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第一章原理5
第二章仪器结构6
第三章核心部件6
(1)CCD(ChargeCoupledDevice)6
(2)CIS(ContactImageSensor)7
(3)光学字符识别OCR(OpticCharacterRecognize)技术7
第四章使用技巧7
(1)确定合适的扫描方式7
(2)优化扫描仪分辨率8
(3)设置好扫描参数8
(4)设置好文件的大小8
(5)存储曲线并装入扫描软件9
(6)根据需要的效果放置好扫描对象9
(7)在玻璃平板上找到最佳扫描区域9
(8)使用透明片配件来获得最佳扫描效果9
(9)使扫描图象色域最大化9
第五章技术指标10
(1)分辨率10
(2)灰度级11
(3)色彩数11
(4)扫描速度11
(5)扫描幅面11
第六章扫描仪的维护11
(1)要保护好光学部件11
(2)做好定期的保洁工作12
第七章具体操作12
(1)选择最佳的扫描分辨率12
(2)插值分辨率的使用13
(3)放大较小的图像13
(4)缩放比例13
(5)图像增强13
(6)亮度,对比度和曝光工具13
(7)暗调和高光工具13
(8)曲线工具14
(9)滤波器工具14
(10)工具及色彩校正工具14
(11)文件格式14
(12)选择打印方式14
(13)其它操作14
(14)保持扫描仪的清洁15
第八章应用15
(1)
便携式扫描仪作为全方位扫描解决方案,具有巨大的市场潜力。
15
(2)
便携式扫描仪的使用范围十分广泛15
(3)
适用于任何人群。
(4)从打印页上扫描文字和图形。
参考文献16
第一章原理
接触式图像传感器CIS这个名词虽然是近些年才开始流行,但事实上这种技术却几乎是与CCD技术同时诞生的,只是出于商业上的考虑,此前没有大规模流行。
现在随着轻薄风尚的流行,它便又被重新提上了舞台,绝大多数手持式扫描仪都采用了CIS技术。
使用CCD作为感光元件的扫描仪,由于需要通过一系列透镜、反射镜等组成的光学系统将图像传送到CCD芯片上,所以体积一般比较大。
而使用CIS光学转换器件的扫描仪,由于采用的是一列内置的LED发光二极管照明,直接接触在原稿表面读取图像数据,因此使用CIS
技术的扫描仪没有附加的光学部件,移动部分又轻又小,整个扫描仪可以做得非常轻薄。
在过去,扫描仪的品质,一直是CCD呈绝对领先态势,这主要是由CIS器件的性能所决定的,另外CIS扫描的景深比较小,扫描稿件要求比较平整,相反CCD扫描仪景深大,可以轻松扫描立体实物。
不过现在随着技术的发展,同级别的产品之间,这种性能差距可谓消失殆尽。
首先是,CIS通过改进如采用铰链机构也可以扫描3D物体,并且提高了分辨率。
它还有CCD扫描仪无可比拟的优势,比如结构简单、体积轻薄,CIS扫描仪生产流程非常简化,易于运输,故障率低且易于维修,与CCD扫描仪比起来更加抗震,对运输和使用环境的要求不是非常严格。
另外,CCD扫描仪一般使用冷阴极管做光源,这种光源需要1分钟左右的预热才能稳定发光,扫描仪打开后不能立刻使用;
CIS扫描仪随时开机都可以进行扫描。
就当前技术水平而言,不可否认的是CCD扫描仪图像品质更为出色,而CIS扫描仪体积小巧,则非常适合于空间比较拥挤的环境,如办公室或家庭。
第二章仪器结构
扫描系统中除了扫描仪外,扫描的有效组成要素由以下组件构成。
连接扫描仪和计算机的SCSI讯号线
,目前多使用usb线。
控制扫描仪的工作软件,它是建立于扫描仪和应用程序之间的桥梁。
图像编辑软件、光学文件识别软件和印制板图形自动识别软件等。
