CN101030392A - 光信息检测方法、光信息检测器、数据采样方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种光信息检测方法、光信息检测器、数据采样方法。该光信息检测方法包括以下步骤：通过使用1∶N过量检测像素，对以均衡码字编码的源数据页的图像进行检测，其中N大于1；通过使用被检测图像的光强分布，确定被检测图像中的有效检测像素和待校正的无效检测像素的分布模式；以及将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。因此，可以通过使用1∶N过采样方法对光信息进行高效的检测。具体来说，可以正确地使用数据页的被检测图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式，来对均衡码进行采样。

Description

光信息检测方法、光信息检测器、数据采样方法

技术领域

本发明涉及光信息检测方法、光信息检测器以及数据采样方法，更具体地，涉及一种可以从光信息记录介质中高效地检测光信息的光信息检测方法、光信息检测器以及数据采样方法。

背景技术

近年来，随着对具有大存储容量的下一代存储系统的需求的增长，使用全息术的光信息处理系统(即，全息光信息处理系统)受到了关注。

在全息光信息处理系统中，通过向光信息记录介质的预定位置照射含有数据的信号波束和角度与该信号波束的角度不同的参考波束，并使这两个波束彼此相交，在该光信息记录介质中记录干涉图案。在对所存储的信息进行再现时，通过向所存储的干涉图案照射所述参考波束，使用由所述干涉图案生成的衍射波束，再现了原始数据。

在全息光信息处理系统中，通过使用各种复用方法可以将数据叠置并存储在光信息记录介质的同一位置处，并且可以分离并再现所叠置并存储的数据。因此，可以实现具有超大容量的数据存储系统。复用方法的示例可以包括角度复用方法、波长复用方法以及相位编码复用方法。

另一方面，在全息光信息处理系统中，以预定页为单位来处理数字数据，并将页(其为单位数据)称为数据页。即，全息光信息处理系统以数据页为单位来处理数据。在美国专利670923号和日本未审专利1998-97792号公报中描述了以数据页为单位进行的光信息处理操作。

例如，在全息光信息处理系统中，以数据页为单位对输入数据进行编码，使得经编码的二进制数据可以对应于多个像素，以创建多个数据页的二维图像，将这些数据页的二维图像加载到信号波束，并将该信号波束照射到光信息介质。由空间光调制器(SLM)执行该光调制。

此时，按与信号波束的照射角不同的角度向光信息记录介质照射参考波束。信号波束与参考波束在光信息记录介质中相互干涉，并在光信息记录介质中按干涉图案的形式记录了加载到信号波束中的数据页的图像。

通过向干涉图案照射参考波束，可以对记录在光信息记录介质中的数据页的图像进行再现。通过受光器件(如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD))可以对再现出的数据页的图像进行检测。通过预定信号处理和解码操作，将所检测到的数据页的图像再现成原始数据。

另一方面，可以使用如下各种采样方法，利用受光器件对数据页的图像进行检测。

1.1∶1像素匹配方法

1∶1像素匹配方法是一种按1∶1对受光器件的像素(以下，称为“受光像素”)与再现出的数据页的图像的像素(以下，称为“数据像素”)进行匹配的方法。在1∶1像素匹配方法中，由于一个数据像素对应于一个受光像素，所以在对图像进行检测时存储密度很高。

在对数据页的图像进行实际再现时，形成在受光器件上的再现图像的位置由于光信息记录介质的收缩或旋转而变化，并产生了失准。因此，数据像素与检测像素相互不匹配。

然而，在1∶1像素匹配方法中，当两种像素彼此偏离数据像素的一半或更大的尺寸时，由受光器件检测到的数据页的图像会严重劣化。当像素偏离严重时，不可能获得准确的信息。

2.1∶3过采样方法

1∶3过采样方法是通过利用9个检测像素(3×3)来检测一个数据像素的方法。在1∶3过采样方法中，即使在数据像素与检测像素之间出现了偏离，位于所述9个检测像素的中央处的检测像素也可以检测到来自数据像素的波束。因此，无论再现出的数据页的图像位于受光器件中的何处，都可以从由中央检测像素检测到的图像获得高可靠度的数据。

然而，在1∶3过采样方法中，由于在对图像进行检测时需要9个检测像素来检测一个数据像素，因此存储密度太低。例如，当使用具有1200×1200个检测像素的受光器件时，一个数据页可以包含400×400个数据像素。因此，可以确保系统的稳定性，但是减少了存储容量(这是全息存储器的最佳优点)。

3.1∶2过采样方法

1∶2过采样方法是通过利用4个检测像素(2×2)来检测一个数据像素的方法。在1∶2过采样方法中，类似于1∶3过采样方法，即使在数据像素与检测像素之间出现偏离时，所述4个检测像素中的一个检测像素也可以检测到来自数据像素的波束。因此，可以获得具有高可靠度的数据。但是，与像素匹配方法相比，1∶2过采样方法存在其存储密度为像素匹配方法的存储密度的25％的缺点。

已知的像素匹配方法具有大存储密度的优点，但是具有在像素之间存在失准的缺点。已知的1∶3过采样方法和1∶2过采样方法具有在检测数据时的可靠度高的优点，但是具有存储密度太小的缺点。因此，需要一种能够确保数据检测的高可靠度并且满足高存储密度的光信息检测方法。

