國產(chǎn)RSPRO-I型超高清縮微膠片影像數(shù)字閱讀機的開發(fā)和應(yīng)用

1、國產(chǎn)rspro-i型超高清縮微膠片影像數(shù) 字閱讀機的開發(fā)和應(yīng)用劉廉波羅英呂博中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，各行業(yè)產(chǎn)生大量的電子文件，縮微作為異質(zhì)備份的 重要存儲方式，具有高效、安全、存儲壽命長等優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于圖書、 檔案保存等領(lǐng)域?？s微膠片閱讀機是閱讀和檢查膠片信息的專用設(shè)備。對自主研 發(fā)的國產(chǎn)超高清縮微膠片閱讀機的主要技術(shù)特點、原理、使用操作流程及技術(shù)應(yīng) 用領(lǐng)域進(jìn)行了詳細(xì)的論述。關(guān)鍵詞：數(shù)字影像技術(shù);膠片影像信息;閱讀膠片;基金：2014年國家檔案局科技項目，項目編號2014-x-120引言屮交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司（簡稱:水規(guī)院），于2014年代表屮交集團

2、以交 通科技數(shù)字檔案保存和利用模式研究為課題，申報了2014年國家檔案局科 技項目并獲得立項（項目編號2014-x-12）。為了做好此項目，我們與“北京 大申烽華科技有限責(zé)任公司”（簡稱:大申公司）合作，開展課題項目研究工作, 依托大申公司多項專利技術(shù)，先后開發(fā)研制了縮微com機和閱讀機產(chǎn)品，并在 實踐屮得到應(yīng)用驗證，取得滿意的效果。本文主要介紹自主研發(fā)生產(chǎn)的國產(chǎn) rspr0-1型超高清縮微膠片影像數(shù)字閱讀機的技術(shù)特點及應(yīng)用?？s微膠片模擬拍攝技術(shù)，在圖書行業(yè)搶救古跡，檔案行業(yè)記錄具有永久保存價 值的檔案、資料方面的應(yīng)用己經(jīng)延續(xù)多年了，積累了大量的資源和用戶。隨著信 息技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量

3、的電子文件，針對重要歸檔電子文件的安全保 存問題，國家頒布了一系列數(shù)字縮微技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，旨在引 導(dǎo)檔案、圖書等行業(yè)，利用新技術(shù)應(yīng)用，來提升重要資源的安全管理水平和效 率。由于電子文件的普及和應(yīng)用，使得數(shù)字縮微膠片資源大量產(chǎn)生，業(yè)務(wù)量急劇 上升，而數(shù)字縮微技術(shù)應(yīng)用作為異質(zhì)備份的存儲方式，具有高效、安全、存儲壽 命長等優(yōu)勢，所以應(yīng)用前景看好?？s微膠片閱讀機是閱讀和檢查膠片信息的專用設(shè)備，不管是模擬技術(shù)還是數(shù)字 技術(shù)產(chǎn)牛的縮微膠片，都需要使用這個重要的工具。目前用戶普遍使用的膠片閱 讀機均為上世紀(jì)的產(chǎn)品，存在諸多技術(shù)缺陷，影響閱讀效果，用戶渴望新的技 術(shù)產(chǎn)甜取而代之。1技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域縮

4、微膠片需要專門的設(shè)備來閱讀膠片上的信息，目前市場上使用的膠片型閱讀 機分為幻燈投影方式和數(shù)字投影方式。幻燈投影方式的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，但是閱 讀效果受環(huán)境影響大，需要在較暗環(huán)境下工作，閱讀信息效果差;數(shù)字投影方式 是采用攝像頭攝取信息送到計算機系統(tǒng)進(jìn)行處理后送顯示終端呈現(xiàn)膠片信息， 效果清晰，但是由于需要依托計算機系統(tǒng)做圖像處理才能工作，致使成本和效 率都存在著較大的缺陷，給使用者造成不便。rspro-i型超高清影像數(shù)字閱讀機，是應(yīng)用自主知識產(chǎn)權(quán)(專利號:zl 201710309072. 8)技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)的一款高性價比的膠片超高清數(shù)字影像閱讀設(shè) 備，該設(shè)備是針對現(xiàn)有膠片閱讀機產(chǎn)品屮存在的問題，

