扫描仪的应用.ppt

1、自1984年首次推出平板扫描仪以来，扫描仪已发展成为除牛鼻子板和鼠标以外广泛应用于计算机的输入设备。 作为光电、机械一体化的高科技产品，自诞生以来，以其独特的数字化“图像”采集能力和优异的性能，得到了迅速的发展和广泛的普及。 扫描仪也可以根据外观分为鼓式扫描仪、平板式扫描仪、便携式扫描仪、便携式扫描仪、进纸扫描仪、实物扫描仪等。 平板扫描仪作为现在的主流机型被广泛应用。 滚筒式扫描仪、便携式扫描仪、平板扫描仪、扫描仪扫描图像的方式：一般来说，扫描仪扫描图像的方式大致为以光电耦合器(CCD )为光电转换元件的扫描的3种。 多数平面型扫描器使用光电耦合器(CCD )作为光电变换元件，在图像扫描装置

2、中是最代表性的。 2 .以接触式图像传感器的CIS (或LIDE )作为光电变换元件的扫描，手持式扫描仪、便携式扫描仪几乎都采用了CIS技术。 LIDE(LED In Direct Exposure )二极管直接曝光技术是基于CIS技术的创新技术，将三色二极管用作光源。 3 .使用光电转换元件作为光学电子倍增管(PMT )的扫描。 光电子倍增管(PMT )是被用于滚筒式扫描仪的光电转换元件。 在所有的扫描技术中，光电子倍增管是性能最好的一种，其灵敏度、噪声系数、动态密度范围等重要指标远远超过了CCD和CIS等受光去老虎钳。 同样，这种感光材料几乎不受温度的影响，在任何环境下工作。 但是，这种扫

3、描仪成本非常高，一般只用于最专业的滚筒式扫描仪。 光电子倍增管在各种受光元件中生产成本最高，而且一次只能扫描一个像素，所以扫描速率慢，扫描一张图像需要几个一盏茶。 因此，现在只用于最专业的鼓式(大鼓式)扫描仪。 这台扫描仪的价格为数十万元，数百万元，是不可期待的贵族产品。 CCD扫描仪与CIS扫描仪相比，两种扫描仪产品相比，CCD型扫描仪具有明显的优势，但CIS型扫描仪并非随处可见。 1.CCD型扫描仪的应用非常广泛。 CIS型扫描仪的应用范围很窄。 CCD扫描仪与CIS扫描仪相比，发展时间长，技术相对成熟，适用于高、中、低级扫描仪，扫描图像质量相对良好。 由于CIS扫描器不能使用透镜，因此只

4、能靠近原稿进行扫描，扫描精度低。 另外，CIS作为光源而采用了LED发光二极管，该光源在与光色的均匀度方面相对差，色域也比CCD原理的扫描仪窄，色彩也不如CCD那样丰富，扫描精度低。 另外，CCD扫描仪需要包括照明冷光源、多个反射镜和光学透镜的一系列光学系统，通过复杂光路而在CCD传感器数据老虎钳表面上成像。 因此，其构成零配件相对复杂，体积相对大，成本相对高。 CIS受光元件本身是用于完成图像形成塔斯克的一盏茶，有模块设定纠正，扫描光源、传感器、放大器集成在一起，结构、原理和光路极为简单。 组装非常容易，能够降低设定修正制造成本，并且能够将产品的体积更薄，更小地设定修正。 3 .扫描后的图像

5、数据的处理也比较复杂。 由于需要使用一系列镜头、反射镜进行成像，因此会产生色偏差和光学像差，一般需要使用扫描软件进行颜色校正。 通过用传感器从原稿表面直接取得图像，理论上不会产生色偏差、像差，可以得到最接近原稿的图像效果。 4 .由于CCD扫描器通过光学透镜在CCD表面成像，因此具有一定的景深，对于隆起的封脊和实物也能够得到鲜明的扫描效果。CIS扫描头利用传感器从物体表面获得图像，直接接受反射光成像，技术含量相对低，景深小，扫描等级稍微不足，扫描不均匀的原稿和图像有点不费力。 扫描的物体必须平放在扫描仪上。 CCD的景深至少是CIS的10倍。 这意味着CCD扫描器在一定范围内扫描3D物体时清楚

6、而生动，CIS扫描器扫描稍微凹凸的物体时，输出的图像会模糊或者模糊，这是5.CCD扫描器一般将冷阴极荧光灯管作为光源使用CIS类型的扫描仪可以随时接通电源，动作时不预热也可以接通电源，没有明显的等待时间。 在大幅度提高生产效率的同时，也符合国家提倡的能源节约理念。 6 .高质量的CCD光接收元件可以在不改变质量的情况下使用10000小时，但是如果现在的CIS扫描器的发光元件使用500小时，则平均亮度降低30倍，即CIS扫描器的发光元件寿命短。 CIS发光元件寿命短，但CIS磁头便宜且容易更换。 此外，由于移动二极管光源和扫描头所需的电功耗极小，因此CIS扫描仪通过从PC的USB通讯端口供给所需

