Сканер изображений - Image scanner

Настольный сканер с поднятой крышкой. На стекло положен объект, готовый к сканированию.
Сканирование нефрит носорог на фотографии выше

An сканер изображений- часто сокращается до сканер, это устройство, которое оптически сканирует изображения, печатный текст, почерк или объект и преобразует его в цифровое изображение. Обычно в офисах используются вариации рабочего стола. планшетный сканер где документ помещается на стеклянное окно для сканирования. Ручные сканеры, где устройство перемещается вручную, превратились из "палочек" сканирования текста в 3D сканеры используется для промышленного дизайна, обратного проектирования, тестирования и измерения, ортопедия, игровые и другие приложения. Сканеры с механическим приводом, которые перемещают документ, обычно используются для широкоформатных документов, где планшетный дизайн был бы непрактичным.

Современные сканеры обычно используют устройство с зарядовой связью (CCD) или контактный датчик изображения (CIS) в качестве датчика изображения, тогда как барабанные сканеры, разработанные ранее и до сих пор используемые для максимально возможного качества изображения, используйте фотоумножитель трубка (ФЭУ) в качестве датчика изображения. А роторный сканер, Используемый для высокоскоростного сканирования документов, представляет собой тип барабанного сканера, в котором вместо фотоумножителя используется матрица ПЗС. Бесконтактный планетарные сканеры по сути фотографируйте хрупкие книги и документы. Все эти сканеры производят двухмерные изображения предметов, которые обычно плоские, но иногда и твердые; 3D-сканеры выдают информацию о трехмерной структуре твердых объектов.

Цифровые фотоаппараты могут использоваться для тех же целей, что и специализированные сканеры. По сравнению с настоящим сканером изображение камеры подвержено некоторой степени искажения, отражений, теней, низкой контрастности и размытия из-за дрожания камеры (уменьшается в камерах с стабилизация изображения ). Разрешения достаточно для менее требовательных приложений. Цифровые камеры предлагают преимущества скорости, портативности и бесконтактного оцифровывания толстых документов без повреждения корешка книги. В 2010 году технологии сканирования объединяли 3D-сканеры с цифровыми камерами для создания полноцветных фотореалистичных 3D-моделей объектов.[1]

В области биомедицинских исследований устройства обнаружения для ДНК-микрочипы также называются сканерами. Эти сканеры представляют собой системы высокого разрешения (до 1 мкм / пиксель), аналогичные микроскопам. Обнаружение осуществляется с помощью ПЗС-матрицы или фотоэлектронного умножителя.

История сканеров

Пантелеграф
Пантелеграфный механизм Казелли
Белинограф Проводной фотоаппарат BEP2V Эдуарда Белина, 1930 г.

Современные сканеры считаются преемниками ранних телефотография и факс устройства ввода.

В пантелеграф (Итальянский: пантелеграфо; Французский: пантелеграф) была ранней формой факсимильный аппарат передача по обычным телеграфным линиям, разработанным Джованни Казелли, коммерчески использовавшийся в 1860-х годах, это был первый такой прибор, поступивший на вооружение. Он использовал электромагниты для управления и синхронизации движения маятников в источнике и в удаленном месте, для сканирования и воспроизведения изображений. Он мог передавать почерк, подписи или рисунки на площади до 150 × 100 мм.

Эдуард Белин с Белинограф 1913 г., сканированное с помощью фотоэлемент и передаваемые по обычным телефонным линиям, легли в основу сервиса AT&T Wirephoto. В Европе услуги, аналогичные проводной фотосъемке, назывались Белино. Он использовался информационными агентствами с 1920-х до середины 1990-х годов и состоял из вращающегося барабана с одним фотодетектором со стандартной скоростью 60 или 120 об / мин (более поздние модели - до 240 об / мин). Они посылают линейный аналог AM сигнал через стандартные телефонные голосовые линии к рецепторам, которые синхронно печатают пропорциональную интенсивность на специальной бумаге. Цветные фотографии были отправлены тремя отдельными RGB фильтруют изображения последовательно, но только для особых событий из-за затрат на передачу.

Типы

Барабан

Первым сканером изображений, разработанным для использования с компьютером, был барабанный сканер. Построен в 1957 году в США. Национальное бюро стандартов командой во главе с Рассел А. Кирш. Первым изображением, когда-либо сканированным на этой машине, была квадратная фотография Уолдена, сына Кирша, которому тогда было три месяца, размером 5 см. В черное и белое изображение имело разрешение 176 пиксели на стороне.[2]

Барабанные сканеры захватить информацию об изображении с фотоумножители (PMT), а не устройство с зарядовой связью (CCD) матрицы, используемые в планшетных сканерах и недорогих пленочные сканеры. «Отражающие и пропускающие оригиналы устанавливаются на акриловый цилиндр, барабан сканера, который вращается с высокой скоростью, проходя сканируемый объект перед прецизионной оптикой, которая передает информацию изображения на ФЭУ. Современные сканеры цветных барабанов используют три согласованных ФЭУ, которые читают красный, синий и зеленый свет, соответственно. Свет от оригинального произведения искусства разделяется на отдельные красные, синие и зеленые лучи в оптической скамье сканера с дихроичными фильтрами ».[3] Фотоумножители предлагают превосходный динамический диапазон, и по этой причине барабанные сканеры могут извлекать больше деталей из очень темных теневых областей на прозрачной пленке, чем планшетные сканеры, использующие датчики CCD. Меньший динамический диапазон ПЗС-датчиков по сравнению с фотоэлектронными умножителями может привести к потере деталей в тенях, особенно при сканировании очень плотной прозрачной пленки.[4] Хотя механика зависит от производителя, большинство барабанных сканеров пропускают свет от галогенные лампы через систему фокусировки для освещения как отражающих, так и пропускающих оригиналов.

