Сканеры и программное обеспечение распознавания символов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Хакасский технологический институт-

филиал федерального государственного автономного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Кафедра Экономики и Менеджмента

РЕФЕРАТ

по Информационным системам в экономике

Сканеры и программное обеспечение распознавания символов

Абакан 2015



Содержание

Введение

1. Виды сканеров, характеристика и принципы работы

1.1 Виды сканеров

1.2 Характеристики сканера

1.3 Устройство и принцип работы

2. Программное обеспечение распознавания информации

Заключение

Используемая литература



Введение

Почти каждый пользователь компьютера постоянно сталкивается с проблемой преобразования документов из бумажной формы в электронную. Однако процедура ввода информации вручную отнимает огромное количество времени и чревата ошибками. Кроме того, вручную можно вводить только тексты, но не изображения. Выходом из положения является сканер, позволяющий вводить в компьютер, как изображения, так и текстовые документы. Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей «аналоговые» тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат. Они служат везде: в крупных компаниях, где обрабатываются огромные архивы документов, в издательствах и проектно-конструкторских организациях, а также в небольших фирмах и домашних офисах. сканер интерфейс распознавание информация

Сканер (англ. scanner) - это устройства ввода текстовой или графической информации в компьютер путем преобразования ее в цифровой вид для последующего использования, обработки, хранения или вывода.

В 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли (Giovanni Caselli) изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы.

В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном (Arthur Korn) была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах.

В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретен планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остаётся почти неизменным.



1. Виды сканеров, характеристика и принципы работы

1.1 Виды сканеров

Сканер (англ. scanner, от scan «пристально разглядывать, рассматривать») -- это устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Сканирование -- это процесс оцифровки изображений, иными словами, перевод его в компьютерный вид. Ранее данная область была уделом только профессионалов. Однако технический прогресс позволил сканировать изображения и рядовому пользователю.

Классификация сканеров:

1. Ручной вид сканеров. Небольшой размер и приемлемая цена устройства сначала привлекает покупателей, но вот принцип действия отталкивает, так как нужно равномерно провести устройством по сканируемому изображению. Дрожание руки или другие помехи - прощай высокое качество изображения.

2. Планшетный вид сканеров. Любые размеры устройства, стандартные - формат листа А4. Принцип работы: изображение кладется на прозрачную поверхность, закрывается крышка, запускается сканер, изображение цифруется посредством бегающего под стеклянной поверхностью распознающего элемента. Можно также приобрести сканеры, способные распознавать изображения формата А2, А3, но это больше подходит для профессиональной индустрии.

3. Протяжной вид сканеров. Принцип работы схож с работой сканера, так как изображение равномерно протягивается через сканер посредством специального механизма. Данный вид - нечто среднее между ручным и планшетным сканером.

Перечислена основная классификация моделей. Однако существует масса других разновидностей, направленных на удовлетворение потребностей профессионалов.

1.2 Характеристики сканера

Сканер способен осуществлять два типа операций:

-сканировать изображения;

-сканировать текст для дальнейшего распознавания.

Распознавание текста - перевод изображений букв и цифр в цифровой вид для последующей обработки в текстовом редакторе.

Технические характеристики сканеров:

1. Разрешающая способность

Разрешающая способность, или разрешение, -- один из основных параметров, используемых производителями для описания возможностей сканера. Наиболее распространенная единица измерения разрешающей способности сканеров -- количество пикселей на один дюйм (pixels per inch, ppi).

He следует путать ppi с более распространенной аббревиатурой dpi (dots per inch -- количество точек на дюйм). Последняя единица используется для измерения разрешающей спо­собности растровых печатающих устройств и имеет несколько иной смысл.

Различают оптическое и интерполированное разрешение. Величину оптического разрешения можно вычислить, разделив количество светочувствительных элементов в сканирующей линейке на максимальную ширину области сканирования. Нетрудно посчитать, что количество светочувствительных элементов у сканера, имеющего оптическое разрешение 600 ppi и максимальную ширину области сканирования 8,5 дюйма (216 мм), должно составлять не менее 5100. Важно понимать, что оптическое разрешение -- это частота дискретизации, только в данном случае отсчет идет не по времени, а по расстоянию.

Большинство современных недорогих планшетных сканеров имеют оптическое разрешение 1200, 2400 ppi и даже более.

Интерполированное разрешение -- это повышение количества пикселей в отсканированном изображении за счет программной обработки.

