Возможности сканирующей системы

Оглавление 

1. История развития сканирующих устройств 3

1.1 Ручные сканеры 5

1.2 Настольные сканеры 5

1.3 Планшетные сканеры  6

1.4 Рулонные сканеры 7

1.5 Проекционные сканеры 8

2. Описание процесса сканирования 8

2.1 Механизм сканера 9

2.2 Процесс сканирования 11

2.3 Принцип работы CCD (светочувствительный элемент) 12

2.4 Принцип работы AD преобразователя 13

2.5 Процесс распознавания сканером цвета 14

2.6 Технические данные 15

2.7 Интерполированная разрешающая способность 16

3. CCD или CIS: технологии сканеров 19

3.1 CCD 19

3.2 CIS (Contact Image Sensor) 21

4. 3D сканирование 23

4.1 Описание сканирующей системы 24

4.2 Технические характеристики 25

4.3 Программное обеспечение Cyclone 6.0 25

   4.3.1 Cyclone-SCAN - управление сканером 27

   4.3.2 Cyclone-REGISTER - уравнивание облаков точек 29

    4.3.3 Cyclone-MODEL - измерения, моделирование и чертежи 33

   4.3.4 Leica Cyclone - VIEWER и VIEWER PRO – измерения и 

   визуализация объектов 37

   4.3.5 Leica COE (Cyclone Object Exchange) - обмен данными 37

   4.3.6 Cyclone CloudWorx для AutoCAD 38

5. Возможности  сканирующей системы 39

  5.1 Основы технологии лазерного сканирования 39

  5.2 Принцип работы сканирующей системы 42

6. Заключение 45 

 

     

Сканер (англ. scanner) — устройство, которое, анализируя какой-либо объект, создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. 

      Сканеры предназначены для ввода графической  информации. С помощью сканеров можно  вводить и знаковую информацию. В  этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами. Сканирование документов – процесс создания электронного изображения бумажного документа, напоминает его фотографирование.

1. История развития сканирующих  устройств.

 

      Из всех компьютерных устройств, сканер – одно из самых старых по времени из изобретений. Системы для сканирования изображения являются неотъемлемой частью таких устройств, как фототелеграф, телефакс, телекамера и существуют уже более ста лет. В 1855 году итальянский физик Казелли создал прибор для передачи изображений, названный "пантелеграфом". В этом приборе игла сканировала изображение, нарисованное токопроводящими чернилами. С изобретением фотоэлемента был создан фототелеграф, в котором тонкий луч света перемещался по поверхности закрепленной на барабане фотографии. Свет, отражаясь от поверхности изображения, попадает на катод фотоэлемента, вызывая ток эмиссии, пропорциональный отражательной способности. В начале века немецким физиком Корном был создан фототелеграф, который ничем принципиально не отличается от современных барабанных сканеров. В нем происходит механическое сканирование изображения по двум координатам и освещается каждая точка в отдельности. Проходящий через нее свет воспринимается одним селеновым фотоприемником - следовательно, отсутствует погрешность, связанная с неидентичностью чувствительных элементов. Это самый старый и на сегодняшний день самый качественный, но и самый дорогой способ. Он не имеет принципиальных ограничений на число точек, из которых будет составлено изображение. Развитие полупроводниковых технологий позволило объединить несколько фотоприемников в одну линейку и обойтись перемещением только по одной координате. Это привело к рождению планшетных, рулонных, проекционных и ручных сканеров. Их оптическая схема абсолютно одинакова и может быть представлена в виде объектива, фокусирующего строку изображения на линейку фотоприемников. Различие заключается в способе перемещения фотографии, линейки фотоприемников и объектива. Обычно объектив и линейка фотоэлементов жестко связаны и перемещаются относительно фотографии. Разрешение подобных устройств обусловлено числом чувствительных элементов в линейке, и если ширина фотографии меньше рабочей поверхности сканера, то используется только часть фотоэлементов. В некоторых проекционных сканерах и студийных цифровых фотоаппаратах происходит перемещение линейки фотоприемников относительно изображения, сформированного неподвижным объективом. Проекционные сканеры позволяют сфокусировать объект на всю ширину линейки чувствительных элементов и, таким образом, вне зависимости от размера изображения получить максимально возможное разрешение.  

      Современный сканер функционально состоит из двух частей: собственно сканирующего механизма (engine) и программной части (TWAIN-модуль, система управления цветом и прочее).

      Принцип работы (планшетный):

      Оригинал  располагается на прозрачном неподвижном  стекле, вдоль которого передвигается  сканирующая каретка с источником света (если сканируется прозрачный оригинал, используется так называемый слайд-модуль - крышка, в которой  параллельно сканирующей каретке  сканера перемещается вторая лампа).

      Оптическая  система сканера (состоит из обьектива  и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала  на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах - три параллельных линейки из равного числа отдельных  светочувствительных элементов, принимающие  информацию о содержании "своих" цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или  же меняющиеся светофильтры на лампе  или CCD-матрице. Приёмный элемент преобразует  уровень освещенности в уровень  напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции  и обработки, аналоговый сигнал поступает  на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит  уже в двоичном виде и, после обработки  в контроллере сканера через  интерфейс с компьютером поступает  в драйвер сканера - обычно это  так называемый TWAIN-модуль, с которым  уже взаимодействуют прикладные программы.

