1. Изследване на скенери. Четци на щрихови кодове.
Видеосигнални матрични фотопреобразователи. Многоелементните
видеосигнални преобразователи са най-важната част на скенерите. При тези
преобразователи, аналогично на електроннолъчевите, на изхода на устройството се
получава видеосигнал, който може да се преобразува в цифрова форма с цел
компютърна обработка. В най-общ вид структурата на едно полупроводниково
матрично фотопреобразувателно устройство съдържа няколко основни блока :
 Матрица от фоточувствителни елементи;
 Блок за извеждане на генерирания от фоточувствителни елементи заряд и
евентуалното му съхраняване;
 Блок за преобразуване на зарядните пакети в електрически видеосигнал;
 Електронен блок за генериране на тактови и синхронизиращи импулси;
 Блок за предотвратяване на разминаването на вследствие на зарядно
претоварване.
Полупроводниковите матрични видеосигнални преобразователи могат да се
класифицират по различни признаци :
 Вид на фоточувствителните елементи
 Спектрален обхват (Фотоприемници за видимата или за инфрачервената
област)
 Характер на фоточувствителната матрица(линейна или двумерна).
Фоточувствителните елементи представляват структури със зарядно пренасяне
и работят по следния начин : под действието на външно напрежение в тях се образуват
обединени области, в които се събират фотонно генерираните фотоносители.
Натрупаният за определен период време заряд зависи от осветеността на елемента.
Блокът за извеждане и съхраняване на информационния заряд извлича последователно
натрупания в елементите на матрицата заряд и го подава към блока за преобразуване и
извеждане, където се формира видеосигнала.
Скенери. Скенерите са автоматични устройства за въвеждане на графична
информация. Те преобразуват графичната информация във цифров вид, без да е
необходимо потребителят да въвежда по отделно всеки графичен обект. Оригиналното
изображение се преобразува в електрически сигнал с помощта на видеосигнален
фотопреобразувател с линейна матрица. Полученият видеосигнал преминава през
аналогово-цифров преобразовател (АЦП), за да се получи удобен за компютърна
обработка цифров код. Линейната структура на фотопреобразувателя налага
изображението да се сканира ред по ред. В зависимост от начина, по който става това
различаваме следните конструкции скенери :
 Ръчни
 Плоски
 Барабанни
При ръчните скенери потребителят плъзга устройството по оригинала, така че
монтираният в него фотопреобразувател да премине последователно над цялото
изображение. За да се избегна изкривяване на образа, в конструкцията е предвиден
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 1- 28.09.10 // 13:58 LLJ

2. датчик за скоростта на преместване. Информацията от него се използва за определяне
на правилното местоположение на всяка сканирана точка. Ръчните скенери имат малки
размери и маса, най-евтини са и могат да се приспособяват към някои неравни
повърхности, но не са подходящи за сканиране на големи изображения.
При настолните скенери преместването на сензорната матрица се реализира по
автоматичен механизъм. Сканираният документ се поставя върху плоска стъклена
повърхност. Това позволява точно да се регулира стъпката на придвижване на
фотопреобразувателя от ред на ред и по този начин да се подобри качеството на
получения образ. Цената на тези устройства е най-висока, поради използването на
прецизен сканиращ механизъм.
При барабаните скенери листът хартия със сканираното изображение се увива
около въртящ се барабан, който го завърта покрай неподвижния видеосигнален
фотопреобразувател. Стъпката на придвижване може да се регулира точно, както при
настолните скенери, но конструкцията налага ограничението – материалът, върху
който е нанесен образът, да може да се увие около барабана.
В зависимост от това, дали могат да разпознават цветни изображения,
скенерите биват черно-бели и цветни. Черно-белите скенери се характеризират с броя
степени на сивото, които могат да възприемат. Необходимият на потребителя брой
сиви тонове зависи от вида на сканирания документ, например при чертежи са
достатъчни само две степени – черно и бяло, докато при снимки е желателно
използването на голям брой отенъци. Затова повечето скенери позволяват този
параметър да се задава при всяко сканиране, като изборът е от две степени до
максималния брой за конкретния скенер. Основният параметър на цветните скенери е
броят на използваните цветове. Той също може да се задава в зависимост от
съответното изображение. При съвременните скенери максималния брой на цветовете
достига до няколко милиона, като за кодирането на всяка точка се използват 24 бита.
