Сканер изображений

Планшетный сканер. Документы или изображения помещаются под обложку лицевой стороной вниз (здесь она показана закрытой).

Сканер изображений , часто называемый просто сканером , представляет собой устройство, которое оптически сканирует изображения, печатный текст, рукописный текст или объект и преобразует их в цифровое изображение . В офисах обычно используются варианты настольного планшетного сканера , где документ для сканирования помещается на стеклянное окно. Ручные сканеры , в которых устройство перемещается вручную, превратились из «палочек» для сканирования текста в 3D-сканеры, используемые для промышленного дизайна, обратного проектирования , испытаний и измерений, ортопедии , игр и других приложений. Сканеры с механическим приводом, которые перемещают документ, обычно используются для документов большого формата, где планшетная конструкция непрактична.

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, используют фотоумножитель (ФЭУ) в качестве датчика. датчик изображения. Роторный сканер , используемый для высокоскоростного сканирования документов, представляет собой тип барабанного сканера, в котором вместо фотоумножителя используется ПЗС-матрица. Бесконтактные планетарные сканеры по существу фотографируют деликатные книги и документы. Все эти сканеры создают двумерные изображения предметов, которые обычно плоские, но иногда и сплошные; 3D-сканеры предоставляют информацию о трехмерной структуре твердых объектов.

Цифровые камеры можно использовать для тех же целей, что и специальные сканеры. По сравнению с настоящим сканером изображение с камеры подвержено определенным искажениям, отражениям, теням, низкой контрастности и размытости из-за дрожания камеры (уменьшается в камерах со стабилизацией изображения ). Разрешение достаточно для менее требовательных приложений. Цифровые камеры предлагают преимущества скорости, портативности и бесконтактной оцифровки толстых документов без повреждения корешка книги. В 2010 году технологии сканирования сочетали 3D-сканеры с цифровыми камерами для создания полноцветных фотореалистичных 3D-моделей объектов.

Сканы обычно загружаются на компьютер, к которому подключено устройство. Некоторые сканеры могут сохранять отсканированные изображения на отдельных флэш-носителях (например, на картах памяти и USB-накопителях).

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

История сканеров

Современные сканеры считаются преемниками первых устройств ввода телефотографий и факсов .

Типы

Барабан

Первым сканером изображений, разработанным для использования с компьютером, был барабанный сканер. США Он был построен в 1957 году в Национальном бюро стандартов командой под руководством Рассела А. Кирша . Первым изображением, когда-либо отсканированным на этой машине, была квадратная фотография трехмесячного сына Кирша, Уолдена, размером 5 см. Черно -белое изображение имело разрешение 176 пикселей по сторонам.

Барабанные сканеры захватывают информацию об изображении с помощью фотоумножителей (ФЭУ), а не матриц устройств с зарядовой связью (ПЗС), которые используются в планшетных сканерах и недорогих пленочных сканерах . «Отражающие и пропускающие оригиналы монтируются на акриловом цилиндре, барабане сканера, который вращается с высокой скоростью, проходя сканируемый объект перед прецизионной оптикой, которая передает информацию об изображении на ФЭУ. Современные цветные барабанные сканеры используют три согласованных ФЭУ, которые считывают 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». Фотоумножители предлагают превосходный динамический диапазон, и по этой причине барабанные сканеры могут извлечь больше деталей из очень темных теневых областей прозрачности, чем планшетные сканеры, использующие ПЗС-сенсоры. Меньший динамический диапазон ПЗС-сенсоров по сравнению с фотоумножителями может привести к потере деталей в тенях, особенно при сканировании очень плотной прозрачной пленки. Хотя механика различается в зависимости от производителя, большинство барабанных сканеров пропускают свет от галогенных ламп через систему фокусировки для освещения как отражающих, так и пропускающих оригиналов.

Барабанный сканер получил свое название от прозрачного акрилового цилиндра (барабана), на котором для сканирования устанавливается оригинал произведения искусства. В зависимости от размера можно устанавливать оригиналы размером до 20 на 28 дюймов (510 × 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 площадь, которую считывает кодер сканера для создания отдельного пикселя. Апертура — это фактическое отверстие, через которое свет попадает в оптический Возможность отдельного управления диафрагмой и размером образца особенно полезна для сглаживания зернистости пленки при сканировании черно-белых и цветных негативов».

