Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
План-конспект
Дата___30.12.2013________________________________________________
Тема заняття: Пристрої сканування їх види та характеристики
Мета заняття: Ознаймитися з поняттям та видами сканерів
Хід заняття
І. Організаційний момент
ІІ. Основна частина:
Сканер (англ. scanner) — пристрій, що аналізуючи певний об'єкт, створює його цифрове зображення. Процес отримання такого зображення називають скануванням.
Історія
1857 року флорентійський абат Джованні Казеллі (Giovanni Caselli) винайшов прилад для передачі зображення на відстань, названий згодом пантелеграф. Переданий малюнок наносився на барабан струмопровідним чорнилом і зчитувався за допомогою голки.
1902 року, німецьким фізиком Артуром Корном (Arthur Korn) було запатентовано технологію фотоелектричного сканування, що одержала згодом назву телефакс. Передане зображення закріплювалося на прозорому обертовому барабані. Промінь світла від лампи, що переміщувався уздовж осі барабана, проходив крізь оригінал і через розташовані на осі барабана призму й об'єктив потрапляв на селеновий фотоприймач. Ця технологія дотепер застосовується у барабанних сканерах.
Надалі, з розвитком напівпровідників, було вдосконалено фотоприймач і винайдено планшетний спосіб сканування, але сам принцип оцифровування зображень залишається майже незмінним.
Принцип дії сканера (схема)
В основі принципу дії сканерів полягає застосування фотоелементів у вигляді лінійки або матриці світлочутливих датчиків для вимірювання сигналів оригіналу. Переважно застосовуються два типи датчиків: прилади з зарядовим зв'язком і фотопомножувачі.
Розглянемо принцип дії планшетних сканерів, як найпоширеніших моделей. Сканований об'єкт кладуть на скло планшета сканованою поверхнею вниз. Під склом розташовується рухома лампа, рух якої забезпечує кроковий електродвигун.
Світло, відбите від об'єкта, через систему дзеркал потрапляє на лінійку фотоприймачів — ПЗЗ-лінійку або лінійку фотодіодів. Значення вихідних напруг лінійки фотоприймачів через комутатор подають на АЦП. Цифрові коди АЦ-перетворення передаються у комп'ютер. За кожен крок двигуна сканується смужка об'єкта, що потім поєднується програмним забезпеченням у загальне зображення.
Залежно від способу сканування об'єкту і самих об'єктів сканування існують такі види сканерів:
>Планшетние - найбільш поширений вид сканерів, оскільки забезпечує максимальне зручність для користувача — високу якість та прийнятну швидкість сканування. Становить собою планшет, у якому під прозорим склом розташований механізм сканування.
>Сканируемий об'єкт кладеться на скло планшетисканируемой поверхнею вниз. Під склом розташовується рухлива лампа, рух якої регулюєтьсяшаговим двигуном.
Світло, відбитий об'єкта, системою дзеркал потрапляє на чутливу матрицю, Прийомний елемент перетворює рівень освітленості в рівень напруги. Далі, після можливу корекцію і методи обробки, аналоговий сигнал надходить на аналого-цифровий перетворювач (>АЦП). ЗАЦП інформація виходить вже удвоичном вигляді й, після обробки контролері сканера через інтерфейс з комп'ютером вступає у драйвер сканера - зазвичай так званийTWAIN-модуль, з які вже взаємодіють прикладні програми.
За кожен крок двигуна сканується смужка об'єкта, які потім об'єднуються програмним забезпеченням на загальне зображення.
Як лінійного джерела світла використовується люмінесцентна лампа зі спектром світла, близькими до денному світлу, а роліприемника – використовується лінійка ПЗЗ (прилад із зарядним зв'язком).
Ручні - у яких відсутня двигун, отже, об'єкт доводиться сканувати користувачеві вручну, єдиним його плюсом є дешевизна і мобільність, цьому він має багато недоліків — низьке розрізнення, малу швидкість роботи, вузьку смугу сканування (до десятьох див.), можливі перекоси зображення, оскільки користувачеві буде складно переміщати сканер із постійною швидкістю.
>Листопротяжние - аркуш паперу вставляється в щілину і протягається по котрі спрямовують роликам всередині сканера повз лампи. Має менші розміри, протипланшетним, проте може сканувати лише окремі листи, що обмежує його використання у основному офісами компаній. Багато моделі мають пристрій автоматичної подачі, що дозволяє швидко сканувати дуже багато документів.
Книжкові сканери - призначені на скануванняброшюрованних документів. Сучасні моделі професійних сканерів дозволяють значно підвищити схоронність документів мають у архівах, завдяки дуже делікатному поводження з оригіналами. Сканування виробляється є лицьовою частиною вгору. Програмне забезпечення, використовуване у книжковихсканерах дозволяє усувати дефекти, згладжувати спотворення, редагувати отримані отскановані сторінки. Книжкові сканери має унікальної функцією "усунення перегину" книжки, що забезпечує чудове якістьотсканированного (чи надрукованого) зображення.
