Технология обработки изобразительной информации

В связи с таким принципом сканирования разрешение по строке и по кадру может быть разным.

Источники излучения

Источники излучения конструктивно различаются:

- в барабанных сканерах источник излучения точечный

- в планшетных – протяженный

Общее в источниках излучения то, что они должны иметь широкую спектральную зону излучения, практически сплошную, должны излучать во всем оптическом диапазоне, по возможности, равномерно.

Реально используются: галогенные лампы и газоразрядные лампы со сплошным спектром высокой интенсивности.

В этих сканерах принципиально разной формы приемники. В барабанном – фотоумножители или точечные фотоэлементы. В планшетных – матрица ПЗС.

Для того, чтобы осуществить разделение изображения на отдельные каналы R, G, B, необходимо наличие трех независимых фотоприемников: 3 канала, в каждом из которых установлен свой светофильтр. В принципе, возможно, когда формирование сигнала трех каналов получается путем разделения сигнала по времени. Свет проходит по переменно через красный, синий, зеленый светофильтры. Раньше применялось.

В настоящее время в качестве фотоприемника используется матрица из трех линеек ПЗС, чувствительных к различному излучению: красному, синему, зеленому.

Основные технологические свойства, которыми характеризуются сканеры

1. Разрешение сканера. Это максимальное число пикселей на единицу линейной длины, которое может считать сканер в изображении оригинала. Сейчас используется «пикселей на дюйм (2,54см)»

В документации на многие приборы дается 2 разрешения: оптическое и интерполяционное.

Истинное разрешение – оптическое. Показывает реально считываемое количество пикселей.

Интерполяционное разрешение – это функция. Между двумя реально полученными точками расставляется несколько точек, полученных интерполяцией сигнала.

2. Динамический диапазон. Это тот интервал оптических плотностей, внутри которого может считывать сканер сигнал изображения. Обычно выражается в единицах оптической плотности, бл, составляет 2,2; 3; 3,6 единиц оптической плотности.

По мимо D обычно указывается DMAX, которое может считывать сканер. Значение DMAX ограничивает величину диапазона, если значение DMIN оригинала очень велико.

Например, у сканера D = 4, DMAX = 4,2. Если есть оригинал с DMIN = 0,4 (темный оригинал), то это не значит, что сможем считать оригинал с D динамического диапазона 4, то есть получится DMAX = 4,4. Мы сможем считать только с D = 3,8.

3. Глубина цвета. Это свойство тесно связано с динамическим диапазоном. Глубина цвета варьируется от 24 до 42. Цифра означает число разрядов квантования на каналы. Если 3 канала: 24:3 = 8 разрядов квантования на канал, следовательно, в канале используется амплитудно-цифровой преобразователь, имеющий 8-разрядную ячейку. Можно получить 28=256 уровней квантования. Если глубина цвета 42, то 42:3 = 14, 214 = 16384 уровня квантования.

Амплитудно-цифровой преобразователь характеризует число квантования, то есть обеспечивает видимость сигнала как сплошного.

Чем больше D, тем больше и число разрядов квантования.

Если D = 3,6, то 3,6:0,3 = 12 уровней квантования на каждый канал.

4. Весьма важным является размер оригинала, который можно разместить на оригинало-держателе и который может быть считан с определенным разрешением.

5. Удобство размещения оригинала в сканере.

6. Скорость работы сканера. Довольно сложный параметр. Скорость работы сканера зависит от скорости перемещения движущейся части сканера и от скорости обработки информации, которая была получена в результате сканирования.

Скорость считывания информации будет зависеть от скорости перемещения оптической системы, и будет обратно пропорциональна разрешению.

Скорость обработки и передачи информации обратно пропорциональна квадрату разрешения.

Определяющей работу сканера является та, которая меньше.

Скорость перемещения оптической системы является определяющей при малых увеличениях оригинала.

Скорость обработки и передачи информации является определяющей при больших увеличениях оригинала.

Есть сканеры однопроходные и трехпроходные. Сейчас выпускаются однопроходные сканеры. За один проход считывается за красный, зеленый, синий светофильтры.

Разные сканеры могут обладать дополнительными техническими возможностями. Некоторые сканеры позволяют производить автоматическую наводку на резкость.

7. Удобство обслуживания. Возможность гарантийного и послегарантийного ремонта.

