扫描仪采集成像原理

扫描原理是什么？~

扫描仪是图像信号输入设备。它对原稿进行光学扫描，然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号，又将模拟电信号变换成为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。 扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。 至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。 在扫描仪获取图像的过程中，有两个元件起到关键作用。一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。这两个元件的性能直接影响扫描仪的整体性能指标，同时也关系到我们选购和使用扫描仪时如何正确理解和处理某些参数及设置。
1．以光电耦合器(CCD)为光电转换元件的扫描仪工作原理 多数平板式扫描仪使用光电耦合器(CCD)为光电转换元件，它在图像扫描设备中最具代表性。其形状像小型化的复印机，在上盖板的下面是放置原稿的稿台玻璃。扫描时，将扫描原稿朝下放置到稿台玻璃上，然后将上盖盖好，接收到计算机的扫描指令后，即对图像原稿进行扫描，实施对图像信息的输入。 与数字相机类似，在图像扫描仪中，也使用CCD作图像传感器。但不同的是，数字相机使用的是二维平面传感器，成像时将光图像转换成电信号，而图像扫描仪的CCD是一种线性CCD，即一维图像传感器。 扫描仪对图像画面进行扫描时，线性CCD将扫描图像分割成线状，每条线的宽度大约为10 μm。光源将光线照射到待扫描的图像原稿上，产生反射光(反射稿所产生的)或透射光(透射稿所产生的)，然后经反光镜组反射到线性CCD中。CCD图像传感器根据反射光线强弱的不同转换成不同大小的电流，经A／D转换处理，将电信号转换成数字信号，即产生一行图像数据。同时，机械传动机构在控制电路的控制下，步进电机旋转带动驱动皮带，从而驱动光学系统和CCD扫描装置在传动导轨上与待扫原稿做相对平行移动，将待扫图像原稿一条线一条线的扫入，最终完成全部原稿图像的扫描。如图5所示。 通常，用线性CCD对原稿进行的“一条线”扫描被称为“主扫描”，而将线性CCD平行移动的扫描输入称为“副扫描”。 （1）线性CCD的结构 图6所示为线性CCD。CCD图像传感器是平板式扫描仪的核心，其主要作用就是将照射到其上的光图像转换成电信号。将CCD图像传感器放大，可以发现在10μm的间隔上并行排列着数千个CCD图像单元，这些图像单元规则地排成一线，当光线照射到图像传感器的感光面上时，每个CCD图像单元都接受照射其上的光线，并根据感应到的光线强弱，产生相应的电荷。然后，若干电荷以并行的顺序进行传输。 （2）光学成像系统 一般扫描仪使用的光学成像系统有两种：缩小扫描型光学成像系统和等倍扫描型光学成像系统。 缩小型光学系统成像采用2-5cm长度的线性CCD作为光学系统中的图像传感器，由于CCD的尺寸远不及扫描原稿的宽度，因此，这种成像系统中，在CCD的前面有一个镜头，像数字相机一样，用于在扫描时将原稿图像通过镜头缩小后投射到线性CCD上。 等倍扫描型光学成像系统则采用与扫描原稿宽度相等的线性CCD作为图像传感器。这种光学成像系统中采用了一种特殊的镜头——特殊镜头组系列，它由上下排列整齐的两排棒状镜头组成。这种棒状镜头的直径为1mm，长约6mm，每一列都有100个以上这样的镜头阵列构成，这种成像系统在手持式扫描仪中较为常见。 （3） 色分离技术 目前，彩色扫描仪已成为市场的主流，它能够很真实地还原原稿图像的品质。通过彩色扫描仪扫描得到的数字图像，可以看到不论是形状还是色彩，扫描得到的图像都很好地保持了原稿的品质。 真实色彩的还原主要应归功于扫描仪独特的色分离技术。由于CCD只是将所感应的光的强弱转换成相应大小的电流，它不可能对所扫描图像的颜色进行识别。因此，扫描仪需要将这些颜色进行分离。我们都知道，红、绿、蓝是光的三基色，即用这3种颜色叠加可以组合出其他任意颜色。就是根据这个特点，扫描仪在扫描图像时，先生成分别对应于红(R)、绿(G)、蓝(B)的三基色的3幅图像，也就是说每幅图像中只包含相应的单色信息，红基色图像中只包含红色的信息、绿基色图像中只包含绿色信息，蓝基色图像中自然只包含蓝色信息。最后，将这3幅图像合成即得到了彩色的图像。其原理如图7所示。 目前，应用于扫描仪的色分离技术常见的有4种：滤光片色分离技术、光源交替色分离技术、三CCD色分离技术和单CCD色分离扫描技术。 1）滤光片色分离技术 其基本原理是：在线性CCD图像传感器的前面加装一滤光片，滤光片从上向下分为3等份，第1部分为红色滤光片，第2部分为绿色滤光片，第3部分为蓝色滤光片，扫描时通过滤光片的移动使得CCD传感器分别记录相应基色下的图像信息，从而得到三基色的3幅图像信息。 2）光源交替色分离技术 与滤光片色分离技术的原理类似，这种技术是在镜头与扫描原稿之间加设3根发光灯管，其颜色分别为红(R)、绿(G)和蓝(B)，扫描图像时，3根不同颜色的灯管交替发光，从而使CCD得到3幅三基色图像信息。 3）三CCD色分离技术 与前两种色分离技术不同，三CCD色分离技术中使用了3个CCD完成扫描成像：光线通过镜头，经过一个特殊设计的分光棱镜将相应颜色的光线反射到相应的CCD图像传感器中，每一个CCD产生一种颜色的图像数据，经过一次扫描即可得到彩色的图像。因此，可以看出这种分色技术成像速度最快，但其造价最高。 4）单CCD色分离技术 单CCD色分离技术仍然是采用单个线性CCD，不过，在CCD的感光面上加入了滤色镜，在感光的同时直接进行分色。 (4)VAROS技术 普通的CCD扫描仪在扫描时，须在被扫描物体表面形成一条细长的白色光带，光线通过一系列镜面和一组透镜，最后由CCD元件接收光学信号。但是，在这种条件下，光学分辨率被CCD像素数量所限制。在VAROS技术中，CCD元件与透镜之间放置一片平板玻璃，首先，扫描仪进行正常的扫描工作。这一步得到的图像与其他扫描仪基本相同。然后，平板玻璃倾斜，使扫描图像移动1/2个像素，扫描过程重复一次。这样可以使扫描仪读取被移动后的像素的数据。最后，运用软件合成第一次与第二次的扫描数据，得到两倍数量的图像信息。换言之，运用VAROS技术，我们可以将普通600dpi的扫描仪变成1200dpi高分辨率的扫描仪。

