反射，然后生成為參考光線的形 式，入射到全息圖存儲介質(zhì)用于記錄。物光線被調(diào)制為代表二進(jìn)制輸 入數(shù)據(jù)的頁面圖像(page image)的信號光，用以記錄在全息圖存儲介 質(zhì)上。被調(diào)制的信號光和參考光相互干涉，產(chǎn)生干涉圖案。然后，干 涉圖案的圖像被記錄在存儲介質(zhì)上，作為對應(yīng)于二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù)的全 息圖數(shù)據(jù)。該全息圖數(shù)據(jù)以NxN的像素尺寸(例如，240x240的尺寸)被記錄，并且在被存儲在存儲介質(zhì)之前經(jīng)過一系列預(yù)處理過程(例如， 在其中插入糾錯碼(即奇偶校驗(yàn)碼)以及生成邊框用于過采樣，然后通
過SLM(空間光調(diào)制器)調(diào)制入信號光中)。
在全息系統(tǒng)再現(xiàn)模式中，記錄在存儲介質(zhì)上的干涉圖案通過使用 成像裝置，例如CCD，被轉(zhuǎn)換為頁面圖像，轉(zhuǎn)換的方式為在SLM中 的一個像素映射到CCD中的3x3個像素。例如，圖6A示出了一個 從存儲介質(zhì)再現(xiàn)并通過CCD呈現(xiàn)的示例性頁面圖像，具有1024x1024 個像素。該頁面圖像包括一個具有720x720像素尺寸的數(shù)據(jù)圖像以及 環(huán)繞在該數(shù)據(jù)圖像的上、下、左、右四邊的具有3個像素尺寸的邊框。
為了獲得NxN像素尺寸的原始數(shù)據(jù)圖像，即240x240像素，需 要進(jìn)行一個過采樣過程，其中為從分辨率大小為720x720像素的數(shù)據(jù) 圖像中提取一個像素，再跳過兩個像素(即在每3x3掩模中提取一個 中心像素)。圖6B示出了一個通過對圖6A中的頁面圖像過釆樣，抽 取出的具有240x240像素尺寸的示例性數(shù)據(jù)圖像。
為了實(shí)現(xiàn)這個目的，需要探測邊框，從而限定數(shù)據(jù)圖像。其中一 種探測邊框的方法是獲取排列在頁面圖像每行像素值的總和以及排 列在頁面圖像每列像素值的總和，每個像素具有一個二進(jìn)制值代表其 像素亮度。
圖7是一個示意圖，示出了所獲取的排列在頁面圖像中的每列像 素的總和，其中，X軸表示該像素列的位置，Y軸表示像素總和。如 圖7所示，在Y軸上，在圖的X軸上相對兩側(cè)有兩個比較高的總和(用 圓圈標(biāo)出)。在X軸上，對應(yīng)于該兩個較高總和的坐標(biāo)代表左右邊框 的位置。在邊框像素的總和比較高的原因是形成邊框的像素具有同樣
的二進(jìn)制值，大致為"r，而在數(shù)據(jù)圖像中的像素則隨機(jī)為"r或"o"
一起存在。在圖7中，左邊框?qū)?yīng)第140個像素的位置，右邊框?qū)?yīng) 第877個像素的位置。在這種情況下，左邊框?qū)挾葹?個像素，從第 140個像素至第147個像素的范圍。按如上所述探測完邊框位置后，采用過采樣方式對每三個像素提 取一個中心像素，同時將掩模從被邊框包圍的數(shù)據(jù)圖像的左上角順序
移動到右上角，如圖8A和8B所示。
如上所述，如果左邊框的位置是第140個像素，右邊框的理論位 置應(yīng)該是第875個像素。但是，在圖7中示出右邊框的實(shí)際位置是第 877個像素，這意味著與理論結(jié)果相比擴(kuò)大了兩個像素。
因此，為了補(bǔ)償被擴(kuò)大的像素的畸變，現(xiàn)有技術(shù)將整個數(shù)據(jù)圖像 (即每行和每列)分割成3個相等的部分，并且按如下方法進(jìn)行過采樣 即僅在第二和第三相等部分的起始位置跳過3個像素，而不是2個像 素。例如，在具有720x720像素的數(shù)據(jù)圖像中，執(zhí)行過采樣過程時每 次跳過兩個像素，而在第389個和第630個像素位置時，跳過3個像 素，第389個像素和第630個像素的位置分別對應(yīng)從第140個像素至 第877個像素的1/3分割位置和2/3分割位置。這樣做的結(jié)果，可以 實(shí)現(xiàn)以逐個像素為基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)圖像畸變補(bǔ)償。
但是，由于邊框位置是基于像素進(jìn)行測量的，所以不可能補(bǔ)償基 于半個像素的畸變，從而導(dǎo)致不能得到高質(zhì)量數(shù)據(jù)圖像的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種對全息系統(tǒng)中再現(xiàn)的頁面圖像進(jìn) 行預(yù)處理的裝置和方法，以補(bǔ)償其中具有畸變像素的數(shù)據(jù)圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種裝置，用于對從全息系統(tǒng)中存 儲介質(zhì)再現(xiàn)的頁面圖像進(jìn)行預(yù)處理，其中該頁面圖像包括數(shù)據(jù)圖像以
