Возможности сканирующей системы

2) Глубина  цвета 

Глубина цвета, также называют битовой глубиной, указывает сколько цветов может  быть представлено в пикселе. Это  зависит от чувствительности AD преобразователя. AD преобразователь, который использует 8 битовых сигналов, может представить 2(8)=256 уровней яркости для каждого цвета (красный, зелёный, синий) и таким образом получаем 2(24) = 16.7 миллионов цветов в сумме. В этом случае мы имеем глубину цвета 24 бита. 

 

Внутренняя  и внешняя глубина  цвета

Некоторые сканеры различаются по внутренней и внешней глубине цвета. Внутренняя глубина цвета указывает, сколько  цветов может быть представлено AD преобразователем. Внешняя глубина цвета указывает, сколько цветов сканер фактически способен передать компьютеру. Внешняя глубина цвета может быть ниже чем внутренняя глубина. В этом случае сканер выбирает наиболее соответствующие цвета и передаёт их компьютеру.

Глубина цвета и качество

Для сканирования черно-белых документов глубины  цвета в 1 бит (0 или 1) - достаточно. Для  сканирования цветных документов необходимо гораздо большее количество битов. Если сканировать документ с глубиной цвета 24 бита(16,7 миллионов цветов), то получится почти фотографическое  качество, которое упоминается как  true color (истинный цвет). Хотя на данный момент большинство сканеров, представленных на рынке, работают с внутренней и внешней глубиной цвета в 48 битов. 

3) Оптическая  плотность

Оптическая  плотность - это мера непрозрачности зоны изображения. Она указывает  степень светового отражения  этой зоны. Более темная зона - менее  слабое отражение. Диапазон от самой  яркой зоны(белый цвет) к самой  темной зоне(чёрный цвет) в изображении - это диапазон плотности или динамический диапазон. 

 

Оптическая  плотность измерена с оптическими  денситометрами, и располагается  от 0 до 4, где 0 - чистый белый цвет (Dmin), и 4 является очень черным (Dmax). 

При узком  динамическом диапазоне сканер может  не фиксировать часть деталей  изображения и терять информацию. Самое яркое значение, которое  может фиксироваться, называется Dmin, а самое темное значение Dmax. Чтобы получить лучшие результаты, динамический диапазон сканера должен включать динамический диапазон документа, который будет сканирован. 

В этом случае динамический диапазон сканера включает динамический диапазон документа так, что многочисленные детали в белых  и черных зонах могут быть зафиксированы  устройством. 
 
 
 
 

Динамический  диапазон сканируемых оригиналов варьируется  от документа к документу. 

 

Как можно  видеть из таблицы выше, сканер должен иметь особенно широкий динамический диапазон для работы с негативами или слайдами - это основные свойства присущие фотосканерам. Возможный динамический диапазон сканера зависит от нескольких факторов, таких как глубина цвета AD преобразователя, беспримесность(чистота) света лампы и светофильтров, и помех системы(шум).

3. CCD или CIS: технологии  сканеров

 

Существует  две технологии светочувствительных  элементов: 

     3.1 CCD – светочувствительный элемент на основе ПЗС (приборов с зарядной связью). Обычно, представляет собой полоску светочувствительных элементов.

     В процессе движения каретки, свет от лампы  отражается от сканируемого носителя и проходя через систему линз и зеркал, попадает на светочувствительные  элементы, которые формируют фрагмент изображения.

     Двигаясь, каретка проходит под всем носителем, и сканер составляет общую картину  из последовательно “сфотографированных” фрагментов – изображение носителя… 

     

 

     Технология  сканеров на основе ПЗС довольно старая и, надо сказать, лидирующая в данный момент. Она обладает следующими положительными моментами: 

     1) CCD-сканер обеспечивает большую глубину резкости. Это означает, что даже если вы сканируете, скажем, толстую книгу, то место переплета, которое обычно сложно полностью прижать к стеклу, тем не менее будет отсканировано с приемлемым качеством.

     

 

     2) CCD-сканер обеспечивает большую чувствительность к оттенкам цветов. Хотя, этот аргумент “ЗА” ПЗС многие называют спорным, но часто ПЗС-сканеры действительно распознают больше цветов, чем сканеры другой конкурирующей технологии, которую мы рассмотрим ниже.

     3) ПЗС-сканеры обладают большим  сроком службы. Как правило –  10 000 часов. 
 
 

     Основные  недостатки:

     1. Большая чувствительность к механическим  воздействиям (ударам и т.п.).

     2. Сложность оптической системы  может нуждаться в калибровке  и/или очистке от частиц пыли, через определенное время эксплуатации. 

     3.2 CIS (Contact Image Sensor) – светочувствительный элемент представляет собой линейку одинаковых фотодатчиков, равную по ширине рабочему полю сканирования, непосредственно воспринимающих световой поток от оригинала. Оптическая система – зеркала, преломляющая призма, объектив – полностью отсутствует. 