5、采用當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字 影像技術(shù)研制出的實用產(chǎn)品，是一款將膠片上存儲的影像高清晰地重現(xiàn)在數(shù)字 顯示器上進(jìn)行閱讀和對膠片影像質(zhì)量進(jìn)行檢查的設(shè)備。2主要特點及技術(shù)原理國產(chǎn)rspr0-i型超高清影像數(shù)字閱讀機具有以下獨創(chuàng)的技術(shù)特點:(1) 具有與幻燈投影式閱讀機一樣的加電即時可閱讀的快速反應(yīng)速度；(2) 具有與計算機圖像處理方式閱讀機一樣的圖像亮度、清晰度；(3) 具有脫離計算機的獨立工作系統(tǒng)；(4) 具有對卷式膠片影像的橫向、豎向和局部放大閱讀功能；(5) 具有平片影像閱讀功能；(6) 具有卷式膠片電動進(jìn)片、數(shù)字顯示進(jìn)度、倒片功能；系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成如圖1所示，包括:勻光源、變焦鏡頭、1400萬像素的圖像

6、傳感器 超高清攝像采集單元、供電單元、顯示單元等。勻光源設(shè)置于變焦鏡頭的入射光路上，超高清攝像采集單元的圖像傳感器設(shè)置 于變焦鏡頭的出射光路上，通過勻光源將膠片上的圖像經(jīng)過變焦鏡頭投射到超 高清攝像采集單元的圖像傳感器。顯示單元連接至超高清攝像采集單元，將超高 清攝像采集單元接收到的圖像進(jìn)行顯示。顯示單元為超高清顯示器通過minhdmi1. 4線纜連接超高清攝像采集單元，處理后通過min hdmi1. 4線纜將影像輸 送到超高清顯示器上供實吋瀏覽。rspro-t型閱讀機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。機座由兩個豎直的前后間隔平行面 組成，前豎直平面安裝勻光源和膠片輸片單元，膠片輸片單元包括輸片軸、輸片

7、 導(dǎo)輪、計數(shù)傳導(dǎo)輪、收片導(dǎo)輪、收片軸;后豎直平而上安裝直線滑軌，直線滑軌 上安裝變焦鏡頭和90度旋轉(zhuǎn)平臺，90度旋轉(zhuǎn)平臺上安裝超高清攝像采集單元。 膠片輸片單元可確保正常工作時膠片緊貼勻光源的發(fā)光面，勻光源的發(fā)光面面 向變焦鏡頭的圖像攝入面，變焦鏡頭的圖像輸出面面向超高清攝像采集單元的 圖像傳感器攝入面，勻光源的發(fā)光面、變焦鏡頭的圖像攝入面與超高清攝像采集 單元內(nèi)的圖像傳感器攝入而三而平行，且在同一軸心上:計數(shù)光電傳感器安裝在 計數(shù)傳導(dǎo)輪基座板后部，凹槽與計數(shù)傳導(dǎo)輪下部的齒輪重合;當(dāng)膠片的影像區(qū)與 燈箱勻光源的發(fā)光面重合時，膠片上的影像經(jīng)勻光源的照射，呈現(xiàn)的圖像通過 變焦鏡頭傳送到超高清攝像采

8、集單元的圖像傳感器上，超高數(shù)字?jǐn)z像單元采用 逐行掃描，后端是完整的一幀幀圖像接收，不需要將不同時刻奇偶場畫面拼接 合成視頻，不需要為了消除鋸齒進(jìn)行視頻反交錯處理，清晰度沒有損傷，超高 清數(shù)字?jǐn)z像單元最后輸出給高清晰度多媒體接口 ；hdm11. 4通過min hdm11. 4線 纜送到超高清顯示器，由于是己經(jīng)壓縮過的數(shù)字視頻，不需要視頻釆集芯片進(jìn) 行a/d轉(zhuǎn)換，不需要占用cpu或dsp資源去壓縮視頻，從而節(jié)省了處理器資源， 減少了對后端計算機設(shè)備的配置要求，膠片影像高保真地實時呈現(xiàn)在超高清顯 示器上，供用戶實時瀏覽，當(dāng)需要更換下一幅影像時，手動旋轉(zhuǎn)收片軸，換到 下一幅影像，計數(shù)傳導(dǎo)輪在膠片帶動下

9、同步轉(zhuǎn)動，計數(shù)光電傳感器檢測到轉(zhuǎn)動 變化的信號送入計數(shù)顯示單元，顯示閱讀膠片的計數(shù)。3使用操作流程閱讀機的卷片工作過程根據(jù)圖2所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(1)安裝膠片將要檢查閱讀的卷式膠片卷盤裝在輸片軸1上，可以是16mm、35mm的單色和彩 色膠片，沿輸片導(dǎo)輪2,計數(shù)傳導(dǎo)輪3,輸片導(dǎo)輪4,經(jīng)勻光源5至收片導(dǎo)輪6, 將膠片纏繞到收片膠片卷盤上后插入到收片軸7,轉(zhuǎn)動收片軸7,將膠片收入收 片卷盤，觀察勻光源相對的膠片影像面，轉(zhuǎn)動收片軸7、輸片軸1,抻拉平整膠 片，找到需要閱讀的影像位置。圖2 rspr0-1型閱讀機結(jié)構(gòu)示意圖 下載原圖(2) 查找膠片影像的位置轉(zhuǎn)動收片軸7,膠片將纏繞到卷盤內(nèi)，伴隨膠片移