及圍繞該數(shù)據(jù)圖像的上、下、左、右邊框，該裝置包括對頁面圖像 中的每行計(jì)算像素的總和，以選出在頁面圖像中上、下、左、右角上 計(jì)算的總和中的最大總和的裝置，其中對應(yīng)最大總和的像素位置對應(yīng) 于邊框位置；利用最大總和及其相鄰的總和計(jì)算出修正的最大總和的 裝置，其中對應(yīng)于修正的最大總和的像素位置對應(yīng)于邊框修正的位 置；利用修正的最大總和確定畸變像素的補(bǔ)償位置的裝置；以及參照補(bǔ)償位置，對數(shù)據(jù)圖像中的像素過采樣的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種方法，用于對從全息系統(tǒng)中 存儲介質(zhì)再現(xiàn)的頁面圖像進(jìn)行預(yù)處理，其中該頁面圖像包括數(shù)據(jù)圖像 以及圍繞該數(shù)據(jù)圖像的上、下、左、右邊框，該方法包括以下步驟
(a)對頁面圖像中的每行計(jì)算像素值的總和以選出在頁面圖像中上、
下、左、右角計(jì)算總和中的最大值，其中對應(yīng)最大總和的像素位置對
應(yīng)于邊框位置；(b)利用最大總和及其相鄰的總和計(jì)算出修正的最大 總和，其中對應(yīng)修正的最大總和的像素位置對應(yīng)于邊框修正的位置； (c)計(jì)算邊框位置和邊框修正的位置之間的畸變誤差，以確定計(jì)算出的 畸變誤差是否超過了半個像素；(d)當(dāng)確定計(jì)算出的畸變誤差超過半 個像素，利用修正的最大總和確定畸變像素的補(bǔ)償位置；以及(e)參照 補(bǔ)償位置，對數(shù)據(jù)圖像中的像素過采樣。


本發(fā)明的上述及其他目的和特點(diǎn)將通過對優(yōu)選實(shí)施例的說明來
體現(xiàn)，實(shí)施例與下列附圖相結(jié)合。其中-
圖l是本發(fā)明中適于應(yīng)用過采樣的全息系統(tǒng)的方框圖2是本發(fā)明中用于對在全息再現(xiàn)系統(tǒng)中再現(xiàn)的全息數(shù)據(jù)進(jìn)行
預(yù)處理的裝置的方框圖3示出了本發(fā)明中關(guān)于左邊框的曲線擬合結(jié)果； 圖4示出了本發(fā)明中關(guān)于右邊框的曲線擬合結(jié)果； 圖5示出了本發(fā)明中，確定數(shù)據(jù)圖像中的畸變像素的補(bǔ)償位置的
過程；
圖6A示出一幅具有1024x1024像素大小的示例性頁面圖像； 圖6B示出一幅通過過采樣抽取出的具有240x240像素大小的示 例性數(shù)據(jù)圖像；
圖7示出從一幅頁面圖像中獲取的每列像素的像素的總和的結(jié) 果的示意圖；以及圖8A和8B示出了將一個掩模從被邊框包圍的數(shù)據(jù)圖像的左上 角順序移動到右上角的過程。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖1是用于再現(xiàn)的全息系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)適于采用根據(jù)本發(fā) 明的過釆樣。該全息再現(xiàn)系統(tǒng)包括一主軸電動機(jī)102，存儲介質(zhì)104， —圖像探測模塊110以及一譯碼模塊120。主軸電動機(jī)102帶動存儲 介質(zhì)104旋轉(zhuǎn)。為了從存儲介質(zhì)104中再現(xiàn)全息數(shù)據(jù)，來自光源(未 示出)的讀出光線106被照射至存儲介質(zhì)104之上。然后，通過讀出 光線106的照射，從存儲介質(zhì)104中再現(xiàn)頁面圖像光線108。圖像探 測模塊110，例如， 一個CCD模塊，設(shè)置為用以接收再現(xiàn)的頁面圖 像光線108。圖像探測模塊110以光電轉(zhuǎn)換的方式，將再現(xiàn)的頁面圖 像光線108轉(zhuǎn)換成一頁面圖像，其中將頁面圖像中的每一像素以nxn 像素(例如，3x3像素)的形式表現(xiàn)。結(jié)果，頁面圖像的分辨率為例 如1024x1024像素，該頁面圖像中包括一數(shù)據(jù)圖像以及圍繞該數(shù)據(jù)圖 像的上、下、左、右邊框602。然后，如圖6A所示，該頁面圖像被 提供給譯碼模塊120。