Цветните скенери позволяват работа в черно-бял режим, когато се сканира текст или
чертеж. Така се намалява обема на информация и се увеличава скоростта на
сканирането.
Разделителната способност на скенерите се определя от най-малката стъпка, на
която може да се придвижи сканиращия механизъм. Тя може да бъде подобрена
софтуерно, чрез използване на интерполиращи алгоритми за вмъкване на
допълнителни точки между сканираните. Този подход не увеличава детайлността, но го
прави по-гладко.
Щрихови кодове. Bar - кодове.
Данните са представени с последователност от ивици с различна де белина и
разстояние между тях. За удобство кодираните цифри често се поставят по bar – кода.
Кодовете лесно се четат с помощта на светлинно перо или скенер. Светлинното перо
има светлочувствителен сензор и когато се прекара на bar – кода, светлите и тъмните
ивици се преобразуват в последователност от логически нива. Тези нива след това се
декодират, за да се получат данните. При използването на скенер bar – кодът се движи
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 2- 28.09.10 // 13:58 LLJ

3. напречно на прозореца на устройството. Този прозорец се сканира бързо отдолу нагоре
от тесен светлинен лъч и отразената от bar – кода светлина се улавя от
фоточувствителен сензор, който я преобразува в последователност от импулси. И при
двата варианта и при светлинното перо и при скенера има индикация, която показва
кога е прочетен невалиден код. Операторът може да опита да прочете отново. Едно от
приложенията на bar – кода е номерирането на артикулите в супермаркетите и при
други операции свързани с продажбата на стоки. Това се оказва полезно на щандовете,
в хранилища и складове. Идентификатора на артикула може бързо да бъде въведен в
компютър. Така се получават различни подобрения в ефективността на търговската
дейност.
Особености на кодирането – всяка цифра е представена с последователност от
редуващи се две черни и две бели ивици. Сумарната ширина на тези черни и бели
ивици е еднаква за всички символи. Затова скоростта на преместване на bar – кода не е
критична – времето за сканиране на всяка ивица може да се изрази като част от времето
за сканиране на цялата цифра. Тези части са относително независими от скоростта на
преместване, тъй като тя се изменя незначително по време на сканирането. Всяка
цифра може да се раздели на седем елемента, които са оцветени в черно или бяло.
Цифрите се кодират по различен начин в зависимост от това дали са в лявата или
дясната половина на bar – кода. Всички цифри в лявата половина имат нечетен брой
черни елементи и винаги започват с бела ивица, докато тези в дясната половина имат
четен брой черни елементи и винаги започват с черна ивица. Това позволява на скенера
да определи автоматично посоката на сканиране. Двете половини на bar – кода са
разделени с две черни разделителни ивици. Такива двойки ивици маркират също
началото и края на bar – кода. Използват се и други методи за кодиране.
Един от форматите използвани в Америка за номериране на артикулите е
UPC(Universal Product Code).
SSSpppp aaaaaC SSS - системен символ - номер на номериращата
организация;
pppp – номер на производителя;
aaaaa – номер на продукта-артикила;
С – контролен разряд;
Номерата на производителя и продукта заемат съответно лявата и дясната част
на bar – кода. Системния символ идентифицира версията на кода и типа на артикула.
Контролния разряд се използва при откриване и корекция на грешки.
Европейската система за номериране на артикулите EAN(European Article
Number ) включва двуцифрен код, който идентифицира страната и е съвместим с UPC.
Съществуват много различни формати, включително и такива за вътрешна
употреба в някои организации.
Грешки. Грешките при четене на bar – кода са рядкост в практиката.
Невалидно сканиране може да се получи, например, ако светлинното перо се движи
под остър ъгъл и по тази причина се сканира целия код. Тази ситуация се открива
лесно, защото ще липсва маркера за начало и край, а вероятно и част от данните.
Петната върху кода могат да причинят интерпретирането на белите елементи като
черни и обратно. В повечето случаи това води до получаване на неразпознаваем код.
