Skanery: Rodzaje i zasady działania

 

Skaner – urządzenie służące do przebiegowego odczytywania: obrazu, kodu paskowego lub magnetycznego, fal radiowych itp. do formy elektronicznej (najczęściej cyfrowej). Skanerprzeszukuje kolejne pasma informacji odczytując je lub rejestrując.

Skaner, w poligrafii to urządzenie elektroniczne do rejestrowania i zmieniania tonalności oraz barw reprodukowanego oryginału, a także urządzenie służące do zamiany tekstu bądź obrazu z postaci wydrukowanej do formy elektronicznej, zrozumiałej dla komputera. Skaner działa więc jak kopiarka, z tą różnicą, że kopia zapisywana jest w pamięci komputera. Skanowanie obrazów jest więc proste, natomiast dokumenty tekstowe muszą jeszcze zostać zrozumiane, to znaczy przekonwertowane (przez program OCR) do postaci pliku tekstowego, który może być modyfikowany w edytorze tekstu.

 

Skanery dzielimy na:
-ręczne, zwane również domowymi służą do skanowania obrazu, tekstu o niskiej rozdzielczości w dowolnym formacie przesuwając czytnik skanera po powierzchni dokumentu,
-rolkowe posiadają czytnik w kształcie rolki, która przesuwa dokument i wczytuje dane,
stacjonarne (inaczej stołowe) służą do skanowania formatów A3 lub A4; pojedynczą kartkę papieru przykrywa się wiekiem skanera

Jakość skanowania 
przez skaner mierzona jest w jednostce dpi (ang. dots per inch - punkty na cal), 
jest to jednostka rozdzielczości zarówno skanerów jak i drukarek. 
Im więcej dpi, czyli im więcej punktów na jednostce długości jest w stanie odczytać skaner,
tym dokładniejszy jest uzyskany obraz. 

Najważniejsze cechy każdego skanera to:
głębia kolorów - wartość głębi kolorów podaje nam informację, jak wiele różnych odcieni barw jest w stanie rozpoznać skaner. Większa głębia kolorów wyrażana jest większą liczbą bitów. Jednobitowa głębia kolorów odpowiada dwóm kolorom: czarnemu i białemu, ośmiobitowa głębia kolorów oznacza już 256 kolorów, 24 bitowa około 16,8 miliona kolorów. Skaner z 36 bitową głębią kolorów jest w stanie wydobyć szczegóły ze zdjęć o małym kontraście;

 

 

Rodzaje skanerów:

skaner ręczny- obsługiwany jest ręcznie i polega na równomiernym przesuwaniu głowicy skanera nad skanowanym dokumentem.

skaner płaski-Pokrywa skanera jest ruchoma, pod nią znajduje się szyba. Aby dokonać skanowania, kładzie się skanowaną kartkę na szybę skanowaną stroną do spodu.

skaner bębnowy- urządzenie peryferyjne komputera pozwalające na stworzenie postaci cyfrowej obrazu z oryginałów transparentnych (przeźroczystych) czyli slajdów lub negatywów fotograficznych

skaner do slajdów-wyspecjalizowane urządzenie komputerowe do skanowania 35-milimetrowych slajdów, pozwalające przenieść ich zawartość do edycji w programie komputerowym.

saner do filmów-wyspecjalizowany skaner służący do przetwarzania obrazów z błon fotograficznych (potocznie filmów) do postaci cyfrowej. 

skaner kodów kreskowych-  urządzenie z grupy skanerów służące do odczytywania kodów kreskowych.

skaner 3D- jest urządzeniem, które analizuje obiekt lub otoczenie świata rzeczywistego w celu zgromadzenia danych na temat jego kształtu, a czasem także jego wyglądu (na przykład koloru).

 

