Skannerit ja skannaus

Skanneri on laite, jota käytetään jatkuvasti: kuvan, viivakoodin tai magneettikoodin, radioaaltojen jne. lukemiseen sähköiseen muotoon (yleensä digitaaliseen). Skanneri skannaa sarjatietovirtoja, lukee tai rekisteröi ne.

40-luvulla Ensimmäisen laitteen, jota voidaan kutsua faksin/skannerin esi-isäksi, kehitti skotlantilainen keksijä XNUMX-luvun alussa. Aleksandra Butjoka tunnetaan ensisijaisesti nimellä ensimmäisen sähkökellon keksijä.

27. toukokuuta 1843 Bain sai brittiläisen patentin (nro 9745) valmistuksen ja sääntelyn parantamiseksi. sähköä Oraz ajastimen parannuksia, NS sähköinen tiiviste ja teki sitten joitain parannuksia toiseen vuonna 1845 julkaistuun patenttiin.

Patenttikuvauksessaan Bain väitti, että mitä tahansa muuta pintaa, joka koostuu johtavista ja johtamattomista materiaaleista, voidaan kopioida näillä keinoilla. Sen mekanismi tuotti kuitenkin huonolaatuisia kuvia ja oli epätaloudellista käyttää, lähinnä siksi, että lähetintä ja vastaanotinta ei koskaan synkronoitu. Bain faksikonsepti englantilainen fyysikko paransi sitä jonkin verran vuonna 1848 Frederica Bakewellmutta Bakewell-laite (1) tuotti myös huonolaatuisia jäljennöksiä.

1861 Ensimmäinen kaupallisesti käytetty käytännössä toimiva sähkömekaaninen faksi on nimeltään "virroitin"(2) keksi italialainen fyysikko Giovannigo Casellego. XNUMX-luvuilla pantelegrafi oli laite käsinkirjoitetun tekstin, piirustusten ja allekirjoitusten lähettämiseen lennätinlinjoilla. Sitä on käytetty laajalti allekirjoituksen varmistustyökaluna pankkitapahtumissa.

Valurautainen ja yli kaksi metriä korkea kone, meille nykyään kömpelö, mutta melkoinen tehokas tuolloinhän toimi antamalla lähettäjän kirjoittaa viestin tinalevylle sähköä johtamattomalla musteella. Tämä levy kiinnitettiin sitten kaarevaan metallilevyyn. Lähettäjän kynä skannasi alkuperäisen asiakirjan sen yhdensuuntaisia ​​viivoja noudattaen (kolme riviä millimetriä kohti).

Signaalit välitettiin lennättimellä asemalle, jossa viesti oli merkitty preussin sinisellä musteella, joka saatiin kemiallisen reaktion seurauksena, koska vastaanottavassa laitteessa oleva paperi oli kyllästetty kaliumferrosyanidilla. Varmistaakseen, että molemmat neulat skannaavat samalla nopeudella, suunnittelijat käyttivät kahta erittäin tarkkaa kelloa, jotka ajoivat heiluria, joka puolestaan ​​oli kytketty hammaspyöriin ja hihnoihin, jotka ohjasivat neulojen liikettä.

1913 nousee belinografijoka voisi skannata kuvia valokennon avulla. Idea Eduard Belin (3) salli lähetyksen puhelinlinjojen kautta ja siitä tuli AT&T Wirephoto -palvelun tekninen perusta. Belinografi tämä mahdollisti kuvien lähettämisen kaukaisiin paikkoihin lennätin- ja puhelinverkkojen kautta.

Vuonna 1921 tätä prosessia parannettiin niin, että valokuvia voitiin lähettää myös käyttämällä radioaallot. Belinografin tapauksessa valon voimakkuuden mittaamiseen käytetään sähkölaitetta. Valon voimakkuustasot välittyvät vastaanottimeenjoissa valonlähde voi toistaa lähettimen mittaaman voimakkuuden tulostamalla ne valokuvapaperille. Nykyaikaiset kopiokoneet käyttävät hyvin samanlaista periaatetta, jossa valo vangitaan tietokoneohjatuilla antureilla ja tulostus perustuu lasertekniikka.

