スキャナーとスキャン

スキャナは、画像、バーコードまたは磁気コード、電波などを電子形式 (通常はデジタル) に連続的に読み取るために使用されるデバイスです。 スキャナーは情報のシリアル ストリームをスキャンし、読み取りまたは登録します。

40居住 ファックス/スキャナーの祖先と呼ぶことができる最初のデバイスは、スコットランドの発明家によってXNUMX年代初頭に開発されました。 アレクサンドラ・ブースこれは主にとして知られています 最初の電気時計の発明者.

27 年 1843 月 9745 日、ベインは製造と規制の改善に関する英国特許 (第 XNUMX 号) を取得しました。 電気 オラズ タイマーの改善、NS 電気シール その後、1845 年に発行された別の特許にいくつかの改良を加えました。

Bain は特許の説明の中で、導電性材料と非導電性材料で構成される他の表面もこれらの手段を使用してコピーできると主張しました。 しかし、そのメカニズムでは画質が悪く、主に送信機と受信機が同期していないため、使用するには不経済でした。 ベインファックスのコンセプト 1848年にイギリスの物理学者によって多少改良されました フレデリカ・ベイクウェルしかし、Bakewell 装置 (1) も低品質の複製を生成しました。

1861 商業的に使用された最初の実用的な電気機械式ファックス機は「」と呼ばれます。パンタグラフ(2) はイタリアの物理学者によって発明されました ジョバンニーゴ・カ​​ゼッレゴ。 １９９０年代、パン電信機は電信回線を介して手書きのテキスト、図面、署名を送信するための装置でした。 銀行取引における署名検証ツールとして広く使用されています。

高さXNUMXメートルを超える鋳鉄製の機械は、現代の私たちにとっては不器用ですが、非常に便利です。 適切な時期に効果を発揮する彼は送信者に非導電性インクでブリキ板にメッセージを書かせるという行為を行った。 次に、このシートを湾曲した金属プレートに貼り付けました。 送信者のスタイラスは、元の文書の平行線 (XNUMX ミリメートルあたり XNUMX 本の線) に沿ってスキャンしました。

信号は電報によって局に送信され、そこでメッセージはプルシアンブルーのインクでマークされました。これは、受信装置内の紙にフェロシアン化カリウムが含浸されていたため、化学反応の結果得られたものでした。 両方の針が同じ速度で走査することを保証するために、設計者は振り子を駆動する XNUMX つの非常に正確な時計を使用し、振り子は針の動きを制御する歯車とベルトに接続されました。

1913 上がる ベリノグラフ光電池で画像をスキャンできる人。 アイデア エドワード・ベリン (3) 電話回線を介した送信が可能となり、AT&T Wirephoto サービスの技術的基盤となりました。 ベリノグラフ これにより、電信および電話ネットワークを介して画像を遠隔地に送信できるようになりました。

1921 年にこのプロセスが改良され、写真も送信できるようになりました。 電波。 ベリノグラフの場合、光の強度を測定するために電気装置が使用されます。 光強度レベルが受信機に送信されますここで、光源は、送信機によって測定された強度を印画紙に印刷することによって再現できます。 現代のコピー機は、コンピュータ制御のセンサーで光を捉え、それに基づいて印刷するという非常によく似た原理を使用しています。 レーザー技術.

3. ベリノグラフを持つエドゥアルド・ベリン

1914 Корнеплоды 光学式文字認識技術 (光学式文字認識) は、ビットマップ形式のグラフィック ファイル内の文字とテキスト全体を認識するために使用され、その歴史は第一次世界大戦の初めにまで遡ります。 それからこれ エマニュエル・ゴールドバーグ i エドモンド・フルニエ・ダルブ 最初の OCR デバイスを独自に開発しました。

ゴールドバーグ 文字を読み取って文字に変換できる機械を発明した 電信コード。 一方、ダルブはオプトフォンとして知られる装置を開発しました。 それは、印刷されたテキストの端に沿って移動して、それぞれが特定の文字または文字に対応する、明確で異なるトーンを生成できるポータブルスキャナーでした。 OCR 方式は数十年かけて開発されましたが、原理的には最初のデバイスと同様に機能します。

1924 リチャード・H・レンジャー 発明 ワイヤレスフォトラジオグラム (4)。 彼はそれを使って大統領の写真を送ります カルビン・クーリッジ 1924 年にニューヨークからロンドンへ、ラジオを通じて初めて写真がファックスされました。 レンジャーの発明は 1926 年に商業的に使用され、今でも天気図やその他の気象情報の送信に使用されています。

4. Richard H. Ranger による最初のフォトレントゲン写真の再現。

1950 によって設計された ベネディクト・カッセン 医療用直線スキャナ 指向性シンチレーション検出器の開発に成功しました。 1950 年に、Cassin は次のもので構成される最初の自動スキャン システムを組み立てました。 エンジン駆動シンチレーション検出器 中継プリンターに接続されています.

