掃描儀的工作原理

1、掃描儀的工作原理、性能及應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)4班 張良暉 學(xué)號(hào)：200307014406一、掃描儀的工作原理掃描儀是圖像信號(hào)輸入設(shè)備。它對(duì)原稿進(jìn)行光學(xué)掃描，然后將光學(xué)圖像傳送到光電轉(zhuǎn)換器中變?yōu)槟M電信號(hào)，又將模擬電信號(hào)變換成為數(shù)字電信號(hào)，最后通過計(jì)算機(jī)接口送至計(jì)算機(jī)中。掃描儀掃描圖像的步驟是:首先將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者圖紙照片；然后啟動(dòng)掃描儀驅(qū)動(dòng)程序后，安裝在掃描儀內(nèi)部的可移動(dòng)光源開始掃描原稿。為了均勻照亮稿件，掃描儀光源為長條形，并沿y方向掃過整個(gè)原稿；照射到原稿上的光線經(jīng)反射后穿過一個(gè)很窄的縫隙，形成沿 x方向的光帶，又經(jīng)過一組反光鏡，由光學(xué)透鏡

2、聚焦并進(jìn)入分光鏡，經(jīng)過棱鏡和紅綠藍(lán)三色濾色鏡得到的RGB三條彩色光帶分別照到各自的CCD上，CCD將 RGB光帶轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電子信號(hào)，此信號(hào)又被A/D變換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電子信號(hào)。至此，反映原稿圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠接受的二進(jìn)制數(shù)字電子信號(hào)，最后通過串行或者并行等接口送至計(jì)算機(jī)。掃描儀每掃一行就得到原稿x方向一行的圖像信息，隨著沿y方向的移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部逐步形成原稿的全圖。在掃描儀獲取圖像的過程中，有兩個(gè)元件起到關(guān)鍵作用。一個(gè)是CCD，它將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)；另一個(gè)是A/D變換器，它將模擬電信號(hào)變?yōu)閿?shù)字電信號(hào)。 這兩個(gè)元件的性能直接影響掃描儀的整體性能指標(biāo)，同時(shí)也關(guān)系到我們選購和使用掃描儀

3、時(shí)如何正確理解和處理某些參數(shù)及設(shè)置。1. CCDCCD是Charge Couple Device的縮寫，稱為電荷耦合器件，它是利用微電子技術(shù)制成的表面光電器件，可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能。CCD在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣CCD，即包括x、y兩個(gè)方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個(gè)方向，y方向掃描由掃描儀的機(jī)械裝置來完成。CCD芯片上有許多光敏單元，它們可以將不同的光線轉(zhuǎn)換成不同的電荷，從而形成對(duì)應(yīng)原稿光圖像的電荷圖像。如果我們想增加圖像的分辨率，就必須增加CCD上的光敏單元數(shù)量。實(shí)際上，CCD的性能決定了掃描儀的x方向的光學(xué)分辨率。2

4、. A/D變換器A/D變換器是將模擬量（Analog）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量（Digital）的半導(dǎo)體元件。從CCD獲取的電信號(hào)是對(duì)應(yīng)于圖像明暗的模擬信號(hào)，就是說圖像由暗到亮的變化可以用從低到高的不同電平來表示，它們是連續(xù)變化的，即所謂模擬量。如果掃描儀說明書上標(biāo)明的灰度等級(jí)是10bit，則說明這個(gè)掃描儀能夠?qū)D像分成1024個(gè)灰度等級(jí)，如果標(biāo)明色彩深度為30bit，則說明紅、綠、藍(lán)各個(gè)通道都有1024個(gè)等級(jí)。顯然，該等級(jí)數(shù)越高，表現(xiàn)的彩色越豐富。二、掃描儀的性能掃描儀按種類可以分為手持掃描儀，臺(tái)式掃描儀和滾筒式掃描儀（鼓形掃描儀）。價(jià)格方面，手持型在400600元左右；臺(tái)式機(jī)從1000至上萬元不等；鼓

5、形掃描儀的分辨率在8000dpi以上，動(dòng)態(tài)范圍，彩色位數(shù)等指標(biāo)都較高，價(jià)格也不適合于一般家庭和辦公室。掃描儀的主要性能指標(biāo)有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位數(shù)）、掃描幅面和接口方式等。各類掃描儀都標(biāo)明了它的光學(xué)分辨率和最大分辨率。分辨率的單位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的縮寫，意思是每英寸的像素點(diǎn)數(shù)。1.光學(xué)分辨率？光學(xué)分辨率是指掃描儀的光學(xué)系統(tǒng)可以采集的實(shí)際信息量，也就是掃描儀的感光元件CCD的分辨率。例如最大掃描范圍為216mm×297mm（適合于 A4紙）的掃描儀可掃描的最大寬度為8.5英寸（216mm），它的CCD含有5100個(gè)單元，其光學(xué)分辨率為51

