新型掃描設備技術綜述

朱徐飛++郝英霞

摘要：隨著信息技術的發(fā)展與普及，圖像掃描技術也在不斷進步，不斷創(chuàng)新，本文主要圍繞一些新型掃描設備技術及技術走向而展開討論。

關鍵詞：掃描技術；走向；特點

中圖分類號：TP391.4

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.07.020

0 引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術迅速滲透于人們工作和生活的各個領域。現(xiàn)在，如何在信息時代加快傳統(tǒng)信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡化，是我們面臨的主要問題，例如：如何將傳統(tǒng)的紙介質(zhì)檔案輸入計算機；怎樣將以前的老照片與膠片變成電子文件，以便更好地存儲、查找和分享。而這一切都離不開數(shù)字化加工過程中用到的數(shù)碼信息轉(zhuǎn)換產(chǎn)品一一掃描設備，掃描設備對傳統(tǒng)信息數(shù)字化結果的最終品質(zhì)起著決定性的作用。本文主要針對一些新型掃描設備技術及技術走向而展開討論。

1 掃描技術走向

隨著信息技術的發(fā)展與普及，圖像掃描技術也在不斷進步，不斷創(chuàng)新，并在以下幾個方面表現(xiàn)得極為活躍。

1.1 掃描儀傳輸接口

由于掃描儀與計算機間的數(shù)據(jù)傳輸量巨大，穩(wěn)定高速一直是掃描儀接口選用的主要考慮因素，并口由于不能適應高傳輸率的要求，在掃描儀上已經(jīng)絕跡多時，在專業(yè)機型上比較多見的SCSI接口因成本較高、安裝麻煩也開始受到冷遇。USB憑借其較高的傳輸率和連接方便的特性成為當前掃描儀的主要接口。

1.2 操作易功能強

掃描儀的使用具有一定技巧性，要想得到理想的掃描效果必須經(jīng)過反復調(diào)試，對初級用戶來說使用起來有些困難。解決操作復雜的問題成為當務之急，同時是否易于操作也成為眾用戶選擇掃描儀考慮的首要問題。眾多智能化功能的設置，讓用戶可以不必細究原理，只要選擇相應選項就可自動完成相應調(diào)整，消除使用障礙。由于快捷功能鍵的出現(xiàn)，簡化了用戶使用掃描儀的步驟，極大的滿足了以追求易用性為主導的用戶的需求，未來掃描儀的發(fā)展方向也將朝著更簡單便捷的方向發(fā)展。

1.3 跟著技術走

掃描儀市場中品牌的競爭歸根到底還是技術實力的競爭，技術內(nèi)涵是產(chǎn)品的核心競爭力，通過技術的進步來確保自身產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。掃描質(zhì)量的提高主要從兩個方面實現(xiàn)，一是通過色彩管理引擎，針對掃描儀所用棱鏡、返射鏡及對焦鏡頭等光學元件的光通過特性，做相應的優(yōu)化，以達到提高色彩的還原。其次是提高光學元件的品質(zhì)，對掃描光路作些改進，使CCD陣列可得到更強的光束，以便生成更強的電訊號，從而提高對細節(jié)的把握能力，避免了由于CCD元件接收到的光線微弱而引起影像失真。

2 掃描技術的主要特點

2.1 電光掃描

電光掃描的基本原理是應用偏轉(zhuǎn)器材料折射率變化的電光效應，因此它是利用電光效應實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的。數(shù)字電光偏轉(zhuǎn)器根據(jù)不同的數(shù)字信號“0”或“1”，加載不同的電壓，改變偏轉(zhuǎn)器的折射率，控制出射光點置于兩個光點位置中的一個位置上。如果用n個電光偏轉(zhuǎn)器串接，就有2n個光點位置。當n個調(diào)制器獲得快速的數(shù)字信號電壓，出射點在掃描線的2n個位置上不斷移動，從而獲得所需的掃描線。

2.2 聲光掃描

聲光掃描的偏轉(zhuǎn)原理是利用激光束在折射率周期性變化的聲光材料中的衍射現(xiàn)象。在聲光偏轉(zhuǎn)中，載頻的頻率是變化的，經(jīng)過聲光偏轉(zhuǎn)器，出射光束的衍射角隨著加載的載頻的變化而變化。頻率隨時間的變化可以是斜坡函數(shù)，也可以是線性調(diào)頻脈沖及各種不同要求的頻率隨機變化的調(diào)頻脈沖。在實際中，也可以同時加載幾個載頻，同時獲得幾個偏轉(zhuǎn)點，各光點強之間的平衡是通過特殊的電路實現(xiàn)的。聲光掃描器的速度相對較慢，它同電光器件一樣，用做C02激光成像雷達掃描系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)器正在探討之中。

2.3 全息光柵掃描

全息光柵掃描是以全息術為基礎的激光掃描。它的出現(xiàn)是激光掃描技術的一大發(fā)展。它類似于通常的多面鏡掃描那樣需要一個機械運動去改變激光光束的偏轉(zhuǎn)，又象聲光偏轉(zhuǎn)那樣應用光學衍射原理而不是反射原理。它能夠提供多方位和多焦距的掃描，滿足一些特殊應用的需要，而且其結構簡單，價格低廉，廣泛地應用在一般的應用領域中。以往的全息光柵是用光學干涉術產(chǎn)生的，但制作不方便，靈活性差。自從計算全息問世后，由于計算全息圖的靈活性及制作方便，應用計算全息圖作為光柵掃描器有了很大吸引力。

