Skanneri (tiedonkeruu)

Kaksi tasoskanneria

Skanneri (vuodesta Englanti skannata , skannaus ') tai skanneri on tiedonkeruu laite, joka skannaa tai jäänyt esine systemaattisesti, säännöllisesti. Skannaus on opto-mekaaninen prosessi.

Pääidea on käyttää suurta määrää yksittäisiä mittauksia kokonaiskuvan luomiseksi kohteesta suhteellisen rajallisilla mittauslaitteilla .

Skanneri tallentaa fyysisen alkuperäisen analogiset tiedot antureiden avulla ja muuntaa ne sitten digitaaliseen muotoon A / D -muuntimien avulla . Joten voit z. B. käsitellään, analysoidaan tai visualisoidaan tietokoneilla .

Kun kyseessä on skanneria (tai kuva-anturi ), kuva muunnetaan pikseliä, musta ja valkoinen arvot ovat muunnetaan harmaa-arvoja tai vastaavia bittikuviot (bittikarttagrafiikoita tai pikselin grafiikkaa).

tarina

Russell Kirsch NBS: ltä oli kehittänyt digitaalisen skannerin jo vuonna 1957 . Ensimmäinen tällä tavalla skannattu kuva oli vauvakuva hänen vastasyntyneestä pojastaan Waldenista, 176 × 176 pikseliä.

Skannerityypit

3D -skanneri

Kolmiulotteisia malleja voi lukea vain 3D-skannerilla . Tällaisia laitteita käytetään enimmäkseen objektien luettelointiin tai arkistointiin. Haittapuolena on, että skannauslaite on usein asennettava pysyvästi tai, jos kyseessä on käsiskanneri, referenssipisteet liimataan esineeseen.

Kirjaskanneri

Kirja skanneri käytetään ensisijaisesti lukea sidottuja kirjallisia dokumentteja. Erikoismallit mahdollistavat myös irrallisten asiakirjojen, todistusten ja karttojen skannaamisen.

Dia -skanneri

Elokuva- ja diaskannerit

Skannerityyppiä käytetään ammatti- ja puoliammattialalla, ja sitä on saatavana kahdessa versiossa: toisaalta puhtaana kalvoskannerina, jossa diat ja negatiivit syötetään skanneriin erityislaitteilla , ja toisaalta hybridi laite , jossa tasoskanneria annetaan erityinen avoimuutta liitetiedoston. Molemmissa versioissa on sekä yksinkertaisia että korkealaatuisia laitteita, jotka eroavat suuresti pikselitiheydestä ja tiheysalueesta . Laadukkaiden laitteiden optinen resoluutio on noin 3000 ppi- 4000 ppi. Ne myös työskentelevät erityisellä valaistusprosessilla eliminoidakseen tavalliset sirot ja sivuvaikutukset, kun skannataan voimakkaasti heijastavia alkuperäisiä. Katso myös dian skannaus .

Asiakirjan skanneri

Tasoskannerit, joissa on automaattinen asiakirjansyöttölaite (ADF), syöttölaite tai erityiset nopeat skannauslinjat, käytetään asiakirjaskannerina suurempien asiakirjamäärien sieppaamiseen.

Läpinäkyvä skanneri

Tasoskanneri läpinäkyvyysyksiköllä

Läpikuultavia valoskannereja käytetään läpinäkyviin alkuperäisiin, kuten elokuviin, dioihin ja röntgenkuviin . On laitteita, joissa on sisäänrakennettu tai ulkoinen valonlähde.

Faksilaitteet

Jokaisessa faksilaitteessa on syöttöskanneri lähetyssuuntaansa. Valoherkkiä CCD-antureita (tai erilaisia tekniikoita käyttäviä antureita ) on jatkuvasti asennettu laitteeseen. Malli ohjataan sitä pitkin. Fakseissa käytetään puhdasta mustavalkoista tilaa, joten värejä tai harmaasävyjä ei tunnisteta.

Syöttölaitteen skanneri

Syöttöskanneri on rakennettu täsmälleen kuten faksilaite (katso yllä), mutta nykyään myös harmaasävyillä ja värintunnistuksella. Syöttölaitteen skannerin ilmeinen haitta on yksittäisten asiakirjojen tai niiden pinojen yksinomainen käsittely. Kirjoja ei voi skannata. Lisäksi, kun syötetään sileitä alkuperäisiä, kuten. B. Valokuvat, reunassa on epämiellyttäviä vääristymiä. Niitä käytetään pääasiassa yrityssektorilla asiakirjojen skannereina.

Asiakirjan lukija

Useimmiten pienempien asiakirjojen lukemiseen (esimerkki: lomakkeet, jotka on täytetty käsin ristillä), muuten tekniikassa, kuten asiakirjaskannerissa tai syöttölaitteessa.