显示彩色或灰色图像的显示器。
输出设备:
黑白或彩色激光打印机、热升华打印机,图文输出机或其它彩色打印设备。
除上述基本组件外还可以和下述附加设备匹配,使其具有更多的功能。
透射适配器(TMA)用于扫描透明胶片材料。
自动进纸器(ADF)自动进行最多达500页文本材料的连续扫描。
第三章核心部件
(1)CCD(ChargeCoupledDevice)CCD的中文名称是电荷耦合器件,与一般的半导体集成电路相似,它在一块硅单晶上集成了成千上万个光电三极管,这些光电三极管分成三列,分别被红、绿、蓝色的滤色镜罩住,从而实现彩色扫描。
光电三极管在受到光线照射时可产生电流,经放大后输出。
采用CCD的扫描仪技术经多年的发展已相当成熟,是目前市场上主流扫描仪主要采用的感光元件。
CCD的优势在于,经它扫描的图像质量较高,具有一定的景深,能扫描凹凸不平的物体;
温度系数较低,对于一般的工作,周围环境温度的变化可以忽略不计。
CCD的缺点有:
由于组成CCD的数千个光电三极管的距离很近(微米级),在各光电三极管之间存在着明显的漏电现象,各感光单元的信号产生的干扰降低了扫描仪的实际清晰度;
由于采用了反射镜、透镜,会产生图像色彩偏差和像差,需要用软件校正;
由于CCD需要一套精密的光学系统,故扫描仪体积难以做得很小。
(2)CIS(ContactImageSensor)CIS的中文名称是接触式图像感应装置。
它采用触点式感光元件(光敏传感器)进行感光,在扫描平台下1mm~2mm处,300~600个红、绿、蓝三色LED(发光二极管)传感器紧紧排列在一起,产生白色光源,取代了CCD扫描仪中的CCD阵列、透镜、荧光管和冷阴极射线管等复杂机构,把CCD扫描仪的光、机、电一体变成CIS扫描仪的机、电一体。
用CIS技术制作的扫描仪具有体积小、重量轻、生产成本低等优点,但CIS技术也有不足之处,主要是用CIS不能做成高分辨率的扫描仪,扫描速度也比较慢。
(3)光学字符识别OCR(OpticCharacterRecognize)技术OCR技术是在扫描技术的基础上实现字符的自动识别。
在获得纸面上反射光信号后,由OCR内部电路识别出字符,并将字符代码输入到计算机中预处理包括文字分离、正规化、平滑化、二值化和噪声消除等。
预处理的方法是将字符逐个分开,规范成大小一致的图像,经特殊处理和消除噪声,为后续处理创造条件。
如果被识别的是正规的铅印字符,一般可利用与基准图像重合比较的方法来识别字符,不必抽取字符图像中的特征。
若是手写字符,则需利用轮廓跟踪法抽取相应的字符特征。
抽取的特征是识别的依据,如笔划的长度、角度、端点、笔划分布、四周特征等,它们以多维数据的形式表示。
作为识别标准的学习图形,也以多维矢量的形式存放在识别辞典中。
所谓判决就是将事先保存的基准字符特征与抽取的字符特征进行比较,直至找到相应的基准字符为止。
目前OCR技术在识别数字、英文字符及印刷体汉字方面已获得成功。
第四章使用技巧
(1)确定合适的扫描方式使用扫描仪可以扫描图象、文字以及照片等,不同的扫描对象有其不同的扫描方式。
打开扫描仪的驱动,我们发现程序提供了三种扫描选项,其中“黑白”方式适用于白纸黑字的原稿,扫描仪会按照1个位来表示黑与白两种像素,这样会节省磁盘空间。
“灰度”则适用于既有图片又有文字的图文混排稿样,扫描该类型兼顾文字和具有多个灰度等级的图片。
“照片”适用于扫描彩色照片,它要对红绿蓝三个通道进行多等级的采样和存储。
在扫描之前,一定要先根据被扫描的对象,选择一种合适的扫描方式,才有可能获得较高的扫描效果。
