Типи оброблюваних зображень
План
1. Вступ………………………………………………………………. 2
2. Історія……………………………………………………………... 3
3. Оригінали зображень…………………………………………….. 3
4. Принцип дії сканерів…………………………………………….. 4
5. Зчитування зображення
6. Типи оброблюваних зображень
7. Якість зображення
8. Число переданих півтонів або квітів
9. Діапазон оптичної щільності
10. Динамічний діапазон
11. Інтелектуальність сканера
12. Тип підключення
13. Точність фокусування
14. Механізм руху…………………………………………………… .
15. Ручні сканери
16. Настільні сканери
17. Планшетні сканери
18. Книжкові сканери
19. Ультразвукові сканери
20. Чорно- білі сканери
21. Характеристики сканерів
22. Типи зображення, що вводиться
23. Апаратні інтерфейси сканерів
24. Програмні інтерфейси і TWAIN
25. Якість зображення
26. Інтелектуальність сканера
27. Колірні перекручування сканерів
28. Світлове перо
29. Вибір сканерів
30. Класифікація завдань, що вирішуються за допомогою сканерів
31. Висновок
32. Список використаної літератури
33. Додаток 1
34. Додаток 2
Вступ
Майже кожен користувач комп'ютера постійно зіштовхується з проблемою перетворення документів з паперової форми в електронну. Однак процедура введення інформації вручну віднімає величезну кількість часу і чревата помилок. Крім того, вручну можна вводити тільки тексти, але не зображення. Виходом з положення є сканер, що дозволяє вводити в комп'ютер як зображення, так і текстові документи. Сканери зчитують з папера, чи плівки інших твердих носіїв «аналогові» чи тексти зображення і перетворять їх у цифровий формат. Вони служать скрізь: у великих конторах, де обробляються величезні архіви документів, у видавництвах і проектно-конструкторських організаціях, а також у невеликих фірмах і домашніх офісах. Наскільки широка сфера застосування сканерів, настільки багато їхніх різновидів. Ціна сканера може складати від декількох десятків до десятків тисяч доларів, оптичний дозвіл – від 100 до 11000 крапок на дюйм (на англійському dpi, dot per inch), а швидкість сканування – від 1-2 до 80 с./хв.
Для виконання тих чи інших конкретних задач придатна аж ніяк не кожна модель. Як правило, придатність сканера визначається сукупністю його технічних параметрів: конструктивним типом, форматом, розділювальна здатність, глибиною кольору, діапазоном оптичних плотностей і т.д.
Сканером називається пристрій, що дозволяє вводити в комп'ютер образи зображень, представлених у виді тексту, малюнків, слайдів, чи фотографій іншої графічної інформації. До речі, незважаючи на достаток різних моделей сканерів, у першому наближенні їхню класифікацію можна провести усього по декількох ознаках (чи критеріям). По-перше, по ступені прозорості оригіналу зображення, що вводиться, по-друге, по кінематичному механізмі сканера (конструкції; механізму руху), по-третє, по типі зображення, що вводиться, по-четверте, по особливостях програмного й апаратного забезпечення сканера.
Історія
Перші сканери дозволяли вводити тільки чорно-білі зображення. У 1989 р. з'явилися перші сканери, що забезпечують зчитування кольорових зображень.
Використання сканерів для введення в ПЕОМ текстової і графічної інформації має як мінімум п'ятилітню історію. Зараз на ринку Заходу представлено не менш 150 різних пристроїв, від ручних портативних сканерів (Handy scanner) до складних систем оптичного розпізнавання символів OCR (Optical Character Recognition).
Розвиток відповідної техніки швидкими темпами йде не тільки на Заході, але і на Сході. Японські фірми довели технологію сканування до такої досконалості, що тепер можна передавати і вводити в ПЕОМ інформацію відразу цілими сторінками. Це єдиний реальний спосіб зчитування ієрогліфів.
Для ілюстрації зростаючої популярності сканерів досить відзначити, що їхній продаж у 1984-1987 р. щорічно зростала на 250 відсотків. За три останніх роки подвоїлася здатність сканерів, що дозволяє, з'явилася детальна шкала яскравості ("сіра шкала") для забезпечення напівтонових зображень, стандартизувалися формати файлів і т.д.
Нове покоління таких систем дозволяє за один прохід переглядати текст, додавати коди керування форматом, виконувати розбивку на сторінки, перевіряти правильність написання тексту, видавати майже готові файли - і все це здійснюється у фоновому режимі роботи ПЕОМ.