>Планетарние сканери - застосовуються на сканування книжок або легкоповреждающихся документів. При скануванні немає контакту зсканируемим об'єктом (як і планшетнихсканерах).
>Барабанние сканери —Барабанние сканери, по світлочутливість, значно переважали споживчі планшетні устрою, застосовуються тільки у поліграфії, де потрібно високоякісне відтворення професійних фотознімків. Дозвіл таких сканерів зазвичай становить 8000-11000 точок на дюйм і більше.
У барабаннихсканерах оригінали розміщуються внутрішній чи зовнішньої (залежно від моделі) боці прозорого барабана. Після монтажу оригіналу барабан наводиться в рух. За один його оборот зчитується одна лініяпикселей, отже процес сканування дуже нагадує роботутокарно-винторезного верстата.Проходящий через слайд (чи відбитий непрозорого оригіналу) сфокусований промінь світла потрапляє нарасщепляющую систему (призму чи блок дзеркал) і крізь три світлофільтра потрапляє на світлочутливі елементи -фотоелектронниеумножители.
Як точечної джерела світла використовуються галогенні чиксеноновие лампи потужністю 30-75 Вт,т.к. вони поєднують високу інтенсивність випромінювання з досить рівномірним розподілом потужності в усьому діапазоні спектра випромінювання.
>Слайд-сканери - що зрозуміло з назви, служать на скануванняпленочних слайдів, випускаються як самостійні устрою, і у вигляді додаткових модулів до звичайних сканерам.
Сканери штрих-коду - невеликі, компактні моделі на скануванняштрих-кодов товару в українських магазинах.
3D-сканери — устрою, що аналізують фізичний об'єкт, і з допомогою даних, створюють3d модель. Їх використовують для інженерного аналізу, контролю, дизайну, в іграх і розваги (створення цифрових моделей персонажів), у медицині й іншій системі.
Тривимірний чи3D-сканирование – це процес перекладу фізичної форми реального об'єкта в цифрову форму, тобто. отримання тривимірної комп'ютерної моделі об'єкта.
А, щоб сканер «прив'язався» досканируемому об'єкту, на об'єкт перед скануванням наклеюються спеціальні індексніметки-привязки. Сукупність цих міток формує унікальну, пов'язану з об'єктом систему координат, у яких будується поверхню. Що стосується оптичним сканером ці точки служать для склейками окремихсканов між собою.
Усі блискучі, дзеркальні чи прозорі поверхні об'єкта покриваютьсяантибликовим складом, що створює білу матову поверхню придатну для оптичного чи лазерного3D-сканирования.
На виході зі сканера отримують трикутнуполигональную модель об'єкта.
>3D-сканери діляться на два типу методом сканування:
· Контактний, такий метод полягає в безпосередньому контакті сканера з досліджуваним об'єктом.
Контактні 3D сканери побудовано за принципомобвода моделі спеціальним високочутливим щупом, з допомогою нього на комп'ютер передаються тривимірні координатисканируемой моделі.
·Бесконтактний.
Неконтактні влаштування у своє чергу можна розділити на дві окремі категорії:
· Активні сканери
· Пасивні сканери
Активні сканери випромінюють на об'єкт деякі спрямовані хвилі (світло, промінь лазера, ультразвук чи рентгенівські промені) і виявляють їх відбиток для аналізу.
Пасивні сканери не випромінюють нічого на об'єкт, а натомість покладаються на виявлення відображеного навколишнього випромінювання. Більшість сканерів подібного типу виявляє видимий світло — легкодоступний навколишнє випромінювання.
>Ультразвуковие сканери (>УЗИ-сканери) – використовують у медицині на дослідження внутрішніх органів людини.
Робота УЗД - сканера грунтується, що ультразвукові коливання для розповсюдження підпорядковуються законам геометричній оптики. Будь-яка середовище, зокрема і тканини організму, перешкоджає поширенню ультразвуку, тобто володіють різним акустичним опором, величина якої від своїх щільності і швидкості ультразвуку.
Досягнувши кордону двох середовищ з різними акустичним опором, пучок ультразвукових хвиль зазнає істотні зміни: одна його частину продовжує поширюватися у середовищі, у тому чи іншою міроюпоглощаясь нею, інша — відбивається. Коефіцієнт відображення залежить від різниці величин акустичного опору що межують друг з одним тканин: чому це відмінність більше, то більше вписувалося відбиток і, природно, більше амплітуда зареєстрованого сигналу, отже, тим світліші й яскравіше він виглядатиме на екрані апарату. Повним відбивачем є межа між тканинами і повітрям.
ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРОВ:
Вигляд оригіналу. Сканування може здійснюватися у що проходить світлі (для оригіналів на прозорою підкладці) чи відбитому (для оригіналів на непрозорою підкладці). Сканування негативів вирізняється особливою складністю, оскільки це процес не зводиться до простогоинвертированию градацій кольору від негативу до позитиву. Щоб точно оцифрувати колір в негативів, сканер повинен компенсувати кольорову фотографічну вуаль на оригіналі. Є кілька радикальних способів розв'язання проблеми: апаратна обробка, програмні алгоритми переходу від негативу до позитиву чи довідкові таблиці для конкретних типів фотоплівки.
>Оптическое дозвіл. – Сканер знімає зображення не повністю, а, по рядках. По вертикалі планшетного сканера рухається смужка світлочутливих елементів та знімає по точкам зображення рядок по рядку. Чим більший світлочутливих елементів у сканера, то більше вписувалося точок може зняти з кожним горизонтальній смуги зображення. І це називається оптичним дозволом. Зазвичай його вважають за кількістю точок на дюйм —dpi (>dotsperinch). Сьогодні вважають нормою рівень дозвіл щонайменше 600dpi.
Швидкість роботи. – На відміну від принтерів, швидкість роботи сканерів вказують рідко, оскільки він залежить від багатьох чинників. Іноді вказують швидкість сканування однієї лінії вмиллисекундах.
Глибина кольору. –Измеряется кількістю відтінків, які пристрій здатне розпізнати. 24 біта відповідає 16 777 216 відтінків. Сучасні сканери випускають з глибиною кольору 24, 30, 36, 48 біт.
Динамічний діапазон – характеризує який діапазон оптичнихплотностей оригіналу сканер може розпізнати, не втративши відтінки ні з світлах, ні з тінях оригіналу. Максимальна оптична щільність у сканера - це оптична щільність оригіналу, яку сканер ще відрізняє від темряви. Усі відтінки оригіналу темнішою цього кордону сканер зможе розрізнити.
Пакетна обробка: це сканування кількох оригіналів одночасно, зі збереженням кожного зображення на окремому файлі. Програма пакетної обробки дозволяє й без участі оператора виконати сканування певної кількості оригіналів, забезпечуючи автоматичне переключення режимів сканування і збереженняотсканированних файлів.
Діапазонмасштабирования: це інтервал величин зміни масштабу оригіналу, що може бути виконано під час сканування. Він пов'язані з роздільну здатність сканера: що стоїть значення максимального оптичного дозволу, то більше вписувалося коефіцієнт збільшення вихідного зображення без втрати якості.
По типу інтерфейсу сканери діляться всього чотирма категорії:
Сканери з паралельним чи послідовним інтерфейсом, які підключаються доLPT- чиCOM-порту Ці інтерфейси самі повільні. Можливо поява проблем, що з конфліктом сканера зLPT-принтером, якщо є.
Сканери з інтерфейсом USB Стоять трохи дорожче, але працюють значно швидше. Необхідний комп'ютер зUSB-портом.
Сканери зіSCSI-интерфейсом, зі своєюинтерфейсной платою для шини ISA чи PCI або які підключаються до стандартномуSCSI-контроллеру. Ці сканери швидше, і дорожче представників попередніх категорій і сягають до вищому класу.
Сканери із сучасним інтерфейсомFireWire(IEEE 1394) спеціально розроблених до роботи з графікою і відео. Такі моделі представлені над ринком нещодавно.
ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Після сканування отримана цифрова інформація вимагає обробки доведенняотсканированного зображення на потрібний вид.
Створено багато прикладних програм з яких можна коригувати отримані при скануванні зображення, доведення в необхідний використання вид. Напевно, найвідоміша їх цеAdobe Photoshop, має безліч усяких інструментів до роботи з зображеннями. Також треба назватиACDSee, MicrosoftPfotoEditor (вмонтовану в MicrosoftOffise),RasterDesh,RasterID,Spotlight.
Для редагування об'ємних зображень використовуються програмиStudioMAX,Maya,Rhinoceros,SolidWorks та інші пакети3d моделювання.
ВИРОБНИКИ
На світовому ринку представлено досить багато фірм-виробників сканерів. Найпопулярніші моделі виробляють Hewlett-Packard,Agfa, Canon,Mustek, Epson.
3D-сканери виробляють Z Corporation,Contex, Artec Group.
>УЗИ-аппаратуру виробляють ВАТ «Уральський приладобудівний завод» (РФ), «>Prosound» (Японія), «Siemens» (Німеччина),Mindray (Китай) та інших.
ІІ. Підсумок заняття:
У ході проведення гуртка було розкрито тему про периферійних пристроях введення інформацією комп'ютер –сканерах, їх основні види, особливості устрою, принцип праці та області застосування. Широта використання їх у різних галузях діяльності зробило їх незамінними помічниками людини.