隨著近年來計(jì)算機(jī)等*在印刷業(yè)的廣泛應(yīng)用和在國家*“印前數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化”目標(biāo)的引導(dǎo)下，推動了印刷業(yè)快步進(jìn)入數(shù)字時代。傳統(tǒng)的模擬制版工藝已逐步由數(shù)字印前工藝所替代，并以彩色桌面出版系統(tǒng)或數(shù)字直接制版系統(tǒng)為基礎(chǔ)重新構(gòu)建面向21世紀(jì)跨媒體出版印前圖文處理的框架，形成了、簡潔，質(zhì)優(yōu)的印前生產(chǎn)工藝流程，從而使印刷領(lǐng)域的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量處于“一個有決定意義的開始——印前解決方案”的良性循環(huán)中。而印前解決方案中“一個有決定意義的開始”的核心就是本文所述的掃描儀品質(zhì)評價及合理選擇。
　　
　　一、掃描儀及其工作原理
　　
　　掃描儀是印前系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息采集與輸入設(shè)備，其采用光電轉(zhuǎn)換原理將連續(xù)調(diào)圖像轉(zhuǎn)換為供計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像，實(shí)現(xiàn)圖像信息的數(shù)字輸入，是印前領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)作業(yè)的基礎(chǔ)。
　　
　　從圖像信息處理角度看，掃描儀的掃描過程如圖1所示，實(shí)質(zhì)上是圖像信息的數(shù)字化采集過程，即對原稿圖像信息的采樣和量化過程。
　　
　　1、掃描儀的組成及工作流程
　　
　　目前應(yīng)用于印前系統(tǒng)的掃描儀主要分為采用光電倍增管（PTM）作為光電轉(zhuǎn)換器件的滾筒式掃描儀和采用光電藕合器件（CCD）作為光電轉(zhuǎn)換器件的平板式（平臺式）掃描儀兩類。
　　
　　滾筒式掃描儀采用如圖2所示的逐點(diǎn)掃描方式。即在掃描過程中隨著貼附原稿的分析滾筒的轉(zhuǎn)動和照明與分析頭的橫向移動，形成螺旋掃描線，每根掃描線在圓周方向上又被解析成相互獨(dú)立的圖像信息基本單元——像素。
　　
　　平板掃描儀采用如圖3所示的平面掃描方式。即在掃描過程中，原稿貼附于掃描平臺上，能過線狀或面狀掃描來獲取各基本單元的圖像信息。
　　
　　掃描儀不論采用何種掃描方式，掃描儀組成方式相同，如圖4所示。即掃描儀由照明系統(tǒng)，同步信號發(fā)生系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等五部分構(gòu)成。
　　
　　盡管目前掃描儀品牌種類繁多，但其都是利用光源將原稿的圖像信息轉(zhuǎn)換成光信號，再將光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和適當(dāng)處理變換后以數(shù)字方式傳輸給圖像處理系統(tǒng)，因此，從圖像信息處理角度看，掃描儀都是采用柵格處理方式和光電技術(shù)來分解圖像并獲取圖像信息，其工作流程如下：
　　
　　2、掃描儀的圖像信息采集
　　
　　目前掃描儀對圖像信息的采集根據(jù)其傳感器件的不同分類采用點(diǎn)掃描方式的滾筒掃描儀和采用行掃描方式的平板掃描儀。點(diǎn)掃描方式的信息采集系統(tǒng)如圖6所示，掃描光源的光經(jīng)反射照明系統(tǒng)或透射照明系統(tǒng)將光聚焦于原稿表面，形成直徑約1mm的光斑，光斑中心直徑0.01mm～0.03mm的區(qū)域?yàn)樵逍畔?，?jīng)反射或透射后進(jìn)入掃描儀采集系統(tǒng)，并通過光孔輪來選擇光孔的形狀與孔徑，并由此確定掃描分辯率。對于彩色圖像，經(jīng)過光孔的光再經(jīng)過分光系統(tǒng)分解成三束，并由濾色片來完成圖像的分色獲取圖像三原色的RGB或CMY信息。
　　
　　經(jīng)過信息采集的光信號再由傳感器件（PTM）變換成電信號，進(jìn)而經(jīng)過相關(guān)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，并存儲于計(jì)算機(jī)中供后續(xù)處理使用。
