Jacek Piotrowski & Artur Skrzypczak

czyli wykaz najczęściej używanych przez sprzedawców skanerów wyrazów

A/D – przetwornik analogowo-cyfrowy, przekształcający zmienne napięcia analogowe w ciąg poziomów napięciowych o określonych wartościachliczbowych. Związane jest z pojęciem rozdzielczości tonalnej. Prościej: jest to przetwornik zmieniający wartość analogową (kolor) na postać cyfrową.

DPI – (dots per inch) liczba punktów na cal, określająca rozdzielczość urządzenia.

BITMAPA – obraz w postaci pojedynczych punktów, w odróżnieniu od grafiki wektorowej, zbudowanej z wektorów.

INTERPOLACJA – skalowanie rozmiarów bitmapy, w którym wartości tonalne lub barwne pikseli obrazu wynikowego wyznaczane są z uwzględnieniem wartości punktów pośrednich. Pozwala to uniknąć efektu „schodków”.

SłowniczekSłowniczek

MORA – (efekt Moire’a) niekorzystny deseń pojawiający się wskutek interferencji rozdzielczości np. skanera z liniowością rastra poligraficznego (pojawia się np. przy skanowaniu drukowanych zdjęć).

ROZDZIELCZOŚĆ – dokładność podziału obrazu na pojedyncze piksele np. podczas tworzenia bitmapy.

ROZDZIELCZOŚĆ TONALNA – liczba bitów opisujących odcień jednego piksela obrazu.

ROZDZIELCZOŚĆ OPTYCZNA – rozdzielczość skanera wynikająca z konstrukcji jego układu optomechanicznego.

ROZDZIELCZOŚĆ INTERPOLOWANA – rozdzielczość obrazu otrzymanego przez interpolacyjne przeskalowanie obrazu zeskanowanego z rozdzielczością optyczną. Tą drogą nie uzyskuje się obrazu o większej liczbie szczegółów, a jedynie unika większości negatywnych zjawisk zachodzących podczas skalowania.

SłowniczekSłowniczek

Skaner jest elektronicznym urządzeniem przeznaczonym do odtwarzania obrazu oryginału reprodukcyjnego przez sygnały elektryczne, umożliwiając modyfikację tych sygnałów. (Modyfikacja ta umożliwia skorygowanie tonalności odtwarzanego obrazu.) Skaner jest przeznaczony przede wszystkim do wykonywania wyciągów barw z możliwością jednoczesnej korekcji barwnej i tonalnej. Na urządzeniu tym można reprodukować oryginały przezroczyste, jak również nieprzezroczyste, przetwarzając je w jednym procesiew dowolną postać negatywu lub diapozytywu wielotonalnego czy zrastrowanego.

WstępWstęp

W skanerach, w porównaniu z aparatem fotoreprodukcyjnym, odczyt oraz zapis następuje „po-punktowo” tzn. ,że cała powierzchnia oryginału zostaje podzielona na szereg punktów kolejno analizowanych. Analogicznie odbywa się zapis zarówno na materiale światłoczułym, jak i na nośniku informacji. Gęstość rozkładu poszczególnych punktów, zależna od rozdzielczości skanera, jest zawsze dostatecznie duża aby obraz wydawał się tonalny. Odczyt odbywa się za pomocą skupionego optycznie promienia światła, który analizuje całą powierzchnię oryginału punkt po punkcie, linię po linii (w niektórych typach skanerów płaskich) lub przeważnie w formie spirali (w skanerach bębnowych).

WstępWstęp

Skanery płaskie działają wykorzystując przetwornik optoelektroniczny CCD (ang. Charge Coupled Device). System CCD jest najnowszą technologią stosowaną w przetwarzaniu obrazu analogowego w postać cyfrową, stosowaną powszechnie w kamerach telewizyjnych. Układ scalony CCD jest to szczególny rodzaj struktury krzemowej, która działa jak detektor natężenia światła. Kryształ krzemu jest siecią atomów, których wiązania mogą być zerwane w wyniku absorpcji światła o różnych długościach fali.

Skanery płaskieSkanery płaskie

Skanery płaskieSkanery płaskieGdy takie wiązania zostaną zerwane, wówczas są uwalniane elektrony, które są utrzymywane w tym określonym obszarze struktury reprezentującym piksel albo element obrazu dopóty, dopóki stan tego piksela nie zostanie odczytany przez komputer. Konwerter analogowo-cyfrowy (przetwornik A/C) zamienia zarejestrowany ładunek elektryczny na postać cyfrową, która może być przetwarzana i pamiętana przez komputer.