3. Eduard Belin belinografin kanssa

1914 Root crops optinen merkintunnistustekniikka (optinen merkintunnistus), jota käytettiin hahmojen ja kokonaisten tekstien tunnistamiseen graafisessa tiedostossa, bittikarttamuodossa, ovat peräisin ensimmäisen maailmansodan alusta. Sitten tämä Emanuel Goldberg i Edmund Fournier d'Albe itsenäisesti kehittänyt ensimmäiset OCR-laitteet.

Goldberg keksi koneen, joka pystyy lukemaan merkkejä ja muuttamaan ne sellaisiksi lennätinkoodi. Sillä välin d'Albe kehitti optofonina tunnetun laitteen. Se oli kannettava skanneri, jota voitiin siirtää painetun tekstin reunaa pitkin erillisten ja erottuvien sävyjen tuottamiseksi, joista jokainen vastasi tiettyä merkkiä tai kirjainta. Vaikka OCR-menetelmä on kehitetty vuosikymmeniä, se toimii periaatteessa samalla tavalla kuin ensimmäiset laitteet.

1924 Richard H. Ranger keksintö langaton valokuvaradiogrammi (4). Hän käyttää sitä lähettääkseen kuvan presidentistä Calvin Coolidge New Yorkista Lontooseen vuonna 1924, ensimmäinen valokuva, joka lähetettiin faksilla radion kautta. Rangerin keksintöä käytettiin kaupallisesti vuonna 1926, ja sitä käytetään edelleen sääkarttojen ja muiden säätietojen välittämiseen.

4. Richard H. Rangerin ensimmäisen fotorentgenogrammin jäljennös.

1950 Suunnitellut Benedict Cassin lääketieteellinen suoraviivainen skanneri edeltää onnistunut suuntatuikeilmaisimen kehittäminen. Vuonna 1950 Cassin kokosi ensimmäisen automaattisen skannausjärjestelmän, joka koostui moottorikäyttöinen tuikeilmaisin kytketty reletulostimeen.

Tätä skanneria käytettiin kilpirauhasen visualisoimiseen radioaktiivisen jodin antamisen jälkeen. Vuonna 1956 Kuhl ja hänen kollegansa kehittivät Cassin-skannerikameraliittimen, joka paransi sen herkkyyttä ja resoluutiota. Elinspesifisten radiofarmaseuttisten valmisteiden kehityksen myötä tämän järjestelmän kaupallista mallia käytettiin laajalti 50-luvun lopulta 70-luvun alkuun kehon tärkeimpien elinten skannaamiseen.

1957 nousee rumpuskanneri, ensimmäinen suunniteltu toimimaan tietokoneen kanssa digitaalisen skannauksen suorittamiseksi. Sen rakensi Yhdysvaltain kansallisessa standardivirastossa johtama tiimi Russell A. Kirsch, työskennellessään Amerikan ensimmäisen sisäisesti ohjelmoidun (muistiin tallennetun) tietokoneen, Standard Eastern Automatic Computerin (SEAC) parissa, jonka ansiosta Kirschin ryhmä pystyi kokeilemaan algoritmeja, jotka olivat kuvankäsittelyn ja kuviontunnistuksen esiaste.

Russell ja Kirshovi kävi ilmi, että yleiskäyttöisellä tietokoneella voitaisiin simuloida monia laitteistoon ehdotettuja merkintunnistuslogiikoita. Tämä vaatii syöttölaitteen, joka voi muuntaa kuvan sopivaan muotoon. tallentaa tietokoneen muistiin. Näin syntyi digitaalinen skanneri.

CEAC skanneri käytti pyörivää rumpua ja valomonistin havaitakseen heijastukset pienestä rumpuun asennetusta kuvasta. Kuvan ja valomonistimen väliin asetettu maski tesselloitiin, ts. jakoi kuvan monikulmioruudukoksi. Ensimmäinen skannerilla skannattu kuva oli 5×5 cm valokuva Kirschin kolmen kuukauden ikäisestä pojasta Waldenista (5). Mustavalkokuvan resoluutio oli 176 pikseliä per sivu.

