Технология обработки изобразительной информации

(аналоговые/импульсные). Что бы решить проблему с шумами, нужно

знать тип шума, так как операции по ликвидации шумов будут зависеть

от типа шумов. Могут быть детерминированные шумы, примером которых

может служить растровая структура полиграфической репродукции, если

в качестве оригинала выступает полиграфический оттиск. Так как

сканирование производится с высоким разрешением, то растровая

структура станет заметной, следовательно, при взаимодействии с

растром нашего процесса, возникнет муар. Пути решения:

- использовать фильтры для удаления растровой структуры

- стараться сохранить растровую структуру для использования в

дальнейшем

- Важнейшим параметром является структура самого изображения. Она

может иметь периодичный характер. Например, полосатый ковер.

Структура изображения может в дальнейшем взаимодействовать с

растром нашего процесса, возникнет муар.

Анализ редакционного признака.

Например, изменить цвет на отдельном элементе оригинала или убрать

какие-либо элементы, портящие изображение.

В качестве оригинала может использоваться предварительно оцифрованное

изображение

Технология сканирования

Сканирование предназначено для формирования цифрового изображения,

пригодного для дальнейшей компьютерной обработки. Задачами сканирования

является выделение малых элементов (пикселей), то есть, пространственная

дискретизация изображения во всем изображении, далее задачей сканирования

является преобразование изображения в цифровой код, для чего, помимо

пространственной дискретизации, нужно осуществить дискретизацию по уровню,

то есть квантование и задание (выражение каждой элементарной ячейки

(пикселя)) параметров цифрового кода в двоичной системе.

Кроме того, задачей сканирования является первичное цветоделение

изображения по трем параметрам цвета, то есть создание трех независимых

каналов: R, G, B (красный, зеленый, синий) – каналов, полученных за

красным, зеленым и синим светофильтрами.

Окончательное цветоделение происходит при пересчете в CMYK.

Для решения этих задач в настоящее время используются различные типы

сканеров.

Основные части сканера:

1. источник света

2. фотоприемник

3. сканирующее устройство, обеспечивающее строчную и кадровую

развертку изображения

4. электронная схема, обеспечивающая амплитудно-цифровое

преобразование. АЦП производит квантование сигнала по уровню и

присвоение ему цифрового кода.

С конструкторской точки зрения сканеры делятся на барабанные и

планшетные (плоскостные).

Сканеры отличаются между собой принципом развертки. Барабанные сканеры

осуществляют развертку изображения методом спиральной развертки, когда

изображение, нанесенное на барабан, вращающийся вокруг своей оси,

считывается посредством вращения либо самого барабана, либо считывающей

головки.

Строки, плотно прилегающие друг к другу, ложатся по спирали.

Источник формирует пятно, которое предварительно формирует пиксели.

Информация считывается вторым микрообъективом.

В отличие от барабанного сканера, планшетный использует другой принцип

сканирования. Он включает не только электро-механическое перемещение, но и

процесс коммутации электрического сигнала, в результате этого строчная

развертка осуществляется электронным способом и возможно вследствие

использования специального фотоприемника ПЗС.

Этот фотоприемник представляет собой линейку отдельных

светочувствительных ячеек, число которых может достигать нескольких тысяч

штук. Обычно – 5-8 тыс. Из публикаций: имеются линейки ПЗС до 12 тыс.

ячеек.

Заряд во всех ячейках, пропорциональный оптическому сигналу

изображения, возникает одновременно. Для этого источник излучения должен

иметь тоже протяженную форму. Он в виде трубчатой лампы. Когда создали

заряды во всей линейке ПЗС, осветив ее источником света вдоль строки

изображения, эти заряды последовательно считываются с линейки электронным

способом. Это и есть процесс коммутации. Таким образом производится

строчная развертка. Разрешающая способность развертки будет зависеть от

числа элементов в ПЗС.

Кадровая развертка осуществляется путем перемещения или оригинала мимо

считывающей головки, или самой ПЗС относительно оригинала.

