扫描仪图像采集与处理技术研究

扫描仪图像采集与处理技术研究

  课题主要内容：

① 查阅国内外相关文献做，了解扫描仪图像采集与处理技术研究发展，以及在相关行业中的重要性；

② 查阅资料，了解国内外有关书课题关系的现状，及本课题研究的目的、意义和重要性；确定本课题的主要研究内容及其研究方法，设计实验方案、实验步骤并确定数据处理的方法；

③ 进行扫描仪为主相关的图像采集与处理技术研究的实验，处理测试并分析实验数据，改善实验方案，做补充实验，分析得出合理的实验结论。

④ 论文结果及其分析。总结论文中的结果，分析整个过程所遇到的问题和收获，并且建议相关技术在生产中的重要性以及意义。

⑤ 对优化后的技术效果进行客观测试和主观评价。

① 对工具书及文献有一定的检索能力；

② 能正确且熟练使用办公软件撰写论文并按要求排版；

③ 实验方案合理，实验结果或数据可靠，能对论文中的论点提供依据；

③ 论文：字数不少于15000字，格式规范、结构合理、行文流畅、逻辑性强；

④ 能运用所学印刷基础知识为本课题研究服务，所做研究对印刷等实际生产具有指导作用。

题目：扫描仪图像采集与处理技术研究

1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述

1) 研究背景：

扫描仪通过数字化输入将照片，图纸等实物数字化，变成计算机可以显示、编辑、存贮的格式，广泛应用于广告设计、现代办公领域、轻印刷、报社、出版社、包装行业乃至蒙庭、学校、个人工作室进行文字录用、文档制作、图文数据库管理、传真、复印、电子函件等领域。扫描仪可以分为两大类，普通扫描仪和专业扫描仪分别适用不同的用途。家庭办公比较适合使用普通扫描仪，专业扫描仪可以适合工程制图、艺术品复制和军事等领域要求，促进了国家信息化的建设，扫描仪出现时间比较早，现在主流平台式扫描仪，价格合理，使用方便，而扫描仪参数调整，原稿设计，后期处理也一直是专业办公系统所需，也是企业必备，在现代社会我们必须注重了解扫描仪，才能在扫描行业中得到优良产品。

2) 研究的现状：

扫描仪广泛应用于印刷等多领域，是重要的光机电一体化设备。在我国高速发展的今天，很多行业要求对大幅面的资料进行存档，因此对扫描仪的技术需求更是日益增加，同时促进了对扫描仪的研发与生产。而国内电子科技大学的祖力[10]发表了跟扫描仪相关的论文，主要提到扫描仪在图像采集中：CCD的图像采集软件系统的设计与实现，主要是论述基于多 CCD B0 大幅面文档扫描仪软件系统及硬件的体系结构，在大幅面扫描仪软件系统的结构清晰化提出了详细解释，解决了工程扫描仪获取到的大多图像所占内存空间比较大，在图像处理过程中需要进行大量的运算和内存的分配释放等操作时存在的问题。同时华南理工大学的关振明[11]在扫描仪研究论文中指出针对基于CIS的图像采集处理设备的系统软件进行研究，希望提出一套通用的设计方法。论文设计了相应的系统构架，进行系统任务分配，以及对 SPORT 口主从通信、网口上位机通信等主要模块进行了设计分析。该系统具有高速实时、系统稳定、成本低、开发周期短等优点。该研究成果具有广阔的实际应用前景。扫描仪的主要工作是完成把图像的光信号转换模拟信号，之后再转换成计算机能够识别的数字信号。而扫描到的图像经过采集与原稿的对比，主要评价方式可以通过：分辨率，色彩灰度，CMYK等数据进行分析。在扫描过程中也有图像畸变问题，在这方面的研究周文[1]针对扫描仪误差校正的应用进行了研究提出扫描仪对扫描仪产生误差的原因进行了分析，在研究其变化规律的基础上，提出用分段参数修正的方法对图像进行标定，该方法在对产生畸变误差的原因和特点进行分析的基础上，将从扫描仪获取的图像进行灰度变化和细化处理，通过MFC编程获取标定板上圆心的实际坐标并存储于结构体中，然后将其与标定板的理论圆心坐标进行对比分析，得到扫描仪误差的规律，最后根据误差分布规律，采用分段系数补偿的方法，对扫描图像进行标定，实验结果表明经过误差标定后能够较好地消除图像的畸变误差。扫描在虽然方便实用，但是在扫描色差问题也一直是生产关中受到关注的。为了研究和解决扫描色差问题，按照ICC制定的开放式色彩管理标准，采用一元线性回归算法建立扫描仪色彩修正文件，实现了基于印刷反射的扫描仪色彩管理。将原告各实地色块的实测L*a*b*值与经过扫描仪扫描后得到的L*a*b*值进行对比，在此基础上采用一元线性回归的方法进行拟合，并通过分析不同纸张对扫描仪颜色偏差的影响，建立扫描仪色彩修正模型；完成不同扫描仪色彩修正，这对色彩管理应用以及扫描仪应用水平都有促进意义[8]。根据近四年的中国扫描仪研究年度报告表明扫描仪由于受到新一代的数码相机新科技冲击，原因同样是设备图文采集后与原稿质量评价对比差异的优缺，这就形成了扫描仪与数码相机相互对比的一种竞争状态，数码相机虽然技术先进，但是并未能取代扫描仪，所以现在研究扫描仪在图像采集与其采集后期处理的技术研究，并且跟数码相机系列的新科技对比，也是近年相关学术界研究的重要课题，也是扫描仪发展的规律。