Барабанный сканер получил свое название от прозрачного акрилового цилиндра, барабана, на который устанавливается оригинал для сканирования. В зависимости от размера можно устанавливать оригиналы размером до 20 на 28 дюймов (510 мм × 710 мм), но максимальный размер зависит от производителя. «Одной из уникальных особенностей барабанных сканеров является возможность независимо контролировать площадь образца и размер апертуры. Размер образца - это область, которую кодировщик сканера считывает для создания отдельного пикселя. Апертура - это фактическое отверстие, через которое свет попадает в оптический стенд сканера. Возможность раздельного управления диафрагмой и размером образца особенно полезна для сглаживания зернистости пленки при сканировании черно-белых и цветных негативов ».[3]

В то время как барабанные сканеры могут сканировать как отражающие, так и пропускающие изображения, планшетный сканер хорошего качества может производить хорошее сканирование отражающих изображений. В результате барабанные сканеры редко используются для сканирования отпечатков теперь, когда доступны высококачественные недорогие планшетные сканеры. Тем не менее, пленка - это то место, где барабанные сканеры по-прежнему являются предпочтительным инструментом для высокотехнологичных приложений. Поскольку пленка может быть прикреплена к барабану сканера мокрым способом, что повышает резкость и маскирует пыль и царапины, а также благодаря исключительной чувствительности ФЭУ, барабанные сканеры способны улавливать очень тонкие детали на пленочных оригиналах.

Ситуация на 2014 год заключалась в том, что лишь несколько компаний продолжали производить и обслуживать барабанные сканеры. Хотя цены как на новые, так и на бывшие в употреблении устройства упали с начала 21 века, они все еще были намного дороже, чем планшетные ПЗС-сканеры и пленочные сканеры. Качество изображения, создаваемого планшетными сканерами, улучшилось до такой степени, что лучшие из них подходили для многих графических операций, и во многих случаях они заменили барабанные сканеры, поскольку они были дешевле и быстрее. Однако барабанные сканеры с их превосходным разрешением (до 24000 PPI ), градация цвета и структура значений продолжали использоваться для сканирования изображений с целью их увеличения, а также для архивирования фотографий музейного качества и печатной продукции высококачественных книг и рекламы журналов. По мере того, как подержанных барабанных сканеров становилось все больше и меньше, их приобретали многие фотографы изобразительного искусства.

Планшет

Этот тип сканера иногда называют отражающим сканером, потому что он работает, направляя белый свет на объект, который нужно сканировать, и считывая интенсивность и цвет света, который отражается от него, обычно по строке за раз. Они предназначены для сканирования отпечатков или других плоских непрозрачных материалов, но для некоторых из них доступны адаптеры прозрачности, которые по ряду причин в большинстве случаев не очень хорошо подходят для сканирования пленки.[5]

CCD сканер

"Планшетный сканер обычно состоит из стеклянной панели (или валик ), под которым бывает яркий свет (часто ксенон, ВЕЛ или же флуоресцентный с холодным катодом ), который освещает стекло, и движущуюся оптическую решетку в CCD сканирование. Сканеры типа CCD обычно содержат три ряда (массивов) датчиков с красным, зеленым и синим фильтрами ».[6]

Сканер СНГ

Блок сканера с КИС. A: в сборе, B: в разобранном виде; 1: корпус, 2: световод, 3: линзы, 4: микросхема с двумя RGB-светодиодами, 5: CIS

Контактный датчик изображения (СНГ) сканирование состоит из движущегося набора красного, зеленого и синего Светодиоды стробоскоп для подсветки и подключенный монохромный фотодиод матрица под стержневую линзовую решетку для сбора света. «Сканируемые изображения кладут на стекло лицевой стороной вниз, на него опускают непрозрачную крышку, чтобы исключить посторонний свет, а матрица датчиков и источник света перемещаются по стеклу, считывая всю область. Таким образом, изображение становится видимым для детектора. только из-за света, который он отражает. Прозрачные изображения не работают таким образом, и для них требуются специальные аксессуары, которые освещают их сверху. Многие сканеры предлагают это в качестве опции ».[6]

Фильм

Основная статья: Пленочный сканер
Цифровая зеркальная камера и слайд-сканер

Этот тип сканера иногда называют слайд-сканером или сканером прозрачности, и он работает, пропуская узконаправленный луч света через пленку и считывая интенсивность и цвет выходящего света.[5] "Обычно неразрезанные полоски пленки до шести кадров или четырех установленных слайдов вставляются в держатель, который перемещается шаговый двигатель через линзу и датчик CCD внутри сканера. Некоторые модели в основном используются для сканирования одного размера. Пленочные сканеры сильно различаются по цене и качеству ".[7] Самые дешевые специализированные пленочные сканеры можно купить менее чем за 50 долларов, и их может хватить для скромных нужд. Оттуда они постепенно повышаются до пятизначного уровня качества и расширенных функций. «Специфика различается в зависимости от марки и модели, а конечные результаты во многом определяются уровнем сложности оптической системы сканера и, что не менее важно, сложностью программного обеспечения для сканирования».[8]

Роликовый сканер

Смотрите также: Обработка документов

Доступны сканеры, которые протягивают плоский лист поверх сканирующего элемента между вращающимися роликами. Они могут обрабатывать только отдельные листы до указанной ширины (обычно около 210 мм, ширина многих напечатанных букв и документов), но могут быть очень компактными, требуя всего лишь пары узких роликов, между которыми проходит документ. Некоторые портативный, питаются от батарей и имеют собственное хранилище, в конечном итоге передавая сохраненные сканы на компьютер через USB или другой интерфейс.