Разрешение по оси Х (вдоль строки) будет зависеть от числа считывающих

элементов, а разрешение по оси Y (по кадру) будет зависеть от шага

перемещения или считывающей головки, или оригинала.

В связи с таким принципом сканирования разрешение по строке и по кадру

может быть разным.

Источники излучения

Источники излучения конструктивно различаются:

- в барабанных сканерах источник излучения точечный

- в планшетных – протяженный

Общее в источниках излучения то, что они должны иметь широкую

спектральную зону излучения, практически сплошную, должны излучать во всем

оптическом диапазоне, по возможности, равномерно.

Реально используются: галогенные лампы и газоразрядные лампы со

сплошным спектром высокой интенсивности.

В этих сканерах принципиально разной формы приемники. В барабанном –

фотоумножители или точечные фотоэлементы. В планшетных – матрица ПЗС.

Для того, чтобы осуществить разделение изображения на отдельные каналы

R, G, B, необходимо наличие трех независимых фотоприемников: 3 канала, в

каждом из которых установлен свой светофильтр. В принципе, возможно, когда

формирование сигнала трех каналов получается путем разделения сигнала по

времени. Свет проходит по переменно через красный, синий, зеленый

светофильтры. Раньше применялось.

В настоящее время в качестве фотоприемника используется матрица из

трех линеек ПЗС, чувствительных к различному излучению: красному, синему,

зеленому.

Основные технологические свойства, которыми характеризуются сканеры

1. Разрешение сканера. Это максимальное число пикселей на единицу

линейной длины, которое может считать сканер в изображении оригинала.

Сейчас используется «пикселей на дюйм (2,54см)»

В документации на многие приборы дается 2 разрешения: оптическое и

интерполяционное.

Истинное разрешение – оптическое. Показывает реально считываемое

количество пикселей.

Интерполяционное разрешение – это функция. Между двумя реально

полученными точками расставляется несколько точек, полученных интерполяцией

сигнала.

2. Динамический диапазон. Это тот интервал оптических плотностей,

внутри которого может считывать сканер сигнал изображения. Обычно

выражается в единицах оптической плотности, бл, составляет 2,2; 3; 3,6

единиц оптической плотности.

По мимо (D обычно указывается DMAX, которое может считывать сканер.

Значение DMAX ограничивает величину диапазона, если значение DMIN оригинала

очень велико.

Например, у сканера (D = 4, DMAX = 4,2. Если есть оригинал с DMIN =

0,4 (темный оригинал), то это не значит, что сможем считать оригинал с (D

динамического диапазона 4, то есть получится DMAX = 4,4. Мы сможем считать

только с (D = 3,8.

3. Глубина цвета. Это свойство тесно связано с динамическим

диапазоном. Глубина цвета варьируется от 24 до 42. Цифра означает число

разрядов квантования на каналы. Если 3 канала: 24:3 = 8 разрядов

квантования на канал, следовательно, в канале используется амплитудно-

цифровой преобразователь, имеющий 8-разрядную ячейку. Можно получить 28=256

уровней квантования. Если глубина цвета 42, то 42:3 = 14, 214 = 16384

уровня квантования.

Амплитудно-цифровой преобразователь характеризует число квантования,

то есть обеспечивает видимость сигнала как сплошного.

Чем больше (D, тем больше и число разрядов квантования.

Если (D = 3,6, то 3,6:0,3 = 12 уровней квантования на каждый канал.

4. Весьма важным является размер оригинала, который можно разместить

на оригинало-держателе и который может быть считан с определенным

разрешением.

5. Удобство размещения оригинала в сканере.

6. Скорость работы сканера. Довольно сложный параметр. Скорость работы

сканера зависит от скорости перемещения движущейся части сканера и от

скорости обработки информации, которая была получена в результате

сканирования.

Скорость считывания информации будет зависеть от скорости перемещения

оптической системы, и будет обратно пропорциональна разрешению.

