Сканеры и их классификация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Байкальский государственный университет»

Колледж Байкальского университета

Реферат

Сканеры и их классификация

Иркутск, 2017

Оглавление

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАНЕРОВ
• 2. РУЧНОЙ СКАНЕР
• 2.1 Разновидности ручных сканеров
• 3. ПЛАНШЕТНЫЙ СКАНЕР
• 4. РОЛИКОВЫЕ СКАНЕРЫ
• 5. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СКАНЕРЫ
• 6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРА
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЯ

• ВВЕДЕНИЕ
• Наиболее распространенными периферийными устройствами, предназначенными для считывания и оцифровки изображений, до сегодняшнего дня остаются сканеры.
• Сканер (Scanner) - устройство ввода в ПК информации в виде текстов, рисунков слайдов, фотографий на плоских носителях, а также изображения объёмных объектов небольших размеров. Сканер представляет собой периферийное устройство, основным элементом которого является фотодатчик, предназначенный для фиксирования количества отраженного света в каждой области оригинала.
• Первый чёрно-белый сканер был создан в 1963 г., а цветной - в 1937 г.
• Сканирование представляет собой цифровое кодирование изображения, заключающееся в преобразовании аналогового сигнала яркости в цифровую форму. Такое получение цифрового изображения оригинала для ввода в компьютер называют оцифровкой (Digitizing). В процессе оцифровки изображение разбивается на элементарные частицы - пиксели, каждому из которых соответствует определенный код яркости и цветового оттенка.
• Существует два принципиально отличающихся способа сканирования:

· перемещение носителя с оцифровываемым оригиналом относительно

· неподвижного оптико-электронного считывающего устройства;

· перемещение оптико-электронного считывающего устройства при неподвижном

· носителе с оцифровываемым оригиналом.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАНЕРОВ

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. В основе классификации могут быть следующие признаки:

· способ формирования изображения (линейный, матричный);

· конструкция кинематического механизма (ручной, настольный, комбинированный);

· тип вводимого изображения (черно-белый, полутоновый, цветной);

· степень прозрачности оригинала (отражающий, прозрачный);

· аппаратный интерфейс (специализированный, стандартный);

· программный интерфейс (специализированный, TWAIN-совместимый).

В результате исследования, были рассмотрены типы сканеров и их характеристики (приложение 1).

В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы - настольные (Desktop) и ручные (Hand-held).

К числу настольных сканеров относятся планшетные (Flatbed), роликовые (Sheet-feed), барабанные (Drum) и проекционные (Overhead/Camera) сканеры.

Многофункциональные сканеры - это комбинированные устройства, сочетающие в себе возможности сканеров различных типов, а также других технических средств информатизации, служащих для решения таких задач, как оптическое распознавание символов, архивирование, электронная почта и факсимильная связь.

2. РУЧНОЙ СКАНЕР

сканер периферийный оцифровка роликовый

Первые ручные сканеры изображений были особенно популярны в начале 90-х. Большинство ручных сканеров были монохромными и для освещения изображения использовали свет нескольких зелёных светодиодов. Как правило, они имели специализированный интерфейс, подходящий к определенному типу компьютеров: например, Atari ST или Commodore Amiga.

В сравнении с планшетными сканерами, первые ручные сканеры имели более компактные размеры, выполняли идентичные функции, но справлялись с задачей на порядок хуже. Например, отсканировать стандартный лист А4 за один проход не представлялось возможным: необходимо было последовательно обрабатывать несколько участков, при цветном сканировании зачастую появлялись ореолы, искажалась цветовая гамма. Главной же проблемой являлось соблюдение постоянной скорости -- в большинстве случаев не получалось добиться равномерного движения, что приводило к искажению получаемого изображения. Следующим этапом распознавания штрих-кода является создание 2D сканеров, позволяющих выполнять принципиально новые функции, такие как сканирование изображение при движении. Одна из современных и запатентованных технологий -- технология распознавания движения -- Datalogic Motionix.

2.1 Разновидности ручных сканеров

Сканеры весьма разнообразны, существует пять основных видов ручных сканеров (приложение 2).

Сканер штрих-кода:

Ручной сканер штрих-кода -- устройство, которое считывает штрих-код, нанесенный на упаковку товара, и передаёт информацию в компьютер, кассовый аппарат или POS-терминал. Как и планшетные сканеры, он состоит из источника света, линзы и светового датчика, переводящего оптические импульсы в электрические. Кроме того, почти все сканеры штрих-кодов содержат схему дешифрации, анализирующую предоставляемую датчиком информацию об изображении и посылающую содержание штрих-кода на порт вывода сканера. Примеры моделей: Voyager PDF от Honeywell: ручной лазерный сканер для считывания штрих-кодов стандарта PDF-417 от Honeywell;универсальный сканер штрих кодов Symbol DS6700 от Motorola.

Ручные сканеры для автомобилей:

Ручные диагностические сканеры предназначены для диагностики, считывания кодов ошибок, просмотра показаний внутренних датчиков автомобилей без использования компьютера или дополнительных вспомогательных средств. Часто имеют встроенный высококонтрастный дисплей для отображения информации. Например, ручной сканер U-581 OBDII CAN.

