Сканер изображений – часто сокращенный до сканера , хотя этот термин неоднозначен вне контекста ( сканер штрих-кода, сканер компьютерной томографии и т. Д.) — это устройство, которое оптически сканирует изображения, печатный текст, почерк или объект и преобразует его в цифровое изображение. Обычно используемые в офисах — это разновидности настольного планшетного сканера, где документ помещается в стеклянное окно для сканирования. Ручные сканеры , в которых устройство перемещено вручную, превратились из текстовых сканеров «палочки» в 3D-сканеры, используемые для промышленного дизайна, обратной инженерии, тестирования и измерения, ортопедии , игр и других приложений. Сканеры с механическим управлением, которые перемещают документ, обычно используются для широкоформатных документов, где планшетный дизайн будет непрактичным.
Современные сканеры обычно используют в качестве датчика изображения устройство с зарядовой связью (CCD) или датчик контактных изображений (CIS), тогда как барабанные сканеры , разработанные ранее и все еще используемые для максимально возможного качества изображения, используют фотоумножитель (PMT) в качестве датчик изображений. Ротационный сканер, используемый для высокоскоростного сканирования документов, представляет собой тип барабанного сканера, который использует ПЗС-матрицу вместо фотоумножителя. Бесконтактные планетарные сканеры, по существу, фотографируют тонкие книги и документы. Все эти сканеры производят двумерные изображения предметов, которые обычно плоские, но иногда сплошные. 3D-сканеры создают информацию о трехмерной структуре твердых объектов. а отводится к 1924 году. Компания Hurschmann утверждает, banana был изобретен Ричардом Хиршманом в 1924 году. В этом же году по версии компании Genrad существовавшей в то время, конструкция штыря с подпружиненными частями для легкого съема штекера была изобретена в США.
Цифровые камеры могут использоваться для тех же целей, что и специальные сканеры. По сравнению с истинным сканером изображение камеры подвержено некоторым искажениям, отражениям, теням, низкой контрастности и размытию из-за дрожания камеры (уменьшено в камерах со стабилизацией изображения ). Разрешение достаточно для менее требовательных приложений. Цифровые камеры предлагают преимущества скорости, мобильности и бесконтактной оцифровки толстых документов, не повреждая книжный спинной хребет. По состоянию на 2010 год [обновление] технологии сканирования объединяли 3D-сканеры с цифровыми камерами для создания полноцветных, реалистичных 3D-моделей объектов.
В области биомедицинских исследований устройства обнаружения микрочипов ДНК также называются сканерами. Эти сканеры представляют собой системы с высоким разрешением (до 1 мкм / пиксель), аналогичные микроскопам. Обнаружение осуществляется через ПЗС или фотоумножитель.
История
Современные сканеры считаются преемниками устройств ранней телефотографии и приема факсимильных сообщений.
Pantelegraph (итальянский: pantelegrafo ; французский: pantélégraphe ) был ранней формой факсимильной машины, передающей по обычным телеграфным линиям, разработанным Джованни Каселли , коммерчески использовавшимся в 1860-х годах, что стало первым таким устройством для практического обслуживания. Он использовал электромагниты для управления и синхронизации движения маятников в источнике и в удаленном месте, для сканирования и воспроизведения изображений. Он может передавать почерк, подписи или рисунки в пределах до 150 х 100 мм.
Белинограф Эдуарда Белина 1913 года, отсканированный с использованием фотоэлемента и переданный по обычным телефонным линиям, послужил основой для службы AT & T Wirephoto. В Европе услуги, похожие на wirephoto, назывались Белино. Он использовался информационными агентствами с 1920-х по середину 1990-х годов и состоял из вращающегося барабана с одним фотоприемником со стандартной скоростью 60 или 120 об / мин (более поздние модели до 240 об / мин). Они посылают линейный аналоговый сигнал АМ через стандартные телефонные голосовые линии к рецепторам, которые синхронно печатают пропорциональную интенсивность на специальной бумаге. Цветные фотографии были отправлены в виде трех разделенных RGB- фильтров изображений последовательно, но только для особых событий из-за затрат на передачу.