3D сканер

Основная статья: 3D сканер

3D-сканеры собирают данные о трехмерный форма и внешний вид объекта.

Планетарный сканер

Основная статья: Планетарный сканер

Планетарные сканеры сканируют тонкий объект без физического контакта.

Рука

Ручные сканеры перемещаются по объекту для визуализации вручную. Есть два разных типа: документ и 3D-сканеры.

Ручной сканер документов

Ручной сканер со своим интерфейсным модулем.

Ручные сканеры документов - это ручные устройства, которые перемещаются по поверхности изображения для сканирования вручную. Сканирование документов таким способом требует устойчивой руки, поскольку неравномерная скорость сканирования приводит к искажению изображений; световой индикатор на сканере указывает на слишком быстрое движение. У них обычно есть кнопка «Пуск», которую пользователь удерживает в течение всего сканирования; некоторые переключатели для установки оптическое разрешение; и ролик, который генерирует тактовый импульс для синхронизации с компьютером. Старые ручные сканеры были монохромный, и производил свет от множества зеленых Светодиоды осветить изображение »;[7] более поздние сканируют в монохромном или цветном режиме по желанию. Ручной сканер может иметь небольшое окно, через которое можно просматривать сканируемый документ. В начале 1990-х годов многие ручные сканеры имели собственный интерфейсный модуль, специфичный для определенного типа компьютера, например Atari ST или Коммодор Amiga. С момента появления стандарта USB этот интерфейс используется чаще всего. Поскольку ручные сканеры намного уже, чем большинство обычных документов или книг, программное обеспечение (или конечный пользователь) должно было объединить несколько узких «полосок» отсканированного документа для создания готового изделия.

Недорого портативный скользящие ручные сканеры с батарейным питанием, обычно способные сканировать область размером с обычную букву, и с 2014 года остаются доступными гораздо дольше..

Ручной 3D сканер

Портативные 3D-сканеры используются в промышленном дизайне, обратном проектировании, контроле и анализе, цифровом производстве и медицинских приложениях. «Чтобы компенсировать неравномерное движение руки человека, большинство систем 3D-сканирования полагаются на размещение контрольных маркеров, обычно липких светоотражающих язычков, которые сканер использует для выравнивания элементов и отметки положения в пространстве».[7]

Портативный

Сканеры изображений обычно используются вместе с компьютер который управляет сканером и сохраняет сканированные изображения. Небольшие портативные сканеры роликовый или "скольжение" рука - работают, работают от батарей и с возможностью хранения, доступны для использования вне компьютера; сохраненные сканы можно передать позже. Многие могут сканировать как небольшие документы, такие как визитные карточки и кассовые чеки, так и документы формата Letter.

Приложения для сканирования смартфонов

Камеры с более высоким разрешением, установленные на некоторых смартфонах, могут производить сканирование документов разумного качества, делая снимок камерой телефона и обрабатывая его с помощью приложения для сканирования, ряд которых доступен для большинства телефонов. операционные системы, чтобы осветлить фон страницы, исправить искажение перспективы так, чтобы форма прямоугольного документа была исправлена, преобразована в черно-белый и т. д. Многие такие приложения могут сканировать многостраничные документы с последовательными экспозициями камеры и выводить их либо как один файл или несколько файлов страниц. Некоторые приложения для сканирования смартфонов могут сохранять документы непосредственно в онлайн-хранилища, например Dropbox и Evernote, отправлять по электронной почте или факсу документы через шлюзы электронной почты и факсимильной связи.

Приложения для сканирования смартфонов можно условно разделить на три категории:

  1. Приложения для сканирования документов, в основном предназначенные для обработки документов и вывода файлов PDF, а иногда и JPEG.[9]
  2. Приложения для сканирования фотографий, которые выводят файлы JPEG и имеют функции редактирования, полезные для фотографий, а не для редактирования документов;[10]
  3. Как штрих-код QR код сканирование приложений, которые затем ищут в Интернете информацию, связанную с кодом.[11]

Качество сканирования

Планшетный сканер. Документы или изображения помещаются лицевой стороной вниз под крышкой (здесь показаны закрытыми).

Цветные сканеры обычно считывают RGB (красно-зелено-синий цвет ) данные из массива. Затем эти данные обрабатываются с помощью некоторого запатентованного алгоритма для корректировки различных условий воздействия и отправляются на компьютер через устройство ввод, вывод интерфейс (обычно USB, до которого было SCSI или двунаправленный параллельный порт в старых агрегатах).

Глубина цвета варьируется в зависимости от характеристик сканирующего массива, но обычно составляет не менее 24 бит. У высококачественных моделей глубина цвета 36-48 бит.

