Планшетные сканеры и их метрология


Планшетные сканеры и их метрология

English Russian
Немного теории

Наиболее важной характеристикой планшетных сканеров является оптическое разрешение. Как правило в качестве параметра для оценки оптического разрешения сканеров используется число светочувствительных элементов приемника ПЗС. При этом не учитывается влияние как передаточной характеристики приемника ПЗС, так и передаточной характеристики объектива, который фокусирует изображение в плоскости приемника. Передаточная характеристика сканера, определяющая качество изображения, наиболее полно описывается функцией передачи модуляции (ФПМ) в области пространственных частот. В оптике пространственные частоты определяются как число линий на мм, т.е. величиной [1/мм]. ФПМ характеризует падение контраста синусоидальных составляющих сигнала изображения. В качестве примера на рис.1 представлена кривая ФПМ.

mtf sinfild
Рис.1. Рис.2.

ФПМ характеризует связь между исходным объектом и его изображением, следующим образом. В качестве объекта будем рассматривать синусоидальное распределение контраста - рис.2. На рис.3a представлено сечение синусоидального объекта с частотой 20 [1/мм]. Размах синусоиды характеризует контраст объекта на входе сканера. На выходе сканера изображение синусоиды будет характеризоваться сечением, показанным на рис.3b. Таким образом видно, что ФПМ на частоте 20 [1/мм] показывает падение сигнала синусоиды с величины 1.0 на входе сканера до величины 0.15 на его выходе.

mtf sinfild
Рис.3a. Рис.3b.

Чтобы получить более чувствительный инструмент для оценки значений ФПМ достаточно выполнить вычитание этой ФПМ   H(ŋ)   из дифракционой, т.е. из максимально достижимой ФПМ   Ĥ(ŋ):

D(ŋ) = Ĥ(ŋ)   –   H(ŋ),

ŋ - пространственная частота. Пример разностной ФПМ D(ŋ) показан на рис. 4a. Кривая разностной ФПМ D(ŋ) характеризует величину ошибки, которая будет обусловлена степенью разъюстировки или/и качеством оптической системы сканера.

mtf sinfild
Рис. 4a. Рис. 4b.

Во многих случаях, такая ошибка в той или иной степени обусловлена дефокусировкой. И действительно, если посмотреть на распределение на рис. 4a, оно напоминает дефокусировочную кривую. На рис. 4b представлен пример набора графиков для различных значений дефокусировки (потери резкости). Чем больше значения разностной ФПМ, тем хуже оптическое разрешение. При этом можно оценить (по пику кривой) пространственную частоту ŋ, на которой ФПМ имеет наибольшее падение. Размер деталей Ĺ на изображении, обратно пропорционален пространственной частоте ŋ, и примерно определяется соотношением Ĺ=1/2ŋ. Для получения значений ФПМ на всех пространственных частотах, нет необходимости проводить измерение множества синусоидальных объектов различных частот. Достаточно проанализировать изображение в виде резкого скачка контраста (рис.5), т.е. изображение края полуплоскости. Дифференцирование и преобразование Фурье края полуплоскости дадут искомую ФПМ.

ФПМ  (MTF)
Рис. 5.
Практический пример: Измерение ФПМ планшетного сканера Snap Scan 600 (Agfa)

1. На первом этапе необходимо изготовить и отсканировать объект в виде резкого края полуплоскости. Такой двухградационный объект можно распечатать с помощью принтера или вырезать полосу из черной фотобумаги. Важно, чтобы на границе черного и белого не было переходных градаций серого или бахромы. Объект сканируется в двух направлениях. После сканирования, изображения сохраняются в файлах без сжатия (компресси) в форматах TIFF или BMP. Размер изображения должен быть не менее 256 х 256 pixels. Эти файлы пересылаются нам по . В письме обязательно укажите тип сканера и плотнось линий на дюйм (или на миллиметр), при которой проводилось сканирование, т.е. dpi или lpi.

