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1、307第11章 图像的输入与输出第11章 图像的输入与输出11.1 实训项目一 图像的扫描输入11.1.1 实训目的与要求本次实训要求学生掌握图像的输入方法，扫描仪的工作原理及使用方法，用Photoshop扫描图片并能进行简单的修改。11.1.2 实训预备知识1. 获取图像的方法一般来说，我们从获取图像的方法主要有下面两种。(1) 利用外部的数码设备来获取，如数码相机、摄像头和扫描仪等。(2) 利用电脑里现成的电子图片，这种图片可以是自己用电脑创作的，也可以是外设输入好的。2. 数码相机数码相机的出现改变了以往将图像输送到计算机的方法，的确减少了不少工作，拍摄的照片自动存储在相机内部的芯片或者
2、存储卡中，然后就可以输入到计算机中。数码相机如图11.1所示。图11.1 数码相机数码相机的主要部件是称作CCD的光敏传感器，光线通过镜头作用到传感器上，再经过芯片将光线的转换成数字信号，数字信号经过处理保存在存储器中。数码相机拍的照片传到电脑里主要有两种方式，第一种方法可以把电子照片存储的介质(存储卡)直接插到电脑里的读卡器上，用电脑就可以直接打开文件了；第二种方法，可以通过USB数据线把数码相机和电脑相连接，也可以传输照片。电脑获得照片后就可以用图像处理软件来处理图片了。3. 扫描仪 1) 扫描仪简介顾名思义，扫描仪就是将印刷在纸质介质或其他平面介质上的文字或图片转变成电子文件形式的一种设
3、备，如图11.2所示。图11.2 扫描仪2) 扫描仪的工作原理扫描仪通过光源照射到被扫描的材料上来获得材料的图像。材料将光线反射到叫做CCD(Change Coupled Device，电荷偶合器件)的光敏元件上，由于材料不同的位置反射的光线强弱不同，CCD器件将光线转换成数字信号，并传送到计算机中，此时我们就获得了材料的图像。3) 扫描仪的发展历史及种类 扫描仪诞生于20世纪90年代，随着技术的发展、成熟，这种产品已经慢慢进入到家庭。到现在已经有很多种类的扫描仪出现： (1) 手持式扫描仪这种扫描仪诞生于1987年，是当年使用比较广泛的扫描仪品种，最大扫描宽度为105mm，用手推动，完成扫描
4、工作，也有个别产品采用电动方式在纸面上移动，称为自走式扫描仪。手持式扫描仪扫描幅面太窄，难于操作和捕获精确图像，扫描效果也很差。19951996年，各扫描仪厂家相继停产了这一产品，使手持式扫描仪退出了历史的舞台。(2) 馈纸式扫描仪 馈纸式扫描仪诞生于20世纪90年代初，由于当时平板式扫描仪价格昂贵，手持式扫描仪扫描宽度小，为满足A4幅面文件扫描的需要，推出了这种产品。随着平板式扫描仪价格的下降，这类产品也于19961997年前后退出了历史舞台。不过近一两年中又出现了一些新型产品，这类产品与老产品的最大区别是体积很小，并采用内置电池供电。其主要目的是与笔记本电脑配套，又称为笔记本式扫描仪。(3
5、) 鼓式扫描仪又称为滚筒式扫描仪，当然这种滚筒式扫描仪与上面所说的馈纸式扫描仪不是一回事。鼓式扫描仪是专业印刷排版领域应用最广泛的产品，它使用的感光器件是光电倍增管。这是一种电子管，性能远远高于CCD类扫描仪，这些扫描仪一般光学分辨率在10008000线，色彩位数24位48位，尽管指标与平板扫描仪相近，但实际扫描效果却相差很大。(4) 平台式扫描仪又称平板式扫描仪、台式扫描仪，这种扫描仪诞生于1984年，是目前办公用扫描仪的主流产品。从指标上看，这类扫描仪光学分辨率在300dpi8000dpi之间，色彩位数从24位到48位。部分产品可安装透明胶片扫描适配器用于扫描透明胶片，少数产品可安装自动进