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 3- 28.09.10 // 13:58 LLJ

4. Ако е открита грешка само в една цифра, тя може да се коригира с помощта а
контролния разряд. Индикацията за грешно сканиране се включва, ако се открие повече
от една невалидна цифра. Възможно е петното да предизвиква получаване на
разпознаваем код на друга цифра. Тази грешка се открива при проверка на контролния
разряд, който представлява сума по модул 10 от всички цифри в кода. В повечето
случаи по този начин се откриват грешки в повече от един разряд. Многократните
грешки, при които се получава вярна контролна сума, се случват извънредно рядко.
Алгоритъм за проверка на код EAN-13
Изчисляват се сумите:
Y = сумата на всички четни разряди на кода
X = сума на нечетните разряди на кода
Контрола
mod 10 = 3*X + Y
CF = mod 10 – (3*X + ‘Y без CF’)
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 4- 28.09.10 // 13:58 LLJ

5. СКАНЕРИ
Скенерите са автоматични устройства за въвеждане на графична информация.
Според начина на следене на графичния обект и въвеждането на информацията , биват
векторно следящи и растерни или сканиращи (скенери).
Автоматичните векторно следящи дигитайзери са сложни съоръжения с
компютърно управление, които използуват точен двукоординатен плотер. В
изпълнителния орган е разположен сензор, най-често оптичен (телевизионна камера).
Чрез целенасочено движение на изпълнителния орган устройството следи определени
вектори , въвеждайки техните координати и атрибути. При четене на сложни графични
изображения този метод е неефективен поради сложността на прехвърляне на една
линия на друга и объркване при пресичане на линии. Обикновено тези дигитайзери
имат стратегия- максимално обединяване на векторите, поради което управлението им
се осигурява само от мощен компютър. Поради високата цена малко са
разпространени.
Най-голямо приложение са получили растерно сканиращите автоматични
дигитайзери (скенери).
Основни характеристики и параметри:
- Разделителна способност- измерва се в dpi, определя способността на скенера
да възприема отделни детайли от оригиналното изображение и е пряко свързана с
параметрите на растера, може да е различна за двете измерения,
- Размер на сканираните документи- поддържат се основно три размера :
големи(11х17”), с типичен размер (8.5х11”) и малки за квитанции, преводи , визитни
картички и др.
- Монохроматичен (черно-бял), с градация на сивото (бройотличими степени
на сивото или цветен (брой отличи ми цветове - напр. До 16 милиона цвята при 24
битов резултат от сканирането на една точка).
- Скорост на сканиране - lpm, ppm
- Брой обхождания (пасове), необходими за сканирането на цветно
изображение,
- Диапазон на възприеманата (възпроизвежданата ) оптична плътност- това
е разликата между оптичната плътност на най-светлите и най-тъмни`те точки на
сканираното изображение. Измерва се в относителни единици и има стойности от 0.0
до 4. Дефинира се като отношението С между стойностите на коефициентите на
отразяване (пропускане) - мах-мин/макс.
- Точност
- Поддържани интерфейси - SCSI, IDE, AT, Nubus, USB, паралелен.
- Съвместимост на програмни продукти и стандартни - TWAIN - за въвеждане
на изображения от скенери и други източници.
- Комплектация :
 контролер, кабели.
 програмна среда и продукти за сканиране, редактиране и преработка:
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 5- 28.09.10 // 13:58 LLJ

6.  сканиране на зона
 филтрации
 обработки:
 слепване на сканирани ивици или области
 векторизация
 компресация
 преобразуване на графични формати
 OCR продукт за автоматично разпознаване на символи
 Механизми за документо манипулиране - автоматични подаващи и
сортиращи устройства, приставка за двустранно сканиране
 Приставка за сканиране на прозрачни оригинали
 параметри от общ характер-
 габарити, тегло,
 икономически
 надеждностни
 ергономични
КЛАСИФИКАЦИЯ
Съществуват следните основни категории скенери според употребата им:
- Ръчни (Hand held) скенери. Операторът сам движи скенера по
изображението , което иска да въведе. Ръчните скенери въвеждат обикновено
изображение до 4 инча- 10 см. И са с разрешаваща способност от 200 до 400 dpi. За
това те са по-добри за малки по размер изображения. Тъй като качеството на
сканирането зависи от стабилността на човешката ръка се използуват за
непретенциозни обработки. Основният проблем, с тясната област на сканиране, често
се решава чрез подходящо програмно осигуряване. Повечето програмни продукти
осигуряват функцията “слепване” , като обектът се въвежда и се разделя на ивици,
които се въвеждат по отделно , след което автоматично се слепват. Но независимо
колко добре движите сканера не е възможно да се движи с достатъчно постоянна
скорост. Повечето от ръчните сканери имат електронни измерители на скороростта,
които се опитват да синхронизират полученото изображение с реалната скорост на
сканиране, но ако ускорите или забавите ще получите смачкани и разтеглени области.