Zasady działania

Budowa i działanie skanera Skaner składa się ze źródła światła, zestawu luster i soczewek, oraz światłoczułego elementu - w obecnie występujących w skanerach jest to najczęściej matryca CCD. Skanowany materiał (np. dokument) umieszczony jest na szklanym blacie. Zostaje on oświetlany przez lampę ksenonowa, halogenową bądź fluorescencyjną. Odbita od dokumentu i luster wiązka światła zostaje skupiona przez soczewkę, przechodzi przez filtry odpowiedzialne za poszczególne składowe koloru i trafia do elementów CCD. Tam zostaje zamieniona na sygnał cyfrowy, przesyłany do komputera. Co to jest skaner? Skanery to urządzenia cyfrowe umożliwiające przenoszenie obrazu zapisanego w postaci tradycyjnej do pamięci masowej komputera. Skanowany obraz po przetworzeniu na postać cyfrową może być zapisany jako plik komputerowy do archiwizacji lub dalszej obróbki cyfrowej. Skaner umożliwia szybką cyfrową archiwizację zdjęć, dokumentów, gazet i wszelkiego innego tekstu zapisanego na papierze. 1. Co to jest skaner?
2. Budowa i działanie skanera.
3. Rodzaje skanerów
skaner ręczny
skaner bębnowy
skaner rolkowy
skaner płaski
4. Podstawowe parametry skanerów.
5. Skanowanie tekstu 
i technologie OCR/ICR/OMR. Rodzaje skanerów Podstawowe parametry skanera Skanowanie tekstu i technologie OCR/ICR/OMR Skaner to nie tylko urządzenie do zamiany obrazu rzeczywistego na postać cyfrową, może również służyć do szybkiego przenoszenia informacji tekstowej do komputera. Praktycznie każdy skaner można wykorzystać do skanowania informacji tekstowej. Wynikowy obraz musi być jednak poddany obróbce w specjalnych programach, które pozwalają na zamianę graficznego obrazu liter na prawdziwy tekst. Z pomocą przychodzą nam tutaj technologie  
Schemat działania skanera Przykład skanera - skaner płaski Skaner ręczny Skanery ręczne mają najprostszą konstrukcję. Matryca CCD oraz lampa oświetlająca umieszczone są w niewielkiej obudowie ręcznie przesuwanej po skanowanym materiale. Posługiwanie się tego typu skanerem wymaga dość dużej wprawy. Zbyt szybkie jego przesuwanie nad materiałem skanowanym powodowałopogorszenie jakości obrazu (obraz stawał się rozmazany). W chwili obecnej skanery tego typu wyszły praktycznie z użycia. Stosowane są jedynie w ręcznych urządzeniach do odczytywania tekstu. Przykład skanera ręcznego Skaner bębnowy Nazwa wywodzi się od metody odczytu obrazu, w skanerach bębnowych bowiem głównym elementem jest bęben, na którym umieszcza się przed procesem skanowania oryginały fotografii. W trakcie skanowania bęben obraca się z prędkością od kilkuset do ponad 1500 obrotów na minutę pod głowicą skanującą. Skanery bębnowe charakteryzują się wysoką rozdzielczością co pozwala np. uzyskać dobrej jakości obraz z przeznaczeniem do druku w formacie A3 z zeskanowanego slajdu 35 mm. Drugim wyróżniającym je parametrem jest wysoka gęstość optyczna - 4.0 D i więcej. Skaner bębnowy Skaner rolkowy W skanerach tego typu matryca CCD oraz lampa oświetlająca umieszczony jest nieruchomo,natomiast skanowany materiał jest przesuwany pod nimi przy pomocy zespołu rolek i prowadnic. Rozwiązanie tego typu zapewnia stałą szybkość skanowania, a tym samym lepszą jakość obrazu niż w skanerach ręcznych.Skanery rolkowe mają jednak wadę. Nie nadają się do skanowania materiałów o dużej objętości przestrzennej np. książek. W chwili obecnej ten typ skanerów nie jest już produkowany. Skaner rolkowy Skanery płaskie Skanery płaskie są aktualnie najpopularniejszym rodzajem skanerów. Dzięki ich wszechstronności powstały dwie odmiany skanerów płaskich: specjalistyczne skanery do skanowania materiałów fotograficznych oraz skanery do automatycznego skanowania tekstu. Skanery do materiałów fotograficznych W skanerach i przystawkach do skanowania materiałów transparentnych (negatywów i pozytywów) stosowane są dodatkowe lampy pozwalające na oświetlanie skanowanych klisz z obu stron. W przypadku skanowania negatywów, w skanerze automatycznie zamieniany zostaje obraz negatywowy na pozytywowy. Skanery do skanowania materiałów fotograficznych posiadają z reguły wyższe rozdzielczości skanowanie (do 4000 dpi rozdzielczości optycznej) oraz duże wartości głębi skanowania. Skanery do automatycznego skanowania tekstu Od innych skanerów różni je przede wszystkim praca wyłącznie w trybie monochromatycznym, wyposażenie skanera w automatyczny podajnik dokumentów oraz w większości modeli możliwość pracy w trybie Duplex pozwalającym na jednoczesne skanowanie awersu i rewersu dokumentu. Odmianą skanerów do automatycznego skanowania tekstów są skanery wykorzystujące technikę OMR (Optical Marking Recognition - technika rozpoznawania znaczników). Stosuje się je do automatycznego odczytu ankiet i dokumentów 
