图文处理原及图像数字化工艺1

第三节图像原稿的扫描输入原理和操作方法•一、图像扫描仪的基本性能和工作原理•1.图像扫描仪的基本性能：扫描幅面、扫描分辨率、光学密度识别动态范围、扫描仪内部数字信号的位数、扫描的原稿类型、扫描速度、扫描自动化程度、扫描软件的功能等。•①最大扫描幅面：扫描仪能够扫描的最大原稿图像尺寸。•②扫描分辨率：分光学分辨率和插值分辨率两种。•单位：点／英寸或像素／英寸(ppi：pixelsperinch)。•光学分辨率是扫描仪的真实分辨能力，是单位尺寸内扫描仪能够分辨的图像像素点数。插值分辨率是以较低的光学分辨率为基础，经过插值计算获得的、数据量等同的分辨率。•﹡光学分辨率越高，则扫描仪对图像细节的分辨能力越强，可以使清晰细腻的图像再现。•目前，平面型中档扫描仪的最高光学分辨率一般为1000-2000dpi，插值分辨率为3000—4000dpi；高档平面扫描仪的最高光学分辨率为4000-5000dpi，而插值分辨率为8000—l1000dpi；滚筒型高档扫描仪的最高光学分辨率为5000—12000dpi。•③光学密度动态范围：扫描仪能够识别的最大光学密度范围。•光学密度动态范围越高，扫描仪对暗调层次的分辨能力越强，这对于高密度反差透射原稿的阶调层次再现是很重要的。•﹡低档平面型扫描仪的光学密度动态范围在2.0—2.5；中档约为3.0—3.4；而高档的平面及滚筒型扫描仪则在3.8—4.2。••④扫描仪内部数字信号的位数：通常，在处理连续调原稿时，扫描仪送给计算机系统的数字图像信号是每色8位。但在扫描仪内部，数字信号的位数一般要高于8位。位数通常有：10位、12位、14位、16位等几种。位数越高，则在信号转换到8位时的层次级损失越小，获得的图像层次越丰富。•⑤扫描的原稿种类：彩色及黑白照片、绘画原稿、印刷品等反射原稿。带透射扫描部件的扫描仪还可以扫描彩色反转片、彩色正片和彩色负片等透射原稿。一部分高档平面型扫描仪还能扫描一定厚度的实物原稿。•⑥扫描速度：每扫描一条线需要的时间，单位为：毫秒／线。扫描速度也可以用每小时扫描的原稿数量表示。•⑦扫描仪的自动化和智能化程度：扫描仪的智能化自动图像定标、自动连续批扫描、多批原稿的无人职守自动扫描等方面。高档扫描仪往往具备这些功能，这对高效率和质量稳定的图片扫描很有益处。•⑧扫描软件的功能：普通扫描软件只具有一般的基本扫描参数设置功能，图像修正处理功能较少，基本的扫描功能有：预扫描、扫描区域选择、分辨率设定、层次曲线设置、亮度／反差／清晰度调节等。而一些优秀的扫描软件则具备十分丰富的功能，例如：分色高光和暗调定标、分色层次曲线调节、按色度值或网点面积率进行的颜色校正、虚光蒙版、去网、灰平衡控制、底色去除／灰成分替代、色彩管理、自动定标、批扫描、自动无人职守扫描等。2．图像扫描仪的工作原理•2.1平面型扫描仪•⑴一般结构如图所示。•扫描仪类型：平板式扫描仪•扫描元件：CCD•最大幅面：A4•光学分辨率（dpi）：4800×2400•最大分辨率（dpi）：65535×65535•色彩深度（位）：48•扫描速度：600dpi：12ms/线，•1200dpi：12ms/线，2400dpi：12ms/线•预扫时间（s）：6•接口：USB2.0•扫描介质：书本、立体物品、文件、杂志、相片、其它光源冷阴极灯管其他参数透射适配器选配支持网络扫描不支持支持操作系统WINDOWS98，2000，Me，XP和MacOS9.0-9.x，OSX系统要求PCPentium,32MB内存以上附带软件ScanWizard5,尚书OCR6.0,AdobePhotoDeluxe(CHN),IntegratedABBYYFineReaderSprintOCR(ENGLISH),AdobeAcrobatReader,UleadPhotoExplorer(PC)随机附件USB数据线，电源线，使用手册，CD-ROM光盘电气规格电源电压（V）AC100-240电源频率（Hz）50-60功率（W）18.75环境参数工作温度10-40℃工作湿度20-85%存储温度-25-60℃存储湿度10-90%外观参数颜色灰色长度（mm）483宽度（mm）294•⑵组成：原稿平台、扫描光源、光学成像部件、光电转换器件、模拟／数字信号转换器、图像信号处理部件、扫描过程控制部件、扫描部件的机械驱动装置等。