(2)优化扫描仪分辨率扫描分辨率越高得到的图像越清晰,但是考虑到如果超过输出设备的分辨率,再清晰的图像也不可能打印出来,仅仅是多占用了磁盘空间,没有实际的价值。
因此选择适当的扫描分辨率就很有必要。
例如,准备使用600dpi分辨率的打印机输出结果,以600dpi扫描。
如果可能,在扫描后按比例缩小大幅图象。
例如,以600dpi扫描一张4*4英寸的图象,在组版程序中将它减为2*2英寸,则它的分辨率就是1200dpi。
(3)设置好扫描参数扫描仪在预扫描图像时,都是按照系统默认的扫描参数值进行扫描的,对于不同的扫描对象以及不同的扫描方式,效果可能是不一样的。
所以,为了能获得较高的图象扫描质量,可以用人工的方式来进行调整参数,例如当灰阶和彩色图像的亮度太亮或太暗时,可通过拖动亮度滑动条上的滑块,改变亮度。
如果亮度太高,会使图像看上去发白;
亮度太低,则太黑。
应该在拖动亮度滑块时,使图像的亮度适中。
同样的对于其他参数,可以按照同样的调整方法来进行局部修改,直到自己的视觉效果满意为止。
总之,一幅好的扫描图像不必再用图像处理软件中进行更多的调整,即可满足打印输出,而且最接近印刷质量。
(4)设置好文件的大小无论被扫描的对象是文字、图象还是照片,通过扫描仪输出后都是图象,而图象尺寸的大小直接关系到文件容量的大小,因此在扫描时应该设置好文件尺寸的大小。
通常,扫描仪能够在预览原始稿样时自动计算出文件大小,但了解文件大小的计算方法更有助于你在管理扫描文件和确定扫描分辨率时作出适当的选择。
二值图像文件的计算公式是:
水平尺寸×
垂直尺寸×
(扫描分辨率)2/8。
彩色图像文件的计算公式是:
(扫描分辨率)2×
3。
(5)存储曲线并装入扫描软件有时,为了得到最好的色彩和扫描对比度,先做低分辨率的扫描,在Photoshop中打开它,并用Photoshop的曲线功能来作色彩和对比度的改进。
存储曲线并装载回扫描软件,扫描仪现在将使用此色彩纠正曲线来建立更好的高分辨率文件。
如果用一类似的色域范围扫描若干个图象,可使用相同的曲线,并且也可以经常存储曲线,再根据需要装载回它们。
(6)根据需要的效果放置好扫描对象在实际使用图象的过程中,有时希望能够倾获得斜效果的图象,有很多设计者往往都是通过扫描仪把图象输入到电脑中,然后使用专业的图象软件来进行旋转,以使图象达到旋转效果,殊不知,这种过程是很浪费时间的,根据旋转的角度大小,图象的质量会下降。
如果事先就知道图象在页面上是如何放置的,那么使用量角器和原稿底边在滚筒和平台上放置原稿成精确的角度,会得到最高质量的图象,而不必在图象处理软件中再作旋转。
(7)在玻璃平板上找到最佳扫描区域为了能获得最佳的图象扫描质量,可以找到扫描仪的最侍扫描区域,然后把需要扫描的对象放置在这里,以获得最佳,最保真的图象效果。
具体寻找的步骤如下:
首先将扫描仪的所有控制设成自动或默任状态,选中所有区域,接着再以低分辨率扫描一张空白,白色或不透明块的样稿;
然后再用专业的图象处理软件Photoshop来打开该样稿,使用该软件中的均值化命令(Equalize菜单项)对样稿进行处理,处理后就可以看见在扫描仪上哪儿有裂纹,条纹,黑点。
可以打印这个文件,剪出最好的区域(也就是最稳定的区域),以帮助放置图象。
(8)使用透明片配件来获得最佳扫描效果许多平板扫描仪配有放在扫描床顶端的透明片配件。
为得到透明片或幻灯片的最佳扫描,从架子和幻灯片安装架上取下图片并安装其在玻璃扫描床上,反面朝下(反面通常是毛面)。
用黑色的纸张剪出面具,覆盖除稿件被设置的地方之外的整个扫描床。
这将在扫描期间减少闪耀和过份暴光。
同样地,扫描三维物体时,用颜色与你扫描的物体对比强烈的物体覆盖扫描仪的盖子。
