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  • 1 # 滴逃逃

    掃描

    是對某些文字圖案的複製,記憶,並儲存同樣的畫面!

    掃描器

    1. 引言

    掃描器是一種計算機外部裝置,透過捕獲影象並將之轉換成計算機可以顯示、編輯、儲厚和輸出的數字化輸入裝置。對照片、文字頁面、圖紙、美術圖畫、照相底片、菲林軟片,甚至紡織品、標牌面板、印製板樣品等三維物件都可作為掃描物件,提取和將原始的線條、圖形、文字、照片、平面實物轉換成可以編輯及加入檔案中的裝置。

    掃描器中屬於計算機輔助設計(CAD)中的輸入系統,透過計算機軟體和計算機,輸出裝置(鐳射印表機、鐳射繪圖機)介面,組成網印前計算機處理系統,而適用於辦公自動化(OA),廣泛應用在標牌面板、印製板、印刷行業等。其用途和實際意義在於:

    1.1 可在文件中組織美術品和圖片;

    1.2 將印刷好的文字掃描輸入到文字處理軟體中,免去重新打字之麻煩;

    1.3 對印製版、面板標牌樣品(該板即使無磁碟檔案,又無菲林軟片)掃描錄入到計算機中,可對該板進行佈線圖的設計和複製,解決了抄板問題,提高抄板效率。

    1.4 可實現印製板草圖的自動錄入、編輯、實現漢字面板和複雜圖示的自動錄入。

    1.5 在多媒體產品中新增影象。

    1.6 在文獻中整合視覺資訊使之更有效地交換和通訊。

    2. 掃描器的種類

    掃描器可分為二大型別:滾筒式掃描器和平面掃描器

    滾筒式掃描器一般使用光電倍增管PMT(Photo Multiplier Tulbe),因此它的密度範圍較大,而且能夠分辨出影象更細微的層次變化;而平面掃描器使用的則是光電耦合器件CCD(Charged-Coupled Device)故其掃描的密度範圍較小。所庫CCD(光電耦合器件)是一長條狀有感光元器件,在掃描過程中用來將影象反射過來的光波轉化為數位訊號,平面掃描器使用的CCD大都是具有日光燈線性陳列的彩色影象感光器。

    密度範圍對掃描器來說是非常重要的效能引數,密度範圍又稱畫素深度,它代表掃描器所能分辨的亮光和暗調的範圍,通常滾筒掃描器的密度範圍大於3.5,而平面掃描器的密度範圍一般在2.4~3.5範圍之間。

    3. 掃描器的工作原理

    平面掃描器的工作原理如下:平面掃描器獲取影象的方式是先將光線照射掃描的材料上,光線反射回來後由CCD光敏元件接收並實現光電轉換。

    當掃描不透明的材料如照片,列印文字以及標牌、面板、印製板實物時,由於材料上黑的區域反射較少的光線,亮的區域反射較多的光線,而CCD器件可以檢測影象上不同光線反射回來的不同強度的光透過CCD器件將反射光皮波轉換成為數字資訊,用1和0的組合表示,最後控制掃描器操作的掃描器軟體讀入這些資料,並重組為計算機影象檔案。

    而當掃描透明材料如製版菲林軟片,照相底片時,掃描工作原理相同,有所不同的是此時不是利用光線的反射,而是讓光線透過材料,再由CCD器件接收,掃描透明材料需要特別的光源補償-透射介面卡(TMA)裝置來完成這一功能。

    4. 掃描器的組成結構

    掃描系統中除了掃描器外,掃描的有效組成要素由以下元件構成:

    連線掃描器和計算機的SCSI訊號線;

    控制掃描器的工作軟體,它是建立於掃描器和應用程式之間的橋樑;

    影象編輯軟體、光學檔案識別軟體和印製板圖形自動識別軟體等;

    顯示彩色或灰色影象的顯示器;

    輸出裝置:黑白或彩色鐳射印表機、熱昇華印表機,圖文輸出機或其它彩色列印裝置。

    除上述基本元件外還可以和下述附加裝置匹配,使其具有更多的功能。

    透射介面卡(TMA)用於掃描透明膠片材料。

    自動進紙器(ADF)自動進行最多達50頁文字材料的連續掃描。

    5. 掃描器的主要特性指標

    5.1 解析度

    解析度是掃描器最主要的技術指標,它表示掃描器對影象細節上的表現能力,即決定了掃描器所記錄影象的細緻度,其單位為DPI(Dots Per Inch)。通常用每英寸長度上掃描影象所含有畫素點的個數來表示。目前大多數掃描的解析度在300~2400DPI之間。DPI數值越大,掃描的解析度越高,掃描影象的品質,但這是有限度的。當解析度大於某一特定值時,只會使影象檔案增大而不易處理,並不能對影象質量產生顯著的改善。對於絲網印刷應用而言,掃描到6000DPI就已經足夠了。

