Физические и программные принципы сканирования и обработки изображений
Введение
Обеспечение сохранности документов является одной из основных видов деятельности архивов по всему миру. В архивах хранится неисчислимое количество самой разнообразной документной информации, которое различается не только своим возрастом, но и даже материалом. Обеспечение сохранности документов производится при помощи целой системы мер, которая учитывает физические и химические свойства материалов, из которых состоят документы, учитывает возраст документов, находящихся на хранении. Также эта система включает в себя и меры по контролю пользования документами, так как мало обеспечить условия хранения в хранилищах, но надо еще организовать гарантируемое законом пользование документами архивов таким образом, чтобы опасность и вред для них был минимален, не говоря уже о тех мерах, которые принимаются в случаях повреждения документов.
Как видно из вышеуказанного, система обеспечения сохранности документов весьма сложна и специфична, и квалифицированный архивист должен быть знаком с этой системой. Особенно при учете реалий сегодняшнего дня, когда наука и техника позволяют применять те меры, которые были недоступны прежде.
Первые методы восстановления документов
Возможность восстановления невидимых глазом изображений была обнаружена еще в 1839 году, когда фотография только что возникла. На это указывал известный физик и исследователь Араго. В 1882 году Гюйгенс снял солнечную корону во время затмения. Однако началом выявления невидимых текстов на документах (угасающих, вытравленных, подчищенных, залитых чернилами) с помощью фотографии считается 1890 г.
|
|
|
В это время Е.Ф. Буринский на мокроколлодионных слоях получал совершенно одинаковые снимки и совмещал их, чтобы восстановить угасший текст. Так ему удалось восстановить документы времен Дмитрия Донского, написанные на сыромятной коже. В 1898 году Буринскому Е.Ф. была присуждена премия имени М.В. Ломоносова как за метод исследования, равный значению микроскопа.
Метод Буринского на мокроколлодионных слоях был чрезвычайно сложным и трудоемким. Только после изобретения сухих желатиновых бромосеребряных светочувствительных слоев и открытия в конце 19 века спектральной сенсибилизации немецким ученым Г.К. Фогелем стало возможным восстанавливать угасающие и невидимые изображения в широком диапазоне спектра: ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном, а также возбуждение и регистрация люминесценции.
Первая книга в России по методам выявления невидимых текстов была издана в 1946 году авторами А.И. Дидебулидзе и Г.А. Дидебулидзе. Затем в 1961 г. вышла в свет книга А. А. Эйсмана и В.М. Николайчика о современных достижениях науки и техники для юристов, судебных работников, архивных учреждений, музеев.
|
|
|
Методы восстановления документов в основном развивались в судебно-криминалистических лабораториях, поскольку с их помощью исследовались вещественные доказательства, связанные с раскрытием преступлений, в том числе и документы. Значительный вклад в этой области фотографии был сделан в Лаборатории консервации и реставрации документов АН СССР под научным руководством Д.П. Эрастова
Наличие в архивах большого количества угасающих и полностью угасших документов послужило тому, что с середины 60-х годов была основана специальная лаборатория по фотореставрации архивных документов (ФРАД). За время ее существования разработан ряд методических пособий и рекомендаций архивным работникам и специалистам-фотографам.
До сих пор методы восстановления документов основывались на процессах и технике галогенсеребряной фотографии, как обладающей универсальными репродукционными возможностями и своей доступностью. В то же время применение сложной химико-фотографической обработки материалов делали ее способы в технологическом отношении весьма трудоемкими. В настоящее время в качестве ее альтернативы выступает цифровая фотография, в которой отсутствуют химические растворы, имеются гибкие графические программы по обработке изображений и представляется возможность воспроизведения архивных документов на обычной бумажной основе и в электронной форме на магнитных и лазерных дисках, что удобно для архивирования восстановленных копий угасающих документов. В то время как в обычной нецифровой фотографии копия документа получается на фотоматериале, содержащим желатин, являющийся питательной средой микроорганизмов.
|
|
|
Быстрое распространение компьютерных цифровых технологий в архивах при воспроизведении документов послужило основанием разработки на их основе способов восстановления угасающих архивных документов наряду с традиционными процессами в фотографии.
Рекомендации составлены таким образом, что в начале они содержат предложения по диагностике фотографических свойств документов, выбора на ее основе наиболее эффективных как галогенсеребряных, так и цифровых компьютерных способов и технологий. Рассмотрены возможности обработки восстановленных копий документов средствами компьютерной графики, выбор носителя восстановленной копии документа, оценка качества изображения и потери информации, а также сохранение документов.
|
|
|
Физические и программные принципы сканирования и обработки изображений
В отличие от обычного фотографического способа воспроизведения, преобразующего изображение одновременно по всей его площади, цифровой заключается в последовательной, точка за точкой, регистрации и преобразовании оригинала в электрический сигнал, иначе сканировании. Такой метод, положенный в основу работы современных сканеров, был впервые использован при передаче фотографических снимков по телеграфу в 1850 г. Казелли (священник из Франции) в 1863 г. изобрел первый сканер, с помощью которого он передал изображение из Парижа в Гавр, прототип факсимильного аппарата.
Первые сканеры, как и вычислительные устройства, для обработки и хранения полученной информации, были громоздки и с низкой производительностью. В середине 80-х годов у сканеров появился персональный компьютер, способный мгновенно сохранять, обрабатывать и передавать считываемую информацию.
В настоящее время доступны относительно недорогие сканеры с достаточно высокой разрешающей способностью, которые совместно с выводными устройствами (принтерами) обеспечивают получение копии документа полиграфического качества. Кроме сканеров появились и другие устройства ввода изображений в компьютер - это цифровые фотокамеры и видеокамеры, которые расширяют возможности цифровой репродукционной съемки документов с угасающим текстом.