Еще один квалифицирующий параметр сканера - это его разрешающая способность, измеряется в пикселей на дюйм (ppi), иногда более точно обозначается как Образцов на дюйм (spi). Вместо использования истинного сканера оптическое разрешение, единственный значимый параметр, производители любят ссылаться на интерполированное разрешение, что намного выше благодаря программному обеспечению интерполяция. По состоянию на 2009 год, планшетный сканер высокого класса может сканировать до 5400 ppi, а барабанные сканеры имеют оптическое разрешение от 3000 до 24000 ppi.

«Эффективное разрешение» - это истинное разрешение сканера, которое определяется с помощью тестовой таблицы разрешения. Эффективное разрешение большинства планшетных сканеров для потребителей значительно ниже оптического разрешения, указанного производителем. Примером является Epson V750 Pro с оптическим разрешением, указанным производителем как 4800 dpi и 6400 dpi (двойной объектив),[12] но протестировали: «Согласно этому мы получаем разрешение всего около 2300 dpi - это всего лишь 40% от заявленного разрешения!»[13] Заявленный динамический диапазон составляет 4.0 Dmax, но «Что касается диапазона плотности Epson Perfection V750 Pro, который обозначен как 4.0, нужно сказать, что и здесь он не достигает высококачественных пленочных сканеров».[13]

Производители часто заявляют, что интерполированное разрешение достигает 19 200 пикселей на дюйм; но такие числа не имеют особой ценности, потому что количество возможных интерполированные пиксели неограничен, и это не увеличивает уровень детализации.

Размер создаваемого файла увеличивается пропорционально квадрату разрешения; удвоение разрешения увеличивает размер файла в четыре раза. Необходимо выбрать разрешение, которое находится в пределах возможностей оборудования, сохраняет достаточно деталей и не создает файл чрезмерного размера. Размер файла можно уменьшить для данного разрешения с помощью методов сжатия с потерями, таких как JPEG, за определенную плату за качество. Если требуется наилучшее возможное качество, следует использовать сжатие без потерь; При необходимости из такого изображения могут быть созданы файлы пониженного качества и меньшего размера (например, изображение, предназначенное для печати на полной странице, и файл гораздо меньшего размера, который будет отображаться как часть быстро загружающейся веб-страницы).

Чистота может быть снижена из-за шума сканера, оптических бликов, плохого аналого-цифрового преобразования, царапин, пыли и т. Д. Кольца Ньютона, датчики не в фокусе, неправильная работа сканера и плохое программное обеспечение. Считается, что барабанные сканеры обеспечивают чистейшее цифровое представление пленки, за ними следуют высококачественные пленочные сканеры, в которых используются более крупные датчики Kodak Tri-Linear.

Третьим важным параметром сканера является его диапазон плотности (Динамический диапазон) или Drange (см. Денситометрия ). Диапазон высокой плотности означает, что сканер может записывать детали теней и яркости за одно сканирование. Плотность пленки измеряется по логарифмической шкале с основанием 10 и варьируется от 0,0 (прозрачная) до 5,0, примерно 16 ступеней.[14] Диапазон плотности - это пространство, занимаемое по шкале от 0 до 5, а Dmin и Dmax обозначают, где наименее плотные и наиболее плотные измерения на негативной или позитивной пленке. Диапазон плотности негативной пленки до 3,6d,[14] в то время как динамический диапазон слайд-пленки составляет 2,4d.[14] Диапазон отрицательной плотности цвета после обработки составляет 2,0d благодаря сжатию 12 ступеней в небольшой диапазон плотности. Dmax будет самой плотной на слайд-пленке для теней и самой плотной на негативной пленке для светлых участков. Некоторые слайд-пленки могут иметь Dmax близкий к 4.0d при правильной экспозиции, как и черно-белая негативная пленка.

Планшетные фотосканеры потребительского уровня имеют динамический диапазон в диапазоне 2,0–3,0, что может быть недостаточным для сканирования всех типов фотопленка, поскольку Dmax может быть и часто составляет от 3,0d до 4,0d с традиционной черно-белой пленкой. Цветная пленка сжимает свои 12 ступеней из возможных 16 ступеней (широта пленки) всего в 2,0d пространства за счет процесса связывания красителя и удаления всего серебра из эмульсии. Kodak Vision 3 имеет 18 остановок. Таким образом, цветная негативная пленка легче всего сканирует из всех типов пленок на самом широком спектре сканеров. Поскольку традиционная черно-белая пленка сохраняет изображение, создавая серебро после обработки, диапазон плотности может быть почти вдвое больше, чем у цветной пленки. Это затрудняет сканирование традиционной черно-белой пленки и требует сканера с динамическим диапазоном не менее 3,6d, но также с Dmax от 4,0 до 5,0d. Высококачественные (фотолаборатории) планшетные сканеры могут достигать динамического диапазона 3,7 и Dmax около 4,0d. Преданный пленочные сканеры [15] иметь динамический диапазон от 3.0d до 4.0d.[14] Сканеры офисных документов могут иметь динамический диапазон менее 2,0d.[14] Барабанные сканеры имеют динамический диапазон 3,6–4,5.