2. На втором этапе файл изображения обрабатывается с помощью нашей программы. Пример представлен ниже. На рис.6 показано изображение края полуплоскости при сканировании вдоль строки (направление X), lpi=600. На рис.7 показано изображение края полуплоскости при сканировании по кадру (направление Y), lpi также равно 600. На рис.8 и рис.9 представлены ФПМ сканера Agfa, соответственно для направлений X и Y. На рис. 10 показаны "дефокусировочные" кривые этих двух ФПМ. Верхняя кривая соответствует направлению X, а нижняя кривая - направлению Y.

x_edge y_Edge
Рис. 6. Рис. 7.
X_mtf Y_mtf
Рис. 8. Рис. 9.
mtf
Рис. 10.

3. На последнем этапе мы пересылаем Вам полученные результаты, т.е. изображения графиков ФПМ (включая кривые "дефокусировок") и пару сводных таблиц. Одна таблица со значениям ФПМ, а другая со значениями "дефокусировочных" кривых. Интерпретация результатов, в первую очередь, основывается на анализе "дефокусировочных" кривых и благодаря этому достаточно проста и очевидна. В нашем конкретном случае видно, что оптическое разрешение в направлении Y хуже, чем в направлении X. При этом, падение контраста на пространственной частоте 9 [1/mm] в направлении X почти на 10% превышает падение контраста в напрвлении Y.

[1/мм] 0.0 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0
ФПМ-x 1.00 0.77 0.36 0.11 0.01 0.01
ФПМ-y 1.00 0.82 0.50 0.20 0.08 0.08

 
[1/мм] 0.0 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0
Defocus-x 0.00 0.08 0.17 0.25 0.20 0.02
Defocus-y 0.00 0.04 0.09 0.14 0.11 0.01
Home http://www.smirnov.sp.ru/
The elements of the probabilistic analysis of the Forex markethttp://www.smirnov.sp.ru/forex_html/forex3eng.html
Currency Prediction Software of market FOREXhttp://www.smirnov.sp.ru/forex_html/usd_euro15.html
Technology of a GUARD of text files from unauthorized copyinghttp://www.smirnov.sp.ru/graphic_text/pastxt1eng.html
Software for evaluating of ground resolution of remote sensing optical-systemhttp://www.smirnov.sp.ru/special/index.html
Objective estimation of digital scanners qualityhttp://www.smirnov.sp.ru/scanner/scan02.html
Watermarking photoshttp://www.smirnov.sp.ru/watermark/index.html
Restoration of imageshttp://www.smirnov.sp.ru/scanner/filter/index.html
Visual Gallery Manager 2.0http://www.smirnov.sp.ru/vgm20/index.html
Physical simulation of optical-electronic system of high-resolutionhttp://www.smirnov.sp.ru/simult_oes/index.html
Technology of counteraction to falsification of credit cardshttp://www.smirnov.sp.ru/watermark/cards/card_eng.html
Free Advertisment. Free Bulletin Board (english).http://www.smirnov.sp.ru/wwwboard/engboard.html
Free Advertisment. Free Bulletin Board (russian).http://www.smirnov.sp.ru/wwwboard/rusboard.html
Contact ushttp://www.smirnov.sp.ru/wwwboard/eng/contact.html
Ozon Bookshophttp://www.smirnov.sp.ru/ozon/index.html
Chat: CGI/Java Integrationhttp://www.smirnov.sp.ru/wwwboard/chatlink.html
The latent transfer and storage of the confidential information on the Internet and cellular communicationhttp://www.smirnov.sp.ru/watermark/conf_data/guarding_eng.html
Software Prices http://www.smirnov.sp.ru/prices/prices_eng.html
Smirnov HomePage http://www.smirnov.sp.ru/man/page1eng.html

St. Petersburg, Russia
Mobile: +7(921)343-33-97
E-mail: smirnoff04@mail.ru
http://www.smirnov.sp.ru/

Нанесение фотоизображения на камень