Типы
Барабанный
Драйверы сканируют информацию изображения с помощью фотоумножителей (PMT), а не массивы с зарядовой связью (CCD), найденные в планшетных сканерах и недорогих пленочных сканерах . «Рефлексивные и прозрачные оригиналы установлены на акриловом цилиндре, барабане сканера, который вращается с высокой скоростью, когда он проходит сканируемый объект перед прецизионной оптикой, которая доставляет информацию об изображении в PMT. Современные сканеры цветных барабанов используют три согласованных PMT, которые читают красный, синий и зеленый свет соответственно. Свет от оригинального произведения разбит на отдельные красные, синие и зеленые лучи на оптической скамье сканера с дихроичными фильтрами ». Фотоумножители предлагают превосходный динамический диапазон, и по этой причине барабанные сканеры могут извлекать больше деталей из областей с темной тенью прозрачности, чем планшетные сканеры с использованием ПЗС-датчиков. Меньший динамический диапазон ПЗС-датчиков по сравнению с фотоумножителями может привести к потере тени, особенно при сканировании очень плотной прозрачной пленки. В то время как механики различаются по производителю, большинство барабанных сканеров пропускают свет от галогенных ламп, хотя система фокусировки предназначена для освещения как отражающих, так и прозрачных оригиналов.
Барабанный сканер получает свое название от чистого акрилового цилиндра, барабана, на котором оригинальные работы монтируются для сканирования. В зависимости от размера можно монтировать оригиналы до 20 «x28», но максимальный размер зависит от производителя. «Одной из уникальных особенностей барабанных сканеров является возможность независимо контролировать площадь образца и размер диафрагмы. Размер выборки — это область, которую считыватель считывает для создания отдельного пикселя. Диафрагма — это фактическое открытие, которое позволяет свету в оптический сканер сканера. Возможность управления диафрагмой и размером выборки в отдельности особенно полезна для сглаживания зернистости пленки при сканировании черно-белых и цветных негативных оригиналов ».
В то время как барабанные сканеры способны сканировать как отражающие, так и прозрачные изображения, высококачественный планшетный сканер может производить хорошее сканирование из отражающих изображений. В результате барабанные сканеры редко используются для сканирования отпечатков, так что легкодоступные высококачественные недорогие планшетные сканеры. Фильм, однако, заключается в том, что барабанные сканеры по-прежнему являются инструментом выбора для высокопроизводительных приложений. Поскольку пленка может быть смонтирована на барабане сканера, что повышает резкость и маскирует пыль и царапины, а из-за исключительной чувствительности PMT барабанные сканеры способны захватывать очень тонкие детали в оригиналах плёнок.
Ситуация с 2014 года [обновление] заключалась в том, что только несколько компаний продолжали выпускать и обслуживать барабанные сканеры. В то время как цены на новые и использованные единицы упали с начала 21-го века, они по-прежнему были намного более дорогостоящими, чем планшетные и пленочные сканеры CCD. Качество изображения, производимое планшетными сканерами, улучшилось до такой степени, что лучшие были пригодны для многих операций графического искусства, и они заменили барабанные сканеры во многих случаях, поскольку они были дешевле и быстрее. Тем не менее, барабанные сканеры с превосходным разрешением (до 24 000 PPI ), цветовая градация и структура стоимости продолжали использоваться для сканирования увеличенных изображений, а также для архивирования фотографий в музеях и печати высококачественных книг и журналов объявления. Поскольку вторичные барабанные сканеры стали более многочисленными и менее дорогостоящими, многие фотографы из них приобрели их.
Планшетный
Этот тип сканера иногда называют отражающим сканером, потому что он работает, сияя белым светом на объект, который нужно отсканировать, и считывая интенсивность и цвет света, который отражается от него, обычно линия за раз. Они предназначены для сканирования отпечатков или других плоских непрозрачных материалов, но некоторые из них имеют доступные адаптеры прозрачности, которые по ряду причин в большинстве случаев не очень хорошо подходят для сканирования пленки.
CCD-сканер
«Планшетный сканер обычно состоит из стеклянного стекла (или плиты ), под которым имеется яркий свет (часто ксеноновый , светодиодный или холодный катодный флуоресцентный ), который освещает панель и движущуюся оптическую матрицу в CCD- сканировании. сканеры обычно содержат три ряда (массивы) датчиков с красными, зелеными и синими фильтрами ».
Сканер CIS
Сканирование контактного изображения (CIS) состоит из движущегося набора красных, зеленых и синих светодиодов, стробированных для освещения и подключенной монохроматической фотодиодной матрицы под матрицей стержневых линз для сбора света. «Изображения, которые нужно отсканировать, располагаются лицевой стороной вниз на стекле, над ним снижается непрозрачная крышка, чтобы исключить окружающий свет, а матрица датчиков и источник света перемещаются поперек панели, читая всю область. Поэтому изображение видимо для детектора только из-за света, который он отражает. Прозрачные изображения не работают таким образом и требуют специальных аксессуаров, которые освещают их с верхней стороны. Многие сканеры предлагают это как вариант ».