发明内容

为了解决上述多个问题，构思了本发明。本发明的一个目的是提供一种光信息检测方法，其可以通过使用1∶N过采样方法(其中N大于1)和均衡码对存储在光信息记录介质中的光信息进行高效的检测。

本发明的另一目的是提供一种光信息检测器，其可以通过使用1∶N过采样方法(其中N大于1)对存储在光信息记录介质中的光信息进行高效的检测。

本发明的另一目的是提供一种数据采样方法，其在执行1∶N过采样方法(其中N大于1)时可以对光信息进行高效的采样。

根据本发明的一个方面，提供了一种光信息检测方法。该方法包括以下步骤：通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素，对以均衡码字编码的源数据页的图像进行检测；通过使用被检测图像的光强分布，确定被检测图像中的有效检测像素和待校正的无效检测像素的分布模式；以及将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的独特光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

根据本发明的另一方面，提供了一种光信息检测器，其包括：光检测单元，其通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素对以均衡码字编码的源数据页的图像进行检测；和光信息处理器，其通过使用被检测图像的光强分布，确定被检测图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式，将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的独特光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

根据本发明的另一方面，提供了一种从数据页的检测图像中采样数据的数据采样方法，该数据页的检测图像是以均衡码字编码的并且，被通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素进行检测，该数据采样方法包括以下步骤：对检测图像的光强分布进行计算，以对与数据页的框标志相对应的框标志检测区进行检测，并通过使用所述检测到的框标志检测区的独特光分布来确定有效检测像素和无效检测像素的分布模式；以及将检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的独特光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

根据本发明的另一方面，提供了一种从数据页的检测图像中采样数据的数据采样方法，该数据页的检测图像是以均衡码字编码的，并且被通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素进行检测，该数据采样方法包括以下步骤：将检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并基于检测图像的光强分布将所述多个均衡码字检测区中的检测像素分类成有效检测像素和无效检测像素；通过使用所述均衡码字的独特光分布特性来确定有效检测像素的光信息，以对由有效检测像素检测到的数据像素的数据进行检测；以及计算数据像素的值和无效检测像素的光信息，以对由无效检测像素检测的数据像素的数据进行检测。

附图说明

通过参照附图对本发明的多个示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特征和优点将变得更显见，在附图中：

图1是例示具有根据本发明一示例性实施例的光信息检测器的光信息再现设备的结构的框图；

图2是例示图1中所示的光信息检测器的结构的框图；

图3是例示在图2所示的光检测单元中的多个检测像素的排列结构的平面图；

图4是例示根据本发明一示例性实施例的光信息检测方法的流程图；

图5是例示利用参考波束再现出的源数据页的图像的图；

图6是例示由光检测单元检测到的源数据页的图像的图；

图7是例示被检测图像的框标志检测区与光强分布的匹配状态的图；

图8是例示在图7所示的匹配状态下的检测像素的分布模式的图；

图9是例示对多个均衡码字检测区进行区分和采样的处理的流程图；

图10是例示一个均衡码字检测区的图；以及

图11是例示在图10所示的多个无效检测像素中用于对与检测像素ccd2和ccd3相对应的数据像素的值进行检测的一部分的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的多个示例性实施例进行详细描述。

图1是例示具有根据本发明一示例性实施例的光信息检测器的光信息再现设备的结构的框图。

参照图1，光信息再现设备包括波束照射器10，该波束照射器10生成诸如激光束的波束并将该波束照射到光信息记录介质20。从波束照射器10照射的波束按预定角度入射在光信息记录介质20上。在光信息记录介质20中以干涉图案的形式存储有多个数据页。干涉图案可以是全息干涉图案。从波束照射器10照射的波束可以是以下两者中的一个：用于对存储在光信息记录介质20中的全息干涉图案进行再现的参考波束，和相位共轭参考波束。

当波束入射在光信息记录介质20中存储的干涉图案上时，利用干涉图案的衍射再现出数据页的图像。由光信息检测器100来检测再现出的数据页的图像。通过校正和采样操作将所检测到的数据页的图像输出为二进制数据。由解码器30将二进制数据解码成原始数据。

图2是例示图1所示的光信息检测器100的结构的框图。

参照图2，根据本发明一示例性实施例的光信息检测器100包括光信息检测单元110，该光信息检测单元110对通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素以均衡码字编码的数据页的图像进行检测。

其中，1∶N过量检测像素是指将光学系统构造成使得源数据页的一个数据像素对应于N×N个检测像素。即，通过1∶N过量采样操作对数据进行检测。

例如，在其中N为1.5的1∶1.5过量检测像素的情况下，1个数据像素对应于1.5×1.5个检测像素，由此将2×2个数据像素映射到3×3个检测像素。在其中N为1.33的1∶1.33过量检测像素的情况下，1个数据像素对应于1.33个检测像素，由此将3×3个数据像素映射到4×4个检测像素。

优选地，在光检测单元110中，排列有1∶N个过量检测像素，即，按N×N个检测像素对应1×1个数据页的图像的数据像素的比例来排列多个检测像素。检测像素通过使用具有比各检测像素小的水平宽度或垂直宽度的多个光检测区，对数据像素的图像进行检测。

图3是例示光检测单元110的多个检测像素的排列结构的平面图。图3所示的栅格表示检测像素C，这些检测像素C中的阴影部分表示用于对图像进行实际检测的光检测区P。

参照图3，每个检测像素C都包括垂直宽度比相对应的检测像素C的垂直宽度小的光检测区P。

例如，光检测区P的垂直宽度可以是检测像素C的垂直宽度的一半。即，当假设检测像素C的垂直宽度为Y时，以0.5Y表示光检测区P的垂直宽度。另一方面，根据情况，光检测区的水平宽度可以是光检测像素的水平宽度的一半。

