摘 要： 扫描仪是我们办公中常用的计算机输入设备，是能够全面快速输入数据、文字、图形以及图像的输入设备。而大幅面扫描仪不同于一般的平板式扫描仪,它是用来满足大量不同的扫描需要，比如CAD应用中的黑白扫描，GIS应用中的分类扫描，和大幅面复制的真彩扫描等，提供专业快速的彩色和黑白扫描，通过各种附加选项可以优化您的扫描需求。本文重点介绍大幅面扫描仪的扫描原理及使用方法。
关键词：输入设备；扫描原理；使用方法
1 大幅面扫描仪简介
扫描仪是一种高精度的光电一体化产品,是继键盘、鼠标之后主要的计算机输入设备。而大幅面扫描仪一般指扫描幅面为AO 幅(扫描宽度为900mm ,长度不限) 或以上的扫描仪,又称工程图纸扫描仪。跟一般的扫描仪不同,它主要应用于工程建筑、广告制作、地理信息系统( GIS) 、计算机辅助设计(CAD) 等领域,常用于彩色海报、建筑草图、工程图、地图、地形图、美术图的扫描等, 为全球CAD、AEC和GIS行业提供经济有效的解决方案。
2 大幅面扫描仪的工作原理
2.1 大幅面扫描仪的光路特性
一般来说扫描仪包括扫描头、主板、机械机构、光学系统等四个部分。扫描头由线状CCD(电荷藕合器件)组成，它的作用是实现光电转换，其精度直接影响扫描图像的还原程度；主板包括CPU , A/D转换器、接口等部分，主要完成图像数据转换，与微机接口等功能，它控制扫描仪的整个工作过程；机械机构主要由步进电机和导轨组成；光学系统包括光源、光路、镜头等。
扫描仪工作时，从光学原理上,通常扫描仪采用的是电荷藕合器件(CCD) 成像技术,即光源发出的光照射在扫描原稿上产生了反射光(对于纸介质) 或透射光(对于胶片),经光学系统(透镜) 将其聚焦到CCD 上,而CCD 是一个包含着一排有许多紧密排列的感光元件构成的集成电路, 然后进行A/D转换及处理，生成相应的数字信号，经过扫描仪CPU处理后，图像数据暂存在其缓冲器中，为输入计算机做好准备，传送给计算机。由于CCD 中排列的感光元件有限,为了提高分辨率,通常在大幅面扫描仪上采用多组CCD 成像装置,将分段摄取的文本资料经扫描仪处理系统组合起来,成为一条完整的线性影像。大幅面扫描仪由于扫描的图稿幅面大,大都采用了滚筒式走纸机构。扫描时扫描头是固定的,图纸在走纸机构控制下移动,将图纸全部扫描一遍,一幅完整的图像就输入到计算机中去了。
2.2 扫描仪的性能指标
扫描仪的性能指标主要有分辨率、灰度级、色彩数、以及扫描速度、扫描幅面、扫描仪接口类型。对大幅面扫描仪很重要的还有走纸方式、消蓝去污能力、扫描参数的设置等。
2.2.1 分辨率
分辨率是指扫描仪对图像细节的表现能力,通常用每英寸长度上扫描图像所含有的像素点的个数来表示,记作每英寸点数(dpi) 。多数扫描仪的分辨率在300 dpi 至2400 dpi 之间。一个具有高分辨率的图像会比同样大小的低分辨率图像显示更多更小的像素。因此高分辨率图像通常会比低分辨率的图像显示更多的细节和更广泛的色彩范围。然而，高分辨率图像会产生更大的文件从而产生与磁盘空间、存储时间相关的缺点。扫描仪分辨率越高，扫描得到的图像越平滑。
2.2.2 灰度级
灰度级是黑白图片或扫描设置中的一项用语，表示灰度图像的亮度层次范围。级数越多则扫描图像的亮度范围越大,层次越丰富。指的是组成图像的256个灰色调区域。大幅面扫描仪捕捉最大精度的14 位灰度,并将其中最佳的8 位传递到计算机中来增强灰度的精确度。同时还可以进行灰度平衡调整，可以保证一个扫描图像中的灰色元素以中性灰色显示的一项。通常被认为是最适当的技术使图像中的灰色元素以中性灰色显示，而图像中的其他元素则会以真色彩再现。
2.2.3 色彩数
色彩数表示彩色扫描仪所能产生的颜色范围。通常以每个像素点上颜色的数据位数(bit) 来表示,比如常说的真彩色图像指的是每个像素点的颜色用24 位二进制数表示,共可表示224= 168M种颜色,通常称这种扫描仪为24 位真彩色扫描仪。色彩数越多扫描图像越鲜艳真实。大幅面扫描仪的色彩数为24 位真彩色,彩色扫描时,它捕捉最大精度的36 位色彩,并将最佳的24 位彩色传递到计算机中来增强色彩的保真度。而实时色彩修正和二维色彩锐化、柔化、斑点过滤等功能,则可以提供与原图有很大变化的更好的扫描结果。