7、的电力来进行动作。 另一方面，从图中可理解平板扫描仪的构成，扫描仪主要由上盖、原稿台、光学图像形成部、光电转换部、机械传递部构成。 光学部分用扫描仪的“眼”取得从原稿反射的光信息。 包括灯、反射镜、镜头、电荷藕合器件(CCD )等主要零配件。 光学图像形成部被称为扫描器的核心零配件即扫描头、即图像信息读取部，其精度直接影响扫描图像的复原的精准性。 扫描头光源一般采用冷阴极辉光放电灯，灯两端没有丝状体，只有一个电极，具有发光均匀、稳定、色纯度好、结构强度高、寿命长、电功耗小、体积小等优点。 扫描头还包括几个反射镜，将原稿的信息反射到透镜上，从透镜将扫描信息传输到CCD受光元件上，最后将从CCD照

8、射的光信号转换为电信号。 透镜是将扫描信息发送至CCD的处理的最后关断，并且根据其好坏来确定扫描仪的精度。 扫描精度是扫描仪的光学极限分辨率，主要由镜头的质量和通用相机的数量决定。 CCD是受光元件，发挥将照射的光信号转换为对应的电信号的作用。 CCD在横向一列中排列，CCD内的各单元与各行的像素对应。 (每个图像都由一百、一千甚至一百万个像素组成格子。) 也就是说，如果扫描仪的扫描面上每英寸有300 CCD，则扫描仪的最大光学分辨率只有300像素，即300个打印精度。 点每英寸是扫描仪记录图像分辨率的单位，该数值越大，扫描仪的分辨率越高，得到的图像文件的大小也越大。 同样，如果你的扫描仪每行

9、有600 CCD针织面料，你的扫描仪的最大光学分辨率是600打印精度。 光学极限分辨率光学极限分辨率是指扫描仪的光学系统可收集的实际的信息量、即扫描仪的受光元件CCD的实际的极限分辨率。 例如，最大扫描范围为216mm297 mm (适合于a4用纸)的扫描器，可扫描的最大宽度为8.5英寸(216 mm )，其CCD包括5100针织面料，其光学极限分辨率为5100点/8.5英寸=600打印精度。 目前常见的光学分辨率为6001200、10002000以上。 由此可知，光学极限分辨率在某种意义上决定了一台扫描仪的质量水平。 光电转换部是指扫描仪内部的主机板，起到控制各零配件协调动作的作用。 扫描仪

10、光电转换部的主机板这么小，那是扫描仪的“心脏”。搭载了各种电子部件的印刷电路板。 这是扫描仪的操纵系统，在扫描仪的扫描过程中主要完成CCD信号的输入处理和步进电机的控制。 包括AD转换器、BIOS芯片、IO特罗尔芯片、高速缓存区。 机械部分的机械部分由步进电机、齿轮、导轨、皮带构成。 机械部分的动作也完全由主机板控制。 A/D转换器是将模拟计程仪量(Analog )转换为数字量(Digital )的半导体元件。 从CCD获得的电信号是与图像的明暗对应的模拟计程仪信号。 因为图像由暗到亮的变化用由低到高的不同水平来表示，它们是连续变化的所谓的模拟计程仪量。 A/D转换器的动作通过将模拟计程仪量数

11、字化，例如将0.1V的线性电压变化表现为09的10个阶段的方法是，将0.1V的所有电压转换为数字0，将0.10.2v的所有电压转换为数字10.91.0v的所有电压实际上，A/D转换器所可表现的范围远大于10并且通常为28=256、210=1024或212=4096。 如果扫描仪显示的格雷斯比例为10位，则扫描仪可以将图像分为1024个灰度级；如果颜色深度为30位，则红、绿、蓝通道为1024个灰度级。 等级数越高，颜色表现越丰富。色彩极限分辨率极限分辨率，也称为色彩深度、色彩模式、色彩二进制位或者色彩等级，是左不过扫描仪识别色彩或者格雷斯比例的粗细的指标，其单位为bit (二进制位)。 彩色二进

12、制位的确切含义是扫描得到的一个像素用多少二进制位表示。 例如，1位仅表示黑白像素。 因为计算机上的数字使用二进制，所以1位只能表示0和1两个值。 每个这些个的值表示黑色和白色。 8比特可以表示256灰度。 24比特可以表示16777216色，其中红(r )、绿(g )、蓝(b )的各通道分别占8比特，分别有28=256阶段，24比特以上的颜色为真彩色，现在采用30比特对于非专业人士来说，电脑的处理能力和输出印表机的解析度有限，因此追求高色彩二进制位是徒劳的。 BIOS芯片的主要功能是通过在扫描仪启动时进行自检，IO特罗尔芯片提供连接接口和连接通道，高速缓存区用于临时存储图像数据。 如果将图像数