     

 

     Это достаточно молодая технология, которую  активно развивает и продвигает компания Canon.

     Основные  плюсы:

     1) Сканер получается довольно тонким. Из-за отсутствия оптической системы. Конечное изделие имеет стильный дизайн.

     2) Сканер получается дешевым, т.к. производство CIS-элементов обходится дешево.

     3) Т.к. в CIS-сканере ртутная лампа заменена светодиодами, получаем несколько плюсов: отсутствие отдельного блока питания (сканер получает питание по USB кабелю), постоянную готовность к работе (не требуется время на прогрев лампы – можно сразу приступать к сканированию после того, как пользователь даст команду); и достаточно высокую скорость сканирования (которая опять же выходит из того, что сканеру не требуется греть лампу). 

     4) Отсутствие потребности в дополнительном питании из розетки делает сканер мобильным: он обладает малым весом и компактными размерами, его можно носить с собой вместе с ноутбуком; можно сканировать в любое время и в любом месте, даже если ноутбук работает от батареи.

     5) CIS-сканеры работают, как правило, гораздо тише CCD-сканеров.

     6) Считается, что отсутствие оптики делает CIS-сканер менее чувствительным к внешним механическим воздействиям, т.е. его труднее испортить неаккуратным обращением. Но следует учесть также и то, что стекло планшета у такого сканера часто тоньше, чем у его конкурента с оптикой. 

     Основные  недостатки:  CIS-элементов:

     1) Из-за отсутствия оптической системы, светочувствительный элемент имеет малую глубину резкости. До 10-ти раз меньше, чем CCD-сканер. Это означает, что сканирование толстых книг затруднено, т.к. носитель должен быть максимально плотно прижат к стеклу. 

       

     2) CIS-сканер теряет примерно 30% яркости после 500-700 часов работы. Конечно, обычно для для домашнего использования это часто не критично, но для тех, кто сканирует часто и много – это может стать решающим фактором в выборе. 

     3) CIS-сканер, как правило, обладает меньшим цветовым охватом, чем CCD, однако, в последнее время разрыв между этими технологии по цветовому охвату либо незначителен, либо отсутствует вовсе. 

4. 3D сканирование

 

     В настоящее время для решения  строительных и архитектурных задач широко используется тахеометрическая съемка, которая позволяет получить координаты объектов, а затем представить их в графическом виде. Тахеометрическая съемка позволяет проводить измерения с точностью до нескольких миллиметров, при этом скорость измерения тахеометра не более 2 измерений в секунду. Такой метод эффективен при съемке разреженной, незагруженной объектами площади. Очевидными недостатками такой технологии являются малая скорость проведения измерений, и неэффективность съемки загруженных площадей, таких как фасады зданий, заводов с площадь превышающей 2 га, а так же малая плотность точек на 1м2.

     Одним из возможных способов решения данных проблем является применение новых  современных технологий исследования, а именно лазерного сканирования.

     Лазерное  сканирование – технология, позволяющая  создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его набором  точек с пространственными координатами. Технология основана на использовании  новых геодезических приборов –  лазерных сканеров, измеряющих координаты точек поверхности объекта с  высокой скоростью порядка нескольких десятков тысяч точек в секунду. Полученный набор точек называется «облаком точек» и впоследствии может  быть представлен в виде трехмерной модели объекта, плоского чертежа, набора сечений, поверхности и т.д.

     Более полную цифровую картину невозможно представить никаким другим из известных  способов. Процесс съемки полностью  автоматизирован, а участие оператора  сводится лишь к подготовке сканера  к работе. 

     Аппаратура  и программное  обеспечение 

     4.1 Описание сканирующей системы 

     В состав сканирующей системы входит: транспортный ящик, трегер, штатив, Ethernet-кабель связи сканера с компьютером, кейс с принадлежностями (аккумулятор, кабель соединения сканера и аккумулятора, зарядное устройство), программное  обеспечение Cyclone 6.0 

     

     Рис. 1 Сканирующее устройство Leica Scan Station 2. 

     Сканирующее устройство имеет подвижную часть  и неподвижную (рис.1). На подвижной  части прибор имеет два рабочих  окна, фронтальное и верхнее, видимая  область этих окон называется полем  зрения прибора. Сканируемая область  сканера 3600 по горизонтали и 2700 по вертикали.

     На  неподвижной части находятся  индикаторы «готовности» и три входа: два под аккумуляторы, один под Ethernet – подключение. Внутри сканера установлена  система зеркал, управляемых специальными двигателями, которые направляют сканирующий  лазер под нужным углом сканирования. 

     4.2 Технические характеристики 

     Технические характеристики представлены в таблице 1. 

     Таблица 1 Технические характеристики сканера.