このスキャナーは、放射性ヨウ素の投与後の甲状腺を視覚化するために使用されました。 1956 年、クールと彼の同僚は、感度と解像度を向上させた Cassin スキャナー カメラ アタッチメントを開発しました。 臓器特異的な放射性医薬品の開発に伴い、このシステムの商用モデルは、50 年代後半から 70 年代前半にかけて、身体の主要臓器をスキャンするために広く使用されました。

1957 上がる ドラムスキャナ、最初はコンピューターと連携してデジタル スキャンを実行するように設計されました。 これは、米国国家標準局で、以下が率いるチームによって構築されました。 ラッセル・A・カーシュ米国初の内部プログラムされた (メモリに格納された) コンピューターである標準東部自動コンピューター (SEAC) に取り組んでいる間、カーシュのグループは、画像処理とパターン認識の先駆けとなるアルゴリズムを実験することができました。

ラッセルのキルシュ 汎用コンピュータを使用して、ハードウェアで実装することが提案されている多くの文字認識ロジックをシミュレートできることが判明しました。 これには、画像を適切な形式に変換できる入力デバイスが必要になります。 コンピュータのメモリに保存する。 こうしてデジタルスキャナが誕生しました。

スキャナーSEAK 回転ドラムと光電子増倍管を使用して、ドラムに取り付けられた小さな画像からの反射を検出しました。 画像と光電子増倍管の間に配置されたマスクはテッセレーションされました。 画像を多角形のグリッドに分割しました。 スキャナーでスキャンされた最初の画像は、キルシュ君の生後 5 か月の息子、ウォルデン君 (5 歳) の 5 × 176 cm の写真でした。 白黒画像の解像度は片面あたり XNUMX ピクセルでした。

60年代～90年代 XNUMX世紀 初の3Dスキャン技術 前世紀の60年代に作成されました。 初期のスキャナーはライト、カメラ、プロジェクターを使用していました。 ハードウェアの制限により、オブジェクトを正確にスキャンするには多くの時間と労力がかかることがよくあります。 1985 年以降、白色光、レーザー、シェーディングを使用して所定の表面をキャプチャできるスキャナーに置き換えられました。 地上中距離レーザースキャン (TLS) は、宇宙および防衛プログラムのアプリケーションから開発されました。

これらの最先端プロジェクトの主な資金源は、国防高等研究計画局（DARPA）などの米国政府機関から来ていた。 これは 90 年代まで続き、その後、この技術は産業および商業用途にとって価値のあるツールとして認識されました。 商用実装に関しては画期的な進歩 3Dレーザースキャン (6) は三角測量に基づく TLS システムの登場です。 この革新的な装置は、1987 年にオーギュスト・ダリニーとミシェル・パラミティオティによって設立されたメンシのためにシン・チェンによって作成されました。

5. SEAC スキャナーでスキャンされた最初の画像

6. TLS地上走査レーザーの可視化

1963 ドイツの発明家 ルドルフの広告 新たな画期的なイノベーションを表しており、 クロモグラフ、研究では「史上初のスキャナー」と説明されています（ただし、印刷業界におけるこの種の最初の商用デバイスとして理解される必要があります）。 1965 年に彼はキットを発明しました デジタルメモリを備えた初の電子タイピングシステム (コンピューターキット) 世界中の印刷業界に革命をもたらしました。。 同年、最初の「デジタル コンポジター」である Digiset が導入されました。 300 年にルドルフ ヘラが開発した DC 1971 商用スキャナは、世界クラスの画期的なスキャナとして高く評価されています。

7. カーツワイル読書機の発明者。

1974 スタート OCR デバイス今日私たちが知っているように。 その時に確立されたのが カーツワイル コンピュータ製品、株式会社後に未来学者および「技術的特異点」の推進者として知られるようになった彼は、標識やシンボルをスキャンして認識する技術の革新的な応用を発明しました。 彼のアイデアは 視覚障害者のための読書機を作る、視覚障害者がコンピュータを通じて本を読めるようにするものです。

レイ・カーツワイルと彼のチームが作成した カーツワイルの読み取り機 （7）および Omni-Font OCR テクノロジー ソフトウェア。 スキャンした物体上の文字を認識し、テキスト形式のデータに変換するソフトウェアです。 彼の努力は、後にも今も非常に重要な XNUMX つの技術の開発につながりました。 といえば 音声合成装置 i フラットベッドスキャナ.

