印刷技術課件第3章圖像獲取.ppt

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第三章圖像獲取,掃描儀結(jié)構(gòu)與掃描軟件界面掃描儀的性能參數(shù)與調(diào)整數(shù)碼相機的原理與使用,圖像是彩色印刷的重要信息源，它的獲取方式和獲取質(zhì)量將直接影響印刷的效果。目前圖像主要使用掃描設備和數(shù)碼相機來進行采集。,第一節(jié)掃描儀結(jié)構(gòu)與掃描軟件界面,一、掃描儀的種類和結(jié)構(gòu)1、平臺掃描儀的成像結(jié)構(gòu),最大特點是以行掃描的方式對原稿上的信息以一行一行的方式進行掃描輸入。由條形光源并行發(fā)光，通過條形對稱的光學成像系統(tǒng)形成掃描行的成像并將之投射到如前所述的單色或四色線陣CCD上。,平板掃描儀的結(jié)構(gòu)原理圖。,線陣CCD,2、滾筒掃描儀,滾筒式掃描儀的結(jié)構(gòu)和工作原理,投射到原稿上的光線逐點對原稿進行掃描，并將透射和反射光線經(jīng)由透鏡、反射鏡、半透明反射鏡、紅綠藍濾色片所構(gòu)成的光路將光線引導到光電倍增管進行放大，并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換進而獲得每一個掃描象素點的黃品青三原色的分色顏色值。滾筒掃描儀的性能要比平板式掃描儀的高，其主要原因有：滾筒掃描儀使用單個光電轉(zhuǎn)換器件,由于使用單個器件，因此它的一致性必然很好。采用了光電倍增管，它的光學特性（包括諸如信噪比、靈敏度、感光密度范圍等方面）目前要好于光電耦合器件CCD。因為滾筒式掃描儀的光學系統(tǒng)是針對單個象素設計的，其光學分辨率遠高于要滿足在一條線上同時準確聚焦的平臺掃描儀的光學系統(tǒng)。,二、掃描軟件界面及其設置參數(shù)含義,Original（原稿類型）:一般都具有掃描反射稿和透射稿的能力，有一些掃描儀還具有實物掃描的能力。Mode（顏色空間）：用來指明生成的顏色文件是屬于哪一種顏色空間。Bitpercolor（位深）：反映了掃描儀的轉(zhuǎn)換一種顏色的精度，目前一般都能達到每個單色12到16位。,Range（范圍）：它是調(diào)節(jié)掃描工作參數(shù)的比較專業(yè)的重要設置項目。其中包括：Exposure（曝光量的調(diào)節(jié)）：用來調(diào)節(jié)掃描儀照明光源的強弱，通過對曝光量的調(diào)節(jié)，可以使原稿整體變亮。Dmin/Dmax（密度范圍）：用來調(diào)整掃描儀接收信息的密度范圍。White/BlackPoint（白點和黑點設置）：它是掃描儀前端校正中用來進行圖像映像關系調(diào)整的重要工具，它和后面的直方圖及其階調(diào)曲線一樣都是用來調(diào)整原始的接收信息和掃描儀正式輸出信息之間的,可以是線性的和非線性的映射關系。Histogam..（直方圖）：它提供一個觀察掃描圖像的不同亮度值的象素在不同亮度上的分布情況。Automatic（自動）：它是一種智能化的設置過程，它根據(jù)預掃描得到的圖像信息，自動設置曝光量、密度范圍以及黑白場等映射關系,以從層次和顏色兩方面最大限度地表現(xiàn)原稿的信息。,ToneCurve（階調(diào)曲線）：它包含一個映射曲線的編制對話框，可以進行任意形式的曲線編輯。除此以外，它已經(jīng)內(nèi)置了許多具有各種形式的映射關系曲線以供直接調(diào)用。Sharpness（銳化處理）：銳化處理是用來使得圖像細節(jié)變得更容易辨認。銳化處理的本質(zhì)就是使得相鄰的圖像細節(jié)之間（包括層次和顏色）增強對比度。Descreen（去網(wǎng)處理）：這項參數(shù)是專門針對掃描印刷品原稿而設置的圖像效果處理算法。