这将帮助你更容易用PhotoshopColorRange工具选择它。
(9)使扫描图象色域最大化为充分利用30或36位的扫描仪增加色彩范围,使用扫描仪软件(象Agfa的FotoTune)或其它公司的软件尽量对色彩进行调节.因为Photoshop软件仅限24位图象,所以图象可能以最宽的色域范围被插入。
(10)使用无网花技术来扫描印刷品当扫描印刷品时,在图象的连续调上会有网花出现。
如果扫描仪没有去网功能,尝试寻找使网花最小的分辨率。
常常,与印刷品网线一样或一倍的分辨率可能奏效。
一旦你得到相当好的扫描,使用Photoshop是GaussianBlur过滤器(用小于1象素的设置)稍微柔化网花直至看不出。
然后应用UnsharpMask使图象锐利回来。
也能通过稍微旋转图象来改进扫描,这是因为改变了连续调的网角。
对黑白图象旋转45度正好,对于CMYK图象,将需要实验。
第五章技术指标
(1)分辨率分辨率是扫描仪最主要的技术指标,它表示扫描仪对图像细节上的表现能力,即决定了扫描仪所记录图像的细致度,其单位为PPI(PixelsPerInch)。
通常用每英寸长度上扫描图像所含有像素点的个数来表示。
目前大多数扫描的分辨率在300~2400PPI之间。
PPI数值越大,扫描的分辨率越高,扫描图像的品质,但这是有限度的。
当分辨率大于某一特定值时,只会使图像文件增大而不易处理,并不能对图像质量产生显著的改善。
对于丝网印刷应用而言,扫描到600PPI就已经足够了。
扫描分辨率一般有二种:
真实分辨率(又称光学分辨率)和插值分辨率。
光学分辨率就是扫描仪的实际分辨率,它决定了图像的清晰度和锐利度的关键性能指标。
插值分辨率则是通过
软件运算的方式来提高分辨率的数值,即用插值的方法将采样点周围遗失的信息填充进去,因此也被称作软件增强的分辨率。
例如扫描仪的光学分辨率为300PPI,则可以通过软件插值运算法将图像提高到600PPI,插值分辨率所获得的细部资料要少些。
尽管插值分辨率不如真实分辨率,但它却能大大降低扫描仪的价格,且对一些特定的工作例如扫描黑白图像或放大较小的原稿时十分有用。
(2)灰度级灰度级表示图像的亮度层次范围。
级数越多扫描仪图像亮度范围越大、层次越丰富,目前多数扫描仪的灰度为256级。
256级灰阶中以真实呈现出比肉眼所能辨识出来的层次还多的灰阶层次。
(3)色彩数色彩数表示彩色扫描仪所能产生颜色的范围。
通常用表示每个像素点颜色的数据闰数即比特位(bit)表示。
所谓bit这是计算机最小的存贮单位,以0或1来表示比特位的值,越多的比特位数可以表现越复杂的图像资讯。
例如常说的真彩色图像指的是每个像素点由三个8比特位的彩色通道所组成即24位二进制数表示,红绿蓝通道结合可以产生2^24=16.67M(兆)种颜色的组合,色彩数越多扫描图像越鲜艳真实。
(4)扫描速度扫描速度有多种表示方法,因为扫描速度与分辨率,内存容量,软盘存取速度以及显示时间,图像大小有关,通常用指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间来表示。
(5)扫描幅面表示扫描图稿尺寸的大小,常见的有A4.A3.A0幅面等。
第六章扫描仪的维护
(1)要保护好光学部件扫描仪在扫描图象的过程中,通过一个叫光电转换器的部件把模拟信号转换成数字信号,然后再送到计算机中的。
这个光电转换设置非常精致,光学镜头或者反射镜头的位置对扫描的质量有很大的影响。
因此在工作的过程中,不要随便地改动这些光学装置的位置,同时要尽量避免对扫描仪的震动或者倾斜。