В то время как барабанные сканеры способны сканировать как отражающие, так и пропускающие изображения, качественный планшетный сканер может хорошо сканировать отражающие изображения. В результате сейчас, когда доступны высококачественные и недорогие планшетные сканеры, барабанные сканеры редко используются для сканирования отпечатков. Однако барабанные сканеры по-прежнему остаются предпочтительным инструментом для высокотехнологичных приложений. Поскольку пленку можно приклеивать к барабану сканера методом мокрого монтажа, что повышает резкость и маскирует пыль и царапины, а также благодаря исключительной чувствительности ФЭУ, барабанные сканеры способны улавливать очень тонкие детали пленочных оригиналов.

Ситуация на 2014 год заключалось 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 по-прежнему были намного дороже, чем планшетные ПЗС-сканеры и пленочные сканеры. Качество изображений, получаемых с помощью планшетных сканеров, улучшилось до такой степени, что лучшие из них стали пригодны для многих полиграфических операций, и во многих случаях они заменили барабанные сканеры, поскольку были дешевле и быстрее. Однако барабанные сканеры с их превосходным разрешением (до 24 000 точек на дюйм ), цветовой градацией и структурой значений продолжали использоваться для сканирования изображений с целью увеличения, а также для архивирования фотографий музейного качества и печатной продукции высококачественных книг и журналов. рекламные объявления. Поскольку бывшие в употреблении барабанные сканеры стали более распространенными и менее дорогостоящими, их приобрели многие фотографы изобразительного искусства.

Платформа

Этот тип сканера иногда называют отражающим сканером, поскольку он работает, направляя белый свет на сканируемый объект и считывая интенсивность и цвет отраженного от него света, обычно построчно. Они предназначены для сканирования отпечатков или других плоских непрозрачных материалов, но у некоторых есть адаптеры для прозрачной пленки, которые по ряду причин в большинстве случаев не очень хорошо подходят для сканирования пленок. Некоторые планшетные сканеры оснащены механизмами подачи листов, называемыми АПД (автоматическими податчиками документов).

ПЗС-сканер

«Планшетный сканер обычно состоит из стеклянной панели (или пластины ), под которой находится яркий свет (часто ксеноновый , светодиодный или флуоресцентный с холодным катодом ), который освещает панель, и движущаяся оптическая матрица при сканировании ПЗС . ПЗС-тип сканеры обычно содержат три ряда (массивов) датчиков с красным, зеленым и синим фильтрами».

СНГ-сканер

Сканерный блок с СНГ. А: собран, Б: разобран; 1: корпус, 2: световод, 3: линзы, 4: чип с двумя RGB-светодиодами, 5: CIS

Сканирование контактным датчиком изображения (CIS) состоит из движущегося набора красных, зеленых и синих светодиодов, стробирующих для освещения, и подключенной монохроматической фотодиодной матрицы под матрицей стержневых линз для сбора света. «Изображения, подлежащие сканированию, кладутся на стекло лицевой стороной вниз, на него надевается непрозрачная крышка, чтобы исключить окружающий свет, а массив датчиков и источник света перемещаются по стеклу, считывая всю площадь. Таким образом, изображение становится видимым для детектора. только из-за света, который он отражает. Прозрачные изображения не работают таким образом и требуют специальных аксессуаров, освещающих их сверху. Многие сканеры предлагают это в качестве опции».

Листовая подача

Листовые сканеры не имеют сканирующей платформы, имеют механизм подачи бумаги через сканер, а некоторые способны сканировать несколько листов одновременно с помощью АПД. хотя другие принимают только одну страницу за раз. Был выпущен картридж для принтера Canon IS-22, который можно было использовать для преобразования струйного принтера в листовой сканер.

Книжные сканеры

Эти сканеры имеют верхний механизм сканирования, который перемещает луч света, или фиксированную камеру, а также область сканирования, ограниченную ковриком, для облегчения сканирования книг.