可以将光检测区P置于检测像素C中的多个位置处。在图3中，将各光检测区P置于相对应的检测像素C的上部。然而，光检测区P可以位于检测像素C的中央或下部。优选地，将光检测区P置于相应的检测像素C的相同位置处。

检测像素C可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)像素或电荷耦合器件(CCD)像素。光检测区P是CMOS像素或CCD像素的实际受光部分，而除光检测区P以外的其它区域是诸如电路区的非受光区。

光信息检测器100包括光信息处理器120。光信息处理器120通过利用由光检测单元110检测到的数据页的图像的光强分布，确定在检测到的图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式。

光信息处理器120将被检测图像分成与源数据页的均衡码字相对应的均衡码字检测区，并通过利用所确定的分布模式和均衡码字的独特光分布特性对均衡码字检测区的数据进行采样。

其中，有效检测像素是在不经任何改变的情况下可以对其值进行采样和使用的检测像素。即，有效检测像素是只检测到相对应的数据像素的值的检测像素。

无效检测像素是这样的检测像素，即，在不经任何改变的情况下不能将其值用于进行采样，而应当通过预定计算经受校正，以用于进行采样。即，无效检测像素是同时检测到多个数据像素的值的检测像素。

稍后对有效检测像素和无效检测像素的概念和分布特性进行详细描述。

光信息处理器120包括：框标志检测区检测器121，其对由光检测单元110检测到的数据页的检测图像的检测像素列和检测像素行的光强分布进行计算，并对框标志检测区进行检测；有效/无效检测像素分布确定单元122，其通过使用所检测到的框标志检测区的光强分布来确定检测图像的匹配状态，并基于所确定的匹配状态对有效检测像素和无效检测像素的分布特性进行检测；以及采样单元130，其将被检测图像分成与源数据页的均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过利用由有效/无效检测像素分布确定单元122确定的分布模式和均衡码字的独特光分布特性，对这些均衡码字检测区的数据进行采样。

图4是例示根据本发明一示例性实施例的光信息检测方法的流程图。可以由图2所示的光信息检测器100来执行光信息检测方法。下面参照图2和4对根据本发明一示例性实施例的光信息检测方法进行描述。

如图4所示，光检测单元110通过使用1∶N(其中N大于1)过量检测像素对存储在光信息记录介质中并响应于参考波束的照射而再现的数据页的图像(即，源数据页的图像)进行检测(S1)。

可以使用图3所示的结构作为光检测单元110的检测像素的结构。即，检测区P的垂直宽度是检测像素C的垂直宽度的一半。然而，根据情况可以对这种结构进行各种修改。

图5是例示由参考波束再现出的源数据页的图像的图，图6是例示由光检测单元检测到的源数据页的检测图像的图。

参照图5，源数据页200包括含有数据的数据区240，和用于区分数据区240的位置和范围的框标志210、220以及230。

以均衡码字对数据区240进行编码。均衡码是用于降低再现信号的误比特率(BER)的码。在记录光信息时，将输入数字数据划分成多个p位块，然后将每个块转换成其中“1”的数量与“0”的数量彼此相等的q位均衡码字。该操作被称为p:q均衡编码操作。

例如，在6:8均衡编码的情况下，可以将6位二进制数据转换成其中“1”的数量等于“0”的数量的8位均衡码字。将6位二进制数据的64个信息片与其中在8个位中“1”的数量等于“0”的数量的组合相关联起来。

另一方面，框标志210、220以及230按框形状形成在数据区240的外部，并且可以包括水平框标志210和垂直框标志220和230。垂直框标志220和230可以包括第一垂直框标志220和第二垂直框标志230。其中，可以将这些框标志改成各种形状，根据这些形状以及框形状可以区分水平匹配状态和垂直匹配状态。

水平框标志210由其中连续排列有具有亮(ON)值的多个数据像素的数据像素行组成。第一垂直框标志220和第二垂直框标志230由其中连续排列有具有亮值的多个数据像素的数据像素列组成。可以根据情况对框标志的结构进行各种修改。

如图6所示由光检测单元110对具有这种结构的源数据页200进行检测。参照图6，检测图像300包括与源数据页200的数据区240相对应的数据检测区340，和与源数据页200的框标志210、220、230相对应的框标志检测区310、320以及330。

可以将框标志检测区310、320以及330分成被检测为与水平框标志210和垂直框标志220和230相对应的水平框标志检测区310和垂直框标志检测区320和330。

由于在这些框标志中连续地排列有具有亮值的多个数据像素，因此框标志210、220以及230的光强比其它区域的光强大得多。因此，被检测为与框标志210、220以及230相对应的框标志检测区310、320以及330的光强比检测图像300的其它区域的光强大得多。

框标志检测区检测器121通过计算检测图像300的光强分布来检测框标志检测区310、320以及330(S2)。

即，框标志检测区检测器121通过计算在由光检测单元110检测到的数据页的检测图像300的多个检测像素行中的多个检测像素的光强总和，然后检测包括具有比其它区域的光强总和大得多的光强总和的检测像素行的区域，来检测水平框标志检测区310。