2. Разрядность

Разрядность, или глубина цвета, определяет диапазон значений, которые может принимать цвет пикселя. Иначе говоря, чем больше разрядность при сканировании, тем большее количество оттенков может быть сохранено в полученном изображении.

В настоящее время для хранения и передачи полноцветных изображений (например, фотографий) стандартом является 24-разрядный формат RGB. При сканировании цветных оригиналов с использованием модели RGB изображение формируется из трех цветовых каналов, на каждый из которых приходится по 8 бит. Многие сканеры используют более высокую разрядность -- 12 или 16 бит на цвет (соответственно 36 или 48 бит), однако для записи и дальнейшей обработки изо­бражений эта функция должна поддерживаться применяемым программным обес­печением; в противном случае полученное изображение все равно будет записано в файл с 24-битной разрядностью.

3. Шум

Цифровой шум появляется в сканируемом изображении вследствие неидеальности конструкции электронных узлов сканера, в первую очередь -- светочувствительных элементов и их цепей. К сожалению, производители сканеров практически никогда не указывают уровень цифрового шума в характеристиках выпускаемых изделий. Отчасти это объясняется тем, что на сегодняшний день пока не существует стандартизированной методики измерения данного параметра.

Применительно к отсканированным изображениям различают два вида цифрового шума -- случайный и регулярный.

Случайный шум проявляется в виде «снега», гранулярности или хаотически рас­положенных инородных точек в изображении и возникает как вследствие нестабильности работы полупроводниковых приборов (при изменении температуры и с течением времени), так и в результате вносимых электронными компонентами искажений. Для минимизации случайного шума перед сканированием выполняется процедура калибровки, во время которой измеряются пороговые значения и смещение базового напряжения для каждого светочувствительного элемента.

Регулярный шум возникает вследствие перекрестных помех (наводимых с соседних светочувствительных элементов), кратковременных изменений величины базово­го напряжения в ПЗС-матрице, воздействия высокочастотных электрических полей, изменения яркости источника света и т. п. Регулярный шум, в отличие от случайного, очень хорошо заметен, поскольку проявляется в виде горизонтальных, вертикальных либо диагональных полос.

4. Производительность

Производительность сканера складывается из трех параметров: времени прогрева источника света, времени предварительного сканирования и времени окончательного сканирования.

Некоторые модели сканеров не нуждаются в прогреве и готовы к работе сразу после включения. Что касается устройств, оснащенных люминесцентными и газоразрядными лампами, то для выхода их на рабочий режим необходимо определенное время, обычно несколько десятков секунд. Поскольку в универсальных сканерах для работы с прозрачными и непрозрачными оригиналами обычно используются разные источники света, при каждом переключении соответствующих режимов устройство заново выполняет процедуру прогрева активируемой лампы.

Время окончательного сканирования для одной и той же модели сканера может варьироваться в широких пределах в зависимости от величины установленного в настройках разрешения и прочих параметров. Это стоит учитывать при сравнении параметров, заявленных в технических характеристиках сканеров от разных производителей. Зачастую каждый производитель использует собственную методику для определения данной величины.

5. Тип и размер оригиналов

Конструкция сканера накладывает определенные ограничения на тип и формат оригиналов, которые можно оцифровывать с помощью данного устройства. В первую очередь следует обращать внимание на то, для работы с какими именно категориями носителей предназначена та или иная модель. Сканер может поддерживать работу только с прозрачными либо только с непрозрачными оригиналами или с те­ми и другими.

Обычно в характеристиках сканера указывается максимальный (иногда, если существует такое ограничение, -- и минимальный) размер сканируемого оригинала и сканируемой области. Некоторые модели сканеров могут работать только с оригиналами строго определенных размеров: в этом случае в спецификации должен быть приведен перечень всех поддерживаемых форматов.

У универсальных сканеров допустимые форматы носителей и размеры сканируемой области для прозрачных и непрозрачных оригиналов часто различаются.

6. Интерфейс

В большинстве современных моделей сканеров низшей и средней ценовой категории для подключения к ПК используется интерфейс USB 2.0. В ряде полупрофессиональных и профессиональных моделей наряду с USB присутствует также интерфейс IEEE 1394 (FireWire). Широко использовавшийся ранее в сканиру­ющих устройствах интерфейс SCSI сдает свои позиции: сейчас им оснащаются только некоторые модели профессионального уровня (в частности, барабанные сканеры).

1.3 Устройство и принцип работы

Сканируемый объект располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света. Оптическая система сканера, состоящая из объектива и зеркал или призмы, проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приемный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах.

В трехпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице (Charge-Couple Device -- устройство с зарядовой связью). Приемный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все еще аналоговую информацию).

Далее аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит в двоичном виде и (после обработки в контроллере сканера) через интерфейс поступает в компьютер.

Разрядность АЦП сканера составляет 48 бит и определяет глубину цвета. Но, как было указано раньше, видеоадаптеры поддерживают максимально 32-битный цвет.

Возникает вопрос: зачем такая разрядность, если монитор не может поддерживать такое разрешение. Разъяснение довольно простое: имея избыточную информацию, довольно легко провести цветовую корректировку изображения без потери качества.

Другими словами, сканер, который имеет большую глубину цвета, позволяет сохранить больше оттенков и переходов в темных и светлых тонах. Это позволяет программным путем повести коррекцию полученного изображения.

Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Обычно его считают по количеству точек на дюйм -- dpi (dots per inch).

Когда указывается разрешение устройства, например 1200Ч2400 dpi, то это означает, что механика сканера может передвигать считывающую головку на половину точки (пикселя). Для обработки слайдов необходимо разрешение не менее 1200 dpi.

В CIS-технологии (Contact Image Sensor -- контактный датчик изображения) сохранены принципы CCD-технологии. По большому счету это просто упрощенный ее вариант.

В сканерах такого типа отсутствует система зеркал и объектив. Светочувствительная линейка соответствует ширине листа и каждая точка строки фокусируется на фотодиоде цилиндрической микролинзой.

Сканируемый документ освещается линейкой светодиодов, а в цветном сканере -- светодиодами трех основных цветов. Сканеры с такой технологией используются в основном в офисных моделях.

Качество сканирования во многом зависит от лампы, которая освещает оригинал. К ней предъявляются очень высокие требования -- стабильность свечения и спектральной характеристики, равномерность спектра и малый нагрев.

В настоящее время используются лампы с холодным катодом. От лампы, в первую очередь, зависит правильность цветопередачи. Все сканеры, предназначенные для сканирования фотографий, обязательно в качестве источника света используют лампу с холодным катодом.

Следует отметить еще одну возможность современных сканеров -- сканирование негативов и слайдов. Суть метода состоит в том, что негатив или слайд укрепляется в специальной пластмассовой рамке (так, чтобы пленка не касалась стекла), затем пленка просвечивается внешней лампой, а внутренняя лампа выключается.

Существует множество вариантов таких сканеров. Обычно лампа монтируется в крышке, но существуют модели с внешней лампой в виде отдельного съемного блока.



2. Программное обеспечение распознавания информации

Для максимально эффективного использования устройства необходима программа распознавания текста

С помощью сканера достаточно просто получить изображение страницы текста в графическом файле. Но работать с текстом невозможно по определённым причинам:

- страница с текстом представляет собой графический файл - обычную картинку;

- текст нельзя редактировать и форматировать;

- необходимо преобразовать элементы графического изображения в последовательности текстовых символов.

Основным методом перевода бумажных документов в электронную форму является сканирование:

- в результате сканирования получается графическое изображение, состоящее из точек;

- количество точек определяется размером изображения и разрешением сканера.

Преобразованием графического изображения в текст занимаются специальные программы распознавания текста (Optical Character Recognition - OCR).

Наиболее распространенные системы оптического распознавания символов:

1) ABBYY FineReader

FineReader - омнифонтовая система оптического распознавания текстов. Это означает, что она позволяет распознавать тексты, набранные практически любыми шрифтами, без предварительного обучения. Особенностью программы FineReader является высокая точность распознавания и малая чувствительность к дефектам печати.

OCR-технологии от компании ABBYY также поддерживают зональное распознавание (распознавание на уровне полей), необходимое во многих ключевых бизнес-процессах, таких как классификация по ключевым словам, индексирование по ключевым словам и ввод данных с форм. L, PDF/A, searchable PDF, CSV и текстовые (plain text) файлы.

Интерфейс.

Пользователь может настроить рабочее пространство по своему усмотрению:

- Изменить расположение и размер окон

- Настроить панель быстрого доступа, предназначенную для доступа к наиболее часто используемым командам

- Настроить горячие клавиши -- можно как заменить предустановленные сочетания, так и добавить свои горячие клавиши для выполнения команд программы

- Выбрать нужный язык интерфейса и др.

