新型掃描設(shè)備技術(shù)綜述

朱徐飛++郝英霞

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

關(guān)鍵詞：掃描技術(shù)；走向；特點

中圖分類號：TP391.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.07.020

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)迅速滲透于人們工作和生活的各個領(lǐng)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(luò)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(jī)；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(shè)備，掃描設(shè)備對傳統(tǒng)信息數(shù)字化結(jié)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(shè)備技術(shù)及技術(shù)走向而展開討論。

1 掃描技術(shù)走向

隨著信息技術(shù)的發(fā)展與普及，圖像掃描技術(shù)也在不斷進(jìn)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(jī)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(yīng)高傳輸率的要求，在掃描儀上已經(jīng)絕跡多時，在專業(yè)機(jī)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(dāng)前掃描儀的主要接口。

1.2 操作易功能強(qiáng)

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(fù)調(diào)試，對初級用戶來說使用起來有些困難。解決操作復(fù)雜的問題成為當(dāng)務(wù)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(shè)置，讓用戶可以不必細(xì)究原理，只要選擇相應(yīng)選項就可自動完成相應(yīng)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(dǎo)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(shù)走

掃描儀市場中品牌的競爭歸根到底還是技術(shù)實力的競爭，技術(shù)內(nèi)涵是產(chǎn)品的核心競爭力，通過技術(shù)的進(jìn)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(xué)元件的光通過特性，做相應(yīng)的優(yōu)化，以達(dá)到提高色彩的還原。其次是提高光學(xué)元件的品質(zhì)，對掃描光路作些改進(jìn)，使CCD陣列可得到更強(qiáng)的光束，以便生成更強(qiáng)的電訊號，從而提高對細(xì)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(shù)的主要特點

2.1 電光掃描

電光掃描的基本原理是應(yīng)用偏轉(zhuǎn)器材料折射率變化的電光效應(yīng)，因此它是利用電光效應(yīng)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(dāng)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(jī)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(qiáng)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(dá)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(shù)為基礎(chǔ)的激光掃描。它的出現(xiàn)是激光掃描技術(shù)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(jī)械運動去改變激光光束的偏轉(zhuǎn)，又象聲光偏轉(zhuǎn)那樣應(yīng)用光學(xué)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(yīng)用的需要，而且其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，廣泛地應(yīng)用在一般的應(yīng)用領(lǐng)域中。以往的全息光柵是用光學(xué)干涉術(shù)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(yīng)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(shù)

3.1 LIDE技術(shù)

LIDE技術(shù)是佳能公司的新創(chuàng)技術(shù)，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術(shù)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(jié)合的技術(shù)。LIDE掃描儀中只有原稿反射光導(dǎo)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(xì)節(jié)和色彩。

LIDE掃描儀主要由3部分組成：光導(dǎo)（LightGuide）、柱狀透鏡和線性光學(xué)傳感器。LIDE技術(shù)的最大的特色是使用了一根單獨的光導(dǎo)（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(chǔ)。

3.2 雙CCD技術(shù)

雙CCD技術(shù)是惠普公司最早推出的新技術(shù)，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(lán)三色光學(xué)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(xué)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(dāng)前CCD長度不變的情況下，提高像素數(shù)就會相應(yīng)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(xué)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(lán)、藍(lán)，每兩條同色感光元件錯開半個像素的位置。雙CCD技術(shù)只需一次掃描，掃描速度和套準(zhǔn)問題都不受影響。

3.3 “微雕”技術(shù)

“微雕”技術(shù)是明基Acer率先提出的，明基獨創(chuàng)了“A.C.E色彩增強(qiáng)技術(shù)”一“微雕”技術(shù)，令每一個細(xì)節(jié)都展現(xiàn)得淋漓盡致?！拔⒌瘛奔夹g(shù)這一專業(yè)的色彩增強(qiáng)技術(shù)，利用軟件模擬色彩合成運算，來強(qiáng)化掃描影像的色彩表現(xiàn)。當(dāng)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(qiáng)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(shù)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(jié)果并沒有提高，但它更加接近原稿的色彩。

“微雕”技術(shù)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(xì)節(jié)在“微雕”技術(shù)下保留了豐富的層次，這對專業(yè)應(yīng)用來說是最寶貴的。只有豐富的信息、準(zhǔn)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(shù)對圖像的控制是非常細(xì)膩的?！拔⒌瘛睊呙杓夹g(shù)，是明基在獨立開發(fā)的符合ICC標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用程序，因為復(fù)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(jié)束語

隨著掃描技術(shù)的發(fā)展，一種新型掃描儀——海量掃描儀，已進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)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