Комбинируя полноцветные изображения с 3D-моделями, современные ручные сканеры могут полностью воспроизводить объекты в электронном виде. Добавление цветных 3D-принтеров обеспечивает точную миниатюризацию этих объектов с применением во многих отраслях и профессиях.

Для приложений сканера качество сканирования во многом зависит от качества камеры телефона и от кадра, выбранного пользователем приложения.[16]

Подключение к компьютеру

Снимок с пленки сканируется в компьютер на фотостоле Новости Детройта в начале 1990-х гг.

Отсканированные изображения необходимо практически всегда передавать со сканера на компьютер или в систему хранения информации для дальнейшей обработки или хранения. Есть две основные проблемы: (1) как сканер физически подключен к компьютеру и (2) как приложение получает информацию от сканера.

Прямое физическое подключение к компьютеру

Размер файла сканирования может достигать примерно 100 мегабайты для 600 DPI 23 х 28 см (9 дюймов x 11 дюймов) (немного больше, чем Бумага формата А4 ) несжатый 24 бит изображение. Отсканированные файлы необходимо передавать и хранить. Сканеры могут генерировать такой объем данных за считанные секунды, что делает желательным быстрое соединение.

Сканеры обмениваются данными со своим хост-компьютером, используя один из следующих физических интерфейсов, от медленного к быстрому:

  • Параллельный порт - Подключение через параллельный порт - самый медленный из распространенных способов передачи. Ранние сканеры имели соединения через параллельный порт, которые не могли передавать данные быстрее 70. килобайты /второй. Основным преимуществом подключения к параллельному порту является экономичность и уровень квалификации пользователя: он позволяет избежать добавления интерфейсной карты к компьютеру.
  • GPIB - Интерфейсная шина общего назначения. Некоторые барабанные сканеры, такие как Howtek D4000, имели интерфейс SCSI и GPIB. Последний соответствует стандарту IEEE-488, введенному в середине 1970-х годов. Интерфейс GPIB использовался лишь несколькими производителями сканеров, в основном обслуживающими среду DOS / Windows. Для систем Apple Macintosh National Instruments предоставила NuBus Интерфейсная карта GPIB.
  • Интерфейс малых компьютерных систем (SCSI), редко используемый с начала 21 века, поддерживается только компьютерами с интерфейсом SCSI, будь то карта или встроенный. В ходе эволюции стандарта SCSI скорость увеличилась. Широко доступные и легко настраиваемые USB и Firewire в значительной степени вытеснили SCSI.
  • Универсальная последовательная шина (USB) сканеры могут быстро передавать данные. Ранний стандарт USB 1.1 мог передавать данные со скоростью 1,5 мегабайта в секунду (медленнее, чем SCSI), но более поздние стандарты USB 2.0 / 3.0 на практике могут передавать данные со скоростью более 20/60 мегабайт в секунду.
  • FireWire, или IEEE-1394, является интерфейсом, сопоставимым по скорости с USB 2.0. Возможные скорости FireWire: 25, 50 и 100, 400 и 800 мегабит в секунду, но устройства могут поддерживать не все скорости.
  • Проприетарный интерфейсы использовались на некоторых ранних сканерах, которые использовали проприетарную интерфейсную карту, а не стандартный интерфейс.

Непрямое (сетевое) подключение к компьютеру

В начале 1990-х годов профессиональные планшетные сканеры были доступны более локальная компьютерная сеть. Это оказалось полезным для издателей, типографий и т. Д. Эта функциональность в значительной степени вышла из употребления, поскольку стоимость планшетных сканеров снизилась настолько, что совместное использование стало ненужным.

С 2000 года стали доступны универсальные многоцелевые устройства, подходящие как для небольших офисов, так и для потребителей, с возможностью печати, сканирования, копирования и отправки факсов в одном устройстве, которое может быть доступно всем членам рабочей группы.

Портативные сканеры с батарейным питанием хранят сканированные изображения во внутренней памяти; позже они могут быть переданы на компьютер либо прямым подключением, обычно через USB, либо в некоторых случаях карта памяти может быть извлечена из сканера и подключена к компьютеру.

Интерфейс программирования приложений

Нанесение краски, например GIMP или Adobe Photoshop должен обмениваться данными со сканером. Существует много разных сканеров, и многие из них используют разные протоколы. Чтобы упростить программирование приложений, некоторые Интерфейсы программирования приложений («API»). API представляет собой единый интерфейс для сканера. Это означает, что приложению не нужно знать конкретные детали сканера, чтобы получить к нему прямой доступ. Например, Adobe Photoshop поддерживает TWAIN стандарт; поэтому теоретически Photoshop может получить изображение с любого сканера, имеющего драйвер TWAIN.

На практике часто возникают проблемы с взаимодействием приложения со сканером. Либо приложение, либо производитель сканера (или оба) могут иметь ошибки в реализации API.

Обычно API реализуется как динамически подключаемая библиотека. Каждый производитель сканера предоставляет программное обеспечение, которое преобразует вызовы процедур API в примитивные команды, которые отправляются на аппаратный контроллер (например, контроллер SCSI, USB или FireWire). Часть API производителя обычно называется драйвер устройства, но это обозначение не совсем точное: API не работает в режиме ядра и не имеет прямого доступа к устройству. Скорее библиотека API сканера переводит запросы приложений в запросы оборудования.