Содержание раздела:

Главное окно программы

Панели инструментов

Как настроить рабочее пространство программы ABBYY FineReader

Диалог Опции

Возможности:

- позволяет извлекать текстовые данные из цифровых изображений;

- полученное в результате распознавания может быть сохранено в различных форматах.

Дополнительные возможности:

-Использование шаблонов;

-Распознавание с обучением;

-Создание новых языков и группы языков;

-Коллективная работа в сети.

2) CuneiForm

оптический символ текст интерфейс

CuneiForm -- это программа для оптического распознавания текста документов в редактируемый вид. Результаты работы программы можно редактировать в офисных программах и текстовых редакторах и сохранять в популярных форматах, проводить по ним полнотекстовый поиск.

CuneiForm является предшественницей систем промышленного распознавания и понимания документов. Многие технологические ноу-хау, результаты научных исследований, положенные в основу CuneiForm, успешно применяются и совершенствуются по сей день в коммерческих продуктах Cognitive Technologies.

Возможности:

- при распознавании с помощью CuneiForm сохраняется структура документа и его форматирование;

- программа распознает таблицы любой структуры и сложности, в том числе и без отображения линий табличной сетки;

- распознаются любые печатные шрифты: книги, газеты, журналы, распечатки с лазерных и матричных принтеров, тексты с пишущих машинок;

- алгоритмы оптического распознавания (OCR, Optical Character Recognition), встроенные в программу позволяют распознавать текст с матричного принтера, плохих ксерокопий и факсов;

- распознавание документов более чем на 20 языках: на русском, английском, немецком, французском, испанском, итальянском, шведском, украинском и других;

- для повышения качества распознавания в программе используется словарная проверка. При этом стандартный словарь можно расширить за счет импорта новых слов из текстовых файлов.

Достоинства CuneiForm:

- практически единственная бесплатная OCR-программа профессионального уровня.

- большое количество языков распознавания.

- простой и понятный интерфейс.

- кроссплатформенность.

- на русском языке.

Эксперты о CuneiForm и FineReader

CHIP Special 2/2002 «Наиболее сильным соперником FineReader является программа CuneiForm, которая долгие годы успешно с ним конкурировала. Следует отметить, что CuneiForm первой получила признание на Западе, будучи встроена в популярный CorelDraw, а также установлена во многих госструктурах США, например, в аппарате президента, ФБР, ЦРУ, Министерстве обороны и т.д.

Но постепенно, начиная с четвертой версии, лидерство FineReader становилось все более очевидным…»



Заключение

Сканер и все его разновидности еще долго будут применяться и быть нужными людям. Сканер практически применяется во всех сферах нашей повседневной жизни. Так уже сейчас все данные и архивы переводят в цифровую форму хранения. Это связано с тем что так легче хранить огромные массивы данных, и ориентироваться в них. Все современные системы безопасности базируются на сканерах безопасности.

Широко применяются сканеры в торговле. Специальные сканеры штрих-кода используются в супермаркетах, оптовых магазинах, складах. При считывании штрих-кода рабочий сразу получает информацию от товаре что облегчает его работу. Широкое использование штриховых кодов было обусловлено необходимостью обеспечить автоматизированный ввод информации в компьютерные системы управления, который отличался бы высокой надежностью, простотой и экономичностью. Мы сталкиваемся со штриховыми кодами, покупая товары в магазинах, сдавая багаж в аэропортах... Этот список можно продолжить, но уже приведенных примеров достаточно, чтобы убедиться, что потребность в их изготовлении значительна.

Планшетные сканеры - самое распространенное семейство сканеров, представителей которого можно встретить как в домашних условиях, так и на столе у профессионала или в любом офисе. Самая прогресирующая ветвь сканеров. Прогресс в этой области идет семимильными шагами. Планшетный сканер является наиболее универсальным инструментом, подходящим под большинство задач, модели авторитетных производителей неприхотливы и надежны, просты в установке и использовании, разнообразие выпускаемых модификаций позволяет подобрать сканер практически под любые средства и требования.

Сканеры все еще продолжают развиваться, их технические характеристики будут расти.

Используемая литература

1.Гукин Д., Ратбон Э. «ПК для чайников». Издание 4-е, Москва: Аст-Пресс, 2006г.

2.Леонтьев В.П. «Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003». - М.: «ОЛМА-ПРЕСС», 2008.

3.Фигурнов В.Э. «IBM PC для пользователя. Краткий курс». - М.: «ИНФРА-М», 2010.

Размещено на Allbest.ru

...