Fotogrammetria- (foto-luce, gramma-record, metro-misure) una disciplina scientifica relativa alla determinazione dei parametri geometrici (forme, dimensioni, posizione spaziale e altre proprietà degli oggetti mediante la loro immagine)

telerilevamento- ottenere informazioni sull'oggetto in base a misurazioni effettuate a distanza dall'oggetto, cioè senza contatto diretto con esso.

Vantaggio dei dati di telerilevamento:

Visualizzazione digitale delle informazioni

Obiettività e affidabilità

Visibilità

Efficienza

Regolarità e frequenza di ricezione delle informazioni

Varietà di risoluzione e tipi di ripresa

Possibilità di studiare processi lenti e veloci

Svantaggi dei dati di telerilevamento:

La presenza di distorsioni geometriche, radiometriche e di altro tipo

Sovraccarico di informazioni

Presenza di macchie bianche

Metodi DZ:

Passivo

Il sistema di imaging cattura l'energia solare riflessa dall'oggetto o la radiazione dell'oggetto stesso.

Attivo

Il sistema di imaging emette un segnale dalla propria fonte di energia, quindi ne cattura la parte riflessa dall'oggetto

Sistemi di ripresa

Classificazione dei sistemi di ripresa:

A seconda del ricevitore, ci sono:

immagine fotografica

L'immagine è formata otticamente su pellicola fotografica e l'immagine visibile è ottenuta dopo l'elaborazione fotochimica (sviluppo e stampa)

immagine digitale

Il ricevitore di radiazioni è una matrice o linea CCD (dispositivi ad accoppiamento di carica)

Secondo il metodo di acquisizione dell'immagine:

Passivo

1. fotografico

   Sistemi di scansione optomeccanici

   Sistemi di scanner optoelettronici

Attivo

1. Sistemi di imaging radar

   Sistemi di imaging con scanner laser

Sistemi di ripresa fotografica

Nella SS fotografica, l'immagine si forma quasi istantaneamente, secondo le leggi della proiezione centrale.

Classificazione della fotocamera:

Obiettivo unico

Multi-obiettivo

Panoramico

Secondo l'angolo di visuale:

Angolo stretto (τ< 50°)

Normale (50°< τ < 90°)

Grandangolo (90°< τ < 110°)

Super grandangolo (τ > 110°)

Per lunghezza focale:

Messa a fuoco corta (f< 100 мм)

Normale (100 mm< f < 300мм)

Lancio lungo (f > 300 mm)

Sistemi di scansione optomeccanici

Scanner ottico-meccanico- contiene solo 1 elemento tecnico (sensore), che permette di misurare la luminosità di una piccola area (pixel) della superficie terrestre

Uno specchio rotante scansiona una striscia di terreno, il che consente di registrare la luminosità di un certo numero di pixel sulla superficie terrestre in un breve periodo di tempo, ovvero di formare una linea dell'immagine.

La riga successiva dell'immagine è formata dal movimento del mezzo.

Se il singolo sensore viene sostituito da un righello, è possibile ottenere un'immagine multicanale.

La componente termica della radiazione può essere ottenuta utilizzando uno specchio semitrasparente.

Sistemi di scanner optoelettronici

Un'immagine costruita con l'aiuto di scanner optoelettronici viene proiettata su un insieme lineare o matriciale di CCD.

Sistemi di scansione della posizione radio

L'impulso reciproco del trasmettitore montato sulla portante viene irradiato da un'antenna direzionale che forma un raggio a ventaglio sul piano verticale.

Parte dell'energia riflessa viene registrata da un ricevitore installato nello stesso posto del trasmettitore. Di conseguenza, vengono generati segnali che controllano la luminosità del punto luminoso del tubo catodico. La totalità di tali punti forma una linea dell'immagine radar e il tempo di propagazione del segnale determina la distanza dall'oggetto.

Intervalli di lunghezza d'onda:

Striscia X (𝜆=2,4 - 3,8 cm)

Con una striscia (𝜆=3,8 - 7,5 cm)

Riga L (𝜆=15 – 30 cm)

Sistemi di imaging laser

Laser– amplificazione della luce mediante emissione stimolata, cioè un dispositivo che converte l'energia della pompa in energia di un flusso di radiazione monocromatico e strettamente diretto.

Colpi singoli

e– piano dell'oggetto (piano del terreno)- Un piano orizzontale passante per qualsiasi punto del terreno

S– punto di ripresa (centro di proiezione)

n– Miglior piano dell'immagine

Così′ - raggio principale

f – lunghezza focaleè la distanza da S a o′

p– piani dell'immagine

o- il desiderio principale dell'immagine

un, b– piccola immagine dei punti A e B

o– Punto a terra corrispondente al punto principale

Fascio di traviè la totalità di tutti i raggi proiettanti

Raggio principale- Fascio coincidente con l'asse ottico della telecamera

H f – fotografare l'altezza- la distanza dal punto fotografato S al piano dell'oggetto E.