Скорость обработки и передачи информации обратно пропорциональна

квадрату разрешения.

Определяющей работу сканера является та, которая меньше.

Скорость перемещения оптической системы является определяющей при

малых увеличениях оригинала.

Скорость обработки и передачи информации является определяющей при

больших увеличениях оригинала.

Есть сканеры однопроходные и трехпроходные. Сейчас выпускаются

однопроходные сканеры. За один проход считывается за красный, зеленый,

синий светофильтры.

Разные сканеры могут обладать дополнительными техническими

возможностями. Некоторые сканеры позволяют производить автоматическую

наводку на резкость.

7. Удобство обслуживания. Возможность гарантийного и послегарантийного

ремонта.

Лекция 8

Технологические преимущества и недостатки сканеров различных типов

Сканеры барабанного типа

Сканеры барабанного типа обладают следующими преимуществами

1. Наиболее важное. Высокая разрешающая способность, которая может

быть осуществлена на этих сканерах. При этом эта разрешающая способность

одинакова по всему полю изображения и не зависит от геометрии размещения

информации. Разрешающая способность может достигать 10, 12 и более тысяч.

Это оптическая разрешающая способность, то есть пятно сканирования меньше

10 мкм.

2. Возможность обеспечения высокого динамического диапазона и,

следовательно, глубины цвета. Это связано с тем, что в качестве

фотоприемника используется фотоумножитель с каскадным усилением. У них

высокая степень усиления.

3. Удачная возможность придания им различных дополнительных аппаратных

функций, таких как:

- аппаратная функция автоматической фокусировки

- аппаратная функция коррекции резкости методом нерезкого

маскирования. Этот метод позволяет сильно увеличить качество

считывания.

Нерезкое маскирование осуществляется путем выделения дополнительного

канала с фотоприемником, следовательно, возможно увеличение сканирующей

апертуры в канале, что делает возможным получать дополнительный сигнал

нерезкой маски

- дополнительная функция точного фокусирования. Осуществляется оптико-

электронным путем (создание отраженного сигнала)

Недостатки барабанных сканеров

1. Основной, существенный. Трудность и трудоемкость размещения в нем

информации. Информация может быть только на гибкой подложке.

2. Если информация в виде слайда, то отпечаток должен быть очень

тщательно закреплен на оригиналодержателе. При вращении барабана возникают

большие центробежные силы, следовательно, необходимо тщательно прикатать

слайды к барабану. Если этого не сделать, слайды могут оторваться или могут

возникнуть воздушные пузыри между слайдом и барабаном, возникнут

преломления, кольца Ньютона.

Для рационального использования техники обычно используются выносные

дополнительные барабаны и специальные устройства для расклейки информации.

Необходимость использования выносных барабанов и их прицензионности сильно

увеличивает стоимость сканера.

Это главный недостаток сканера.

Планшетные сканеры

Недостатки.

1. Несколько меньшая разрешающая способность. Характерная разрешающая

способность – 6 тысяч dpi. C этим связан недостаток, характерный для более

старых сканеров – сканер имеет не одинаковую разрешающую способность по

поверхностям оригиналодержателя. Это возникает вследствие того, что при той

конструкции, которая существует, изображение считывается в один проход

линейки ПЗС. Изображение может быть развернуто на всю линейку и

максимальное число пикселей, которое можно получить по ширине изображения,

будет равно числу элементов. Если в линейке 8 тысяч элементов, то

разрешение изображения будет 8 тысяч. Это разрешение, в зависимости от

масштаба воспроизведения, может быть достигнуто на 1 см 10 см. Если

разрешение сканера (RCK) равно 5 тысяч ppi, а число элементов в линейке (N)

равно 8 тысяч p, то:

[pic]

Планшетные сканеры требуют правильного размещения информации на

оригиналодержателе.