因為對于網(wǎng)目調(diào)網(wǎng)點的掃描將嚴重破壞原圖像的效果，因此,此項目可以針對不同加網(wǎng)線數(shù)的印刷品原稿來設置加網(wǎng)線數(shù)，其內(nèi)涵算法將對原稿掃描圖像進行有效處理，以消除網(wǎng)點痕跡。,第二節(jié)掃描儀的性能參數(shù)與調(diào)整,一、掃描儀的性能參數(shù)1、信噪比所謂信噪比是指信號和干擾噪聲之間的比例關系，信噪比越高，對有用信號的提取就越準確和清晰。,2、密度范圍和動態(tài)范圍設透射到原稿上一點的光強是Io，通過的光強（或反射光強）為I，則透射（或反射）率為I/Io，密度為D，則密度為透射（或反射）率倒數(shù)的對數(shù)，即D=lg（Io/I）。動態(tài)范圍是指給定設備所能探測到的最淺顏色和最深顏色之間的密度差值,3、光學分辨率光學分辨率是指一個掃描系統(tǒng)在掃描方向上的實際采樣密度，即單位長度上的采樣點數(shù)，包括掃描行方向的分辨率（水平光學分辨率）和掃描行進方向的分辨率（垂直分辨率）。其單位是dpi（dotsperinch）。水平光學分辨率是由CCD光學器件中的采集單元的數(shù)目和掃描幅面相除而算出的，其為：水平光學分辨率=線陣象素/掃描寬度垂直光學分辨率是由每條行掃描線之間的步進距離決定的，它可以由驅(qū)動和傳動來調(diào)節(jié)。,內(nèi)插分辨率是指在光學分辨率的基礎上，在軟件算法的幫助下，在兩個光學實在象素之間增加新的象素，并由此產(chǎn)生的一種偽分辨率。內(nèi)插算法不會增加新的細節(jié)，只是在相鄰像素間求出顏色和灰度數(shù)據(jù)的平均值。實際上目前光學分辨率都在600～1200dpi之間。內(nèi)插法增加的“偽”信息可以適用于要求不高的出版物，但絕對不適合那些要作大面積輸出的彩色圖像的原稿掃描，這些圖像中錯綜復雜的真實細節(jié)和廣泛的色調(diào)范圍是非常重要的。內(nèi)插法還使得圖像比較柔和，因而有時還要做一些必要的銳化工作。,4、掃描位深度一個掃描設備可以在它掃描的每個象素上檢測出的最大顏色和灰度級，即每個象素存儲信息量的多少。5、掃描系統(tǒng)清晰度圖像清晰與否的差別可以表現(xiàn)在能夠看清的黑白線對的數(shù)目。,二、掃描分辨率的計算,1、使用調(diào)幅加網(wǎng)技術輸出的圖像掃描調(diào)幅加網(wǎng)后的圖像象素點實際就是網(wǎng)點，那么，現(xiàn)在的問題是一個網(wǎng)點需要幾個掃描像素點來提供生成信息。由于要考慮各個色版生成不同加網(wǎng)角度的信息量需求，一般就要用4個、3個或者至少也要2個象素的信息來生成一個網(wǎng)點,才能保證網(wǎng)目調(diào)印刷品的質(zhì)量。這種數(shù)量關系稱之為“加網(wǎng)系數(shù)”?？紤]到掃描分辨率是一維的，這個系數(shù)一般取2～1.5。這樣就有了一個基本的掃描分辨率計算公式：掃描分辨率=放大倍數(shù)加網(wǎng)系數(shù)加網(wǎng)線數(shù)=(印刷品尺寸/原稿尺寸)(2～１.5)加網(wǎng)線數(shù),掃描分辨率是指在每英寸或每厘米原始圖像上掃描儀能夠俘獲的信息量。,2、使用調(diào)頻加網(wǎng)技術輸出的圖像的掃描調(diào)頻加網(wǎng)技術其網(wǎng)點大小和深淺不會變化，而是用位置和分布密度來呈現(xiàn)圖像的明暗層次。調(diào)頻加網(wǎng)由于沒有了角度問題，其“加網(wǎng)系數(shù)”是1，也就是用一個掃描象素點來生成一個隨機網(wǎng)點。對照排機輸出：掃描分辨率=放大倍數(shù)1加網(wǎng)線數(shù)=（印刷品尺寸/原稿尺寸）加網(wǎng)線數(shù)對打印機輸出：掃描分辨率=放大倍數(shù)1加網(wǎng)線數(shù)=（印刷品尺寸/原稿尺寸）打印機分辨率,3、線條圖的掃描分辨率線條稿是指只有黑白兩色的原稿。