Filmiskanneri

Toisin kuin läpäisevät kevyet tasoskannerit, kalvoskanneria käytetään valokuvausmateriaalien, kuten filminegatiivien , diojen ja elokuvien televisio- ja elokuvateattereihin, skannaamiseen . Katso myös elokuvaskanneri .

Tasoskanneri

A4 USB CIS tasoskanneri

Tasoskannerin , yleisin kuvan kaappauslaitetta tänään, toimii samalla periaatteella kuin kopiokoneella. Alkuperäinen on asetettu lasilevylle, se pysyy aina samassa paikassa, valolle herkät anturit ohjataan lasilevyn alla skannauksen aikana. Tämän menetelmän avulla voidaan skannata valokuvien ja kuvien lisäksi myös suuria asiakirjoja, kuten kirjoja. Terävän kuvan saavuttamiseksi alkuperäisen on oltava tasaisesti lasilevyllä. Tämä aiheuttaa kuitenkin ongelmia joidenkin mallien kanssa. Halvat tasoskannerit voivat skannata jopa A4 -kokoisia asiakirjoja .

Suurikokoinen skanneri

A0 -skanneri

Alkuperäisten kokojen ollessa yli DIN A2 voidaan sanoa suurikokoisista skannereista, joita tarjotaan läpivienti-, taso- tai rumpuskannerina. Pyyhkäiseviä skannereita varten on kaksi kilpailevaa järjestelmää, CCD ja IVY . CCD toimii useiden pienien kamera -antureiden kanssa (tästä nimi). Panoraamakuvien tapaan kameroiden kuva lasketaan muodostamaan kokonaiskuva. Alkuperäisestä heijastunut valo niputetaan anturiin peilien ja linssien kautta. CIS (Contact Image Sensor) toimii anturiliuskoilla, joihin alkuperäisestä heijastunut valo osuu suoraan. Koska useat anturiliuskat peittävät koko skannausleveyden CIS -tekniikassa, valoa ei tarvitse niputtaa linssien avulla ja virheitä esiintyy vähemmän (ei siirtymää kameroiden välillä, minimaalinen vääristymä ja värin hajoaminen). Toisaalta CIS -tekniikka on epäselvä, jos skannausmalli on epätasainen.

Käsiskanneri

Käsiskanneri liitäntäkortilla XT -väylälle

Valoskanneri sarjaliitännällä

Kuten nimestä voi päätellä, sinun on vedettävä käsiskanneri mallin päälle käsin. Skanneria ei saa vetää liian nopeasti alkuperäisen päälle (koska tiettyä siirretyn tiedon määrän raja -arvoa ei voida ylittää), eikä sivusuunnassa saa tehdä poikkeamia suorasta viivasta, mikä johtuu (yhden -ulotteinen tai lineaarinen) skannauslinjaa tuetaan.

Ensimmäisen sukupolven laitteet olivat halpoja vaihtoehtoja perinteisille skannerille. Jos haluat skannata A4 -sivun, sinun on skannattava se useita kertoja ja koottava se ohjelmiston avulla, koska laitteet ovat liian kapeita. Pulssigeneraattorin yhteydessä rooli myös tallensi mallin yli kuletun matkan ja siten toisen ulottuvuuden. Käsiskannerit olivat suosittuja 1990-luvun alussa ja puolivälissä, mutta ne ovat jo kauan sitten kadonneet markkinoilta haittojensa ja tasoskannerien hintojen jyrkän laskun vuoksi.

Nykyiset laitteet mahdollistavat kokonaisten A4 -sivujen skannaamisen yhdellä skannausliikkeellä. Mahdollinen nopeus on kasvanut merkittävästi, jopa 2–4 sekuntia per sivu, väriasetuksesta riippuen. Ne toimivat paristolla ja säästävät microSD-kortille tai lähettävät tiedot haluttuun laitteeseen Bluetooth- tai WLAN- yhteyden kautta . Puhumme myös liikkuvista (asiakirjojen) skannereista , mutta tämä koskee myös pieniä, mobiilisyöttölaitteita; tai verrattuna näihin kirjanskannerien erottuva piirre , koska et voi käsitellä vain yksittäisiä arkkeja. Nykyään ne ovat enimmäkseen lisälaitteita, joilla voi työskennellä tien päällä.

Välissä kehitettiin käsiskannereita, jotka pystyivät skannaamaan yksittäisiä viivoja ja joissa oli integroitu tekstintunnistusohjelmisto . Niitä kutsutaan myös digitaalisiksi korostuksiksi ja ne ovat edelleen saatavilla. On olemassa vastaavia laitteita, joissa on sisäänrakennettu käännösohjelmisto.

tutka

Panoraama -tutkan pyörivää, vaakasuoraan voimakkaasti niputtavaa antennia kutsutaan joskus skanneriksi. Yhdessä vektorisuuntautuneiden näyttöjen kanssa tutka on myös yksi kuvantamisprosesseista .

