Skannerid ja skaneerimine

Skänner on seade, mida kasutatakse pidevaks lugemiseks: kujutise, vöötkoodi või magnetkoodi, raadiolainete jms elektrooniliseks vormiks (tavaliselt digitaalseks). Skanner skannib järjestikuseid teabevooge, lugedes või registreerides neid.

40-id Esimese seadme, mida võib nimetada faksi/skanneri eelkäijaks, töötas XNUMX-i alguses välja Šotimaa leiutaja. Alexandra Boothmis on peamiselt tuntud kui esimese elektrikella leiutaja.

27. mail 1843 sai Bain Briti patendi (nr 9745) tootmise ja reguleerimise täiustamiseks. elektrivool Oraz taimeri täiustused, w elektriline tihend ja tegi seejärel mõningaid parandusi teises 1845. aastal välja antud patendis.

Bain väitis oma patendikirjelduses, et neid vahendeid kasutades saab kopeerida mis tahes muud pinda, mis koosneb juhtivatest ja mittejuhtivatest materjalidest. Selle mehhanism andis aga halva kvaliteediga pilte ja seda oli ebaökonoomne kasutada, peamiselt seetõttu, et saatjat ja vastuvõtjat ei sünkroonitud kunagi. Baini faksikontseptsioon oli inglise füüsik 1848. aastal mõnevõrra täiustatud Frederica Bakewellkuid Bakewelli seade (1) tootis ka halva kvaliteediga reproduktsioone.

1861 Esimene kaubanduslikult kasutatav praktiliselt töötav elektromehaaniline faksiaparaat kannab nime "pantograaf„(2) leiutas Itaalia füüsik Giovannigo Casellego. XNUMX-ides oli pantelegraaf seade käsitsi kirjutatud teksti, jooniste ja allkirjade edastamiseks telegraafiliinide kaudu. Seda on pangatehingutes laialdaselt kasutatud allkirjade kontrollimise vahendina.

Malmist üle kahe meetri kõrgune masin, meie jaoks täna kohmakas, aga üsna kohmakas sel ajal tõhusta tegutses nii, et saatja kirjutas sõnumi mittejuhtiva tindiga plekklehele. Seejärel kinnitati see leht kõvera metallplaadi külge. Saatja pliiats skaneeris originaaldokumendi, järgides selle paralleelseid jooni (kolm rida millimeetri kohta).

Signaalid edastati telegraafiga jaama, kus teade märgiti Preisi sinise tindiga, mis saadi keemilise reaktsiooni tulemusena, kuna vastuvõtuseadmes olev paber oli immutatud kaaliumferrotsüaniidiga. Tagamaks, et mõlemad nõelad skaneeriksid sama kiirusega, kasutasid disainerid kahte ülitäpset kella, mis ajasid pendlit, mis omakorda oli ühendatud hammasrataste ja rihmadega, mis juhtisid nõelte liikumist.

1913 tõuseb belinograafkes saaks fotoelemendiga pilte skaneerida. Idee Edward Belin (3) võimaldas edastada telefoniliinide kaudu ja sai AT&T Wirephoto teenuse tehniliseks aluseks. Belinograaf see võimaldas telegraafi- ja telefonivõrkude kaudu pilte saata kaugetesse kohtadesse.

1921. aastal täiustati seda protsessi nii, et fotosid sai ka kasutades edastada raadiolained. Belinograafi puhul kasutatakse valguse intensiivsuse mõõtmiseks elektriseadet. Valguse intensiivsuse tasemed edastatakse vastuvõtjalekus valgusallikas suudab fotopaberile trükkides jäljendada saatja poolt mõõdetud intensiivsust. Kaasaegsed koopiamasinad kasutavad väga sarnast põhimõtet, kus valgust püüavad kinni arvutiga juhitavad andurid ja väljatrükk põhineb lasertehnoloogia.

3. Eduard Belin belinograafiga

1914 Juurviljad optiline märgituvastustehnoloogia (optiline märgituvastus), mida kasutati märkide ja tervete tekstide tuvastamiseks graafilises failis, bitmap kujul, pärineb Esimese maailmasõja algusest. Siis see Emanuel Goldberg i Edmund Fournier d'Albe iseseisvalt välja töötanud esimesed OCR-seadmed.

Goldberg leiutas masina, mis suudab tähemärke lugeda ja need teisendada telegraafi kood. Vahepeal töötas d'Albe välja seadme, mida tuntakse optofonina. See oli kaasaskantav skanner, mida sai liigutada mööda prinditud teksti äärt, et tekitada selgeid ja eristatavaid toone, millest igaüks vastab konkreetsele märgile või tähele. Kuigi OCR-meetod on välja töötatud aastakümneid, töötab see põhimõtteliselt samamoodi nagu esimestel seadmetel.

1924 Richard H. Ranger leiutis juhtmevaba fotoradiogramm (4). Ta kasutab seda presidendi foto saatmiseks Calvin Coolidge New Yorgist Londonisse 1924. aastal, esimene foto, mis raadio teel faksiti. Rangeri leiutist kasutati kaubanduses 1926. aastal ja seda kasutatakse siiani ilmakaartide ja muu ilmateabe edastamiseks.

