199131 (588535), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

- В геоинформатике, компьютерной графике, системах автоматического проектирования (САПР), картографии и научной обработке результатов измерения дигитайзер используют в качестве устройства для ручного цифрования графической и картографической информации в виде множества или последовательности точек, положение которых описывается прямоугольными декартовыми координатами плоскости дигитайзера.

Основные типы дигитайзеров по принципу работы:

- Ультразвуковые. Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) - наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Смотрятся они весьма неэстетично. Передатчики излучают звуковые волны, на основании информации об отражении которых вычисляются координаты точек поверхности 3D-модели. Так как скорость звука зависит от атмосферного давления, температуры и других условий (например, влажности), то результаты оцифровки одного и того же объекта являются функцией состояния воздуха. Помимо этого данные системы очень восприимчивы к шуму, производимому различным оборудованием (компьютерами, кондиционерами), даже жужжание флуоресцентных ламп влияет на оцифровку. К тому же ультразвуковые системы издают странные «кликающие» звуки, раздражающие оператора и всех находящихся в помещении. В идеальных условиях абсолютная погрешность полученных результатов составляет 1,4 мм. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

- Электромагнитные. Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений. Естественно, что подобные системы не могут оцифровывать металлические объекты. Даже в специальных помещениях, не содержащих ничего металлического, погрешность магнитных систем составляет не менее 0,7 мм.

- Лазерные. Прежде всего следует отметить, что цена этих так называемых бесконтактных (оператор не обводит объект щупом) систем очень высока и нередки случаи, когда она выражается числом с пятью нулями (в американских долларах). Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры - полностью автоматизированные системы. Невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки. Сама оцифровка происходит достаточно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (особенно это касается систем с точечной проекцией).

- Механические. Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта . Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности.

1.2 Виды, характеристики и принципы действия сканирующих устройств

Сканирующие устройства бывают таких видов:

- Ручной (hand-held)

- Настольный (desktop)

- Планшетный (flatbed)

- Сканирующая головка на плоттере

- Рулонный (sheet-fed)

- Проекционный (overhead)

Ручные сканеры – обычные или самодвижущиеся – обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато они недороги и компактны.

Планшетные сканеры (Рисунок 1.5) более распространены на рынке, чем другие типы сканеров и имеют ряд преимуществ по объему применения, то есть более универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал – либо бумажный документ, либо плоский предмет – кладут на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем (однако существуют «планшетники», в которых перемещается стекло с оригиналом, а оптика и АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качество сканирования). Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки или диапозитива, нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого и служит слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещается синхронно со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру.

Рисунок 1.5 - Схема планшетного сканера

Рулонный сканер:

Отдельные листы документов протягиваются через роликовое устройство, при этом и осуществляется их сканирование. (Похоже на факс-машину.)

Рисунок 1.6 - Схема рулонного сканера

Проекционный сканер:

Перемещается только сканирующее устройство, напоминает проекционный аппарат. Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Разрешение таких сканеров ограничено, но зато они могут сканировать носители произвольной толщины и даже вовсе неплоские предметы.

Рисунок 1.7 - Схема проекционного сканера

Сканеры для работы с прозрачным носителем:

Некоторые сканеры могут работать с прозрачным носителем. Обычно это фотографические слайды. (Приведенная ниже схема слайд-сканера не является единственно возможной.)

Рисунок 1.8 Схема цветного слайд-сканера

В настоящее время существуют портативные сканеры (Рисунок 1.9) весом в 300 граммов и размером 5 х 4 х 29 см. и помещающиеся в сумку.

Рисунок 1.9 - Портативный сканер для ноутбуков Strobe XP 100

Простейший черно-белый сканер работает следующим образом:

Сканируемое изображение освещается белым светом. Отраженный свет через уменьшающую линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый Прибором с Зарядовой Связью - ПЗС (Charge-Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости р - п-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На р - п-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод. Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму через аналого-цифровой преобразователь АЦП. Для получения цветных сканируемых изображений существует несколько технологий. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым светом, а через RGB-светофильтр либо от RGB-источников. Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения.

Основные характеристики сканера

- Оптическое разрешение

- Аппаратное разрешение

- Тип оптической системы

- Разрядность цвета

- Тип подключения к компьютеру.

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. Обычно его считают по количеству точек на дюйм — dpi (dots per inch). Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi. Увеличивать разрешение еще дальше — значит, применять более дорогую оптику, более дорогие светочувствительные элементы, а также многократно затягивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi.

Cледует отметить, что разрешение, о котором сказано выше называется оптическим, или физическим, или реальным. Оно описывает количество точек на дюйм, которые сканер в самом деле получает с объекта в процессе работы. Однако создаваемый сканером файл может оказаться и более высокого разрешения. Это разрешение, полученное при помощи математической обработки изображения называется уже интерполированным. Не все сканеры выполняют интерполяцию и, как правило, при сравнении сканеров сравнивают именно оптическое разрешение, так как именно от него более всего зависит качество изображения.

Аппаратное разрешение:

Иногда аппаратное разрешение называют физическим или механическим. Например, для планшетного, сканера полоса светочувствительных элементов сканера перемещается не абсолютно плавно, а небольшими «шажками», точная механика сканера также задает разрешение — по вертикали планшета. Уровень аппаратного разрешения определяется тем, сколько точных «шагов» может сделать полоска светочувствительных элементов, перемещаясь вдоль одного дюйма изображения. Часто в описании сканеров оптическое и аппаратное разрешение смешивают и называют только оптическим или только аппаратным. А если, например, аппаратное разрешение превышает оптическое, производители могут схитрить и оставить в документации только одну характеристику — просто «разрешение» (разумеется, в этом случае ставят большую цифру из двух).

Тип оптической системы:

Зависит от типа светочувствительных приемных элементов.

Основные типы элементов:

- CCD (Charge-Coupled Device)

- CIS (Сontact Image Sensor)

Сканеры с CCDили иначе приборы c зарядовой связью (ПЗС). Эта технология известна уже много лет и используется также в аппаратах факсимильной связи, видеокамерах и других устройствах.

Преимущества CCD перед CIS:

- Глубина резкости в 10 раз больше (+/-3 мм), чем CIS сканеров (+/-0.3мм).

- Различают уровни оттенков +/-20%, тогда как CIS сканеры определяют различия в оттенках только +/-40%.

Характеристики

Список файлов ВКР