63373

Сканеры. Принцип сканирования

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Разрешение сканирования scаnning resolution является основной характеристикой сканера и указывает сколько пикселов изображения может вводить сканер на единицу площади оригинала.

Русский

2014-07-15

1.15 MB

7 чел.

Сканеры

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунка, слайдов, фотографий и другой графической информации.

Сканеры подобны устройствам копирования, только вместо печати копии сканер передает оцифрованные данные в компьютер.

Сканеры можно разделить на несколько групп:

  •  по конструкция сканера, которая определяется принципом его работы и способом обработки оригинала,
  •  по типу оригинала. Сканируемые оригиналы делятся на две большие группы: светоотражающие(reflective) и прозрачные(transparent).
  •  по разрешению сканирования. Разрешение сканирования (scanning resolution) является основной характеристикой сканера и указывает, сколько пикселов изображения может вводить сканер на единицу площади оригинала. Разрешение сканирования напрямую зависит от количества чувствительных элементов в ПЗС матрице сканера и измеряется в Пикселях на Дюйм (Pixels Per Inch), сокращенно - PPI.
  •  по динамическому диапазону. Основной характеристикой любого оригинала является его оптическая плотность, определяющаяся способностью оригинала отражать или пропускать свет. Применительно к сканеру, динамический диапазон определяется как разница между самым светлым (Dmin) и самым темным (Dmax) участками оригинала, которые сканер в состоянии обработать.
  •  по области отображения. Область отображения - это максимальный размер документа, который сканер может обработать т.е. его формат.
  •  по интерфейсу передачи данных. Интерфейс служит для подключения сканера к компьютеру и непосредственной передачи в него отсканированного изображения.

Принцип сканирования. 

В ручных, листовых, планшетных и слайдовых сканерах изображение сканируется построчно: строка оригинала освещается специальной лампой, обычно газоразрядной, отраженный непрозрачным или пропущенный прозрачным оригиналом световой поток при помощи системы зеркал и объектива фокусируется на светочувствительной матрице, которая делает "фотоснимок" строки и выдаёт электрический сигнал на Аналогово-Цифровой Преобразователь (АЦП), где он преобразуется в двоичные данные, понятные компьютеру. Последовательность таких "снимков", производимых по мере движения вдоль оригинала, и создает изображение.

Лампа, оптическая система и светочувствительная матрица объединены в единую конструкцию, называемую оптическим блоком.

В зависимости от конструкции сканера, оптический блок может быть:

  •  неподвижным, когда оригинал, по мере сканирования, перемещается вдоль матрицы,
  •  либо подвижным и перемещаться вдоль оригинала.

Неподвижные матрицы используются в листопротяжных сканерах, факс-аппаратах, ручных и слайдовых сканерах, подвижные - в планшетных сканерах.

В качестве светочувствительного элемента используются матрицы ПЗС (Приборы с Зарядовой Связью) – CCD (Charge-Coupled Device), которые состоят из набора датчиков, расположенных:

  •  в одну линию для черно-белого сканирования или трехпроходного цветного,
  •  либо в три линии для сканирования в цвете (RGB) за один проход.

Разрешение изображения находится в прямой зависимости от количества содержащихся в матрице ПЗС светочувствительных элементов, что накладывает существенные ограничения на увеличение разрешения аппаратным путем, потому что для этого приходится уменьшать размеры датчиков и как можно плотнее "паковать" их на линейке матрицы, что приводит к взаимным искажениям сигнала от соседних датчиков и, вследствие этого, нарушениям четкости и цветопередачи.

В 1998 году увидела свет еще одна технология – CIS (Contact Image Sensor), технология "контактного сканирования", при котором светочувствительные датчики находятся в непосредственном контакте с оригиналом. Это позволяет заметно снизить габариты и вес планшетных сканеров. Некоторые специалисты считают что будущее сканеров - за новой технологией, однако результаты проведенных тестов показывают что качество получаемого изображения пока заметно уступает полученному методами традиционной технологии. Кроме того, эти сканеры очень чувствительны к неровностям оригинала: смятые или согнутые участки выглядят черными пятнами, однако это решается путем более сильного прижимания листа к стеклу сканера.

Планшетные сканеры

"Извлеките" из копировального аппарата тонер, барабан и устройство подачи бумаги, "добавьте" компьютерный интерфейс — и вы получите планшетный сканер.

