7.1扫描仪概述
扫描仪是一种获取图像和文字的设备，通过扫描仪将信息转换为电脑可以显示、编辑、存储和输出的数字格式。通过扫描仪可以在文件中插入图像和文字，它是电脑的一个常用输入设备，在家庭日常应用、桌面出版、广告、办公和多媒体制作等方面得到了广泛的应用。
7.1.1扫描仪的工作原理
扫描仪由光源、光学透镜、扫描模组、模数转换电路和外壳等部分组成。其工作原理如下：光源发光照在原稿上，原稿产生反射光，再通过光电元件后，这样光信号就被转换成电信号，然后将电信号通过模数转换器转换为数字信号，最后传输到计算机中进行处理，这样一幅原稿就被扫描成可以被计算机处理的数字信号，从而完成扫描工作。扫描仪的关键部件是电荷耦合器件（CCD），电荷耦合器件一般由数千个光电元件以线性阵列的形式排在一起。这些光电元件对光照的强度变化很敏感，扫描仪工作时，光源（冷极荧光管）产生的白光逐行照亮原稿，原稿每一行的反射光经过光学透镜依次投射到电荷耦合器件上，原稿上的每一点与电荷耦合器上某一个光电元件相对应，原稿黑的地方，投射给对应的光电元件的光就弱，光电元件就输出一个低电压；原稿白的地方，投射给对应的光电元件的光就强，光电元件就输出一个高电压；介于黑白之间的灰色则转换成相应的电压。这样扫描仪利用CCD器件再加上光源与光学镜头，就可以看到黑白原稿了。
7.1.2扫描仪的技术参数
扫描仪的技术参数包括：光学分辨率、最大分辨率、色深度、灰阶度和接口类型等。
1．光学分辨率
光学分辨率是扫描仪最重要的性能指标之一，它在很大程度上决定了扫描仪扫描图像的清晰程度。扫描仪的分辨率通常用每英寸长度上的点数（dip）来表示，一般情况下光学分辨率为300×600dip的扫描仪就基本上能够满足普通用户的需要。
2．颜色位深度
颜色位深度就是指扫描仪对每一种颜色最多能够识别的层次数。早期的扫描仪仅有1位，只能记录2个灰度等级，即黑与白。目前常用扫描仪的颜色位数有7位、10位、12位和16位4种，也就是常说的24位、30位、36位、47位扫描仪。理论上24位扫描仪能区分256级灰度和1677万种颜色；30位扫描仪能区分1024级灰度和10亿种颜色；而36位扫描仪能区分4096级灰度和6.77×1010种颜色；47位扫描仪能区分65536级灰度和2.71×107种颜色。因此，扫描仪的颜色位数越高，捕获的色彩越丰富，扫描的图像层次越多，动态范围也越大。
3．灰度值
扫描仪进行灰度扫描时对图像由纯黑到纯白整个色彩区域所能够划分的级数就称为灰度值，编辑图像时一般都使用到7位，即256级，而主流扫描仪通常为10位，最高可达12位。
4．感光元件
感光元件是扫描仪的核心元件，感光器件主要有3种：光电倍增管、CCD和接触式感光器件（CIS或LIDE）。其中CIS和LIDE用在较早的低端扫描仪上，现在已基本不再使用；光电倍增管主要用在高档的滚筒式扫描仪上，CCD主要用在平板扫描仪上。
（1）光电倍增管
光电倍增管也就是一种电子管，它的感光材料主要是金属铯的氧化物及其他一些活性金属（主要是镧系金属）氧化物的掺杂物，用这种材料制成的光电阴极，在光线的照射下能够发射电子，经栅极加速放大后冲击阳极，形成电流。在各种感光器件中，光电倍增管是性能最优良一种，无论是从灵敏度、噪声系数还是从动态范围都比其他感光器件要好得多，更重要的是它的输出信号在较大范围上保持着高度的线性输出，使输出信号几乎不用做任何修正就可以获得准确的色彩还原。
同时，光电倍增管的受周围环境温度的影响极小，这是因为它的温度系数极低，可以忽略不计。不过光电倍增管在各种感光器件中是生产成本最高的，而且由于一次只能扫描一个像素，扫描速度很慢，扫描一张图需要几十分钟，所以现在它一般只使用在昂贵的专业滚筒式扫描仪上。
（2）电荷耦合器件（CCD）
CCD（Charge Coupled Device）是扫描仪的感光元件，光通过CCD被转换成电信号，跟数码相机使用的CCD原理基本相同。