3 新型掃描技術

3.1 LIDE技術

LIDE技術是佳能公司的新創(chuàng)技術，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術的縮寫。它是采用一組高亮度的三色發(fā)光二極管與接觸式圖像傳感器（CIS-Contact Image Sersor）相結合的技術。LIDE掃描儀中只有原稿反射光導照明這一次（CCD掃描儀中存在4次），由于省略了一系列反射鏡，LIDE掃描儀就能避免因此帶來的各種像差和色差，可以逼真地重現(xiàn)原稿的細節(jié)和色彩。

LIDE掃描儀主要由3部分組成：光導（LightGuide）、柱狀透鏡和線性光學傳感器。LIDE技術的最大的特色是使用了一根單獨的光導（Light Guide），以便省略傳統(tǒng)掃描儀所需要的一系列反射鏡，同時在LIDE掃描儀中還使用了直徑小于1毫米的柱狀透鏡。大量的柱狀透鏡沿掃描線排成一列，使得每次都能還原出不失真的圖像，最終的信號接收是由新開發(fā)的線性圖像傳感器來實現(xiàn)的。柱狀透鏡可以確保反射光更好地向傳感器聚焦，為提高掃描儀的分辨率和掃描精度打下了堅實的基礎。

3.2 雙CCD技術

雙CCD技術是惠普公司最早推出的新技術，在掃描儀的傳統(tǒng)CCD上，規(guī)則地排列著3條感光元件陣列，分別獲取紅、綠、藍三色光學信息。每條感光元件陣列上光電耦合元件的數(shù)目，也就是這個CCD能夠獲取的像素數(shù)，同時也決定了這臺掃描儀的最大光學分辨率。CCD的制造依靠高精度的微電子加工工藝，制造長度更長的CCD，意味著非常昂貴的價格、很低的成品率，而保持當前CCD長度不變的情況下，提高像素數(shù)就會相應減小單個感光單元的面積。感光單元面積縮小，會帶來敏感度和圖像信噪比的降低，因此，為了獲得同等質(zhì)量的掃描圖像，掃描儀就必須增加每次掃描的曝光時間。

CCD傳感器中，包含兩組像素單元：低分辨率部分（5000像素點）的傳感器單元具有較大的信號感受面積，可以提供高速、高質(zhì)的掃描，光學分辨率為600dpi，而高分辨率部分采用了6條感光元件一一紅、紅、綠、綠、藍、藍，每兩條同色感光元件錯開半個像素的位置。雙CCD技術只需一次掃描，掃描速度和套準問題都不受影響。

3.3 “微雕”技術

“微雕”技術是明基Acer率先提出的，明基獨創(chuàng)了“A.C.E色彩增強技術”一“微雕”技術，令每一個細節(jié)都展現(xiàn)得淋漓盡致。“微雕”技術這一專業(yè)的色彩增強技術，利用軟件模擬色彩合成運算，來強化掃描影像的色彩表現(xiàn)。當色彩深度提高到48位時，色彩辨識點數(shù)由1億6千多萬種增強至281萬億種以上，犀利的分色能力令圖像栩栩如生，專業(yè)用戶也倍感滿意。其實“微雕”技術更注重對樣本的忠實。單就色彩飽和、艷麗度而言，“微雕”掃描的結果并沒有提高，但它更加接近原稿的色彩。

“微雕”技術最大的特色還是在對暗部和中間色彩、層次信息的還原上。人物的毛發(fā)、眼角等暗部細節(jié)在“微雕”技術下保留了豐富的層次，這對專業(yè)應用來說是最寶貴的。只有豐富的信息、準確的色彩，才能給后期的圖像處理、加工留下充分的空間。放大到實際像素時，沒有了那種顆粒感，“微雕”技術對圖像的控制是非常細膩的。“微雕”掃描技術，是明基在獨立開發(fā)的符合ICC標準的色彩管理引擎，并實現(xiàn)了這一專業(yè)功能的大眾化。它的色彩管理軟件不提供色彩校驗應用程序，因為復雜、高深的校驗工作及特性文件的生成在掃描儀出廠前早已完成，并直接內(nèi)置在掃描儀的Mirascan驅(qū)動程序中。

4 結束語

隨著掃描技術的發(fā)展，一種新型掃描儀——海量掃描儀，已進入市場。為提高行業(yè)用戶工作效率，僅僅依靠OCR識別軟件與ADF自動饋紙器是遠遠不夠的，用戶對掃描儀硬件本身的性能和品質(zhì)也提出了更高的要求。從事文檔快速掃描的掃描儀與普通掃描儀完全不同，技術含量很高，被稱為海量掃描儀。目前國內(nèi)市場海量掃描儀的品牌和種類并不算多，它具有數(shù)據(jù)批量掃描、OCR自動識別、影像檢索及海量存儲等特色。endprint