- •Введение.
- •Общие принципы построения эвм и вычислительных систем.
- •2. Клавиатура и манипуляторы.
- •2.1. Взаимодействие клавиатуры с эвм.
- •2.2. Устройство и программирование манипулятора "мышь".
- •3. Видеосистемы.
- •3.1. Структура видеосистем.
- •3.2. Программирование видеосистем с помощью рограммных прерываний.
- •3.3. Прямое программирование видеосистем.
- •3.4. Мониторы.
- •4. Накопители информации на магнитных дисках
- •4.1. Структура накопителей информации на магнитных дисках
- •4.2. Физические принципы магнитной записи.
- •Конструкция магнитных дисков.
- •4.4. Кодирование и сжатие записываемой информации
- •4.5. Программирование работы дисковых накопителей
- •5. Накопители цифровой информации типа cd-rom.
- •5.1. Общие сведения о накопителях цифровой информации типа cd-rom.
- •5.2. Структура каналов записи и чтения в системе cd.
- •5.3. Конструкция оптического блока.
- •5.4. Многофункциональные цифровые оптические
- •6. Модемы
- •6.2. Программирование модемов
- •7. Сетевые устройства.
- •7.1. Основные элементы сетей эвм
- •Сетевые адаптеры
- •Сетевое программное обеспечение.
- •8. Звуковые платы.
- •8.1. Структура зуковых плат
- •8.2. Программирование звуковых плат.
- •9. Устройства ввода изображений в эмв.
- •Сканеры.
- •9.2. Программное обеспечение сканеров.
- •9.3. Фотокамеры и видеокамеры.
- •10. Принтеры.
- •Устройство и принципы работы принтеров.
- •Программирование принтеров.
- •Многофункциональные измерительные платы.
- •11.1. Характеристики и структура измерительных плат.
- •11.2. Аналого-цифровые преобразователи.
- •11.3. Цифро-аналоговые преобразователи.
- •12. Цифровые системы связи и навигации.
- •12.1. Системы цифровой подвижной связи
- •12.2. Спутниковые системы связи
- •12.3. Спутниковые навигационные системы.
- •Литература.
9. Устройства ввода изображений в эмв.
Цифровая обработка изображений является мощным инструментом, необходимым для создания различных видов документов, обработки, воспроизведения и хранения телевизионной и фотографической информации. Она позволяет улучшать характеристики реальных изображений (например, контрастность, яркость, цветовую насыщенность), удалять дефекты и выделять необходимые элементы. Для ввода изображений в ЭВМ используются сканеры, цифровые фотокамеры и телекамеры [5]. Процесс ввода обеспечивается специальными информационными каналами, адаптерами и программным обеспечением.
Сканеры.
Принято различать следующие виды сканеров: планшетные, протяжные, ручные и слайд-сканеры. Сканеры имеют следующие основные характеристики:
Оптическое разрешение. Нормальное значение - 1200 dpi. Размерности разрешения: "dpi" = "dots per inch", число точек на дюйм, или "ppi" = "pixels per inch", число пикселов на дюйм.
Глубина цвета. Нормальное значение: 12х3=36 бит.
Оптическая плотность изображения (десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности отраженной или прошедшей части излучения). Нормальное значение - 2.5. Может принимать значения до 4.0.
Оптическая сила (величина обратная фокусному расстоянию).
Светосила объектива - наибольшее относительное отверстие (отношение диаметра диафрагмы к фокусному расстоянию).
Глубина цвета является одной из основных эксплуатационных характеристик сканера. 30-битная схема представления цветовой информации оперирует 1,074 млрд. различных цветов; 24-битная схема - 16,77 млн. цветов. Современная технология производства видеоадаптеров обеспечивает воспроизведение на мониторе оптимальной для зрения человека 24-битной схемы представления цвета. Потребность в реализации более чем 24 бит обусловлена тем, что при аналого-цифровом преобразовании неизбежны погрешности взвешивания цветовых составляющих. Реализация в схеме сканера избыточной для человеческого глаза 30-ти, 36-ти или 42-битной схемы считывания позволяет "отсекать" младшие, наиболее подверженные искажениям биты, обеспечивая передачу в компьютер более чистого 24-битного цвета. На рис.9.1. приведена оптико-механическая схема сканера.
Рис.9.1. Оптико-механическая схема сканера.
Линейный источник света ЛИС освещает сканируемое изображение. Зеркало, диафрагма и цилиндрическая линза образуют оптическую систему ОС, которая формирует изображение заданного участка сканирования в плоскости расположения фотоэлементов линейного прибора с зарядовой связью ЛПЗС. Цветовые компоненты получаются с помощью растровых светофильтров, нанесенных на соответствующие линейки ЛПЗС. Число элементов в линейке фотоприемников одного цвета определяет разрешающую способность. Например, для 600 dpi и при ширине сканирования 210 мм их количество должно составить:
(210/25.4) 600 = 5000.
Блок электроники (БЭ) обрабатывает сигналы ЛПЗС, привязывает их к координатами и передает в ЭВМ. Прецизионное перемещение оптической системы осуществляет электромеханический привод ЭМП в соответствии с командами, формируемыми БЭ. Основу БЭ составляет контроллер сканера, АЦП, буферное ОЗУ и интерфейс. Контроллер совместно с системным программным обеспечением управляет всеми элементами сканера согласно командам процессора, осуществляет обработку полученной информации и отправку ее в ЭВМ. В качестве интерфейса возможно использование какого-либо стандартного порта (LTP, COM, SCSI, USB) или специальной интерфейсной платы, присоединяемой к системной шине ЭВМ.
Работа сканера, обычно, начинается с калибровки фотоприемного тракта, которая предназначена для выравнивания динамических диапазонов фотоприемников. Калибровка состоит из двух этапов по замеру выходных сигналов элементов ЛПЗС при выключенном осветителе и при сканировании белой поверхности. В процессе калибровки получают массивы темновых токов и токов, соответствующих белому изображению. Результаты калибровки запоминаются и применяются для выравнивания динамического диапазона элементов ЛПЗС.
Обработка результатов сканирования осуществляется в три этапа:
Избыточное аналого-цифровое преобразование, дающее 16 бит на цвет. Запас точности необходим для фильтрации шумов и последующих математических преобразований.
Стохастическая фильтрация, гамма - коррекция и цветовая (RGB) коррекция. Стохастическая фильтрация основана на усреднении нескольких последовательных во времени замеров яркости для каждого элемента ЛПЗС. Гамма коррекция осуществляется на основе паспортных характеристик ЛПЗС, записанных в ПЗУ контроллера сканера, и имеет целью учет нелинейности фотометрических характеристик фотоприемников. Цветовая коррекция определяет пропорции между величинами сигналов элементов ЛПЗС для соблюдения баланса белого цвета.
Округление до 12 бит на цвет.
Большинство ПЗС имеют отношение сигнал/шум равное 1500мВ/4мВ, но за счет указанных выше мер это отношение повышается до уровня, при котором выходной сигнал можно считать свободным от помех. Возможно применение интерполяции для повышения разрешающей способности и маскирование неисправных фотоприемников.