Портативные ручные сканеры:

Данные устройства -- как монохромные, так и цветные -- обеспечивают функциональность настольных решений, при этом имея возможность работать независимо от компьютера. Внешне сканер похож на обыкновенную шариковую ручку, но немного толще и длиннее (длина примерно равна ширине листа формата А4). Работают сканеры от перезаряжаемой литий-ионной батареи, количество хранимых отсканированных страниц зависит от объема памяти конкретной модели (при возможности расширения памяти картами micro-sd), примерное время сканирования одной страницы -- 4--8 секунд. Подзарядка и передача изображений на компьютер осуществляется посредством USB кабеля. Примеры моделей: Planon DocuPen (различных модификаций).

Ручные текстовые сканеры:

Этот тип устройств включает в себя сканер и систему распознавания текста, которая позволяет преобразовывать графическое изображение в текстовый файл. Такие сканеры автоматически заносят информацию в любое поле ввода программы или информационной системы на компьютере, где возможен ввод с клавиатуры. Количество распознаваемых языков -- до ста пятидесяти, также поддерживаются специальные банковские шрифты и одномерные штрих-коды. Обычно используется при работе с финансовыми документами, персональными данными и в библиотечной сфере. Отличительной особенностью, как уже было сказано, является наличие встроенной OCR. Например, ручной текстовый сканер C-pen TS1.

Сканеры-записные книжки:

Сканеры-записные книжки сочетают в себе функции двух предыдущих видов устройств: работу независимо от компьютера, а также сканирование, сохранение полученного текста (до 500 страниц), передачу данных на ПК или коммуникатор и возможности затем редактировать их в Windows-приложениях. Например,: InfoScan™2 от компании WizCom Technologies.

Сканеры-переводчики:

Ручной сканер-переводчик зачастую является функциональным расширением сканера-записной книжки. Главное отличие устройства -- возможность сканировать слово (строку слов) и предоставлять пословный перевод (включая перевод идиомам и фраз), а также функцию произношения строки или отдельного слова на выбранном языке. Например, модель Quicktionary®2 от компании WizCom Technologies.

Ручные сканеры для чтения:

Разработаны с ориентацией на людей, либо изучающих иностранный язык, либо испытывающих трудности в чтении (например, страдающих дислексией). Сканеры этого типа обеспечивают беглость и автономность чтения и улучшают понимание текста за счет возможности в течение нескольких секунд получить определение и корректное произношение слова. Например, модель Readingpen® Advanced Edition от WizCom Technologies.

3. ПЛАНШЕТНЫЙ СКАНЕР

Планшетные сканеры, или сканеры плоскостного типа, используются для ввода графики и текста с носителей формата А4 или A3.

Устройство и принцип работы планшетного сканера:

В планшетных сканерах оригинал располагается на его рабочей поверхности неподвижно.

Освещение оригинала производится стабилизированным по интенсивности источником, в качестве которого используют лампы с холодным катодом или флуоресцентные лампы.

В качестве фотоприемника обычно используются ПЗС-линейки. Лампа, ПЗС и оптическая система, направляющая на ПЗС световой поток, отраженный от оригинала, находятся на одной каретке и с помощью шагового механизма перемещаются вдоль оригинала. В основном все планшетные сканеры рассчитаны на получение копии с одного оригинала, однако к некоторым моделям сканеров прилагаются дополнительные приспособления для последовательной подачи и сканирования нескольких оригиналов.

При использовании в качестве оригиналов книг или сброшюрованных документов имеется возможность обеспечить их прижим к стеклянной поверхности сканера специальной крышкой на петлях.

К преимуществам планшетных сканеров следует отнести простоту использования, возможность сканирования как плоских оригиналов в широком диапазоне размеров, так и небольших трехмерных объектов. При необходимости сканирования оригиналов нестандартного большого формата имеется возможность сканирования по частям с последующим объединением с помощью какого-либо графического редактора (приложение 3).

Недостатками этого типа сканеров являются большая занимаемая площадь, сложность выравнивания оригинала с неровно размещенным на носителе изображением, невозможность сканирования прозрачных оригиналов. Однако при этом планшетные сканеры -- наиболее популярные устройства ввода текстовой и графической информации. Они обеспечивают необходимое качество изображений, используемых как в деловой корреспонденции, так и в высокохудожественных изданиях.

4. РОЛИКОВЫЕ СКАНЕРЫ

Роликовые сканеры осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижных осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового сканера (приложение 4).

Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах -- сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner).

В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме.

Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако существуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и АО.

Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью.

В то же время эти сканеры имеют ряд недостатков, связанных с невозможностью без специальных приспособлений осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.

5. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СКАНЕРЫ

Многофункциональные сканеры -- это комбинированные устройства, сочетающие в себе возможности сканеров различных типов, других технических средств информатизации, служащих для решения таких задач, как оптическое распознавание символов, архивирование, электронная почта и факсимильная связь (приложение 5).