      Классификация современных сканеров:

      1.1 Ручные сканеры

      В основу работы ручных сканеров положен процесс регистрации отраженных лучей светодиодов от поверхности сканируемого документа. Для того чтобы ввести в компьютер какой-либо документ при помощи этого устройства, надо без резких движений провести сканирующей головкой по соответствующему изображению. Таким образом, проблема перемещения считывающей головки относительно бумаги целиком ложится на пользователя. Равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. В ряде моделей для подтверждения нормального ввода имеется специальный индикатор. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров не превышает обычно 4 дюймов (10 см). В некоторых моделях ручных сканеров для повышения разрешающей способности уменьшают ширину вводимого изображения. Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую "склейку" вводимого изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. Благодаря этому, при помощи ручного сканера невозможно ввести изображения даже формата А4 за один проход. 

      К основным достоинствам такого типа сканеров относятся: 
низкая стоимость. Поскольку в ручных сканерах в качестве позиционирующего модуля выступает пользователь, отпадает необходимость в этом дорогом элементе; портативность. С появлением ручных сканеров, подключаемых к параллельному порту, их можно использовать как с настольными, так и с портативными компьютерами; 
сканирование книг без их повреждения. С помощью ручного сканера можно отсканировать книгу, не сгибая и не разрывая ее. Это особенно важно при сканировании старинных книг или древних манускриптов.  
Первые модели ручных сканеров подключались к компьютеру с помощью интерфейсной карты, которой необходимо было выделять отдельное прерывание, канал прямого доступа к памяти и адрес ввода-вывода. В настоящее время практически все устройства этого класса подключаются к параллельному порту, освобождая, таким образом, необходимые ресурсы.

      1.2 Настольные сканеры:

      В России модели с реднего класса (настольные офисные сканеры документов) в  силу своей универсальности являются наиболее часто используемым типом  сканерного оборудования. Настольные сканеры называют и страничными, и. планшетными, и даже авто сканерами. Такие сканеры позволяют вводить  изображения размерами 8,5 на 11 или 8,5 на 14 дюймов. Они выпускаются со SCSI или скоростными видео- интерфейсами, обычно допускают сканирование с  планшета или с использованием интегрированного устройства автоподачи документов. Существуют три разновидности настольных сканеров: планшетные (flatbed), рулонные (shett-fed) и проекционные(overhead).

 

      1.3 Планшетные сканеры  

      Планшетные  сканеры, особенно предназначенные  для чего-то кроме подарка или  использования в качестве игрушки, при внешней простоте являются весьма интересными и довольно сложными опто-электронно-механическими устройствами. Однако конструкция их устоялась, производство хорошо налажено и технологически не является чем-то запредельным, так что  обычно планшетные сканеры в ценовом  диапазоне до 10000 долларов (включая  такие известные имена, как AGFA, Linotype-Hell и UMAX) производятся на Тайване.

      Основным  отличием планшетных сканеров является то, что сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Понятно, что рассмотренная  конструкция изделия позволяет  сканировать не только отдельные  листы, но и страницы журнала или  книги.

      Оптическое  разрешение настольных сканеров регулируется в диапазоне 100-800 dpi. Скорости сканирования достигают 64 страниц в минуту. На планшетных настольных сканерах можно  сканировать неразброшюрованные документы, книжные страницы, документы нестандартного размера или полиграфического исполнения. Универсальный характер устройств  подчеркивается в последнее время  выпуском моделей, позволяющих наряду со скоростным вводом документов полноценно (до 16.7 млн. цветов) сканировать в цвете. Несмотря на то, что паспортная производительность отдельных моделей настольных сканеров не уступает и даже, иной раз, превосходит соответствующие показатели специализированных производственных сканеров, во избежание частых замен изнашивающихся элементов устройства (главным образом, ламп, роликов и прокладок), настольные модели не следует использовать в режимах полносменного или круглосуточного сканирования. При условии непревышения рекомендованных дневных нагрузок (приблизительно 5 часов сканирования в день) среднее время между отказами для старших моделей настольных скоростных сканеров составляет около трех лет (при этом в зависимости от модели после сканирования каждых 100-200 тысяч страниц потребуется замена расходуемых элементов - consumables).

              

    Планшетные  сканеры в свою очередь классифицируются  на однопроходные или трехпроходные.  
    Раньше для цветного сканирования приходилось использовать трехпроходную технологию, то есть первый проход с красным фильтром для получения красной составляющей, второй - для зеленой составляющей и третий - для синей. Такой метод имеет два существенных недостатка: малая скорость работы и проблема объединения трех отдельных сканов в один, с вытекающим отсюда несовмещением цветов. Решением стало создания True Color CCD, позволяющих воспринимать все три цветовые составляющие цветного изображения за один проход. Cейчас на рынке нет трехпроходных сканеров.

             

      True Color CCD является стандартом на  данный момент и в мире уже  никто не выпускает трехпроходные  сканеры. Однопроходные сканеры  используют одну из двух подсистем  для получения данных о цвете  изображения: некоторые используют  ПЗС со специальным покрытием,  которое фильтрует цвет по  составляющим, другие используют  призму для разделения цветов.