Секреты сканирования на ПК

Б. К. Леонтьев Секреты сканирования на ПК

Часть 1. Сканирование и распознавание

Глава 1. Как работает сканирующее устройство

В процессе ввода изображения в компьютер в первую очередь необходимо преобразовать его в последовательность электрических сигналов. Для этого используются так называемые фотоэлектронные элементы, которые проводят ток по-разному — в зависимости от яркости света, попадающего на их поверхность. В качестве примера можно привести известный всем фотодиод. Проводимость этого прибора пропорциональна его освещенности. Поэтому, пропуская через фотодиод электрический ток и измеряя напряжение на его выводах, можно определять значение попадающего на него светового потока.

При это помните, что в качестве светочувствительных элементов для сканирующих устройств обычные фотодиоды не используются. Вместо них применяются другие устройства, чаще всего — так называемые приборы с зарядовой связью (ПЗС). Они чувствительнее к незначительным перепадам яркости света и намного компактнее.

С помощью одиночного светочувствительного элемента можно измерить яркость только одной точки изображения, а чтобы считать всю поверхность, необходимо организовать целый массив фото датчиков. Так, в цифровых видеокамерах используется двумерная (прямоугольная) матрица ПЗС, на которую с помощью оптической системы объектива проецируется кадр.

В сканерах эта проблема решена по-другому. Светочувствительные ячейки располагаются в ряд, а полученная таким образом линейчатая сканирующая головка движется относительно оригинала (или оригинал относительно нее — это зависит от конструкции сканера), считывая все изображение строчка за строчкой. Подобным образом работает обычный фотоаппарат, где пленка засвечивается через узкую щель между шторками, которая перемещается от одного края кадра к другому.

В процессе ввода цветных изображений точность передачи оттенков в значительной степени зависит от освещения. Во избежание искажений цвета в каждом сканере предусмотрен встроенный источник света — высококачественная галогенная лампа. А «связующим звеном» между источником света, изображением на бумаге и матрицей ПЗС (размер которой намного меньше ширины листа) служит оптическая система, состоящая из линз и зеркал. С ее помощью поток света направляется на оригинал, а отраженные лучи фокусируются на светочувствительных элементах.

Кроме ПЗС, в сканерах могут использоваться фотодатчики других типов, в частности, так называемые фотоэлектронные умножители — ФЭУ (Photo Multiplier Tubes — РМТ). В этих приборах лучи, отраженные от оригинала, проходят между несколькими парами электродов, находящихся под высоким напряжением, за счет чего многократно усиливаются. Вследствие этого сканер с ФЭУ может различать детали даже на самых темных участках изображения.

И наконец, еще один тип светочувствительных приборов, применяемых в сканерах, — контактные оптические сенсоры (Contact Image Sensor — CIS).

Сканирующая головка, построенная на этой технологии, представляет собой линейку миниатюрных фотодатчиков, которые располагаются в непосредственной близости от оригинала. Это дает возможность обойтись без системы зеркал и линз, а следовательно, снизить цену сканера. Кроме этого помните, что качество изображений, считанных с использованием этих устройств, пока довольно низкое.

В процессе считывания двумерного изображения сканирующая головка движется относительно оригинала, а следовательно, неотъемлемой частью большинства сканеров является механизм, обеспечивающий их взаимное перемещение. Исходя из его наличия и конструкции различают следующие типы сканеров.

Глава 2. Ручные сканеры

Эти устройства являются самыми простыми и дешевыми в своем классе. В их конструкции отсутствуют сложные прецизионные механизмы: пользователь сам двигает сканер по поверхности оригинала. Практически все ручные сканеры — небольшого размера, и поэтому позволяют считывать изображения шириной до 10 см. С другой стороны, отсутствуют ограничения на высоту оригинала, а поставляемое вместе с устройством программное обеспечение дает возможность вводить картинки, ширина которых больше, чем область захвата сканирующей головки. Для этого придется сделать несколько проходов, а затем «склеить» полученные таким образом части изображения в одно целое.

Ручные сканеры обладают серьезным недостатком. Пользователь не может двигать устройство строго равномерно и прямолинейно, что необходимо для качественного процесса сканирования. Поэтому с тем, чтобы получить приемлемый результат, нужны твердая рука и постоянные тренировки. Но даже в этом случае при вводе изображений с помощью ручного сканера неизбежно возникают искажения.