Переважна більшість сканерів використовується в даний час для підготовки і видання різних інформаційних матеріалів, тобто споживачі зацікавлені головним чином у засобах обробки зображень і текстів. Деякі сканери успішно використовуються в САПР, але, як правило, що відповідають системи мають дуже вузьку спеціалізацію. В даний час прогнозується широке застосування сканерів в області факсимільного зв'язку.
Оригінали зображень
Узагалі говорячи, зображення (чи оригінали) можна умовно розділити на дві великі групи. До першої з них відносяться називані непрозорі оригінали: усілякі фотографії, малюнки, сторінки журналів і буклетів. Якщо згадати курс шкільної фізики, то відомо, що зображення з подібних оригіналів ми бачимо у відбитому світлі. Інша справа прозорі оригінали — кольорові і чорно-білі слайди і негативи; у цьому випадку очей (як оптична система) обробляє світло, що пройшло через оригінал. Таким чином, насамперед, варто звернути увагу на те, з якими типами оригіналів сканер може працювати. Зокрема, для роботи зі слайдами існують спеціальні приставки.
Принцип дії сканерів
В основі принципу дії сканерів лежить застосування фотоелементів у вигляді лінійки або матриці світлочутливих датчиків для вимірювання сигналів оригіналу. Переважно застосовують два типи датчиків:прилади з зарядовим зв'язком і фотопомножувачі.
Розглянемо принцип дії планшетних сканерів, як найпоширеніших моделей. Сканований об'єкт кладуть на скло планшета сканованою поверхнею вниз. Під склом розташовується рухома лампа, рух якої забезпечуєкроковий електродвигун.
Світло, відбите від об'єкта, через систему дзеркал потрапляє на лінійку фотоприймачів — ПЗЗ-лінійку або лінійку фотодіодів. Значення вихідних напруг лінійки фотоприймачів через комутатор подають на АЦП. Цифрові коди АЦ-перетворення передаються в комп'ютер. За кожен крок двигуна сканується смужка об'єкта, що потім поєднується програмним забезпеченням у загальне зображення.
Зчитування зображення
Незважаючи на велике різноманіття, практично всі вони засновані на єдиному принципі зчитування даних. Розгортка зображення по осі Y здійснюється чисто механічно, по осі X картинка зчитується багатоелементного фотоприймального лінійками з використанням протяжного освітлювача і об'єктиву: графічне зображення рівномірно освітлює і відбитий світловий потік потрапляє на фотоприймальних лінійку, що представляє собою рецепторное полі. Кожен фотоприймач формує на виході електричний сигнал, пропорційний прийнятому світловому потоку тевідповідного елемента зображення. Виходи елементів лінійки послідовно опитуються. Електричний сигнал з його виходу з допомогою АЦП перетворюється в двійковий код (для многоградаціонних графічних зображень); цей код спільно з номером фотоприймача представляє описграфічного елементу, він передається в ЕОМ. Число фотоприймачів в лінійці становить від 2000 і вище. Крім стандартних рішень з лінійкою останнім часом стали застосовуватися комбіновані датчики протяжного типу. Кожен елемент такого датчика являє собою поєднання фотоприймача, освітлювача і елементарного оптичного перетворювача. Механізми зчитування зображення базуються або на фотопомножувач, або на ПЗС. Фотопомножувач найпростіше порівняти з радіолампи-фотосенсором, у якої є пластини катода й анода і яка конвертує світло в електричний сигнал. Зчитувальна інформація подається на фотопомножувач крапка за крапкою з допомогою світять променя. ПЗЗ - відносно дешевий напівпровідниковий елемент досить малого розміру. ПЗЗ так само як і помножувач конвертує світлову енергію в електричний сигнал. Набір елементарних ПЗС-елементів розташовують послідовно в лінію, отримуючи лінійку для зчитування відразу цілого рядка, природно і висвітлюється цілий рядок оригіналу. Кольорове зображення такими сканерами зчитується за три проходи (за допомогою RGB-світлофільтра). Багато сканерів мають три паралельні лінійки ПЗЗ, тоді сканування кольорових оригіналів здійснюється за один прохід, тому що кожна лінійка зчитує один з трьох базових кольорів. Потенційно ПЗЗ-сканери більше бистродейственни ніж барабанні сканери на фотопомножувача.