Цифровая фотокамера в отличие от планшетного сканера позволяет использовать обычную репродукционную установку, на которой возможности освещения документа не ограничены.
Угасающие документы содержат слабые изображения, находящиеся на уровне контрастной чувствительности, спектральной чувствительности и восприятия, поэтому вводные сканирующие устройства и выводные печатающие должны обладать достаточно высокой разрешающей способностью, глубиной динамического диапазона и уровнем передачи градации яркостей. Таким требованиям отвечают сканеры с разрешающей способностью, равной 1200-2400 ppi и принтеры 600-1200 dpi. Чтобы успешно обрабатывать большой объем графической информации угасающих документов, компьютерные системы должны иметь центральный процессор не ниже Pentium с оперативной памятью не менее, чем 128 Мб - 256 Мб и монитором с разрешением не менее 1024 х 768 пикселей и диагональю экрана 17" и более дюймов.
В основу воспроизведения полноцветного изображения любыми системами (фотография, кинематография и телевидение), в том числе и цифрового репродуцирования, положены теория цветового зрения и закон Вебера Фехнера о восприятии. Экспериментально установлен факт, что все цвета и оттенки могут быть получены путем смешения трех световых потоков с высокой насыщенностью красного, зеленого и синего, а цвета красок путем наложения желтой, пурпурной и голубой. Первый способ образования цветного изображения называется аддитивным и реализован на экране монитора, второй при принтерной печати на бумаге субтрактивным. При сканировании сфокусированное на светочувствительном сенсоре оптоэлектронном преобразователе, оптическое изображение преобразуется в электрический сигнал, несущий информацию об изображении.
Светочувствительный сенсор это твердотельная пластинка, на сенсорной стороне которой регулярно по строкам находятся микрофотодатчики и который называется прибором с зарядовой связью (ПЗС). Микродатчики размером до 10 мкм и менее называются пикселями, несущими информацию об одном элементе изображения на площади примерно 10 мкм 
. Каждый пиксель вырабатывает электрические заряды пропорционально своей освещенности или интенсивности падающего на него света. На выходе ПЗС полученный электрический видеосигнал преобразуется в цифровую форму и подвергается дальнейшей обработке и записи. Пластинка ПЗС представляет собой структуру типа МОП-конденсатора. Аббревиатура МОП расшифровывается как металл-оксид-полупроводник.
Обработка графической информации, а угасшие тексты документов как раз и являются такими объектами, проводится в компьютере, но он может обрабатывать только числа, поэтому графические объекты (тексты, рисунки, фотографии) должны быть представлены в цифровом виде, т.е. закодированы. С этой целью изображение разделяют на отдельные элементарные части весьма малого размера. Иначе, проводят пикселизацию. В результате каждый дискретный элемент имеет какой-либо один цвет. Все цвета, образующие изображение, нумеруются и каждому пикселю присваивается номер его цвета. Зная координаты расположения всех элементов и номера их цветов, можно однозначно запрограммировать любой графический объект, иметь свободный доступ к любому пикселю, корректировать его цвет, насыщенность и яркость, а значит и всего изображения в желаемом направлении. Количество цветовых оттенков в природе бесконечно, поэтому в зависимости от числа используемых цветов можно закодировать изображение, приближающееся к реалистическому.
Очевидно, если рисунок содержит мало цветов, то требуется меньше номеров и проще кодирование. Самый простой случай, когда изображение содержит всего два цвета черный и белый. Для его кодирования достаточно двух цифр. Так как в вычислительной технике применяется двоичная система счисления, то закодировать монохромное изображение не представляет большой трудности.
В простом черно-белом рисунке для кодирования каждого пикселя достаточно одного бита. Цветное изображение содержит многочисленные тона, поэтому его элементы будут представлены в памяти компьютера не одним, а несколькими битами. В зависимости от количества бит для кодирования изображение может содержать от двух (черно-белый рисунок) до многих миллионов цветов (цветное изображение).
Чтобы построить изображение, необходимо определить размер пикселя, который задается разрешением изображения. Разрешающая способность - это плотность размещения пикселей, формирующих рисунок на заданном отрезке. Обычно она измеряется количеством точек на дюйм (dpi). При печати на принтерах распространенными разрешениями являются 300 dpi, 600 dpi, 1200 dpi.
Имея данные о количестве пикселей, на которые разбито изображение, глубине представления цвета в битах и разрешении, любая компьютерная программа сможет восстановить исходное изображение. Нетрудно рассчитать, что рисунок, например, размером 4x6 дюймов и глубиной цвета 24 бит при разрешении 600 dpi может занять в памяти 25 мегабайт. Из этого понятно, почему растровые изображения занимают такие большие файлы.
Помимо того, что растровые изображения занимают большой объем памяти, они еще отличаются тем, что при уменьшении соседние точки преобразуются в одну. Поэтому происходит потеря мелких деталей. При увеличении точки становятся большими, и появляется ступенчатый эффект.
В отличие от растрового векторный способ кодировки лишен данных недостатков, потому что рисунок составляется из точек, линий, кругов, квадратов, эллипсов и подобных фигур, которые хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и геометрических абстракций.
Чтобы нарисовать более сложный рисунок применяют комбинации из нескольких простых фигур. Векторная графика позволяет создавать значительно меньшие размеры файлов, чем растровые файлы. Однако с ее помощью невозможно получить реалистическое изображение, поэтому она не применяется для воспроизведения документов.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 133; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!