6、00點(diǎn)/8.5英寸=600dpi。常 見的光學(xué)分辨率有300×600、600×1200、1000×2000或者更高。2.最大分辨率？最大分辨率又叫做內(nèi)插分辨率，它是在相鄰像素之間求出顏色或者灰度的平均值從而增加像素?cái)?shù)的辦法。內(nèi)插算法增加了像素?cái)?shù)，但不能增添真正的圖像細(xì)節(jié)，因此，我們應(yīng)更重視光學(xué)分辨率。3.色彩分辨率？色彩分辨率又叫色彩深度、色彩模式、色彩位或色階，總之都是表示掃描儀分辨彩色或灰度細(xì)膩程度的指標(biāo)，它的單位是bit（位）。色彩位確切的含義是用多少個(gè)位來表示掃描得到的一個(gè)像素。例如:1bit只能表示黑白像素，因?yàn)橛?jì)算機(jī)中的數(shù)字使用二進(jìn)制，1bit只能表示

7、兩個(gè)值 （21=2）即0和1，它們分別代表黑與白。8bit可以表示256個(gè)灰度級(jí)（28=256），它們代表從黑到白的不同灰度等級(jí)。24bit可以表示 16777216種色彩（224=16777216），其中紅（R）綠（G）藍(lán)（B）各個(gè)通道分別占用8bit，它們各有28=256個(gè)等級(jí)，一般稱 24bit以上的色彩為真彩色，當(dāng)然還有采用30bit、36bit、42bit的機(jī)種。從理論上講，色彩位數(shù)越多，顏色就越逼真，但對(duì)于非專業(yè)用戶來講，由于受到計(jì)算機(jī)處理能力和輸出打印機(jī)分辨率的限制，追求高色彩位給我們帶來的只會(huì)是浪費(fèi)。4. TWAIN？TWAIN（Technology Without An In

8、teresting Name）是掃描儀廠商共同遵循的規(guī)格，是應(yīng)用程序與影像捕捉設(shè)備間的標(biāo)準(zhǔn)接口。只要是支持TWAIN的驅(qū)動(dòng)程序，就可以啟動(dòng)符合這種規(guī)格的掃描儀。例如在Microsoft Word中就可以啟動(dòng)掃描儀，方法是打開菜單欄的“插入”“圖片”“來自掃描儀”。利用Adobe Photoshop也可以做到這一點(diǎn)，方法是打開“File”“Import”“Select TWAIN_32 Source”。5.接口方式？接口方式（連接界面）是指掃描儀與計(jì)算機(jī)之間采用的接口類型。常用的有USB接口、SCSI接口和并行打印機(jī)接口。SCSI接口的傳輸速度最快，而采用并行打印機(jī)接口則更簡(jiǎn)便。三、掃描儀的應(yīng)用

9、1.選擇原稿類型掃描儀驅(qū)動(dòng)程序的用戶界面會(huì)提供掃描原稿類型的選擇菜單。“文件”適用于白紙黑字的原稿，掃描儀會(huì)按照1個(gè)位來表示黑與白兩種像素，這樣會(huì)節(jié)省磁盤空 間?！半s志和書籍”則適用于既有圖片又有文字的圖文混排稿樣，掃描該類型兼顧文字和具有多個(gè)灰度等級(jí)的圖片?！罢掌边m用于掃描彩色照片，它要對(duì)紅綠藍(lán)三 個(gè)通道進(jìn)行多等級(jí)的采樣和存儲(chǔ)。進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇可以在滿足要求的情況下節(jié)省磁盤空間，不同的掃描儀，可能會(huì)提供不同的原稿類型選擇。2.分辨率與文件大小一般的掃描應(yīng)用軟件都可以在你預(yù)覽原始稿樣時(shí)自動(dòng)計(jì)算出文件大小，但了解文件大小的計(jì)算方法更有助于你在管理掃描文件和確定掃描分辨率時(shí)作出適當(dāng)?shù)倪x擇。二值圖像

10、文件的計(jì)算公式是：水平尺寸×垂直尺寸×（掃描分辨率）2/8。彩色圖像文件的計(jì)算公式是：水平尺寸×垂直尺寸×（掃描分辨率）2×3。例如用彩色RGB方式掃描一幅普通彩色照片（3R 3.5×5英寸），掃描分辨率為300DPI，那么得到的圖像文件長度為5×3.5×3002×3=4725000字節(jié)即4.7MB（這個(gè)計(jì)算公式假設(shè)每一種顏色的色深是8位并且沒有考慮圖片的存儲(chǔ)時(shí)的壓縮算法，實(shí)際文件大小會(huì)因保存文件的格式差異與使用的色深有很大的不同）。3.選擇掃描分辨率掃描分辨率=放大系數(shù)×打印分辨率/N (N為打印機(jī)噴頭色數(shù))。掃描分辨率越高得到的圖像越清晰，但是考慮到如果超過輸出設(shè)備的分辨率，再清晰的圖像也不可能打印出來，僅僅是多占用了磁盤空間，沒有實(shí)際的價(jià)值。因此選擇適當(dāng)?shù)膾呙璺直媛示秃苡斜匾?. OCR OCR是字符識(shí)別軟件的簡(jiǎn)稱，它