Skanery bębnowe budowane są na bazie układów fotopowielaczy PMT (Photo Multiplier Tube). Fotopowielacz jest próżniową lampą fotoelektronową, przetwarzającą światło na prąd elektryczny i wzmacniającą ten prąd (odbierany sygnał) na zasadzie wtórnej emisji elektronów. Zastosowanie fotopowielaczy w skanerach bębnowych zapewnia wyższą czułość (szerszy zakres gęstości optycznych) niż w skanerach płaskich.Pozwalają one na uzyskanie obrazów o najlepszej rozdzielczości iodwzorowaniu kolorów i dużej gęstości optycznej, dlatego używane są głównie przez profesjonalistów.

Skanery bębnoweSkanery bębnowe

Skanery bębnoweSkanery bębnoweWadą tego typu skanerów jest to, że można w nich skanować wyłącznie pojedyncze, miękkie arkusze, które trzeba przykleić do bębna. Materiał umieszczany jest na powierzchni cylindra. Materiały nieprzezroczyste oświetlane są od strony zewnętrznej bębna, a przezroczyste od strony wewnętrznej

Skanery profesjonalne (1)Skanery profesjonalne (1)• Najnowsze skanery mogą współpracować ze sprzężonym z

nim cylindrem zapisu bądź systemem komputerowym. • W przypadku skanera bębnowego na cylinder odczytowy

zakłada się oryginał, a następnie po dokonaniu pomiarów densytometrycznych programuje się odpowiednie wyciągi barw. Lampa, np. ksenonowa, halogenowa, fluorescencyjna, wysyła na oryginał promień świetlny, który jest na jego małym fragmencie skupiany za pomocą światłowodu i soczewek optycznych.

• Przezrocza są oświetlane z wnętrza bębna, a oryginały nieprzezroczyste od strony zewnętrznej. Przepuszczone lub odbite z małego punktu obrazu światło trafia do bloku czujnika poruszającego się wzdłuż obracającego się bębna. Światło jest kierowane na lustra dichroiczne lub półprzeźroczyste ustawione pod kątem 45 stopni do promienia.

Skanery profesjonalne (2)Skanery profesjonalne (2)Każde z luster odbija część światła, zaś pozostała część trafia na następne lustro. Odbite światło przechodzi przez filtr czerwony, zielony lub niebieski i trafia do jednego z trzech wzmacniaczy optycznych, zwanych fotopowielaczami. W reprodukcji poligraficznej najczęściej stosuje się lampy ksenonowe błyskowe ze względu na najbardziej prawidłowe przekazywanie wartości tonalnych z oryginału na reprodukcję.W przypadku skanera płaskiego skanowane oryginały kładzie się na płytę szklaną. Są one równomiernie oświetlane od dołu przez jarzeniowe lub halogenowe źródło światła.

Skanery profesjonalne (3)Skanery profesjonalne (3)• Podłużny ruch źródła światła wraz z lustrem kieruje

poprzez drugie lustro oraz zespół synchronicznie ogniskowanej soczewki linie kolejnych danych o obrazie na statyczny układ CCD.

• Tak więc światło po przejściu przez odpowiednio zaprojektowane filtry R, G, B trafia do elementów światłoczułych fotopowielaczy PMT wzmacniających sygnał - w przypadku skanera bębnowego, lub struktury CCD.

• Przetworniki A/C przekształcają następnie napięcia analogowe na dane cyfrowe.

• Jednocześnie przy programowaniu reprodukcji przekazuje się do komputera skalę reprodukcji, kadr i rodzaj reprodukowanego oryginału

Skanery profesjonalne (4)Skanery profesjonalne (4)Promień świetlny przetworzony w systemie komputerowym na impulsy elektromagnetyczne, odpowiednio skorygowany i zmodulowany, steruje głowicą naświetlającą ustawioną nad materiałem światłoczułym, założonym na cylinder zapisowy. W przypadku skanowania w systemie DTP, przetworzone dane o obrazie są przesyłane do urządzenia wyjściowego -naświetlarki. Impulsy elektromagnetyczne, przetworzone znów na promień świetlny, naświetlają na materiale światłoczułym odpowiednie elementy obrazu oryginału odczytane i skorygowane według założonego programu

