Skenery a skenovanie

Skener je zariadenie slúžiace na nepretržité čítanie: obrazu, čiarového kódu alebo magnetického kódu, rádiových vĺn atď. do elektronickej podoby (zvyčajne digitálnej). Skener skenuje sériové toky informácií, číta ich alebo registruje.

40-tych rokov Prvé zariadenie, ktoré možno nazvať progenitorom faxu/skenera, bolo vyvinuté na začiatku XNUMX škótskym vynálezcom. Aleksandra Butktorý je primárne známy ako vynálezca prvých elektrických hodín.

27. mája 1843 dostal Bain britský patent (č. 9745) na zlepšenie výroby a regulácie. elektriny Oraz vylepšenia časovača, NS elektrické tesnenie a potom urobil niekoľko vylepšení v inom patente vydanom v roku 1845.

Bain vo svojom popise patentu tvrdil, že pomocou týchto prostriedkov je možné kopírovať akýkoľvek iný povrch pozostávajúci z vodivých a nevodivých materiálov. Jeho mechanizmus však produkoval nekvalitný obraz a jeho používanie bolo neekonomické, hlavne preto, že vysielač a prijímač neboli nikdy synchronizované. Bainov koncept faxu bol o niečo vylepšený v roku 1848 anglickým fyzikom Frederica Bakewellováale prístroj Bakewell (1) tiež produkoval nekvalitné reprodukcie.

1861 Prvý prakticky fungujúci komerčne používaný elektromechanický fax sa nazýva „pantograf„(2) vynašiel taliansky fyzik Giovannigo Casellego. V XNUMX bol pantelegraf zariadením na prenos ručne písaného textu, kresieb a podpisov cez telegrafné linky. Je široko používaný ako nástroj na overovanie podpisov v bankových transakciách.

Stroj vyrobený z liatiny a vysoký viac ako dva metre, pre nás dnes neohrabaný, ale dosť v danej chvíli efektívnekonal tak, že odosielateľ napísal správu na plechový hárok nevodivým atramentom. Tento list sa potom pripevnil na zakrivenú kovovú platňu. Dotykové pero odosielateľa naskenovalo originálny dokument podľa jeho rovnobežných čiar (tri riadky na milimeter).

Signály sa prenášali telegraficky na stanicu, kde bola správa označená atramentom pruskej modrej, získaným ako výsledok chemickej reakcie, keďže papier v prijímacom zariadení bol impregnovaný ferokyanid draselným. Aby sa zabezpečilo, že obe ihly snímajú rovnakou rýchlosťou, použili konštruktéri dve extrémne presné hodiny, ktoré poháňali kyvadlo, ktoré bolo zase spojené s ozubenými kolesami a remeňmi, ktoré riadili pohyb ihiel.

1913 stúpa belinografkto mohol skenovať obrázky fotobunkou. Nápad Edward Belin (3) umožnil prenos cez telefónne linky a stal sa technickým základom pre službu AT&T Wirephoto. Belinograf to umožnilo posielať obrázky na vzdialené miesta cez telegrafné a telefónne siete.

V roku 1921 bol tento proces vylepšený tak, že pomocou neho bolo možné prenášať aj fotografie rádiové vlny. V prípade belinografu sa na meranie intenzity svetla používa elektrické zariadenie. Úrovne intenzity svetla sa prenášajú do prijímačakde svetelný zdroj dokáže reprodukovať intenzitu nameranú vysielačom ich vytlačením na fotografický papier. Moderné kopírky využívajú veľmi podobný princíp, pri ktorom svetlo zachytávajú počítačom riadené senzory a tlač je založená na laserová technológia.

3. Eduard Belin s belinografom

1914 Корнеплоды technológia optického rozpoznávania znakov (optické rozpoznávanie znakov), používané na rozpoznávanie znakov a celých textov v grafickom súbore, bitmapovej podobe, siahajú až do začiatku XNUMX. svetovej vojny. Potom toto Emanuel Goldberg i Edmund Fournier d'Albe nezávisle vyvinul prvé OCR zariadenia.

Goldberg vynašiel stroj schopný čítať znaky a premieňať ich na telegrafný kód. Medzitým d'Albe vyvinul zariadenie známe ako optofón. Bol to prenosný skener, ktorý sa dal posúvať pozdĺž okraja tlačeného textu, aby sa vytvorili zreteľné a zreteľné tóny, z ktorých každý zodpovedal konkrétnemu znaku alebo písmenu. Metóda OCR, aj keď sa vyvíjala desaťročia, funguje v princípe podobne ako prvé zariadenia.

1924 Richard H. Ranger vynález bezdrôtový fotorádiogram (4). Používa ho na odoslanie fotografie prezidenta Calvin Coolidge z New Yorku do Londýna v roku 1924, prvá fotografia, ktorá bola faxovaná cez rádio. Rangerov vynález bol komerčne využitý v roku 1926 a dodnes sa používa na prenos máp počasia a iných informácií o počasí.

