掃描儀圖像采集與處理技術研究

掃描儀圖像采集與處理技術研究

  課題主要內容：

① 查閱國內外相關文獻做，了解掃描儀圖像采集與處理技術研究發展，以及在相關行業中的重要性；

② 查閱資料，了解國內外有關書課題關系的現狀，及本課題研究的目的、意義和重要性；確定本課題的主要研究內容及其研究方法，設計實驗方案、實驗步驟并確定數據處理的方法；

③ 進行掃描儀為主相關的圖像采集與處理技術研究的實驗，處理測試并分析實驗數據，改善實驗方案，做補充實驗，分析得出合理的實驗結論。

④ 論文結果及其分析。總結論文中的結果，分析整個過程所遇到的問題和收獲，并且建議相關技術在生產中的重要性以及意義。

⑤ 對優化后的技術效果進行客觀測試和主觀評價。

① 對工具書及文獻有一定的檢索能力；

② 能正確且熟練使用辦公軟件撰寫論文并按要求排版；

③ 實驗方案合理，實驗結果或數據可靠，能對論文中的論點提供依據；

③ 論文：字數不少于15000字，格式規范、結構合理、行文流暢、邏輯性強；

④ 能運用所學印刷基礎知識為本課題研究服務，所做研究對印刷等實際生產具有指導作用。

題目：掃描儀圖像采集與處理技術研究

1. 結合課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述

1) 研究背景：

掃描儀通過數字化輸入將照片，圖紙等實物數字化，變成計算機可以顯示、編輯、存貯的格式，廣泛應用于廣告設計、現代辦公領域、輕印刷、報社、出版社、包裝行業乃至蒙庭、學校、個人工作室進行文字錄用、文檔制作、圖文數據庫管理、傳真、復印、電子函件等領域。掃描儀可以分為兩大類，普通掃描儀和專業掃描儀分別適用不同的用途。家庭辦公比較適合使用普通掃描儀，專業掃描儀可以適合工程制圖、藝術品復制和軍事等領域要求，促進了國家信息化的建設，掃描儀出現時間比較早，現在主流平臺式掃描儀，價格合理，使用方便，而掃描儀參數調整，原稿設計，后期處理也一直是專業辦公系統所需，也是企業必備，在現代社會我們必須注重了解掃描儀，才能在掃描行業中得到優良產品。

2) 研究的現狀：

掃描儀廣泛應用于印刷等多領域，是重要的光機電一體化設備。在我國高速發展的今天，很多行業要求對大幅面的資料進行存檔，因此對掃描儀的技術需求更是日益增加，同時促進了對掃描儀的研發與生產。而國內電子科技大學的祖力[10]發表了跟掃描儀相關的論文，主要提到掃描儀在圖像采集中：CCD的圖像采集軟件系統的設計與實現，主要是論述基于多 CCD B0 大幅面文檔掃描儀軟件系統及硬件的體系結構，在大幅面掃描儀軟件系統的結構清晰化提出了詳細解釋，解決了工程掃描儀獲取到的大多圖像所占內存空間比較大，在圖像處理過程中需要進行大量的運算和內存的分配釋放等操作時存在的問題。同時華南理工大學的關振明[11]在掃描儀研究論文中指出針對基于CIS的圖像采集處理設備的系統軟件進行研究，希望提出一套通用的設計方法。論文設計了相應的系統構架，進行系統任務分配，以及對 SPORT 口主從通信、網口上位機通信等主要模塊進行了設計分析。該系統具有高速實時、系統穩定、成本低、開發周期短等優點。該研究成果具有廣闊的實際應用前景。掃描儀的主要工作是完成把圖像的光信號轉換模擬信號，之后再轉換成計算機能夠識別的數字信號。而掃描到的圖像經過采集與原稿的對比，主要評價方式可以通過：分辨率，色彩灰度，CMYK等數據進行分析。在掃描過程中也有圖像畸變問題，在這方面的研究周文[1]針對掃描儀誤差校正的應用進行了研究提出掃描儀對掃描儀產生誤差的原因進行了分析，在研究其變化規律的基礎上，提出用分段參數修正的方法對圖像進行標定，該方法在對產生畸變誤差的原因和特點進行分析的基礎上，將從掃描儀獲取的圖像進行灰度變化和細化處理，通過MFC編程獲取標定板上圓心的實際坐標并存儲于結構體中，然后將其與標定板的理論圓心坐標進行對比分析，得到掃描儀誤差的規律，最后根據誤差分布規律，采用分段系數補償的方法，對掃描圖像進行標定，實驗結果表明經過誤差標定后能夠較好地消除圖像的畸變誤差。掃描在雖然方便實用，但是在掃描色差問題也一直是生產關中受到關注的。為了研究和解決掃描色差問題，按照ICC制定的開放式色彩管理標準，采用一元線性回歸算法建立掃描儀色彩修正文件，實現了基于印刷反射的掃描儀色彩管理。將原告各實地色塊的實測L*a*b*值與經過掃描儀掃描后得到的L*a*b*值進行對比，在此基礎上采用一元線性回歸的方法進行擬合，并通過分析不同紙張對掃描儀顏色偏差的影響，建立掃描儀色彩修正模型；完成不同掃描儀色彩修正，這對色彩管理應用以及掃描儀應用水平都有促進意義[8]。根據近四年的中國掃描儀研究年度報告表明掃描儀由于受到新一代的數碼相機新科技沖擊，原因同樣是設備圖文采集后與原稿質量評價對比差異的優缺，這就形成了掃描儀與數碼相機相互對比的一種競爭狀態，數碼相機雖然技術先進，但是并未能取代掃描儀，所以現在研究掃描儀在圖像采集與其采集后期處理的技術研究，并且跟數碼相機系列的新科技對比，也是近年相關學術界研究的重要課題，也是掃描儀發展的規律。