Фильм

Основная статья: Сканер пленки

DSLR-камера и сканер слайдов

Этот тип сканера иногда называют сканером слайдов или прозрачных пленок, и он работает, пропуская узко сфокусированный луч света через пленку и считывая интенсивность и цвет появляющегося света. «Обычно неразрезанные полосы пленки объемом до шести кадров или четырех слайдов вставляются в держатель, который с помощью шагового двигателя перемещается по объективу и ПЗС-датчику внутри сканера. Некоторые модели в основном используются для сканирований одинакового размера. Пленочные сканеры сильно различаются по цене и качеству». Самые дешевые специализированные пленочные сканеры можно приобрести менее чем за 50 долларов, и их может быть достаточно для скромных нужд. Оттуда они постепенно повышают уровень качества и расширенных функций, превышающие пятизначные цифры. «Специфика варьируется в зависимости от бренда и модели, а конечный результат во многом определяется уровнем сложности оптической системы сканера и, что не менее важно, сложностью программного обеспечения для сканирования».

Роликовый сканер

См. также: Обработка документов.

Доступны сканеры, которые натягивают плоский лист на сканирующий элемент между вращающимися роликами. Они могут обрабатывать только отдельные листы определенной ширины, обычно 8,5 дюймов (216 мм) для размещения как букв США , так и стандартных A4 , но могут быть очень компактными, размеров достаточно лишь пары узких роликов, между которыми пропускается документ.

Пример клавиатуры-сканера Imaging

Роликовый сканер может быть встроен в клавиатуру компьютера, занимая площадь не больше клавиатуры компьютера.

Некоторые роликовые сканеры являются портативными . питается от батарей и имеет собственное хранилище, что позволяет в конечном итоге передавать сохраненные сканы на компьютер через USB или другой интерфейс.

3D-сканер

Основная статья: 3D-сканер

3D-сканеры собирают данные о трехмерной форме и внешнем виде объекта.

Планетарный сканер

Основная статья: Планетарный сканер

Планетарные сканеры сканируют деликатный объект без физического контакта.

Рука

Ручные сканеры перемещаются над объектом изображения вручную. Существует два разных типа: сканеры документов и 3D-сканеры.

Ручной сканер документов

Ручной сканер с интерфейсным модулем

Ручные сканеры документов — это ручные устройства, которые перетаскивают или позолочивают поверхность изображения, подлежащего сканированию вручную, также известные как сканеры-палочки. Сканирование документов таким способом требует твердой руки, поскольку неравномерная скорость сканирования приводит к искажению изображений; Световой индикатор на сканере указывает, если движение слишком быстрое. Обычно у них есть кнопка «Пуск», которую пользователь удерживает на время сканирования; несколько переключателей для установки оптического разрешения ; и ролик, генерирующий тактовый импульс для синхронизации с компьютером. Старые ручные сканеры были монохромными и излучали свет от множества зеленых светодиодов для освещения изображения»; более поздние сканируются в монохромном или цветном режиме по желанию. Ручной сканер может иметь небольшое окно, через которое можно было просматривать сканируемый документ. В начале 1990-х годов многие ручные сканеры имели собственный интерфейсный модуль, специфичный для определенного типа компьютеров, например Atari ST или Commodore Amiga . С момента появления стандарта USB этот интерфейс используется наиболее часто. Поскольку ручные сканеры намного уже, чем большинство обычных документов или книг, программному обеспечению (или конечному пользователю) необходимо объединить несколько узких «полосок» отсканированных документов для получения готового изделия.

Недорогие портативные ручные или перьевые сканеры с батарейным или USB-питанием, обычно способные сканировать область шириной с обычную букву и гораздо дольше, остаются доступными по состоянию на 2014 год. . Некоторые компьютерные мыши также могут сканировать документы.

Ручной 3D-сканер

Ручные 3D-сканеры используются в промышленном дизайне, реверс-инжиниринге, проверке и анализе, цифровом производстве и медицине. «Чтобы компенсировать неравномерность движения человеческой руки, большинство систем 3D-сканирования полагаются на размещение контрольных маркеров, обычно это клейкие светоотражающие полоски, которые сканер использует для выравнивания элементов и обозначения положений в пространстве».

Портативный

Сканеры изображений обычно используются вместе с компьютером , который управляет сканером и сохраняет сканы. Небольшие портативные сканеры с роликовой подачей управлением «скольжением» или ручным , работающие от батарей и с возможностью хранения данных, доступны для использования вдали от компьютера; сохраненные сканы можно перенести позже. Многие могут сканировать как небольшие документы, такие как визитные карточки и кассовые чеки, так и документы формата Letter.

