非接觸型圖書掃描設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及文件掃描技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于圖書影印、圖書電子化存檔、紙 質(zhì)文字圖像影印、古藉整理、其他非平整表面印刷品影印等場景的非接觸型圖書掃描設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 掃描設(shè)備是將圖書等紙質(zhì)文件的圖像信息輸入計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化存儲的重要工 具。例如，圖書掃描設(shè)備利用攝像技術(shù)將已有的紙質(zhì)圖書的每一頁拍攝后數(shù)字化保存，以滿 足未來直接閱讀、再版影印、文字圖像提取等可能用途。掃描設(shè)備包括接觸型和非接觸型 掃描設(shè)備；由于接觸型掃描設(shè)備中需要將被掃描對象壓放在掃描設(shè)備的玻璃平臺上進(jìn)行掃 描，可能會對圖書造成損傷，現(xiàn)有技術(shù)中大量圖書掃描設(shè)備為非接觸型掃描設(shè)備。非接觸型 圖書掃描設(shè)備一般有手持式裝置和固定式裝置兩種選擇。
[0003] 手持式裝置只需要有數(shù)字?jǐn)z像功能的設(shè)備，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)即可。使用者手持這 些設(shè)備，將圖書翻到需要掃描的頁面，手動將設(shè)備維持在某個位置，按下快門，即可記錄保 存當(dāng)前頁面的圖像。手持式裝置取材容易，實現(xiàn)簡單。但相對于固定式裝置，由于拍攝每一 頁時相機(jī)的位置，光照條件都不確定的，所以拍攝的每一頁圖像的位置、角度、明暗都可能 存在差異。另外，手動式裝置取景拍攝的速度也不如后者。
[0004] 固定式裝置中將書架、攝像頭以及照明燈通過底座和支架相對固定。使用者將書 置于書架上，翻到需要掃描的頁，按下底座上的掃描按鈕，支架上的攝像頭和照明燈裝置即 可以把拍攝保存當(dāng)前頁面的圖像。固定式裝置解決了手持式裝置環(huán)境因素不確定的問題， 相對于前者，其拍攝質(zhì)量和速度都有所提高。
[0005] 然而，現(xiàn)有的非接觸型圖書掃描設(shè)備，不論是手持式還是固定式，都是采用二維攝 像技術(shù)來采集書頁的平面圖像。如圖1所示，由于本身的結(jié)構(gòu)特點，圖書在打開狀態(tài)下，依 據(jù)其封裝、厚薄、紙質(zhì)的不同，書頁或多或少都會有所彎曲。這種彎曲狀態(tài)下拍攝出來的二 維圖像也一定存在扭曲，進(jìn)而造成掃描效果不好、圖像識別度下降、用戶閱讀體驗不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的部分或者全部問題，本公開提供一種掃描效果更好的非接觸型 圖書掃描設(shè)備，從而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或多 個問題。
[0007] 根據(jù)本公開實施例的一方面，提供一種非接觸型圖書掃描設(shè)備，包括：
[0008] -深度彳目息米集組件，面向一待掃描圖書以米集其深度?目息；
[0009] -色彩信息采集組件，面向所述待掃描圖書以采集其色彩信息；以及，
[0010] 一服務(wù)器終端，接收所述深度信息采集組件采集的深度信息以及所述色彩信息采 集組件采集的色彩信息；所述服務(wù)器終端包括：
[0011] -三維建模模塊，用于基于接收的所述深度信息建構(gòu)所述待掃描圖書的三維網(wǎng)格 模型；以及，
[0012] -二維平展模塊，用于基于所述待掃描圖書的三維網(wǎng)格模型以及接收的所述色彩 信息恢復(fù)所述待掃描圖書的二維平展圖像。
[0013] 本公開的一種示例性實施例中，所述深度信息采集組件包括：
[0014] 結(jié)構(gòu)光深度攝像組件、TOF深度攝像組件、基于三維激光掃描的深度攝像組件、 Kinect攝像組件或者RealSense攝像組件中的一種或多種。
[0015] 本公開的一種示例性實施例中，所述深度信息采集組件為結(jié)構(gòu)光深度攝像組件， 其包括：
[0016] -結(jié)構(gòu)光發(fā)射器，用于投射特定模式的結(jié)構(gòu)光至所述待掃描圖書，所述結(jié)構(gòu)光被 所述待掃描圖書的表面調(diào)制為一結(jié)構(gòu)光三維圖像；以及，
[0017] -結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)，用于對所述結(jié)構(gòu)光三維圖像進(jìn)行采樣，獲取結(jié)構(gòu)光被調(diào)制后的 紋理圖像。
[0018] 本公開的一種示例性實施例中，所述特定模式的結(jié)構(gòu)光為根據(jù)格雷灰度編碼策略 生成的投影光柵。