Планшетные сканеры - самое распространенное семейство сканеров, представителей которого можно встретить как в домашних условиях, так и на столе у профессионала. Оригинал укладывается на стекло, под которым перемещается оптический блок, и прижимается к стеклу крышкой или слайд модулем.

Некоторые модели, оптика которых имеет значительную глубину резкости и снабжена авто фокусировкой, могут обрабатывать объемные оригиналы. Некоторые модели оборудованы встроенным лотком для сканирования слайдов. Это обеспечивает неоспоримое преимущество перед классическим слайд-модулем, устанавливаемым вместо крышки сканера: свет, проходя через прозрачный оригинал, не проходит черед дополнительное стекло и поэтому меньше рассеивается.

Планшетный сканер является наиболее универсальным инструментом, подходящим под большинство задач, модели авторитетных производителей неприхотливы и надежны, просты в установке и использовании, разнообразие выпускаемых модификаций позволяет подобрать сканер практически под любые средства и требования. Большинство моделей имеет возможность установки автоматического загрузчика документов из пачки, подключения слайд модуля и прочей экзотики.

Разрешение планшетных сканеров доходит до 3000dpi, разрядность цвета - до 42bit, D - до 3.6.

Преимущества планшетных сканеров

  •  Возможность сканировать практически любой оригинал. Планшетные сканеры, как и копировальные аппараты, могут сканировать оригиналы различного размера — от миниатюр до документов широко используемых форматов, а также книг. При установке дополнительного модуля появляется возможность сканирования прозрачных пленок, негативов и слайдов. Большинство этих модулей предназначено для сканирования слайдов шириной 35 мм.
  •  Высокое разрешение. В планшетных сканерах всегда используется два типа разрешения — оптическое и интерполированное. Оптическое разрешение описывает возможности аппаратной (оптической) части сканера. Для увеличения четкости деталей оригинала применяются специальные программные алгоритмы, которые обеспечивает драйвер сканера. Это второе разрешение называется интерполированным. Обычно оно увеличивает максимальное разрешение сканера до 4х. Например, оптическое разрешение сканера 600 dpi, а максимальное интерполированное — 2 400 dpi. Поскольку это интерполированное разрешение обеспечивается программными методами, при его использовании качество сканированного оригинала может быть неудовлетворительным. Но практически все модели сканеров обеспечивают приемлемое качество при интерполированном разрешении. Нельзя применять интерполяцию при сканировании слайдов 35 мм.

ПЗС в типичном планшетном сканере, Источник света (а) отражает свет от оригинала (b). Зеркала (с) передают отраженный свет на линзу (d), которая фокусирует информацию изображения на кристалл П3С (е, вставка е), содержащий одну или три строки датчиков (вставка f). ПЗС регистрирует свет как изменение аналогового заряда, который затем направляется на АЦП (g) для преобразования в цифровые данные.

Недостатки планшетных сканеров

  •  Большие размеры. Планшетный сканер формата А4 имеет размеры как минимум 210x297 мм и занимает значительную часть рабочего пространства.
  •  Ограничения на прозрачные оригиналы. Практически все планшетные сканеры среднего и высшего уровня комплектуются модулем для сканирования прозрачных пленок или слайдов. Однако приемлемое качество достигается только при сканировании оригиналов больших размеров. Не всегда качество сканирования фотонегативов 35 мм сможет вас удовлетворить.

Типичный набор функций хорошего сканера: 

  •  Ручное выставление разрешения,
  •  Выбор типа изображения: цвет, ч/б, полутона, оттенки серого
  •  Ручная регулировка яркости, контраста, и полутонов(gamma), настройка точки белого и точки черного.
  •  Функция произвольного масштабирования
  •  Анализ цветовой характеристики изображения с построением гистограммы.
  •  Возможность глобальной и локальной коррекции при помощи тоновых кривых с сохранением профиля.
  •  "Интеллектуальное" удаление цвета подложки при сканировании негативов.
  •  Возможность автоматической установки всех параметров

Драйверы  TWAIN

Независимо от используемого интерфейса, сканер не сможет работать без соответствующего драйвера. Один из стандартов этих драйверов называется TWAIN.

Перед появлением стандарта TWAIN каждый сканер поставлялся с собственным драйвером, который мог работать только с определенной программой обработки изображений или распознавания текста.