zawierających pola do zaczernienia. Przykład skanera płaskiego Skaner do specjalistycznych zastosowań w fotografii Rozdzielczość Rozdzielczość skanowania decyduje o liczbie rozpoznawanych przez skaner szczegółów - ilość punktów na cal - dpi. Rozdzielczości optyczne skanerów płaskich wynoszą od 300x600 dpi do 800x 1600 dpi, a interpolowane nawet do 9600x9600 dpi.Typowe rozdzielczości skanerów ręcznych wynoszą od 100 do 400 dpi. Rozdzielczość skanowania można podzielić na dwie składowe: pionową i poziomą. 
Rozdzielczość pozioma jest uzależniona od ilości elementów światłoczułych na matrycy CCD. Im jest wyższa, tym obraz posiada więcej szczegółów (punktów).
Rozdzielczość pionowa jest uzależniona od układu mechanicznego (kroku silnika przesuwającego listwą) i optycznego skanera. Im mniejsza jest odległość, o którą przesuwana jest listwa w pojedynczym kroku silnika tym wyższa może być rozdzielczość pionowa skanera. Pewną odmianą rozdzielczości jest rozdzielczość interpolowana. Interpolowanie obrazu sprowadza się do matematycznej obróbki uzyskanego obrazu cyfrowego. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych algorytmów matematycznych możliwe jest znaczne zwiększenie rozdzielczości obrazu poprzez ‘inteligentne’ dodanie dodatkowych linii. Głębia skanowania Podaje ona liczbę bitów opisujących natężenie barw składowych oraz wartość jasności dla każdego punktu obrazu. Przy pomocy jednego bita informacji można opisać dwie wartości punktu obrazu, a mianowicie czy dany punkt jest ‘biały’ lub ‘czarny’. Dwa bity informacji mogą już opisać cztery wartości itd. 4 bity opisuje 16 wartości, 8 bitów 256 wartości. Format skanowania Najczęściej stosowanym formatem jest A4. Istnieje możliwość skanowania większych formatów dla skanerów stacjonarnych - specjalistycznych (np. dla biur konstrukcyjnych). Aktualnie niektóre skanery posiadają przystawki do skanowania slajdów. Gęstość optyczna skanera Oznacza zdolność rozróżniania szczegółów w najciemniejszych miejscach obrazu. Jest to różnica między największą gęstością optyczną Dmax na materiale fotograficznym a najmniejszą Dmin (D = Dmax - Dmin) Za profesjonalne skanery można uważać te od D=3,2 w górę. OCR OCR (Optical Character Recognition) wykorzystywany jest do rozpoznawania tekstu pisanego przy pomocy ustalonych formatów czcionek. Zazwyczaj, by wyeliminować pomyłki, program sprawdza całość rozpoznanego tekstu lub poszczególne wyrazy pod kątem poprawności ortograficznej i gramatycznej danego języka. Ciekawostka: Zapewne każdy z nas spotkał się z techniką CAPTCHA. Wymaga ona wpisania zniekształconego tekstu w pole tekstowe celem ochrony antybotowej/antyspamowej. Poprzez wpisywanie tego nieraz trudnego w odszyfrowaniu teskstu, nieświadomie pomaamy w rozwoju techniki OCR. Otóż technika reCAPTCHA wykorzystuje rozproszoną aktywność milionów użytkowników Internetu, którzy wchodząc na strony internetowe zabezpieczone przez CAPTCHA rozpoznają fragmenty tekstu wymagające weryfikacji. ICR ICR (Intelligent Character Recognition) - zaawansowane techniki typu OCR służące do rozpoznawania różnych rodzajów pisma, włącznie z pismem odręcznym, a także jego właściwości, takich jak krój czcionki, interlinia, etc. Metoda ICR ze względu na dość skomplikowane techniki pracy, a co za tym idzie i cenę jest rzadziej spotykana. OMR OMR (ang. Optical Mark Recognition) - rozpoznawanie w obrazie "znaczników" takich jak pola wyboru, kody kreskowe itp. Często stosowane w procesie analizy ankiet. 
Czytniki OMR umożliwiają automatyczny odczyt formularza, kontrolę poprawności jego wypełnienia i wprowadzenie treści do systemu informatycznego oraz jego rejestrację odbywająca się przy wykorzystaniu opcji wewnętrznej drukarki. Możliwości odczytu kodu kreskowego, nadrukowanego lub naklejonego w formie etykietki na odpowiednie pole, zapewni szybką identyfikację np. osoby wypełniającej dany dokument. 

Przykładowe skanery

Epson Perfection v370 Photo

skaner płaski:

 

skaner płaski brother

 

 

 

 

 

 

skaner bębnowy

 

skaner do slajdów

skaner ręczny