Приложение для сканирования смартфона

Камеры с более высоким разрешением, установленные на некоторых смартфонах, могут сканировать документы приемлемого качества, делая фотографию с помощью камеры телефона и обрабатывая ее с помощью приложения для сканирования, ряд которых доступен для большинства операционных систем телефона , чтобы отбелить фон. страницу, исправить искажение перспективы, чтобы исправить форму прямоугольного документа, преобразовать в черно-белый и т. д. Многие такие приложения могут сканировать многостраничные документы с последовательными экспозициями камеры и выводить их либо в виде одного файла, либо в виде нескольких -файлы страниц. Некоторые приложения для сканирования смартфонов могут сохранять документы непосредственно в онлайн-хранилищах, например Dropbox и Evernote , отправлять документы по электронной почте или по факсу через шлюзы электронной почты-факса.

Приложения для сканирования смартфонов можно условно разделить на три категории:

1. Приложения для сканирования документов в первую очередь предназначены для обработки документов и вывода файлов PDF, а иногда и JPEG.
2. Приложения для сканирования фотографий, которые выводят файлы JPEG и имеют функции редактирования, полезные для фотографий, а не для редактирования документов;
3. Приложения , похожие на штрих-код, для сканирования QR-кода , которые затем ищут в Интернете информацию, связанную с кодом.

Качество сканирования

Цветные сканеры обычно считывают данные RGB ( красный-зеленый-синий цвет ) из массива. устройства Затем эти данные обрабатываются с помощью некоторого запатентованного алгоритма для корректировки различных условий воздействия и отправляются на компьютер через интерфейс ввода/вывода (обычно USB , до которого был SCSI или двунаправленный параллельный порт в старых устройствах ).

Глубина цвета варьируется в зависимости от характеристик массива сканирования, но обычно составляет не менее 24 бит. Высококачественные модели имеют глубину цвета 36-48 бит.

Еще одним определяющим параметром сканера является его разрешение , измеряемое в пикселях на дюйм (ppi), иногда точнее называемое «Выборок на дюйм» (spi). сканера Вместо использования истинного оптического разрешения , единственного значимого параметра, производители любят ссылаться на интерполированное разрешение , которое намного выше благодаря программной интерполяции . По состоянию на 2009 год Высокопроизводительный планшетный сканер может сканировать с разрешением до 5400 пикселей на дюйм, а барабанные сканеры имеют оптическое разрешение от 3000 до 24 000 пикселей на дюйм.

«Эффективное разрешение» — это истинное разрешение сканера, которое определяется с помощью таблицы проверки разрешения. Эффективное разрешение большинства потребительских планшетных сканеров значительно ниже оптического разрешения, заявленного производителем. Примером может служить Epson V750 Pro с оптическим разрешением, указанным производителем как 4800 точек на дюйм и 6400 точек на дюйм (двойной объектив). но проверял "По этому мы получаем разрешение всего около 2300 dpi - это всего 40% от заявленного разрешения!" Динамический диапазон заявлен как 4,0 Dmax, но «Что касается диапазона плотности Epson Perfection V750 Pro, который указан как 4,0, то надо сказать, что и здесь он не дотягивает до качественных пленочных сканеров».

Производители часто заявляют, что интерполированное разрешение достигает 19 200 пикселей на дюйм; но такие числа несут мало значимого значения, поскольку количество возможных интерполируемых пикселей не ограничено, и это не увеличивает уровень записываемой детализации.

Размер создаваемого файла увеличивается пропорционально квадрату разрешения; удвоение разрешения увеличивает размер файла в четыре раза. Необходимо выбрать разрешение, которое соответствует возможностям оборудования, сохраняет достаточную детализацию и не создает файл чрезмерного размера. Размер файла можно уменьшить для заданного разрешения, используя методы сжатия с потерями, такие как JPEG , с некоторой потерей качества. Если требуется максимально возможное качество, следует использовать сжатие без потерь; При необходимости из такого изображения можно создавать 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 загружаемой веб-страницы).

Чистота может быть снижена из-за шума сканера, оптических бликов, плохого аналого-цифрового преобразования, царапин, пыли, колец Ньютона , расфокусированных датчиков, неправильной работы сканера и плохого программного обеспечения. Говорят, что барабанные сканеры создают наиболее чистые цифровые изображения пленки, за ними следуют высококачественные пленочные сканеры, в которых используются более крупные сенсоры Kodak Tri-Linear.