–formula di scala di base

n– punto più basso- il punto di intersezione del filo a piombo tracciato attraverso il punto fotografato e il filo a piombo

N- un punto a terra corrispondente al punto nadir

α° - angolo di inclinazione totale dell'immagine

Insieme a -punto di distorsione zero– punto di intersezione della bisettrice dell'angolo di inclinazione dell'immagine e del piano dell'immagine

DA- un punto a terra corrispondente al punto di distorsione zero

tt– linea di base- la linea di intersezione del piano E e del piano p

Q – piano verticale principale- un piano verticale passante per la trave principale

vv – verticale principale– la linea di intersezione tra il piano della verticale principale e il piano dell'immagine

VV – linea di direzione di tiro- la linea di intersezione del piano dell'oggetto e il piano della verticale principale (Q ed E)

E′ -piano dell'orizzonte reale- un piano orizzontale passante per il punto fotografato

ii – linea dell'orizzonte realeè la linea di intersezione del piano dell'orizzonte reale e del piano p.

io – principale punto di fuga– punto di intersezione dell'orizzonte reale e della verticale principale VV

qq – orizzontale principale- una linea retta nel piano dell'immagine tracciata attraverso il punto principale perpendicolare alla verticale principale

h c h c – linea di distorsione zero– una linea retta nel piano dell'immagine passante per il punto di distorsione zero parallela all'orizzontale principale qq.

Il metodo principale per convertire i documenti cartacei in formato elettronico è scansione immagine grafica scanner.

Scanner

universale e speciale.

Gli scanner universali forniscono input di testo e informazioni grafiche a colori o in bianco e nero. Tra gli scanner universali, spiccano i seguenti tipi:

· scanner manuale- il tipo più semplice di scanner, che fornisce l'immagine di qualità meno elevata. Tale scanner non ha parti mobili e la scansione viene eseguita spostando manualmente lo scanner sulla superficie del documento. Il loro svantaggio è una striscia di scansione molto stretta (un foglio di carta standard deve essere scansionato in più passaggi), così come requisiti elevati al processo di scansione.

· Scanner per fogli– consente di eseguire la scansione di un foglio di carta di formato standard in un'unica operazione. Il design ricorda un fax: l'originale viene aspirato da rulli speciali (come in una stampante) e scansionato mentre passa davanti a una matrice fotosensibile fissa. Fornendo una scansione di alta qualità, questi scanner non consentono di elaborare libri e riviste senza rilegarli in pagine separate.

· Scanner piano- più dispositivo universale, adatto alla maggior parte delle attività e consente di scansionare qualsiasi documento (fogli singoli, libri, riviste, ecc.). Sotto il coperchio dello scanner c'è una base trasparente su cui è posizionato il documento. L'unità di scansione si sposta lungo il documento all'interno del corpo dello scanner. Il tempo di scansione di un foglio dattiloscritto standard varia da uno a diversi secondi. Gli scanner piani forniscono migliore qualità e la massima praticità quando si lavora con documenti cartacei.

Molti modelli di scanner a superficie piana hanno la possibilità di installare un caricatore di documenti automatico da una confezione, nonché di collegare un modulo diapositiva che "digitalizza" diapositive e negativi per la fotografia o la stampa professionale.

Tipi speciali di scanner sono progettati per eseguire funzioni speciali. Questi includono quanto segue:

· Scanner a tamburo fornire la massima risoluzione di scansione. L'originale viene fissato sul tamburo con apposite pinze, o con l'ausilio di lubrificante, e la scansione avviene spostando la lente linea per linea lungo il tamburo ruotando ad una velocità di circa 1000 giri al minuto. L'uso di una sorgente luminosa alogena, il cui flusso luminoso è concentrato su un'area tratteggiata del tamburo, elimina l'influenza delle interferenze ed elabora l'intera gamma di originali con la massima qualità.

· Scanner moduli - scanner speciali per l'immissione di informazioni da moduli compilati. Questo è un tipo di scanner per fogli. Con l'aiuto di tali dispositivi, i dati vengono inseriti da questionari, questionari, schede elettorali. Gli scanner di questo tipo non richiedono un'alta risoluzione, ma una velocità molto elevata. In particolare, per scanner di questo tipo, i fogli di carta vengono alimentati automaticamente nel dispositivo.

· Scanner di codici a barre - un tipo di scanner portatile progettato per leggere i codici a barre dalle etichette dei prodotti nei negozi. Gli scanner di codici a barre consentono di automatizzare il processo di calcolo del costo degli acquisti. Sono particolarmente convenienti nei locali di vendita dotati di comunicazione elettronica e che effettuano transazioni con i clienti utilizzando mezzi di pagamento elettronici ( carte di credito, smart card, ecc.).

· scanner per diapositive- una versione specializzata di uno scanner piano progettato per digitalizzare diapositive e negativi per la fotografia o la stampa professionale. La diapositiva o la pellicola viene inserita nella fessura di avvolgimento e spostata tra la retroilluminazione e l'obiettivo. I parametri dell'immagine in uscita sono sufficienti per un album fotografico o una riproduzione poligrafica.

Nonostante una tale varietà di tipi di scanner, il dispositivo e i principi del loro funzionamento sono in gran parte simili. Ad esempio, considera come funziona uno scanner piano, semplificato schema strutturale che è mostrato in Fig. dieci.

