|
Навигация:
Топ: Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности… Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает… Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь…
Интересное: Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом… Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления… Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски.
Дисциплины:
|
Стр 1 из 3Следующая ⇒ В современных сканерах применяют фотодатчики двух типов: фотоэлектронные умножители — ФЭУ (РМТ — Photomulti Plier Tube) или приборы с зарядовой связью — ПЗС (ССО — Charge-Coupled Device). Фотоэлектронный умножитель изобретен советским инженером Л.А. Кубецким в 1930 г. ФЭУ, изображенный на рисунке 2, представляет электровакуумный прибор, внутри которого расположены электроды — катод, анод и диноды. Световой поток от объекта сканирования вызывает эмиссию (это явление испускания электронов из твёрдых тел) электронов из катода. В соответствии с законом фотоэффекта фототок эмиссии прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Вылетающие из катода электроны под действием разности потенциалов между катодом и ближайшим к нему электродом — динодом притягиваются к последнему и выбивают с его поверхности вторичные электроны, число которых многократно превышает первичный электронный поток с катода. Рисунок 2 — Схема включения ФЭУ
Это обеспечивается благодаря тому, что диноды выполнены из материалов, имеющих высокий коэффициент вторичной эмиссии, а между ними приложены потенциалы, обеспечивающие усиление вторичной эмиссии. В результате через сопротивление нагрузки в анодной цепи ФЭУ протекает усиленный ток. Прибор с зарядовой связью — это твердотельный электронный фотоприемник, состоящий из множества миниатюрных фоточувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света, и конструктивно выполняются в виде матриц или линеек (рисунок 3).
Рисунок 3 — Устройство ПЗС-линейки
Работу ПЗС впервые продемонстрировали В. Бойл и Дж. Смит в 1970 г. Принцип действия ПЗС основан на зависимости проводимости р-n-перехода полупроводникового диода от его освещенности. К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5-10 В). Это приводит к тому, что под электродами образуются так называемые потенциальные ямы в виде скоплений электронов. Под воздействием света в результате внутреннего фотоэффекта появляются свободные электроны. Количество электронов, скапливающихся под чувствительной площадкой каждого электрода, пропорционально интенсивности светового потока, падающего на чувствительную площадку данного электрода. Электроны образуют зарядовый пакет. Если ПЗС выполнен в виде линейки, зарядовые пакеты передаются из одной потенциальной ямы в соседнюю, достигая последней ячейки, откуда поступают на предварительный усилитель.
Виды сканеров В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы — настольные (Desktop) и ручные (Hand-held). Планшетные сканеры Световой поток от источника со стабильным спектром излучения, близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа с цветовой температурой 5000 или 5500 К), проходит через неподвижно размещенный на прозрачной поверхности (стекле) оригинали диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света (рисунок 4). Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый каждым элементом ПЗС-линейки.
Рисунок 4 – Устройство планшетного сканера
«Полоса» света, прошедшая через диафрагму, фокусируется объективом и пропускается через систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три части, приблизительно равные по интенсивности. Каждый из трех световых пучков пропускается через один из трех светофильтров, соответствующих трем составляющим в аддитивной модели смешения цветов (красный, синий, зеленый).Лампа, ПЗС и оптическая система, находятся на одной каретке и с помощью шагового механизма перемещаются вдоль оригинала. В некоторых моделях сканеров вместо зеркал используют специальные призмы, обеспечивающие разделение светового потока на три части, а в отдельных моделях эти призмы реализуют и функции светофильтров, направляя разные части видимого спектра в разные стороны. К преимуществам планшетных сканеров следует отнести простоту использования, возможность сканирования как плоских оригиналов в широком диапазоне размеров, так и небольших трехмерных объектов. Недостаткамиэтого типа сканеров являются большая занимаемая площадь, сложность выравнивания оригинала с неровно размещенным на носителе изображением, невозможность сканирования прозрачных оригиналов.
Роликовые сканеры Осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижного осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового сканера показан на рисунке 5. Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Рисунок 5— Устройство роликового сканера
Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах — сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner). В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме. Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако существуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и А0. Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью. Недостатки, связанны с невозможностью без специальных приспособлений, осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.