В комбинированных устройствах all-in-one в одном корпусе обычно объединены роликовый сканер, лазерный или струйный принтер, факс-модем. Эти устройства можно использовать в качестве факсимильного аппарата, принтера, сканера, копировального аппарата и внешнего модема для доступа к сети по линиям телефонной связи.

Такое интегрирование является оптимальным решением для SOHO {Small Office/Home Office -- небольшой офис/домашний офис), поскольку позволяет освободить площадь и сэкономить на приобретении компонентов в комплексе, которые по отдельности стоят дороже. Основные недостатки таких комбинированных систем -- невысокое качество и сравнительно высокая стоимость копирования страницы.

В некоторых моделях планшетных сканеров фирмы Agfa реализована технология Twin Plate -- новый способ размещения прозрачных и непрозрачных оригиналов в одном устройстве. Прозрачные и отражающие оригиналы располагаются в разных плоскостях, как показано на рис. 8, освещаются разными источниками, но регистрация производится одним и тем же приемником изображения.

6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРА

При выборе типа и модели сканера следует принимать во внимание следующие его характеристики:

Оптическое разрешение: является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше - значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.

Разрешение по X: Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение. Разрешение по Y: Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.

Скорость сканирования: Скорость сканирования зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Обычно производители указывают этот параметр для формата А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.

Глубина цвета: Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.

Максимальная оптическая плотность:

Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от 'полной темноты'. Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и тем выше качество сканирования темных изображений.

Тип источника света: Ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Светодиоды (LED) обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.

Тип датчика сканера:

В сканерах и МФУ обычно используется один из двух типов датчиков, основанных на разных технологиях:

· CIS - Contact Image Sensor / контактный датчик изображения;

· CCD - Charge-Coupled Device / прибор с зарядовой связью (ПЗС).

CIS представляет собой линейку фотоэлементов, которая равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом, и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения обычно используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на той же подвижной платформе. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, что позволяет сделать сканер более тонким и легким по сравнению со сканерами с CCD-датчиками. Сканеры CIS, как правило, дешевле сканеров на базе CCD.

Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости. Фотосенсор на основе CCD - это специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС -- приборов с зарядовой связью. ПЗС-матрица состоит из поликремния, отделённого от кремниевой подложки, у которой при подаче напряжения через поликремневые затворы изменяются электрические потенциалы вблизи электродов. До экспонирования обычно подачей определённой комбинации напряжений на электроды происходит сброс всех ранее образовавшихся зарядов и приведение всех элементов в идентичное состояние. Далее комбинация напряжений на электродах создаёт потенциальную яму, в которой могут накапливаться электроны, образовавшиеся в данном пикселе матрицы в результате воздействия света при экспонировании. Чем интенсивнее световой поток во время экспозиции, тем больше накапливается электронов в потенциальной яме, соответственно тем выше итоговый заряд данного пикселя. После экспонирования последовательные изменения напряжения на электродах формируют в каждом пикселе и рядом с ним распределение потенциалов, которое приводит к перетеканию заряда в заданном направлении, к выходным элементам матрицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оцифровка изображения - неотъемлемая часть в процессе работы с графикой, и если изначально оригинал является фото- или полиграфической продукцией, то единственный способ увидеть его на экране компьютера - сканирование. Кроме того, сканирование зачастую избавляет от бессмысленной процедуры набивания текстов, облегчает отправку факсов, помогает создать домашний фотоархив, электронный архив копий документов, оформить Web-страничку и имеет массу других преимуществ. Если учесть, насколько возросло за последние годы использование компьютеров практически во всех областях нашей жизни, то становится ясным, почему компьютеры дома и в офисах - это уже не просто вычислительно-печатные машины, а «многофункциональные монстры», обросшие массой периферийных устройств, как-то: принтер, сканер, модем...

В процессе исследования были выявлены типы сканеров и их характеристики, разновидности сканеров и их составы.

Без этих «удобств» ваш ПК уже не кажется полноценным, так как существенная часть функций не доступна его выполнению. Планшетные сканеры последние пару лет стремительно убавляют в цене и прибавляют в популярности у пользователей ПК разного уровня.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гукин Д. Ратбон Э. ПК для «чайников»/ издание 4-е.-М.: АСТ-ПРЕСС, 2001,-230с.

2. Евсеев Г.А., Симонович С.В. Вы купили компьютер: Полное руководство/ издание 3-е, переработанное.-М.: ИНФОРКОМ-ПРЕСС, 1999,-464с

3. Сканер http://www.studfiles.ru/preview/3801071/

4. Сканеры http://komputercnulja.ru/vvod_inf/skanery

5. Устройство сканера http://kak.znate.ru/docs/index-75416.html

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Таблица 1 Типы сканеров и их характеристики

Приложение 2

Рисунок 1 Разновидность ручных сканеров

Приложение 3

Рисунок 2 Устройство планшетного сканера

Приложение 4

Рисунок 3 Механизм работы роликового сканера

Приложение 5

Схема 1 Многофункциональный сканер и его состав

Размещено на Allbest.ru