Стандарт TWAIN был разработан в 1992 году группой производителей (175 участников) аппаратного обеспечения. TWAIN представляет собой специфический аппаратный драйвер, который интегрирован в программы распознавания текста, обработки изображений, текстовый процессор и другие виды программного обеспечения. TWAIN-совместимые программы могут использовать любое устройство, поддерживающее стандарт TWAIN, которое установлено в системе. TWAIN-совместимые устройства (сканеры и, с недавнего времени, цифровые камеры) поставляются с драйвером, который позволяет получать доступ к этому устройству всем программам, в которых установлена поддержка TWAIN. Если в системе используется два TWAIN-совместимых устройства, то программа может получить доступ к любому из них (если, конечно, сама поддерживает стандарт TWAIN), несмотря на то что каждое устройство использует собственный драйвер.

Например, в программе Photoshop все TWAIN-устройства представляют собой источники изображения; необходимо выбрать сканер, отсканировать оригинал, и изображение появится в окне программы Photoshop. Таким образом, доступ к устройству осуществляется непосредственно из приложения, т.е. TWAIN является стандартизованным интерфейсом уровня приложения.

ISIS

ISIS (Image and Scanner Interface Specification) — еще один популярный стандарт, описывающий взаимодействие программ обработки изображений и сканирующих устройств. В отличие от TWAIN, ISIS в виде компонентов можно использовать при разработке программ. Этот стандарт был разработан фирмой Pixel Translations. В настоящее время стандартом ISIS поддерживается большое количество моделей сканеров. Если ваш сканер поддерживает оба стандарта (ISIS и TWAIN), то поэкспериментируйте и выберите тот из них, который обеспечивает наилучшую производительность.


FineReader 6.0 Professional

Для получения изображения FineReader использует драйверы TWAIN, которые необходимы для работы сканера в среде Windows. В FineReader имеется две возможности получения изображения:

  1.  интерфейс FineReader (см. Рис 1);
  2.  интерфейс TWAIN драйвера см. рис. 2 (когда вызывается диалог сканирования самого устройства, данный диалог позволяет предварительно просмотреть страницу, отметить нужную границу распознаваемого текста или изображения).

В любом окне диалога возможно производить следующие изменения основных параметров сканирования:

Режим сканирования (цветовой диапазон) или Scan Mode.

  1.  черно-белый (Black&White);
  2.  с оттенками серого (Grayscale);
  3.  цветной (Color Pictures).

Разрешение или Resolution .

Изменяется в диапазоне от 200…600 dpi. (dpi «dots per inch»– «точек на  дюйм»). Рекомендуют сканировать изображения с разрешением от 400 до 600 dpi, тексты при 300 dpi.

Выбор интерфейсов можно осуществить в меню СервисОпции… на вкладке Сканирование/Открытие.

Чтобы изменить параметры сканирования (см. рис. 1) СервисОпции… на вкладке Сканирование/Открытие кнопка Настройки сканера

Обработка макета страницы.

FineReader умеет обрабатывать следующие типы объектов: текст, таблица, рисунок, а так же штрих код в версии FineReader 6.0 Corporation. Каждый объект имеет свой порядковый номер в соответствии, с которым определяется очередность распознавания. Так же каждый тип объекта имеет свой цвет рамки: текст – серый, таблица – синий, рисунок – красный, что позволяет ориентироваться в макете страницы.

Комбинация клавиш:

Ctrl+E – автоматический анализ макета страницы,

Ctrl+Shift+E - автоматический анализ макета всех страниц.

При ручном анализе макета страницы следует выделить нужный объект, затем, щелкнув на нем правой клавишей мыши определить тип блока (объекта).

Распознавание макета страницы.

При распознавании текста или таблицы, распознанный текст помечается бирюзовым цветом, ошибки при распознавании помечаются – синим. В начале процесса распознавания появляется окно «распознавание» с индикатором хода распознавания, и в любой момент этот процесс можно отменить.

Проверка орфографии.

Очень часто приходится сканировать не очень качественные оригиналы, в следствии чего в процессе распознавания появляется много ошибок. FineReader позволяет выполнить проверку сравнивая в окне проверки документа оригинал и электронный текст, что упрощает проверку. На рис 4. видно что FineReader распознал букву «т» как «г».