4. Reprodukcia prvého fotoröntgenogramu od Richarda H. Rangera.

1950 Navrhol Benedict Cassin lekársky priamočiary skener predchádzal úspešný vývoj smerového scintilačného detektora. V roku 1950 Cassin zostavil prvý automatizovaný skenovací systém, ktorý pozostával z motorom poháňaný scintilačný detektor pripojený k reléovej tlačiarni.

Tento skener slúžil na vizualizáciu štítnej žľazy po podaní rádioaktívneho jódu. V roku 1956 Kuhl a jeho kolegovia vyvinuli skener Cassin, ktorý zlepšil jeho citlivosť a rozlíšenie. S vývojom orgánovo špecifických rádiofarmák sa komerčný model tohto systému široko používal od konca 50. do začiatku 70. rokov XNUMX. storočia na skenovanie hlavných orgánov tela.

1957 stúpa bubnový skener, prvý navrhnutý na prácu s počítačom na vykonávanie digitálneho skenovania. Postavil ho tím pod vedením amerického Národného úradu pre štandardy Russell A. Kirsch, pri práci na prvom interne naprogramovanom (uloženom v pamäti) počítači v Amerike, Standard Eastern Automatic Computer (SEAC), ktorý umožnil Kirschovej skupine experimentovať s algoritmami, ktoré boli predchodcami spracovania obrazu a rozpoznávania vzorov.

Russell a Kirshovi ukázalo sa, že univerzálny počítač by sa dal použiť na simuláciu mnohých logík rozpoznávania znakov, ktoré boli navrhnuté na implementáciu do hardvéru. To bude vyžadovať vstupné zariadenie, ktoré dokáže previesť obrázok do vhodnej podoby. uložiť do pamäte počítača. Tak sa zrodil digitálny skener.

Skener CEAC použil rotujúci bubon a fotonásobič na detekciu odrazov od malého obrazu namontovaného na bubne. Maska umiestnená medzi obrázkom a fotonásobičom bola mozaikovitá, t.j. rozdelil obrázok do polygonálnej siete. Prvým obrázkom naskenovaným na skeneri bola fotografia 5×5 cm Kirschovho trojmesačného syna Waldena (5). Čiernobiely obrázok mal rozlíšenie 176 pixelov na stranu.

60-90-te roky dvadsiate storočie Prvá technológia 3D skenovania vznikla v 60. rokoch minulého storočia. Prvé skenery používali svetlá, fotoaparáty a projektory. Kvôli hardvérovým obmedzeniam presné skenovanie objektov často vyžadovalo veľa času a úsilia. Po roku 1985 ich nahradili skenery, ktoré dokázali na snímanie daného povrchu využiť biele svetlo, lasery a tieňovanie. Pozemné laserové skenovanie stredného dosahu (TLS) bol vyvinutý z aplikácií vo vesmíre a obranných programoch.

Hlavným zdrojom financovania týchto špičkových projektov boli americké vládne agentúry, ako napríklad Agentúra pre obranné pokročilé výskumné projekty (DARPA). Toto pokračovalo až do 90. rokov XNUMX. storočia, kedy bola táto technológia uznaná ako cenný nástroj pre priemyselné a komerčné aplikácie. Prelom, pokiaľ ide o komerčnú implementáciu 3D laserové skenovanie (6) bol vznik systémov TLS založených na triangulácii. Revolučné zariadenie vytvoril Xin Chen pre Mensi, ktorý v roku 1987 založili Auguste D'Aligny a Michel Paramitioti.

5. Prvý obrázok naskenovaný skenerom SEAC

6. Vizualizácia pozemného skenovacieho lasera TLS

1963 Nemecký vynálezca Rudolf Hell predstavuje ďalšiu prelomovú inováciu, chromograf, v štúdiách označovaný ako „prvý skener v histórii“ (hoci ho treba chápať ako prvé komerčné zariadenie svojho druhu v polygrafickom priemysle). V roku 1965 vynašiel stavebnicu prvý elektronický systém písania s digitálnou pamäťou (počítačová súprava) spôsobil revolúciu v polygrafickom priemysle na celom svete.. V tom istom roku bol predstavený prvý „digitálny skladateľ“ – Digiset. Komerčný skener DC 300 od Rudolfa Hella z roku 1971 bol oslavovaný ako prelomový skener svetovej triedy.

7. Vynálezca čítacieho stroja Kurzweil.

1974 začiatok OCR zariadeniaako ho poznáme dnes. Vtedy to bolo založené Počítačové produkty Kurzweil, Inc. Neskôr známy ako futurista a propagátor „technologickej singularity“, vynašiel revolučnú aplikáciu techniky skenovania a rozpoznávania znakov a symbolov. Jeho nápad bol vybudovanie čítacieho stroja pre nevidiacich, ktorá umožňuje ľuďom so zrakovým postihnutím čítať knihy prostredníctvom počítača.

