PL230192B1 - Skaner zwłaszcza do starodruków oraz sposób skanowania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest skaner zwłaszcza do starodruków oraz nowy sposób skanowania.

Do skanowania starodruków głęboko zszytych lub o niepełnym kącie rozwarcia stosuje się skanery dziełowe specjalistyczne jak Zeutchel 12002v oraz tak zwane kołyski, utrzymujące książki w pozycji otwartej. Tego typu specjalistyczne skanery umożliwiają dzięki kołysce rozwarcie obu połówek zszytego starodruku pod kątem prostym lub rozwartym. W urządzeniach tych umieszcza się książkę, pozycjonuje dalmierzem laserowym, a obie strony przytrzymuje się na czas skanowania przeźroczystym dociskiem i skanuje obie strony skanerem liniowym z góry do dołu stron.

Znane jest z opisu wynalazku GB2287546 albo opisu wzoru użytkowego DE8207305 urządzenie do reprodukcji książek, które zawiera stół z kamerą umieszczoną nad stołem, a książka dociskana jest szybą przy pełnym rozwarciu, natomiast dla korekcji ubywających stron raz z jednej, raz z drugiej połowy książki od dołu książka przytrzymywana jest zespołem dwóch platform o wysokości regulowanej i zmiennej zgodnie z grubością każdej połowy książki. Dla starodruków takie rozwarcie książki i docisk szybą jest niewskazany, szkodliwy lub wręcz destrukcyjny. Z kolei bez docisku lub przy zbyt słabym docisku obraz skanowanej książki wygląda jak ukazany na fig. 10.

Znane jest z opisu wynalazku DE 102004058769 urządzenie i sposób dla skanowania dokumentów wyposażone w ramę i przemieszczalną kamerę. Urządzenie to zawiera czujnik optyczny i system optyczny wyposażony w lustra do dwóch położeniach. Sposób skanowania oryginału z ruchomego modułu kamery, zawiera następujące etapy: pierwszy obszar, gdzie oryginał jest skanowany w poprzek pierwszego toru i drugi obszar, gdzie dokument jest skanowany przez drugą ścieżkę optyczną. Obszary te pokrywają się ze sobą. Jednak sposób ten nie zachowuje proporcji, a szerokość obrazu zmienia się z odległością. Skanowanie odbywa się pod stałym kątem.

Istotą wynalazku jest skaner zwłaszcza do starodruków, zawierający obudowę, ramę, kamerę przemieszczającą się po prowadnicy wzdłuż skanowanego obiektu, zamocowaną na mechanizmach pozycjonowania w postaci belek ślizgowych, pasków i kół zębatych i silników. Do belki przymocowana jest prowadnica łożyska ślizgowego oraz silnik krokowy przesuwu w poziomie, połączony do przekładni w postaci korzystnie koła zębatego. Z drugiej strony belki jest przymocowane ułożyskowane i swobodnie obracające się podobne koło zębate pomiędzy którymi poprowadzony jest pasek zębaty. Końce paska są przymocowane do łożyska ślizgowego, a do niego poprzez łącznik przymocowana jest prowadnica i silnik ruchu w pionie, który poprzez pasek zębaty łączy się ze śrubą. Natomiast śruba uczestnicząca w ruchu pionowym kamery połączona jest złącznikiem, do którego przymocowane są wałki ślizgowe oraz kamera i silnik. Przy czym w łączniku ułożyskowany jest wałek do którego z jednej strony jest przymocowana kamera, a z drugiej silnik krokowy ruchu obrotowego.

Sposób skanowania zwłaszcza starodruków polegający na przemieszczaniu kamery liniowej nad skanowanym starodrukiem z zadaną szybkością zależną od żądanej rozdzielczości skanowania, polega na tym, że kamera liniowa wykonuje ruch w trzech osiach, przesuwając się nad skanowanym obiektem, przemieszczając się w osi pionowej oraz obracając względem swej osi. Ruch liniowej kamery jest wyznaczany przez uprzednie albo w trakcie skanowania określenie trajektorii przez urządzenie określające odległość kamery od powierzchni starodruku. Ruch ten jest korzystnie stały w odniesieniu do skanowanego obszaru obiektu, przy czym w strefach gdzie obraz skanowania jest przysłaniany przez drugą, wypukłą część starodruku i zachowanie kąta prostego prowadzenia kamery jest niemożliwe, kamera liniowa zmienia kierunek i kąt skanowania, utrzymując go maksymalnie zbliżony do kąta prostego. Czyli, w takich strefach skanowania obiektu, kamera zatrzymuje swój ruch i zmienia go na przeciwny, zmienia kąt skanowania utrzymując go maksymalnie zbliżony do kąta prostego, skanując obecną i następną stronę. Natomiast w chwili gdy pojawia się ponowna możliwość uzyskania prostopadłości skierowania kamery na obiekt, ruch kamery znów zmienia się na przeciwny i kontynuuje skanowanie drugiej strony, aż do osiągnięcia końca skanowania strony.