  1.  Окно преоставляющее информациб о отсканираванных листах, отображая их содержимое, а так информацию распознана ли страница;
  2.  Окно изображения отсканированной страницы(макета страницы), в котором осуществляется сегментация страницы;
  3.  Окно текст (результатов распознования);
  4.  Окно распознавание, показывает выполнение процесса распознования;
  5.  Меню программы.

PAGE  6

Сканеры, сканирование в FineReader 6.0


Рис. 1

Рис. 2

Сканирование и распознавание с помощью помощника

Сканирование

) Открыть изображение

2) Сканировать несколько страниц

3) Опции

Распознать

1. Распознать все

2. Опции

Проверка орфографии

Отправление распознанных страниц в MS Word

Возможность отправки отсканированного в следующие редакторы: Word, Excel; электронную почту, Web-браузер. а так же в буфер обмена, мастер сохранения результатов и т.д.

Панель Scan&Read

Создание нового пакета

Открытие ранее сохраненного пакета

Предыдущая отсканированная страница

Следующая отсканированная страница

Поворот отсканированного листа, по и против часовой стрелки

Масштаб отсканированного изображения

Язык распознавания, в данном случае Русско-английский

Режимы отображения окон

1. Показать оба окна

2. только изображение

3. только текст

Панель

Стандартная

Панель
Изображение

Ластик

Увеличить

Уменьшить

Удалить линии в таблице

Добавить в таблице вертикаль

Добавить в таблице горизонталь

Удалить блок

Перенумеровать блоки

Удалить часть блока

Добавить часть к блоку

Выбор объектов

Выделить картинку

Выделить табличный блок

Выделить текстовый блок

Выделить зону распознавания

Анализ макета страницы

Рис. 3 Главное окно программы FineReader 6.0. Процесс распознавания макета страницы

1

2

3

4

5

Рис. 4 Окно диалога проверки документа

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57892. Розв’язування квадратних рівнянь 162.08 KB
  Вдосконалювати вміння і навички учнів отримані при вивченні теми «Квадратні рівняння», розвивати логічне мислення, культуру мовлення культуру записів, уважність, терпіння, уміння зосереджуватись, виховувати інтерес до математики, вміння оцінювати свої знання...
57893. Підсумковий урок по темі «Функція» 2.56 MB
  Кожна група отримує функцію яку повинна охарактеризувати за таким планом: а означення функції; б властивості; в графік. I група Лінійна функція II група...
57894. Звичайні дроби. Додавання та віднімання з однаковими знаменниками 208 KB
  Гра Хто запалить Олімпійський вогонь Серед цих 9 відповідей ви знайдете числа які допоможуть вам відповісти на запитання повязані із нагородами спортсменів України на Іграх Олімпіад та зимових Олімпійських іграх.
57895. Координатна площина 299 KB
  Скільки чисел треба вказати щоб задати положення точки на координатній площині Як називаються числащо задають положення точки на координатній площині Як називаються першедруге з чиселщо задають положення точки на координатній площині...
57896. Дійсні числа та дії над ними 239 KB
  Мета: освітня: розширити уявлення учнів про число числові множини; закріпити поняття натуральних цілих раціональних та ірраціональних чисел. Ввести поняття дійсного числа розкрити обєктивну необхідність вивчення дійсних чисел.
57897. Додавання натуральних чисел 1.78 MB
  Мета навчальна: удосконалення вміння виконувати додавання натуральних чисел, формувати вміння застосовувати переставну та сполучну властивості додавання, розв’язувати задачі на додавання натуральних чисел.
57898. Геометричні перетворення: паралельне перенесення, осьова симетрія, центральна симетрія 984.5 KB
  Навчити учнів виконувати перетворення фігур на площині застосовувати властивості геометричних перетворень до розвязування задач. Перетворення допомагають художникам правильно будувати композиції картин а хімікам досліджувати структуру кристалів.
57899. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ РІВНЯНЬ 170 KB
  Мета: вдосконалити знання і вміння учнів розвязувати раціональні рівняння; розвивати різні види мислення самостійність творчість екологічну культуру; виховувати активність увагу наполегливість винахідливість; прищеплювати любов до рідного краю.
57900. Решение систем уравнений второй степени 185.5 KB
  Задание: При каких значениях параметра а система уравнений имеет три решения Решение: парабола y= x2 будет иметь с окружностью x2 y2 = 4 три общие точки только в случае а = 2. Теоретический опрос по вопросам: Что называется системой...