書刊掃描儀矩陣型CCD和線形CCD傳感器的比較分析

時間：2017-02-06

	CCD技術是1969年由美國的貝爾研究室所開發(fā)出來的，較早的CCD設計都是線性排列的，成像質(zhì)量很差。進入80年代，CCD影像傳感器雖然有缺陷，由于不斷的研究終于克服了困難，而于80年代后半期制造出高分辨率且高品質(zhì)的CCD。到了90年代制造出百萬像素之高分辨率CCD，此時CCD的發(fā)展較是突飛猛進，算一算CCD 發(fā)展至今也有二十多個年頭了。進入2000年，CCD技術得到了迅猛發(fā)展，同時，CCD的單位面積也越來越小，美國柯達制造出了世界**塊矩陣型CCD,但是由于工藝復雜無法制造出大面積的矩陣式CCD。2008年**在航空領域使用的真彩色矩陣型CCD技術制造的高清影像采集器。這也是CCD技術里程碑式的發(fā)展，終于制造出了真彩色巨幅真彩色矩陣式CCD。但當時巨幅真彩色矩陣式CCD制造工藝復雜，價格高昂，主要是應用在航空航天和工業(yè)領域。
由于線性CCD價格低廉，目前較高分辨率的線性CCD采集器在1000元條，所以市場上大部分的掃描儀品牌如：虹光Avision、康泰克斯Contex、Cruse、愛普生Epson、Fujitsu、plustek等都是使用的傳統(tǒng)線性CCD技術。目前使用矩陣型CCD的掃描儀產(chǎn)品多以**非接觸式書刊古籍掃描儀產(chǎn)品。
目前掃描儀市場使用矩陣式CCD主要分為：小面積矩陣式CCD、RGB單色矩陣式CCD、全幅真彩色矩陣式CCD三種。
1、小面積矩陣式CCD：一個畫幅需要掃描多次進行軟件拼接完成。出錯率高，一般使用在低端書刊掃描儀產(chǎn)品上，比如日本柯尼卡沒能達的ps7000、ps5000系列。
2、RGB單色矩陣式CCD：掃描彩色文件需要掃描多次才能完成。掃描速度較慢，一般使用在中低端矩陣式書刊掃描儀上，比如法國的i2s書刊掃描儀。
3、全幅真彩色矩陣式CCD：全彩色點對點掃描技術，**圖像還原。掃描速度快，彩色掃描只需0.3秒，全彩色處理器價格較高，一般應用在**非接觸式掃描設備上。比如德國book2net書刊案卷掃描儀系列。
隨著工業(yè)級**CCD的民用化，使用工業(yè)級全幅真彩色矩陣式CCD來制作掃描儀。這種全新的設計大大提高了掃描儀的掃描速度(A2 400dpi 彩色0.3秒),這比使用傳統(tǒng)線性ccd的書刊掃描儀和RGB單色矩陣掃描儀速度快了3倍。真彩色矩陣式書刊掃描儀是一次性點對點掃描成像這樣使掃描圖像整體還原較好，做到圖像零失真。而且真彩色矩陣式掃描一次性點對點的掃描方式不用和線性或者RGB單色矩陣掃描儀一樣需要走動逐行（多次）掃描，減少了傳動機構(gòu)，使書刊掃描儀的耐用性大大的增加了，并且減少了線性掃描設備的光線污染，降低數(shù)字化過程對珍貴資料的損壞。矩陣式CCD的使用壽命是3億頁以上，較加適合大量的古籍案卷掃描工作。
傳統(tǒng)線形CCD掃描儀
傳統(tǒng)掃描儀使白色光線逐行掃描文檔，利用線性CCD傳感器來捕捉RGB三色，影像通過鏡頭，然后再呈現(xiàn)到線性CCD傳感器上，光源和線形CCD同步移動，圖像通過鏡片反射到CCD中，最后完成數(shù)字成像。在書刊掃描儀中，通常采用線形CCD、鏡頭系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)鏡組掃描方式來模擬對象的移動，從而采集掃描結(jié)果。在掃描過程中，線性CCD傳感器會按照紅、綠、藍線的順序來捕捉原件中的信息。當CCD處理器把這些線條轉(zhuǎn)換成正確的順序后，逐行拼接最后完成整體圖像。雖然目**性掃描儀的生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟， 但線性ccd的掃描設備在掃描過程中ccd和光源需要來回移動，這就對傳動系統(tǒng)有很高的潤滑要求，一但在移動中出現(xiàn)波動就會出現(xiàn)圖像的失真和水波紋現(xiàn)象。尤其是在掃描年代久遠的檔案古籍工作中，環(huán)境粉塵較大，對ccd軌道潤滑影響很大。逐行光線對珍貴介質(zhì)表面和加工人員的眼睛也會造成一定的傷害。
矩陣型CCD傳感器組件
矩陣型CCD傳感器組件使用的是由非常小的像素所組成的面性CCD。他的采集方式是點對點真彩色一次性采集。
真彩色矩陣式CCD傳感器可以將原件表面單一像素光信號轉(zhuǎn)換為電信號，采集速度瞬間完成。通常高精度下600dpi掃描A2整幅彩色圖像只需要0.3秒。因為圖像采集是整體一次性完成，所以圖像采集色彩還原較佳。顏色過濾器為紅、綠、藍三個連續(xù)行CCD元素提供了一個非常高的色彩飽和度,圖像整體采集。高質(zhì)量的真彩色矩陣CCD所擁有的像素尺寸相當大，10μm×10μm大小是一個典型的像素尺寸值。較大的像素尺寸可以幫助減少噪點和其他一些可能對成像質(zhì)量所造成的影響。
下面的圖表顯示了矩陣型CCD傳感器是如何生成的。
總結(jié)：真彩色矩陣式CCD在數(shù)字化掃描領域比傳統(tǒng)的線性CCD，不論是在掃描速度，還是掃描效果都有著很大的優(yōu)勢。隨著CCD生產(chǎn)工藝的進一步提高，真彩色矩陣式CCD的制造成本會進一步降低，真彩色矩陣式CCD替代線性CCD*進入民用級掃描儀的時代將會不遠。較加**的圖像質(zhì)量、較高效率的掃描設備將推動我們的數(shù)字化大潮較進一步。

詞條
詞條說明
大幅面古籍書刊非接觸式掃描儀
古籍保護是當今古籍界十分熱門的話題，古籍保護是傳統(tǒng)經(jīng)驗與現(xiàn)代科技技術的結(jié)合，對于古籍保護而言，我們不僅要了解如何保護，還應該知道產(chǎn)生破壞的原因及過程。從這個原因和過程中尋找新的、較加科學的方法來保護古籍。但是我認為必須有一個前提，即：以古籍為中心，對其施行可逆性的保護。作為一名學習古籍修復的學生來說，古籍保護是古籍修復的總綱，我們不僅應該扎實的學習古籍修復的知識，把這門傳統(tǒng)而現(xiàn)代的技術傳承下去，較
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