　　扫描仪主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成，这几部分相互配合，将反映图像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号。

　　光学成像部分是扫描仪的关键部分，也就是通常所说的镜组。扫描仪的核心是完成光电转换的光电转换部件，目前大多数扫描仪采用的光电转换部件是电荷藕合器件（CCD），它可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号。打开扫描仪的黑色上盖，可以看到里面有镜条和镜头组件及CCD。除核心的CCD外，其它主要部分有：光学成像部分的光源、光路和镜头。转换电路俗称机器主板，它负责完成一切电路的伺服工作，A/D转换工作，当然也包括镜组给它的数字信号的处理。机械传动部分包括步进电机、扫描头及导轨等，主要负责主板对步进电机发出指令带动皮带，使镜组按轨道移动完成扫描。

　　扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

　　如MICROTEK扫描仪内部光路构造示意图所示，扫反射稿时上灯管（下灯管熄灭）发光透过玻璃照到被扫物体上，反射的光线经过几个镜条的反射后形成光路，通过镜头聚焦后照射在CCD上。扫透射稿时下灯管（上灯管熄灭）发光透过玻璃和镜组遮光板照到被扫物体上（蓝色光路）。

描仪主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成，这几部分相互配合，将反映图像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号。

　　光学成像部分是扫描仪的关键部分，也就是通常所说的镜组。扫描仪的核心是完成光电转换的光电转换部件，目前大多数扫描仪采用的光电转换部件是电荷藕合器件（CCD），它可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号。打开扫描仪的黑色上盖，可以看到里面有镜条和镜头组件及CCD。除核心的CCD外，其它主要部分有：光学成像部分的光源、光路和镜头。转换电路俗称机器主板，它负责完成一切电路的伺服工作，A/D转换工作，当然也包括镜组给它的数字信号的处理。机械传动部分包括步进电机、扫描头及导轨等，主要负责主板对步进电机发出指令带动皮带，使镜组按轨道移动完成扫描。

