Восстановление угасающих текстов и изображений архивных документов Методические рекомендации
|
Скачать 1.67 Mb.
|
|
3. Применение цифровых компьютерных технологий при восстановлении угасающей информации 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 [#M12293 0 982302608 24568 4229011981 4294967290 3633813125 4173337681 808735020 3367675693 7796766920#S, #M12293 1 982302608 24883 807300261 4294967272 3795910171 4 4173341759 963817139 429308737531#S, #M12293 2 982302608 24884 4139258149 2152218150 938 4076497112 4294967295 24885 16808585832#S]. Таким образом, общая схема цифрового репродуцирования АД предполагает наличие следующего оборудования.  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. 3.1. Физические и программные принципы сканирования и обработки изображений 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 [#M12293 0 982302608 24568 4229011981 4294967290 3633813125 4173337681 808735020 3367675693 7796766920#S, #M12293 1 982302608 24884 4139258149 2152218150 938 4076497112 4294967295 24885 16808585832#S].Пластинка ПЗС представляет собой структуру типа МОП - конденсатора. Аббревиатура МОП расшифровывается как металл - оксид - полупроводник. На рис. 22 изображена схема такого конденсатора, преобразующего падающий на него световой поток в электрический сигнал. Индуцированные светом заряды накапливаются в потенциальных ямах.  Рис. 22. Полупроводник р-типа: 1 - основа, 2 - оксид кремния, 3 - тонкие пленки полупрозрачных металлических электродов, 4 - потенциальные ямы 5 - напряжение на электродах Накопленные заряды построчно с помощью регистров горизонтального и вертикального сдвига переносятся в выходной усилитель для последующего электронного усиления и обработки и поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Электрический видеосигнал является аналоговым, так как он адекватен распределению яркости в развертываемой строке изображения и описывается непрерывной функцией времени U = f(t), (8) где U - напряжение вдоль строки, a t - время, например, экспозиции. АЦП преобразует видеосигнал на выходе ПЗС в кодовые импульсы, которые после обработки записываются на носители информации в виде двоичных кодов - комбинации цифр 0 и 1. Цифра 0 или 1 обозначает один бит. Например, для выражения чисел от 0 до 7 достаточно комбинаций из трех бит (3-битовый код):
Иначе, число комбинаций m в двоичном коде выражается как m = 2  , где n есть n-битовый код. При сканировании диапазон интенсивности падающего на пиксель света, как правило, на современных устройствах делится на 256 интервалов при 8-битовом квантовании (256 = 2 ). Хотя может применяться и другая глубина квантования.Чтобы перевести аналоговый сигнал в цифровой, осуществляют дискретизацию сигнала по времени, квантуют его по уровням и кодируют. Собственно к АЦП относятся операции квантования и кодирования. На рис. 23 на верхнем графике кривая соответствует некоторой аналоговой зависимости освещенности Е от времени.  Рис. 23. Пример преобразования сигнала: А - аналоговый сигнал, Б - цифровая форма сигнала Зависимость Е = f(t) по оси t поделена на 13 дискретных интервалов и квантована по оси Е на 8 уровней (трехбитовое квантование). В нижней части графика обозначена кодовая последовательность битов и дискретная зависимость цифрового сигнала. После АЦП кодовые импульсы подвергаются дальнейшей обработке, записываются на носителе информации и при необходимости выводятся на принтер для печати. 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 качестве примера представим фрагмент шахматной доски в виде записи на компьютере (рис. 24).  Рис. 24. Пример двоичного кодирования черно-белого рисунка Обозначим черный цвет единицей, а белый - нулем. Запишем получившиеся цифры. Получается 010101010 - это и есть компьютерный код данного рисунка. Чтобы улучшить качество рисунка, разделим поля шахматной доски на более мелкие части (на 9). Теперь компьютерный код на первой строке выражается числом 000111000, а на четвертой - 111000111 и т. д. Зная цвет этого небольшого элемента изображения заданного размера, компьютер легко восстановит рисунок. Закодированные описанным способом рисунки называются растровыми изображениями или битмапами от английского слова bitmap - набор бит, а элементарные части, на которые разбивается рисунок, называются пикселями (picture element - элемент рисунка) или точками. Таким образом, изображение похоже на мозаику из большого числа разноцветных камешек (см. рис. 25 на цветной вкладке).  Рис. 25. На увеличенном растровом рисунке видны отдельные элементы, из которых он состоит 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. 3.2. Цифровые технологии репродуцирования Под цифровым репродуцированием понимается выполнение следующих операций: оцифровка документов, корректировка изображения на программном уровне и вывод обработанной графической информации на бумажный носитель. Каждая из этих операций существенно влияет на качество полученной копии. Оцифровка может производиться с помощью сканеров, цифровых фотоаппаратов и цифровых видеокамер. Большинство традиционных сканеров способно оцифровывать только плоские изображения. Сканеры имеют источник света, механизм перемещения оптической системы и фотодатчика (ПЗС) вдоль оригинала, а также электронное устройство, преобразующее считываемую информацию в цифровую форму. Многочисленные модели сканирующих устройств можно классифицировать по способу формирования изображения (линейный, матричный), конструкции кинематического механизма (ручной, планшетный, проекционный, комбинированный), типу вводимого изображения (черно-белый, полутоновой, цветной), прозрачности оригинала (отражающий, просветный, слайд-сканер), аппаратному интерфейсу (специализированный, стандартный) программному интерфейсу (специализированный, TWAIN-совместимый). Требованиям восстановления угасающих текстов больше всего отвечает устройство планшетного цветного сканера со слайд-адаптером. Цифровые камеры - это устройства для фотографической съемки, в которых изображение проецируется не на фотопленку, а на матрицу ПЗС и сохраняется в цифровой форме также не на фотопленке, а на карте флэшпамяти (Smart Media, Compact Flash). С помощью цифровой фотокамеры можно репродуцировать любые объекты и применять различные конструкции источников света. Корректировка оцифрованного изображения проводится с помощью графических программ при контроле рисунка на экране монитора. Без этой операции восстановление угасающих и дефектных текстов, фотоснимков и других объектов не представлялось бы возможным. Разработаны многочисленные графические программы обработки изображений. Наиболее популярными из растровой графики являются программы, встроенные в Windows (Imaging, MS Photo Editor), а также Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, MS Photo Draw. Вывод обработанной графической информации на бумажный носитель осуществляется с помощью печатающих устройств (принтеров). В настоящее время графическая информация выводится на лазерных и струйных черно-белых и цветных принтерах. Получение реалистичных высококлассных иллюстраций возможно с использованием принтеров, обеспечивающих фотографическое качество. 3.2.1. Сканирование 3.2.1.1. Репродукционные свойства сканеров Качество фотографических изображений при репродукции оригиналов в основном зависит от галогенсеребряных материалов, их разрешающей способности, градационных характеристик (коэффициента контрастности) и спектральной чувствительности. В цифровых технологиях роль светочувствительного материала выполняют фотодатчики на основе ПЗС, которые входят в конструкцию сканеров (рис. 26).  Рис. 26. Оптическая схема планшетного сканера с линейкой ПЗС: 1 - оригинал; 2 - ПЗС; 3 - объектив; 4 - диафрагма; 5 - зеркало; 6 - источник света Аналогичными фоторепродукционными характеристиками должен обладать сканер. К ним относятся в основном три параметра: разрешающая способность, разрядность представления цвета и динамический диапазон. |
Похожие:
 |
Административный регламент исполнения государственной функции «хранение... Административный регламент исполнения государственной функции «Хранение архивных документов и архивных фондов» (далее Административный... |
|
Методические рекомендации по исполнению запросов социально-правового... Приведены конкретные примеры оформления архивных справок по наиболее сложным и часто встречающимся запросам граждан |
|
Методические рекомендации по исполнению запросов социально-правового... Приведены конкретные примеры оформления архивных справок по наиболее сложным и часто встречающимся запросам граждан |
 |
Рекомендации по подготовке факсимильных изображений патентных документов на cd-rom Стандарт предусматривает обеспечение доступности патентных документов в виде факсимильных |
|
Отдел формирования государственного архивного фонда, методического... Организует государственное хранение архивных документов и архивных фондов в подведомственных государственных архивах в соответствии... |
|
Методические рекомендации по сканированию и обработке электронных... Документ, предназначенный для оцифровки, оператор по сканированию получает в отделах-фондодержателях вместе с дефектными ведомостями... |
|
Программа предполагает работу над индивидуальными и коллективными проектами на занятиях При появлении цифровых ресурсов человечество получило огромное количество цифровых изображений. У людей появилась большая потребность... |
|
Российской федерации сборник архивных документов неизвестные страницы истории Сборник архивных документов «Неизвестные страницы истории войск национальной гвардии Российской Федерации» подготовлен в Военно-научном... |
|
Список фондов архивных документов по личному составу на 01. 01. 2012г |
|
Методические рекомендации по определению прямых затрат на восстановление... П. А. Чекмарев, директор Департамента растениеводства, химизации и защиты растений Минсельхоза России, Академик ран, доктор с Х.... |
|
Отчет об итогах работы архивных учреждений Кировской области за 2016... Кировской области «Развитие культуры» на 2013-2020 годы, утвержденной постановлением Правительства Кировской области от 28. 12. 2012... |
|
Методические рекомендации об организации командировок и оформлению... Настоящие Методические рекомендации устанавливают порядок расходования финансовых средств, выделенных на командировочные расходы... |
|
Методические рекомендации по разработке и оформлению технологических карт Москва 2013г Методические рекомендации предназначены для организаций, выполняющих разработку документов в области организационно-технологической... |
|
Разрешение 600 X 600 dpi (до 2400 RiT) Высокое качество печати текстов и изображений до 2400 достигается благодаря уникальной собственной технологии печати epson acuLaser... |
|
Техническое задание на выполнение работ по восстановлению элементов... Выполнение работ по восстановлению элементов благоустройства (восстановление асфальта, восстановление щебеночного основания, восстановление... |
|
Всероссийский научно-исследовательский институт документоведения... Методические рекомендации на основе гост р 30-97 "Унифицированные системы документации. Унифицированная система организационно-распорядительной... |