SCANNER Referat von Jochen Braun 25 05 2009

SCANNER Referat von Jochen Braun 25. 05. 2009

SCANNER Übersicht Funktionsweise und Technologie von Scannern Probleme der Scanner gebräuchliche Scannertypen 3 D-Scanner Quellen

SCANNER Funktionsweise und Technologie CCD-Sensoren (Charged –Coupled Device) Erzeugung von Daten durch Licht • Licht wird durch z. B. eine Leuchtstoffröhre erzeugt und durch ein Spiegelsystem an das CCD geleitet • Fällt Licht auf eine CCD-Element, setzten die Dioden Elektronen frei • Je mehr Licht desto mehr Spannung wird erzeugt • Spannung wird im CCD gespeichert • CCD gleichen einem Schieberegister und geben ihr Signal an den Ausgang weiter • Spannungen werden durch einen A/D Wandler digitalisiert

SCANNER Funktionsweise und Technologie CCD-Sensoren Weitergabe der Daten an einen A/D Wandler • Full-Frame Daten werden direkt in das Ausleseregister verschoben • Frame Transfer Daten werden komplett in abgedunkeltes Schieberegister verschoben und dann seriell ausgelesen • Interline Transfer Daten werden erst in ein abgedunkeltes CCD verschoben und dann in das Ausleseregister übertragen • Frame Interline Transfer Mischform aus Frame Transfer und Interline Transfer

SCANNER Funktionsweise und Technologie CMOS-Sensoren (Complementar Metal Oxide Semiconductor) • Erzeugen das Bild ähnlich wie CCD • Bilddaten werden nicht über Schieberegister sondern Pixelweise ausgelesen • Nicht so Lichtempfindlich wie CCD • Können im Gegensatz zu CCD‘s direkt adressiert werden • Können nicht so nah aneinander gebaut werden

SCANNER Funktionsweise und Technologie CCD und CMOS Sensoren Erzeugung von farbigen Bildern Trennung der Farben • • Mit Hilfe von Farbfiltern oder Prismen wird das Licht und die 3 Grundfarben (rot, grün, blau) getrennt Außerdem werden Infrarot- bzw. UV-Sperrfilter eingesetzt

SCANNER Funktionsweise und Technologie CCD und CMOS Sensoren Erzeugung von farbigen Bildern Erzeugung der einzelnen Pixel • • Die Elemente sind in einer Matrix angeordnet siehe Bayer Sensor Es werden je vier farbige Punkte zur Berechnung eines Pixels verwendet (Farbinterpolation)

SCANNER Funktionsweise und Technologie CIS (Contact Image Sensor) • Auf CCD bzw. CMOS basierende Technologie • Vorlage wird abwechselnd mit 3 Farbigen LED‘s beleuchtet (rot, grün, blau) • Es wird Zeilenweise ausgelesen • Für Bilderfassung benötigt der Sensor nahezu direkten Kontakt zur Vorlage -> geringere Bauhöhe von Nöten • Farbwerte können direkt ausgelesen und müssen deshalb nicht berechnet werden • Sehr Rauschanfällig Geringe Farbtiefe

SCANNER Probleme der Scanner Blooming Entstehung: Durch Überbelichtung „springen“ Elektronen von einem Element auf ein benachbartes Element über Fehlerbehebung: 1. Anti-Blooming Gates (ABG) Mit Hilfe dieser Gates können überschüssige Elektronen abfließen 2. Clocked Antiblooming Zwischen den einzelnen Elementen werden durch ein Taktsignal sog. Elektronenlöcher erzeugt, die überschüssigen Elektronen aufnehmen

SCANNER Probleme der Scanner Smear Entstehung: • • Ein abgedunkelter Bereich lässt Licht durch Ein bereits belichteter Bereich wird ein zweites mal beleuchtet Fehlerbehebung: Mit Hilfe eines mechanischen Shutter den Sensor nach der Belichtung abdecken

SCANNER Probleme der Scanner Rauschen Entstehung: Rauschen kann viele Gründe haben. Am Stärksten in Gewicht fällt hier aber das Thermische Rauschen bei schwarzen Stellen Fehlerbehebung: Das Element wird extern gekühlt

SCANNER gebräuchliche Typen Flachbettscanner Normale Auflösung von 4. 800 dpi (dots per inch) Vorlage wird zeilenweise eingelesen Es werden je nach Hersteller die gängigsten Technologien verwendet (CMOS, CCD, CIS) Vorteile: Kostengünstig standardisierte Anschlüsse und Schnittstellen Nachteil: Sehr langsam Vorlagen müssen einzeln eingescannt werden

SCANNER gebräuchliche Typen Einzugsscanner Etwa 1. 200 dpi sind realisierbar Zum Scannen werden CCD- und CIS-Chips verwendet Die Vorlagen werden über Rollen eingezogen Vorteile: Es können viele Seiten auf einmal eingescannt werden Sehr schnell Kostengünstig Nachteil: Es kann nichts aus Büchern gescannt werden

SCANNER gebräuchliche Typen Barcodescanner Meist werden CCD-Sensoren verwendet Über einen rotierenden Spiegel wird der Barcode sehr häufig gescannt Zum erkennen des Codes wird ein Mittelwert verwendet

SCANNER gebräuchliche Typen Digitalkamera Meist werden CCD oder CMOS-Arrays verwendet Handelsüblich sind zur Zeit zwischen 9 und 14 Megapixel Bei „One-Shot-Cams“ werden die 3 Grundfarben gleichzeitig aufgenommen Bei „Three-Shot-Cams“ wird für jede Farbe einzelnes Bild aufgenommen und dann erst zusammengeführt

SCANNER 3 D-Scanner Mechanische 3 D-Scanner (3 D-Koordinatenmeßmaschinen) Über die 3 Sensoren werden die genauen Koordinaten erfasst Durch Drücken des Messtasters werden die momentanen Koordinaten gespeichert Objekt und Stativ dürfen während des Scannens nicht bewegt werden Bei stark verwinkelten Objekten ist dieses System ungeeignet

SCANNER 3 D-Scanner Stereometrische 3 D-Scanner Das Objekt wird aus verschiedenen Richtungen fotographiert Aufgrund der Unterschiede in den Bildern kann mit mathematischen Formeln die räumliche Struktur berechnet werden Diese Methode ähnelt dem menschlichem Auge

SCANNER 3 D-Scanner 3 D-SCANNER mit LICHTSCHNITTVERFAHREN Das Objekt wird von einem beweglichen Laserstrahl abgetastet Der Strahl wird von einer Kamera aufgenommen Fläche auf dem das Objekt aufliegt ist beweglich -> es kann fast die ganze Oberfläche abgetastet werden

SCANNER 3 D-Scanner 3 D-Laserscanner Das Objekt wird mit von einem beweglichen Laserstrahl abgetastet Die einzelnen Messpunkte werden mittels Pulslaufzeit ermittelt Moderne Geräte ermitteln in einer Sekunde bis zu 900000 Punkte Punktgenauigkeit liegt bei ca. 1 mm

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SCANNER Quellen www. farbtabelle. net www. tu-chemnitz. de www. virtualuniversity. ch www. laser-line. de www. filmscanner. info www. ccd-sensor. de/ www. fotointern. ch www. medacom. de www. naurath. de mitglied. lycos. de/Ch. Fuchs/TM/Scanner. pdf www. xdesy. de/