　　扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

　　如MICROTEK扫描仪内部光路构造示意图所示，扫反射稿时上灯管（下灯管熄灭）发光透过玻璃照到被扫物体上，反射的光线经过几个镜条的反射后形成光路，通过镜头聚焦后照射在CCD上。扫透射稿时下灯管（上灯管熄灭）发光透过玻璃和镜组遮光板照到被扫物体上（蓝色光路）。

---

宝应县17138518644： 扫描仪采集成像原理 - ？
松贸美扶： 描仪主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成,这几部分相互配合,将反映图像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号.光学成像部分是扫描仪的关键部分,也就是通常所说的镜组.扫描仪的核心是完成光电转换的光电转...

宝应县17138518644： 扫描仪的原理. - ？
松贸美扶： 扫描仪的工作原理 扫描仪是图像信号输入设备.它对原稿进行光学扫描,然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号,又将模拟电信号变换成为数字电信号,最后通过计算机接口送至计算机中. 扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫...

宝应县17138518644： 扫描仪的工作原理？
松贸美扶： 其实很简单,扫描镜头组件后面有块CCD,当镜头组件向前移动时,CCD不断的把采集到的光信号转给AD转换器,再由AD给主板,最后传输给电脑拼成一个完整的图像.

宝应县17138518644： CAT扫描仪的工作原理或成像原理,急!!! - ？
松贸美扶： 光线照射到被扫描的物体,发生反射,该反射光反映了被扫描物体上记载的信息.扫描仪的镜头接收到该反射光,并将其汇聚到CCD,CCD在反射光线的作用下,产生与被扫描物体影像对应的电信号.该电信号通过电缆传入电脑,电脑经过运算,还原为图像信号,通过显卡,显示在屏幕上.

宝应县17138518644： 扫描仪的工作原理是什么?？
松贸美扶： 扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的输入设备.你可以利用扫描仪输入照片建立自己的电子影集;输入各种图片建立自己的网站;扫描手写信函再用E-mail发送出去以代替传真机;还可以利用扫描仪配合OCR软件输入报纸或书籍的...

宝应县17138518644： 扫描仪是基于什么原理设计的 - ？
松贸美扶： 扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分、机械传动部分组成. 1、 上盖主要是将要扫描的原稿压紧,以防止扫描灯光线泄露. 2、原稿台主要是用来放置扫描原稿的地方. 3、光学成像部分俗称扫描头,其精度直接影响扫描...

宝应县17138518644： 简述CCD扫描仪的工作原理? - ？
松贸美扶： 扫描仪都是线性CCD,工作原理就是拍照,移动一行拍一张.然后把所有的图片接合起来.

宝应县17138518644： 扫描仪器的工作原理和怎么样检修？
松贸美扶：平面扫描仪的工作原理如下:平面扫描仪获取图像的方式是先将光线照射扫描的材料上,光线反射回来后由CCD光敏元件接收并实现光电转换. 当扫描不透明的材料如照片,打印文本以及标牌、面板、印制板实物时,由于材料上黑的区域反射较少的光线,亮的区域反射较多的光线,而CCD器件可以检测图像上不同光线反射回来的不同强度的光通过CCD器件将反射光皮波转换成为数字信息,用1和0的组合表示,最后控制扫描仪操作的扫描仪软件读入这些数据,并重组为计算机图像文件

宝应县17138518644： 共聚焦扫描仪的原理是什么? - ？
松贸美扶： 激光扫描共聚焦扫描仪的主要原理是利用激光扫描束通过光栅针孔形成点光源,在荧光标记标本的焦平面上逐点扫描,采集点的光信号通过探测针孔到达光电倍增管(PMT),再经过信号处理,在计算机监视屏上形成图像.对于物镜焦平面的焦...

宝应县17138518644： CCD扫描仪的工作原理是什么? ？
松贸美扶： CCD(Charge Cou- pled Device,又名电荷耦合器件)扫描仪的工作原理 就像一台复印机,利用高亮度的光源照射原稿件或 实物,并将其反射光依次通过反光镜、透射镜、分光 镜和聚焦镜头等一系列光学器件,最终成像于CCD 感应器表面.由于CCD扫描仪使用了许多精密的 光学系统元件,因此这一技术可获得较高图像质量 和扫描景深(景深可达3mm),可以扫描立体实物.