类似地，框标志检测区检测器121通过计算在数据页的检测图像300的多个检测像素列中的多个检测像素的光强总和，然后检测包括具有比其它区域的光强总和大得多的光强总和的检测像素列的区域，来检测第一垂直框标志检测区320和第二垂直框标志检测区330。

其中，检测图像300是通过使用1∶1.5过量检测像素对源数据页200进行检测而得到的图像。因此，即使源数据页200的框标志210、220以及230仅具有一个数据像素列或一个数据像素行，也可以从检测图像300检测到多个检测像素列或检测像素行。例如，可以将垂直框标志检测区320和330检测为3个检测像素列，将水平框标志检测区310检测为2个检测像素行。

通过利用框标志检测区310、320以及330中的多个检测像素列或检测像素行的光强分布，可以对在源数据页200与检测图像300之间的匹配状态进行检测。

有效/无效检测像素分布确定单元122通过利用由框标志检测区检测器121检测到的水平框标志检测区310和垂直框标志检测区320及330的光信息，来确定框标志210、220以及230的匹配状态(S3)。

图7是例示框标志检测区与光强分布的匹配状态的图。

在图7中，小栅格表示检测像素，大栅格表示数据像素。在图7的上侧和左侧标出的标号表示检测像素列编号和检测像素行编号，并且在该图的下侧和右侧例示的曲线图示出了多个检测像素列和多个检测像素行的光强总和。检测像素中的阴影部分表示检测像素的检测区。

参照图7，可以看到，在数据页的检测图像中在检测像素行行1、行2、……中的行1和行2的光强总和比其它检测像素行的光强总和大得多，并且行2的光强总和比行1的光强总和大。

因此，如图7所示，可以确定从行2有效地检测到了水平框标志210。其原因如下。由于在光检测单元110的每个检测像素中检测区的垂直宽度是检测像素的垂直宽度的一半，因此可以最多由2个检测像素行来检测水平框标志210，并且其1个检测像素行可以有效地检测到水平框标志。

另一方面，由列2有效地检测到第一垂直框标志220。这是因为由列1、列2以及列3按分布的方式来检测第一垂直框标志220，但列2的光强总和比列1和列3的光强总和大得多。

由列6和列7按分布的方式有效地检测到第二垂直框标志230。这是因为第二垂直框标志230在列6和列7中具有比其它区域的光强总和大得多的光强总和，但是列6和列7的光强总和彼此相等并小于列2的光强总和。

按此方式，通过利用行1和行2(其为水平框标志检测区)、列1、列2和列3(其为第一垂直框标志检测区)以及列6和列7(其为第二垂直框标志检测区)的光强分布，可以确定框标志的匹配状态。通过利用该确定结果，可以在数据页的检测图像中找出有效检测像素和无效检测像素的分布模式。

随后，执行确定数据页的检测图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式的操作(S4)。可以由有效/无效检测像素分布确定单元122来执行该操作。

如上所述，有效检测像素是在不经任何改变的情况下可以对其值进行采样和使用的检测像素。即，有效检测像素是只检测到相对应的数据像素的值的检测像素。相反，无效检测像素是这样的检测像素，即，在不经任何改变的情况下不能将其值用于进行采样，而应当通过预定计算经受校正，以用于进行采样。即，无效检测像素是同时检测到多个数据像素的值的检测像素。

图8是例示在图7所示的匹配状态下检测像素的分布模式的图。

通过找出有效检测像素行与有效检测像素列之间的相交点，可以检测到有效检测像素。此时，有效检测像素行是对仅一个数据像素行的光信息进行检测的检测像素行，无效检测像素行是同时对多个数据像素行的光信息进行检测的检测像素行。类似地，有效检测像素列是对仅一个数据像素列的光信息进行检测的检测像素列，无效检测像素列是同时对多个数据像素列的光信息进行检测的检测像素列。因此，有效检测像素行与有效检测像素列之间的相交点是有效检测像素。

参照图8，在数据页的检测图像中的多个检测像素行具有其中2个有效检测像素行和1个无效检测像素行重复的分布模式。

例如，行2仅对水平框标志210的光信息进行精确的检测，因此行2是有效检测像素行。行3是有效检测像素行，行4是无效检测像素行，行5是有效检测像素行，行6是有效检测像素行，行7是无效检测像素行，且行8是有效检测像素行。因此，检测像素行的模式是指在垂直方向上的有效和无效模式。

由于数据像素和检测像素之比为1∶1.5并且检测区的垂直宽度是检测像素的垂直宽度的一半，所以由至少一个有效检测像素行来检测所有数据像素行。因此，为了对特定数据像素行的值进行采样，可以基于所述模式来选择多个有效检测像素行，并且这些有效检测像素行不需要附加的校正。

另一方面，数据像素行可以在垂直方向上与检测像素行完全相匹配。此时，2个有效检测像素行可以同时检测一个数据像素行。在此情况下，在这2个检测像素行中只可以选择1个检测像素行来进行检测。

因此，由于可以由多个有效检测像素来检测任何数据像素行，所以在垂直方向上不必进行由于无效检测而需要进行的校正。

相反，在数据页的检测图像中的多个检测像素列具有其中1个有效检测像素列和2个无效检测像素列重复的模式。

例如，由于可以将从其中精确地检测到第一垂直框标志220的列2确定为有效检测像素列，所以列3是无效检测像素列，列4是无效检测像素列，列5是有效检测像素列，列6是无效检测像素列，列7是无效检测像素列，且列8是有效检测像素列。