Третий важный параметр сканера — это его диапазон плотности (Dynamic Range) или Drange (см. Денситометрия ). Диапазон высокой плотности означает, что сканер может записывать детали теней и деталей яркости за одно сканирование. Плотность пленки измеряется по логарифмической шкале с основанием 10 и варьируется от 0,0 (прозрачная) до 5,0, что составляет около 16 ступеней. Диапазон плотности — это пространство, занимаемое по шкале от 0 до 5, а Dmin и Dmax обозначают, где наименьшая и наибольшая плотность измерений на негативной или позитивной пленке. Диапазон плотности негативной пленки до 3,6d, в то время как динамический диапазон слайд-фильма составляет 2,4d. Диапазон отрицательной плотности цвета после обработки составляет 2,0d благодаря сжатию 12 стопов 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, чего может быть недостаточно для сканирования всех типов фотопленки , поскольку Dmax может составлять и часто находится в диапазоне от 3,0d до 4,0d для традиционной черно-белой пленки. . Цветная пленка сжимает свои 12 ступеней из возможных 16 ступеней (широта пленки) всего в 2,0 d пространства за счет процесса связывания красителя и удаления всего серебра из эмульсии. Kodak Vision 3 имеет 18 остановок. Итак, цветную негативную пленку легче всего сканировать из всех типов пленок на самом широком спектре сканеров. Поскольку традиционная черно-белая пленка после обработки сохраняет изображение, создавая серебристый цвет, 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, а также с Dmax от 4,0d до 5,0d. Планшетные сканеры высокого класса (фотолабораторные) могут достигать динамического диапазона 3,7 и Dmax около 4,0d. Специальные пленочные сканеры имеют динамический диапазон от 3,0 до 4,0 d. Сканеры офисных документов могут иметь динамический диапазон менее 2,0d. Барабанные сканеры имеют динамический диапазон 3,6–4,5.

Объединив полноцветные изображения с 3D-моделями, современные ручные сканеры способны полностью воспроизводить объекты в электронном виде. Добавление цветных 3D-принтеров позволяет точно миниатюризировать эти объекты и найти применение во многих отраслях и профессиях.

В приложениях-сканерах качество сканирования во многом зависит от качества камеры телефона и кадра, выбранного пользователем приложения.

Подключение к компьютеру

Фотоотпечаток . сканируется в компьютер в фотостойке Detroit News в начале 1990-х годов

Практически всегда сканы необходимо передавать со сканера на компьютер или систему хранения информации для дальнейшей обработки или хранения. Существует две основные проблемы: (1) как сканер физически подключен к компьютеру и (2) как приложение получает информацию со сканера.

Прямое физическое подключение к компьютеру

Размер файла отсканированного изображения может достигать примерно 100 мегабайт для изображения с разрешением 600 точек на дюйм размером 23 x 28 см (9 x 11 дюймов) (немного больше бумаги формата A4 ) несжатого 24-битного . Отсканированные файлы необходимо передать и сохранить. Сканеры могут генерировать такой объем данных за считанные секунды, поэтому желательно быстрое соединение.

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

• Параллельный порт . Подключение через параллельный порт является самым медленным распространенным методом передачи. Ранние сканеры имели параллельные порты, которые не могли передавать данные со скоростью более 70 килобайт в секунду . Основным преимуществом подключения через параллельный порт была экономичность и уровень навыков пользователя: отсутствие необходимости в установке интерфейсной карты в компьютер.
• GPIB — интерфейсная шина общего назначения. Некоторые барабанные сканеры, такие как Howtek D4000, имели интерфейсы SCSI и GPIB. Последний соответствует стандарту IEEE-488, представленному в середине 1970-х годов. Интерфейс GPIB использовался лишь несколькими производителями сканеров, в основном для работы в среде DOS/Windows. Для систем Apple Macintosh компания National Instruments предоставила интерфейсную карту NuBus GPIB.
• Интерфейс малой компьютерной системы (SCSI) , редко используемый с начала 21 века, поддерживается только компьютерами с интерфейсом SCSI, либо на карте, либо встроенным. В ходе развития стандарта SCSI скорости увеличились. Широко доступные и легко настраиваемые USB и Firewire в значительной степени вытеснили SCSI.
• Сканеры универсальной последовательной шины (USB) могут быстро передавать данные. Ранний стандарт USB 1.1 мог передавать данные со скоростью 1,5 мегабайт 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, представляет собой интерфейс, сравнимый по скорости с USB 2.0. Возможные скорости FireWire: 25, 50, 100, 400 и 800 мегабит в секунду, но устройства могут поддерживать не все скорости.
• Собственные интерфейсы использовались на некоторых ранних сканерах, в которых использовалась собственная интерфейсная карта, а не стандартный интерфейс.

