63381

Цветные сканеры

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым цветом...

Русский

2014-06-19

82.5 KB

2 чел.

Цветные сканеры.

В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым цветом, а через вращающийся RGB-светофильтр (рис. 2). Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер. Понятно, что этот этап является общим для всех цветных сканеров.

В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах — RGB (образ композитного сигнала). Если используется восьмиразрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 миллиона возможных цветов (24 разряда). Сканеры, использующие подобный принцип действия, выпускаются, например, фирмой Microtek.


Блок-схема цветного сканера с вращающимся RGB-фильтром.

Надо отметить, что наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза. Проблему может представлять также «выравнивание» пикселов при каждом из трех проходов, так как в противном случае возможно размывание оттенков и «смазывание» цветов.

В сканерах известных японских фирм Epson и Sharp, как правило, вместо одного источника света используется три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход и исключает неверное «выравнивание» пикселов. Сложности этого метода заключаются обычно в подборе источников света со стабильными характеристиками.Другая японская фирма — Seiko Instruments — разработала Цветной планшетный сканер SpectraPoint, в котором элементы ПЗС были заменены фототранзисторами. На ширине 8,5 дюйма размещено 10200 фототранзисторов, расположенных в три колонки по 3400 в каждой. Три цветных фильтра (RGB) устроены так, что каждая колонка фототранзисторов воспринимает только один основной цвет. Высокая плотность интегральных фототранзисторов позволяет достигать хорошей разрешающей способности — 400 dpi (3400/8,5) — без использования редуцирующей линзы.

Блок-схема сканера с dichroic-фильтрами.

Принцип действия цветного сканера ScanJet Iic фирмы Hewlett Packard несколько иной. Источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трех полосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий.

Физика работы подобных фильтров связана с явлением дихроизма, заключающегося в различной окраске одноосных кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения оптической оси. В рассматриваемом случае фильтрация осуществляется парой таких фильтров, каждый из которых представляет собой «сэндвич» из двух тонких и одного более толстого слоя кристаллов. Первый слой первого фильтра отражает синий свет, но пропускает зеленый и красный. Второй слой отражает зеленый свет и пропускает красный, который отражается только от третьего слоя. Во втором фильтре, наоборот, от первого слоя отражается красный свет, от второго — зеленый, а от третьего — синий. После системы фильтров разделенный красный, зеленый и синий свет попадает на собственную полосу ПЗС, каждый элемент которого имеет размер около 8 мкм. Дальнейшая обработка сигналов цветности практически не отличается от обычной. Заметим, что подобный принцип работы (с некоторыми отличиями, разумеется) используется и в цветных сканерах фирмы Ricoh.

Черно-белые сканеры.

Принцип работы черно-белого сканера. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (Change- Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.

Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров).

Компаратор сравнивает два значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное (рис. 1), причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый). Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета. Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП. Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера. Напомним, что у планшетных сканеров движется сканирующая головка, а в рулонных сканерах она остается неподвижной, потому что движется носитель с изображением — бумага.

Трехмерный сканер системы распознавания 3D Guard 

Принцип действия трёхмерного сканера основан на параллаксном методе регистрации образов объектов при использовании структурированной подсветки. Проектор формирует на поверхности объекта изображение структурированного сигнала, которое регистрируется телевизионной камерой. Так как визирная ось регистратора составляет некоторый параллаксный угол с визирной осью проектора, то регистрируемые полосы имеют искривления, пропорционально зависящие от формы регистрируемого объекта. Таким образом, форма зарегистрированных полос содержит информацию о трёхмерном образе объектов.

Назначение:
• Синтез трёхмерного образа объекта.

Преимущества по сравнению с аналогами:
• в системе подсветки используются источники, излучение которых безопасно и незаметно для человеческого зрения;
• оригинальные алгоритмы обработки сигналов позволяют достигнуть высокой точности синтеза трёхмерного образа.

Технические характеристики:
• Диапазон расстояний до объектов при регистрации от 50 до 200 см.
• Погрешность оценки размеров объектов, не более 1 мм на расстоянии 80 см.
• Частота сканирования 25 Гц.

Области применения:
• Системы идентификации личности, контроль формы и размеров сложных фасонных деталей, мультимедийные приложения и прочее.

В настоящее время система распознавания личностей 3D Guard находится в разработке.

Рисунки ПУ   http://www.hi-edu.ru/x-books/xbook138/01/illustracyi.htm

Лекции  www.hi-edu.ru/x-books/xbook138/

Лекции  http://www.dvgu.ru/meteo/Intra/Orgtech.htm#Lect1

Лекции  http://www.klgtu.ru/ru/students/literature/inf_asu/1290.html


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2487. Изучение физического маятника. Лабораторная работа 74.77 KB
  Выполнив лабораторную работу, научились определять ускорение свободного падения методом Бесселя.
2488. Изучение свободных и вынужденных колебаний пружинного маятника 77.26 KB
  Цель работы: ознакомление с основными законами колебательного движения, определение коэффициента жесткости пружины, проверка формулы периода колебаний пружинного маятника, определение логарифмического декремента затухания и коэффициента затухания, изучение явления резонанса при вынужденных колебаниях.
2489. Общий физический практикум. Задача 125.79 KB
  Цель работы: Изучение законов динамики вращательного движения. Экспериментальное определение момента инерции диска с помощью маятника Максвелла.
2490. Изучение физического маятника 99.16 KB
  Цель работы: Исследование законов колебательного движения физического маятника и определение ускорения свободного падения.
2491. Изучение физических свойств маятника 57.82 KB
  Математический маятник. Физический маятник. Его характеристика. В данной работе используется универсальный маятник FPM-04, изображённый на рис.2. Основание 1 оснащено регулируемыми ножками 2, которые позволяют произвести выравнивание установки.
2492. Изучение маятника Максвелла 55.4 KB
  Движение твёрдого тела можно рассматривать как движение системы большого числа материальных точек, сохраняющих неизменное положение друг относительно друга. Одним из примеров такой системы является маятник Максвелла.
2493. Проверка основного закона динамики вращения твердого тела с помощью маятника Обербека 132.45 KB
  Математическая форма записи основных закономерностей для поступательного и вращательного движений остается неизменной.
2494. Определение ускорения свободного падения посредством математического маятника 97 KB
  Цель работы: определить ускорение свободного падения в поле тяготения Земли методом математического маятника.
2495. Перевірка вмінь запису чисел римською системою числення. 32.5 KB
  Сформувати практичні навички в учнів про запис чисел римською системою числення. Розвивати увагу; розвивати процес зорового сприймання чіткості.