3）研究的意義：

近幾年掃描技術的發展飛速，促進平臺式掃描儀的研究，在近時期，對掃描儀的原稿調整與處理工藝的應用研究并不多，究其原因有兩點：經濟發展飛速，掃描新技術制約了掃描儀技術性設計的發展，掃描儀現多數為簡化輕型，大多數研究都是關于掃描儀技術上的改進和校正工藝技術，少有研究專研掃描儀原稿對比以及后期處理最佳效果，同時目前基本更多考慮的是滿足一般大眾化掃描功能的需求，沒有條件在技術調整和工藝上有更高的要求；第二點，雖然在復制圖像過程中有很多不同種方法，例數碼相機掃描等，而掃描儀相機雖然現在不是主流研究方向，但是我們希望通過自己的研究以及對比，在掃描儀圖像采集中與處理中與另外的采集方式，設計原稿并且通過實驗來分析，到底如何調整才能使得復制品接近原稿，這一研究在如今新科技掃描方式中既有重要的實用意義，既然平板掃描儀依然占有大部分市場，說明其實用性還是體現其存在的可靠性。本文結合新技術背景下，傳統掃描儀如何在當今科技沖擊下存在意義，針對圖像的特性進行實驗分析，得出結論。進行主觀評價以及客觀評價。

參考文獻：

周文．掃描儀誤差校正的應用研究[J]．現代計算機(專業版)，2014,5(23):25-60.

楊宇翔．圖像超分辨率重建算法研究[J]．中國科學技術大學，2013,10:1-30.

段俊歡，基于CIS的圖像采集處理設備的硬件設計與實現[D]．華南理工大學，2013:1-75.

陳春霞，修連存，高揚．巖心掃描儀相機控制軟件系統的研制與開發[J]．現代科學儀器，2014-4:50-54.

金志敏．印刷色彩管理研究[D]．齊魯工業大學，2013:1-78.

陳哲．基于原稿顏色的基色選擇及分色方法研究[D]．北京印刷學院，2013:1-69.

呂茹茹．數碼復印機原稿信息采集與處理系統研究[D]．南京林業大學，2011:1-18.

胡媛，司占軍．基于印刷原稿的掃描儀色彩管理的研究[J]．中國印刷與包裝研究，2011,1(3):1-5.

趙松．三維激光掃描儀與數碼相機聯合標定方法研究[D]．解放軍信息工程大學，2012:1-80. 

祖力．CCD的圖像采集軟件系統的設計與實現[D]．電子科技大學，2012:1-112.

關振明．基于CIS的圖像采集處理設備的系統軟件研究[D]．2013,5:1-75.

2. 選題依據、主要研究內容、研究思路及方案

1) 選題依據

    通過文獻與圖書館查閱相關資料，和所學知識印刷工藝等更與掃描儀技術息息相關，了解到掃描儀現研究少有與新數碼相機技術工藝上對比，并且研究和提出圖像采集與處理的相關方案，更重要的是采集過后，處理圖像使得其更接近原稿更需要通過實驗驗證，數據分析方可運用于生產中，與數碼相機對比的優缺點。隨著生活水平提高，不同生產對不同掃描技術都有各個需求，如辦公室掃描、企業生產掃描、個人資料圖文掃描等，這些技術都需要不同的掃描方式，人們對圖文采集這一塊要求越來越高，多數選擇數碼相機，但這并未影響掃描儀的存在，根進幾年市場報告調查，掃描儀還是占有多數份額，平臺式掃描儀還多數用于辦公室、企業、政府、學校等場所。本文就印刷技術工藝知識，通過文獻研究資料，以平板式掃描儀為主，和數碼相機掃描技術進行實驗探究掃描性能。后期處理為輔，使掃描儀能在企業生產或生活過程中有一定的幫助，對掃描儀發展能起到一定的建議，能滿足人們對不同技術的追求。

2) 主要研究內容

① 掃描儀主要成像原理和新數碼相機的技術區別。

② 掃描原稿材料的設計。

③ 掃描儀采集研究數據分析。

④ 針對掃描儀圖像采集分析并且進行優化處理。

⑤ 對優化后的技術效果進行客觀測試和綜合評價。

3) 研究思路及方案

①查閱文獻資料了解掃描儀在生產和生活中應用，它的發展歷史、成像原理，以及它的發展歷史。

②通過市場調研了解掃描儀近幾年市場情況、價格等討論存在意義。

③研究掃描儀圖像采集中跟現代新數碼相機等新技術的對比，找出其技術上的差異并提出原稿設計方案以及后期處理技術概要，并研究出其校正方法。

④記錄整理實踐、理論資料、總結實驗對結果進行分析，完成論文。