掃描儀圖像采集與處理技術(shù)研究

  課題主要內(nèi)容：

① 查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)做，了解掃描儀圖像采集與處理技術(shù)研究發(fā)展，以及在相關(guān)行業(yè)中的重要性；

② 查閱資料，了解國內(nèi)外有關(guān)書課題關(guān)系的現(xiàn)狀，及本課題研究的目的、意義和重要性；確定本課題的主要研究內(nèi)容及其研究方法，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟并確定數(shù)據(jù)處理的方法；

③ 進(jìn)行掃描儀為主相關(guān)的圖像采集與處理技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)，處理測試并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，改善實(shí)驗(yàn)方案，做補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，分析得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

④ 論文結(jié)果及其分析。總結(jié)論文中的結(jié)果，分析整個過程所遇到的問題和收獲，并且建議相關(guān)技術(shù)在生產(chǎn)中的重要性以及意義。

⑤ 對優(yōu)化后的技術(shù)效果進(jìn)行客觀測試和主觀評價。

① 對工具書及文獻(xiàn)有一定的檢索能力；

② 能正確且熟練使用辦公軟件撰寫論文并按要求排版；

③ 實(shí)驗(yàn)方案合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果或數(shù)據(jù)可靠，能對論文中的論點(diǎn)提供依據(jù)；

③ 論文：字?jǐn)?shù)不少于15000字，格式規(guī)范、結(jié)構(gòu)合理、行文流暢、邏輯性強(qiáng)；

④ 能運(yùn)用所學(xué)印刷基礎(chǔ)知識為本課題研究服務(wù)，所做研究對印刷等實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。

題目：掃描儀圖像采集與處理技術(shù)研究

1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述

1) 研究背景：

掃描儀通過數(shù)字化輸入將照片，圖紙等實(shí)物數(shù)字化，變成計算機(jī)可以顯示、編輯、存貯的格式，廣泛應(yīng)用于廣告設(shè)計、現(xiàn)代辦公領(lǐng)域、輕印刷、報社、出版社、包裝行業(yè)乃至蒙庭、學(xué)校、個人工作室進(jìn)行文字錄用、文檔制作、圖文數(shù)據(jù)庫管理、傳真、復(fù)印、電子函件等領(lǐng)域。掃描儀可以分為兩大類，普通掃描儀和專業(yè)掃描儀分別適用不同的用途。家庭辦公比較適合使用普通掃描儀，專業(yè)掃描儀可以適合工程制圖、藝術(shù)品復(fù)制和軍事等領(lǐng)域要求，促進(jìn)了國家信息化的建設(shè)，掃描儀出現(xiàn)時間比較早，現(xiàn)在主流平臺式掃描儀，價格合理，使用方便，而掃描儀參數(shù)調(diào)整，原稿設(shè)計，后期處理也一直是專業(yè)辦公系統(tǒng)所需，也是企業(yè)必備，在現(xiàn)代社會我們必須注重了解掃描儀，才能在掃描行業(yè)中得到優(yōu)良產(chǎn)品。