如圖1所示，譯碼模塊120用于對頁面圖像譯碼，并且其包括一 頁面圖像處理模塊121， 一解調(diào)模塊123， 一 ECC譯碼模塊125以及 一存儲模塊127。頁面圖像處理模塊121對來自圖像探測模塊110的 頁面圖像探測其邊框，以通過一過采樣過程抽取數(shù)據(jù)圖像，該數(shù)據(jù)圖 像具有NxN像素的原始像素尺寸。解調(diào)模塊123對頁面圖像處理模 塊121抽取出的數(shù)據(jù)圖像譯碼，以在記錄在存儲介質(zhì)104上之前，生 成一原始二進(jìn)制數(shù)據(jù)圖像。例如，解調(diào)模塊123采用數(shù)據(jù)變換方法對 數(shù)據(jù)圖像譯碼，例如6:4， 8:6，或12:8變換。ECC譯碼模塊125通 過在數(shù)據(jù)圖像中插入糾錯碼這樣的糾錯譯碼方式，對數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行糾 錯。通過ECC譯碼模塊125糾錯的該數(shù)據(jù)圖像被暫時存儲在存儲模塊127。
圖2是圖1所示的頁面圖像處理模塊121的詳細(xì)框圖。頁面圖像 處理模塊121包括一存儲器1211， 一最大總和計(jì)算器1213， 一最佳 位置探測器1215， 一畸變誤差計(jì)算器1217， 一補(bǔ)償位置計(jì)算器1219 以及一過采樣處理器1221。
來自圖1所示的圖像探測模塊110的頁面圖像被暫時存儲在存儲 器1211中。最大總和計(jì)算器1213計(jì)算頁面圖像中排列的每行和每列 中的像素的亮度總和，以選出在頁面圖像上、下、左、右角上的每個 所計(jì)算出的亮度總和中的最大總和。在頁面圖像上、下、左、右角上 的每個中具有最大總和的一行表示該頁面圖像的上、下、左或右邊框。 在圖7中，例如，第140個像素成為左邊框位置，并且第877個像素 成為右邊框位置。
最佳位置探測器1215利用最大總和以及與其直接相鄰的總和進(jìn) 行曲線擬合，從而獲得一近似曲線，該曲線的形狀用參考標(biāo)記3a指 示。圖3中的參考標(biāo)記3b表示用傳統(tǒng)方法獲得的最大總和。然后， 最佳位置探測器1215對近似曲線上的值進(jìn)行微分計(jì)算，獲得修正的 最大總和，其中具有修正最大總和的一行成為邊框修正的位置。例如， 曲線擬合可以被模擬成如下的最小二乘多項(xiàng)式<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，k是一正整數(shù)，Y表示一最大總和及其相鄰總和，X表示
具有最大總和及其相鄰總和的行。
例如，假設(shè)第140行具有最大總和，因此它為左邊框位置，通過 利用第140行的總和以及與其直接相鄰行的總和，即在其左右的第 139行和第141行，進(jìn)行曲線擬合，可以獲得一近似曲線。然后，對 近似曲線進(jìn)行微分計(jì)算，找到斜率為"O"的修正的最大總和，從而得 到左邊框的修正位置，該位置在圖3中示意性示出為第140.36個像 素的位置。也就是說，左邊框的修正位置不是為整數(shù)的第140個像素，而是為具有十進(jìn)制小數(shù)的實(shí)數(shù)的第140.36個像素。
類似地，最佳位置探測器1215在最大總和及其相鄰總和的基礎(chǔ) 上進(jìn)行曲線擬合，從而獲得一近似曲線(如圖4中參考標(biāo)記4a所示)。 例如，如果右角是第877個像素的位置，通過曲線擬合可以得到近似 曲線4a，其中利用了第876行和第878行的像素總和。圖4中的參 考標(biāo)記4b表示通過傳統(tǒng)方法獲得的最大總和。對近似曲線上的值進(jìn) 行微分，計(jì)算出斜率為"0"的最大值，從而得到右邊框的修正位置是 第876.89個像素。也就是說，右邊框的修正位置不是為整數(shù)的第877 個像素，而實(shí)際上是具有十進(jìn)制小數(shù)的實(shí)數(shù)的第876.89個像素。
在這點(diǎn)上，給出的本實(shí)施例中近似曲線是通過在與具有最大總和 的邊框線左右直接相鄰的像素總和的基礎(chǔ)上進(jìn)行曲線擬合獲得的。然 而，也應(yīng)該理解本發(fā)明不局限于本實(shí)施例，如果有必要，也可以利用 與邊框相鄰的兩行或多行像素的總和進(jìn)行曲線擬合。
然后，畸變誤差計(jì)算器1217計(jì)算出理論數(shù)據(jù)圖像和測得的數(shù)據(jù) 圖像之間的畸變誤差，以確定該畸變誤差是否超過了半個像素。例如， 在左邊框位置是第140.36個像素的情況下，右邊框的理論位置是第 875.36(=14036+735)個像素。然而，右邊框?qū)嶋H探測的位置是第 876.89個像素。因此，畸變誤差為1.53個像素。也就是說，從存儲 介質(zhì)再現(xiàn)的數(shù)據(jù)圖像被擴(kuò)大了 1.53個像素。
