1、彩色扫描仪原理及优化设计河北科技大学 信息科学与工程学院 电子信息工程系数字化测量技术省级精品课学术交流1彩色扫描仪的原理及优化设计彩色扫描仪的原理及优化设计 0 引言 1 彩色扫描仪的产品分类及基本原理 2 单片彩色扫描仪的性能特点 3 单片彩色扫描仪的工作原理 4 单片彩色扫描仪的电路设计 5 结语 20 引言扫描仪（ Scanner） 是一种 光、电、机一体化 的高科技产品，它是继键盘和鼠标之后又一代用途广泛的计算机输入设备。扫描仪自 20世纪 80年代初问世以来，就以其独特的数字化 “图像 ”采集能力、低廉的价格和优良的性能，深受人们的青睐，被誉为计算机的 “眼睛 ”。31 彩色扫描仪
2、的产品分类及基本原理1.1 产品分类 a 按可扫描的图像类型分类1） 黑白扫描仪 （亦称二值扫描仪）只能扫描黑白二值图像， 每个像素为 1位 (1bit)， 用 0或 1来代表黑或白。这是最简单的一种扫描仪，适合扫描工程图纸。2） 灰度扫描仪将图像的明暗程度划分成 256个灰度等级，并且用一个 8位字节来表示一个像素。3） 彩色扫描仪首先产生对应于红、绿、蓝三基色的三幅图像，然后合成为一幅彩色图像。 彩色扫描仪也可通过参数设置来扫描黑白图像。 4b. 按外形分类1） 平板式扫描仪（亦称台式扫描仪）将待扫材料静止放置在平台玻璃板上，通过控制步进电机和移动光源（灯管）来完成扫描工作。采用冷阴极辉光
3、放电灯管做光源。是目前应用最广泛的一种扫描仪。2） 滚筒式扫描仪在扫描过程中光源保持静止，通过卷动待扫材料来完成扫描工作。采用光电倍增管作为光电转换器件。3） 手持式扫描仪（亦称掌上型扫描仪）通过人工移动扫描仪（含光源）来完成扫描的。价格低廉，携带方便，使用灵活，扫描精度较低。4） 笔式扫描仪笔式扫描仪因其外形像一支笔而得名，主要用于条形码的输入识别，可用在车站检票、大型超市的商品登记等领域。 5c. 按所用传感器分类1） CCD（ 电荷耦合器件 ） 扫描仪数码相机使用的是二维图像的面阵 CCD， 而扫描仪用的是一维图像的线阵 CCD。 CCD扫描仪具有一定的景深（约为 3mm）， 对隆起的书
4、脊甚至实物都可得到清晰的扫描效果。缺点是成本较高，扫描后对图像数据的处理也相对复杂。2） CIS（ 接触式图像传感器 ） 扫描仪以发光二极管（ LED） 阵列作为光源，扫描光线直接被光耦合器接收。采用模块化结构，结构简单，不需要预热。缺点是扫描精度较低，景深小（约为 0.3 mm， 只有 CCD景深的 1/10）不能扫描实物，适合扫描文稿。 63） 光电倍增管（ PMT） 扫描仪光电倍增管是一种电子管，其感光材料主要是由金属铯的氧化物构成的。在所有感光器件中，光电倍增管的性能最佳，其灵敏度、噪声系数、动态密度范围、温度特性等指标均优于 CCD及 CIS。 最难能可贵的是它的输出信号能在很宽的范
5、围内保持极高的线性度，几乎不用做任何修正即可获得准确的色彩还原。但其价格昂贵，少则几十万元，多则几百万元，仅用于专业扫描仪（滚筒式扫描仪） 。7表 1 扫描仪常用传感器性能一览表 传感器种类 灵敏度 lx 噪声系数 动态范围dB隔离电阻温度系数 光电倍增管PMT10 12 10 12 90 100 10 12硅氧化物隔离CCD10 8 10 9 10 9 10 12 80 95 100M 10 6 10 7半导体隔离CCD10 8 10 9 10 8 10 9 70 80 1M 10 6 10 7接触式感光器件 CIS（ LED阵列）10 6 10 7 10 5 10 6 50 60 1 10
6、0k 10 2 10 38d. 按通信接口分类扫描仪与计算机的通信接口有以下四种：EPP（ Enhanced Parallel Port， 增强型并行口）USB（ 通用串行接口）SCSI（ Small Computer System Interface， 小型计算机系统接口）IEEE1394（ Fire Wire Port， 又称火线接口）。9表 2 扫描仪与计算机的 4种通信接口接 口 类 型 EPP USB1.1 USB2.0 SCSI IEEE1394接 口 名 称 增强型并行口通用串行总线接口通用串行总线接口小型计算机系统接口 火线接口最大传输速率 1Mbps 12Mbps 480 Mbps 160Mbps 400Mbps主 要 特 点 热插拔， 正被 USB淘汰 热插拔热插拔，迅速推广需配接口卡，高稳定性，需配接口卡热插拔，同时支持64个设备10