　　
　　行掃描方式的信息采集系統(tǒng)如圖7所示。由照明系統(tǒng)（鹵素?zé)艋驘晒鉄簦┌l(fā)出的光線經(jīng)由平面鏡和棱鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)逐行聚焦到CCD線陣上，CCD單元按位置關(guān)系獲取對應(yīng)像素信息，對于彩色圖像通常采用三個CCD線陣并行安裝，每個CCD線陣分別覆以R、G、B涂層，掃描行光線經(jīng)棱鏡分解成三束，分別照射到相應(yīng)的CCD線陣，同時獲取其象素的R、G、B信息。
　　
　　二、掃描儀的評價
　　
　　掃描儀作為彩色印前系統(tǒng)中的zui關(guān)鍵設(shè)備，直接決定著圖像再現(xiàn)的質(zhì)量，因此建立一個客觀、全面、可靠的評價方法，對掃描儀的選擇及應(yīng)用意義重大。我們根據(jù)大量的理論研究及工程實(shí)驗(yàn)得出：掃描儀的掃描動態(tài)范圍，色彩還原能力，掃描清晰度，掃描重復(fù)精度及掃描速度是掃描儀評價的重要技術(shù)指標(biāo)，它們能客觀、全面、真實(shí)地反映出掃描儀及其輸出圖像質(zhì)量的狀態(tài)。
　　
　　1、掃描動態(tài)范圍
　　
　　掃描儀的掃描動態(tài)范圍是指掃描儀能zui大限度識別原稿灰度的范圍或灰度的線性范圍。掃描動態(tài)范圍可以通過對一個可檢測的、密度范圍足夠大的多灰度模型樣本實(shí)際再現(xiàn)狀態(tài)來確定。因此掃描動態(tài)范圍檢測的關(guān)鍵是多灰度模型樣本及其標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用于掃描儀評價的多灰度模型樣本必須滿足：
　　
　?。?）具有足夠大的灰度（密度）分布：△D≥3.8（反射）；△D≥4.3（透射）
　　
　　（2）具有線性分布的高調(diào)，中間調(diào)與暗調(diào)細(xì)節(jié)。
　　
　?。?）各灰度級有客觀的標(biāo)定數(shù)值。
　　
　?。?）具有良好的中性灰性質(zhì)。
　　
　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，目前印刷業(yè)中使用的Kodak27級中性灰透射梯尺和21級反射梯尺是一種較好的多灰度模型樣本。圖8采用Kodak標(biāo)準(zhǔn)反射梯尺為多灰度模型樣本，對兩種不同型號平板式掃描儀測試的數(shù)據(jù)及處理結(jié)果。從圖中可知，掃描儀的動態(tài)范圍A優(yōu)于B。
　　
　　2、色彩還原能力
　　
　　彩色還原能力是指掃描儀對彩色圖像信息中各種顏色的還原能力。它包括掃描儀整體性色彩還原能力和掃描儀對標(biāo)準(zhǔn)色的色彩還原能力兩個方面。
　　
　　掃描儀整體性色彩能力通常采用Kodak標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺來作為評價模型樣本，即對標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺在規(guī)定的色彩模式下掃描，獲取標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺的中性灰平衡參數(shù)及其分布特征，并與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣本中性灰平衡參數(shù)進(jìn)行比較，從而綜合分析出掃描儀整體性色彩再現(xiàn)中色彩的還原狀態(tài)，調(diào)校能力及不同掃描儀間的差異。圖9是兩種不同掃描儀與標(biāo)準(zhǔn)模型為參照的整體性色彩再現(xiàn)能力的比較，可見掃描儀B的整體性色彩還原能力優(yōu)于掃描儀A。
　　
　　掃描儀對標(biāo)準(zhǔn)色的還原能力通常采用標(biāo)準(zhǔn)色標(biāo)中各標(biāo)準(zhǔn)色塊（C、Y、R、G、B，Y+M+C，BK，W）的色彩構(gòu)成參數(shù)，燕由此計(jì)算出其與標(biāo)準(zhǔn)色樣參數(shù)間的相對色差來綜合分析出其標(biāo)準(zhǔn)色的還原能力表2、表3、表4是采用Dupont標(biāo)準(zhǔn)色標(biāo)以X-Rite938測量參數(shù)為基準(zhǔn)對A、B兩種不同掃描儀標(biāo)準(zhǔn)色的測試參數(shù)及結(jié)果。