Ray Kurzweil a jeho tím vytvorili Kurzweilov čítací stroj (7) a Softvér technológie Omni-Font OCR. Tento softvér sa používa na rozpoznávanie textu na skenovanom objekte a jeho konverziu na údaje v textovej forme. Jeho úsilie viedlo k vývoju dvoch techník, ktoré boli neskôr a stále majú veľký význam. Hovoriac o syntetizátor slov i plochý skener.

Plochý skener Kurzweil zo 70. rokov. nemal viac ako 64 kilobajtov pamäte. Postupom času inžinieri zlepšili rozlíšenie skenera a kapacitu pamäte, čo týmto zariadeniam umožňuje snímať obrázky až do 9600 dpi. Optické skenovanie obrazu, textu, ručne písané dokumenty alebo predmety a ich konverzia na digitálny obraz sa stal široko dostupným začiatkom 90. rokov.

V storočí 5400 sa ploché skenery stali lacnými a spoľahlivými zariadeniami, najskôr pre kancelárie a neskôr pre domácnosti (najčastejšie integrované s faxmi, kopírkami a tlačiarňami). Niekedy sa to nazýva reflexné skenovanie. Funguje to tak, že sa naskenovaný objekt osvetlí bielym svetlom a načíta sa intenzita a farba svetla, ktoré sa od neho odráža. Sú navrhnuté na skenovanie výtlačkov alebo iných plochých, nepriehľadných materiálov a majú nastaviteľnú hornú časť, čo znamená, že sa do nich ľahko zmestia veľké knihy, časopisy atď. .

1994 3D Scanners uvádza na trh riešenie tzv REPLIKA. Tento systém umožnil rýchlo a presne skenovať objekty pri zachovaní vysokej úrovne detailov. O dva roky neskôr ponúkla tá istá spoločnosť Technika ModelMaker (8), propagovaná ako prvá taká presná technika na „zachytenie skutočných XNUMXD objektov“.

2013 Apple sa pripája Snímače odtlačkov prstov Touch ID (9) pre smartfóny, ktoré vyrába. Systém je vysoko integrovaný so zariadeniami iOS a umožňuje používateľom odomykať zariadenie, ako aj nakupovať v rôznych digitálnych obchodoch Apple (iTunes Store, App Store, iBookstore) a overovať platby Apple Pay. V roku 2016 prichádza na trh fotoaparát Samsung Galaxy Note 7 vybavený nielen snímačom odtlačkov prstov, ale aj snímačom očnej dúhovky.

8. Jeden z modelov scanera 3D ModelMaker

9. Touch ID Scanner na iPhone

Klasifikácia skenera

Skener je zariadenie slúžiace na nepretržité čítanie: obrazu, čiarového kódu alebo magnetického kódu, rádiových vĺn atď. do elektronickej podoby (zvyčajne digitálnej). Skener skenuje sériové toky informácií, číta ich alebo registruje.

Nejde teda o bežnú čítačku, ale o čítačku krok za krokom (napríklad skener obrázkov nezachytí celý obrázok v jednom momente ako fotoaparát, ale namiesto toho zapíše postupné riadky obrázka – takže skener číta hlava sa pohybuje alebo médium sa skenuje pod ňou).

optický skener

Optický skener v počítačoch periférne vstupné zariadenie, ktoré prevádza statický obraz reálneho objektu (napríklad listu, povrchu zeme, ľudskej sietnice) do digitálnej podoby na ďalšie počítačové spracovanie. Počítačový súbor, ktorý je výsledkom skenovania obrázka, sa nazýva skenovanie. Optické skenery sa používajú na prípravu spracovania obrazu (DTP), rozpoznávanie rukopisu, systémy zabezpečenia a kontroly prístupu, archiváciu dokumentov a starých kníh, vedecký a lekársky výskum atď.

Typy optických skenerov:

• ručný skener
• plochý skener
• bubnový skener
• skener diapozitívov
• filmový skener
• Skener čiarového kódu
• 3D skener (priestorový)
• knižný skener
• zrkadlový skener
• hranolový skener
• optický skener

magnetický

Tieto čítačky majú hlavy, ktoré čítajú informácie zvyčajne napísané na magnetickom prúžku. Takto sa ukladajú informácie napríklad na väčšine platobných kariet.

digitálne

Čítačka číta informácie uložené v zariadení prostredníctvom priameho kontaktu so systémom v zariadení. Používateľ počítača je teda okrem iného autorizovaný pomocou digitálnej karty.

Rádio

Čítačka rádiom (RFID) číta informácie uložené v objekte. Typický rozsah takejto čítačky je od niekoľkých do niekoľkých centimetrov, aj keď obľúbené sú aj čítačky s rozsahom niekoľko desiatok centimetrov. Pre jednoduchosť použitia čoraz častejšie nahrádzajú riešenia magnetických čítačiek, napríklad v systémoch kontroly vstupu.