Пленочный сканер
Этот тип сканера иногда называют сканером или сканером прозрачности, и он работает, передавая узко сфокусированный луч света через пленку и считывая интенсивность и цвет появившегося света. «Обычно в несущую вставляются неразрезанные полоски пленки до шести кадров или четыре монтажных слайда, которые перемещаются шаговым двигателем через объектив и ПЗС-датчик внутри сканера. Некоторые модели в основном используются для таких же -касканные сканеры. Сканеры фильмов сильно отличаются ценой и качеством ». Самые дешевые специализированные сканеры фильмов могут иметь менее 50 долларов, и их может быть достаточно для скромных потребностей. Оттуда они поднимаются вверх по ступенчатым уровням качества и расширенным функциям вверх по пяти цифрам. «Специфичность зависит от бренда и модели, а конечные результаты в значительной степени определяются уровнем сложности оптической системы сканера и, что не менее важно, сложностью программного обеспечения для сканирования».
Роликовый сканер
Имеются сканеры, которые тянут плоский лист через сканирующий элемент между вращающимися роликами. Они могут обрабатывать только отдельные листы до указанной ширины (обычно около 210 мм, ширину многих печатных букв и документов), но могут быть очень компактными, просто требуя пару узких роликов, между которыми проходит документ. Некоторые из них портативны , питаются от батарей и имеют собственное хранилище, что в конечном итоге переносит хранимые сканы на компьютер через USB или другой интерфейс.
3D-сканер
3D-сканер — это устройство, которое анализирует объект или среду реального мира для сбора данных по своей форме и, возможно, по внешнему виду (например, цвета). Собранные данные затем могут быть использованы для построения цифровых трехмерных моделей . Для создания этих устройств 3D-сканирования можно использовать множество различных технологий; каждая технология имеет свои собственные ограничения, преимущества и затраты. Многие ограничения в виде объектов, которые могут быть оцифрованы , все еще присутствуют, например, оптическая технология, могут столкнуться со многими трудностями с блестящими, зеркальными или прозрачными объектами. Например, промышленная компьютерная томография и 3D-сканеры с структурированным освещением могут использоваться для создания цифровых 3D-моделей без разрушительного тестирования . Собранные данные 3D полезны для широкого круга приложений. Эти устройства широко используются в индустрии развлечений в производстве фильмов и видеоигр, в том числе в виртуальной реальности . Другие распространенные применения этой технологии включают захват движения , промышленный дизайн , ортопедию и протезирование , обратную инженерию и прототипирование , контроль качества / инспекцию и оцифровку культурных артефактов.
Планетарный сканер
Планетарные сканеры сканируют тонкий объект без физического контакта.
Ручные сканеры перемещаются по объекту, который будет отображаться вручную. There are two different types: document and 3D scanners. Существует два разных типа: документ и 3D-сканеры.
Ручной сканер документов
Ручные сканеры документов — это ручные устройства, которые перетаскиваются по поверхности изображения для сканирования вручную. Сканирование документов таким образом требует постоянной руки, поскольку неравномерная скорость сканирования создает искаженные изображения. индикаторный индикатор на сканере указывает, что движение слишком быстрое. У них обычно есть кнопка «старт», которая удерживается пользователем на время сканирования. Некоторые переключатели для установки оптического разрешения и ролик, который генерирует тактовый импульс для синхронизации с компьютером. Старые ручные сканеры были монохромными и производили свет из массива зеленых светодиодов, чтобы освещать изображение. Более поздние сканируют в монохромном или цветном, по желанию. Ручной сканер может иметь небольшое окно, через которое сканируемый документ может быть отсканирован. В начале 1990-х годов многие ручные сканеры имели собственный интерфейсный модуль, специфичный для определенного типа компьютеров, таких как Atari ST или Commodore Amiga. С момента внедрения стандарта USB это наиболее часто используемый интерфейс. сканеры гораздо более узкие, чем большинство обычных документов или размеров книг, программное обеспечение (или конечный пользователь), необходимое для объединения нескольких узких «полосок» отсканированного документа для создания готового изделия. Недорогие портативные ручные сканеры с ручным управлением с батарейным питанием, обычно способные сканировать область шириной, как обычная буква, и намного дольше остаются доступными с 2014 года.
Ручной 3D сканер
Портативные 3D-сканеры используются в промышленном дизайне, обратном проектировании, инспекции и анализе, цифровом производстве и медицинских приложениях. Чтобы компенсировать неравномерное движение человеческой руки, большинство систем 3D-сканирования основываются на размещении эталонных маркеров, обычно клеящих отражающих вкладок, используемых сканером для выравнивания элементов и маркировки позиций в пространстве.