2) 研究的現(xiàn)狀：

掃描儀廣泛應(yīng)用于印刷等多領(lǐng)域，是重要的光機(jī)電一體化設(shè)備。在我國高速發(fā)展的今天，很多行業(yè)要求對大幅面的資料進(jìn)行存檔，因此對掃描儀的技術(shù)需求更是日益增加，同時促進(jìn)了對掃描儀的研發(fā)與生產(chǎn)。而國內(nèi)電子科技大學(xué)的祖力[10]發(fā)表了跟掃描儀相關(guān)的論文，主要提到掃描儀在圖像采集中：CCD的圖像采集軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，主要是論述基于多 CCD B0 大幅面文檔掃描儀軟件系統(tǒng)及硬件的體系結(jié)構(gòu)，在大幅面掃描儀軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰化提出了詳細(xì)解釋，解決了工程掃描儀獲取到的大多圖像所占內(nèi)存空間比較大，在圖像處理過程中需要進(jìn)行大量的運(yùn)算和內(nèi)存的分配釋放等操作時存在的問題。同時華南理工大學(xué)的關(guān)振明[11]在掃描儀研究論文中指出針對基于CIS的圖像采集處理設(shè)備的系統(tǒng)軟件進(jìn)行研究，希望提出一套通用的設(shè)計方法。論文設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)構(gòu)架，進(jìn)行系統(tǒng)任務(wù)分配，以及對 SPORT 口主從通信、網(wǎng)口上位機(jī)通信等主要模塊進(jìn)行了設(shè)計分析。該系統(tǒng)具有高速實(shí)時、系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。該研究成果具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。掃描儀的主要工作是完成把圖像的光信號轉(zhuǎn)換模擬信號，之后再轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的數(shù)字信號。而掃描到的圖像經(jīng)過采集與原稿的對比，主要評價方式可以通過：分辨率，色彩灰度，CMYK等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在掃描過程中也有圖像畸變問題，在這方面的研究周文[1]針對掃描儀誤差校正的應(yīng)用進(jìn)行了研究提出掃描儀對掃描儀產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析，在研究其變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出用分段參數(shù)修正的方法對圖像進(jìn)行標(biāo)定，該方法在對產(chǎn)生畸變誤差的原因和特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，將從掃描儀獲取的圖像進(jìn)行灰度變化和細(xì)化處理，通過MFC編程獲取標(biāo)定板上圓心的實(shí)際坐標(biāo)并存儲于結(jié)構(gòu)體中，然后將其與標(biāo)定板的理論圓心坐標(biāo)進(jìn)行對比分析，得到掃描儀誤差的規(guī)律，最后根據(jù)誤差分布規(guī)律，采用分段系數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒�，對掃描圖像進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過誤差標(biāo)定后能夠較好地消除圖像的畸變誤差。掃描在雖然方便實(shí)用，但是在掃描色差問題也一直是生產(chǎn)關(guān)中受到關(guān)注的。為了研究和解決掃描色差問題，按照ICC制定的開放式色彩管理標(biāo)準(zhǔn)，采用一元線性回歸算法建立掃描儀色彩修正文件，實(shí)現(xiàn)了基于印刷反射的掃描儀色彩管理。將原告各實(shí)地色塊的實(shí)測L*a*b*值與經(jīng)過掃描儀掃描后得到的L*a*b*值進(jìn)行對比，在此基礎(chǔ)上采用一元線性回歸的方法進(jìn)行擬合，并通過分析不同紙張對掃描儀顏色偏差的影響，建立掃描儀色彩修正模型；完成不同掃描儀色彩修正，這對色彩管理應(yīng)用以及掃描儀應(yīng)用水平都有促進(jìn)意義[8]。根據(jù)近四年的中國掃描儀研究年度報告表明掃描儀由于受到新一代的數(shù)碼相機(jī)新科技沖擊，原因同樣是設(shè)備圖文采集后與原稿質(zhì)量評價對比差異的優(yōu)缺，這就形成了掃描儀與數(shù)碼相機(jī)相互對比的一種競爭狀態(tài)，數(shù)碼相機(jī)雖然技術(shù)先進(jìn)，但是并未能取代掃描儀，所以現(xiàn)在研究掃描儀在圖像采集與其采集后期處理的技術(shù)研究，并且跟數(shù)碼相機(jī)系列的新科技對比，也是近年相關(guān)學(xué)術(shù)界研究的重要課題，也是掃描儀發(fā)展的規(guī)律。

3）研究的意義：

近幾年掃描技術(shù)的發(fā)展飛速，促進(jìn)平臺式掃描儀的研究，在近時期，對掃描儀的原稿調(diào)整與處理工藝的應(yīng)用研究并不多，究其原因有兩點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)發(fā)展飛速，掃描新技術(shù)制約了掃描儀技術(shù)性設(shè)計的發(fā)展，掃描儀現(xiàn)多數(shù)為簡化輕型，大多數(shù)研究都是關(guān)于掃描儀技術(shù)上的改進(jìn)和校正工藝技術(shù)，少有研究專研掃描儀原稿對比以及后期處理最佳效果，同時目前基本更多考慮的是滿足一般大眾化掃描功能的需求，沒有條件在技術(shù)調(diào)整和工藝上有更高的要求；第二點(diǎn)，雖然在復(fù)制圖像過程中有很多不同種方法，例數(shù)碼相機(jī)掃描等，而掃描儀相機(jī)雖然現(xiàn)在不是主流研究方向，但是我們希望通過自己的研究以及對比，在掃描儀圖像采集中與處理中與另外的采集方式，設(shè)計原稿并且通過實(shí)驗(yàn)來分析，到底如何調(diào)整才能使得復(fù)制品接近原稿，這一研究在如今新科技掃描方式中既有重要的實(shí)用意義，既然平板掃描儀依然占有大部分市場，說明其實(shí)用性還是體現(xiàn)其存在的可靠性。本文結(jié)合新技術(shù)背景下，傳統(tǒng)掃描儀如何在當(dāng)今科技沖擊下存在意義，針對圖像的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出結(jié)論。進(jìn)行主觀評價以及客觀評價。

參考文獻(xiàn)：

周文．掃描儀誤差校正的應(yīng)用研究[J]．現(xiàn)代計算機(jī)(專業(yè)版)，2014,5(23):25-60.