70年代のカーツワイル製フラットベッドスキャナー。 メモリは 64 キロバイトしかありませんでした。 エンジニアは時間の経過とともにスキャナーの解像度とメモリ容量を改善し、これらのデバイスで最大 9600 dpi の画像をキャプチャできるようにしました。 光学画像スキャン, текст, 手書きの書類 またはオブジェクトをデジタル画像に変換することは、90 年代初頭に広く利用できるようになりました。

5400 世紀には、フラットベッド スキャナは安価で信頼性の高い機器となり、最初はオフィス向けに、次に家庭向けに (ほとんどの場合、ファックス、コピー機、プリンタと統合されていました) ようになりました。 反射走査と呼ばれることもあります。 スキャンされたオブジェクトを白色光で照らし、そこから反射された光の強度と色を読み取ることで機能します。 印刷物やその他の平らで不透明な素材をスキャンするように設計されており、上部が調節可能なため、大きな本や雑誌などを簡単に収納できますかつては平均的な品質の画像でしたが、現在では多くのフラットベッド スキャナーで XNUMX インチあたり最大 XNUMX ピクセルのコピーが生成されます。 。

1994 3D スキャナーは、と呼ばれるソリューションを開始しています。 返信する。 このシステムにより、高レベルの詳細を維持しながら、オブジェクトを迅速かつ正確にスキャンすることが可能になりました。 XNUMX年後、同じ会社がオファーした ModelMaker テクニック (8) は、「本物の XNUMXD オブジェクトをキャプチャする」ための最初の正確な技術として宣伝されています。

2013 アップルも参加 Touch ID 指紋スキャナー (9) 同社が製造するスマートフォンの場合。 このシステムは iOS デバイスと高度に統合されており、ユーザーはデバイスのロックを解除できるだけでなく、さまざまな Apple デジタル ストア (iTunes Store、App Store、iBookstore) から購入したり、Apple Pay の支払いを認証したりすることができます。 2016年、Samsung Galaxy Note 7カメラが市場に参入し、指紋スキャナーだけでなく虹彩スキャナーも装備されました。

8. 3D ModelMaker スキャナー モデルの XNUMX つ

9. iPhone Touch IDスキャナー

スキャナの分類

スキャナは、画像、バーコードまたは磁気コード、電波などを電子形式 (通常はデジタル) に連続的に読み取るために使用されるデバイスです。 スキャナーは情報のシリアル ストリームをスキャンし、読み取りまたは登録します。

したがって、それは通常のリーダーではなく、段階的なリーダーです (たとえば、イメージ スキャナーは、カメラのように画像全体を一度にキャプチャするのではなく、画像の連続した行を書き込むため、スキャナーの読み取りはヘッドが動いているか、その下でスキャンされているメディア)。

光学スキャナ

コンピューターの光学スキャナー 実オブジェクト (葉、地表、人間の網膜など) の静止画像を、さらなるコンピューター処理のためにデジタル形式に変換する周辺入力デバイス。 画像をスキャンして得られたコンピュータ ファイルはスキャンと呼ばれます。 光学スキャナは、画像処理準備 (DTP)、手書き認識、セキュリティおよびアクセス制御システム、文書や古い書籍のアーカイブ、科学および医学研究などに使用されます。

光学スキャナの種類:

• ハンドヘルドスキャナ
• フラットベッドスキャナ
• ドラムスキャナ
• スライドスキャナ
• フィルムスキャナ
• バーコードスキャナ
• 3Dスキャナー（空間）
• ブックスキャナー
• ミラースキャナ
• プリズムスキャナー
• 光ファイバースキャナー

磁気

これらのリーダーには、通常は磁気ストライプに書き込まれた情報を読み取るヘッドが付いています。 これは、たとえばほとんどの支払いカードに情報が保存される方法です。

デジタル

リーダーは、施設のシステムと直接接触して、施設に保存されている情報を読み取ります。 したがって、とりわけ、コンピュータのユーザーはデジタル カードを使用して認証されます。

ラジオ

無線リーダー (RFID) は、オブジェクトに保存されている情報を読み取ります。 通常、このようなリーダーの範囲は数センチメートルから数センチメートルですが、数十センチメートルの範囲を持つリーダーも人気があります。 使いやすさのため、アクセス制御システムなどで磁気リーダー ソリューションを置き換えるケースが増えています。