Типи оброблюваних зображень
За даним критерієм сканери поділяються на чорно-білі, "сірі" та кольорові. Чорно-білі сканери призначені для введення малюнків, тексту, креслень і дозволяють вводити зображення в єдиному режимі - 1 bpp (біт на піксель, bits per pixel). Значення цього біта (1 або 0) визначає чорну або білу крапку. "Сірі" сканери містять аналого-цифровий перетворювач (АЦП) і дозволяють вводити зображення в режимі кілька біт на точку. Кількість градацій сірого для таких сканерів одно 2n, де n - число bpp. Для bpp = 8 є 2 ^ 8 = 256 градацій сірого, для bpp = 6 - 2 ^ 6 = 64 градацій. Вже стали надбанням історії сканери, які не мали АЦП і для отримання числа bpp більше 1 були змушені необхідну кількість разів проходити одну і ту ж позицію. Однак треба відрізняти "сірі" сканери від емулюють сіре. Останні підтримують напівтоновий режим. При цьому режимі число bpp не змінюється і дорівнює 1, а "сірість" досягається за рахунок механізму dithering (розмивання), що забезпечує користувачеві можливість отримувати "сіру" картинку, скануючи зображення у чорно-білому режимі (з числом bpp 1). Градації сірого емулюються за допомогою щільності чорних крапок (тобто різної кількості чорних крапок на одиницю площі зображення). Відбувається це таким чином: всі зображення розбивається на ділянки певного розміру (2 -2, 4 -4, 8 - 8), звані dither pattern (розмивних шаблон). Для кожної точки ділянки існує своє значення порога, що відокремлює чорне від білого. Тому сусідні точки, що відрізняються один від одного за ступенем відображення світла, можуть в результаті виявитися однаковими, у той час як при простому чорно-білому скануванні вони були б різними. Розмір ділянки визначає число градацій сірого, котре здатний емулювати сканер. Dither pattern бувають декількох різновидів: "fine" (точний), "coarse" (грубий), "bayer" та інші. Для ручних сканерів є можливість вибору з трьох або чотирьох, а вигляд pattern заздалегідь визначений. На відміну від них планшетні сканери надають можливість більш широкого вибору, а також визначення власних pattern. У кольорових сканерів число bpp звичайно дорівнює 24, тобто по 8 біт на точку для кожного з квітів (RGB). Відповідно число сприймаються квітів - 16777216. Кольорові сканери можуть працювати і в "сірому", і в чорно-білому режимі.
Якість зображення
Сканери розрізняються по багатьом параметрам - технології зчитування зображення, типу механізму і деяким іншим. Розглянемо більш детально параметри скануючого пристрою, що впливають на якість зображення. До таких параметрів належать роздільна здатність, число переданих півтонів або квітів, діапазон оптичних густин, інтелектуальність сканера, кольорові спотворення, точність фокусування (різкість). Роздільна здатність
При скануванні оригінал розбивається на окремі частини однакового розміру - пікселі. У процесі сканування кожного пікселя призначається свою адресу. Кожному пікселю по кожній адресі присвоюється цифрове значення, що відповідає рівню сірого півтони, зареєстрованого прочитуючим елементом; це називається оцифровуванням. Оцифровка штрихових оригіналів відносно проста. У процесі сканування піксель може бути або білим, або чорним. Однак і тут може бути втрата інформації. Наприклад, піксель містить 50% білого і 50% чорного, тоді потрібно вибір чогось одного. Це призводить до отримання ефекту "зуби пилки".
На практиці для високоякісного сканування штрихових оригіналів досить мати роздільну здатність 1200 пікселів на дюйм. Крім оптичної роздільної здатності існує ще "математична" або програмна роздільна здатність (інтерпольовані). Збільшення роздільної здатності досягається наступним чином: спеціальна програма при скануванні оригіналу аналізує значення двох сусідніх пікселів і математично знаходить проміжне значення, тобто вводить ще один піксель зі значенням, отриманим математичним шляхом. Все це було б добре, але не завжди це дає додаткові переваги при скануванні. Давайте уявимо собі оригінал з дуже різким переходу тону або, що ще наочніше, оригінал у вигляді ілюстрації з журналу, який вже не є аналоговим зображенням. У цьому випадку математичне інтерполювання може не співпасти з реальною картиною. Для того, щоб отримати якісне віддруковане зображення, роздільна здатність при скануванні повинна бути в два рази більше лінеатури растра при друці. Введемо в це визначення коефіцієнт збільшення зображення, який майже завжди присутній, і отримаємо формулу, щоб отримати значення роздільної здатності, необхідно лінеатуру растра друку помножити на коефіцієнт збільшення і помножити на два. Існує багато сканерів з високою оптичною роздільною здатністю. Ось найбільш часто зустрічаються значення: 1200, 2400, 4000, 5000, 6400 і навіть більше точок на дюйм. Дозвіл більше 2400 точок на дюйм важко досягти сканерами з ПЗЗ, або воно досяжно лише на дуже обмеженій площі, наприклад, не більше 40 - 60 мм.