影像掃描器
| 影像掃描器 |
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中文名: 掃描儀 外文名: scanner 利用技術: 光電技術和數字處理技術和機械技術 方 式: 掃描 轉 換: 圖形或圖像信息轉換為數字信號 用 於: 計算機外部輸入設備 |
掃描儀（scanner），是一種捕獲影像的裝置，作為一種光機電一體化的電腦外設產品，掃描儀是繼鼠標和鍵盤之後的第三大計算機輸入設備，它可將影像轉換為計算機可以顯示、編輯、存儲和輸出的數字格式，是功能很強的一種輸入設備。[1]
目錄
應用範圍
1 將美術圖形和照片掃描結合到文件中；
2 將印刷好的文本掃描輸入到文字處理軟件中，免去重新打字之麻煩；
3 將傳真文件掃描輸入到數據庫軟件或文字處理軟件中存儲；
4 在多媒體產品中添加圖像。
利用光感器件，將檢測到的光信號轉換成電信號，再將電信號通過模擬/數字（A/D）轉換器轉化為數字信號，傳輸到計算機就中。
光電轉換部件
完成光電轉換的部件是感光器件，它是掃描儀的核心，其光電轉換特性，如光譜相應、光的穩定性、靈敏度、噪聲等，對圖像信息傳遞很重要。
① CCD（Charge Coupled Device）
CCD的中文名稱是電荷耦合器件，與一般的半導體集成電路相似，它在一塊硅單晶上集成了成千上萬個光電三極管，這些光電三極管分成 三列，分別被紅、綠、藍色的濾色鏡罩住，從而實現彩色掃描。光電三極管在受到光線照射時可產生電流，經放大後輸出。採用CCD的掃 描儀技術經多年的發展已相當成熟，是市場上主流掃描儀主要採用的感光元件。
CCD的優勢在於，經它掃描的圖像質量較高，具有一定的景深，能掃描凹凸不平的物體；溫度係數較低，對於一般的工作，周圍環境溫度 的變化可以忽略不計。CCD的缺點有：由於組成CCD的數千個光電三極管的距離很近（微米級），在各光電三極管之間存在着明顯的漏電現象，各感光單元的信號產生的干擾降低了掃描儀的實際清晰度；由於採用了反射鏡、透鏡，會產生圖像色彩偏差和像差，需要用軟件校正；由於CCD需要一套精密的光學系統，故掃描儀體積難以做得很小。
② CIS（Contact Image Sensor）
CIS的中文名稱是接觸式圖像感應裝置。它採用觸點式感光元件（光敏傳感器）進行感光，在掃描平台下1mm～2mm處，300～600個紅、綠 、藍三色LED（發光二極管）傳感器緊緊排列在一起，產生白色光源，取代了CCD掃描儀中的CCD陣列、透鏡、熒光管和冷陰極射線管等復 雜機構，把CCD掃描儀的光、機、電一體變成CIS掃描儀的機、電一體。用CIS技術製作的掃描儀具有體積小、重量輕、生產成本低等優點 ，但CIS技術也有不足之處，主要是用CIS不能做成高分辨率的掃描儀，掃描速度也比較慢。
光源
對掃描儀而言，光源是非常重要的，因為感光器件上所感受到的光線，全部來自於掃描儀自身的燈管。光源不純或者偏色，會直接影響到掃描結果。例如再商場裡看好了一件衣服，可是等到拿回家卻發現衣服的顏色與在商場裡看到的顏色似乎不太一樣。這是因為光源變了，我們看到的結果自然有所不同。
A/D轉換器
A/D轉換器，將連續變化的模擬量轉換成離散的數字量，主要任務是將獲取的模擬電壓轉換成代表顏色或灰度值的數字。主要性能指標有 轉換精度、轉換時間、輸入電阻等。
掃描儀主板