Барабанные сканеры Барабанные сканеры позволяют получать изображения прозрачных или отражающих оригиналов с высокой степенью детализации. Прозрачный оригинал в барабанных сканерах закрепляется с помощью специальной ленты или масла на поверхности прозрачного цилиндра из органического стекла (барабана), который для обеспечения устойчивости укреплен на массивном основании. Световой поток от источника света с эталонным спектром (так как здесь источник точечный, обычно используются галогенные лампы мощностью 30-50 Вт) проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагмы, затем сфокусированный луч попадает на оптическую систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы — фотоэлектронные умножители (ФЭУ), где происходит процесс, известный как оптическое усиление (рисунок 6). Возникающее при этом усиление позволяет преобразовывать свет в электрические сигналы. Далее эти сигналы идут в электронную схему, где они оцифровываются. При сканировании в отраженном свете освещение обеспечивается со стороны объектива.
Рисунок 6 – Устройство барабанного сканера
За счет высокой скорости вращения барабана имеется возможность фокусировать на оригинале достаточно мощный поток света без риска повреждения оригинала. В связи с этим отличительной особенностью барабанных сканеров является возможность сканировать с высоким разрешением оригиналы, имеющие высокую оптическую плотность (печатные издания, художественные работы, слайды, диапозитивы, негативные пленки), как в отраженном, так и в проходящем свете. Диафрагма (иногда ее еще называют апертурой) в барабанном сканере определяет размер микроэлемента изображения, или пиксела, каждому разрешению сканирования в идеальном случае должна соответствовать своя диафрагма. Если диафрагма слишком велика, соседние микроэлементы перекрываются, что ведет к снижению резкости изображения, а при малой диафрагме между соседними пикселами образуется зазор, что приводит к потере части информации при считывании и одновременно увеличивает шумовую составляющую. В отдельных моделях барабанных сканеров в качестве фотоприемника изображения используется набор ПЗС-линеек, неподвижно установленных на всю ширину барабана и построчно сканирующих оригинал в отраженном свете. В этих сканерах, как правило, широкоформатных, барабан совершает только один оборот за все время сканирования. Сканеры, в которых реализована эта технология, выгодно отличаются от сканеров с ФЭУ, поскольку исключается необходимость решать проблему стабилизации конструктивных элементов, обусловленную высокой скоростью вращения барабана. Барабанные сканеры позволяют сканировать прозрачные или отражающие оригиналы типа высокохудожественных работ в полиграфии и картографии. Достоинствами барабанных сканеров являются возможность сканирования высокохудожественных работ (разрешающая способность которых достигает 4 000 dpi), возможность сканирования как отражающих, так и прозрачных оригиналов, возможность изменения фокусного расстояния. К недостаткам барабанных сканеров следует отнести невозможность сканирования переплетенных оригиналов (например книг, журналов), невозможность сканирования оригиналов на жесткой основе, сложность загрузки оригинала. Проекционные сканеры Работают по принципу фотографической камеры и конструктивно напоминают фотоувеличитель. Механизм работы проекционного сканера показан на рисунке 7. Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Рисунок 7— Механизм работы проекционного сканера.
Обычно в проекционных сканерах внутренний источник освещения не используется. Освещение оригинала производится за счет естественного комнатного света. В некоторых моделях проекционных сканеров свет через линзу освещает оригинал, а отраженный свет фиксируется ПЗС-матрицей. Такая конструкция сканера позволяет избежать влияния внешних засветок и получить высокое качество сканированных изображений. Особенностью проекционных сканеров является возможность сканирования трехмерных объектов.
Ручные сканеры Применяются для сканирования малоформатных оригиналов или фрагментов большого изображения. Перемещение окна сканирования относительно оригинала производится за счет мускульной силы человека. Устройство ручного сканера показано на рисунке 8. В небольшом корпусе шириной обычно чуть более 10 см размещаются лишь датчик, линза и источник света. Ширина области сканирования в зависимости от модели устройства варьируется от 60 до 280 мм.
Рисунок 8 — Устройство ручного сканера
Принципы работы ручного и роликового сканеров во многом похожи. Отличительной особенностью ручного сканера является то, что он использует источник питания компьютера, к которому подключен. Как правило, ручные сканеры подключаются к параллельному порту компьютера без каких-либо адаптеров. Низкая цена ручных сканеров обусловлена простотой их конструкции. В некоторых моделях ручных сканеров предусматривается возможность сканирования больших изображений за несколько проходов, т. е. путем последовательного просмотра отдельных его областей. Объединение областей сканирования производится с помощью специального программного обеспечения, позволяющего упростить эту процедуру.