Също така ако се отклоните от идеалната права ще получите нагъвания в
изображението, затова някои модели притежават водачи с вградени или допълнителни
колела. Най-малките отклонения обаче правят невъзможно прецизното слепване.
- Плоски ( Flatbed) или още настолни скенери . Наподобяват копирни
апарати. Обектът за сканиране се поставя в плоска равнина . Работят с разрешаваща
способност от 300 до 1600 dpi ( с интерполация), размерът на работното поле е от А4 до
А3.
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 6- 28.09.10 // 13:58 LLJ

7. - Барабанни ( Drum) скенери - оригиналът се монтира върху прозрачен
барабан. При едновременно линейно движение на оптичен сензор и въртене на
барабана се снема информация за цвета и оптичната плътност на всяка точка от
оригинала. Разрешаващата способност на този вид скенери е до 4200 dpi.
Изключително качество и висока цена. Използуват се в професионалната издателска
дейност.
- Слайд (Slide) скенери. Постигат максимална разделителна способност- 4200
dpi.Работното им поле е обикновено с размера на слайдовете 35х35 мм или ивици с
широчина 35мм. Принципът на работа е коренно различен спрямо повечето типове
скенери, обработващи обикновено отразени лъчи, докато те обработват пропуснатите,
т.е. светлината трябва да преминава през оригинала. Но барабанните, а напоследък и
настолните плоски скенери, се предлагат и с приставки за прозрачни материали
(transparencies).
- Специализирани скенери.
УСТРОЙСТВО И РАБОТА
Сканирането на изображението представлява процес, при който работното
поле, върху което се поставя обекта, се обхожда (сканира) по аналогичен на
мониторите принцип, като чрез подходяща оптична система се фокусира светлинното
петно последователно върху всяка точка по предварително зададен алгоритъм.
Изпълнителният орган е фотосензор, който преобразува отразената от обекта светлина
в напрежение. Както при векторно следящите и тук е необходимо точно
двукоординатно движение на изпълнителния орган. В състава на устройствата от този
тип се различават следните основни елементи и блокове:
 Източник на светлина, механизъм за придвижването му,
 Формировател на светлинно петно,
 Блок за измерване, филтриране и преобразуване на отразената (пропусната от
изображението светлина - оптика, свето филтри, АЦП, механизъм за
превключване (завъртане на свето филтрите при трипасовите скенери,
 механизъм и блок за управление на придвижването на сканирания обект и или
сканиращата глава, стабилизация на движението и синхронизация на
сканирането
 блок за управление на процесите (управляващ процесор)
 блок за обработка на цифровите сигнали (сигнален процесор)
 блок за връзка с ЕИМ (интерфейсен процесор),
 Пулт за индикация и управление.
Основни фази и процедури на работа
Изисквания към сканирания оригинал
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 7- 28.09.10 // 13:58 LLJ

8. Скорост на сканиране и обмен
Големина на изходните файлове.
СТРУKТУРНА СХЕМА
АЛГОРИТМИ НА СКАНИРАНЕТО
Алгоритъмът на сканиране (обхождане) на изображението може да бъде в един
от следните варианти:
- права растерна последователност- най-разпространен, поради простата
реализация. Той има един съществен недостатък - наличието на обратен празен ход на
четящия орган. Това особено силно се отразява при изображения с голям формат, като
съществено намалява ефективната скорост на въвеждане,
- сканиране без обратен ход, за сметка на направлението на въвеждащия
орган. Ускорява се процесът на въвеждане, но се усложнява процеса на обработка на
прочетената информация,
- ротационно сканиране - характерно е наличието на празен ход, често и
значителен, ако ни интересува сканирането само на едно изображение, обикновено на
барабана са заредени много едновременно и независимо сканирани изображения.