Косвенное (сетевое) подключение к компьютеру

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

С 2000 года стали доступны многофункциональные устройства «все в одном», подходящие как для небольших офисов, так и для частных лиц, с возможностью печати, сканирования, копирования и отправки факсов в одном устройстве, которое может быть доступно всем членам рабочей группы.

Портативные сканеры с батарейным питанием сохраняют сканы во внутренней памяти; Позже их можно перенести на компьютер либо посредством прямого подключения, обычно через USB, либо, в некоторых случаях, карту памяти можно извлечь из сканера и подключить к компьютеру.

Интерфейс программирования приложений

Приложение для рисования, такое как GIMP или Adobe Photoshop, должно взаимодействовать со сканером. Существует много разных сканеров, и многие из них используют разные протоколы. Чтобы упростить программирование приложений, были разработаны некоторые интерфейсы программирования приложений («API»). API представляет собой единый интерфейс для сканера. Это означает, что приложению не нужно знать конкретные сведения о сканере, чтобы получить к нему прямой доступ. Например, Adobe Photoshop поддерживает стандарт TWAIN ; 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 передаются аппаратному контроллеру (например, контроллеру SCSI, USB или FireWire). Часть API производителя обычно называют драйвером устройства , но это обозначение не совсем точно: API не работает в режиме ядра и не имеет прямого доступа к устройству. Вместо этого библиотека API сканера преобразует запросы приложений в запросы к оборудованию.

Общий API программного обеспечения сканера:

SANE (Scanner Access Now Easy) — это бесплатный API с открытым исходным кодом для доступа к сканерам. Первоначально разработанный для операционных систем Unix и Linux , он был портирован на OS/2 , Mac OS X и Microsoft Windows . В отличие от TWAIN, SANE не управляет пользовательским интерфейсом. Это обеспечивает пакетное сканирование и прозрачный доступ к сети без какой-либо специальной поддержки со стороны драйвера устройства.

TWAIN используется большинством сканеров. Первоначально использовавшийся для недорогого и домашнего оборудования, в настоящее время он широко используется для сканирования больших объемов.

ISIS (Спецификация интерфейса изображения и сканера), созданная компанией Pixel Translations, которая до сих пор использует SCSI-II из соображений производительности, используется на больших машинах ведомственного масштаба.

WIA (Windows Image Acquisition) — это API, предоставляемый Microsoft для использования в Microsoft Windows .

Пакетные приложения

Хотя в любом сканере нет никакого программного обеспечения, кроме утилиты сканирования, многие сканеры поставляются в комплекте с программным обеспечением. некоторые приложения для редактирования изображений (например, Adobe Photoshop ) и программное обеспечение для оптического распознавания символов Обычно в дополнение к утилите сканирования поставляются (OCR). Программное обеспечение OCR преобразует графические изображения текста в стандартный текст, который можно редактировать с помощью обычного программного обеспечения для обработки текста и редактирования текста; точность редко бывает идеальной.

Выходные данные

Некоторые сканеры, особенно предназначенные для сканирования печатных документов, работают только в черно-белом режиме, но большинство современных сканеров работают в цвете. В последнем случае результатом сканирования является несжатое RGB-изображение, которое можно перенести в память компьютера. Цветопередача разных сканеров неодинакова из-за спектральной чувствительности их чувствительных элементов, характера источника света и коррекции, применяемой программным обеспечением сканирования. Хотя большинство датчиков изображения имеют линейный отклик, выходные значения обычно имеют гамма-сжатие . Некоторые сканеры сжимают и очищают изображение с помощью встроенной прошивки . Попав на компьютер, изображение можно обработать с помощью программы растровой графики (например, Adobe Photoshop или GIMP ) и сохранить на запоминающем устройстве (например, на жестком диске ).