補(bǔ)償位置計(jì)算器1219確定左邊框和右邊框(或上邊框和下邊框) 的修正位置之間的子像素級(sub-pixd levd)的補(bǔ)償位置。在這種情況 下，當(dāng)進(jìn)行過采樣時，補(bǔ)償位置表示在其處跳過3個像素，而不是2 個像素的各點(diǎn)。
按照等式l所述進(jìn)行曲線擬合，可以計(jì)算補(bǔ)償位置，為了簡化此 處省略了詳細(xì)說明。在這種情況下，Y是修正的最大總和，X是具有
最大修正總和的行。
參照圖5，其示出了本發(fā)明中確定被擴(kuò)大像素的補(bǔ)償位置的過程。在圖5中，實(shí)線表示新的方法，而點(diǎn)劃線表示傳統(tǒng)的方法。例如，假 定左邊框的修正位置是第140.36個像素的位置，右邊框的修正位置 是第876.89個像素的位置，理論上右角是第875.36個像素的位置， 而實(shí)際測得右角位置是第876.89行。在這種情況下，例如，第270.0 個像素的位置和第688.4個像素的位置就是相對于第875.5個像素和 第876.5個像素的補(bǔ)償位置。
然后，過采樣處理器1221在來自補(bǔ)償位置計(jì)算器1219的補(bǔ)償位 置的基礎(chǔ)上進(jìn)行過采樣。例如，利用一個3x3掩模對中心像素進(jìn)行抽
取，但是在補(bǔ)償位置對四個像素抽取其中之一。因此，從一個具有 720x720像素大小的數(shù)據(jù)圖像中得到一個具有240x240像素大小的數(shù)
據(jù)圖像。利用這種方法得到的數(shù)據(jù)圖像被傳送到圖1中的解調(diào)模塊 123，以進(jìn)行隨后的譯碼操作。
盡管參照優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，對本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言，在不脫離權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明精神和范圍的條件 下進(jìn)行不同的改變和修正是可以理解的。
權(quán)利要求
1、一種用于對從全息系統(tǒng)中光探測器探測的頁面圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的裝置，該裝置包括對該頁面圖像中的每行計(jì)算像素總和的像素總和計(jì)算部分；選擇該計(jì)算的像素總和中最大的總和的最大總和確定部分，其中對應(yīng)于該最大總和的像素位置對應(yīng)于邊框位置，其特征在于，該裝置還包括畸變誤差計(jì)算部分，用于計(jì)算該邊框位置和參考邊框位置之間的畸變誤差，通過比較該邊框位置和該參考邊框位置而計(jì)算出該畸變誤差，補(bǔ)償位置確定部分，用于使用該畸變誤差確定畸變像素的補(bǔ)償位置，像素過采樣部分，用于參照該補(bǔ)償位置過采樣該數(shù)據(jù)圖像中的像素。
2、 一種用于對從全息系統(tǒng)中光探測器探測的頁面圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理的方法，該方法包括對該頁面圖像中的每行計(jì)算像素總和；選擇該計(jì)算的像素總和中最大的總和，其中對應(yīng)于該最大總和的 像素位置對應(yīng)于邊框位置，其特征在于，該方法還包括計(jì)算該邊框位置和參考邊框位置之間的畸變誤差，通過比較該邊 框位置和該參考邊框位置而計(jì)算出該畸變誤差， 使用該畸變誤差確定畸變像素的補(bǔ)償位置， 參照該補(bǔ)償位置過采樣該數(shù)據(jù)圖像中的像素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法和裝置，用于對全息系統(tǒng)中從存儲介質(zhì)再現(xiàn)的頁面圖像進(jìn)行預(yù)處理。本發(fā)明對頁面圖像中的每行計(jì)算像素的總和以選出一個最大總和，利用最大總和及其相鄰的總和計(jì)算出修正的最大總和，利用修正的最大總和確定畸變像素的補(bǔ)償位置，以及參照被擴(kuò)大像素的補(bǔ)償位置，對數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行過采樣，從而以子像素級的高精度對數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號G11B20/10GK101299339SQ20081012596
公開日2008年11月5日 申請日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者姜秉福 申請人:株式會社大宇電子