Gli elementi principali di uno scanner piano sono:

· substrato(copertina) - copre l'originale in fase di scansione. È costituito da un materiale nero che assorbe il più possibile la parte visibile dello spettro per impedire la comparsa nell'immagine risultante di tutti i tipi di bagliori di luce riflessa da oggetti posti dietro l'originale;

·
bicchiere su cui è posizionato l'originale da scansionare;

· matrice led- un insieme di sensori (elementi fotosensibili) disposti su una riga per la scansione in bianco e nero o su tre righe per la scansione a colori in un passaggio. I dispositivi ad accoppiamento di carica sono utilizzati come elementi fotosensibili ( CCD - CCD -Dispositivi ad accoppiamento di carica CCD). Lo scopo principale della matrice CCD- dividere il flusso luminoso in tre componenti (rosso, verde e blu) e convertire il livello di illuminazione in un livello di tensione;

· sistema ottico- è costituito da una lente e specchi (o un prisma) ed è progettato per proiettare il flusso luminoso riflesso dall'originale scansionato su una matrice LED che separa le informazioni sul colore. Tipicamente, viene utilizzato un singolo obiettivo di focalizzazione (o lente) che proietta l'intera larghezza dell'area di scansione sull'intera larghezza dell'array CCD;

· lampada- una sorgente luminosa situata su un carrello in movimento e che illumina la pagina scansionata. A modelli moderni vengono utilizzate lampade a catodo freddo Lampada a catodo freddo), fornendo un flusso luminoso di una data intensità e con caratteristiche di durabilità aumentate. Incentrati sul lavoro professionale con il colore, gli scanner contengono circuiti di autocalibrazione per l'intensità del flusso luminoso della lampada e mantengono la stabilità del flusso luminoso al variare della temperatura;

· motore passo-passo- fornisce movimento unità ottica, che comprende una lampada, un sistema ottico e una matrice LED;

· unità di amplificazione del segnale– amplifica le tensioni analogiche dalle uscite della matrice CCD, ne esegue la correzione e l'elaborazione;

· convertitore analogico digitale (ADC) - converte le tensioni analogiche in un codice digitale;

· controller dello scanner- prevede la ricezione di comandi dal computer e l'emissione dei codici digitali ricevuti.

Il processo di scansione è abbastanza semplice. L'originale (un foglio di un documento, un libro aperto, ecc.) viene posizionato su un vetro fisso trasparente e chiuso con un coperchio. Quando dal computer viene dato un comando di scansione, la lampada si accende e il carrello di scansione con l'unità ottica inizia a muoversi lungo il foglio. La luce intensa della lampada cade sull'originale scansionato e quindi, riflesso da esso, il flusso luminoso viene focalizzato dal sistema ottico ed entra nel ricevitore del segnale, una matrice CCD, che percepisce separatamente i componenti rosso, verde e blu dello spettro . Le tensioni analogiche ottenute all'uscita della matrice CCD, che sono proporzionali alle componenti spettrali, vengono amplificate e alimentate in un convertitore analogico-digitale, che esegue la codifica digitale. Con l'ADC, le informazioni escono in un computer "familiare". forma binaria e, dopo l'elaborazione nel controller dello scanner, tramite l'interfaccia con il computer, entra nel driver dello scanner - di solito questo è il cosiddetto DUE- un modulo con cui i programmi applicativi stanno già interagendo.

! Per vedere come funziona uno scanner piano, indossa le cuffie e fai doppio clic su questa immagine:

Principali parametri e caratteristiche degli scanner:

1. Risoluzione di scansione (Risoluzione di scansione) caratterizza la dimensione dei minimi dettagli dell'immagine trasmessa durante la scansione senza distorsioni. Di solito si misura in dpi (punto per pollice) - numero separatamente punti visibili per pollice di immagine. Esistono diversi tipi di risoluzione specificati dal produttore dello scanner.

· Risoluzione otticaè determinato dalla densità degli elementi nell'array CCD ed è uguale al numero di elementi dell'array CCD diviso per la sua larghezza. È il parametro più importante dello scanner, che determina il dettaglio delle immagini ottenute con esso. Nei modelli di massa di scanner a superficie piana, di solito è uguale a 600 o 1200 dpi. La scansione deve essere sempre eseguita ad una risoluzione che è un multiplo di quella ottica, mentre la distorsione di interpolazione sarà minima.

· Risoluzione meccanica determina la precisione di posizionamento del carrello con il righello CCD durante lo spostamento lungo l'immagine. La risoluzione meccanica è solitamente 2 volte maggiore di quella ottica.

· Risoluzione di interpolazioneè ottenuto dall'ingrandimento software 16x dell'immagine. Porta assolutamente no Informazioni aggiuntive sull'immagine rispetto alla risoluzione reale, e in pacchetti specializzati, l'operazione di ridimensionamento e interpolazione è spesso eseguita meglio che dal driver dello scanner.

2. profondità di colore, o profondità di bit (Profondità di colore) caratterizza il numero di bit utilizzati per memorizzare informazioni sul colore di ciascun pixel. Gli scanner in bianco e nero hanno un bit, gli scanner monocromatici in genere hanno 8 bit e gli scanner a colori hanno almeno 24 bit (8 bit per memorizzare ciascuna delle componenti di colore RGB di un pixel). Il numero di colori riprodotti da uno scanner a 24 bit (8 bit per canale) è 224 = 16777216. Gli scanner più avanzati possono avere una profondità di bit di 30 o 36 (10 o 12 bit per canale). Allo stesso tempo, la loro profondità di bit interna può essere maggiore di quella esterna: i bit "extra" vengono utilizzati per eseguire la correzione del colore dell'immagine prima di trasferirla su un computer, sebbene questa pratica sia tipica principalmente per i modelli economici. Gli scanner professionali e semi-professionali hanno anche una profondità di bit esterna di 30, 36, 42 bit o superiore.