Proces skanowania polega na zamianie analogowej postaci oryginału na jego reprezentację cyfrową. Skaner składa się z samego urządzenia, kabla łączącego go z komputerem, oraz sterownika, dzięki któremu możliwe jest wczytywanie danych do komputera oraz zmiany jego opcji. Dodatkowe oprogramowanie może również zawierać program OCR do rozpoznawania pisma, programy graficzne itp.POŁĄCZENIE - większość skanerów jest urządzeniami typu SCSI (Small Computer System Interface), komunikującymi się z komputerem poprzez łącze SCSI-2. Standard ten pozwala na łączenie z komputerem wielu urządzeń SCSI do tego samego portu. Pozwala także na szybsze przesyłanie danych do komputera

Połączenie z komputerem

ParametryParametry...DECYDUJĄCE O WIERNOŚCI OTRZYMYWANEJ REPRODUKCJI

CYFROWEJGĘSTOŚĆ OPTYCZNA - parametr decydujący o możliwości odwzorowania przejść tonalnych w światłach i cieniach. Pod tym pojęciem rozumiemy maksymalny zakres gęstości optycznej odczytywanej przez skaner.Podczas wstępnego skanowania rozpoznawane jest miejsce, które wzbudziło minimalny sygnał, wyższy od poziomu szumów. Stanowi to dla urządzenia informację, że określone miejsce odpowiada maksymalnemu zaciemnieniu, czyli największej gęstości optycznej diapozytywu. Podobnie rozpoznawane jest miejsce o najmniejszej gęstości optycznej.

Różnica tych gęstości wyznacza zakres zarejestrowany przez skaner. Jeżeli zakres ten pokrywa się z rzeczywistym zakresem gęstości optycznej diapozytywu, wtedy skaner będzie odzwierciedlał przejścia tonalne z całego zarejestrowanego na diapozytywie zakresu. Jeżeli rzeczywisty zakres jest większy niż zarejestrowany wtedy nastąpi obcięcie przejść tonalnych.

Parametry, Parametry, cdcd..Spotykane wartości gęstości optycznych:

bardzo dobre skanery 4,0-3,6dobre 3,3-2,8gorsze poniżej 2,7

ROZDZIELCZOŚĆ OPTYCZNA - maksymalna rozdzielczość obrazu, którą można otrzymać wykorzystując jedynie parametry techniczne elementów konstrukcyjnych skanera, a nie jego oprogramowania. W skanerach płaskich oznacza ona ilość elementów CCD na jednostkę długości listwy fotoczułej. W skanerach bębnowych rozdzielczość optyczna wynika ze średnicy wiązki świetlnej i dokładności pozycjonowania jej ruchu wzdłuż bębna oraz precyzji jego ruchu obrotowego.

Pożyteczne wzoryPożyteczne wzoryOPTYMALNA ROZDZIELCZOŚĆ SKANOWANIA

Rs=K P Lrgdzie: Rs- rozdzielczość skanowania

K - współczynnik empirycznyP - powiększenie liniowe obrazu (skala obrazu)Lr - liniatura rastra

Co to jest współczynnik empiryczny ???K=2 dla Lr<133 dpiK>1,5 dla Lr>133 dpi

Jeżeli drukowanie odbywać się będzie na urządzeniu do reprodukcji ciągłotonalnej (na papierze lub filmie barwnym) o rozdzielczości Rw to

Rs=Rw P.

Rozdzielczość skanowaniaRozdzielczość skanowaniaOBRAZY KRESKOWE– Rozdzielczość skanowania musi być dostosowana do

rozdzielczości drukowania na urządzeniu wyjściowym.– R=rozdzielczość drukowania x powiększenie

OBRAZY W ODCIENIACH SZAROŚCI & KOLOROWE– R=współczynnik jakości x gęstość rastra x

powiększenie– gdzie współczynnik jakości: liczba pikseli

przypadających na 1 punkt rastra najczęściej przyjmuje się wsp.jakości=2

OCR OCR -- wstępwstępInformacje mogą być przenoszone dwoma metodami: – na papierze i – metodą cyfrową.