10、動，計數(shù)傳導(dǎo)輪3與移動的膠 片做同步轉(zhuǎn)動，計數(shù)光電傳感器檢測到計數(shù)傳導(dǎo)輪3背部的輪盤轉(zhuǎn)動，將信號 傳送到由4位數(shù)字led組成的計數(shù)顯單元8上，實時顯示膠片所在的位置，計數(shù) 顯示單元8的顯示范圍從廣9999。每次工作完成后，輕按計數(shù)復(fù)位9,計數(shù)顯示 單元清零。(3) 調(diào)節(jié)水平、豎直閱讀狀態(tài)卷式膠片記錄影像排版分全幅和半幅排版，全幅排版是將影像長邊與膠片長度 方向一致，半幅排版是影像長度與膠片長度垂直排版。本產(chǎn)品兼容兩種形式的影 像，可以完整閱讀，采用超高清攝像采集單元11與超高清顯示器同步旋轉(zhuǎn)90 度的結(jié)構(gòu)，閱讀全幅影像時，將超高清攝像采集單元11固定在橫向位置上，同 時超高清顯示器也調(diào)整在橫向

11、顯示上，當(dāng)閱讀半幅影像時，將超高清攝像采集 單元11旋轉(zhuǎn)到豎直方向上，與此同吋超高清顯示器也旋轉(zhuǎn)到豎直方向。(4) 影像對焦當(dāng)影像位置與狀態(tài)確定后，調(diào)整影像清晰度，即可閱讀膠片影像信息:首先轉(zhuǎn)動 變焦鏡頭10的焦距調(diào)節(jié)環(huán)，觀察超高清顯示器的顯示區(qū)，將影像調(diào)整為充滿屏 幕，然后調(diào)節(jié)超高清攝像采集單元與變焦鏡頭之間的距離，使得超高清顯示器 上的影像達(dá)到最佳清晰度。(5) 定位閱讀16m m卷式膠片可記錄全畫幅約1300張35m m卷式膠片可記錄600張，為了快 速找到需要閱讀的膠片位置，轉(zhuǎn)動收片軸7收片時，觀察計數(shù)顯示單元8上的同 步累加顯示數(shù)字，每轉(zhuǎn)動一個全畫幅，記錄數(shù)增1,直到顯示到需要的畫幅

12、位 置后，停止轉(zhuǎn)動收片軸。(6) 不同規(guī)格膠片的操作由于16価與35価膠片的寬度不同，為了兼容兩種規(guī)格卷式膠片閱讀，當(dāng)閱讀 16価膠片時，需要先把加高圓環(huán)套入輸片軸和收片軸上，再放16価膠片卷盤， 抬高后的膠片按照各導(dǎo)輪的中間軌道運行，保證膠片影像中心與變焦鏡頭、超高 清攝像采集單元內(nèi)的圖像傳感器攝入面在同一軸心上，同時將計數(shù)傳導(dǎo)輪3的 外環(huán)取下，使得計數(shù)傳導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動的計數(shù)算法與16価膠片計數(shù)同步。平片閱讀時，將膠片放到平片膠片托架上，托架可以前后、左右移動，通過移動 托架，將需要閱讀的影像對準(zhǔn)投射鏡頭中心，調(diào)好焦距，即可閱讀高清顯示器 上的圖像。圖3 rspro-i型閱讀機卷式膠片閱讀操作流程圖 下載原圖4使用效果采用超高清數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)將膠片信息呈現(xiàn)液晶顯示器上，可以達(dá)到圖4所示優(yōu) 異的閱讀效果，不僅亮度、對比度可依據(jù)用戶喜好調(diào)節(jié)和對單色、灰度膠片信息 的高保真還原展示，而且對彩色膠片影像的還原效果更為真實，可適應(yīng)不同類 型用戶的多種應(yīng)用需求。圖4 rspro-i型閱讀機膠片信息顯示效果下載原圖5結(jié)束語rspro-i型超高清影像數(shù)字閱讀機，是針對縮微膠片用戶實際需求開發(fā)的一款 實用產(chǎn)甜，如圖5所示，通過采用當(dāng)前最先進(jìn)的數(shù)字影像攝影技術(shù)，實現(xiàn)獨立 的圖像處理系統(tǒng)，擺脫了計算機系統(tǒng)的依賴，主要特點總結(jié)如下：(1)設(shè)備輕便簡潔，便于攜帶與搬運