Изображения обычно хранятся на жестком диске . Изображения обычно хранятся в таких форматах изображений, как несжатый Bitmap , сжатый без потерь (без потерь) TIFF и PNG , а также сжатый с потерями JPEG . Документы лучше всего хранить в TIFF или PDF формате ; JPEG особенно не подходит для текста. Программное обеспечение оптического распознавания символов (OCR) позволяет преобразовывать отсканированное изображение текста в редактируемый текст с достаточной точностью, при условии, что текст напечатан чисто, шрифт и размер которого могут быть прочитаны программным обеспечением. Функция оптического распознавания символов может быть интегрирована в программное обеспечение для сканирования, либо файл отсканированного изображения может быть обработан с помощью отдельной программы оптического распознавания символов.

Обработка документов

Сканер документов

Основная статья: Обработка документов

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

Сканеры документов имеют устройства подачи документов , обычно большего размера, чем те, которые иногда встречаются в копировальных аппаратах или универсальных сканерах. Сканирование производится на высокой скорости, от 20 до 280 или 420 страниц в минуту, часто в оттенках серого, хотя многие сканеры поддерживают цвет. Многие сканеры могут сканировать обе стороны двусторонних оригиналов (дуплексный режим). Сложные сканеры документов имеют встроенное или программное обеспечение , которое очищает сканы текста по мере их создания, устраняя случайные пометки и тип повышения резкости; это было бы неприемлемо для фотографических работ, где невозможно надежно отличить следы от желаемых мелких деталей. Создаваемые файлы сжимаются по мере их создания.

Используемое разрешение обычно составляет от 150 до 300 точек на дюйм , хотя аппаратное обеспечение может поддерживать разрешение 600 точек на дюйм. или более высокое разрешение; это создает изображения текста, достаточно хорошие для чтения и оптического распознавания символов (OCR), без более высоких требований к пространству для хранения, необходимых для изображений с более высоким разрешением.

В июне 2011 года Министерство культуры, спорта и туризма Республики Корея опубликовало разъяснение, согласно которому является нарушением Закона об авторском праве сканирование книги третьим лицом, которое не является правообладателем или владельцем книги, . Поэтому в Южной Корее владельцы книг посещают «Комнату сканирования», чтобы самостоятельно сканировать книги.

Отсканированные документы часто обрабатываются с использованием технологии оптического распознавания символов для создания файлов, доступных для редактирования и поиска. Большинство сканеров используют драйверы устройств ISIS или TWAIN для сканирования документов в формат TIFF , чтобы отсканированные страницы можно было передать в систему управления документами , которая будет выполнять 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 цветной) текст на светлом фоне хорошо сжимается с помощью форматов сжатия без потерь.

Хотя подача и сканирование бумаги могут выполняться автоматически и быстро, подготовка и индексирование необходимы и требуют большого труда от человека. Подготовка включает в себя ручную проверку документов, подлежащих сканированию, и убедиться, что они в порядке, развернуты, без скрепок или чего-либо еще, что может заблокировать сканер. Кроме того, в некоторых отраслях, таких как юридическая и медицинская, может потребоваться, чтобы на документах была нумерация Бейтса или какая-либо другая отметка, указывающая идентификационный номер документа и дату/время сканирования документа.

Индексирование включает в себя связывание с файлами соответствующих ключевых слов, чтобы их можно было найти по содержимому. Иногда этот процесс можно в некоторой степени автоматизировать, но зачастую он требует ручного труда, выполняемого клерками по вводу данных . Одной из распространенных практик является использование технологии распознавания штрих-кодов : во время подготовки листы штрих-кодов с именами папок или индексной информацией вставляются в файлы документов, папки и группы документов. С помощью автоматического пакетного сканирования документы сохраняются в соответствующие папки и создается индекс для интеграции в системы документооборота .

Специализированной формой сканирования документов является сканирование книг . Технические трудности возникают из-за того, что книги обычно переплетены, а иногда хрупки и незаменимы, но некоторые производители разработали специальное оборудование для решения этой проблемы. специальные роботизированные Часто для автоматизации процесса перелистывания и сканирования используются механизмы.