13、据直接传送到计算机，则会发生数据塔罗斯、图像失真等现象，如果将图像数据暂时保存在高速缓存区中再传送到计算机，则能够降低该可能性。 扫描仪的工作过程扫描仪的工作原理并不复杂，而是从其工作过程中基本反映出来的。 下图的CCD型扫描仪的工作原理示意图。 1 )当扫描开始时，来自机内光源的均匀光线照射玻璃面板上的原稿，产生表示图像特征的反射光(反射原稿)或透射光(透射原稿)。 反射光通过玻璃板和一组透镜，分为红绿蓝的三种颜色被聚光到CCD受光元件，并在CCD受光。 其中空白的地方比有色的地方能反射更多的光。 2 )步进电动机使扫描头移动原稿的下端，读取原稿信息。 其为长条，照射原稿的光线反射通过狭窄的

14、狭缝，形成沿着x方向的光学带，通过一组反射镜，用光学透镜聚光进入双色镜。 经由棱镜项目和红绿蓝的三色彩色过滤烟嘴得到的RGB三个彩色乐队相当于各个的CCD，CCD将RGB乐队转换为模拟计程仪电子信号，并且通过AD转换器将该信号转换为数字电子信号。 3 )反映原稿图像的光信号被转换为计算机可接受的二值数字电子信号，最后经由USB等接口发送至计算机。 扫描器每次扫描一行就得到原稿的x方向一行的图像信息，等待直到伴随沿着y方向的移动的原稿全部扫描。 经由扫描仪获得的图像数据暂时存储在缓冲器中，图像数据按照优先顺序传输至计算机并存储。当扫描头完成原稿的相对移动并扫描所有图稿时，完整的图像将输入到计算机

15、中。 通常，将用行CCD对原稿进行“1行”扫描称为“主扫描”，将行CCD平行移动的扫描输入称为“副扫描”。 4 )数字信息被传输到计算机的相关联的处理计程仪程序，在该程序中以图像应用可以使用的形式存在数据。 最后通过软件处理在计算机画面上再现。 扫描仪和电子数码的物证检查的比较，基于两者的摄像原理不同的电子数码(小孔摄像、凸透镜摄像原理)，能够将空间图像(地貌景观、人物等三维图像)变换为平面图像(摄影图片等二维图像)，但在我们通常使用的扫描仪(平面顺序扫描)中只能将平面文件和景深差较小的对象的内容(图像和文字等)转换为数字文件，输入到电脑中。 两者都是我们进行物证检验时常用的仪器。 1 .电子

16、数码应用方便的扫描仪需要接入电脑，很麻烦。 2 .用电子数码拍摄摄影图片时，如果有配光不均会产生亮斑，难以控制的扫描仪的亮度是平均的，没有反射干扰，不需要考虑亮斑。 5 .由于电子数码和扫描仪会发生颜色歪斜，应尽量选择好的布兰德，尽量减少颜色歪斜造成的不便6 .在物证检查较多的情况下，建议考虑工作效率和时间问题，选择电子数码和扫描仪。 关于旧摄影图片的修复、旧摄影图片的修复、扫描仪的使用维护。 1 .不要忘记扫描仪的摇滾乐。 由于扫描仪采用包括光学透镜等在内的精密光学系统，为了避免结构脆弱的光学单元针织面料的破损，扫描仪通常设有专用的摇滾乐/解摇滾乐机构，需要在移动扫描仪之前摇滾乐光学单元针织

17、面料。 在重新使用扫描仪之前，请务必解除摇滾乐定。因为一时的疏忽，可能会损坏扫描仪传动机构。2 .为了不损伤扫描仪的外壳以及光学元件，请不要用有机溶剂清洗扫描仪。 3 .不要在灰尘较多的环境下运行扫描仪。 因为直接关系到扫描仪的扫描精度和识别率，所以保持扫描仪玻璃的清洁和损伤很重要。而且如果有灰尘，就可以用除尘的皮虎除去平时通用相机的镜片。 4 .请勿使扫描仪带电。 安装扫描仪，特别是EPP无残奥扫描仪时，为了防止主机板烧损，需要切断电脑的电源。 5 .不要忽略扫描仪驱动程序的更新。 很多用户平时只重视升级格拉夫网卡等设备的驱动程序，而忽略了升级扫描仪的驱动程序，驱动程序直接影响了扫描仪的性能，与各种软件、硬系统的兼容性有关。 6 .请勿关闭系统虚拟内存。 使用低存储器结构计算机扫描图像通常会导致系统内存不足，硬盘上的剩馀空间可以用作虚拟内存来完成扫描工作，但如果虚拟内存被禁用，扫描仪将无法工作。 7