Цветной слайд-сканер Слайд-сканер позволяет оцифровывать прозрачные документы. Существует несколько технологий: 1) Цветной слайд-сканер с одним CCD (Рисунок 9)
Рисунок 9 — Цветной слайд-сканер с одним CCD Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски — прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элемента (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются фильтры трех базовых цветов. За один проход считывается один цветовой слой. 2) Цветной слайд-сканер с тремя CCD (Рисунок 10) Рисунок 10 — Цветной слайд-сканер с тремя CCD Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру с одним CCD. Отличие заключается в использовании трех различных сканирующих элементов для каждого базового цвета — красного, зеленого, синего. 3) Сканер с CDD-массивом (Рисунок 11)
Рисунок 11 — Сканер с CDD-массивом Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями. 123Следующая ⇒ Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)… Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции… Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой. |
..
Коэффициент усиления фототока в ФЭУ достигает 108 . Такое усиление достигается за счет подачи на ФЭУ напряжения от высоковольтного источника (в зависимости от количества динодов — от 500 до 1500 В), причем потенциалы распределяются между электродами равномерно с помощью делителя напряжения. ФЭУ обладает высокой чувствительностью (1 А/лм), а его спектральный диапазон, определяемый областью длин волн регистрируемого излучения, соответствует задачам сканирования, поскольку перекрывает видимый спектр световых волн.
Устройство ПЗС-линейки показаны на рисунке 3, ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл (как правило, кремний), на поверхность которого нанесена прозрачная оксидная пленка, выполняющая функцию диэлектрика в микроскопических конденсаторах. Одной из обкладок такого конденсатора является поверхность самого кристалла, а другой — нанесенные на диэлектрик металлизированные электроды толщиной не более 0,6 мкм.
ПЗС-линейка может содержать до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. Размер элементарной ячейки ПЗС определяет разрешающую способность сканера. Область спектральной чувствительности ПЗС расположена в видимой части спектра, причем наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области.
При сканировании в отраженном свете оригинал освещается «снизу» (при расположении системы считывания в соответствии с рисунком).
При необходимости сканирования оригиналов нестандартного большого формата имеется возможность сканирования по частям с последующим объединением с помощью какого-либо графического редактора.
Для гашения возникающих при этом вибраций применяются специальные амортизаторы, увеличивающие массу сканера до 250 кг и более.
Сканирующая головка, содержащая ПЗС-датчик и перемещающий его в фокальной плоскости линзы двигатель, закрепляется на вертикальном штативе и может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим. Перед началом сканирования камеру устанавливают в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Точная настройка (фокусировка), определяющая разрешение сканирования, осуществляется специальной редуцирующей линзой.
При этом конструкция сканеров обеспечивает переменное разрешение сканирования: небольшие объекты можно сканировать с высоким разрешением, большие нестандартные объекты, изображения которых нельзя ввести с помощью других сканеров, также могут быть сканированы, хотя и с низким разрешением. Простота конструкции и удобство применения, невысокая стоимость и возможность комбинирования при сканировании плоских и небольших трехмерных объектов обусловливают достаточно широкое применение проекционных сканеров как средств ввода информации.
Длина области сканирования ограничена лишь объемом доступной оперативной памяти компьютера. Устанавливаемая в компьютере карта интерфейса преобразует поступающую информацию в цифровую форму и передает ее для последующей обработки специальной программе.
Изображение получается за один проход.
..Характеристики сканеров — Студопедия
Поделись
Ниже описаны основные характеристики, которые следует принимать во внимание при выборе типа и модели сканера.
Разрешающая способность определяется плотностью расположения распознаваемых точек и выражается в точках на дюйм (dpi — dot per inch). Сканеры имеют два параметра разрешающей способности: оптическое разрешение и программное. Оптическое разрешение — показатель первичного сканирования. Программными методами можно в дальнейшем повысить разрешение. Например, оптическое разрешение сканера может быть 300×600 dpi, а программное — до 4800 х 4800 dpi. Оптическое разрешение имеет более важное значение для пользователя.
Оптическое разрешение зависит от размера элемента ПЗС-датчика и характеризует плотность, с которой производится выборка информации в заданной области оригинала.