　　
　　3、掃描分辨率
　　
　　掃描分辨率是指掃描儀在實(shí)際生狀態(tài)下對圖像細(xì)節(jié)的分辨能力。能夠采用本研究中所設(shè)定的分辨率檢測樣本及數(shù)據(jù)處理來獲得。分辨率檢測樣本是分辨率檢測之基礎(chǔ)，要求其必須滿足下列條件。
　　
　?。?）檢測樣本與掃描背景的反差△D≥3.2。
　　
　　（2）檢測樣本邊緣整齊，密度一致。
　　
　?。?）檢測樣本有確定的線對寬度。
　　
　?。?）檢測樣本具有垂直與水平的組合分布。
　　
　　（5）檢測樣本具有足夠的長度。
　　
　?。?）檢測樣本具有確定掃描方向的標(biāo)記。
　　
　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，分解力測試標(biāo)板在相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件的支持下，能獲得較高的度的結(jié)果。圖10是應(yīng)用自行研制的解像力標(biāo)板及算法對幾種不同掃描儀測試的結(jié)果，其中掃描垂直度應(yīng)為90.0o±1.0o。
　　
　　4、掃描清晰度
　　
　　掃描清晰度是指掃描儀在實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)下，對圖像細(xì)節(jié)及邊緣的清晰度再現(xiàn)能力。其通過清晰度樣本的邊緣掃描，來獲取不同的分辨能力下的圖像清晰度變化，并以其邊緣信號變化的速度來作為掃描儀清晰度的評價指標(biāo)。清晰度評價樣本是掃描儀清晰度評價之基礎(chǔ)，因此，清晰度樣本必須滿足：
　　
　?。?）評價樣本目標(biāo)影像與背景影像反差強(qiáng)烈△D≥3.5。
　　
　?。?）評價樣本邊緣采用刀邊，邊緣光潔整齊。
　　
　?。?）評價樣本灰度均勻，飽滿結(jié)實(shí)。
　　
　?。?）評價樣本易于確定掃描方向和垂直度。
　　
　?。?）評價樣本有足夠長度，以滿足掃描垂直度的要求。
　　
　　本文采用兩種不同掃描儀對評價樣本進(jìn)行掃描測試，并按相同的要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其所獲取的結(jié)果如圖11所示：
　　
　　5、掃描重復(fù)精度
　　
　　掃描儀的掃描重復(fù)精度是指對相同的樣本進(jìn)行多次掃描掃描，以中心點(diǎn)為配準(zhǔn)點(diǎn)，配準(zhǔn)后，各控制點(diǎn)間的坐標(biāo)的誤差及分布規(guī)律：
　　
　　掃描儀的重復(fù)精度，采用如圖12所示由三種不同精度線粗的方格網(wǎng)組成的圖像。通過實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果表明當(dāng)掃描整體重復(fù)誤差不大于50μm時，該掃描儀所掃描圖像能夠滯等大條件內(nèi)圖像復(fù)制要求，而且掃描重復(fù)誤差愈小，精度愈好，平板式掃描儀重復(fù)精度與掃描方向長度相關(guān)，長度愈大，重復(fù)性降低。
　　
　　三、結(jié)論
　　
　　本文通過大量理論研究和實(shí)驗(yàn)分析，獲取了印前處理系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備掃描儀質(zhì)量與性能的評價方法。建立了一套較全面、科學(xué)、客觀系統(tǒng)地評價模型樣本和數(shù)據(jù)處理方法。大量工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的掃描儀評價方法客觀、系統(tǒng)、科學(xué)性強(qiáng)，評價模型及數(shù)據(jù)處理方法簡單、可靠、精度高、實(shí)用性強(qiáng)，該方法適用于任意檔次、任意類型的掃描儀，其結(jié)果既可作為掃描合理選擇使用的標(biāo)準(zhǔn)，又能作為掃描質(zhì)量評價的指標(biāo)。