选购书刊扫描仪时重要的几点，摩尔条纹等
发布：2020-02-15 09:53 点击：0
解决图像实际分辨率不够，摩尔条纹现象，色彩还原不准确，亮度不均等问题，线性CCD扫描成像技术很重要
书籍，杂志和历史文献具有丰富多彩的颜色，形状和大小。 对于图书馆，档案馆和博物馆而言，这些库存的数字化被证明比以往任何时候都面临更大的挑战。 在建立和投资合适的数字化扫描平台时，要使用的扫描仪CCD成像技术的类型是选择的重要组成部分。 本白皮书旨在为您提供基本信息，这些信息应有助于您理解和确定数字化书刊扫描系统的关键功能和质量特征，有助您进行正确的选购决策。
根据使用的方法，市场基本上分为两类书刊扫描仪系统：由线性CCD扫描成像技术和辅助照明光单元组合而成的非接触式书刊扫描仪和由高架单反照相机组成的非接触式书刊扫描仪。在顶置式非接触式扫描仪的情况下，线路、光学成像系统和照明是内在联系的，作为一个整合的单元在文档上逐行扫描。而在顶置单反相机中，数码相机集中安装在机器顶部以捕捉图像。照明是由连接到设备的光源提供的，有些设备没有自己的光源。
两种系统几乎都只使用CCD（电荷耦合器件）传感器。 CCD成像传感器是复杂的技术设备，其功能在各种不同的图像捕获系统中都有良好的记录。这种传感器技术的主要优点是其对光的极高灵敏度，从而将干扰（例如图像噪声）保持在最低水平。它的结构相对简单，导致半导体制造中的缺陷像素极少，因此，由于像素总数较少，因此线性CCD扫描传感器是唯一能够无误差传输的传感器。
CCD线性传感器与CCD矩阵式传感器
两种扫描系统之间的差异在于CCD芯片配置为线性CCD或矩阵式面CCD传感器。有时，后者也称为阵列式传感器。在CCD行示例中，单个感光单元排成一排。通过线在文档中的移动来创建二维图像。这种运动的设计方式是使传感器在积分时间内精确地向前移动一个像素的距离。为了产生彩色图像，通常将像素非常紧密地布置在三个平行行中。每行都有一个彩色滤光片-通常是红色，绿色和蓝色。这产生了分色图像。标准书刊扫描仪的线性CCD传感器的行长为7,500至10,680像素；在某些情况下，它甚至可以超过20,000像素。在三线彩色线具有例如7,500像素的线长的情况下，线性CCD扫描传感器具有超过22,500个离散的光敏元件。将该值乘以采样率x扫描路径即可得到系统的总分辨率。这方面的一个重要发展：对于提出的分辨率，与高架摄像机相比，高架扫描仪不使用插值方法来生成图像内容。
在矩阵式传感器或阵列传感器的情况下，单个单元被二维地布置。为了获得颜色信息，可替代地向这些单元提供R/G/B过滤器。为了捕获单个像素的全色信息，整个阵列都需要移动并读取几次，或者必须从相邻单元格中包含的信息中插入缺失的颜色。市场上最大的矩阵式传感器具有多达7,000 x 10,000像素，即70兆像素，并且价格昂贵。
Expert advice: Volker Jansen, Technical Director, GmbH
数字化图像的质量取决于几个不同的因素。 从这些中，实际或光学分辨率，色彩还原和均匀照明是最相关的。图像每个细节的捕捉都是准确的，还是大致近似的？
在评估数字化系统的质量时，图像分辨率是一个关键方面。分辨率是系统再现更精细或更粗糙结构的能力。分辨率越高，细节越细腻或结构可以从原始图像转移到数字复制图像中。在比较两个扫描系统时，重要的是具有实际的分辨率，即非插值。一般而言，传感器的百万像素数据用于描述扫描系统的整体分辨率。实际上，实际分辨率远低于此分辨率。一个40兆像素的芯片分别包含20兆像素的绿色信息和10兆像素的红色和蓝色信息。这意味着，仅将传感器百万像素分辨率的三分之一至四分之一留给系统的实际，真实分辨率，其余部分将进行插值。因此，40兆像素矩阵式传感器扫描系统对应于10或13兆像素线性CCD扫描传感器扫描系统。与矩阵式CCD传感器相比，线性CCD扫描传感器提供的实际分辨率要高出几倍。