掃描儀主板一塊集成芯片為主，其作用是控制各部件協調一致地動作，如步進電機地移動等。主要職能是完成圖像數據轉換、向計算機傳送數字信息等。控制掃描儀地整個協調配合及對數據進行處理地整個工作。
機械轉動部分
機械轉動部分是指用來控制掃描頭前後移動地步進電機和托架，在主板對電機發出指令時負責掃描頭按軌道移動已完成掃描。
發展歷程
1884年，德國工程師尼普科夫(Paul Gottlieb Nipkow)利用硒光電池發明了一種機械掃描裝置，這種裝置在後來的早期電視系統中得到了應用，到1939年機械掃描系統被淘汰。雖然跟後來100多年後利用計算機來操作的掃描儀沒有必然的聯繫，但從歷史的角度來說這算是人 類歷史上最早使用的掃描技術。
1984年世界上第一台掃描儀問世。它由掃描頭、控制電路和機械部件組成。採取逐行掃描，得到的數字信號以點陣的形式保存，再使用文件編輯軟件將它編輯成標準格式的文本儲存在磁盤上。掃描儀產品紛繁複雜，簡單地介紹一些掃描儀發展歷史中常見的類型。
1.手持式掃描儀
誕生於1987年，掃描幅面窄，難於操作和捕獲精確圖像，掃描效果也差。1996年後，各掃描儀廠家相繼停產，從此手持式掃描儀銷聲匿跡。
2.饋紙式掃描儀
誕生於20世紀90年代初，隨着平板式掃描儀價格的下降，這類產品也於1997年後退出了歷史舞台。
3.鼓式掃描儀
又稱為滾筒式掃描儀，是專業印刷排版領域應用最廣泛的產品，使用感光器件是光電倍增管。
4.平板式掃描儀
又稱平台式掃描儀、台式掃描儀，這種掃描儀誕生於1984年，是辦公用掃描儀的主流產品。掃描幅面一般為A4或者A3。
5.大幅面掃描儀
又稱工程圖紙掃描儀，一般指掃描幅面為A1.A0幅面的掃描儀，又稱工程圖紙掃描儀。
6.底片掃描儀
又稱膠片掃描儀，分辨率很高，專門用於膠片掃描。
7.其他掃描儀
此外還有一部分掃描儀是專業領域使用的，如條碼掃描儀、實物掃描儀、筆式掃描儀等。
性能指標
掃描儀的性能指標主要有分辨率、灰度級和色彩數，另外，還有掃描速度、掃描幅面等等。
分辨率
分辨率表示了掃描儀對圖像細節的表現能力，通常用每英寸長度上掃描圖像所含的像素點的多少來表示，即（Dot Per Inch)。
灰度級
灰度級表示灰度圖像的亮度層次範圍。級數越多說明掃描儀圖像亮度範圍越大、層次越豐富。
色彩數
色彩數表示彩色掃描儀所能產生顏色的範圍。通常用表示每個像素點顏色的數據閏數即比特位（bit)表示。比如36bit，就是表示每個像 素點上有2^36種顏色。
掃描速度
掃描速度通常用一定分辨率和圖像尺寸下的掃描時間表示。
掃描幅面
表示掃描圖稿尺寸的大小，常見的有A4幅面，其他有A3.A0幅面等。
接口類型
接口指掃描儀與電腦的聯接方式，常見的有SCSI接口、EPP接口和USB接口。
SCSI接口掃描儀通過SCSI接口卡與電腦相連，其主要優點是數據傳輸速度快，缺點是安裝較為複雜，需要占用一個擴展插槽和有限的電腦資源(中斷號和地址)。
EPP接口(打印機並口)用電纜即可聯接掃描儀、打印機和電腦，安裝簡便，能連接筆記本電腦。但其數據傳輸速度略慢於SCSI接口掃描儀 。
USB（又稱萬能接口方式）是一種支持即插即用的串行接口。掃描儀速度快，與電腦的連接非常方便。