60-90-luvut XNUMX-luku Ensimmäinen 3D-skannaustekniikka luotiin viime vuosisadan 60-luvulla. Varhaiset skannerit käyttivät valoja, kameroita ja projektoreita. Laitteistorajoituksista johtuen kohteiden tarkka skannaus vei usein paljon aikaa ja vaivaa. Vuoden 1985 jälkeen ne korvattiin skannereilla, jotka pystyivät sieppaamaan tietyn pinnan valkoista valoa, lasereita ja varjostusta. Maanpäällinen keskipitkän kantaman laserskannaus (TLS) kehitettiin avaruus- ja puolustusohjelmien sovelluksista.

Näiden huippuprojektien päärahoituslähde tuli Yhdysvaltain valtion virastoilta, kuten Defence Advanced Research Projects Agencyltä (DARPA). Tämä jatkui 90-luvulle saakka, jolloin tekniikka tunnustettiin arvokkaaksi työkaluksi teollisiin ja kaupallisiin sovelluksiin. Läpimurto kaupallisessa toteutuksessa 3D laserskannaus (6) oli kolmiomittaukseen perustuvien TLS-järjestelmien syntyminen. Vallankumouksellisen laitteen loi Xin Chen Mensille, jonka Auguste D'Aligny ja Michel Paramitioti perustivat vuonna 1987.

5. Ensimmäinen SEAC-skannerin skannaama kuva

6. Maapohjaisen TLS-skannauslaserin visualisointi

1963 Saksalainen keksijä Rudolf Ad edustaa uutta läpimurtoinnovaatiota, kromografia, jota tutkimuksissa on kuvattu "historian ensimmäiseksi skanneriksi" (vaikka se pitäisi ymmärtää ensimmäisenä kaupallisena laitteena laatuaan painoteollisuudessa). Vuonna 1965 hän keksi sarjan ensimmäinen sähköinen kirjoitusjärjestelmä digitaalisella muistilla (tietokonesarja) mullisti painoteollisuuden ympäri maailmaa.. Samana vuonna esiteltiin ensimmäinen "digitaalinen kompositori" - Digiset. Rudolf Hellan kaupallinen DC 300 -skanneri vuodelta 1971 on ylistetty maailmanluokan skannereiden läpimurrona.

7. Kurzweil-lukukoneen keksijä.

1974 alku OCR-laitteetsellaisena kuin me sen nykyään tunnemme. Se perustettiin silloin Kurzweilin tietokonetuotteet, Inc. Myöhemmin tunnetuksi futuristina ja "teknologisen singulaarisuuden" edistäjänä hän keksi vallankumouksellisen sovelluksen merkkien ja symbolien skannaus- ja tunnistamistekniikalle. Hänen ideansa oli lukukoneen rakentaminen sokeille, jonka avulla näkövammaiset voivat lukea kirjoja tietokoneen kautta.

Ray Kurzweil ja hänen tiiminsä loivat Kurzweilin lukukone (7) ja Omni-Font OCR-teknologiaohjelmisto. Tätä ohjelmistoa käytetään tekstin tunnistamiseen skannatussa objektissa ja muuntaa se tiedoksi tekstimuodossa. Hänen ponnistelunsa johtivat kahden tekniikan kehittämiseen, jotka olivat myöhemmin ja ovat edelleen erittäin tärkeitä. Puheen ollen sanasyntetisaattori i tasoskanneri.

Kurzweil-tasoskanneri 70-luvulta. muistia oli enintään 64 kilotavua. Ajan myötä insinöörit ovat parantaneet skannerin resoluutiota ja muistikapasiteettia, jolloin nämä laitteet pystyvät sieppaamaan kuvia jopa 9600 dpi:n tarkkuudella. Optinen kuvan skannaus, текст, käsinkirjoitetut asiakirjat tai esineitä ja niiden muuntaminen digitaaliseksi kuvaksi tuli laajalti saataville 90-luvun alussa.