案例：线性CCD扫描传感器的优势
使用两个扫描系统将A2尺寸的文档数字化。 对于带有高架摄像机的书刊扫描仪，通常使用此性能级别中常规使用的40兆像素矩阵式CCD传感器。 彩色马赛克滤光器分别从40兆像素中省去了20兆像素的绿色信息和10兆像素的红色和蓝色信息。 如果使用行长度为7,500像素的线性CCD扫描仪扫描A2文档，则所获得的信息量为10,140 x 7,500像素或每个颜色通道75兆像素，或者红色，绿色和蓝色总计228兆像素。 所以，线性CCD扫描传感器提供的分辨率是矩阵式传感器的六倍。
具有40兆像素的区域传感器。 A2文件的图片= 40 MP 行长度为7,500像素的行扫描仪扫描A2文档= 228 MP
此外，考虑“颜色插值”问题也是一个好主意。大多数矩阵式CCD传感器系统将逐像素采样限制为每个像素一种颜色。丢失的信息必须通过内插相邻像素来生成。在具有精细结构和高对比度的文档中，这种所谓的“颜色插值”会导致图像出现“摩尔纹效果”形式的失真。
德国研究基金会在其数字化指南中指出了这个问题，因此将线性CCD传感器扫描仪作为适用于诸如精美图案和凹版印刷之类的数字化扫描系统。
颜色再现是确定系统能够如何正确正确再现特定颜色的参数。 颜色再现还可以预测系统能够捕获颜色的程度。
ICC标准是评估色彩还原的关键。 图形，图像处理和布局程序的制造商成立了国际色彩联盟（ICC）
为了使色彩管理系统标准化，于1993年成立。 所谓的ICC配置文件描述了颜色输入或颜色再现设备的颜色空间。 目的是使使用扫描仪捕获的文档尽可能在监视器或打印机上重现。 因此，用户应格外小心，以确保所使用的扫描仪随附(内嵌)ICC配置文件，并且捕获软件始终支持ICC规范。
商业非接触式书刊扫描仪具有真正的彩色处理功能，捕捉48位彩色和16位灰度，输出存储为24位彩色和8位灰度。 高质量的线性CCD书刊扫描仪以高比特率（例如48位彩色）扫描要捕获的页面。 在此高位深度处进行线性，颜色，均匀性等的必要校正。 只有这样，才能将完全校正的图像缩小为所使用的每个颜色通道（24位）的8位输出格式。
线性CCD书刊扫描仪越来越关注LED技术。 LED要求高度的光效率，良好的色彩再现性，较高的光谱稳定性并允许线性聚焦。 通过将LED排列成行，可以实现均匀照明。
这意味着环境光的影响变得次要。 该文档还受益于仅暴露于极其有限的光线中。 基于线性CCD传感器的扫描仪系统使用“移动灯”工作，即文档上的一个点仅在扫描过程中被直接照亮。 因此，亮度高达40,000的高端书刊扫描仪只能照亮单个点0.2秒。
图像出现“摩尔纹效果”形式的失真
由于总像素数量众多，可负担得起的矩阵式CCD传感器始终存在像素误差。根据市售的50兆像素矩阵式CCD传感器的规范，它们可能包含4,000个故障像素，最多50个故障簇（相邻缺陷像素的集合）和多达20个故障列。稍后必须使用数学插值法在图像中校正这些损坏的区域。来自相邻像素的信息是同时传输的，实际上这并不是真正的校正，但充其量只是一个大概的近似值。此外，考虑“颜色插值”问题也是一个好主意。大多数矩阵式CCD传感器系统将逐像素采样限制为每个像素一种颜色。丢失的信息必须通过内插相邻像素来生成。在具有精细结构和高对比度的文档中，这种所谓的“颜色插值”会导致图像出现“摩尔纹效果”形式的失真。
德国研究基金会在其数字化指南中指出了这个问题，因此将线性CCD传感器扫描仪作为适用于诸如精美图案和凹版印刷之类的数字化扫描系统。
Expert advice: Rüdiger Klepsch, Managingr Director/ COO Marketing & Sales, Image Access GmbH
不应被矩阵式CCD芯片的扫描仪供应商的高百万像素信息所迷惑。 与数码相机一样，规则是：重要的是实际分辨率，而不是插值分辨率。还原真实色彩，还是仅仅是丰富多彩？