[0019] 本公開的一種示例性實施例中，所述建構(gòu)所述待掃描圖書的三維網(wǎng)格模型包括：
[0020] 結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)標(biāo)定步驟，以獲取所述結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)的內(nèi)外部參數(shù)；
[0021] 結(jié)構(gòu)光發(fā)射器標(biāo)定步驟，以獲取所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射器的內(nèi)外部參數(shù)；
[0022] 三維測距步驟，從所述結(jié)構(gòu)光被調(diào)制后的紋理圖像確定特征點信息并結(jié)合所述結(jié) 構(gòu)光攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光發(fā)射器的內(nèi)外部參數(shù)輸出三維點云；以及，
[0023] 三維重構(gòu)步驟，對所述三維點云進(jìn)行處理以生成一三維網(wǎng)格模型。
[0024] 本公開的一種示例性實施例中，所述結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)標(biāo)定步驟中采用張正友棋盤格 算法。
[0025] 本公開的一種示例性實施例中，所述結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)標(biāo)定步驟中采用角點提取算 法。
[0026] 本公開的一種示例性實施例中，所述三維測距步驟包括：
[0027] 根據(jù)所述結(jié)構(gòu)光被調(diào)制后的紋理圖像邊緣信息、圖像二值化以及圖案結(jié)構(gòu)信息確 定所述特征點對應(yīng)的投影條紋在投影圖案參考坐標(biāo)系中的位置；
[0028] 根據(jù)特征點信息、所述結(jié)構(gòu)光攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光發(fā)射器的內(nèi)外部參數(shù)，通過三角測 距原理計算各像素點三維空間坐標(biāo)；以及
[0029] 計算所有所述特征點的三維數(shù)據(jù)并輸出所述三維點云。
[0030] 本公開的一種示例性實施例中，所述三維測距步驟中對所述三維點云通過數(shù)據(jù)對 齊、數(shù)據(jù)排序、數(shù)據(jù)精簡以及曲面重建算法進(jìn)行處理，生成所述三維網(wǎng)格模型。
[0031] 本公開的一種示例性實施例中，所述恢復(fù)所述待掃描圖書的二維平展圖像包括：
[0032] 點云降采樣步驟，用于通過降采樣以降低后續(xù)運算涉及到的三維點云數(shù)量；
[0033] 粒子系統(tǒng)建模步驟，將降采樣后的所述三維網(wǎng)格模型模擬為基于牛頓經(jīng)典力學(xué)原 理的粒子系統(tǒng)模型；
[0034] 二維平展步驟，基于所述粒子系統(tǒng)模型將所述三維網(wǎng)格模型還原至二維平面；
[0035] 圖像恢復(fù)步驟，將所述色彩信息對應(yīng)至所述二維平面，得到所述待掃描圖書的二 維平展圖像。
[0036] 本公開的一種示例性實施例中，所述點云降采樣步驟中采用空間單元格算法。
[0037] 本公開的一種示例性實施例中，所述粒子系統(tǒng)建模步驟中將三維網(wǎng)格模型的每個 頂點模擬為一個粒子，粒子之間通過虛擬彈簧連接。
[0038] 本公開的一種示例性實施例中，所述二維平展步驟中，模擬施加外力使所述三維 網(wǎng)格模型趨于二維平面網(wǎng)格，直至所述粒子系統(tǒng)模型內(nèi)部能量最低。
[0039] 本公開的一種示例性實施例中，所述圖像恢復(fù)中，計算所述色彩信息圖像中各像 素點的三維空間坐標(biāo)并將其映射到所述二維平展步驟中得到的二維平面網(wǎng)格。
[0040] 本公開的一種不例性實施例中，所述三維建模模塊及/或二維平展模塊中的部分 步驟或全部步驟通過軟件方式實現(xiàn)或通過硬件方式實現(xiàn)。
[0041] 本公開的一種示例性實施例中，所述色彩信息采集組件為RGB色彩相機(jī)。
[0042] 本公開的一種示例性實施例中，所述非接觸型圖書掃描設(shè)備還包括：
[0043] 一自動翻頁機(jī)構(gòu)，用于在所述非接觸型圖書掃描設(shè)備對所述圖書的當(dāng)前頁面掃描 完成后，自動將所述圖書翻至其他頁面。
[0044] 本公開的一種示例性實施例中，所述其他頁面為所述當(dāng)前頁面的下一頁。
[0045] 本公開示例性實施例所提供的非接觸型圖書掃描設(shè)備中，同時采集待掃描圖書的 深度信息和色彩信息，并根據(jù)采集的深度信息和色彩信息建構(gòu)所述待掃描圖書的三維網(wǎng)格 模型以及進(jìn)行二維平展恢復(fù)待掃描圖書的