掃描時要將掃描模式設成線條稿方式，生成的圖像只有一位深度，即黑白兩色。對線條稿的掃描一般都是用掃描儀的最高光學分辨率進行，印刷行業(yè)的標準值是1200dpi。線條掃描分辨率的公式是：掃描分辨率=放大倍數(shù)打印機分辨率,4、充分用好分辨率量原稿而行不要使用內(nèi)插分辯率按照整除分辨率和整除放大倍數(shù)掃描,曝光量（Exposure）的調(diào)節(jié)由于CCD或CMOS器件的響應度是固定的，對曝光量的適應可以通過模擬前端的可變增益放大器改變放大倍數(shù)，以提高對光強的輸出響應，借以提高采樣圖像的亮度。也有通過改變掃描驅(qū)動速度，借以改變曝光時間，來完成提高圖像亮度的要求。,三、掃描儀的效果校正原理與實例,四、測量掃描儀性能的簡單方法測量掃描儀的動態(tài)范圍（密度范圍）使用一個質(zhì)量較好、有較大密度范圍的測試灰梯尺，可以是透射和反射的，通過掃描輸入后，使用軟件上面的在屏密度計讀取它的數(shù)值。重點觀察在暗調(diào)和亮調(diào)處的色塊有無并級和錯級現(xiàn)象，如果這種現(xiàn)象發(fā)生的色塊越接近明暗極點處，說明掃描儀的密度范圍越寬，信噪比特性越好。亮度均勻性測量在掃描平臺上放一個白度均勻的白紙進行掃描。然后在Photoshop中檢查左右兩端和中間的亮度差別，越小越好。,第三節(jié)數(shù)碼相機的原理與使用,數(shù)碼相機主要由以下部件構(gòu)成：由鏡頭、機背（由CCD和控制CPU構(gòu)成）為核心構(gòu)成了數(shù)碼相機的成像系統(tǒng)。鏡頭包含的快門、光圈機構(gòu)和焦距參數(shù)將直接控制和影響曝光量、景深和視角的攝影效果。CCD和控制計算機對測光階段的檢測圖像進行分析并產(chǎn)生曝光量、白平衡、CCD電子感應度和自動對焦的控制。,一、數(shù)碼相機部件與功能,1、象素象素指的是數(shù)碼相機的分辨率，由相機里的面陣CCD或CMOS傳感器上的光敏元件數(shù)目所決定的，一個光敏元件對應一個象素。因此象素數(shù)越多，意味著光敏元件越多，也就意味著拍攝出來的相片越細膩。數(shù)碼相機拍攝照片主要有兩種輸出途徑：電子媒介和傳統(tǒng)的紙制媒介。電子媒介就是常用的電腦、電視等，這些設備的典型分辨率是72dpi（DotPerInch，每英寸點數(shù)）。傳統(tǒng)的紙制媒介包括各種打印紙、相片紙、轉(zhuǎn)印到其他材質(zhì)（棉布、磁杯）的特種紙等等，這類輸出的典型分辨率是300dpi。,2、鏡頭由于CCD的尺寸比膠片小，因此數(shù)碼相機的鏡頭的成像焦距較短。它主要是由多組透鏡組成，不同品牌的相機帶有不同特殊功能的鏡片。最常見的是非球面鏡片，它可以把幾個鏡片的作用集中到一個鏡片上，并且成像質(zhì)量不會下降，目前大部分的變焦數(shù)碼相機都包含非球面鏡片。,3、焦距,在傳統(tǒng)相機中，50mm是標準鏡頭的焦距。一般來說小于50mm的稱之為廣角鏡頭，大于50mm的稱之為長焦鏡頭，魚眼鏡頭的焦距一般都小于17mm。廣角鏡頭主要用來拍攝大的場景，譬如故宮、天安門城樓等，它可以收納很大范圍的景物；長焦鏡頭可以拍到距離較遠的景物或者用來做特寫；魚眼鏡頭可以拍攝更大范圍的景物，不過圖像會發(fā)生很嚴重的變形，使用魚眼鏡頭可以拍攝一些具有特殊效果的圖片。,相機的變焦能夠引起成像的遠近距離感的變化。數(shù)碼相機的變焦分為光學變焦和數(shù)碼變焦兩種：光學變焦：是指相機通過改變光學鏡頭中鏡片組的相對位置來達到變換其焦距的一種方式。光學變焦是實際記錄下相應的“實在”象素。數(shù)碼變焦：是指相機通過截取其感光元件上影像的一部分，然后進行放大以獲得變焦的距離變化感，是一種人工補償辦法。