这些检测像素列的模式是在水平方向上的有效和无效模式。

由于数据像素和检测像素之比为1∶1.5并且检测区的水平宽度等于检测像素的水平宽度，所以数据像素列可由有效检测像素列来检测，但是在某些情况下可由无效检测像素列来检测。例如，可以看到，列6和列7(其为无效检测像素列)检测到第二垂直框标志230。因此，在水平方向上必须进行由于无效检测而需要进行的附加校正。

当按此方式确定了有效检测像素和无效检测像素的分布模式时，将检测图像的数据检测区分成与源数据页的均衡码字相对应的多个均衡码字检测区(S5)，并通过利用该分布模式和这些均衡码字的光分布特性，对相应的均衡码字检测区的值进行采样(S6)。

图9是例示对多个均衡码字检测区进行采样的操作的流程图。图10是例示一个均衡码字检测区的图。在该图中，示出了在6:8均衡码字与从其中检测到了该均衡码字的均衡码字检测区之间的关系。在图10中，小栅格表示检测像素，大栅格表示数据像素。检测像素中的阴影部分表示检测区。

以下参照图9和10详细描述对均衡码字检测区进行采样的操作。

如图10所示，在1∶1.5过采样中，具有8个数据像素的均衡码字对应于具有12个检测像素的均衡码字检测区。

由于均衡码字检测区具有其中水平排列有多个检测像素的结构，所以在水平方向上1个有效检测像素和2个无效检测像素与检测像素的分布类似地重复。

因此，利用分布模式对均衡码字检测区中的有效检测像素和无效检测像素进行分类(S11)。由于如上所述在垂直方向上不必进行由于无效检测而需要进行的任何校正，所以不必考虑垂直校正。

例如，当图10中的第一检测像素ccd1是有效检测像素时，在均衡码字检测区中的检测像素ccd1到ccd12中的检测像素ccd1、ccd4、ccd7以及ccd10是有效检测像素，而其它检测像素ccd2、ccd3、ccd5、ccd6、ccd8、ccd9、ccd11、ccd12是无效检测像素。

在此情况下，ccd1对应于第一数据像素S1，ccd4对应于第三数据像素S3，ccd7对应于第五数据像素S5，ccd10对应于第七数据像素S7。因此，可以利用有效检测像素ccd1、ccd4、ccd7以及ccd10的光信息检测到数据像素S1、S3、S5以及S7的值。

由于有效检测像素ccd1、ccd4、ccd7以及ccd10的光信息是简单的光强信息，所以应当确定各检测像素的光信息是亮值还是暗(OFF)值，以将光信息转换成二进制数据。

可以使用均衡码字的独特光分布特性来进行该确定。均衡码字的独特光分布特性是指均衡码字中的亮像素的数量始终等于暗像素的数量。均衡码字的另一特性在于：均衡码字中的亮像素和暗像素不是交替排列的。这是因为当亮像素和暗像素连续排列时整体信噪比(SNR)会由于相邻亮像素的影响而显著劣化。因此，对于均衡码字，不使用亮和暗像素的交替排列。

由于均衡码字的特性，有效检测像素ccd1、ccd4、ccd7以及ccd10的光信息一定具有亮值和暗值中的一个。

因此，将在有效检测像素中具有最大光强的有效检测像素采样成具有亮值，而将具有最小光强的有效检测像素采样成具有暗值(S12)。结果，可以检测到在均衡码字中的多个数据像素中的2个数据像素的值。

此时，可以由公式1表示通过上述操作检测到的亮检测像素的光强Imax。

公式1

Imax＝Max{I(ccd1)，I(ccd4)，I(ccd7)，I(ccd10)}

其中，I(ccd#)表示相对应的检测像素的光强(#表示像素编号)。

可以由公式2表示通过上述操作检测到的暗检测像素的光强Imin。

公式2

Imin＝Min{I(ccd1)，I(ccd4)，I(ccd7)，I(ccd10)}

另一方面，利用所检测到的亮检测像素的光强Imax和所检测到的暗检测像素的光强Imin，对未确定的其余2个有效检测像素的值进行检测(S13)。

首先，可以通过公式3来确定其余亮检测像素Iccd#(亮)

公式3

Iccd#(亮)＞(Imax-Imin)/2+Imin

即，将其余亮检测像素确定为具有比如下值要大的光强的有效检测像素，即，该值是这样地得到的：将最小光强与通过从最大光强减去最小光强然后将所得值除以2而得到的值相加。

相反地，可以通过公式4来确定其余暗检测像素Iccd#(暗)。

公式4

Iccd#(暗)＜(Imax-Imin)/2+Imin

即，将其余暗检测像素确定为具有比如下值要小的光强的有效检测像素，即，该值是这样地得到的：将最小光强与通过从最大光强减去最小光强然后将所得值除以2而得到的值相加。

按此方式，当得到了有效检测像素ccd1、ccd4、ccd7以及ccd10的所有值时，将这些值检测为相对应的均衡码字的数据像素S1、S3、S5以及S7的值(S14)。因此，对与有效检测像素相对应的数据像素的值全都进行了检测。

另一方面，可以通过以下方法来执行对有效检测像素的值进行计算的操作。即，首先，在有效检测像素中，将具有最大光强的检测像素采样为具有亮值，而将具有最小光强的检测像素采样为具有暗值。然后，将具有亮检测像素的一半或更大的光强的检测像素确定为其它亮检测像素，而将具有亮检测像素的一半或更小的光强的检测像素确定为其它暗检测像素。