將方形的USB接頭先插入到掃描儀中，然後使用USB數據線把掃描儀與計算機的USB接口連接好；接着檢查一下掃描儀是否將CCD掃描元件用鎖固定住，如果固定的話大家應該將掃描儀開鎖，並接通掃描儀和計算機的電源，隨後計算機會自動檢測到當前系統中的USB掃描儀，再 根據屏幕的安裝提示來完成掃描儀驅動程序和配置軟件的安裝。安裝結束後，大家可以利用掃描儀隨機附帶的編輯軟件，來調出掃描軟件的應用界面後，就能開始使用掃描儀了。此外，安裝這種類型的掃描儀時，大家還必須注意，在進行對掃描儀進行物理連接時，最好先打開與掃描儀相連的計算機系統，進入到CMOS設置界面中，打開BIOS系統，確保打開通用序列總線設置；同時在掃描儀安裝結束後，最好讓計算機重新啟動一下，以確保掃描儀的各項功能使用正常。
SCSI接口掃描儀的安裝
SCSI掃描儀也是很典型的一種掃描儀，具體安裝步驟如下：關閉計算機，打開機箱蓋；選擇一個空槽，並卸去擋板；從防靜電口袋中取出SCSI卡；將SCSI卡插入空槽，並擰緊螺釘；將SCSI電纜的一端連接到掃描儀的SCSI插口，擰緊螺釘；將SCSI電纜的另一端連接到SCSI接口卡，擰緊螺釘；連接掃描儀電源線；打開掃描儀鎖，很多廠商都設計了一個鎖定機構，用於鎖定掃描儀的鏡頭組建。打開掃描儀電源，等到狀態指示燈停止閃爍並保持常亮。打開計算機電源，等到計算機啟動完畢。安裝掃描儀TWAIN驅動程序。
日常維護
1.注意噪聲污染
噪聲污染往往容易被人所忽視。噪聲無論是對人體還是對設備，都有不同程度的傷害。
2.避免振動
新型掃描儀的質量較輕，在掃描的過程中，外界的振動會使掃描效果模糊。
3、定期清潔
由於掃描儀的靜電特性灰塵和污物十分容易吸附、堆積，使光學器件、傳動器件的功率受到極大的影響。長期這樣內部機械器件會受到磨損，掃描儀會發生掃描響聲大、圖像錯位、圖像模糊等問題，因此清潔是掃描儀保養至關重要的步驟。
掃描過程
為了獲取高質量掃描圖的基本過程：
從物理上準備將要使用的掃描儀；
準備和定位掃描儀中的原始圖像；
激活掃描儀的插入軟件模塊或軟件；
檢查掃描儀的優先設置值；
選擇正確的原始圖像類型；
選擇掃描方式；
根據你打算是在監視器上瀏覽和編輯圖像還是直接輸出到打印機（或印刷）設備，選擇目的的設備；預掃描原圖像；剪輯或調整預覽圖像；設置分辨率和決定尺寸；調整高亮度和陰影點、灰度係數、有關的色調設置值；校準顏色沉着或其他的色不平衡；如果打算使用鼓形掃描儀，應銳化預掃描圖像；掃描圖像。
掃描儀最重要性能指標是光學分辨率，但存在一個誤區，分辨率越高越好。從消費角度來看，不應盲目追求高配置，否則將造成資源浪費。綜合評價一台掃描儀是優是劣，不能僅從分辨率來看。選購時應根據實際工作需要和輸出設備的精度進行選擇。
色彩深度
掃描儀的色彩深度高，就能真實反映原稿的色彩。掃描儀所反映的色彩越豐富，掃描的圖像效果就越真實，但是，隨之形成的圖像文件體積也會增大。
掃描速度
對於商業及辦公用戶來說，掃描速度是至關重要的，但是，作為家庭用戶就不一定將其定為首選。一般來說，家庭用戶不要過分看中掃描儀的速度，因為在一定的生產成本下，提高速度必然會降低精度，同時會簡化掃描儀的色彩校正功能，如此看來就得不償失了。
接口方式
掃描儀的接口類型對掃描儀的應用和掃描速度有一定的影響。掃描儀和其他外設產品一樣，USB接口因其支持熱插拔、安裝簡單且傳輸速 度較快而成為市場主流。
易用性
易用性體現在硬件和軟件兩個方面。對硬件來說，主要看其操作是否方便快捷；軟件方面主要是看其是否具有人性化的設計思想，人機交互方面是否科學合理，以及擴展性如何等。