Портативные
Сканеры изображений обычно используются вместе с компьютером, который управляет сканером и сохраняет сканирование. Для использования вдали от компьютера доступны небольшие портативные сканеры, работающие с рулонами или с «скользящим» ручным управлением, работающие от батарей и с возможностью хранения. Хранимые сканы могут быть переданы позже. Многие могут сканировать как небольшие документы, такие как визитные карточки, так и до получения документов, а также документы размером с письмо.
Приложения для смартфонов
Камера с более высоким разрешением, установленная на некоторых смартфонах, позволяет производить качественное сканирование документов, снимая фотографию с камеры телефона и обрабатывая ее с помощью сканирующего приложения, диапазон из которых доступен для большинства операционных систем телефона, чтобы отбелить фон страницы, правильное искажение перспективы, чтобы форма прямоугольного документа была скорректирована, конвертирована в черно-белое и т. д. Многие такие приложения могут сканировать многостраничные документы с последующими экспозициями камеры и выводить их либо как один файл, либо несколько файлы страниц. Некоторые приложения для сканирования смартфонов могут сохранять документы непосредственно в онлайн-хранилищах, таких как Dropbox и Evernote , отправлять по электронной почте или факсу через шлюзы по электронной почте.
Приложения для смартфонов можно разделить на три категории:
— Приложения для сканирования документов, предназначенные в первую очередь для обработки документов и вывода PDF, а иногда и файлов JPEG
— Приложения для сканирования фотографий, которые выводят файлы JPEG, и имеют функции редактирования, полезные для фото, а не для редактирования документов
— Приложения для чтения штрих-кодов, подобные штрих- коду, которые затем ищут в Интернете информацию, связанную с кодом.
Качество сканирования
Цветные сканеры обычно считывают данные RGB ( красный-зеленый-синий ) из массива. Затем эти данные обрабатываются с помощью некоторого запатентованного алгоритма для коррекции различных условий воздействия и отправляются на компьютер через интерфейс ввода / вывода устройства (обычно USB , до которого был SCSI или двунаправленный параллельный порт в старых устройствах).
Глубина цвета зависит от характеристик массива сканирования, но обычно составляет не менее 24 бит. Высококачественные модели имеют 36-48 бит глубины цвета.
Другим параметром для сканера является его разрешение , измеренное в пикселях на дюйм (ppi), иногда более точно обозначаемое как образцы на дюйм (spi). Вместо использования истинного оптического разрешения сканера, единственного значимого параметра, производители хотели бы ссылаться на интерполированное разрешение , которое намного выше благодаря программной интерполяции . По состоянию на 2009 год, high-end планшетный сканер может сканировать до 5400 точек на дюйм, а барабанные сканеры имеют оптическое разрешение от 3000 до 24 000 точек на дюйм.
«Эффективное разрешение» — истинное разрешение сканера и определяется с помощью тестовой диаграммы разрешения. Эффективное разрешение большинства потребительских планшетов сканера значительно ниже, чем у данного оптического разрешения. Например, Epson V750 Pro с оптическим разрешением, предоставленным производителем как 4800dpi и 6400dpi (двойной объектив), но проверенный «В соответствии с этим мы получаем разрешение всего около 2300 dpi — это всего лишь 40% заявленной резолюции !» Динамический диапазон, как утверждается, составляет 4,0 Dmax, но «Что касается диапазона плотности Epson Perfection V750 Pro, который обозначен как 4,0, нужно сказать, что здесь он не достигает высококачественных сканеров или пленок.»
Производители часто заявляют, что интерполированные резолюции достигают 19 200 ppi; но такие цифры не имеют значимого значения, поскольку количество возможных интерполированных пикселей неограниченно, и это не увеличивает уровень захваченных деталей.
Размер создаваемого файла увеличивается с квадратом разрешения удвоение разрешения в четыре раза превышает размер файла. Должно быть выбрано разрешение, которое находится в пределах возможностей оборудования, сохраняет достаточную детализацию и не создает файл с чрезмерным размером. Размер файла может быть уменьшен для данного разрешения, используя методы сжатия с потерями, такие как JPEG , при некоторой стоимости по качеству. Если требуется наилучшее качество, следует использовать сжатие без потерь. Файлы с уменьшенным качеством меньшего размера могут быть получены из такого изображения при необходимости (например, изображение, предназначенное для печати на полной странице, и гораздо меньший файл, который будет отображаться как часть быстрой загрузки веб-страницы).