- сканиране с променлива стъпка и възможност за преминаване в режим на
микросканиране.
- сканиране с няколко паралелни четящи органа, ориентирани паралелно по
посока на сканиране. Те са групирани по различен начин, но най-често в линия (както
във факс-апаратите) или в матрица. Това дава възможност да се анализира цялото
изображение или голям фрагмент от него, който се осветява равномерно, а отразената
светлина се насочва към матрица от светлочувствителни елементи - датчици от типа
CCD (Charge-Coupled-Divices или прибори със зарядна връзка), която преобразува
отразената светлина в електрически сигнал с различни напрежения- този тип елементи
са способни да разграничават 256 различни нива на интензитет. Сигналите за нивото на
всяка точка, получени в последователен код на изхода на CCD прибора, се
преобразуват от АЦП в цифров код, който се въвежда в ЕИМ.
Скенерите са скъпи устройства и се използуват обикновено като входни
устройства в системи за обработка на изображения, в документно обработващи
системи, за архивиране на документи , в биологията в медицината и в роботиката.
Всеки факсимилен апарат (факс) има вградени сканиращи функции.Много от
съвременните копирни апарати са съчетание от скенер и лазерен принтер.
Цветните скенери работят като монохромните, с тази разлика, че се използуват
три филтъра за пропускане на светлина от източника - червен, зелен и син.Източникът
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 8- 28.09.10 // 13:58 LLJ

9. на светлина при по-евтините скенери обхожда три пъти обекта (три паса), т.е. по един
пас за всеки цвят, със смяна на свето филтъра при всеки пас.По-бързите и по-скъпи
еднопасови скенери използуват или три различни източника на светлина за всеки
отделен цвят или един източник, който чрез подходящи системи на насочване се
фокусира през три филтъра. Освен това те трябва да са снабдени и с три отделни
светлочувствителни елемента.
Пределната физическа разрешаваща способност при плоските скенери е 800 до
1200 dpi За повишаването се използуват математически алгоритми за “попълване на
празнините в изображението”, изглаждащи кривите, които иначе ще изглеждат
накъсани. По този начин се създава впечатление за удвояване и даже за учетворяване
на реалната разделителна способност. Увеличената разрешаваща способност се отнася
до създадения файл на изображението. Софтуера генерира/интерполира яркостта на
изкуствено вмъкнатите пиксели чрез стойностите на два съседни реално сканирани
пиксела.Така ако се сканира например графика,гравюра или компютърно генериран
графичен обект с резки очертания,в случай на съседство на черен или бял реални
пиксели интерполацията ще генерира междинни пиксели с градация на сивото. Това ще
намали яркостта на изображението (ще го замъгли). Такова повишаване на
разделителната способност е безсмислено при документно обработка и OCR , когато се
работи без градации на яркостта. Интерполацията обаче работи добре за много видове
изображения, но до определени граници. В полиграфията се обработват професионално
висококачествени репродукции и изображения. Постигнатата по гореописаните начини
разделителна способност е от 1200 и дори 1600 dpi не е достатъчна. Решението на
проблема дават барабанните скенери. При тях се използува друг принцип на сканиране
на оригинала, фиксиран (залепен)върху празен въртящ се с висока скорост барабан.
Източникът на светлина, най-често халогенна лампа, осветява само една пътечка от
оригинала и е неподвижен спрямо сензора (фото умножител) в процеса на сканиране.
Сканирането е по точково, поради което се постига много висока разделителна
способност и по-широк диапазон на възприеманата оптична плътност. Някои от тези
скенери позволяват автоматично преобразуване на данните на сканираното
изображение от RGB ( Red, Green, Blue )- цветен модел, към използувания в
полиграфията четирицветен модел GMYK ( Cyan, Magenta, Yellow, Key ).
Scaneri_bar_kod_20100928.doc - 9- 28.09.10 // 13:58 LLJ