2. Планшетные сканеры имеют обычно меньший динамический диапазон и,

соответственно, меньшую глубину цвета, чем барабанные сканеры. Это связано

с тем, что в качестве фотоприемника используется линейка ПЗС, которая

является менее совершенной, чем фотоумножитель. Она состоит из множества

элементов, которые должны иметь одинаковую чувствительность, но такого быть

не может. Поэтому необходимо применять программные средства для

выравнивания чувствительности.

Выравнивание чувствительности – приравнивание общей чувствительности

линейки к чувствительности элемента с наименьшей чувствительностью.

Шумы линейки больше, чем шумы у барабанных сканеров. Нужно отбрасывать

начальные и конечные разряды, находящиеся в зоне шумов.

Линейки требуют тщательного отбора, что повышает стоимость сканера.

Преимущества.

1. Важное преимущество – удобство размещения информации на

оригиналодержателе. Это связано с тем, что сканеры имеют большую глубину

резкости, следовательно, они мало чувствительны к неплотному прилеганию

оригинала к поверхности оригиналодержателя.

2. Нет скоростного движения. Поэтому не возникают неровности за счет

этих сил.

Глубина резкости может достигать порядка 20мм, что позволяет

сканировать твердые предметы.

Эти преимущества делают планшетные сканеры более удобными в

применении. Хотя сам процесс сканирования медленнее, но технологическая

скорость выше.

Недостатки планшетных сканеров связаны с несовершенством и

неравномерностью линеек. В настоящее время преодолеваются. Разработаны

сканеры, использующие XY-технологию. Она заключается в том, что линейка ПЗС

перемещается не только в направлении Y, но и в направлении X.

Такие XY-сканеры имеют одинаковую разрешающую способность по всей

поверхности оригиналодержателя. Но должна обеспечиваться программная

сшивка, чтобы в изображении не возникла граница.

Интерес к этим сканерам возникает еще потому, что в настоящее время

возникла технология «копидот» (сохранение растровой структуры на

считываемом изображении). Для этой технологии важно, что бы оригинал

считывался с максимальным разрешением по всей поверхности.

Недостаток динамического диапазона устраняется с разработкой все более

совершенных приемников ПЗС.

В барабанных сканерах за последнее время возникли такие перемены:

барабан располагается не горизонтально, а вертикально. При вертикальном

расположении гравитационная составляющая не воздействует на центробежные

силы, что позволяет увеличить скорость и упростить систему.

Технология сканирования

Первый процесс – технологическая настройка сканера.

Второй процесс – сканирование.

Технологическая настройка сканера подразделяется на общую настройку и

настройку сканирования под конкретный процесс и оригинал.

Настройка начинается с общей настройки сканера.

Перед нами стоит задача: в процессе сканирования верно передать и

сохранить градационные, цветовые и резкостные параметры оригинала. В этом

состоит общая настройка.

Одной из важнейших задач сканирования является первичное цветоделение.

Существует много факторов, которые будут влиять на соотношение этих

каналов, то есть, на получаемый цвет. Цвет, который считывается,

определяется соотношением каналов. Если сигнал в синем канале больше

сигнала в красном канале, изображение будет с большим содержанием синего.

Факторы, влияющие на соотношение в каналах

1. Источник освещения. Имеет спектральное излучение, которое может

быть больше в каком-то канале. Лампы разного образца имеют разные

характеристики, которые, в свою очередь, могут меняться в процессе

эксплуатации.

2. Светофильтры. Не могут быть сделаны одинаково. Всегда есть

колебания.

3. Фотоприемники. Имеют различную спектральную чувствительность. Она

не одинаковая для разных образцов. Спектральная чувствительность изменяется

во времени.

4. Каналы усиления. Могут быть разными.

Все это в совокупности дает разное соотношение сигналов в трех

каналах, это соотношение меняется во времени, получаются различные по цвету

изображения.

В сканерах высокого качества вводятся внутренние регулировки, но они

не гарантируют точного воспроизведения цвета.

Разработана новая идея. Система управления цветом CMS. Эта идея

является основной для общей технологической калибровки сканера. Она не

зависит от конкретного сканера.