    掃描解析度一般有二種:真實解析度(又稱光學解析度)和插值解析度。

    光學解析度就是掃描器的實際解析度,它決定了影象的清晰度和銳利度的關鍵效能指標。

    插值解析度則是透過軟體運算的方式來提高解析度的數值,即用插值的方法將取樣點周圍遺失的資訊填充進去,因此也被稱作軟體增強的解析度。例如掃描器的光學解析度為300DPI,則可以透過軟體插值運演算法將影象提高到600DPI,插值解析度所獲得的細部資料要少些。儘管插值解析度不如真實解析度,但它卻能大大降低掃描器的價格,且對一些特定的工作例如掃描黑白影象或放大較小的原稿時十分有用。

    5.2 灰度級

    灰度級表示影象的亮度層次範圍。級數越多掃描器影象亮度範圍越大、層次越豐富,目前多數掃描器的灰度為256級。256級灰階中以真實呈現出比肉眼所能辨識出來的層次還多的灰階層次。

    5.3 色彩數

    色彩數表示彩色掃描器所能產生顏色的範圍。通常用表示每個畫素點顏色的資料閏數即位元位(bit)表示。所謂bit這是計算機最小的存貯單位,以0或1來表示位元位的值,越多的位元位數可以表現越複雜的影象資訊。例如常說的真彩色影象指的是每個畫素點由三個8位元位的彩色通道所組成即24位二進位制數表示,紅綠蘭通道結合可以產生224=16.67M(兆)種顏色的組合,色彩數越多掃描影象越鮮豔真實。

    5.4 掃描速度

    掃描速度有多種表示方法,因為掃描速度與解析度,記憶體容量,軟盤存取速度以及顯示時間,影象大小有關,通常用指定的解析度和影象尺寸下的掃描時間來表示。

    5.5 掃描幅面

    表示掃描圖稿尺寸的大小,常見的有A4、A3、A0幅面等。

    6. 掃描影象的型別

    一個影象檔案就是成百、上千乃至上百萬個畫素(Pixel)簡單的表示,計算機用一個或多個bits的資料記錄每一個畫素的密度和色彩。影象資料的bits數越大,其貯存的資料量也就越大,影象可分為三種類型:黑白(bit)、灰度和彩色。

    6.1 線條(1bit)影象

    線條影象是最簡單的影象,每個畫素只用一個bit來記錄,單bit的影象又可分為兩種:線條圖(Line Art)和半色調(Half one)。

    線條圖包含簡單的黑白資訊,例如鋼筆、鉛筆的素描,也可以包括機械藍圖等單一顏色的彩色圖。

    半色調影象具有灰度影象的模擬效果,不過這是人眼的主觀感受,對於半色調影象黑的部分以較多的點來表示,而較亮的區域用較少的點來表示,報紙上的圖片就是屬於這種半色調影象。

    6.2 灰度影象

    灰度影象包含比單一的黑或白更多的資訊,可以看到真實的灰度層次,灰度影象的每個畫素用多於一個bit來表示,能記錄和顯示更多的層次。8個bits可以表示多達256級灰度,使黑白圖片的層次更加豐富、準確。

    6.3 彩色影象

    彩色包含的資訊更加複雜。為了獲取彩色影象,掃描信使用基於RGB(紅Rde、綠Green,和藍Blue)三原色模型,因為所有的顏色可以用紅綠藍三原色以不同數量組合而成,根據掃描機型不同,可以記錄24bits或36bits的RGB畫素。

    6.4 文字掃描

    除了可以掃描不同型別的影象,掃描器還能掃描文字稿件並送入文字處理軟體,而不需重新打字輸入。這個過程是透過光學字元識別軟體(OCR)來完成的,經過軟體的處理將掃描得到的影象轉換成為計算機可以處理的文字,並可保留其行列和安符文字格式。

    7. 掃描操作中的要求

    掃描的過程相當簡單,把要掃描的材料放在掃描器的玻璃檯面上,執行掃描軟體,並按一下“掃描”鍵,掃描器就將影象掃描到影象編輯軟體中,而且能以檔案格式存貯。為了得到最佳的掃描效果,需要了解影響掃描質量的因素。

    7.1 選擇最佳的掃描解析度

    在設定,選擇掃描解析度時,需要綜合考慮掃描的影象型別和輸出列印的方式。如果以高的解析度掃描影象需更長的時間,更多記憶體和磁碟空間,同時解析度越高,掃描得到的影象就越大,因此在保持良好影象質量的前提下應儘量選擇最低的解析度,使檔案不至於太大。

    印刷行業所採用的解析度用LPI(LinePer Inch)每英寸線數來度量。與電子影象的解析度(DPI)是不同的。計算最佳解析度簡易辦法是用輸出裝置所列印的線數(LPI)乘以1.5~2.0,例如掃描影象適用133LPI的雜誌印刷,最佳解析度應該是133×1.5≈200DPI。