3. Intervallo di densità (Gamma di densità ottica) è la gamma dinamica dello scanner, che è in gran parte determinata dalla sua profondità di bit. Caratterizza la capacità dello scanner di trasmettere correttamente immagini con una diffusione della luminosità grande o molto piccola (la capacità di scansionare una "foto di un gatto nero in una stanza buia"). Calcolato come decimo logaritmo del rapporto tra l'intensità della luce incidente sull'originale e l'intensità della luce riflessa, ed è misurato in OD(Densità ottica) o semplicemente D: 0,0 D si adatta perfettamente Colore bianco, 4.0 D - nero perfetto. Per uno scanner, questo intervallo dipende dalla profondità di bit: per uno scanner a 36 bit non supera 3,6 D, per uno scanner a 30 bit è 3,0 D. Le immagini scansionate di solito hanno un intervallo fino a 2,5 D per fotografie e 3.5 D per diapositive. Gli scanner a superficie piana a 24 bit economici hanno una gamma dinamica di 1,8-2,3 D, gli scanner a 36 bit buoni - fino a 3,1-3,4 D.

4. Dimensioni dell'area di scansione. Per gli scanner a superficie piana, i formati più comuni sono A4 e A3, per gli scanner a rotolo - A4 e per gli scanner manuali, l'area di scansione è solitamente una striscia larga 11 cm.

5. Corrispondenza cromatica dell'immagine originale della sua copia digitale. Oggi, uno dei sistemi di controllo dell'accuratezza del colore più comuni è quello basato sui profili. Consorzio Internazionale del Colore (ICC), che descrive le caratteristiche della riproduzione del colore vari dispositivi. Il processo di creazione di un profilo ICC si basa sulla scansione di un diagramma di prova appositamente creato e sul confronto dei risultati con uno standard. Sulla base dei risultati, vengono determinate le caratteristiche del dispositivo, prese in considerazione dal driver e dalle applicazioni. Nei costosi modelli di scanner, per la calibrazione del colore vengono utilizzati software e sistemi hardware speciali.

6. Qualità del conducente. Tutti i moderni scanner comunicano con le applicazioni Windows utilizzando un'interfaccia di programmazione DUE, tuttavia, l'insieme delle funzioni fornite dal driver potrebbe essere diverso, è assolutamente da chiarire nella scelta di uno scanner. Tra questi, i più importanti sono:

· possibilità anteprima immagini con una scelta di area di scansione e numero di colori;

Possibilità di regolare luminosità, contrasto e correzione colore non lineare;

· la possibilità di soppressione del moiré durante la scansione di immagini con un raster stampato;

Possibilità di semplici trasformazioni dell'immagine (inversione, rotazione, ecc.);

Possibilità di scansione della rete;

Possibilità di modalità di correzione automatica del contrasto e della riproduzione del colore;

· possibilità di lavoro dello scanner (in combinazione con la stampante) nella modalità della fotocopiatrice;

Possibilità di calibrazione del colore sia dello scanner che dell'intero sistema;

Funzionalità di scansione in batch

Possibilità di regolazione fine dei filtri e dei parametri di correzione del colore.

7. La quantità e la qualità del software incluso con lo scanner. Tradizionalmente, gli scanner sono dotati di software di elaborazione delle immagini ( Adobe Photo Deluxe o Photoshop LE, ULead Photo Impact ecc.) e un programma di riconoscimento ottico del testo ( OCR - Riconoscimento ottico dei caratteri). Il pacchetto software di solito include due di questi programmi: inglese ( Xerox TextBridge o Caere OmniPage Pro) e il programma OCR progettato per il riconoscimento dei testi russi - una delle versioni Fine Reader produzione Software ABBY.

Gli scanner piani professionali e semi-professionali di alta qualità sono prodotti dalle aziende Agfa, Linotipo Inferno, microtec(un certo numero di modelli è noto con il logo NeuHouse OEM), Umax; le apparecchiature progettate per l'utenza di massa sono prodotte dalle aziende Artec, Epson, Genio, Hewlett Packard, Mustek, Plustec, Primax e così via.

Per vari tipi di scanner in Tabella. 3 mostra i valori tipici di questi parametri.

Tabella 3 Valori dei parametri dei principali tipi di scanner

Le seguenti interfacce sono attualmente utilizzate per collegare gli scanner:

· possedere (Proprietario) interfaccia di sviluppo dello scanner, utilizzata nei primi modelli di scanner a superficie piana e palmare e che era una scheda specializzata sul bus È UN, che richiedeva un autista;

· Insieme a Porta parallela EPP (LPT, o ECP) sono i modelli più giovani nelle famiglie di scanner piani di vari produttori. Gli scanner con questa interfaccia di solito hanno prestazioni mediocri e sono progettati per eseguire lavori semplici;

· Interfaccia SCSIè lo standard per il collegamento di dispositivi di alta qualità e ad alte prestazioni, fornisce la compatibilità multipiattaforma dello scanner e la sua bassa dipendenza dai cambiamenti sistema operativo. Gli scanner SCSI di solito sono dotati di una scheda SCSI sul bus È UN, sebbene uno scanner di questo tipo possa anche essere collegato a controller SCSI con funzionalità complete sul bus PCI. La maggior parte degli scanner a 30 e 36 bit a 600 dpi e oltre sono dotati di questa interfaccia;

· Interfaccia USBè un'interfaccia per il collegamento di scanner, attivamente consigliata dalle specifiche PC98 e PC99. La comodità di un'unica interfaccia per dispositivi diversi e abbastanza alto portata ha portato al fatto che la maggior parte degli scanner per uso non professionale sono prodotti con questa interfaccia.

Per l'immissione di dati nella modellazione 3D e nella progettazione assistita da computer (CAD o CAD/CAM - Progettazione/Modellazione assistita da computer) viene usato Tavoletta grafica (digitalizzatore – digitalizzatore)- un codificatore che consente di inserire un'immagine bidimensionale, anche multicolore, in un computer sotto forma di immagine raster.