Лекция 8

Технологические преимущества и недостатки сканеров различных типов

Сканеры барабанного типа

Сканеры барабанного типа обладают следующими преимуществами

1. Наиболее важное. Высокая разрешающая способность, которая может быть осуществлена на этих сканерах. При этом эта разрешающая способность одинакова по всему полю изображения и не зависит от геометрии размещения информации. Разрешающая способность может достигать 10, 12 и более тысяч. Это оптическая разрешающая способность, то есть пятно сканирования меньше 10 мкм.

2. Возможность обеспечения высокого динамического диапазона и, следовательно, глубины цвета. Это связано с тем, что в качестве фотоприемника используется фотоумножитель с каскадным усилением. У них высокая степень усиления.

3. Удачная возможность придания им различных дополнительных аппаратных функций, таких как:

- аппаратная функция автоматической фокусировки

- аппаратная функция коррекции резкости методом нерезкого маскирования. Этот метод позволяет сильно увеличить качество считывания.

Нерезкое маскирование осуществляется путем выделения дополнительного канала с фотоприемником, следовательно, возможно увеличение сканирующей апертуры в канале, что делает возможным получать дополнительный сигнал нерезкой маски

- дополнительная функция точного фокусирования. Осуществляется оптико-электронным путем (создание отраженного сигнала)

Недостатки барабанных сканеров

1. Основной, существенный. Трудность и трудоемкость размещения в нем информации. Информация может быть только на гибкой подложке.

2. Если информация в виде слайда, то отпечаток должен быть очень тщательно закреплен на оригиналодержателе. При вращении барабана возникают большие центробежные силы, следовательно, необходимо тщательно прикатать слайды к барабану. Если этого не сделать, слайды могут оторваться или могут возникнуть воздушные пузыри между слайдом и барабаном, возникнут преломления, кольца Ньютона.

Для рационального использования техники обычно используются выносные дополнительные барабаны и специальные устройства для расклейки информации. Необходимость использования выносных барабанов и их прицензионности сильно увеличивает стоимость сканера.

Это главный недостаток сканера.

Планшетные сканеры

Недостатки.

1. Несколько меньшая разрешающая способность. Характерная разрешающая способность – 6 тысяч dpi. C этим связан недостаток, характерный для более старых сканеров – сканер имеет не одинаковую разрешающую способность по поверхностям оригиналодержателя. Это возникает вследствие того, что при той конструкции, которая существует, изображение считывается в один проход линейки ПЗС. Изображение может быть развернуто на всю линейку и максимальное число пикселей, которое можно получить по ширине изображения, будет равно числу элементов. Если в линейке 8 тысяч элементов, то разрешение изображения будет 8 тысяч. Это разрешение, в зависимости от масштаба воспроизведения, может быть достигнуто на 1 см 10 см. Если разрешение сканера (RCK) равно 5 тысяч ppi, а число элементов в линейке (N) равно 8 тысяч p, то:

Планшетные сканеры требуют правильного размещения информации на оригиналодержателе.

2. Планшетные сканеры имеют обычно меньший динамический диапазон и, соответственно, меньшую глубину цвета, чем барабанные сканеры. Это связано с тем, что в качестве фотоприемника используется линейка ПЗС, которая является менее совершенной, чем фотоумножитель. Она состоит из множества элементов, которые должны иметь одинаковую чувствительность, но такого быть не может. Поэтому необходимо применять программные средства для выравнивания чувствительности.

Выравнивание чувствительности – приравнивание общей чувствительности линейки к чувствительности элемента с наименьшей чувствительностью.

Шумы линейки больше, чем шумы у барабанных сканеров. Нужно отбрасывать начальные и конечные разряды, находящиеся в зоне шумов.

Линейки требуют тщательного отбора, что повышает стоимость сканера.

Преимущества.

1. Важное преимущество – удобство размещения информации на оригиналодержателе. Это связано с тем, что сканеры имеют большую глубину резкости, следовательно, они мало чувствительны к неплотному прилеганию оригинала к поверхности оригиналодержателя.

2. Нет скоростного движения. Поэтому не возникают неровности за счет этих сил.

Глубина резкости может достигать порядка 20мм, что позволяет сканировать твердые предметы.

Эти преимущества делают планшетные сканеры более удобными в применении. Хотя сам процесс сканирования медленнее, но технологическая скорость выше.

Недостатки планшетных сканеров связаны с несовершенством и неравномерностью линеек. В настоящее время преодолеваются. Разработаны сканеры