Чистота может быть уменьшена шумом сканера, оптической вспышкой, плохим аналого-цифровым преобразованием, царапинами, пылью, кольцами Ньютона , датчиками фокуса, неправильной работой сканера и плохим программным обеспечением. Говорят, что сканеры барабанов производят самые чистые цифровые изображения пленки, а затем высокоскоростные сканеры для пленки, которые используют более крупные датчики Kodak Tri-Linear.
Третий важный параметр для сканера — его диапазон плотности (Dynamic Range) или Drange (см. Денситометрия ). Диапазон высокой плотности означает, что сканер способен записывать данные тени и детали яркости в одном сканировании. Плотность пленки измеряется на основе 10 шкал логарифма и варьируется от 0,0 (прозрачный) до 5,0, около 16 остановок. Диапазон плотности — это пространство, занимаемое шкалой от 0 до 5, а Dmin и Dmax обозначают, где наименьшие плотные и самые плотные измерения на отрицательной или положительной пленке. Диапазон плотности отрицательной пленки до 3,6d, тогда как динамический диапазон слайдов составляет 2,4 д. Диапазон отрицательной плотности цвета после обработки 2.0d благодаря сжатию 12 остановок в небольшой диапазон плотности. Dmax будет самым плотным на слайд-пленке для теней и плотнее на негативной пленке для бликов. Некоторые слайд-пленки могут иметь Dmax близко к 4.0d с правильной экспозицией, а также черно-белую негативную пленку.
Сканеры для планшетных компьютеров на потребительском рынке имеют динамический диапазон в диапазоне 2.0-3.0, что может быть неадекватным для сканирования всех типов фотопленки , поскольку Dmax может быть и часто находится между 3.0d и 4.0d с традиционной черно-белой пленкой. Цветная пленка сжимает 12 остановок возможных 16 остановок (широта пленки) только на 2,0d пространства благодаря процессу связывания красителя и удалению всего серебра из эмульсии. Таким образом, цветная негативная пленка сканирует самый легкий из всех типов пленок на самом широком диапазоне сканеров. Поскольку традиционная черно-белая пленка сохраняет изображение, создающее серебро после обработки, диапазон плотности может быть почти вдвое больше, чем у цветной пленки. Это затрудняет сканирование традиционной черно-белой пленки и требует сканера с динамическим диапазоном по крайней мере 3.6d, но также и Dmax от 4.0d до 5.0d. Высококачественные (фотолаборатории) планшетные сканеры могут достигать динамического диапазона 3,7, а Dmax — около 4.0d. Выделенные сканеры фильмов имеют динамический диапазон между 3.0d-4.0d. Сканеры офисных документов могут иметь динамический диапазон менее 2.0d. Сканеры барабанов имеют динамический диапазон 3,6-4,5.
Объединяя полноцветные изображения с 3D-моделями, современные ручные сканеры способны полностью воспроизводить объекты в электронном виде. Добавление 3D-цветных принтеров обеспечивает точную миниатюризацию этих объектов с приложениями во многих отраслях и профессиях.
Для приложений сканера качество сканирования сильно зависит от качества камеры телефона и от кадрирования, выбранного пользователем приложения.
Подключение к компютеру
Сканирование должно практически всегда передаваться со сканера на компьютер или систему хранения информации для дальнейшей обработки или хранения. Существуют две основные проблемы: физическое подключение сканера к компьютеру и как приложение извлекает информацию из сканера.
Прямое физическое подключение к компьютеру
Размер файла сканирования может составлять до 100 мегабайт для формата 600 DPI 23 x 28 см (9 «x11») (немного больше, чем A4 ) несжатого 24-битного изображения. Scanned files must be transferred and stored. Отсканированные файлы должны быть переданы и сохранены. Сканеры могут генерировать этот объем данных за считанные секунды, что делает быстрое соединение желательным.
Сканеры обмениваются данными с их хост-компьютером, используя один из следующих физических интерфейсов, перечисляющий грубо от медленного к быстрому:
Параллельный порт. Подключение через параллельный порт является самым медленным методом общей передачи. Ранние сканеры имели параллельные порты, которые не могли передавать данные быстрее 70 килобайт в секунду. Основным преимуществом соединения с параллельным портом было экономическое и пользовательское умение: он избегал добавления интерфейсной платы к компьютеру.
GPIB — общая шина интерфейса общего назначения. Некоторые барабанные сканеры, такие как Howtek D4000, отличались интерфейсом SCSI и GPIB. Последний соответствует стандарту IEEE-488, представленному в середине 70-х годов. Интерфейс GPIB использовался только несколькими производителями сканеров, в основном обслуживающими среду DOS / Windows. Для систем Apple Macintosh National Instruments предоставила интерфейсную карту NuBus GPIB.