La tavoletta grafica include un puntatore speciale (penna) con un sensore. Il proprio controller invia impulsi lungo una griglia di conduttori situata sotto la superficie del tablet. Dopo aver ricevuto due di questi segnali, il controller li converte in coordinate trasmesse al PC. Il computer traduce queste informazioni nelle coordinate di un punto sullo schermo del monitor, corrispondenti alla posizione del puntatore sul tablet. Le tavolette progettate per il disegno sono sensibili alla pressione della penna, convertendo questi dati in spessore o tonalità della linea.

Una porta seriale viene solitamente utilizzata per collegare un tablet. I parametri comuni sono una risoluzione di circa 2400 dpi e un'elevata sensibilità ai livelli di pressione (256 livelli). Le tavolette grafiche e i digitalizzatori sono prodotti dalle aziende CalComp, Muto, Wacom e altri.

Per dispositivi grafia le informazioni sono caratterizzate dallo stesso schema di lavoro, solo le immagini delle lettere inserite vengono ulteriormente convertite in lettere utilizzando programma speciale riconoscimento e la dimensione dell'area di input è inferiore. I dispositivi di input penna sono più comunemente usati nei computer subminiaturizzati. PDA (Assistente digitale personale) o HPC (PC palmare), che non dispongono di una tastiera completa.

CONCLUSIONI

1. Tastiera del computerè il principale dispositivo di input delle informazioni nel PC. Si tratta di un insieme di sensori meccanici che percepiscono la pressione sui tasti e chiudono un determinato circuito elettrico. I due tipi più comuni di tastiere sono: meccanico e con interruttori a membrana.

Tutte le chiavi sono divise in gruppi: chiavi alfanumeriche, destinato all'inserimento di testi e numeri; tasti cursore(questo gruppo di tasti può essere utilizzato anche per inserire dati numerici, visualizzare e modificare testo sullo schermo); tasti di controllo speciali(scambio di registro, interruzione del programma, stampa del contenuto dello schermo, riavvio del sistema operativo del PC, ecc.); chiavi di funzione, ampiamente utilizzato nei programmi di servizio come chiavi di controllo.

Lo standard più comune per il layout dei tasti dei caratteri è il layout della tastiera. qwerty (YZUKEN), che, se lo si desidera, può essere riprogrammato in un altro.

2. Uno strumento conveniente per controllare il cursore è un dispositivo chiamato topo. La stragrande maggioranza dei mouse per computer usa principio ottico-meccanico della codifica del movimento. Nei PC portatili, invece del mouse, usano trackball, touchpad, trackpoint.

3. Per la visualizzazione visiva delle informazioni viene utilizzato sistema video computer, compreso tenere sotto controllo(Schermo), adattatore video e Software(driver di sistema video). Monitorare (visualizzare)- Si tratta di un dispositivo per la visualizzazione visiva di testo e informazioni grafiche su uno schermo del cinescopio (tubo catodico - CRT) o uno schermo a cristalli liquidi (schermo LCD).

Per parametri di base dei monitor includono: frequenza fotogrammi del monitor, velocità di linea, larghezza di banda del segnale video, metodo di imaging, dimensione della grana del fosforo dello schermo del monitor, risoluzione del monitor, dimensione dello schermo del monitor.

Adattatore video(scheda video, controllore video) è un dispositivo PC interno progettato per memorizzare informazioni video e visualizzarle sullo schermo del monitor. Controlla direttamente il monitor, nonché il processo di visualizzazione delle informazioni sullo schermo modificando i segnali di scansione orizzontale e verticale. monitorare CRT, luminosità dei pixel e opzioni di miscelazione dei colori.

4. Stampanti (dispositivi di stampa)- dispositivi di output dei dati da un computer che convertono i codici ASCII delle informazioni nei loro corrispondenti simboli grafici(lettere, numeri, segni, ecc.) e fissando questi caratteri su carta.

Le stampanti differiscono l'una dall'altra in vari modi: cromaticità- bianco e nero ea colori; Su il modo in cui si formano i personaggi- stampa e sintesi segnaletica; Su principio operativo– matrice, termica, getto d'inchiostro, laser; Su metodo di stampa- shock, non sollecitato; Su modi per formare stringhe- seriale, parallela; Su larghezza del carrello- con carrello largo (375-450 mm) e stretto (250 mm); Su lunghezza della linea di stampa- 80 e 132-136 caratteri; Su set di caratteri- fino a set completo caratteri ASCII; Su velocità di stampa; Su risoluzione.

5. Il metodo principale per convertire i documenti cartacei in formato elettronico è scansione - processo tecnologico, che crea immagine grafica documento cartaceo, come se fosse la sua "fotografia digitale". La scansione viene eseguita utilizzando un dispositivo speciale chiamato scanner.

Scannerè un dispositivo ottico-elettronico-meccanico progettato per convertire l'immagine visiva di un documento cartaceo in file grafico, che salva un'immagine bitmap del documento originale e viene trasferita a un computer per l'ulteriore elaborazione (riconoscimento, modifica, ecc.).

In base al loro scopo, gli scanner sono suddivisi in universale(manuale, foglio e pianale) e speciale(tamburo, scanner di moduli, scanner a barre, scanner per diapositive).

Le principali caratteristiche degli scanner: risoluzione di scansione (ottica, meccanica e di interpolazione), profondità del colore (profondità di bit), gamma di densità ottica, dimensione dell'area di scansione, corrispondenza dei colori dell'immagine originale della sua copia digitale, qualità dei driver e allegati Software.