Specyfika skanowania starodruków wymaga specyficznego podejścia i stosowania rozwiązań, które w minimalnym stopniu ingerują w skanowany obiekt. Cenny i bardzo stary dokument, często bywa zszyty lub pofałdowany. Mniej wymaganym parametrem jest szybkość skanowania i złożoność mechaniki urządzenia, a bardziej jakość i bezkontaktowość całego procesu. Skaner, bez względu na ułożenie skanowanego obiektu, umożliwia prostopadłe lub maksymalnie bliskie kąta prostego i z utrzymaniem stałej odległości, prowadzenie liniowej kamery do powierzchni skanowanego w danej chwili obszaru obiektu. Obszar obiektu skanowany w danej chwili to prostokątny wycinek obiektu (szerokości piksela przy zadanej rozdzielczości) poddawany digitalizacji, czyli odwzorowaniu analogowego obrazu obiektu

PL230 192 Β1 w postaci cyfrowej. Dzięki takiemu prowadzeniu skanowania unika się zniekształceń obrazu i wielu problemów dotychczasowych metod. Obraz książki w proponowanej metodzie, zupełnie bez nacisku na stronice wygląda jak ukazany na fig. 11. Dla uzyskania prawidłowego obrazu, bez zniekształceń nie jest wymagane pełne rozwarcie książki, starodruku w porównaniu z dotychczasowymi metodami. Kąt rozwarcia obiektu, książki, starodruku jest ograniczony tylko dostępem obrazu dla kamery i może być mniejszy niż 90 stopni i różny dla każdej części książki. Nie jest także wymagane skanowanie z dociskiem szyby. Do uzyskania prawidłowego, bez zniekształceń obrazu nie jest stosowana obróbka elektroniczna, spłaszczająca i korygująca perspektywę obrazu. Także do uzyskania prawidłowego, bez zniekształceń obrazu nie jest stosowana korekcja obrazu przez zmienianie ogniskowej obiektywu. Obraz jest tworzony przez jedną kamerę, przez co unika się problemów z kalibracją wielu kamer i składaniu z nich całego obrazu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok skanera z przodu, fig. 2 widok z boku, fig. 3 mechanizm opuszczania kamery - z przodu, fig. 4 widok z boku, a fig. 5 z góry, fig. 6 ukazuje schemat ruchu kamery przy książce rozłożonej na 180 stopni, fig. 7 przybliżenie schematu ruchu kamery przy książce rozłożonej na 180 stopni, fig. 8 schemat ruchu kamery przy książce rozłożonej na 90 stopni, fig. 9 schemat ruchu kamery przy książce rozłożonej na 120 stopni, fig. 10 ukazuje widok zapisu książki w formacie graficznym przy użyciu dotychczasowych metod, fig. 11 przedstawia widok zapisu książki w formacie graficznym przy użyciu nowej metody, a fig. 12 schemat pracy skanera, w tym ruchu kamery, dla skanowanego obiektu.

Skaner zawiera obudowę skanera 12 do której jest przymocowana rama 13. W obudowie mieści się mechanizm podnoszący lub opuszczający dwa stoły 6 lewy i prawy, na których leży skanowany obiekt 11. Ruch obu połówek odbywa się za pomocą prowadnic 14 regulowanych przyciskami 30. Do ramy 13 przymocowana jest belka 7. Do belki 7 przymocowana jest prowadnica 3 łożyska ślizgowego 19 oraz silnik krokowy 4 napędzający przez przekładnię koło zębate 24. Z drugiej strony belki 7 jest przymocowane ułożyskowane swobodnie obracające się wolnoobrotowe koło zębate 25. Na kołach zębatych 24 i 25 jest naciągnięty pasek zębaty 18 którego dwa końce są przymocowane do łącznika 20 za pomocą uchwytu 31. Łożysko ślizgowe 19 przesuwa się na prowadnicy 3. Do łożyska ślizgowego 19 przymocowany jest łącznik 20. Do łącznika 20 przymocowane są prowadnica 16 służąca do podnoszenia i opuszczania kamery liniowej 1 i silnik 5 który poprzez pasek zębaty 26 napędza śrubę 10. Silnik 5 poprzez pasek zębaty 26 powoduje obrót nakrętki 28 umieszczonej w kole zębatym 29. Nakrętka 28 obracając się podnosi lub opuszcza (w zależności od kierunku obrotu) śrubę 10. Śruba 10 przymocowana jest do łącznika 17 do którego przymocowane są również wałki ślizgowe 9 oraz kamera liniowa 1 z obiektywem 27 i silnik 2. Wałki ślizgowe 9, których łożyskowanie jest umieszczone w prowadnicy 16 mają za zadanie ustabilizować ruch wymuszany przez śrubę 10. W łączniku 17 ułożyskowany jest wałek 21 do którego z jednej strony jest zamocowana kamera liniowa 1 z obiektywem 27 a z drugiej silnik 2. Elementy sterujące komputera 23 są przymocowane do silnika 4 ruchu przesuwu wzdłużnego, silnika 5 ruchu góra - dół oraz silnika 2 dla ruchu obrotowego kamery. Ponadto elementy sterujące 23 połączone są z lampami 15 włączających się tylko przy skanowaniu, dalmierzem 8 kamery liniowej 1.