    在通常情況下,推薦使用的解析度如下表,表中MPR表示“Match Printers Resolution”即與列印相匹配的解析度。

    輸出裝置 線條影象 灰度影象 彩色影象

    彩色熱昇華印表機 MPR MPR MPR

    黑白鐳射印表機 MPR 75DPI 75DPI

    彩色噴墨、熱感式印表機 MPR 100-150DPI 100-150DPI

    印刷機或圖文輸出機 MPR 150-300DPI 150-300DPI

    以高階的彩色影象系統處理連續的影象時需較高的解析度,因為較高解析度可以明顯改善影象中畫素的細節和清晰程度。

    7.2 插值解析度的使用

    掃描墨白影象或放大較小的原稿時,插值解析度十分有用。

    7.2.1 當掃描黑白影象時,將解析度設為和輸出的解析度相等。如黑白影象用1200DPI的輸出裝置列印線條影象,就用1200DPI的插值解析度可得到良好的圖象,產生平滑的線條,消除部分鋸齒影響。

    7.2.2 放大較小的影象

    當使用最大光學解析度是300DPI掃描器掃描1×2英寸的圖片,如果用300DPI的解析度可得到原尺寸,而希望將影象放大兩倍而不失其細節,則掃描解析度仍定於300DPI,而縮放比例設定於200%,掃描時相當於使用600DPI的插值解析度,雖然打印出來的尺寸放大一倍,但影象的細節和清晰度仍相當好。

    7.3 縮放比例

    縮放比例可在掃描過程中產生較大或較小的影象。這樣當掃描得到的影象送到編輯影象程式中時,無需改變影象的大小。

    在掃描過程中,縮放比例與解析度成反比,解析度越低,影象縮放的比例越大,使用最大解析度時,縮放比例只能小於1。

    7.4 影象增強

    在掃描過程中,提供一系列工具用來調整影象的色彩和提高影象的質量。這些工具包括亮度、對比度和曝光工具,暗調與高光工具、曲線工具、濾波器工具、差色工具、自動工具以及色彩校正工具。

    7.4.1 亮度,對比度和曝光工具

    該工具可改變整個影象的亮度和對比度,對比度小的影象,在黑與與白之間的灰度層次較多,可分辨的細節也多,顯得平滑順暢一些;反之,對比度大的影象,在黑與白之間的灰度層次較少,可分辨的細節也少,顯得反差明顯。

    對比度獲得明暗層次的數目,亮度則確定這些層次的光亮程度,同時,曝光工具則會增減影象中光線的強度,使得影象在處理中顯現更多的細節。

    7.4.2 暗調和高光工具

    該工具可調整影象的暗調和高光區,可以選擇新的暗調點作為最暗的資料值;也可以選擇新的高光點作為最亮的資料值,其效果是顯示出影象的更多細節,很適用於影象資料侷限於很小的灰度及彩色範圍。

    7.4.3 曲線工具

    曲線工具可以修改Gamma曲線,Gamma曲線修改影象的灰度中間調範圍的對比度,修改時不影響暗調和高光特性,配合使用曲線和高光工具,可有效地控制影象的色調值。

    7.4.4 濾波器工具

    濾波器工具可以產生特殊的影象效果,濾波器工具包括模糊、更模糊,銳化、更銳化,邊緣增強和影象的立體效果等。

    7.4.5 自動對比度控制

    該工具透過調整Gamma曲線以及暗調和高光值,改善掃描影象的對比度。

    7.4.6 著色工具及色彩校正工具

    著色工具調整影象的色調和飽和度,所謂影象的色調就是不同顏色之間的區別,而飽和度是指彩色的密度。

    色彩校正工具為影象提供一般特性檔案,使影象形成準確而栩栩如生的色彩。

    7.5 檔案格式

    通常掃描影象以圖形檔案的方式儲存,有數種可使用影象的檔案格式。如TIFF(標誌影象檔案格式)是目前最常用的圖形檔案格式之一;EPS適用儲存向量圖;還有PSD、GIF和PCX等,每種檔案格式都有它的適用範圍和優缺點,為了得到最佳的掃描結果,應該熟悉每一種影象格式的優劣並瞭解它們與影象編輯軟體和輸出列印裝置的相容性。

    7.6 選擇列印方式

    掃描影象可以使用不同的裝置列印輸出,如鐳射噴墨和點陣式黑白印表機,彩色噴墨印表機、彩色熱昇華印表機以及印刷機等。

    7.7 硬體裝置

    掃描作業選用必要的硬體設施,如36bit掃描器比24bit掃描器能夠得到更為豐富的色彩和灰度細節。

    計算機必須擁有足夠的記憶體(RAM)和儲存空間,即計算機有儲存不同大小和解析度的黑白、灰度及彩色影象的資源需求。同時檢測顯示卡和影象顯示器是否可以顯示高解析度、高質量的影象。

    7.8 在掃描時要選用好的原稿

    因為原稿對於得到質量的掃描結果是十分得要的,即使掃描器軟體和影象編輯程式有改善影象質量的能力,但對於那些焦距不準、畫面模糊、汙損或者光敏很差的影象,不管花費多大精力處理都是無濟於事的。

    7.9 保持掃描器的清潔

    掃描器鏡面如果有灰塵、斑點,要用乾淨的抹布蘸無水酒精擦拭乾淨,以免影響掃描效果。

    7.10 合理使用掃描器的錯誤偵測和自我診斷功能以達到最大的操作方便性。

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