SISTEMI DI IMMAGINE OTTICO - ELETTRONICO A SCANSIONE (SCANNER)

I sistemi di scansione delle immagini (scanner) differiscono dagli altri principalmente per il principio di costruzione di un'immagine, che è costruita mediante la scansione (visualizzazione) dell'area riga per riga.

Nei sistemi di scansione vengono utilizzati vari tipi di ricevitori di radiazioni elettromagnetiche: termici (termoelettrici) e fotonici (fotoelettrici). I sistemi termici funzionano sulla base della conversione dell'energia termica in un segnale elettrico; nei sistemi fotonici, il livello del segnale è determinato dal numero di fotoni assorbiti. Gli scanner, in cui le linee CCD (dispositivi con una miscela di carica) fungono da ricevitori, hanno ricevuto il massimo utilizzo. tipi diversi i sensori hanno una sensibilità spettrale diversa e coprono l'intervallo spettrale dalla zona del visibile alla zona del lontano infrarosso. La scelta di un ricevitore di radiazioni e della sua sensibilità spettrale dipende dall'intervallo spettrale dell'indagine.

Strutturalmente, lo scanner è costituito da un sistema ottico, convertitori fotoelettronici, un dispositivo di ricezione e registrazione delle immagini. Con l'aiuto degli scanner, viene formata un'immagine, costituita da molti elementi dell'immagine separati e ottenuti in sequenza: pixel all'interno delle bande (linee, scansioni). La dimensione dei pixel determina il dettaglio (risoluzione territoriale) dell'immagine.

La scansione del terreno viene eseguita in una direzione a causa del movimento dell'aeromobile (satellite) in avanti e nell'altra (perpendicolare alla linea di volo) - a causa della rotazione o dell'oscillazione del prisma (specchio). Il movimento oscillatorio del prisma (specchio) in combinazione con il movimento del velivolo (satellite) fornisce una copertura sequenziale continua di una determinata fascia di terreno, la cui dimensione dipende dall'apertura (l'apertura effettiva del sistema ottico dell'obiettivo ) dello scanner e l'altitudine di volo dell'aeromobile o del satellite. La larghezza della striscia di terreno rilevata è determinata dall'angolo di scansione dello scanner e la risoluzione lineare sul terreno (larghezza di scansione, dimensione dei pixel) è determinata dall'angolo di campo istantaneo. Per gli scanner di rilievo, l'angolo di scansione raggiunge, per scanner altamente informativi (dettagliati) e meno. Di conseguenza, l'angolo di campo istantaneo è impostato da pochi gradi a decimi di minuto. L'angolo di scansione e l'angolo di visuale istantaneo, rispettivamente la striscia di rilievo e la risoluzione al suolo, sono grandezze interdipendenti. Maggiore è la risoluzione, più stretta è l'andana. Quindi, quando si scatta dallo spazio con una risoluzione di 1-2 km. Sparano su una striscia di terreno di diverse migliaia di chilometri e, con una risoluzione di 20-50 m, la larghezza della striscia di tiro non supera i 100-200 km.

Gli scanner ottici - meccanici sono singoli e multicanale (2 o più). Di solito, per rilevare la superficie terrestre vengono utilizzati scanner che operano nel campo del visibile e dell'IR (0,5 - 12 micron). Il risultato della registrazione della radiazione durante le riprese con il metodo della scansione ottico-meccanica è una matrice di vettori multidimensionali. Ogni vettore mostra una certa area elementare (pixel) sulla Terra e ciascuna delle sue componenti corrisponde a uno dei canali spettrali.

Quando si scatta nella gamma IR visibile e vicina (0,4 - 3 micron), vengono utilizzati sensori fotoelettrici e nella gamma IR media e lontana (3-12 micron) - rilevatori di radiazioni termoelettriche. I ricevitori fotoelettrici comprendono dispositivi elettronici il cui funzionamento si basa su effetti fotoelettrici esterni (fotocellule sottovuoto, moltiplicatori fotoelettronici) e interni (fotoresistenze a semiconduttore, fotodiodi, ecc.). I ricevitori termoelettrici si basano sull'emissione termoionica, rispondono alla radiazione assorbita attraverso il riscaldamento dell'elemento sensibile, che consente di registrare IR - radiazione termica in un ampio intervallo spettrale. I ricevitori termoelettrici includono bolometri, termoelementi radianti (termocoppie), ecc. La termografia viene eseguita scansionando radiometri di notte e di giorno.

Negli scanner sono installati diversi sensori, che consentono di ottenere un'immagine contemporaneamente in diversi canali spettrali. Le informazioni ottenute durante il processo di scansione vengono trasmesse sotto forma di un'immagine digitale tramite un canale radio a un punto di ricezione o registrate a bordo su un supporto magnetico. I materiali di ripresa vengono trasferiti ai consumatori sotto forma di record su un supporto magnetico, ad esempio su dischi CD, con successiva visualizzazione nei luoghi di elaborazione delle immagini.

In termini di proprietà geometriche e risoluzione al suolo, le immagini dello scanner ottenute dai sistemi di ripresa di prima generazione erano inferiori alle fotografie. Tuttavia, l'elevata sensibilità dei rivelatori di radiazione degli scanner consente di effettuare riprese in intervalli spettrali ristretti (diverse decine di nanometri), entro i quali le differenze tra alcuni oggetti naturali sono più pronunciate. Nei dati digitali ottenuti con l'ausilio di scanner, non ci sono "rumori" che inevitabilmente compaiono durante la lavorazione fotografica e di laboratorio fotografico dei materiali da filmare.