楊宇翔．圖像超分辨率重建算法研究[J]．中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013,10:1-30.

段俊歡，基于CIS的圖像采集處理設(shè)備的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]．華南理工大學(xué)，2013:1-75.

陳春霞，修連存，高揚(yáng)．巖心掃描儀相機(jī)控制軟件系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J]．現(xiàn)代科學(xué)儀器，2014-4:50-54.

金志敏．印刷色彩管理研究[D]．齊魯工業(yè)大學(xué)，2013:1-78.

陳哲．基于原稿顏色的基色選擇及分色方法研究[D]．北京印刷學(xué)院，2013:1-69.

呂茹茹．?dāng)?shù)碼復(fù)印機(jī)原稿信息采集與處理系統(tǒng)研究[D]．南京林業(yè)大學(xué)，2011:1-18.

胡媛，司占軍．基于印刷原稿的掃描儀色彩管理的研究[J]．中國印刷與包裝研究，2011,1(3):1-5.

趙松．三維激光掃描儀與數(shù)碼相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法研究[D]．解放軍信息工程大學(xué)，2012:1-80. 

祖力．CCD的圖像采集軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]．電子科技大學(xué)，2012:1-112.

關(guān)振明．基于CIS的圖像采集處理設(shè)備的系統(tǒng)軟件研究[D]．2013,5:1-75.

2. 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案

1) 選題依據(jù)

    通過文獻(xiàn)與圖書館查閱相關(guān)資料，和所學(xué)知識印刷工藝等更與掃描儀技術(shù)息息相關(guān)，了解到掃描儀現(xiàn)研究少有與新數(shù)碼相機(jī)技術(shù)工藝上對比，并且研究和提出圖像采集與處理的相關(guān)方案，更重要的是采集過后，處理圖像使得其更接近原稿更需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，數(shù)據(jù)分析方可運(yùn)用于生產(chǎn)中，與數(shù)碼相機(jī)對比的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著生活水平提高，不同生產(chǎn)對不同掃描技術(shù)都有各個需求，如辦公室掃描、企業(yè)生產(chǎn)掃描、個人資料圖文掃描等，這些技術(shù)都需要不同的掃描方式，人們對圖文采集這一塊要求越來越高，多數(shù)選擇數(shù)碼相機(jī)，但這并未影響掃描儀的存在，根進(jìn)幾年市場報告調(diào)查，掃描儀還是占有多數(shù)份額，平臺式掃描儀還多數(shù)用于辦公室、企業(yè)、政府、學(xué)校等場所。本文就印刷技術(shù)工藝知識，通過文獻(xiàn)研究資料，以平板式掃描儀為主，和數(shù)碼相機(jī)掃描技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究掃描性能。后期處理為輔，使掃描儀能在企業(yè)生產(chǎn)或生活過程中有一定的幫助，對掃描儀發(fā)展能起到一定的建議，能滿足人們對不同技術(shù)的追求。

2) 主要研究內(nèi)容

① 掃描儀主要成像原理和新數(shù)碼相機(jī)的技術(shù)區(qū)別。

② 掃描原稿材料的設(shè)計。

③ 掃描儀采集研究數(shù)據(jù)分析。

④ 針對掃描儀圖像采集分析并且進(jìn)行優(yōu)化處理。

⑤ 對優(yōu)化后的技術(shù)效果進(jìn)行客觀測試和綜合評價。

3) 研究思路及方案

①查閱文獻(xiàn)資料了解掃描儀在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用，它的發(fā)展歷史、成像原理，以及它的發(fā)展歷史。

②通過市場調(diào)研了解掃描儀近幾年市場情況、價格等討論存在意義。

③研究掃描儀圖像采集中跟現(xiàn)代新數(shù)碼相機(jī)等新技術(shù)的對比，找出其技術(shù)上的差異并提出原稿設(shè)計方案以及后期處理技術(shù)概要，并研究出其校正方法。

④記錄整理實(shí)踐、理論資料、總結(jié)實(shí)驗(yàn)對結(jié)果進(jìn)行分析，完成論文。