5400-luvulla tasoskannereista tuli edullisia ja luotettavia laitteita ensin toimistoihin ja myöhemmin koteihin (useimmiten integroituna faksilaitteisiin, kopiokoneisiin ja tulostimiin). Sitä kutsutaan joskus heijastavaksi skannaukseksi. Se toimii valaisemalla skannatun kohteen valkoisella valolla ja lukemalla siitä heijastuneen valon voimakkuuden ja värin. Ne on suunniteltu skannaamaan tulosteita tai muita litteitä, läpinäkymättömiä materiaaleja, ja niissä on säädettävä yläosa, mikä tarkoittaa, että niihin mahtuu helposti suuria kirjoja, aikakauslehtiä ja paljon muuta. Aiemmin keskilaatuisia kuvia monet tasoskannerit tuottavat nyt jopa XNUMX pikseliä tuumaa kohti. .

1994 3D Scanners lanseeraa ratkaisun nimeltä VASTAUS. Tämä järjestelmä mahdollisti kohteiden nopean ja tarkan skannauksen säilyttäen samalla korkean yksityiskohdan. Kaksi vuotta myöhemmin sama yritys tarjosi ModelMaker-tekniikka (8), mainostettiin ensimmäisenä tällaisena tarkana tekniikana "oikeiden XNUMXD-objektien vangitsemiseen".

2013 Apple liittyy Touch ID -sormenjälkitunnistimet (9) sen valmistamille älypuhelimille. Järjestelmä on integroitu iOS-laitteisiin, joten käyttäjät voivat avata laitteen lukituksen, tehdä ostoksia Applen eri digitaalisista liikkeistä (iTunes Store, App Store, iBookstore) ja todentaa Apple Pay -maksuja. Vuonna 2016 markkinoille tulee Samsung Galaxy Note 7 -kamera, joka on varustettu sormenjälkitunnistimen lisäksi myös iirisskannerilla.

8. Yksi ModelMaker 3D -skannerimalleista

9. Kosketa ID-skanneria iPhonessa

Skannerin luokitus

Skanneri on laite, jota käytetään jatkuvasti: kuvan, viivakoodin tai magneettikoodin, radioaaltojen jne. lukemiseen sähköiseen muotoon (yleensä digitaaliseen). Skanneri skannaa sarjatietovirtoja, lukee tai rekisteröi ne.

Kyseessä ei siis ole tavallinen lukija, vaan vaiheittainen lukija (esimerkiksi kuvaskanneri ei ota kameran tapaan koko kuvaa kerralla, vaan kirjoittaa kuvan peräkkäisiä rivejä - joten skannerin lukee pää liikkuu tai alta skannattava tietoväline).

optinen skanneri

Optinen skanneri tietokoneissa oheissyöttölaite, joka muuntaa staattisen kuvan todellisesta kohteesta (esimerkiksi lehdestä, maan pinnasta, ihmisen verkkokalvosta) digitaaliseen muotoon jatkokäsittelyä varten. Kuvan skannauksen tuloksena syntyvää tietokonetiedostoa kutsutaan skannaukseksi. Optisia skannereita käytetään kuvankäsittelyn valmisteluun (DTP), käsinkirjoituksen tunnistukseen, turva- ja kulunvalvontajärjestelmiin, asiakirjojen ja vanhojen kirjojen arkistointiin, tieteelliseen ja lääketieteelliseen tutkimukseen jne.

Optisten skannerien tyypit:

• kädessä pidettävä skanneri
• tasoskanneri
• rumpuskanneri
• diaskanneri
• elokuvan skanneri
• Viivakoodinlukija
• 3D-skanneri (spatiaalinen)
• kirjan skanneri
• peiliskanneri
• prismaskanneri
• valokuitu skanneri

Magneettinen

Näillä lukijoilla on päät, jotka lukevat yleensä magneettiraidalle kirjoitettua tietoa. Näin tiedot tallentuvat esimerkiksi useimmille maksukorteille.

Digitaalinen

Lukija lukee laitokseen tallennetut tiedot ottamalla suoraan yhteyttä laitoksen järjestelmään. Näin tietokoneen käyttäjä valtuutetaan muun muassa digitaalisella kortilla.

Radio

Radiolukija (RFID) lukee objektiin tallennetut tiedot. Tyypillisesti tällaisen lukijan kantama on muutamasta useaan senttimetriin, vaikka suosittuja ovat myös useiden kymmenien senttimetrien kantama lukijat. Helppokäyttöisyytensä vuoksi ne korvaavat yhä enemmän magneettilukijaratkaisuja esimerkiksi kulunvalvontajärjestelmissä.