Per l'ufficio e le attività domestiche, nonché per la maggior parte dei lavori computer grafica più adatti sono i cosiddetti scanner piani. Vari modelli di questo tipo sono più larghi di altri in vendita. Partiamo dunque dal considerare i principi di costruzione e di funzionamento degli scanner di questo particolare tipo. Comprendere questi principi ti aiuterà a comprenderne meglio il significato specifiche, che vengono presi in considerazione quando si scelgono gli scanner.

Lo scanner piano è una custodia di plastica rettangolare con coperchio. Sotto il coperchio c'è una superficie di vetro su cui è posizionato l'originale da scansionare. Attraverso questo vetro, puoi vedere alcune delle parti interne dello scanner. Lo scanner è dotato di un carrello mobile su cui sono installati una lampada di illuminazione e un sistema di specchi. Il trasporto viene effettuato tramite il cosiddetto motore passo-passo. La luce della lampada viene riflessa dall'originale e attraverso un sistema di specchi e lenti di focalizzazione entra nella cosiddetta matrice, costituita da sensori che generano segnali elettrici, la cui intensità è determinata dall'intensità della luce che cade su di essi. Questi sensori sono basati su elementi fotosensibili chiamati dispositivi ad accoppiamento di carica(CCD, Dispositivo a carica di coppia - CCD). Più precisamente, sulla superficie del CCD si forma carica elettrica proporzionale all'intensità della luce incidente. Successivamente, devi solo convertire il valore di questa carica in un'altra quantità elettrica: la tensione. Diversi CCD si trovano fianco a fianco sullo stesso righello.

Il segnale elettrico all'uscita del CCD è un valore analogico (cioè la sua variazione è simile alla variazione del valore di ingresso - intensità luminosa). Successivamente, il segnale analogico viene convertito in forma digitale, seguito dall'elaborazione e dal trasferimento a un computer per un ulteriore utilizzo. Questa funzione viene eseguita dispositivo speciale chiamato convertitore analogico-digitale(ADC, convertitore analogico-digitale - ADC). Pertanto, ad ogni passo del movimento del carrello, lo scanner legge una striscia orizzontale dell'originale, suddivisa in elementi discreti (pixel), il cui numero è uguale al numero di CCD sul righello. L'intera immagine scansionata è composta da diverse di queste bande.

Riso. 119. Schema del dispositivo e funzionamento di uno scanner piano basato su un CCD (CCD): la luce della lampada viene riflessa dall'originale e attraverso il sistema ottico entra nella matrice degli elementi fotosensibili, e quindi nell'analogico-a- convertitore digitale (ADC)

Gli scanner a colori ora utilizzano, di regola, un CCD a tre file e illuminano l'originale con una luce bianca calibrata. Ogni riga della matrice è progettata per percepire una delle componenti cromatiche di base della luce (rosso, verde e blu). Per separare i colori, viene utilizzato un prisma che scompone un raggio di luce bianca in componenti di colore o uno speciale rivestimento del filtro CCD. Tuttavia, esistono anche scanner a colori con matrice CCD a riga singola, in cui l'originale è illuminato a sua volta da tre lampade di colori primari. La tecnologia a fila singola con tripla illuminazione è considerata obsoleta.

Sopra, abbiamo descritto i principi di costruzione e funzionamento dei cosiddetti scanner a passaggio singolo, che scansionano l'originale in un passaggio del carrello. Tuttavia, ci sono ancora, anche se non più disponibili in commercio, scanner a tre passaggi. Questi sono scanner con una matrice CCD a riga singola. In essi, ad ogni passaggio del carrello lungo l'originale, viene utilizzato uno dei filtri colore di base: per ogni passaggio, le informazioni vengono prese da uno dei tre canali colore dell'immagine. Anche questa tecnologia è obsoleta.

Oltre agli scanner CCD basati su un array CCD, esistono scanner CIS (Contact Image Sensor) che utilizzano la tecnologia delle fotocellule.

Le matrici fotosensibili realizzate con questa tecnologia percepiscono il cantato riflesso dall'originale direttamente attraverso il vetro dello scanner senza l'uso di sistemi ottici di focalizzazione. Ciò ha consentito di ridurre le dimensioni e il peso degli scanner piani di oltre due volte (fino a 3-4 kg). Tuttavia, tali scanner sono adatti solo per originali eccezionalmente piatti che si adattano perfettamente alla superficie di vetro dell'area di lavoro. Allo stesso tempo, la qualità dell'immagine risultante dipende in modo significativo dalla presenza di sorgenti luminose estranee (il coperchio dello scanner CIS deve essere chiuso durante la scansione). Nel caso di originali voluminosi, la qualità lascia molto a desiderare, mentre gli scanner CCO danno buoni risultati per oggetti voluminosi (fino a diversi cm di profondità).

Gli scanner a superficie piana possono essere dotati di dispositivi aggiuntivi, come un adattatore per diapositive, un alimentatore automatico di documenti, ecc. Alcuni modelli sono forniti con questi dispositivi, mentre altri no.

Un adattatore per diapositive (Transparency Media Adapter, TMA) è un accessorio speciale che consente di eseguire la scansione di originali trasparenti. I materiali trasparenti vengono scansionati utilizzando la luce trasmessa, non quella riflessa. In altre parole, l'originale trasparente deve trovarsi tra la sorgente luminosa e gli elementi fotosensibili. L'adattatore per diapositive è un modulo plug-in dotato di una lampada che si muove in sincronia con il carrello dello scanner. A volte illuminano semplicemente in modo uniforme una determinata sezione del campo di lavoro in modo da non spostare la lampada. Pertanto, lo scopo principale dell'utilizzo di un adattatore per diapositive è modificare la posizione della sorgente luminosa.