•⑶扫描过程：原稿放置在原稿平台上或者夹在原稿片夹中。启动扫描后，扫描光源与原稿作相对运动，光源照射原稿，每次照亮一条线(一行)。被照亮的一行图像的光线到达光学成像部件，并且成像在光电转换器件CCD上。•﹡①CCD器件将原稿一行图像的光线转变成模拟电信号，送到模拟／数字信号转换器形成多位的数字图像信号，再经过图像信号的处理，最后图像数字信号通过接口电路送入计算机系统，接着进行下一行扫描，直到把原稿扫描完成为止。•﹡②对于彩色原稿，需要将从原稿来的彩色光线分解成红、绿、蓝三部分。使用带红绿蓝滤色片的CCD器件，或者加装滤色镜系统可以达到分光的目的。送出的图像数字信号也是按照红、绿、蓝或青、品红、黄、黑同时或顺序送出的。•⑷特点：•①操作简便、快捷。•②部分低档平面扫描仪的动态范围较小，不能识别很高的黑场密度变化，对于暗调密度较高，暗部层次很丰富的原稿，往往会造成图像阶调的不合理压缩，损失图像的层次信息。•③平面扫描仪是固定焦距的系统，但由于使用线光源及需要透过玻璃板等原因，得到的图像清晰度不是很好，需在扫描软件中提高其清晰度。•⑸平面扫描仪的应用：•广泛应用于印刷、桌面出版、广告制作、办公等领域。目前世界上生产平面扫描仪的厂家有Microtek、HP、UMAX、Agfa、Mustek、Screen、Scitex、Sharp、linotype-Hell、国内的清华紫光集团等公司。2.2滚筒扫描仪•⑴1结构•⑵扫描过程：扫描光源发出高纯度的白光，照射到原稿表面，经反射或透射提取原稿的色彩和明暗信息后进入光路系统中传递，经过聚焦和光圈控制后进入滤色镜分色，分解成红、绿、蓝三束光，再分别进入各自的光电倍增管（PMT）中，光信号被转换成电流信号，再经对数变换和模数转换后，转变成计算机能够识别的数字信号后进入计算机处理。•﹡由于滚筒扫描仪使用PMT作为光电转换器件，是一个像素一个像素地输入光信号并放大，也就是工作在串行方式下，所以滚筒扫描仪的光学系统是针对单个像素扫描的结构设计的。•⑶特点：光电倍增管可以感应的密度最大约为3.8，光电倍增管较高的密度范围可以使滚筒扫描仪在原稿的暗调区域识别更多的细节，因此扩大了最终扫描图像的总对比度。高质量的滚筒扫描仪有四个光电倍增管，三个用于主色（红、绿和蓝色），第四个用于虚光蒙版，可以使不清晰的物体轮廓变的更清晰。•⑷滚筒扫描仪的性能要比平面式扫描仪的高，主要原因：•①滚筒扫描仪由于使用单个光电转换器件，因此它的一致性很好。•②采用了光电倍增管，它的光学特性（包括诸如信噪比、灵敏度、感光密度范围等方面）目前远好于光电耦合器件CCD。•③因为滚筒式扫描仪的光学系统是针对单个像素设计的，其光学分辨率远高于要满足在一条线上同时准确聚焦的平面扫描仪的光学系统。2.3平面扫描仪与滚筒扫描仪性能区别•平面扫描仪与滚筒扫描仪因其工作原理不同，决定了两种扫描仪性能上的差异：•(1)最高密度范围不同：滚筒扫描仪的最高密度可达4.0，而一般中低档平面扫描仪只有3.0左右。因而滚筒扫描仪在暗调的地方可以扫描出更多的细节，并提高图像的对比度。2.3平面扫描仪与滚筒扫描仪性能区别•(2)图像清晰度不同：滚筒扫描仪有四个光电倍增管：三个用于分色（红、绿和蓝色），另一个用于虚光蒙版。它可以使不清楚的物体变为更清晰，可提高图像的清晰度，而CCD则没有这方面的功能。•(3)图像细腻程度不同：用光电倍增管扫描的图像输出印刷后，其细节清楚，网点细腻，网纹较小，而平面扫描仪扫描的照片质量在图像的精细度方面相对来说要差些。