可以由公式5和6来表示该操作。

公式5

Iccd#(亮)＞Imax/2

公式6

Iccd#(暗)＜Imax/2

当完成了对有效检测像素进行采样的处理(S12到S14)时，对其余无效检测像素的光信息进行校正(S15)，并对相对应的数据像素进行检测(S16)。在该过程中，应当考虑对无效检测像素的值和相邻有效检测像素的值进行计算。

图11是例示在图10所示的多个无效检测像素中用于对与检测像素ccd2和ccd3相对应的数据像素的值进行检测的一部分的图。其中，可以类似地对与其余无效检测像素相对应的数据像素的值进行检测。

参照图11，由于数据像素S2对应于2个无效检测像素ccd2和ccd3，所以应当以1个检测像素为单位对由这2个检测像素ccd2和ccd3检测到的总光强进行转换，以得到数据像素S2的值。

即，通过对检测像素ccd2和ccd3的光强之和执行除法来计算平均值。可以由公式7表示该操作。

公式7

Iav＝{I(ccd2)+I(ccd3)}/2

其中，Iav表示检测像素ccd2和ccd3的光强的平均值。

在检测像素ccd2的光强中包括有数据像素S1的光信息。类似地，在检测像素ccd3的光强中包括有相邻数据像素S3的光信息。

因此，应当去除与已计算了其Iav的数据像素相邻的数据像素S1和S3的光影响。应当首先对数据像素S1对检测像素ccd2的影响度。可以通过使用上述垂直框检测区对该影响度进行检测。

即，当数据像素S1具有亮值时，可以通过参照图7描述的第一垂直框标志检测区来计算检测像素ccd2的光强。出于易于理解的目的，参照图7，由检测像素列列1、列2以及列3来检测第一垂直框标志检测区。实际上，精确地检测了第一垂直框标志的有效检测像素列是列2，利用列3检测到的光信息对第一垂直框标志(其为相邻数据像素列)的光强有影响。因此，当数据像素S1具有亮值时，通过将列3的光强除以列3中的检测像素的数量，可以计算出检测像素ccd2的光强。

可以由公式8表示该操作。

公式8

A＝∑(ICCDk+1)/M

其中，A表示当数据像素S1具有亮值时检测像素ccd2的光强，I(CCDk+1)表示具有最大光强的检测像素列的下一检测像素列的光强总和。M表示在下一检测像素列中的检测像素的数量。

类似地，当数据像素S3具有亮值时，可以得到检测像素ccd3的光强。可以由公式9表示该操作。

公式9

B＝∑(ICCDk-1)/L

其中，B表示当数据像素S3具有亮值时检测像素ccd3的光强，I(CCDk-1)表示具有最大光强的检测像素列的前一检测像素列的光强总和。L表示在前一检测像素列中的检测像素的数量。

按此方式，当从数据像素S1中多余地检测到光强A和B并得到了数据像素S3时，在考虑到数据像素S1和数据像素S3的值的情况下，从检测像素ccd2和ccd3的光强的平均值Iav中减去A或B。

可以将数据像素S1和数据像素S3的值分类成4种。其中，在上述对有效检测像素进行采样的过程中预先得到了数据像素S1和数据像素S3的值。

首先，当数据像素S1具有亮值并且数据像素S3具有暗值时，数据像素S1对检测像素ccd2有影响，因此从Iav中减去A。此时，当数据像素S3具有暗值时，数据像素S3对检测像素ccd3没有影响，因此不从其中减去B。

可以由公式10表示从其中去除了多余的光信息的检测像素ccd2和ccd3的平均值Iav2。

公式10

Iav2＝Iav-A

当数据像素S1具有暗值并且数据像素S3具有亮值时，数据像素S1对检测像素ccd2没有影响，但是数据像素S3对检测像素ccd3有影响。因此，从Iav中减去B。在此情况下，可以由公式11表示从其中去除了多余的光信息的平均值Iav2。

公式11

Iav2＝Iav-B

当数据像素S1和数据像素S3具有亮值时，这两个数据像素对检测像素ccd2和ccd3都有影响。因此，从Iav中减去A和B。在此情况下，可以由公式12表示从其中去除了多余的光信息的平均值Iav2。

公式12

Iav2＝Iav-A-B

最后，当数据像素S1和数据像素S3具有暗值时，这两个数据像素对检测像素ccd2和ccd3都没有影响。因此，不必从Iav中减去A或B。

按此方式，得到了从其中去除了多余光信息的检测像素ccd2和ccd3的平均值Iav2。然而，由于Iav2不是在通过使用1个检测像素对数据像素S2的光信息进行检测时的光强，而是在通过使用2个检测像素对数据像素S2的光信息进行检测时的光强，因此应当将Iav2转换成当1个检测像素从1个数据像素接收波束时的光强。

即，由于数据像素的水平宽度是检测像素的水平宽度的一半，因此通过将Iav2乘以3/2，可以将Iav2转换成待检测的数据像素S2的光强。

可以由公式13表示该操作。

公式13

Is2＝Iav×2/3

按此方式，得到了数据像素S2的光强。类似地，可以计算出图10所示的数据像素S4、S6以及S8的光强。

当计算了数据像素S4、S6以及S8的所有光强时，应当确定计算出的光强是亮值还是暗值，然后应当对这些光强进行数字化。可以按与上述对数据像素S1、S3、S5以及S7进行检测的处理相同的方式来执行该操作。