Se hai una fotocamera digitale ( Camera digitale), probabilmente non è necessario un adattatore per diapositive.

Se si scansionano originali trasparenti senza utilizzare un adattatore per diapositive, è necessario comprendere che quando l'originale viene irradiato, le quantità di luce riflessa e trasmessa non sono uguali tra loro. Pertanto, all'originale mancherà parte del colore incidente, che si rifletterà sul rivestimento bianco del coperchio dello scanner e passerà di nuovo attraverso l'originale. Una parte della luce verrà riflessa dall'originale. Il rapporto tra le parti di luce trasmessa e riflessa dipende dal grado di trasparenza dell'area originale. Pertanto, gli elementi fotosensibili della matrice dello scanner riceveranno la luce che è passata attraverso l'originale due volte, così come la luce riflessa dall'originale. Il passaggio ripetuto della luce attraverso l'originale lo indebolisce e l'interazione dei fasci di luce riflessi e trasmessi (interferenza) provoca distorsioni ed effetti collaterali video.

L'ADF è un dispositivo che alimenta gli originali nello scanner, che è molto comodo da usare durante la scansione in streaming dello stesso tipo di immagini (quando non è necessario riconfigurare frequentemente lo scanner), ad esempio testi o disegni della stessa qualità .

Oltre ai piani, esistono altri tipi di scanner: manuale, a fogli, a tamburo, a scorrimento, per la scansione di codici a barre, ad alta velocità per lo streaming di documenti.

Scanner portatile: uno scanner portatile in cui la scansione viene eseguita spostandolo manualmente sull'originale. Secondo il principio di funzionamento, un tale scanner è simile a uno scanner piano. La larghezza dell'area di scansione non supera i 15 cm. I primi scanner per uso generale sono apparsi sul mercato negli anni '80. Erano portatili e consentivano la scansione delle immagini in scala di grigi. Ora tali scanner non sono facili da trovare.

Scanner a fogli o rulli(Sheetfed Scanner) - uno scanner in cui l'originale viene trascinato oltre un CCD lineare fisso o una matrice CIS, un tipo di tale scanner è un fax.

Scanner a tamburo(Scanner a tamburo) - uno scanner in cui l'originale è fissato su un tamburo rotante e per la scansione vengono utilizzati fotomoltiplicatori. Questo scansiona un'area tratteggiata dell'immagine e la testina di scansione si sposta lungo il tamburo molto vicino all'originale.

scanner per diapositive(Scanner per pellicole) - un tipo di scanner piano progettato per la scansione di materiali trasparenti (diapositive, pellicole negative, raggi X, ecc.). Di solito il formato di tali originali è fisso. Si noti che alcuni scanner a superficie piana hanno un attacco speciale (adattatore per vetrini) progettato per la scansione di materiali trasparenti (vedi sopra).

Scanner di codici a barre(Scanner di codici a barre) - uno scanner progettato per la scansione di codici a barre di merci. Secondo il principio di funzionamento, è simile a uno scanner portatile ed è collegato a un computer oa un sistema di trading specializzato. Con il software appropriato, qualsiasi scanner può riconoscere i codici a barre.

Scanner per documenti ad alta velocità(Scanner di documenti) - un tipo di scanner con alimentazione a fogli progettato per l'input multipagina ad alte prestazioni. Gli scanner possono essere dotati di vassoi di alimentazione e di uscita con una capacità di oltre 1000 fogli e informazioni di input a una velocità di oltre 100 fogli al minuto. Alcuni modelli di questa classe forniscono la scansione fronte/retro (duplex), evidenziando l'originale con colori diversi per tagliare lo sfondo colorato, compensando l'eterogeneità dello sfondo, sono dotati di moduli elaborazione dinamica diversi tipi di originali.

Quindi, per la casa e l'ufficio, uno scanner piano è più adatto. Se vuoi fare grafica, allora è meglio scegliere uno scanner CCD (basato su una matrice CCD), poiché ti consente di scansionare anche oggetti 3D. Se intendi eseguire la scansione di diapositive e altri materiali trasparenti, dovresti scegliere uno scanner dotato di un adattatore per diapositive. In genere, lo scanner stesso e l'adattatore per diapositive corrispondente sono venduti separatamente. Se non è possibile acquistare un adattatore per diapositive contemporaneamente allo scanner, è possibile acquistarlo in un secondo momento, se necessario. È inoltre necessario determinare le dimensioni massime delle immagini scansionate. Attualmente è tipico il formato A4, corrispondente ad un normale foglio di carta da lettere. La maggior parte degli scanner di consumo si concentra su questo formato. La scansione di progetti e altri documenti di progettazione richiede in genere il formato A3, corrispondente a due fogli A4 uniti lungo il lato lungo. Attualmente i prezzi della stessa tipologia di scanner per i formati A4 e A3 stanno convergendo. Si può presumere che gli originali più piccoli dell'A4 verranno elaborati meglio da uno scanner orientato all'A3.

I parametri sopra elencati sono tutt'altro che esaurire l'intero elenco, ma in questa fase della nostra considerazione, possiamo usarli solo per ora. Nella scelta di uno scanner, tre aspetti sono decisivi: a interfaccia hardware(metodo di connessione), sistema optoelettronico e interfaccia software c (il cosiddetto modulo TWAIN). Successivamente, li esamineremo in modo più dettagliato.