电荷耦合器件的特点：扫描质量高、扫描范围广（可扫实物）、使用寿命长、分辨率高。传统的CCD技术的工作原理很像复印机，它利用外部高亮度光源将原稿照亮，原稿的反射光经过反射镜、投射镜和分光镜后成像在CCD元件上。由于镜头成像有一定的清晰范围，原稿在允许的范畴内可以具有一定的景深，也就是可以扫描具有立体表面的物体。CCD扫描仪的景深一般可以达到十几厘米，即3D扫描。由于CCD的光学器件比较复杂，很难缩小体积，所以CCD扫描仪一般比较厚重。CCD器件与数码相机中使用的器件相同，制造技术非常成熟。CCD器件的光学分辨率已达到1200×2400dpi以上。
（3）接触式感光器件（CIS或LIDE）
接触式感光元件，又称CIS技术。这项技术的推广相当迅速，大多数扫描仪生产厂商都推出了几款使用CIS作感光元件的扫描仪。CIS技术与CCD技术几乎是同时出现的，它使用的感光材料一般是硫化镉，但由于尺寸太大，无法使用镜头成像，只能依靠贴近目标来识别目标，因此光学分辨率最高只能达到200dpi，曾广泛用在低档手持式黑白扫描仪上。但随着扫描仪彩色化、高精度化，CIS迅速从扫描仪市场销声匿迹。1997年后，CIS技术有了重大突破，极限分辨率被提高到600dpi，再加上其生产成本只有CCD的1/3，所以得到广泛应用。
5．扫描仪的接口
扫描仪的接口是指与电脑主机的连接方式，有SCSI、EPP、USB 3种。传统的扫描仪都使用SCSI卡作为接口，SCSI接口速度快、连接设备多而且系统资源占用率低。EPP并口扫描仪使用普通并行线即可与电脑相连接，一般这样的扫描仪上还会有一个转接口用于连接打印机，但同时只能有一个设备占用并口，如果同时进行打印和扫描，速度会很慢。EPP并口的优势在于安装简便、价格相对低廉，而且不需要设置中断、地址等，不会与其他硬件发生冲突，缺点是比SCSI接口传输速度稍慢，当然比普通并口的速度要快得多。
USB接口速度更快，使用更方便，支持热插拔，推荐使用USB接口的扫描仪。
6．动态密度范围
动态密度范围是指扫描仪所能探测到的最浅和最深颜色的差值。其范围越大，扫描仪可捕获的可视细节越多。一般扫描仪的动态密度范围在3.2～3.3之间，目前高档次的扫描仪能达到3.6～4.2，适用于广告公司、印刷厂以及通信部门等对扫描质量要求很高的行业。
7．最大扫描规格
指一次可以扫描的最大区域。目前中档台式扫描仪均可扫描A4幅面或A4加长幅面的图像。高档的扫描仪还可扫描A3幅面的图像。
8．扫描仪的速度
扫描仪的速度主要决定于系统配置、扫描分辨率设置、扫描尺寸、放大倍率等。通常扫描黑白、灰度图像，扫描速度为2～100毫秒/线；扫描彩色图像，扫描速度为5～200毫秒/线。扫描速度非常高的扫描仪，在扫描过程中，可能会丢失一些图像信息。有些扫描仪在低分辨率时扫描速度快，但在高分辨率时扫描速度不一定快。因此必须在保证质量的前提下，提高扫描仪的速度。
7.1.3扫描仪的分类
目前，市面上扫描仪的种类很多，从扫描仪扫描介质和用途的不同，扫描仪主要分为：平板式扫描仪、名片扫描仪、底片扫描仪、滚筒式扫描仪、文件扫描仪等。
1．平板式扫描仪
平板式扫描仪诞生于1974年，又称为平台式扫描仪、台式扫描仪。。这种扫描仪的操作较为简单，可以通过图像编辑软件（如Photoshop）直接操作，性能可靠，是最常见的一种扫描仪。目前市面上大部分扫描仪都属于平板式扫描仪，是现在的主流产品。
平板式扫描仪的光学分辨率在300～7000dpi之间，色彩位数从24位到47位，其中一些产品可安装透明胶片扫描适配器用于扫描透明胶片，少数产品可以安装自动进纸实现高速扫描。扫描幅面一般为A4或A3纸张类型。
平板式扫描仪可分为CCD技术和CIS技术，从性能上来看CCD技术优于CIS技术，但由于CIS技术具有价格低廉，体积小巧等优点，因此也在一定程度上获得了广泛的应用。