首先，在计算出的数据像素S2、S4、S6以及S8的光强中，将最大的光强确定为亮值，将最小的光强确定为暗值。

可以由公式14和公式15来表示最大光强Ismax和最小光强Ismin。

公式14

Ismax＝Max{I(S2)，I(S4)，I(S6)，I(S8)}

其中，I(S#)表示相对应的数据像素的光强(其中#表示像素编号)。

公式15

Ismax＝Min{I(S2)，I(S4)，I(S6)，I(S8)}

按此方式，当得到了2个数据像素的值时，可以根据公式16和公式17来确定其余2个数据像素具有亮值还是暗值。即，可以利用公式16来确定具有亮值的数据像素Is#(on)。

公式16

Is#(on)＞(Ismax-Ismin)/2+Ismin

可以利用公式17来确定具有暗值的数据像素Is#(off)。

公式17

Is#(off)＜(Ismax-Ismin)/2+Ismin

公式16和17在概念上类似于公式3和4。

即，亮数据像素是具有比如下值要大的光强的数据像素，即，该值是这样地得到的：将最小光强与通过从最大光强减去最小光强然后将所得值除以2而得到的值相加。相反，将具有比该值小的光强的数据像素确定为暗数据像素。

可以通过利用与公式5和6相同的概念，执行确定其余2个数据像素具有亮值还是暗值的处理。即，当最大光强大于1/2时，将数据像素确定为具有亮值。当最大光强小于1/2时，将数据像素确定为具有暗值。

另一方面，可以如下地利用均衡码字的亮值和暗值的数量来执行确定数据像素S2、S4、S6以及S8(即，由无效检测像素检测到的数据像素)具有亮值还是暗值的处理。

例如，假设在数据像素S1、S3、S5以及S7中3个数据像素具有亮值并且1个数据像素具有暗值。在此情况下，在确定数据像素S2、S4、S6以及S8具有亮值还是暗值时，只对具有最大光强的亮数据像素进行检测，然后在没有获得其它数据像素的光强的情况下可以将其它数据像素确定为暗数据像素。这是因为在均衡码字中亮数据像素的数量等于暗数据像素的数量。

例如，假设在数据像素S1、S3、S5以及S7中3个数据像素具有暗值并且1个数据像素具有亮值。在此情况下，在确定数据像素S2、S4、S6以及S8具有亮值还是暗值时，只对具有最小光强的暗数据像素进行检测，然后在没有获得其它数据像素的光强的情况下可以将其它数据像素确定为亮数据像素。

例如，假设在数据像素S1、S3、S5以及S7中2个数据像素具有亮值并且2个数据像素具有暗值。在此情况下，在确定数据像素S2、S4、S6以及S8具有亮值还是暗值时，只对具有最小光强的暗数据像素进行检测，然后可以将具有第二最小光强的数据像素确定为暗数据像素。类似地，对具有最大光强的亮数据像素进行检测，然后可以将具有第二最大光强的数据像素确定为暗数据像素。

按此方式，如上所述，通过使用有效检测像素，对数据像素S2、S4、S6以及S8的所有值和数据像素S1、S3、S5以及S7的所有值进行了检测。因此，对在由均衡码字检测区检测到的均衡码字中的多个数据像素的所有值进行了检测。

当对多个数据区中的多个均衡码字的值全都进行了检测时，通过对这些值进行组合和解码，可以得到原始数据。

如上所述，根据本发明，通过使用1∶N过采样操作(其中N大于1)，可以对存储在光信息记录介质中的光信息进行高效的检测。具体来说，可以正确地使用数据页的检测图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式对均衡码进行采样。

Claims (20)

1、一种光信息检测方法，包括以下步骤：

通过使用1:N过量检测像素，对以均衡码字编码的源数据页的图像进行检测，其中N大于1；

通过使用被检测图像的光强分布，确定被检测图像中的有效检测像素和待校正的无效检测像素的分布模式；以及

将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

2、根据权利要求1所述的光信息检测方法，其中，所述确定分布模式的步骤包括以下步骤：

从被检测图像中检测与源数据页的框标志相对应的框标志检测区；和

通过使用检测到的框标志检测区中的多个检测像素列和多个检测像素行的光强分布，确定有效检测像素和无效检测像素的分布模式。

3、根据权利要求2所述的光信息检测方法，其中，所述检测框标志检测区的步骤包括以下步骤：对被检测图像中的检测像素列和检测像素行的光强总和进行检测；和对包括光强总和远大于其它区域的光强总和的检测像素列和检测像素行的区域进行检测。

4、根据权利要求2所述的光信息检测方法，其中，所述框标志包括一个或更多个水平框标志和一个或更多个垂直框标志，并且

其中，在被检测为对应于所述一个或更多个水平框标志的水平框标志检测区中，使用多个检测像素行的光强分布来确定垂直方向上的分布模式；并且在被检测为对应于所述一个或更多个垂直框标志的垂直框标志检测区中，使用多个检测像素列的光强分布来确定水平方向上的分布模式。

5、根据权利要求1所述的光信息检测方法，其中，所述有效检测像素是对仅一个数据像素的光信息进行检测的检测像素，而所述无效检测像素是对多个数据像素的光信息进行检测的检测像素。