Малый компьютерный системный интерфейс (SCSI) , который редко используется с начала XXI века, поддерживается только компьютерами с интерфейсом SCSI, либо на карте, либо встроенном. Во время эволюции стандарта SCSI скорости увеличивались. Широко доступная и простая настройка USB и Firewire в значительной степени вытеснила SCSI.
Сканеры Universal Serial Bus (USB) могут быстро передавать данные. Ранний стандарт USB 1.1 мог передавать данные со скоростью 1,5 мегабайта в секунду (медленнее, чем SCSI), но более поздние стандарты USB 2.0 / 3.0 могут передавать на практике более 20/60 мегабайт в секунду.
FireWire или IEEE-1394 — это интерфейс сопоставимой скорости с USB 2.0. Возможные скорости FireWire: 25, 50 и 100, 400 и 800 мегабит в секунду, но устройства могут не поддерживать все скорости.
Собственные интерфейсы использовались на некоторых ранних сканерах, которые использовали проприетарную интерфейсную карту, а не стандартный интерфейс.
Косвенное (сетевое) подключение к компьютеру.
В начале 1990-х годов профессиональные планшетные сканеры были доступны в локальной компьютерной сети. Это оказалось полезным для издателей, типографий и т. Д. Эта функциональность в значительной степени не использовалась, поскольку стоимость планшетных сканеров уменьшилась настолько, что ненужного обмена.
С 2000 года стали доступны универсальные многофункциональные устройства, которые были пригодны как для небольших офисов, так и для потребителей, с возможностью печати, сканирования, копирования и факса в одном устройстве, которое может быть доступно всем членам рабочей группы.
Портативные сканеры с батарейным питанием хранят сканирование во внутренней памяти они могут быть позже перенесены на компьютер либо по прямому соединению, обычно по USB, либо в некоторых случаях карта памяти может быть удалена из сканера и подключена к компьютеру.
Интерфейс устройств
Приложение для рисования, такое как GIMP или Adobe Photoshop, должно связываться со сканером. Существует много разных сканеров, и многие из этих сканеров используют разные протоколы. Для упрощения программирования приложений были разработаны некоторые программные интерфейсы приложений («API»). Это означает, что приложение не обязательно должно знать конкретные детали сканера, чтобы получить доступ к нему напрямую. Например, Adobe Photoshop поддерживает стандарт TWAIN поэтому теоретически Photoshop может получить изображение с любого сканера с драйвером TWAIN.
На практике часто возникают проблемы с подключением приложения к сканеру. Либо приложение, либо производитель сканера (или оба) могут иметь ошибки при реализации API.
Как правило, API реализуется как динамически связанная библиотека . Каждый производитель сканера предоставляет программное обеспечение, которое переводит вызовы процедуры API в примитивные команды, которые выдаются на аппаратный контроллер (например, контроллер SCSI, USB или FireWire). Часть API производителя обычно называется драйвером устройства , но это обозначение не является строго точным: API не работает в режиме ядра и не имеет прямого доступа к устройству. Скорее библиотека API сканера преобразует запросы приложений в запросы на оборудование.
Общие интерфейсы API программного обеспечения сканера изображений:
SANE (Scanner Access Now Easy) — бесплатный API с открытым исходным кодом для доступа к сканерам. Originally developed for Unix and Linux operating systems, it has been ported to OS/2 , Mac OS X , and Microsoft Windows . Первоначально разработанный для операционных систем Unix и Linux , он был перенесен на OS / 2 , Mac OS X и Microsoft Windows. В отличие от TWAIN, SANE не обрабатывает пользовательский интерфейс. Это позволяет осуществлять пакетное сканирование и прозрачный доступ к сети без какой-либо специальной поддержки от драйвера устройства.
TWAIN используется большинством сканеров. Первоначально он использовался для оборудования низкого и домашнего использования, и теперь он широко используется для сканирования большого объема.
ISIS (Спецификация интерфейса изображения и сканера), созданная Pixel Translations, которая по-прежнему использует SCSI-II по соображениям производительности, используется крупными машинами, работающими на уровне подразделений.
WIA (Windows Image Acquisition) — это API, предоставляемый Microsoft для использования в Microsoft Windows.
Связанные устройства
Хотя никакое программное обеспечение, помимо программы сканирования, не является функцией любого сканера, многие сканеры поставляются в комплекте с программным обеспечением. Как правило, помимо утилиты сканирования поставляются некоторые приложения для редактирования изображений (например, Adobe Photoshop ) и программное обеспечение оптического распознавания символов (OCR). Программное обеспечение OCR преобразует графические изображения текста в стандартный текст, который можно редактировать с помощью обычного программного обеспечения для обработки текстов и редактирования текста, точность редко бывает идеальной.