Общие интерфейсы API программного обеспечения сканера:

ЗДРАВОМЫСЛЯЩИЙ (Доступ к сканеру теперь простой) - это свободный /Открытый исходный код API для доступа к сканерам. Первоначально разработан для Unix и Linux операционных систем, он был перенесен на OS / 2, Mac OS X, и Майкрософт Виндоус. В отличие от TWAIN, SANE не обрабатывает пользовательский интерфейс. Это обеспечивает возможность пакетного сканирования и прозрачного доступа к сети без какой-либо специальной поддержки со стороны драйвера устройства.

TWAIN используется большинством сканеров. Первоначально он использовался для недорогого и домашнего оборудования, а сейчас широко используется для сканирования больших объемов.

ИГИЛ (Спецификация интерфейса изображения и сканера), созданная Pixel Translations, которая по-прежнему использует SCSI-II по соображениям производительности, используется на больших машинах в масштабе отдела.

WIA (Windows Image Acquisition) - это API, предоставляемый Microsoft для использования на Майкрософт Виндоус.

Связанные приложения

Хотя никакое программное обеспечение, кроме утилиты сканирования, не является особенностью любого сканера, многие сканеры поставляются вместе с программным обеспечением. Как правило, помимо утилиты сканирования, какое-либо приложение для редактирования изображений (например, Adobe Photoshop ), и оптическое распознавание символов (OCR) программное обеспечение прилагается. Программное обеспечение OCR преобразует графические изображения текста в стандартный текст, который можно редактировать с помощью обычных программ для обработки текста и редактирования текста; точность редко бывает идеальной.

Выходные данные

Некоторые сканеры, особенно те, которые предназначены для сканирования печатных документов, работают только в черно-белом режиме, но большинство современных сканеров работают в цвете. Для последнего результат сканирования представляет собой несжатое изображение RGB, которое может быть перенесено в память компьютера. Цветовой вывод разных сканеров не одинаков из-за спектральной характеристики их чувствительных элементов, природы их источника света и коррекции, применяемой программным обеспечением сканирования. Хотя большинство датчиков изображения имеют линейный отклик, выходные значения обычно равны гамма сжатый. Некоторые сканеры сжимают и очищают изображение с помощью встроенных прошивка. Попав в компьютер, изображение можно обработать с помощью растровая графика программа (например, Adobe Photoshop или GIMP ) и сохранены на запоминающем устройстве (например, жесткий диск ).

Изображения обычно хранятся на жесткий диск. Изображения обычно хранятся в форматах изображений, таких как несжатые Битовая карта, сжатие без потерь (без потерь) TIFF и PNG и сжатие с потерями JPEG. Документы лучше всего хранить в формате TIFF или PDF формат; JPEG особенно не подходит для текста. Оптическое распознавание символов Программное обеспечение (OCR) позволяет преобразовать отсканированное изображение текста в редактируемый текст с разумной точностью, при условии, что текст напечатан чисто и имеет шрифт и размер, которые могут быть прочитаны программным обеспечением. Возможность OCR может быть интегрирована в программное обеспечение для сканирования, или файл отсканированного изображения может быть обработан с помощью отдельной программы OCR.

Обработка документов

Сканер документов
Основная статья: Обработка документов

Визуализация документов требования отличаются от требований сканирования изображений. Эти требования включают скорость сканирования, автоматическую подачу бумаги и возможность автоматического сканирования как лицевой, так и оборотной сторон документа. С другой стороны, сканирование изображений обычно требует способности работать с хрупкими и / или трехмерными объектами, а также сканировать с гораздо более высоким разрешением.

Сканеры документов имеют устройства подачи документов, обычно больше, чем те, которые иногда встречаются на копировальных аппаратах или универсальных сканерах. Сканирование производится на высокой скорости, от 20 до 280[17] или 420[18] страниц в минуту, часто в оттенках серого, хотя многие сканеры поддерживают цвет. Многие сканеры могут сканировать обе стороны двусторонних оригиналов (двусторонний режим). Сложные сканеры документов имеют прошивка или же программного обеспечения который очищает отсканированный текст по мере их создания, устраняя случайные пометки и резкость шрифта; это было бы неприемлемо для фотографических работ, где отметки нельзя надежно отличить от желаемых мелких деталей. Создаваемые файлы сжимаются по мере их создания.

Используемое разрешение обычно составляет от 150 до 300 dpi, хотя аппаратное обеспечение может поддерживать 600[18] или более высокое разрешение; это создает изображения текста, достаточно хорошие для чтения и для оптическое распознавание символов (OCR), без более высоких требований к пространству для хранения, которое требуется для изображений с более высоким разрешением.

Министерство культуры, спорта и туризма Республики Корея в июне 2011 г. представила интерпретацию, согласно которой это нарушение Авторское право для сканирования книги третьей стороной, не являющейся правообладателем или владельцем книги. Поэтому в Южной Корее владельцы книг посещают «Комнату сканирования», чтобы самостоятельно сканировать книги.

Сканированные документы часто обрабатываются с использованием OCR технология для создания редактируемых файлов с возможностью поиска. Большинство сканеров используют ИГИЛ или же TWAIN драйверы устройств для сканирования документов в TIFF формат, чтобы отсканированные страницы можно было подавать в система управления документами который будет обрабатывать архивирование и извлечение отсканированных страниц. Сжатие JPEG с потерями, которое очень эффективно для изображений, нежелательно для текстовых документов, поскольку наклонные прямые края приобретают неровный вид, а сплошной черный (или другой цвет) текст на светлом фоне хорошо сжимается с форматами сжатия без потерь.