Wobec różnych wad i zalet tych metod praktyczne okazało się przenoszenie informacji cyfrowej na papier bądź odwrotnie. Do przekształcenia informacji z postaci cyfrowej służy drukarka, zaś przeniesienie informacji z papieru do komputera można by uzyskać ręcznie wpisując tekst. Metoda ręcznego wpisywania jest jednak mało praktyczna, gdyż jest czasochłonna.Do tego więc celu służą pewne programy na przykład OCR (Optical Character Recognition) lub ICR (Intelligent Character Recognition), których celem jest przekształceniem zeskanowanego do komputera obrazu na system znaków.

OCR OCR –– etapy 1 i 2etapy 1 i 2Pierwszym etapem jest wstępne przetworzenie tekstu (preprocessing). – Program określa orientację tekstu na stronie, ustala z

jakim typem druku ma do czynienia (czarne litery na białym tle bądź odwrotnie) i usuwa wszelkie zakłócenia na obrazie na przykład drobne kropki.

Obraz poddawany jest następnie segmentacji (Auto Zoning lub Page Decomposition). – Etap ten polega na wyróżnieniu w obrazie obszarów

tekstowych, grafiki (lub zdjęć) i tabelek. – Ponadto ustalana jest kolejność obszarów tekstowych,

by stanowiły logiczną całość.

OCR OCR –– etap 3(1)etap 3(1)Trzecim etapem jest rozpoznawanie znaków (Character Recognition). (Warto tu wspomnieć o różnych metodach rozpoznawania znaków i ich konwersji w których obserwujemy znaczną ewolucję).Początkowe systemy posiadały dwa zestawy znaków, a rozpoznawanie polegało na porównaniu obrazu z kolejnymi wzorcowymi znakami. – Jeśli były identyczne przyporządkowywało się im kod i znak

uważało się za rozpoznany. – Wadą tego systemu było to, że nawet niewielkie odstępstwa

uniemożliwiały odczytanieKolejne systemy (Omnifont) opierały się na wykorzystaniu pewnych cech liter takich jak kształty krzywizn, współczynników kątowych, elementów kolistych oraz proporcji między liniami poprzecznymi i podłużnymi.

OCR OCR –– etap 3(2)etap 3(2)Kolejnym etapem ewolucji było wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych (ANN), które budową są zbliżone do budowy tej części mózgu która jest odpowiedzialna za przetwarzanie informacji wizualnej. Sieć ta zdolna jest do uczenia się, to znaczy, że jeśli poznaje kolejny znak, którego nie jest w stanie rozpoznać, to podpowiedź ze strony użytkownika jest wykorzystywana i wzbogaca wiedzę programu o literachSieć ta nie tylko klasyfikuje cechy znaków, ale nawet potrafi je wykrywaćUrządzeniu należy pokazać pewien zestaw czcionek, o on sam wyrobi sobie wiedzę na temat kształtu różnych znakówWażną zaletą tej metody jest to, że potrafi odczytywać nawet bardzo zdeformowane i zakłócone znaki, które układają się w jedną sekwencję.

OCR OCR –– etap 3(3)etap 3(3)Wadą tej metody jest znaczny czas potrzebny na odczytanie, który może sięgać nawet trzech minut na jeden znak, podczas gdy programy OCR potrzebują na odczytanie jednej strony tekstu od 30 sekund do kilku minut.W niektórych systemach ICR łączy się więc system Omnifont z sieciami neuronowymi w ten sposób, że teksty pisane ładnym czytelnym drukiem odczytuje się systemem Omnifont, zaś do trudniejszych tekstów służą zmodyfikowane systemy Omnifont bądź sieci neuronoweW wyborze znaku korzysta on z logiki rozmytej, polegającej na tym, że prawdopodobieństwu danego znaku przyporządkowuje się nie tylko wartości 0 lub 1 (0 lub 100%), ale też wartości pośrednie co możliwe jest w skutek wykorzystania systemów analogowych

OCR OCR –– etap 4etap 4Wyborem właściwego wyrazu gdy istnieje kilka wariantów wyrazu zawierającego daną literę zajmuje się etap czwarty: analiza językowa (Language Analisis). Polega ona na odrzuceniu wyrazów zawierających pewne sekwencje nie występujące w danym języku na przykład „iy” lub „iii” i porównaniu pozostałych wyrazów z zasobami słownikowymi i pewnymi regułami gramatycznymi.Analiza pod względem zgodności z gramatyką ma sens jedynie w przypadku języków pozycyjnych na przykład angielski (do którego służy narzędzie typu HPSG). W językach fleksyjnych nie istnieją algorytmy umożliwiające to.