Разрешение сканера имеет два показателя:. по горизонтали и вертикали. Например, 600 х 300; 600 х 600; 800 х 800.
Однако чаще всего употребляют первое значение: 600, 800 dpi.
Область сканирования — максимальный размер оригинала для данного сканера.
Метод сканирования определяет одно- или трехпроходный способ считывания информации в цветных сканерах.
Скорость сканирования — количество страниц черно-белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптическим разрешением сканера.
Разрядность сканера измеряется в бит и определяет то количество информации, которое необходимо для оцифровки каждой точки изображения, а также количество цветов, которое способен распознать сканер. 24 бит соответствуют 16,7 миллионам цветов, а 30 бит — миллиарду. Несмотря на то что человеческий глаз уже не в состоянии отличить 16-битный цвет от 24-битного, в новейших моделях сканеров заявлена 48-битная разрядность.
Совокупность характеристик модели сканера определяет его принадлежность к одному из трех классов, на которые условно можно подразделить все модели сканеров.
Сканеры простых моделей используются для подготовки деловой документации, создания прайс-листов и рекламных объявлений, а также для подготовки электронных публикаций (Web-страниц, графических баз данных). Обычно такие сканеры обеспечивают оптическое разрешение в диапазоне 300 — 600 dpi, передачу 256 оттенков серого цвета для полутоновых изображений.
Сканеры промежуточного класса планшетного типа обладают оптическим разрешением 600—1800 dpi, высоким динамическим диапазоном, имеют возможность работы с прозрачными оригиналами и применяются в издательской деятельности.
Сканеры высокого класса обеспечивают разрешение свыше 4000 dpi, используются при необходимости оцифровки большого объема информации с высоким качеством и производительностью.
Лидером на российском рынке сканеров является Hewlett-Packard, однако недорогие модели Mustek Paragon, KYE также пользуются спросом. Для профессионального применения используют сканеры UMAX или Agfa.
Контрольные вопросы.
1. Каковы назначение и принципы действия сканеров?
2. Какие фотодатчики применяются в сканерах?
3. Как организуется работа ПЗС?
4. Как происходит сканирование с помощью планшетного сканера?
5. Как функционирует роликовый сканер?
6. Опишите механизм сканирования барабанным сканером.
7. Каковы области использования и принципы работы ручного сканера?
8. Перечислите основные характеристики сканеров.
9. Проведите сравнительный анализ по характеристикам, принципам действия и областям использования различных видов сканеров.
10.Сравните конструктивные варианты цветных сканеров.
Как работали сканеры до появления цифровых камер и контактных датчиков изображения?
Существует ограничение на то, насколько близко стандартная камера может быть помещена к объекту, прежде чем объектив потеряет способность правильно фокусироваться.
Если у вас есть опыт работы с камерами, вы знаете, что вам нужно минимальное расстояние между вами и объектом, который вы пытаетесь сфотографировать.
Независимо от того, насколько резкое разрешение камеры, вы можете приблизиться только до того, как она начнет терять фокус. Точное расстояние зависит от камеры, но есть предел тому, насколько обычный объектив может преломлять свет, прежде чем он станет слишком искаженным, чтобы показать мелкие детали.
В качестве эксперимента попробуйте держать камеру смартфона на расстоянии четверти дюйма от книги, и, скорее всего, вы получите что-то похожее на изображение справа. Теперь попробуйте поднести его еще ближе, пока линза не окажется вплотную к бумаге. Это работа, которую должен выполнять сканер чеков или, если на то пошло, обычный планшетный сканер.
К счастью для нас, современные сканеры чеков используют не обычные камеры, а специализированный тип промышленного датчика, называемый контактным датчиком изображения или CIS. (См. нашу связанную статью Почему «камера» в вашем сканере на самом деле вовсе не камера.) Это специально созданные устройства, предназначенные для съемки с очень близкого расстояния на фиксированном расстоянии за счет… ну, просто обо всем остальном.
Что входит в СНГ и что было до него?
Контактный датчик изображения, или CIS, в современном сканере представляет собой плоский компонент, который содержит ряд фотодатчиков и светодиодный источник света в одном блоке. Белая полоса помогает отражать свет внутри дорожки, обеспечивая равномерное освещение.