,4、光圈光圈是鏡頭中間的一組金屬葉片，在鏡頭內(nèi)安置成可以調(diào)節(jié)的一個圓形或接近圓形的限制入射光束的小孔。它有三種基本的用途：幫助獲得正確投影?？刂破毓饬浚和ㄟ^縮小或放大光圈，以調(diào)節(jié)鏡頭通光量的多少，來控制感光材料的曝光。控制景深：它是光圈的另一個重要作用，因為其他方式同樣可以控制曝光量，而景深則只能由光圈控制。成像最清晰的點是焦點，但是在焦點前后的一段距離內(nèi)成像也比較清晰，這個范圍就叫景深。光圈大，景深?。还馊π?，景深大。,二、數(shù)碼攝影的質(zhì)量控制參數(shù)、控制方法和評價標準,1、景深景深是指在一次鏡頭聚焦調(diào)節(jié)中，所成影像最遠部分和最近部分之間的距離，且這部分畫面應該具有可以接受的清晰細節(jié)。光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。景深有兩個重要的效應：1.微距拍攝時的景深比被攝體在較遠的位置時候要小。2.如果在光圈和景物距離都相同的情況下，鏡頭的焦距越長，得到的景深越小。,景深效果,2、白平衡白平衡調(diào)節(jié)的目的是達到準確的色彩還原，采用電路調(diào)整方式，靠電子線路改變紅、綠、藍三基色的混合比例，把光線中偏多的顏色成分修正掉。3、測光方式目前幾乎所有的數(shù)碼相機測光方式都采用TTL（Throughthelens），自動測光（AutoExposure）系統(tǒng)經(jīng)過鏡頭來測光。通過鏡頭測光的好處是物體的光線可以直接反射，光線經(jīng)過鏡頭投射在CCD上，CCD將光訊號傳送給數(shù)碼相機的CPU作分析，CPU根據(jù)被攝物的反射率調(diào)整應有的曝光值。,現(xiàn)有常見的測光模式大約分為3種：Multi-zoneevaluativemetering：多區(qū)域評價測光，測光系統(tǒng)將整個畫面分成多個區(qū)域，并參照主體的位置決定每個區(qū)域的測光加權(quán)比重，全部衡量后，決定曝光值。Centerweightedaveragingmetering：中央重點式測光，測光偏重中央，其余畫面給以平均測光。SpotMetering：點測光，測光區(qū)域限定于畫面中央或小的局部位置，如圖，測光面積約占整個畫面的1/32。點測光適合于背景非常明亮或非常暗的情況。,4、感光度ISO值（即通常所說的感光度值）是標明感光材料對光線敏感程度的單位。這是控制曝光量的一個重要參數(shù)。5、閃光燈目前，幾乎所有的數(shù)碼相機都可以使用電子閃光燈，電子閃光燈具有一些特別的地方，包括：發(fā)光強度大，能夠提供足夠的亮度；發(fā)光持續(xù)時間短，色溫約為5500K左右，與標準日光的色溫差不多；發(fā)光的性質(zhì)為冷光等。,三、輸出文件問題,1、RAW-原始記錄格式RAW格式是直接讀取傳感器（CCD或者CMOS）上的原始記錄數(shù)據(jù)。這些信息是按串行方式的各單色象素按順序輸出的，并且這些數(shù)據(jù)尚未經(jīng)過曝光補償、色彩平衡、GAMMA調(diào)校等處理。RAW是非壓縮非破壞性的格式，但RAW格式的照片卻要比TIFF格式的照片占用的容量還要小，這是因為RAW的原始單位（象素）數(shù)據(jù)只需8到12位的存儲，而不像諸如RGB格式的單象素24到48位的存儲。,數(shù)碼相機三大存儲格式就是RAW、TIFF和JPEG,2、JPEG與TIFF格式JPEG格式是按JointPhotographicExpertsGroup制定的壓縮標準產(chǎn)生的壓縮格式?？梢杂貌煌膲嚎s比例對這種文件壓縮，其壓縮技術十分先進，對圖像質(zhì)量影響不大。TIFF對那些要求高質(zhì)量的圖像處理來說是首選。TIFF最大色深為32bit，可采用LZW無損壓縮方案存儲。,