4. Richard H. Rangeri esimese fotorentgenogrammi reprodutseerimine.

1950 Disainitud Benedict Cassin meditsiiniline sirgjooneline skanner millele eelnes suundstsintillatsioonidetektori edukas väljatöötamine. 1950. aastal pani Cassin kokku esimese automatiseeritud skaneerimissüsteemi, mis koosnes mootoriga töötav stsintillatsioonidetektor ühendatud releeprinteriga.

Seda skannerit kasutati kilpnäärme visualiseerimiseks pärast radioaktiivse joodi manustamist. 1956. aastal töötas Kuhl ja ta kolleegid välja Cassini skanneri, mis parandas selle tundlikkust ja eraldusvõimet. Elundispetsiifiliste radiofarmatseutiliste ravimite väljatöötamisega kasutati selle süsteemi kaubanduslikku mudelit laialdaselt 50. aastate lõpust 70. aastate alguseni keha peamiste organite skaneerimiseks.

1957 tõuseb trummiskanner, esimene, mis on mõeldud töötama arvutiga digitaalse skannimise tegemiseks. Selle ehitas USA riiklikus standardibüroos meeskond, mida juhtis Russell A. Kirsch, töötades samal ajal Ameerika esimese siseselt programmeeritud (mällu salvestatud) arvuti, Standard Eastern Automatic Computer (SEAC) kallal, mis võimaldas Kirschi rühmal katsetada algoritmidega, mis olid pilditöötluse ja mustrituvastuse eelkäijad.

Russelli Kirsch selgus, et üldotstarbelise arvutiga saab simuleerida paljusid märgituvastusloogikaid, mida pakuti riistvarasse realiseerida. Selleks on vaja sisendseadet, mis suudab pildi sobivasse vormi teisendada. salvestada arvuti mällu. Nii sündis digitaalne skanner.

CEAC skanner kasutas pöörlevat trumlit ja fotokordistit, et tuvastada trumlile paigaldatud väikese kujutise peegeldusi. Pildi ja fotokordisti vahele pandud mask tesselleeriti, st. jagas pildi hulknurkseks ruudustikuks. Esimene skanneris skaneeritud pilt oli 5×5 cm suurune foto Kirschi kolmekuusest pojast Waldenist (5). Mustvalge pildi eraldusvõime oli 176 pikslit külje kohta.

60-90ndad Kahekümnes sajand Esimene 3D-skaneerimise tehnoloogia loodi eelmise sajandi 60ndatel. Varased skannerid kasutasid valgusteid, kaameraid ja projektoreid. Riistvaraliste piirangute tõttu võttis objektide täpne skannimine sageli palju aega ja vaeva. Pärast 1985. aastat asendati need skanneritega, mis võisid teatud pinna jäädvustamiseks kasutada valget valgust, lasereid ja varjutust. Maapealne keskmise ulatusega laserskaneerimine (TLS) töötati välja kosmose- ja kaitseprogrammide rakenduste põhjal.

Nende tipptasemel projektide peamiseks rahastamisallikaks olid USA valitsusasutused, nagu Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). See jätkus kuni 90. aastateni, mil tehnoloogiat peeti väärtuslikuks tööriistaks tööstuslikes ja kaubanduslikes rakendustes. Läbimurre kommertsrakenduses 3D laserskaneerimine (6) oli triangulatsioonil põhinevate TLS-süsteemide tekkimine. Revolutsioonilise seadme lõi Xin Chen Mensi jaoks, mille asutasid 1987. aastal Auguste D'Aligny ja Michel Paramitioti.

5. Esimene SEAC-skanneriga skannitud pilt

6. TLS-i maapealse skaneeriva laseri visualiseerimine

1963 Saksa leiutaja Rudolf Ad esindab järjekordset läbimurret uuendust, kromograaf, mida on uuringutes kirjeldatud kui "esimest skannerit ajaloos" (kuigi seda tuleks mõista kui esimest omataolist kommertsseadet trükitööstuses). 1965. aastal leiutas ta komplekti esimene digitaalse mäluga elektrooniline tippimissüsteem (arvutikomplekt) muutis revolutsiooni trükitööstuses kogu maailmas.. Samal aastal võeti kasutusele esimene "digitaalne komposiit" - Digiset. Rudolf Hella DC 300 kommertsskannerit aastast 1971 on kiidetud kui maailmatasemel skanneri läbimurret.

7. Kurzweili lugemismasina leiutaja.

1974 alguse OCR-seadmednagu me seda täna teame. See asutati siis Kurzweili arvutitooted, Inc. Hiljem tuntud futuristina ja "tehnoloogilise singulaarsuse" propageerijana leiutas ta revolutsioonilise rakenduse märkide ja sümbolite skannimiseks ja äratundmiseks. Tema idee oli pimedate lugemismasina ehitamine, mis võimaldab vaegnägijatel lugeda raamatuid läbi arvuti.