Сканеры для документ-камер

камера для документов sceyeX

Другая категория сканеров документов — это документ-камера . Захват изображений на документ-камерах отличается от захвата изображений планшетными сканерами и устройствами автоматической подачи документов (АПД) тем, что для сканирования объекта не требуются движущиеся части. Обычно либо стержень освещения/отражателя внутри сканера должен перемещаться над документом (например, в планшетном сканере), либо документ должен проходить над стержнем (например, в сканерах с податчиком), чтобы выполнить сканирование всего документа. изображение. Документ-камеры захватывают весь документ или объект за один шаг, обычно мгновенно. Обычно документы размещаются на плоской поверхности, обычно на офисном столе, под областью захвата камеры для документов. Преимущество процесса захвата всей поверхности за один раз заключается в увеличении времени реакции для рабочего процесса сканирования. После захвата изображения обычно обрабатываются с помощью программного обеспечения, которое может улучшить изображение и выполнить такие задачи, как автоматическое вращение, обрезка и выпрямление.

Не требуется, чтобы сканируемые документы или объекты контактировали с камерой для документов, что повышает гибкость типов документов, которые можно сканировать. Объекты, которые раньше было сложно сканировать обычными сканерами, теперь можно сделать с помощью одного устройства. Сюда входят, в частности, документы разных размеров и форм, скрепленные степлером, в папках или согнутые/смятые документы, которые могут застрять в сканере подачи. К другим объектам относятся книги, журналы, квитанции, письма, билеты и т. д. Отсутствие движущихся частей также не может устранить необходимость в техническом обслуживании, что учитывается в общей стоимости владения , которая включает текущие эксплуатационные расходы на сканеры.

Увеличение времени реакции при сканировании также имеет преимущества в сфере контекстного сканирования. Сканеры с автоматической подачей документов, хотя и очень быстрые и хорошо справляются с пакетным сканированием, также требуют предварительной и последующей обработки документов. Документ-камеры можно интегрировать непосредственно в рабочий процесс или процесс, например, в кассу в банке. Документ сканируется непосредственно в контексте заказчика, в котором он будет размещен или использован. Время реакции является преимуществом в таких ситуациях. Документ-камеры обычно также требуют небольшого пространства и часто портативны.

Хотя сканирование с помощью документ-камеры может иметь быстрое время реакции, пакетное сканирование больших объемов даже несшитых документов более эффективно с помощью сканера с АПД. Существуют проблемы, с которыми сталкиваются подобные технологии, связанные с внешними факторами (например, освещением), которые могут повлиять на результаты сканирования. Способ решения этих проблем во многом 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 с изображений, отсканированных с пленки; многие современные сканеры имеют 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 инфракрасное излучение; Программное обеспечение сканера может использовать видимую и инфракрасную информацию для обнаружения царапин и обработки изображения, чтобы значительно уменьшить их видимость, учитывая их положение, размер, форму и окружение.

Производители сканеров обычно снабжают эту технику собственными названиями. Например, Epson , Minolta , Nikon , Konica Minolta , Microtek и другие используют Digital ICE , а Canon использует собственную систему FARE (система автоматического ретуширования и улучшения пленки). Plustek использует LaserSoft Imaging iSRD . Некоторые независимые разработчики программного обеспечения разрабатывают инструменты инфракрасной очистки.

Другое использование

Планшетные сканеры использовались в качестве цифровых задников для широкоформатных камер для создания цифровых изображений статичных объектов с высоким разрешением. Модифицированный планшетный сканер использовался для документирования и количественной оценки тонкослойных хроматограмм, обнаруженных путем гашения флуоресценции на силикагеля, слоях содержащих ультрафиолетовый (УФ) индикатор. «ChromImage» предположительно является первым коммерческим денситометром с планшетным сканером . Он позволяет получать изображения пластин ТСХ и количественно оценивать хроматограммы с помощью программного обеспечения Galaxie-TLC. Планшетные сканеры не только превратились в денситометры, но и разными методами превратились в колориметры. Трихроматический анализатор цвета якобы является первой распространяемой системой, использующей планшетный сканер в качестве трехцветного колориметрического устройства.

См. также

• Считыватель штрих-кодов
• Сканирование книг
• Синтел Телекино оборудование
• Разрешение дисплея
• Гамма-коррекция
• Визуализация
• Телекино

Внешние ссылки

• Сканер в Керли
• Photocopy — это программное обеспечение с открытым исходным кодом, позволяющее применять эффект копировального аппарата к отсканированным изображениям.
• «Действительно ли барабанное сканирование живо и здорово?» из книги «Цифровой вывод» Джима Рича
• «Может ли широкоформатный фотограф изобразительного искусства найти счастье со сканером за 30 000 долларов?» Билл Гликман