Вкратце, контактный датчик изображения — это ряд фотодатчиков, каждый из которых представляет один пиксель (точнее, двойная зигзагообразная линия частично перекрывающихся фотодатчиков, но результат тот же). Каждый из этих фотодатчиков имеет крошечную стержнеобразную линзу из оптоволоконного материала прямо перед собой. Стержни — это «тупые» фиксированные линзы, которые просто фокусируют свет прямо перед собой с заданного расстояния и не имеют возможности двигаться или вносить коррективы. Итак, CIS очень хорош в одной конкретной функции — фотографировании бумаги, прижатой прямо к стеклу.
Весь механизм — датчики, линзы, стекло и источник света — содержится в предварительно собранном корпусе, который легко устанавливается внутри более крупного сканирующего устройства.
CIS легко производится серийно и относительно недорог, что делает его действительно идеальным для такого рода работ.
Но контактные датчики изображения появились только в 1990-х годах, и они не применялись в сканерах чеков до начала 2000-х. Банки уже снимали изображения чеков за десятилетия до этого, но эти устройства должны были полагаться на более старую технологию, которая работала больше как обычная камера.
Тип датчика, использовавшегося в сканерах ранней проверки, а также в считывающих/сортирующих машинах до них, представлял собой устройство с зарядовой связью, или ПЗС. Эта аббревиатура может быть знакома любителям фотографии или инженерам-электрикам, потому что это тот же тип датчика, который использовался в первых цифровых камерах. Фактически, ПЗС-матрицы до сих пор используются в специализированных устройствах, требующих высочайшего разрешения и наилучшей чувствительности; они просто уступили другим вещам по цене и простоте для серийной электроники.
ПЗС-сканеры — то же самое, что и камера, и не то же самое
Помимо того, что старые ПЗС-камеры были более громоздкими, чем контактные датчики изображения, они были намного дороже.
В этом раннем сканере Burroughs SourceNDP использовалась дорожка в виде восьмерки, так что лицевая и оборотная стороны чека могли быть захвачены одной камерой.
Как поясняется в этой статье о цифровом преобразовании микрофильмов нашим отделом микрофильмов nextScan, сканеры и «обычные» камеры улавливают свет по-разному. Традиционная камера типа «наведи и снимай» использует матричный датчик, или, другими словами, 2D-датчик, который одновременно делает один снимок сцены или объекта. Сканеры используют технологию линейного сканирования, что означает, что они имеют датчик 1D — одну линию фотосенсоров, которые захватывают однопиксельные «срезы» в быстрой последовательности, где либо камера, либо объект изображения должны двигаться.
Короче говоря, ПЗС-матрицы в первых сканерах представляли собой массивы линейного сканирования 1D, точно так же, как CIS в современных сканерах, и они записывали контрольные изображения крошечными фрагментами, как это делает CIS сегодня. Однако, в отличие от CIS, эти ПЗС-матрицы не имели преимуществ волоконно-оптических стержней, помогающих сфокусироваться на ближнем расстоянии.
Им приходилось полагаться на обычный объектив, как и на обычную камеру, а это означало, что датчики должны были быть отодвинуты на достаточное расстояние, чтобы свет мог сфокусироваться. В случае захвата чека это было от восьми до десяти дюймов.
Нарушение правил
Если вы уже видели сканер чеков, то знаете, что в нем нет места для камеры длиной 10 дюймов. Так что нашим инженерам пришлось немного схитрить, и они использовали зеркала, чтобы увеличить фокусное расстояние в другом направлении.
В полноразмерных считывающих/сортирующих машинах, таких как старый Burroughs NDP, мы могли обойтись одним зеркалом. Это изменило направление света, так что он шел параллельно бумажной дорожке по всей длине устройства, а не из-за того, что камера торчала из него сбоку. Поскольку считыватель/сортировщик мог иметь длину 20 футов (или даже больше), у нас было достаточно места для работы.
Однако по мере того, как сканеры становились все меньше, эта техника уже не подходила.
В настольном сканере пространство в большом почете, и все же ПЗС-матрица по-прежнему требует тех же восьми-десяти дюймов. Итак, нам пришлось включить свет обратно, используя несколько зеркал. Наш самый ранний сканер, который действительно можно было бы назвать «настольной» моделью, Source NDP, использовал два зеркала для отражения света по Z-образному пути, который заканчивался фотодатчиком CCD, который находился под направляющей для бумаги у основания устройства. .