6、根据权利要求1所述的光信息检测方法，其中，所述对数据进行采样的步骤包括以下步骤：

将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区；

基于所述均衡码字的光强分布，将所述多个均衡码字检测区中的检测像素分类成有效检测像素和无效检测像素；以及

对有效检测像素的值进行采样，并通过预定计算对无效检测像素的值进行校正和采样。

7、根据权利要求6所述的光信息检测方法，其中，所述对有效检测像素和无效检测像素进行采样的步骤包括以下步骤：

确定有效检测像素的光信息，并对由有效检测像素检测的数据像素的值进行检测；和

通过使用检测到的数据像素的值和无效检测像素的光信息，对所述均衡码字中的其它数据像素的值进行检测。

8、根据权利要求7所述的光信息检测方法，其中，在确定有效检测像素的光信息时，将有效检测像素中具有最大光强的一个有效检测像素确定为具有亮值，并将具有最小光强的一个有效检测像素确定为具有暗值。

9、根据权利要求8所述的光信息检测方法，其中，计算确定为具有亮值的检测像素的光强和确定为具有暗值的检测像素的光强，然后确定其它有效检测像素的亮值和暗值。

10、根据权利要求7所述的光信息检测方法，其中，所述对其它数据像素的值进行检测的步骤包括以下步骤：

计算所述多个无效检测像素和相邻数据像素的光信息的影响度，以对由所述多个无效检测像素检测的数据像素的值进行检测，然后对其它数据像素的光信息进行检测；和

与检测到的所述其它数据像素的光信息相比，对所述其它数据像素的亮/暗值进行检测。

11、根据权利要求10所述的光信息检测方法，其中，所述对亮/暗值进行检测的步骤包括以下步骤：将所述其它数据像素中的具有最大光强的一个或更多个数据像素确定为具有亮值，而将具有最小光强的一个或更多个数据像素确定为具有暗值。

12、根据权利要求11所述的光信息检测方法，其中，通过计算确定为具有亮值的数据像素的光强和确定为具有暗值的数据像素的光强，确定未检测到的数据像素的亮/暗值。

13、根据权利要求10所述的光信息检测方法，其中，所述对亮/暗值进行检测的步骤包括以下步骤：基于所述均衡码字中的被检测的数据像素的值，使用所述均衡码字的独特光分布特性，确定所述其它数据像素的亮/暗值。

14、一种光信息检测器，包括：

光检测单元，其通过使用1:N过量检测像素对以均衡码字编码的源数据页的图像进行检测，其中N大于1；和

光信息处理器，其通过使用被检测图像的光强分布，确定被检测图像中的有效检测像素和无效检测像素的分布模式，将被检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

15、根据权利要求14所述的光信息检测器，其中，所述光检测单元包括用于通过使用所述1:N过量检测像素对光信息进行检测的多个检测像素，并且每个检测像素都使用水平宽度和垂直宽度中的一个比所述检测像素的水平宽度和垂直宽度的一个小一半的检测区，来对光信息进行检测。

16、根据权利要求14所述的光信息检测器，其中，所述光信息处理器包括：

框标志检测区检测器，其通过使用被检测图像的多个检测像素列和多个检测像素行的光强分布，对与源数据页的框标志相对应的框标志检测区进行检测；

有效/无效检测像素分布确定单元，其通过使用检测到的框标志检测区的光信息，确定被检测图像的分布模式；以及

采样单元，其将被检测图像分成所述多个均衡码字检测区，并通过利用确定的分布模式和所述均衡码字的光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

17、一种从数据页的检测图像中对数据进行采样的数据采样方法，该数据页的检测图像是以均衡码字编码的，并且被通过使用1:N过量检测像素进行检测，其中N大于1，该数据采样方法包括以下步骤：

计算检测图像的光强分布，以对与数据页的框标志相对应的框标志检测区进行检测，并通过使用检测到的框标志检测区的光分布来确定有效检测像素和无效检测像素的分布模式；以及

将检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并通过使用确定的分布模式和所述均衡码字的光分布特性，对所述多个均衡码字检测区的数据进行采样。

18、一种从数据页的检测图像中对数据进行采样的数据采样方法，该数据页的检测图像是以均衡码字编码的，并且被通过使用1:N过量检测像素进行检测，其中N大于1，该数据采样方法包括以下步骤：

将检测图像分成与所述均衡码字相对应的多个均衡码字检测区，并基于检测图像的光强分布将所述多个均衡码字检测区中的检测像素分类成有效检测像素和无效检测像素；

通过使用所述均衡码字的光分布特性来确定有效检测像素的光信息，以对由有效检测像素检测的数据像素的数据进行检测；以及

计算数据像素的值和无效检测像素的光信息，以对由无效检测像素检测的数据像素的数据进行检测。

19、根据权利要求18所述的数据采样方法，其中，所述对由有效检测像素检测的数据像素的值进行检测的步骤包括以下步骤：

将有效检测像素中的具有最大光强的至少一个有效检测像素确定为具有亮值，而将具有最小光强的至少一个有效检测像素确定为具有暗值；以及

通过使用确定为具有亮值或暗值的有效检测像素的光强，确定所述均衡码字检测区中的其它有效检测像素的值。

20、根据权利要求18所述的数据采样方法，其中，所述对由无效检测像素检测的数据像素的值进行检测的步骤包括以下步骤：

计算无效检测像素的光信息和数据像素的值，以对由无效检测像素检测的数据像素的光信息进行检测；和

基于所述均衡码字的光分布特性，对计算出的数据像素的光信息进行计算，以对数据像素的值进行检测。

Images