3）研究的意义：

近几年扫描技术的发展飞速，促进平台式扫描仪的研究，在近时期，对扫描仪的原稿调整与处理工艺的应用研究并不多，究其原因有两点：经济发展飞速，扫描新技术制约了扫描仪技术性设计的发展，扫描仪现多数为简化轻型，大多数研究都是关于扫描仪技术上的改进和校正工艺技术，少有研究专研扫描仪原稿对比以及后期处理最佳效果，同时目前基本更多考虑的是满足一般大众化扫描功能的需求，没有条件在技术调整和工艺上有更高的要求；第二点，虽然在复制图像过程中有很多不同种方法，例数码相机扫描等，而扫描仪相机虽然现在不是主流研究方向，但是我们希望通过自己的研究以及对比，在扫描仪图像采集中与处理中与另外的采集方式，设计原稿并且通过实验来分析，到底如何调整才能使得复制品接近原稿，这一研究在如今新科技扫描方式中既有重要的实用意义，既然平板扫描仪依然占有大部分市场，说明其实用性还是体现其存在的可靠性。本文结合新技术背景下，传统扫描仪如何在当今科技冲击下存在意义，针对图像的特性进行实验分析，得出结论。进行主观评价以及客观评价。

参考文献：

周文．扫描仪误差校正的应用研究[J]．现代计算机(专业版)，2014,5(23):25-60.

杨宇翔．图像超分辨率重建算法研究[J]．中国科学技术大学，2013,10:1-30.

段俊欢，基于CIS的图像采集处理设备的硬件设计与实现[D]．华南理工大学，2013:1-75.

陈春霞，修连存，高扬．岩心扫描仪相机控制软件系统的研制与开发[J]．现代科学仪器，2014-4:50-54.

金志敏．印刷色彩管理研究[D]．齐鲁工业大学，2013:1-78.

陈哲．基于原稿颜色的基色选择及分色方法研究[D]．北京印刷学院，2013:1-69.

吕茹茹．数码复印机原稿信息采集与处理系统研究[D]．南京林业大学，2011:1-18.

胡媛，司占军．基于印刷原稿的扫描仪色彩管理的研究[J]．中国印刷与包装研究，2011,1(3):1-5.

赵松．三维激光扫描仪与数码相机联合标定方法研究[D]．解放军信息工程大学，2012:1-80. 

祖力．CCD的图像采集软件系统的设计与实现[D]．电子科技大学，2012:1-112.

关振明．基于CIS的图像采集处理设备的系统软件研究[D]．2013,5:1-75.

2. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案

1) 选题依据

    通过文献与图书馆查阅相关资料，和所学知识印刷工艺等更与扫描仪技术息息相关，了解到扫描仪现研究少有与新数码相机技术工艺上对比，并且研究和提出图像采集与处理的相关方案，更重要的是采集过后，处理图像使得其更接近原稿更需要通过实验验证，数据分析方可运用于生产中，与数码相机对比的优缺点。随着生活水平提高，不同生产对不同扫描技术都有各个需求，如办公室扫描、企业生产扫描、个人资料图文扫描等，这些技术都需要不同的扫描方式，人们对图文采集这一块要求越来越高，多数选择数码相机，但这并未影响扫描仪的存在，根进几年市场报告调查，扫描仪还是占有多数份额，平台式扫描仪还多数用于办公室、企业、政府、学校等场所。本文就印刷技术工艺知识，通过文献研究资料，以平板式扫描仪为主，和数码相机扫描技术进行实验探究扫描性能。后期处理为辅，使扫描仪能在企业生产或生活过程中有一定的帮助，对扫描仪发展能起到一定的建议，能满足人们对不同技术的追求。

2) 主要研究内容

① 扫描仪主要成像原理和新数码相机的技术区别。

② 扫描原稿材料的设计。

③ 扫描仪采集研究数据分析。

④ 针对扫描仪图像采集分析并且进行优化处理。

⑤ 对优化后的技术效果进行客观测试和综合评价。

3) 研究思路及方案

①查阅文献资料了解扫描仪在生产和生活中应用，它的发展历史、成像原理，以及它的发展历史。

②通过市场调研了解扫描仪近几年市场情况、价格等讨论存在意义。

③研究扫描仪图像采集中跟现代新数码相机等新技术的对比，找出其技术上的差异并提出原稿设计方案以及后期处理技术概要，并研究出其校正方法。

④记录整理实践、理论资料、总结实验对结果进行分析，完成论文。