Réseau -skanneri

Skannerit fotogrammetrian sovelluksiin , kuten réseau -skannerit

Skannerit lääketieteessä

Lääketieteessä on erilaisia skannereita, kuten B.

Tietokonetomografia ,
- Digitaalinen volyymitomografia
PET ,
Röntgensäteily ,
Intraoraalinen skanneri ,
Leukamallien skannerit

Rumpuskanneri

Tämä on yksi vanhimmista skannerityypeistä, mutta se tuottaa edelleen tarkimmat tulokset tänään. Tarkkuus (noin 12 000 ppi), nopeus ja laatu ovat vertaansa vailla muilla laitteilla. Entisen maailmanmarkkinajohtaja Heidelberger Druckmaschisen rumpuskanneria voidaan edelleen käyttää nykyaikaisissa tietokonejärjestelmissä SilverFast -ohjelmiston avulla . Rumpuskannerilla alkuperäinen on kiinnitetty pyörivään rumpuun, jonka päällä valaistus- ja skannausjärjestelmä liikkuu lineaarisesti, jolloin alkuperäinen skannataan kierukalla. Koska valonlähde ja skannausjärjestelmä ovat aina samassa asennossa paperiin nähden, erinomainen laatu voidaan saavuttaa yksinkertaisin keinoin. Lisäksi rumpuskannerissa on tavallisten CCD -antureiden sijasta erittäin herkkiä valomonistimia tietojen lukemiseen. Haittana on, että ne maksavat paljon ja ovat erittäin suuria. Kuvan telegrafia oli rumpuskannerien varhainen sovellus .

Mobiilidatan hankinta

Tällä välin markkinoilla on yhä enemmän älypuhelinsovelluksia, jotka ottavat haltuunsa asiakirjojen digitaalisen sieppaamisen skannaussovelluksen muodossa (joskus asiakirjanhallinnan kanssa ).

Miten skanneri toimii

Skannerit toimivat yleensä seuraavan periaatteen mukaisesti: Alkuperäinen kuva valaistaan ja heijastunut valo ohjataan optoelektroniseen linja -anturiin (nopea skannaus ) sauvalinssin kautta , jonka on tarkoitus niputtaa heijastunut valo ja poistaa hajavalo . Analogiset valo signaalit muunnetaan osaksi digitaalisia signaaleja pikseli mukaan pikseli mukaan analogia-digitaalimuunnoksen , kun taas samaan aikaan joko alkuperäinen tai anturi optiikka siirretään askel askeleelta kohtisuorassa anturi laajennus ( hidas skannaus ).

Kun skannaat alueanturilla , koko alkuperäinen tai litteät osat voidaan skannata samanaikaisesti.

Kun skannaus uusitaan alipikselialueiden antureiden siirtämisen jälkeen , kuvan tarkkuutta ja tietyissä olosuhteissa valokuvan resoluutiota voidaan lisätä.

Skannaa värisuodattimilla

Tietyt väri -arvot määritetään skannaamalla erikseen päävärit (enimmäkseen punainen, vihreä ja sininen) käyttämällä ylävirran värisuodattimia ja tarvittaessa ohjelmistolla, lisäaineiden sekoittamisella . Tämä suodatusprosessi vaatii skannausluvan jokaiselle päävärille, jos kaikkia anturielementtejä käytetään skannauksessa. Vaihtoehtoisesti käytetään myös Bayer -antureita tai muita väri -antureita, joissa kaikki anturielementit on varustettu kiinteällä värisuodattimella tietyssä värijärjestyksessä. Tämä tarkoittaa, että skannaus voidaan suorittaa yhdellä kertaa (katso myös CCD ).

Skannaa värillisillä valonlähteillä

Skannausyksikkö värillisellä valonlähteellä. A: koottu, B: purettu; 1: kotelo, 2: valo -opas, 3: linssit, 4: siru, jossa on kaksi RGB -LEDiä, 5: anturi ( CIS )

Kun käytetään useita värillisiä ja vaihdettavia valonlähteitä , tarvitaan vain yksi skannaus, koska valonlähteet erottavat värit toisistaan. Mittauksen aikana anturit mittaavat vain tietyn aallonpituuden valoa, esimerkiksi valaistuksella edullisilla valoa lähettävillä diodeilla (katso myös IVY ). Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös värillisiä valonlähteitä, joilla on jatkuva valonspektri .

Skannaa valkoisella valonlähteellä

Prismaprosessissa alkuperäinen valaistaan valkoisella valolla . Heijastunut valo ohjataan prisman läpi, joka jakaa värikomponentit. Nämä tallennetaan vierekkäisten optisten antureiden avulla. Myös tällä tekniikalla tarvitaan vain yksi skannausprosessi.