平板式扫描仪的扫描过程：将要扫描的原稿（照片、照片底片、书本、杂志、报纸或实物）放在扫描仪的透明玻璃板上，盖上盖子即可进行扫描。平板式扫描仪扫描原稿的光源一般是荧光灯和卤素灯，扫描反射原稿的光源来自扫描仪的玻璃板下方，而透射原稿的照射光源在玻璃板的上面。无论是扫描反射稿，还是透射稿，当这些特定颜色和强度的光照射到CCD上的感光元件后，在CCD上产生相应的电荷，这些电荷到达一个模/数转换器，模/数转换器将这些模拟信号转成数字信号，再传输给电脑中的图像处理软件来处理。
2．名片扫描仪
名片扫描仪由一台高速扫描仪、一个OCR（光学字符识别系统）和一个名片管理软件组成。名片扫描仪的体积小巧、识别管理功能强大，已经成为办公人士最能干的商务小助手。
名片扫描仪的操作简便，携带方便。它具有高速输入、识别准确、查找快速、数据共享、原版再现、在线发送等特点。它能够将扫描的信息导入PDA，通过计算机还可以与掌上电脑或手机连接使用。
3．底片扫描仪
专用的底片扫描仪主要用于对透射稿（如反转片和负片等）进行高分辨率的扫描，它一般采用CCD作为感光元件。底片扫描仪的扫描精度在2400～4700dpi之间，色彩深度一般为36位或47位。最低亮度与最高亮度的比值比较大，也就是动态范围大，底片扫描仪的动态范围在3.6D～4.2D之间（普通平板扫描仪动态范围一般在3.6D以下），从而使暗调部分和高光部分都能够表现正常，最大可能地还原出原稿的效果。
由于透射稿的色相很复杂，这就要求扫描仪能够对不同的透射稿进行正确的色彩校正，大多数平板扫描仪在装了透扫适配器以后也可以扫描透射稿，但是没有色彩校正功能，导致扫描效果比不上底片扫描仪。而底片扫描仪的色彩矫正功能强大。
4．滚筒式扫描仪
滚筒式扫描仪是专业扫描设计的高档彩色扫描仪。它的输出信号在大范围内保持着高度的线性输出，对输出信号不需作任何修正就可以获得准确的色彩还原。滚筒式扫描仪通常使用光电倍增管来分辨RGB信号。在各种感光元件中，光电倍增管是性能最好的一种，它的灵敏度（感光元件对最暗光线的感受能力，单位为勒克司）、噪声系数（感光元件最低噪声的大小决定了扫描仪的色彩位数，噪声系数越小，扫描仪的色彩位数越高）以及动态范围都比其他感光元件更先进。
滚筒式扫描仪的扫描速度较慢，它一次只能扫描一个像素，而且价格非常高，但是因为其扫描精度高（可以达到10000dpi以上），动态范围大，可以扫描出非常逼真的色彩及高精度的图片，所以，滚筒式扫描仪通常是专业用户必备的扫描仪。它能扫描负片、反转片、透射稿和反射稿，扫描时要求原稿比较柔软，这样才可以放置在滚筒式扫描仪上进行扫描。
5．文件扫描仪
文件扫描仪广泛用于各类型工作站及计算机平台，它具有高速度、高质量、多功能等优点，并且能够与很多种图像处理软件兼容。文件扫描仪一般都配有自动进纸器（ADF），可以扫描多页文件，但是，由于自动进纸器价格昂贵，所以目前文件扫描仪只被一些专业用户所使用。
7.2扫描仪的安装
扫描仪的安装包括硬件连接和软件安装两部分。其中，软件安装又包括扫描仪驱动程序安装和扫描软件安装两部分。一般使用扫描仪扫描图形、文字等可以使用Windows中自带的画图程序来进行扫描。如果需要对扫描后的图像进行特殊处理，可用专业的图形图像软件，如Adobe公司的Photoshop来获得扫描的图像。
7.2.1扫描仪硬件安装
扫描仪硬件的安装就是指将扫描仪连接在计算机上。扫描仪接口主要有EPP、USB和SCSI 3种，也有极少的扫描仪采用IEEE 1394和RS232C等接口类型。除USB接口的扫描仪外，其他扫描仪安装时必须在关机的情况下操作。在安装前注意检查扫描仪有没有扫描头锁，大多数保护锁位于扫描仪机体的正下方，如果有扫描头锁，就先将扫描头锁打开。扫描头锁如图7-6所示。
1．EPP并口
EPP并口是一种增强的双向并行传输接口，在USB接口出现以前是扫描仪最常用的接口。其最高传输速度为1.5Mbps，通过EPP并口连接，设备容易安装及使用，但是速度比较慢。