Выходные данные
Некоторые сканеры, особенно те, которые предназначены для сканирования печатных документов, работают только в черно-белом режиме, но большинство современных сканеров работают в цвете. Для последнего сканируемый результат представляет собой несжатое изображение RGB, которое может быть перенесено в память компьютера. Цветовая характеристика различных сканеров отличается от спектрального отклика их чувствительных элементов, характера их источника света и коррекции, применяемой программным обеспечением сканирования. Хотя большинство датчиков изображения имеют линейный отклик, выходные значения обычно гамма сжаты. Некоторые сканеры сжимают и очищают изображение с помощью встроенной прошивки. Однажды на компьютере изображение может быть обработано с помощью программы растровой графики (например, Adobe Photoshop или GIMP ) и сохранено на запоминающем устройстве (например, на жестком диске ).
Изображения обычно хранятся на жестком диске. Картинки обычно хранятся в форматах изображений, таких как несжатый битмап , «без потерь» (без потерь) сжатый TIFF и PNG и сжатый JPEG с «потерями». Документы лучше всего хранить в формате TIFF или PDF. JPEG особенно непригоден для текста. Программное обеспечение оптического распознавания символов (OCR) позволяет сканируемому изображению текста быть преобразованным в редактируемый текст с разумной точностью, при условии, что текст будет чисто напечатан и шрифт и размер, которые могут быть прочитаны программным обеспечением. Возможности OCR могут быть интегрированы в программное обеспечение для сканирования, или файл отсканированного изображения можно обработать с помощью отдельной программы OCR.
Обработка документов
Требования к изображениям изображений отличаются от требований к сканированию изображений. Эти требования включают скорость сканирования, автоматическую подачу бумаги и возможность автоматического сканирования как передней, так и задней части документа. С другой стороны, сканирование изображений обычно требует способности обрабатывать хрупкие и трехмерные объекты, а также сканировать с гораздо более высоким разрешением.
У сканеров документов есть устройства подачи документов , обычно большие, чем те, которые иногда встречаются на копирах или универсальных сканерах. Сканирование выполняется с высокой скоростью, от 20 до 280 или 420 страниц в минуту, часто в оттенках серого, хотя многие сканеры поддерживают цвет. Многие сканеры могут сканировать обе стороны двухсторонних оригиналов (дуплексный режим). Сложные сканеры документов имеют прошивку или программное обеспечение, которое очищает сканирование текста по мере их производства, устраняет случайные метки и тип заточки. это было бы неприемлемо для фотографической работы, где метки не могут надежно отличаться от желаемых мелких деталей. Созданные файлы сжимаются по мере их создания.
Используемое разрешение обычно составляет от 150 до 300 dpi , хотя аппаратное обеспечение может иметь разрешение 600 [ или более высокое. Это создает изображения текста, достаточно хорошо читаемые и для оптического распознавания символов (OCR), без более высоких требований к пространству хранения, требуемого изображениями с более высоким разрешением.
Сканирование документов часто обрабатывается с использованием технологии OCR для создания редактируемых и доступных для поиска файлов. Большинство сканеров используют драйверы устройств ISIS или TWAIN для сканирования документов в формате TIFF , чтобы отсканированные страницы могли быть отправлены в систему управления документами, которая будет обрабатывать архивирование и извлечение отсканированных страниц. Lossy JPEG-сжатие, которое очень эффективно для изображений, нежелательно для текстовых документов, поскольку наклонные прямые края имеют неровный вид, а сплошной черный (или другой цвет) текст на светлом фоне сжимается хорошо с форматами сжатия без потерь.
В то время как подача и сканирование бумаги может выполняться автоматически и быстро, подготовка и индексация необходимы и требуют большой работы людей. Подготовка включает в себя ручную проверку документов, которые нужно отсканировать, и убедиться, что они в порядке, развернуты, без скобок или чего-нибудь еще, что может затормозить сканер.Кроме того, в некоторых отраслях, таких как юридические и медицинские, могут потребоваться документы для нумерации Bates или какой-либо другой марки, указывающей идентификационный номер документа и дату / время сканирования документа.
Индексирование подразумевает связывание релевантных ключевых слов с файлами, чтобы их можно было получить по контенту. Этот процесс иногда может быть автоматизирован в некоторой степени, но он часто требует ручного труда, выполняемого клерками ввода данных . Одной из распространенных практик является использование технологии распознавания штрих-кодов : во время подготовки к файлам документов, папкам и группам документов вставляются листы штрих-кодов с именами папок или индексной информацией. Используя автоматическое пакетное сканирование, документы сохраняются в соответствующие папки, а индекс создается для интеграции в системы управления документами .