Задачей общей калибровки сканера, при которой, независимо от времени

эксплуатации и фирмы-изготовителя, сканер давал всегда стабильные

результаты, выраженные в определенной системе координат.

Результаты в системе RGB зависят от свойств сканера.

CMS ставит задачей получить аппаратно независимый результат. Особенная

необходимость таких результатов стала очевидной, когда стал осуществляться

большой обмен информацией, при этом информация должна быть выражена таким

образом, чтобы быть понятной всем.

Колометрическая система координат – стандартное выражение цвета,

следовательно, сканер должен мерить изображение не в аппаратно-зависимой

системе RGB, а в колометрической. Цвет должен также правильно отображаться

на мониторе и в печати.

Основные принципы положения в CMS

Принципы были разработаны международным концорпцуимом по цвету (ICC).

1 принцип. Использование единого колометрического пространства. В

качестве пространства принято пространство Lab. В этом пространстве должны

быть настроены все приборы.

2 принцип. Чтобы можно было использовать цветовое пространство, была

разработана система калибровки в это цветовое пространство. Для калибровки

необходимо разработать соответствующие материальную базу. Она включает в

себя:

- тест-объекты, должен быть обеспечен массовый выпуск тест-объектов

- создание программного обеспечения для реализации такой настройки

3 принцип. Необходимо было создать программное ядро, которое все это

будет связывать. Ядро получило название ColorSync. Сначала было введено в

Mac OS, а несколько позже – в Windows. Соглашение было заключено в 1995

году.

Технологическая калибровка сканера использует в качестве тест-объекта

стандартный тест IT 8.7/1(2). Этот тест-объект представляет собой систему

тест-объектов, представляющих собой шкалы цветового охвата, состоящих из

полей, которых примерно 200. Он может быть сделан в трех модификациях: на

прозрачной основе большого формата или слайда, на непрозрачной основе. Все

они бесструктурные. Эти тест-объекты выпускают фотографические фирмы:

Kodak, Agfa, Fuji.

Имея такой тест-объект, дальнейшая процедура калибровки заключается в

сканировании тест-объекта с выключенными технологическими установками. В

результате сканирования (сканирование осуществляется по определенной

программе, которая поставляется с тест-объектом) получае массив информации,

в котором имеется значение координат Lab для каждого поля тест-объекта,

которое берется из программного обеспечения. Вторая часть массива содержит

получаемые значения RGB для этих же полей. Таким образом, для каждого поля

имеем и RGB, и соответствующее Lab, то есть, таблицу-матрицу, в которую

занесена связь RGB- Lab.

Недостаток такой таблицы-матрицы заключается в малом количестве точек,

которые не заполняют цветовое поле. Поэтому программной интерполяцией

осуществляется расчет дополнительных точек, которые позволяют создать

достаточно полную таблицу пересчета из RGB в Lab.

Таблица называется ICC Profile – профиль – файл, позволяющий

пересчитывать в RGB.

Profile – числовая матрица, по которой числовыми методами можно

пересчитать RGB в Lab. Матрица подключается к сканеру, в дальнейшем в

процессе сканирования будем преобразовывать аппаратные координаты RGB в

колорированные Lab. Если профили построены для каждого сканера, будем

получать одинаковые результаты.

Многие современные сканеры и программное обеспечение к ним уже не

считывает информацию в RGB, а считывает ее в Lab (пример – LinoColor).

Лекция 9

Технологическая настройка сканера по оригиналу процесса

Когда сканер откалиброван, можно делать выполнение настройки каких-то

параметров под оригинал:

1. Разрешающая способность сканирования. Разрешающую способность

принято определять по формуле:

RC = L ( m ( Q,

где L – линиатура растра, с которой будет воспроизведено

изображение;

m – масштаб воспроизведения;

Q – коэффициент качества.

Использование этой формулы может быть объяснено с нескольких позиций:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9