2.2.4 扫描速度
扫描速度有多种表示方法，通常用在指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间表示。比如大幅面扫描仪扫描黑白图纸且分辨率为400DPI 时，其扫描速度可以达到每秒8 英寸。
2.2.5 扫描幅面
扫描幅面表示可扫描图纸的最大尺寸,大幅面扫描仪的扫描幅面一般为A0 ,即宽度为900mm ,长度则不限。今天我们介绍的这款大幅面扫描仪的扫描幅面为介质最大宽度1092mm ,扫描宽度为914mm。
2.2.6 接口类型
IEEE1394 火线接口(FIRE WIRE) 。IEEE1394 支持的传输速率有100Mbps、200Mbps、400Mbps , 将来会提升到800Mbps、1Gbps、1. 6Gbps。它不需要控制器,可以实现对等传输,同样支持即插即用。由于传输速率快,现在的大幅面扫描仪一般都采用这种接口。目前大幅面扫描仪支持400Mbps 的IEEE1394 接口和SCSI 两种接口标准。
3 大幅面扫描仪的使用
3.1 扫描前的准备
3.1.1 预热。
扫描仪在刚开启的时候,光源的稳定性较差,而且光源的色温也没有达到扫描仪正常工作所需的色温,此时扫描输出的图像往往饱和度不足。所以扫描前,先要将扫描仪开启预热,大幅面扫描仪预热差不多十分钟左右，进纸灯、诊断灯和预热灯都熄灭了只有电源灯亮着时，说明扫描仪已经预热好了，可以进行扫描工作了。
3.1.2 整理扫描介质。
清洁介质,尽量使介质平整。大幅面扫描仪最常扫描的是工程图纸、地图、地形图、广告纸等,各种纸张介质的性质相差甚远,所以扫描前一定要注意各介质的特性。扫描介质有薄有厚，需要特殊的“厚介质扩展接口”使用厚纸板的几口会影响扫描仪镜头边界线的控制，即镜头的缝合。镜头缝合选项可以在使用扩展设备处理厚介质的图像时可以调节缝合参数。比如,以前常用薄膜纸来描绘相应的工程图或是地形图,由于薄膜纸存放时间长久后比较脏且皱折很多,扫描时非常容易出现卡纸、损坏图纸的情况。所以,可以用扫描仪配套的光滑透明硬薄膜,将图纸夹在其中间进行扫描,既不会弄脏镜头、卡纸、损坏图纸,也不会出现扫描失
真的情况。
3.1.3 根据用户要求设定扫描参数。
扫描的参数包括扫描的模式(BW自适应、灰度、BW照片、ADL+ RGB彩色、索引色、分类彩色等) 、分辨率DPI、扫描的纸幅(大小) 、亮度、饱和度、保存的文件格式等。比如扫描纸幅大小的设定,大幅面扫描仪一般具有自动检测纸幅大小的功能(扫描前先走纸一次,然后纸张自动返回,再走纸扫描) 。这种扫描方式存在的弊端是当纸张皱折较多时,容易出现退纸时卡纸的情况。大幅面扫描仪也支持这种扫描方式,不过在其扫描面板上详细标明了A4 至超A0 纸幅的大小尺寸,可以方便地查看纸张的大小。所以,扫描前直接规定扫描的纸幅大小或是规定纸幅宽度,减少检测纸幅所带来的卡纸的危险。
3.2 扫描时的注意事项
扫描时如果出现卡纸的情况,要马上按“停止”按钮,停止扫描,防止进一步损坏图纸。扫描方式如果是黑白扫描或是灰度扫描时,扫描的时间较短,走纸比较快,这时若图纸长度较长时,要注意出纸那边的空间情况,以免其他东西弄坏图纸。扫描方式可以选择预扫然后再正式扫描,或是一次性扫描到文件两种。如果扫描结果不满意,则可重新设定相关的参数,再进行扫描。
3.3 扫描结果的处理
扫描仪都配套有相关的扫描软件,这些软件可以对扫描结果进行简单的图像处理。大幅面彩色扫描仪配套的是功能强大的Wide Image 软件,它支持预扫及预览、文件格式转换、色调调整控制、旋转和倾斜校正、精确测量、浏览和缩放、扫描后图像处理等功能。
总之，我们在日常办公的使用过程中应该注意这些扫描原理和使用技巧，才能有效保证扫描仪的扫描质量和提高我们的工作效率。
参考文献：
[1]《扫描仪的使用和维护》印刷世界二期2005/2/20
[2] 《扫描仪的功能及其使用》电子暗房2003/ 2/12
[3]《文件扫描分辨率及其设置方法》办公自动化2007/3/12
[4]《扫描仪的扫描原理及相关知识》印前技术2002/2/9
[5] contex WIDEimage使用手册