W pierwszej kolejności określa się obszar oraz rozdzielczość skanowania. Obszar skanowania określa się wybierając z listy format znormalizowany np. ISO lub zaznaczając obszar na wykonanym skanowaniu wstępnym, z niewielką rozdzielczością i dużą prędkością.

W zaznaczonym obszarze przyrząd do określania odległości skanowania - dalmierz, odległościomierz, na przykład dalmierz laserowy 8, mierzy odległość od skanowanego obiektu do kamery liniowej 1 przez całą długość i szerokość skanowanego obiektu. Dalmierz 8 przesyła dane do komputera 23 gdzie w odpowiednim oprogramowaniu tworzy się obraz skanowanego obiektu 11. Program komputerowy analizuje otrzymany obraz i wyznacza mapę krzywizn skanowanego obiektu oraz tworzy trajektorię ruchu kamery liniowej 1 za pomocą silników 2, 4, 5. Sygnały sterujące pracą silników przesyłane są do nich za pomocą sterownika 34.

Po analizie i wyznaczeniu trajektorii ruchu (lub trajektoria ta będzie generowana na bieżąco) rozpoczyna się właściwe skanowanie obiektu 11. Kamera liniowa 1 przyjmuje zadaną odległość od obiektu 11 oraz kąt 90 stopni do jego powierzchni. Ruch ten odbywa się za pomocą silników 2, 4, 5. Kamera zaczyna się poruszać wzdłuż skanowanego obiektu utrzymując, zadaną szybkość t, stałą odległość L i kąt skierowania kamery do skanowanej w danej chwili powierzchni obiektu równy kątowi prostemu.

Po zeskanowaniu całej powierzchni obiektu, zwykle strony lub dwóch zszytych stron, silniki 2, 4, 5 zostają zatrzymane. Następuje ustawienie kamery na początku skanowania (początku strony) lub na końcu skanowania w przypadku trybu skanu ciągłego.

PL230 192 Β1

Zdarza się jednak, że kamera liniowa 1 skanera zmuszona jest wykonywać stosunkowo skomplikowane ruchy V1, V2, V3, mające na celu uzyskanie wiernego obrazu w znacznie trudniejszych warunkach. Taka sytuacja występuje przy słabym rozwarciu starodruku, jego pofałdowaniu albo znacznym wybrzuszeniu stronic. Złożoność tego ruchu obrazują fig. 6, 7, 8, 9. W tym przypadku kamera prowadzona jest nadal pod kątem prostym do skanowanego obiektu aż do chwili gdy promień dalmierza stwierdzi, że odległość drastycznie się zmniejszyła. Ma to miejsce w chwili przejścia promienia dalmierza na wybrzuszenie sąsiedniej strony, skanowanej uprzednio albo jeszcze nie skanowanej. Jest to jednocześnie sygnał do zmiany kąta z prostego na maksymalnie bliski kąta prostego ale umożliwiający kontynuację skanowania bieżącej strony bez wchodzenia na wypukłość strony sąsiedniej. Powyższe obrazuje fig. 7, gdzie kąty W1, W2, W3, W4, W5 są mniejsze od kąta prostego W90. Innymi słowy, w przypadku, gdy dla danego punktu na „mapie obiektu” nie jest możliwe otrzymanie kąta „patrzenia kamery” 90 stopni (W90), kamera na odcinku VK zatrzymuje się i zmienia ten ruch na przeciwny. Sterownik 34 zatrzymuje ruch kamery 1 i zmienia go na przeciwny w obszarze VK aby uzyskać ruch kamery bez szarpnięć i drgań.