好的或坏的，敏锐的或模糊的是基于个人印象的判断。 但是，这种印象因人而异，因此在评估过程中不能将其考虑在内。 因此，参数必须是可测量的。 这些参数还包括色彩还原。颜色再现是确定系统能够如何正确正确再现特定颜色的参数。 颜色再现还可以预测系统能够捕获颜色的程度。
ICC标准是评估色彩还原的关键。 图形，图像处理和布局程序的制造商成立了国际色彩联盟（ICC）
为了使色彩管理系统标准化，于1993年成立。 所谓的ICC配置文件描述了颜色输入或颜色再现设备的颜色空间。 目的是使使用扫描仪捕获的文档尽可能在监视器或打印机上重现。 因此，用户应格外小心，以确保所使用的扫描仪随附(内嵌)ICC配置文件，并且捕获软件始终支持ICC规范。
商业非接触式书刊扫描仪具有真正的彩色处理功能，捕捉48位彩色和16位灰度，输出存储为24位彩色和8位灰度。 高质量的线性CCD书刊扫描仪以高比特率（例如48位彩色）扫描要捕获的页面。 在此高位深度处进行线性，颜色，均匀性等的必要校正。 只有这样，才能将完全校正的图像缩小为所使用的每个颜色通道（24位）的8位输出格式。
辅助照明系统！
照明在发挥最佳图像效果方面具有特殊作用。 它必须以均匀的方式照亮文档，并提供足够的光线以抑制开放环境中的多余光线。 在这里，一种有效的方法是将照明增加到外部光线水平的30倍。 此外，就保护而言，它还必须足够安全，以免损坏文档。 最后，为了保持稳定的照明质量水平，它必须长时间在恒定温度下工作。Expert advice: Markus Schnitzlein, Managing Director of Chromasens GmbH, a specialist in imaging systems
每个出色的图像都需要两件事：出色的线性CCD逐行扫描和出色的照明。 要获得良好的扫描结果，就需要充足且均匀的光线，因为只有在可获得明亮，均匀且稳定的照明时才能捕获高质量的图像。线性CCD书刊扫描仪越来越关注LED技术。 LED要求高度的光效率，良好的色彩再现性，较高的光谱稳定性并允许线性聚焦。 通过将LED排列成行，可以实现均匀照明。
当前市场上没有可用的矩阵式CCD传感器系统使用此类的光，这使得很难获得最佳和恒定的质量水平。 这需要光谱校正的连续照明，从节约的角度来看，这是一个值得关注的问题。 即使光线强度较低，例如1,500 Lux，文档的曝光水平也为25 Lux小时（Lxh），比高端线性CCD书刊扫描仪高出10倍。 使用矩阵式CCD传感器很难获得色彩和均质性的原件真实还原的质量。 因此，具有矩阵式CCD传感器技术的书刊扫描仪仅在图书馆的开放的读者区域中使用非常有局限。
综上所述：
1）带有线性CCD扫描传感器的书刊扫描仪系统比带有矩阵式CCD面传感器的书刊扫描仪系统支持更高的实际分辨率。例如，在处理A2文档时，行长为7500像素的线性CCD传感器扫描提供的分辨率是14兆像素矩阵式传感器的六倍。
2）尽管插值从表面上增加了分辨率的数值，但这不适用于提高原始数据的质量。
3）“颜色插值”通常会以“摩尔纹条纹”的形式干扰图像质量。
4）根据ICC标准进行色彩管理至关重要。在软件方面，ICC配置文件的可用性和对ICC规范的一致支持是必须的。
5）带LED照明系统的线性CCD传感器书刊扫描仪可确保高水平的光效率和均匀的照明。因此，它们非常适合在各种不同的光照条件下使用。
6）带有矩阵式面传感器的扫描系统需要在低环境光线下达到最佳照明条件，因此很难在开放区域使用。
3）“颜色插值”通常会以“摩尔纹条纹”的形式干扰图像质量。
4）根据ICC标准进行色彩管理至关重要。在软件方面，ICC配置文件的可用性和对ICC规范的一致支持是必须的。
5）带LED照明系统的线性CCD传感器书刊扫描仪可确保高水平的光效率和均匀的照明。因此，它们非常适合在各种不同的光照条件下使用。
6）带有矩阵式面传感器的扫描系统需要在低环境光线下达到最佳照明条件，因此很难在开放区域使用。