6、纸器实现连续高速扫描。扫描幅面一般为A4或者A3。从原理上看，这类扫描仪分为CCD技术和CIS技术两种，从性能上讲CCD技术是优于CIS技术的，但由于CIS技术具有价格低廉、体积小巧等优点，因此也在一定程度上获得了广泛的应用。(5) 大幅面扫描仪一般指扫描幅面为A0幅面以上的扫描仪，又称工程图纸扫描仪。从性能指标上来讲，光学分辨率一般为200dpi或400dpi，平时所讲的400线或800线的分辨率是指差值分辨率。光学分辨率达到600线以上的产品一般用于特种用途，市场上几乎见不到。绝大多数产品为灰度扫描仪，只有极少数产品实现了彩色扫描。(6) 底片扫描仪又称胶片扫描仪。其扫描效果是“平板扫描仪
7、+透扫”不能比拟的，主要任务就是扫描各种透明胶片，扫描幅面从135底片到4英寸6英寸甚至更大，光学分辨率最低也在1000dpi以上，一般可以达到2700dpi的水平，更高精度的产品则属于专业级产品。(7) 笔式扫描仪又称为扫描笔，是近一年来刚刚出现的新产品，该扫描仪外形与一支笔相似，扫描宽度大约只有四号汉字左右，使用时，贴在纸上一行一行的扫描，主要用于文字识别。(8) 条码扫描仪又称为条码阅读器、笔式扫描仪。要注意的是，它与上面介绍的笔式扫描仪不是同一种产品。有很多类型，其中一种与笔式扫描仪外形相似，主要用于条码的扫描识别，不能用来扫描文字和图像。(9) 实物扫描仪真正的实物扫描仪并不是我们常
8、见到的有实物扫描能力的平板扫描仪，其结构原理类似于数码相机，不过是固定式结构。它拥有支架和扫描平台，分辨率远远高于市场上常见的数码相机，但只能扫描静态物体，扫描一幅图像所花费的时间与扫描仪相当。(10) 3D扫描仪真正的3D扫描仪也不是我们市场上见到的有实物扫描能力的平板扫描仪，其结构原理也与传统的扫描仪完全不同。生成的文件并不是我们常见的图像文件，而是能够精确描述物体三维结构的一系列坐标数据，输入3DMAX中即可完整地还原出物体的3D模型。由于只记录物体的外形，因此无彩色和黑白之分。如医院里给病人检查身体所用的CT机，它其实就是一种3D扫描仪。综上所述，扫描仪有很多种，但我们平常所说的扫描仪
9、是指处理平面文件的扫描仪，在我们进行图像处理时，用的最多的也是彩色的平板扫描仪。因为我们现在要处理的图片都是彩色的。4) 扫描仪的技术参数扫描仪有很多专业技术名词：如光学分辨率(光学解析度)、最大分辨率(最大解析度)、色彩分辨率(色彩深度)、扫描模式、接口方式(连接界面)等等。了解这些名词有助于我们更好地使用扫描仪。光学分辨率是指扫描仪的光学系统可以采集的实际信息量，也就是扫描仪感光元件的分辨率。各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。例如最大扫描范围为216mm297mm(适合于A4纸)的扫描仪可
10、扫描的最大宽度为8.5in(216mm)，它的感光原件含有5100个单元，其光学分辨率为5100点8.5in=600dpi。常见的光学分辨率有300dpi600dpi、600dpi1200dpi、1200dpi2400dpi或者更高。分辨率越高，还原原来的图片更细致。光学分辨率取决于扫描仪CCD元件的数量和透镜的质量。有一些扫描仪厂商可能还会提供一个叫做“机械分辨率”的参数，机械分辨率的值总是比光学分辨率高出许多，在选购时要注意。分辨率是扫描仪的很重要的特征，市面上看到的扫描仪的分辨率可以达到300dpi600dpi、600dpi1200dpi等，这一般指的是光学分辨率。色彩分辨率又叫色彩深度
11、、色彩模式、色彩位或色阶，总之都是表示扫描仪分辨彩色或灰度细腻程度的指标，它的单位是bit(位)。色彩位确切的含义是用多少“位”来表示扫描得到的一个像素。例如：1bit只能表示黑白像素，因为计算机中的数字使用二进制，1bit只能表示两个值(21=2)即0和1，它们分别代表黑与白；8bit可以表示256个灰度级(28=256)，它们代表从黑到白的不同灰度等级；24bit可以表示16 777 216种色彩(224=16 777 216)，一般称24bit以上的色彩为真彩色，当然还有采用30bit、36bit、42bit的机种。从理论上讲，色彩位数越多，颜色就越逼真。分辨率与文件大小的关系。一般的扫