Хотя подача бумаги и сканирование могут выполняться автоматически и быстро, подготовка и индексация необходимы и требуют много работы со стороны людей. Подготовка включает в себя ручную проверку сканируемых документов и проверку того, что они в порядке, развернуты, не содержат скоб или чего-либо еще, что может застревать в сканере. Кроме того, в некоторых отраслях, таких как юридическая и медицинская, могут потребоваться документы для Нумерация Бейтса или какой-либо другой знак, содержащий идентификационный номер документа и дату / время сканирования документа.

Индексирование включает в себя привязку соответствующих ключевых слов к файлам, чтобы их можно было извлечь по содержимому. Этот процесс иногда можно до некоторой степени автоматизировать, но часто требует ручного труда, выполняемого клерки по вводу данных. Одна из распространенных практик - использование штрих-код -технология распознавания: во время подготовки листы штрих-кода с именами папок или индексной информацией вставляются в файлы документов, папки и группы документов. При автоматическом пакетном сканировании документы сохраняются в соответствующие папки, и создается индекс для интеграции в системы управления документами.

Специализированная форма сканирования документов - это сканирование книг. Технические трудности возникают из-за того, что книги обычно переплетены, а иногда и хрупкие и незаменимые, но некоторые производители разработали специальное оборудование для решения этой проблемы. Часто особенный робот механизмы используются для автоматизации процесса перелистывания и сканирования.

Сканеры документ-камеры

Документ-камера SceyeX.

Еще одна категория сканеров документов - это документ камера. Захват изображений на документ-камерах отличается от захвата изображений на планшетных и Устройство автоматической подачи документов (ADF) сканеры, в которых нет движущихся частей, необходимых для сканирования объекта. Обычно либо стержень освещения / отражателя внутри сканера должен перемещаться по документу (например, для планшетного сканера), либо документ должен проходить через стержень (например, для сканеров с подающим устройством), чтобы выполнить сканирование всего изображения. изображение. Камеры для документов захватывают весь документ или объект за один шаг, обычно мгновенно. Обычно документы размещаются на плоской поверхности, обычно на офисном столе, под зоной захвата документ-камеры. Преимущество процесса одновременного захвата всей поверхности заключается в увеличении времени реакции рабочего процесса сканирования. После захвата изображения обычно обрабатываются с помощью программного обеспечения, которое может улучшать изображение и выполнять такие задачи, как их автоматическое вращение, обрезка и выпрямление.[19]

Не требуется, чтобы сканируемые документы или объекты соприкасались с камерой для документов, что увеличивает гибкость типов документов, которые можно сканировать. Объекты, которые раньше было трудно сканировать с помощью обычных сканеров, теперь можно сделать с помощью одного устройства. Сюда входят, в частности, документы разных размеров и форм, скрепленные скобками, в папках или согнутые / мятые, которые могут застрять в подающем сканере. К другим объектам относятся книги, журналы, квитанции, письма, билеты и т. Д. Отсутствие движущихся частей также не устраняет необходимость в обслуживании, что является соображением Общая стоимость владения, который включает постоянные эксплуатационные расходы на сканеры.

Увеличение времени реакции при сканировании также дает преимущества в области контекстного сканирования. Сканеры ADF, хотя и очень быстрые и очень хорошо справляются с пакетным сканированием, также требуют предварительной и последующей обработки документов. Документ-камеры можно интегрировать непосредственно в Рабочий процесс или процесс, например кассир в банке. Документ сканируется непосредственно в контексте клиента, в котором он будет размещен или использован. В таких ситуациях время реакции является преимуществом. Документ-камеры обычно также требуют небольшого пространства и часто являются портативными.[20]

В то время как сканирование с помощью документ-камеры может иметь быстрое время реакции, сканирование большого количества пакетов даже без скрепок документов более эффективно с помощью сканера ADF. Существуют проблемы, с которыми сталкиваются такие технологии в отношении внешних факторов (например, освещения), которые могут повлиять на результаты сканирования. Способ решения этих проблем сильно зависит от сложности продукта и того, как он решает эти проблемы.

Инфракрасная очистка

Основная статья: Инфракрасная очистка

Инфракрасная очистка это метод, используемый для удаления пыли и царапин на изображениях, сканированных с пленки; многие современные сканеры включают эту функцию. Он работает путем сканирования пленки инфракрасным светом; красители в типичных эмульсиях цветных пленок прозрачны для инфракрасного света, но пыль и царапины - нет и блокируют инфракрасный свет; Программное обеспечение сканера может использовать видимую и инфракрасную информацию для обнаружения царапин и обработки изображения, чтобы значительно уменьшить их видимость с учетом их положения, размера, формы и окружения.

Производители сканеров обычно называют эту технику своим собственным именем. Например, Epson, Минолта, Nikon, Konica Minolta, Microtek, а другие используют Цифровой ICE, пока Canon использует собственную систему ТРАНСПОРТНЫЕ РАСХОДЫ (Система автоматической ретуши и улучшения пленки).[21] Plustek использует LaserSoft Imaging iSRD. Некоторые независимые разработчики программного обеспечения создают инструменты для инфракрасной очистки.