Специальная форма сканирования документов — сканирование книг . Технические трудности возникают из-за того, что книги обычно связаны и иногда хрупки и незаменимы, но некоторые производители разработали специализированный механизм для решения этой проблемы. Часто для автоматизации процесса поворота и сканирования страниц используются специальные роботизированные механизмы.
Камерный сканер документов
Другая категория сканера документов — это камера документа . Захват изображений на камерах документов отличается от снимков планшета и автоматического устройства подачи документов(ADF) в том, что нет никаких движущихся частей, необходимых для сканирования объекта. Обычно либо лампочка освещения / отражателя внутри сканера должна перемещаться по документу (например, для планшетного сканера), либо документ должен проходить через стержень (например, для сканеров фидера), чтобы произвести сканирование целого образ. Камера документа фиксирует весь документ или объект за один шаг, как правило, мгновенно. Как правило, документы размещаются на плоской поверхности, обычно в офисном столе, под зоной захвата камеры документа. Процесс захвата цельной поверхности в один раз имеет преимущество увеличения времени реакции на рабочий процесс сканирования. После захвата изображения обычно обрабатываются с помощью программного обеспечения, которое может улучшить изображение и выполнять такие задачи, как автоматическое вращение, обрезка и выпрямление.
Не требуется, чтобы документы или объекты, которые были отсканированы, вступали в контакт с камерой документа, что повышает гибкость типов документов, которые могут быть отсканированы. Объекты, которые ранее были трудно отсканированы на обычных сканерах, теперь можно сделать с помощью одного устройства. Это включает в себя, в частности, документы, которые имеют различные размеры и формы, сшитые, в пачках или согнутые / смятые, которые могут застрять в сканере подачи. Другие объекты включают в себя книги, журналы, квитанции, письма, билеты и т. Д. Никакие движущиеся части не могут также устранить необходимость в техническом обслуживании, учитывая общую стоимость владения , которая включает в себя продолжающиеся эксплуатационные расходы сканеров.
Увеличенное время реакции, в то время как сканирование также имеет преимущества в области контекстного сканирования. Сканеры ADF, очень быстрые и очень хорошие при пакетном сканировании, также требуют предварительной и последующей обработки документов. Камеры документов могут быть интегрированы непосредственно в рабочий процесс или процесс, например, кассир в банке. Документ сканируется непосредственно в контексте клиента, в котором он должен быть размещен или использован. Время реакции является преимуществом в этих ситуациях. Обычно камеры для документов также требуют небольшого пространства и часто переносимы.
В то время как сканирование с помощью камеры с документами может иметь быстрое время реакции, большое количество пакетного сканирования четных нефиксированных документов более эффективно с помощью сканера АПД. Существуют проблемы, с которыми сталкиваются такие технологии в отношении внешних факторов (например, освещения), которые могут влиять на результаты сканирования. Способ решения этих проблем сильно зависит от сложности продукта и того, как он справляется с этими проблемами.
Инфракрасная очистка
Инфракрасная очистка — это метод, используемый для удаления эффектов пыли и царапин на изображениях, отсканированных из пленки; эта функция включена в многие современные сканеры. Он работает путем сканирования пленки с помощью инфракрасного света; красители в типичных эмульсиях цветной пленки прозрачны для инфракрасного света, но пыль и царапины не являются 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.
У производителей сканера обычно есть свое имя, прикрепленное к этой технике. Например, Epson , Minolta , Nikon , Konica Minolta , Microtek и другие используют Digital ICE , в то время как Canon использует собственную систему FARE ( система автоматической ретуширования и улучшения пленки). Plustek использует LaserSoft Imaging iSRD . Некоторые независимые разработчики программного обеспечения разрабатывают инструменты для очистки инфракрасного излучения.
Другие виды использования
Планшетные сканеры использовались в качестве цифровых спинок для крупноформатных камер для создания цифровых изображений высокого разрешения статических предметов. Модифицированный планшетный сканер использовался для документирования и количественной оценки тонкослойных хроматограмм, обнаруженных путем тушения флуоресценции на слоях силикагеля, содержащих ультрафиолетовый (УФ) индикатор. «ChromImage» — первый коммерческий плоский сканер- денситометр . Он позволяет получать изображения пластин TLC и количественную оценку хроматограмм с использованием программного обеспечения Galaxie-TLC. Помимо превращения в денситометры, планшетные сканеры также превращались в колориметры различными способами. Trichromatic Color Analyzer, как утверждается, является первой распределительной системой, использующей планшетный сканер в качестве трехцветного колориметрического устройства.