遇到扫描仪出现故障时,不要擅自拆修,一定要送到厂家或者指定的维修站去;
另外在运送扫描仪时,一定要把扫描仪背面的安全锁锁上,以避免改变光学配件的位置。
(2)做好定期的保洁工作扫描仪可以说是一种比较精致的设备,平时一定要认真做好保洁工作。
扫描仪中的玻璃平板以及反光镜片、镜头,如果落上灰尘或者其他一些杂质,会使扫描仪的反射光线变弱,从而影响图片的扫描质量。
为此,一定要在无尘或者灰尘尽量少的环境下使用扫描仪,用完以后,一定要用防尘罩把扫描仪遮盖起来,以防止更多的灰尘来侵袭。
当长时间不使用时,还要定期地对其进行清洁。
清洁时,可以先用柔软的细布擦去外壳的灰尘,然后再用清洁剂和水对其认真地进行清洁。
接着再对玻璃平板进行清洗,由于该面板的干净与否直接关系到图象的扫描质量,因此在清洗该面板时,先用玻璃清洁剂来擦拭一遍,接着再用软干布将其擦干擦净。
第七章具体操作
扫描的过程相当简单,把要扫描的材料放在扫描仪的玻璃台面上,运行扫描软件,并按一下“扫描”键,扫描仪就将图像扫描到图像编辑软件中,而且能以文件格式存贮。
为了得到最佳的扫描效果,需要了解影响扫描质量的因素。
(1)选择最佳的扫描分辨率在设定,选择扫描分辨率时,需要综合考虑扫描的图像类型和输出打印的方式。
如果以高的分辨率扫描图像需更长的时间,更多内存和磁盘空间,同时分辨率越高,扫描得到的图像就越大,因此在保持良好图像质量的前提下应尽量选择最低的分辨率,使文件不至于太大。
印刷行业所采用的分辨率用LPI(LinePerInch)每英寸线数来度量。
与电子图像的分辨率(DPI)是不同的。
计算最佳分辨率简易办法是用输出设备所打印的线数(LPI)乘以1.5~2.0,例如扫描图像适用133LPI的杂志印刷,最佳分辨率应该是133×
1.5≈200PPI。
在通常情况下,推荐使用的分辨率如下表,表中MPR表示“MatchPrintersResolution”即与打印相匹配的分辨率。
输出设备线条图像灰度图像彩色图像彩色热升华打印机MPRMPRMPR黑白激光打印机MPR75DPI75DPI彩色喷墨、热感式打印机MPR100-150DPI100-150DPI印刷机或图文输出机MPR150-300DPI150-300DPI以高阶的彩色图像系统处理连续的图像时需较高的分辨率,因为较高分辨率可以明显改善图像中像素的细节和清晰程度。
(2)插值分辨率的使用扫描墨白图像或放大较小的原稿时,插值分辨率十分有用。
当扫描黑白图像时,将分辨率设为和输出的分辨率相等。
如黑白图像用1200DPI的输出设备打印线条图像,就用1200PPI的插值分辨率可得到良好的图象,产生平滑的线条,消除部分锯齿影响。
(3)放大较小的图像当使用最大光学分辨率是300PPI扫描仪扫描1×
2英寸的图片,如果用300PPI的分辨率可得到原尺寸,而希望将图像放大两倍而不失其细节,则扫描分辨率仍定于300PPI,而缩放比例设定于200%,扫描时相当于使用600PPI的插值分辨率,虽然打印出来的尺寸放大一倍,但图像的细节和清晰度仍相当好。
(4)缩放比例缩放比例可在扫描过程中产生较大或较小的图像。
这样当扫描得到的图像送到编辑图像程式中时,无需改变图像的大小。
在扫描过程中,缩放比例与分辨率成反比,分辨率越低,图像缩放的比例越大,使用最大分辨率时,缩放比例只能小于1。
(5)图像增强在扫描过程中,提供一系列工具用来调整图像的色彩和提高图像的质量。
这些工具包括亮度、对比度和曝光工具,暗调与高光工具、曲线工具、滤波器工具、差色工具、自动工具以及色彩校正工具。
(6)亮度,对比度和曝光工具该工具可改变整个图像的亮度和对比度,对比度小的图像,在黑与与白之间的灰度层次较多,可分辨的细节也多,显得平滑顺畅一些;
