Получение растровых изображений (сканирование)

Для получения растровых изображений (сканирования) применяются различные типы специальных устройств (сканеров): ручные, барабанные и планшетные. Наиболее широко распространенными, вследствие удобства использования и высокого качества получаемых изображения, являются планшетные сканеры.

Несмотря на многообразие применяемых технологических решений, все планшетные сканеры имеют общую схему (рис. 5.2).

Рисунок 5.2. Планшетный сканер

В верхней части корпуса (1) сканера находится прозрачный планшет (2), на котором располагаются сканируемые материалы. Для минимизации влияния внешних источников света и для лучшего контакта сканируемых материалов с поверхностью планшета, последний оснащается специальной крышкой (3). В некоторых моделях сканеров крепление крышки позволяет при необходимости приподнимать ее над поверхностью корпуса (что удобно при сканировании оригиналов большой толщины, например книг) или вообще снимать (например, для установки слайд-модуля). На многих современных сканерах имеются кнопки, позволяющие вызывать приложения сканирования, копирования или распознавания текста, минуя системные меню и пиктограммы. На задней панели обычно расположены разъемы питания и интерфейсов для подключения к компьютеру.

Внутри корпуса под планшетом расположена подвижная каретка, на которой располагаются источник света и светочувствительные элементы (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 – Каретка

Каретка перемещается вдоль планшета при помощи специального электродвигателя, связанного с ней посредством тросиковой или ременной передачи. Под горизонтальным подразумевается направление, параллельное светочувствительной линейке, а под вертикальным — направление перемещения каретки. Свет, излучаемый источником, отражается от поверхности оригинала и падает на линейку со светочувствительными элементами, которые фиксируют интенсивность светового потока. Сначала считывается одна горизонтальная строка пикселов, затем каретка перемещается на один пиксел по вертикали, считывается следующая строка и т.д.; таким образом, формируется изображение. Технологии получения изображения при сканировании классифицируются по нескольких параметрам, и ниже мы их рассмотрим более подробно.

CCD-матрицы, используемые во многих планшетных сканерах, имеют весьма небольшой размер. Для того чтобы уменьшить изображение оригинала до размеров самой матрицы, применяется специальная оптическая система (рис. 5.4). Такая конструкция позволяет получить более четкое изображение и за счет повышения интенсивности светового потока увеличить динамический диапазон и отношение «сигнал/шум».

Применение CIS-технологии (Contact Image Sensor) подразумевает сканирование изображения «один к одному», то есть размер одного светочувствительного элемента эквивалентен размеру сканируемого пикселя (рис. 5.5). Следует отметить, что на самом деле светочувствительные элементы в CIS-устройствах снабжены специальными микролинзами, вследствие чего сканируется лишь малая часть области оригинала, соответствующей одному пикселю изображения.

Рисунок 5.4 – Технология CCD с оптическим уменьшением

Рисунок 5.5. Технология CIS

Еще несколько лет назад для получения цветного изображения в планшетных сканерах сканирование производилось в три прохода — каждый цветовой слой считывался отдельно одной и той же линейкой светочувствительных элементов со сменным светофильтром, а затем они совмещались. Такие сканеры называются трехпроходными.

Более прогрессивная технология позволяет считывать информацию по трем цветовым слоям одновременно — такие устройства называются однопроходными. В настоящее время даже самые дешевые сканеры являются однопроходными устройствами. Сегодня при сканировании цветных изображений используются три технологии для получения трех слоев, соответствующих базовым цветам аддитивной модели:

1. Светофильтры. Свет, излучаемый источником (например, лампой), отражается от сканируемого объекта и далее проецируется на три линейки светочувствительных элементов, каждая из которых снабжена своим светофильтром — красным, зеленым и синим.

2. Несколько источников света. Сканируемый объект поочередно освещается тремя (или более) источниками света, и соответственное количество раз считывается информация со светочувствительных элементов. Эта схема может быть реализована как в трехпроходных, так и в однопроходных устройствах (в последнем случае в качестве источников света, как правило, применяются светодиоды).

3. Призма. В этом случае для выделения цветовых компонентов из отраженного от оригинала света используется призма или аналогичное устройство, что позволяет одновременно считывать информацию с каждого из слоев.

Таблица 5.1. Достоинства и недостатки CCD- и CIS-технологий