Другое использование

Планшетные сканеры использовались как цифровые задники за широкоформатный камеры для создания цифровых изображений статических объектов с высоким разрешением.[22] Модифицированный планшетный сканер использовался для документации и количественной оценки тонкослойные хроматограммы обнаружен тушение флуоресценции на силикагель слои, содержащие ультрафиолетовый (УФ) индикатор.[23] "ChromImage" якобы первый коммерческий планшетный сканер. денситометр. Это позволяет получать изображения пластин для ТСХ и количественная оценка хроматограмм с использованием программного обеспечения Galaxie-TLC.[24] Помимо того, что планшетные сканеры были превращены в денситометры, они также были превращены в колориметры с использованием других методов.[25] Анализатор трехцветного цвета якобы первая распространяемая система, использующая планшетный сканер в качестве трехцветного колориметрического устройства.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мейерхольд, Н., Спер, М., Шиллинг, А., Гумхольд, С., Маас, Х.Г. (2010). Автоматическое сопоставление функций между цифровыми изображениями и 2D-представлениями облака точек 3D-лазерного сканера, Труды V Среднесрочного симпозиума Комиссии ISPRS «Методы измерения изображений с близкого расстояния», Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания, 2010 г., стр. 446–451.
  2. ^ «NIST Tech Beat - 24 мая 2007 г.». nist.gov. Архивировано из оригинал 28 июля 2016 г.
  3. ^ а б Пушкарь О. И., (2011), Информационные системы и технологии. Краткое содержание лекций. / О.И. Пушкарь, К. Сибильев. - Харьков: Изд-во ХНЭУ, с.38.
  4. ^ Сакс, Дж. (2001-02-01). «Сканеры и как ими пользоваться» (PDF). Цифровой свет и цвет. Получено 2015-11-08.
  5. ^ а б Сакс, Дж. (2001-02-01). «Основы цифрового изображения» (PDF). Цифровой свет и цвет. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-11-20. Получено 2015-11-19.
  6. ^ а б Пушкарь О.И., (2011), Информационные системы и технологии. Краткое содержание лекций. / О.И. Пушкарь, К. Сибильев. - Харьков: Изд-во ХНУЭ, с.39.
  7. ^ а б c Дубей, Н. (2009), Управление офисом: развитие навыков для бесперебойной работы, Global India Publications, 312 стр.
  8. ^ Вайц, А. (06.11.2015). «Пленочные сканеры: руководство по покупке». Explora - B&H Фото Видео. Получено 2015-11-19.
  9. ^ "Приложение для сканирования - сканирование документов в PDF бесплатно - Приложения в Google Play". Гугл игры. Получено 2020-07-08.
  10. ^ «Pic Scanner: сканирование фотографий и альбомов в App Store». Магазин приложений. Получено 2017-12-08.
  11. ^ «Сканируйте что угодно, а остальное сделает ваш телефон». Обзор технологий MIT.
  12. ^ «Сканер Epson Perfection V750-M Pro». epson.com. Архивировано из оригинал 2015-09-24.
  13. ^ а б «Отчет об испытаниях пленочного планшетного сканера Epson Perfection V750 Pro, блок прозрачных пленок: отчет об опыте; качество изображения, сканирование слайдов, средние форматы». moviescanner.info.
  14. ^ а б c d е «Диапазон плотности, максимальная плотность, объяснение сканера критерия качества изображения, остановка апертуры контраста объекта обозначения». moviescanner.info.
  15. ^ "Filmscanner-Rangliste Diascanner-Vergleich: Scanner-Tests mit Leistungsdaten, Vorteile, Nachteile, Technischen Daten". moviescanner.info.
  16. ^ Лаборатории, Гризли. «Каков DPI моих сканов? - Лаборатория Grizzly». help.thegrizzlylabs.com. Получено 2017-12-08.
  17. ^ «KV-S8147-CV Сканер для массового производства, 140 страниц в минуту / 280 изображений в минуту с программным пакетом PremierOCR / PremierCOMPRESSION». business.panasonic.com. Получено 2017-09-24.
  18. ^ а б Куэйл, Майк. "Информация о сканере i5850 и аксессуары - Kodak Alaris Information Management". www.alarisworld.com. Получено 2017-09-24.
  19. ^ "sceye® - инновационный сканер документов для профессионального рабочего стола". Kodak. Архивировано из оригинал 18 мая 2013 г.. Получено 6 марта 2013.
  20. ^ "Почему вы должны выбрать Sceye?". SilverCreations Ag. Получено 1 марта 2013.
  21. ^ «Автоматическая ретушь и улучшение пленки». Canon. Архивировано из оригинал на 2010-10-23. Получено 2007-05-02.
  22. ^ [1][2] Проект фотографии сканера
  23. ^ Кэмпбелл А., Чейлава М. Дж. И Шерма Дж. (2003), Использование модифицированного планшетного сканера для документирования и количественной оценки хроматограмм тонких слоев, обнаруженных с помощью гашения флуоресценции, Журнал планарной хроматографии, 16, 244
  24. ^ «Хромимейдж». AR2I. 2013-10-20. Получено 2015-11-03.
  25. ^ Джойс Фаррелл, Дорон Шерман, Брайан В. (1994). Как превратить сканер в колориметр, Proc. IS&T 10th Int. Конгресс по Adv. in Non-Impact Printing Technol, pp579-581.

внешняя ссылка