反之,对比度大的图像,在黑与白之间的灰度层次较少,可分辨的细节也少,显得反差明显。
对比度获得明暗层次的数目,亮度则确定这些层次的光亮程度,同时,曝光工具则会增减图像中光线的强度,使得图像在处理中显现更多的细节。
(7)暗调和高光工具该工具可调整图像的暗调和高光区,可以选择新的暗调点作为最暗的数据值;
也可以选择新的高光点作为最亮的数据值,其效果是显示出图像的更多细节,很适用于图像数据局限于很小的灰度及彩色范围。
(8)曲线工具曲线工具可以修改Gamma曲线,Gamma曲线修改图像的灰度中间调范围的对比度,修改时不影响暗调和高光特性,配合使用曲线和高光工具,可有效地控制图像的色调值。
(9)滤波器工具滤波器工具可以产生特殊的图像效果,滤波器工具包括模糊、更模糊,锐化、更锐化,边缘增强和图像的立体效果等。
4.5自动对比度控制该工具通过调整Gamma曲线以及暗调和高光值,改善扫描图像的对比度。
(10)工具及色彩校正工具着色工具调整图像的色调和饱和度,所谓图像的色调就是不同颜色之间的区别,而饱和度是指彩色的密度。
色彩校正工具为图像提供一般特性文件,使图像形成准确而栩栩如生的色彩。
(11)文件格式通常扫描图像以图形文件的方式储存,有数种可使用图像的文件格式。
如TIFF(标志图像文件格式)是目前最常用的图形文件格式之一;
EPS适用储存矢量图;
还有PSD、GIF和PCX等,每种文件格式都有它的适用范围和优缺点,为了得到最佳的扫描结果,应该熟悉每一种图像格式的优劣并了解它们与图像编辑软件和输出打印设备的兼容性。
(12)选择打印方式扫描图像可以使用不同的设备打印输出,如激光喷墨和点阵式黑白打印机,彩色喷墨打印机、彩色热升华打印机以及印刷机等。
硬件设备扫描作业选用必要的硬件设施,如36bit扫描仪比24bit扫描仪能够得到更为丰富的色彩和灰度细节。
计算机必须拥有足够的内存(RAM)和储存空间,即计算机有储存不同大小和分辨率的黑白、灰度及彩色图像的资源需求。
同时检测显示卡和图像显示器是否可以显示高分辨率、高质量的图像。
(13)其它操作在扫描时要选用好的原稿因为原稿对于得到质量的扫描结果是十分得要的,即使扫描仪软件和图像编辑程式有改善图像质量的能力,但对于那些焦距不准、画面模糊、污损或者光敏很差的图像,不管花费多大精力处理都是无济于事的。
(14)保持扫描仪的清洁扫描仪镜面如果有灰尘、斑点,要用干净的抹布蘸无水酒精擦拭干净,以免影响扫描效果。
合理使用扫描仪的错误侦测和自我诊断功能以达到最大的操作方便性
第八章应用
本产品可以在各种场合作为扫描工具使用。
它可以使用于报纸、杂志、书籍、笔记、发票、合同、素描、重要文件、证明书、规划图、地图、参考材料等。
便携式扫描仪的使用范围十分广泛。
可以在任何地方
,任何场合(飞机内、客户的办公室、图书馆、公共汽车上)、任何文档,不管是什么资料,都可以记录成文件供阅览和打印
例如:
商务人员、工程师、会计师、记者,保险代理商、政府官员、老师、学生、律师、图像设计师、建筑设计管理人员、办公室管理等。
每页大约需要4秒,在几秒钟之内就能扫描一整页可以存储300页的文字内容。
连接到WindowsPC的USB接口,就可以看到扫描的页面了,非常方便。
参考文献
徐红兵,任乃飞.ATOS流动式光学扫描仪系统标定.工具技术,2006
王勇;
数字图像设备颜色特征化及其再现理论与技术研究[D];
浙江大学;
2006年
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