Естественно, этот тип оптики требовал большой точности, подобно телескопу или микроскопу, настроенному на точное расстояние. Таким образом, вся камера в сборе представляла собой единый запечатанный на заводе узел, который не поддавался регулировке или разборке в течение всего срока службы устройства.
Учитывая постоянный характер сборки камеры, было крайне важно не допускать попадания пыли и мусора, поскольку внутренние компоненты можно было очистить только на заводе. Для этого требовалась очень плотная металлоконструкция с тонко обработанными деталями, скрепленная несколькими винтами и проклеенная в местах стыков клеем.
Излишне говорить, что все это была очень сложная работа, которая плохо подходила для массового производства, поэтому одни только ПЗС-камеры на этих старых устройствах могли стоить столько же, сколько сегодня стоит целый сканер. Хотя они были впечатляющим инженерным достижением, как только стали доступны практичные сборки CIS, сделать переключатель было легко.
Освещение пути
Часто упускаемая из виду, но по-прежнему крайне важная часть процесса захвата изображения — это то, как подсветить документы внутри бумажной дорожки. Когда вы сканируете документы, внутрь аппарата не попадает естественный свет, поэтому вам необходимо обеспечить его собственным.
С современной сборкой CIS это относительно просто. Датчики получают достаточное освещение от небольших светодиодных источников света, расположенных рядом с ними в сборке, и это все, что нужно сделать.
Конечно, 30 или более лет назад были и другие проблемы, одна из которых заключалась в том, что компактные и недорогие светодиодные фонари, какими мы их знаем, просто не были доступны.
И если этого было недостаточно, ПЗС-матрицам требовалось примерно в 10 раз больше света, чем современным датчикам CIS или CMOS, чтобы получить качественное изображение.
Это означало, что мы должны были обеспечить серьезное освещение — и не только это, но и равномерно распределить его сверху вниз по документу по мере его прохождения. Простая вертикальная щель была недостаточно хороша, если свет исходил из одного источника, так как центр получил бы гораздо больше света, чем внешние края.
В самых высокоскоростных считывателях/сортировщиках, таких как NDP 2000 со скоростью 2000 документов в минуту, требовалось очень много освещения. В этой машине фактически использовалась галогенная лампа, предназначенная для посадочных огней вертолета, которая обычно весила около 600 Вт. Тепло, которое он испускал, было настолько сильным, что чеки могли загореться, если они стояли перед камерой слишком долго, поэтому пришлось разработать систему автоматического отключения. Меньшие устройства, такие как Source NDP, могут использовать светодиоды высокой интенсивности.
Чтобы свет распространялся равномерно сверху вниз, его пропускали через пучок волоконно-оптических нитей, которые шли вертикально по бумажной дорожке, рассеивая свет от его точечного источника.
Вы видите то, что вижу я?
Другой проблемой, с которой приходилось сталкиваться ранним сканерам, было восприятие цвета. Другими словами, машины не «видят» свет так, как глаза Homo sapiens .
Наше собственное человеческое зрение предпочитает середину спектра, так что больше всего выделяется зеленый цвет, наряду с соседними синим и желтым. Цвета ближе к крайнему красному и фиолетовому концам спектра сравнительно приглушены. Однако механические датчики поглощают свет на всех длинах волн практически с одинаковой скоростью.
Разумеется, чеки (и в основном все другие виды документов) печатаются в цветовых схемах, которые выглядят правильно на наш взгляд. Итак, то, что кажется нам ярко-зеленым, на самом деле может быть вовсе не таким ярким; или то, что выглядит бледно-белым, на самом деле может содержать гораздо больше красного, чем мы думаем.
То, как ваши глаза видят объект (вверху), и то, как машина видит «истинные» цвета одного и того же объекта (внизу), сильно различаются. Этот эффект связан с тем, что человеческий глаз пропорционально более чувствителен к зеленому и синему, чем к другим цветам, таким как фиолетовый и красный. На самом деле в «просто белом» документе красного гораздо больше, чем вы думаете!
Справа мы видим галочку при нормальном освещении на верхнем изображении. На нижнем изображении зеленый цвет был приглушен, а красный и фиолетовый усилены, чтобы приблизиться к тому, как тот же самый чек мог бы выглядеть для машины. Взгляните на это, и вы поймете, почему, например, красные гелевые ручки печально известны тем, что вызывают «исчезновение» подписей и сумм в долларах в процессе сканирования.