Skannerin ominaisuudet

Sovelluksesta riippuen skannerin laatu riippuu:

Näytteenotto resoluutio (yleensä: SPI = näytettä per tuuma , dpi = pistettä tuumalla tai ppi = pikseliä tuumalla ), myös näytteenotto taajuus tai spatiaalinen taajuus
Näytön taajuus
Lähtötaajuus (lähtötarkkuus)
Tiheysalue (dynamiikka)
Sävyalue (harmaasävy)
Värisyvyys
Skannausnopeus

Yksinkertaiset skannerit, joissa on yhden arkin syöttölaite, käsittelevät noin kymmenen sivua minuutissa. Suorituskykyiset skannerit, joissa on mekanismi sivujen kääntämiseksi, sieppaavat 40 sivua kirjasta minuutissa.

Laatuominaisuudet

Skannerien laatu voi usein johtua niin sanotusta ontelovaikutuksesta (englanninkielinen ontelovaikutus voidaan arvioida). Tässä on mustan pahvin kuutioita , joiden sivulla on noin neljä tuumaa ja reiän puolelta skannataan noin viiden millimetrin halkaisijainen reikä. Reiän puolta voidaan muuttaa sillä, että se koostuu ulkopuolelta valkoisesta pahvista. Reikä edustaa suunnilleen onteloradiaattoria, joka ei lähetä käytännössä mitään näkyvää valoa. Skannauksessa ei siksi pitäisi olla signaalia reiän kohdassa.

Käytännössä kuitenkin esiintyy edelleen signaaleja, joilla on kaksi pääasiallista syytä:

Jälkimmäinen johtuu siitä, että aukon ympärillä olevasta alueesta tuleva valo hajautuu skannerin kuvanmuuntimeen ja edustaa ontelovaikutusta.Kohina on olennaisesti sijainnista riippumaton ja siksi sen taso on vakio .

Seuraavat kahdeksan näytekuvaa havainnollistavat näitä vaikutuksia. Ensimmäiset neljä ovat alkuperäiset mitat, kun taas seuraavat neljä kuvaa, joissa on gamma -korjaus, on esitetty . Hyvä skannaus näkyy vasemmalla ja huono skannaus oikealla. Ylemmissä kuvissa on rei'itetty kuutio, joka on valmistettu kokonaan mustasta pahvista, ja alempi valkoinen rei'itetty ulkopinta. ${\ displaystyle \ gamma = 0 {,} 1}$

Hyvä skannaus ${\ displaystyle \ gamma = 1}$	Huono skannaus ${\ displaystyle \ gamma = 1}$
Musta pahvi	Musta pahvi
Valkoinen pahvi	Valkoinen pahvi

Hyvä skannaus ${\ displaystyle \ gamma = 0 {,} 1}$	Huono skannaus ${\ displaystyle \ gamma = 0 {,} 1}$
Musta pahvi	Musta pahvi
Valkoinen pahvi	Valkoinen pahvi

Selkeät kuvavirheet näkyvät kahdessa oikeassa kuvassa. Oikeassa yläkulmassa olevassa kuvassa, joka skannattiin mustalla pahvilla, kuvan kohina näkyy selvästi reiässä. Oikeassa alakulmassa tämä kohina näkyy edelleen kuvan keskellä, mutta se on väärän valon ulkopuolella, joka heikkenee reiän keskikohtaa kohti.

nettilinkit

Bookeye4: n tulevan valon skanneri Federal Monuments Officessa

Commons : Skanneri - kokoelma kuvia, videoita ja äänitiedostoja

Valoskanneritekniikka selitetty (englanti)
Linkkiluettelo skannereista osoitteessa curlie.org (aiemmin DMOZ )

Yksilöllisiä todisteita

↑ Hans F. Ebel , Claus Bliefert : Luennot luonnontieteistä, tekniikasta ja lääketieteestä. 1991; 2., toim. Painos 1994, VCH, Weinheim ISBN 3-527-30047-3 , s.302 .
↑ Marc Pitzke: Ensimmäinen digitaalikamera: tulevaisuuden keksijä. Julkaisussa: Spiegel Online . 27. lokakuuta 2015, käytetty 4. tammikuuta 2017 .

[1] Hans F. Ebel , Claus Bliefert : Luennot luonnontieteistä, tekniikasta ja lääketieteestä. 1991; 2., toim. Painos 1994, VCH, Weinheim ISBN 3-527-30047-3 , s.302 .

[SPON-1057653-2] Marc Pitzke: Ensimmäinen digitaalikamera: tulevaisuuden keksijä. Julkaisussa: Spiegel Online . 27. lokakuuta 2015, käytetty 4. tammikuuta 2017 .

Languages