W takim przypadku ustawiony zostaje kąt (W1, W2) najbardziej zbliżony do kąta prostego, tak by zachować maksymalnie możliwą prostopadłość do obiektu. Kamera przechodzi na kolejną stronę obiektu i podobnie jak poprzednio skanowany jest obiekt pod kątem zbliżonym do kąta prostego (W3, W4), a gdy pojawia się ponowna możliwość uzyskania prostopadłości „patrzenia kamery” na obiekt (książkę) ruch kamery znów zmienia się na przeciwny - wykorzystując odcinek VK - i kontynuuje skanowanie drugiej strony do końca. Skanowanie kończy się wraz z końcem mapy punktów. Rozpoczęcie następnego skanowania następnego obiektu rozpoczyna się w punkcie zakończenia skanowania poprzedniego obiektu w trybie pracy ciągłej, w przeciwnym przypadku kamera wraca na lewy skraj.

Sterownik wyposażony w program komputerowy każdorazowo określają ruch głowicy kamery w zależności od zmieniających się warunków skanowania, kąta otwarcia książki, wybrzuszenia książki, zakresu skanowania. Również każdorazowo określa się szybkość i kierunek przesuwania się głowicy kamery nad skanowanym obiektem ruch a tak aby szybkość ta była stała t na poziomie skanowanego obiektu 11. Szybkość tą określa rozdzielczość w jakiej skanujemy obiekt. Szybkość i kierunek przesuwania się głowicy kamery nad skanowanym obiektem jest oczywiście skorelowana z opuszczaniem, podnoszeniem i obracaniem kamery b, c i jest ona sterowana przez program komputerowy i sterownik 34.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Skaner zwłaszcza do starodruków, zawierający obudowę, ramę, kamerę przemieszczającą się po prowadnicy wzdłuż skanowanego obiektu, zamocowaną na mechanizmach pozycjonowania w postaci belek ślizgowych, pasków i kół zębatych i silników, znamienny tym, że do belki (7) przymocowana jest prowadnica (3) łożyska ślizgowego oraz silnik krokowy (4) połączony do przekładni w postaci korzystnie koła zębatego (24), a z drugiej strony belki (7) jest przymocowane ułożyskowane i swobodnie obracające się podobne koło zębate (25) pomiędzy którymi poprowadzony jest pasek zębaty (18) którego dwa końce są przymocowane do łożyska ślizgowego (19), a do niego poprzez łącznik (20) przymocowana jest prowadnica (16) i silnik (5) który poprzez pasek zębaty (26) łączy się ze śrubą (10), natomiast śruba (10) przymocowana jest do łącznika (17) do którego przymocowane są wałki ślizgowe (9) oraz kamera (1) i silnik (2), przy czym w łączniku (17) ułożyskowany jest wałek (21) do którego z jednej strony jest przymocowana kamera (1) a z drugiej silnik krokowy (2).
2. 2. Skaner według zastrz. 1, znamienny tym, że silnik (5) poprzez pasek zębaty (26) połączony jest z nakrętką (28) umieszczonej w kole zębatym (29).
3. 3. Sposób skanowania zwłaszcza starodruków, realizowany za pomocą skanera określonego w zastrzeżeniu nr 1, polegający na przemieszczaniu kamery liniowej nad skanowanym obiektem, starodrukiem z zadaną szybkością zależną od żądanej rozdzielczości skanowania, znamienny tym, że kamera liniowa wykonuje ruch w trzech osiach, przesuwając się (a) nad skanowanym obiektem (11), przemieszczając się w osi pionowej (b) oraz obracając względem osi (c), przy czym ruch liniowej kamery (1) jest wyznaczany przez uprzednie albo w trakcie skanowania określenie trajektorii przez urządzenie określające odległość kamery od powierzchni obiektu i ruch ten jest stały (t) w odniesieniu do skanowanego obszaru obiektu.

   PL230 192 Β1
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że w strefach skanowania obiektu gdzie obraz skanowania jest przysłaniany przez drugą, wypukłą część strony i zachowanie kąta prostego prowadzenia kamery (11) jest niemożliwe, kamera zatrzymuje swój ruch i zmienia go na przeciwny w obszarach (VK) końca ruchu i zmienia kąt skanowania utrzymując go maksymalnie zbliżony do kąta prostego (W90) i w chwili gdy pojawia się ponowna możliwość uzyskania prostopadłości skierowania kamery na obiekt, ruch kamery znów zmienia się na przeciwny (VK) i kontynuuje skanowanie drugiej strony, aż do osiągnięcia końca skanowania strony.