12、描应用软件都可以在你预览原始稿样时自动计算出文件大小，但了解文件大小的计算方法更有助于你在管理扫描文件和确定扫描分辨率时作出适当的选择。黑白图像文件的计算公式是：水平尺寸垂直尺寸(扫描分辨率)28。彩色图像文件的计算公式是：水平尺寸垂直尺寸(扫描分辨率)2色深1/8。例如用24位彩色RGB方式扫描一幅普通彩色照片(3.55英寸)，扫描分辨率为300dpi，那么得到的图像文件长度为53.53002241/8=4 725 000 Byte即4.7MB。一般来说，300dpi(每英寸包含的像素数量)的分辨率已经是足够的了，分辨率越高，扫描出的图像也越清晰。 5) 扫描仪的安装连接扫描仪需要使用一块S
13、CSI卡，将其连接到电脑上，也有一些是连接在电脑的并口上。图11.3所示的是可通过SCSI接口与电脑连接的扫描仪。但现在生产的扫描仪大多都支持USB接口了，所以和PC连接更方便了。SCSI插头的插针比较细，安装时要小心，插头插上后，插头两边的卡簧会自动锁住，取下时要捏住卡簧，再拔下插头。在扫描仪的后部，有一个和电脑的接口，一个电源插空和电源开关，如图11.4所示。图11.3 安装连接图11.4 扫描仪后视图注意：扫描仪里有一个比较特殊的插销，在搬动扫描仪时需要将插销锁定，防止扫描仪内的滚轮移动。6) 扫描图像扫描仪接在PC上并不说明就能用了，用扫描图像必须安装相应的驱动程序和扫描软件，一般的扫
14、描仪都会附带相应的驱动程序和扫描软件，并且符合TWAIN标准，通常我们可以用扫描软件来扫描图片，但大多数情况下，我们可以通过图像处理软件来直接扫描输入图片，如Photoshop、Fireworks都可以用来进行图像扫描。通过Photoshop进行扫描时，使用文件导入命令，在进行正式扫描前，先进行预览，这时可以看到要扫描的原图像，可以用鼠标选择你的要扫描的范围，这样根据原稿的实际大小，减少扫描的区域，可以大大节省扫描时间。扫描之后可以把扫描后的结果保存起来，可以选择文件的格式，比如BMP、JPG都可以。注意：(1) 图片素材的质量最重要，因为无论图像如何处理，其精度都不会超过原素材。(2) 扫描
15、图片时，如果图片的主要内容是文字或水平/垂直线，则放置图片时要尽量放正，使文字行或线段在扫描图像上保持水平或垂直。因为扫描仪以水平垂直方向取得像素信号，斜向图像的误差大于水平或垂直方向的误差。在使用OCR方法扫描文字时，这一因素直接关系到识别率的高低。提示：OCR的概念。在使用扫描仪的时候，有时也用来扫描文字类型的数据，这就不得不提到OCR这个软件。OCR是英文Optical Character Recognition的缩写，中文意思就是光学字符识别，它的功能是通过扫描仪等光学输入设备读取印刷品上的文字图像信息，利用模式识别的算法，分析文字的形态特征从而判别不同的汉字。中文OCR一般只适合于识
16、别印刷体汉字。使用扫描仪加OCR可以部分地代替键盘输入汉字的功能，是省力快捷的文字输入方法。现在很多扫描仪都带有OCR软件，利用这软件可以大大减轻人的劳动强度。7) 修补扫描图像扫描后得到的图像往往不是我们想像的那么完美，这时我们需要对图像进行处理，下面是几种常用的方法。(1) 使用【橡皮擦工具】擦除杂点在前面我们已经介绍过用【橡皮擦工具】擦除图像颜色或线条，在这里我们用它来擦除图像中的杂点。操作时可以先从【工具箱】中选择【吸管工具】，在要擦除的点的附近单击以选取这的颜色，之后可以用【橡皮擦工具】擦除杂点，再把颜色填上。(2) 使用【铅笔工具】填充相同的颜色有时要将扫描后的图像中的折痕和斑点修正过