Чтобы компенсировать разницу между человеческим зрением и «истинным» уровнем освещенности в мире в целом, ранние сканеры использовали фильтр, который производил эффект, обратный тому, что вы видите на нижнем изображении, — приглушая дальние края спектр, чтобы компенсировать дополнительную насыщенность, невидимую для нас.
Современные сканеры на основе CIS используют три набора красных, зеленых и синих светодиодов для создания освещения и просто регулируют интенсивность каждого цвета, чтобы компенсировать эту проблему, вместо использования фильтра.
Надеемся, вам понравился этот взгляд на то, как мы работали со светом и оптикой до того, как то, что вы бы назвали «современным» освещением и камерами, стало обычным явлением. В эпоху, когда аналоговое встречается с цифровым, всегда есть трудный переходный этап, когда производители должны изобретать творческие способы решения непредвиденных проблем. К счастью, мы справились с этой задачей, и мы надеемся, что это дало вам некоторое представление о процессе постоянного улучшения, который привел к сканерам, которые вы используете сегодня!
От бумаги к пикселям | Как работает OCR
От бумаги к пикселям | Как работает распознавание текста
| Домашняя страница | Введение | Сканеры | Изображения | История | ОКР | Языки |
| Точность | Выход | БКР | Перьевые сканеры | Карта сайта | Поиск | Контакт – Обратная связь |
| Как работают сканеры | Типы сканеров | Аппаратная поддержка |
| Приложения для сканирования | и OCR рынок | |
Как и в случае с
печать,
для выполнения работы требуется специальное оборудование
— сканер .
Ан
сканер изображений
представляет собой электронное устройство ввода, предназначенное для оцифровки изображений:
он преобразует физический документ в электронный файл
компьютер может справиться.
Точно так же, как человеческий мозг распознает только то, что
визуально наблюдается, компьютер может только читать документы
когда он избавляется от их изображения. ну сканер есть
компьютерная периферия , который генерирует
это изображение и отправляет его на компьютер. Сканер
глаз компьютера!
Когда люди или животные что-то наблюдают,
световые волны
(«фотоны»)
попадают на сетчатку внутри их глаз. Фотоны
плавно колеблющиеся волны или «аналоговые»
данные. Компьютеры говорят на другом языке: цифровом
язык 1с и
0 с .
Сканер преобразует физические изображения в растровые.
графика — файлы изображений — которые можно обрабатывать
компьютером.
Сканер «разметает» документ
слева направо, сверху вниз для создания изображения
этого. Сканеры делят документ на сетку
пикселей и запись
пикселей от
пикселей что за
датчик видит.
Два типа светочувствительных датчиков,
ПЗС
и СНГ , являются
используется в сканерах. А
ПЗС
или же
«устройство с зарядовой связью»
представляет собой небольшой полупроводниковый чип, содержащий массив
крошечные светочувствительные фотоэлементы. (А 600
Сканер с разрешением dpi имеет
около 5100 датчиков в каждом горизонтальном ряду.)
CCD делает вас
подумайте о сложном глазе насекомого.
(Хил Амелио,
бывший
Генеральный директор
из
Национальный полупроводник
(приобретен
Инструменты Техаса
в 2011 году) и
Яблоко
(до второго пришествия
Стив Джобс),
был одним из соавторов
ПЗС в начале
70-х !)
Когда лампа освещает сканируемый документ,
ПЗС перемещен
по странице, чтобы отсканировать ее.
Оптическая система с использованием ламп,
линзы, призмы и зеркала переносят изображение в
светочувствительный чип.
А
СНГ ,
Короче для
«Контактный датчик изображения»,
не требует оптической системы. Полный ряд
датчики
находится очень близко к документу (и может использовать банки
малых
светодиоды
вместо лампочки для подсветки отсканированного документа).
СНГ на основе
сканеры тоньше и меньше — и дешевле
производить.
ПЗС на основе
сканеры обеспечивают лучшее качество изображения и большую детализацию.
Выход датчиков отправляется на сканер
« АЦП преобразователь »
(«аналогово-цифровой преобразователь»)
который «переводит» световые волны (аналог
цвета) в электрические импульсы (цифровые данные) —
1 с и 0 с
которые передаются на компьютер в виде отсканированного изображения
файл.