Ray Kurzweil ja tema meeskond lõid Kurzweili lugemismasin (7) ja Omni-Font OCR tehnoloogia tarkvara. Seda tarkvara kasutatakse skannitud objektil oleva teksti tuvastamiseks ja selle tekstivormingus andmeteks teisendamiseks. Tema jõupingutused viisid kahe tehnika väljatöötamiseni, mis olid hiljem ja on endiselt väga olulised. Rääkides kõnesüntesaator i lameskanner.

Kurzweili lameskanner 70ndatest. ei olnud rohkem kui 64 kilobaiti mälu. Aja jooksul on insenerid parandanud skanneri eraldusvõimet ja mälumahtu, võimaldades nendel seadmetel jäädvustada kuni 9600 dpi kujutisi. Optiline kujutise skaneerimine, tekst, käsitsi kirjutatud dokumendid või esemeid ja nende digitaalkujutiseks teisendamine sai laialdaselt kättesaadavaks 90ndate alguses.

5400. sajandil muutusid lameskannerid odavaks ja usaldusväärseks seadmeks, esmalt kontorites ja hiljem kodudes (enamasti integreeritud faksiaparaatide, koopiamasinate ja printeritega). Mõnikord nimetatakse seda peegeldavaks skaneerimiseks. See toimib, valgustades skannitud objekti valge valgusega ning lugedes sellelt peegelduva valguse intensiivsust ja värvi. Need on mõeldud väljatrükkide või muude lamedate läbipaistmatute materjalide skannimiseks ning neil on reguleeritav ülemine osa, mis tähendab, et neisse mahub hõlpsasti suuri raamatuid, ajakirju ja muud. Kunagi olid keskmise kvaliteediga pildid, valmistasid paljud lameskannerid nüüd kuni XNUMX pikslit tolli kohta koopiaid. .

1994 3D Scanners toob turule lahenduse nimega REPLICA. See süsteem võimaldas objekte kiiresti ja täpselt skannida, säilitades samal ajal kõrge detailsuse. Kaks aastat hiljem pakkus sama firma ModelMakeri tehnika (8), mida reklaamitakse kui esimest sellist täpset tehnikat "tõeliste XNUMXD-objektide jäädvustamiseks".

2013 Apple liitub Touch ID sõrmejäljeskannerid (9) tema toodetud nutitelefonide puhul. Süsteem on iOS-i seadmetega tugevalt integreeritud, võimaldades kasutajatel seadme lukust lahti võtta, samuti sooritada oste erinevatest Apple’i digipoodidest (iTunes Store, App Store, iBookstore) ja autentida Apple Pay makseid. 2016. aastal tuleb turule Samsung Galaxy Note 7 kaamera, mis on varustatud mitte ainult sõrmejäljeskanneriga, vaid ka iirise skanneriga.

8. Üks 3D ModelMakeri skanneritest

9. Puudutage iPhone'is ID-skanneri

Skannerite klassifikatsioon

Skänner on seade, mida kasutatakse pidevaks lugemiseks: kujutise, vöötkoodi või magnetkoodi, raadiolainete jms elektrooniliseks vormiks (tavaliselt digitaalseks). Skanner skannib järjestikuseid teabevooge, lugedes või registreerides neid.

Seega pole tegemist tavalise lugejaga, vaid samm-sammult lugejaga (näiteks pildiskanner ei jäädvusta kogu pilti ühel hetkel nagu kaamera teeb, vaid kirjutab pildile järjestikuseid ridu – nii et skanner loeb pea liigub või selle alt skannitav kandja).

optiline skanner

Optiline skanner arvutites perifeerne sisendseade, mis teisendab reaalse objekti (näiteks lehe, maapinna, inimese võrkkesta) staatilise kujutise edasiseks arvutitöötluseks digitaalsele kujule. Pildi skaneerimisel tekkivat arvutifaili nimetatakse skannimiseks. Optilisi skannereid kasutatakse pilditöötluse ettevalmistamiseks (DTP), käekirjatuvastuseks, turva- ja juurdepääsukontrollisüsteemideks, dokumentide ja vanade raamatute arhiveerimiseks, teadus- ja meditsiiniuuringuteks jne.

Optiliste skannerite tüübid:

• käeshoitav skanner
• lameskanner
• trummiskanner
• slaidi skanner
• filmi skanner
• Vöötkoodi skanner
• 3D-skanner (ruumiline)
• raamatu skanner
• peegelskanner
• prismaskanner
• fiiberoptiline skanner

Magnetiline

Nendel lugejatel on pead, mis loevad tavaliselt magnetribale kirjutatud teavet. Nii salvestatakse info näiteks enamikele maksekaartidele.

Digitaalne

Lugeja loeb rajatises salvestatud teavet otsese kontakti kaudu objekti süsteemiga. Seega autoriseeritakse arvutikasutaja muu hulgas digikaardi abil.

raadio

Raadiolugeja (RFID) loeb objektile salvestatud teavet. Tavaliselt on sellise lugeja tööulatus mõnest sentimeetrist mitme sentimeetrini, kuigi populaarsed on ka mitmekümne sentimeetrise ulatusega lugejad. Tänu oma kasutusmugavusele asendavad need üha enam magnetlugeja lahendusi, näiteks läbipääsusüsteemides.