สแกนเนอร์และการสแกน

เครื่องสแกนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการอ่านอย่างต่อเนื่อง เช่น รูปภาพ บาร์โค้ดหรือรหัสแม่เหล็ก คลื่นวิทยุ ฯลฯ ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ปกติจะเป็นดิจิทัล) เครื่องสแกนจะสแกนกระแสข้อมูลแบบอนุกรม อ่านหรือลงทะเบียนข้อมูลเหล่านั้น

40 โอบอุ้ม อุปกรณ์เครื่องแรกที่สามารถเรียกได้ว่าเป็นบรรพบุรุษของแฟกซ์/เครื่องสแกนนั้นได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้น XNUMX โดยนักประดิษฐ์ชาวสก็อต อเล็กซานดรา บูทซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า ผู้ประดิษฐ์นาฬิกาไฟฟ้าคนแรก.

เมื่อวันที่ 27 พฤษภาคม พ.ศ. 1843 Bain ได้รับสิทธิบัตรของอังกฤษ (หมายเลข 9745) สำหรับการปรับปรุงด้านการผลิตและกฎระเบียบ ไฟฟ้า Oraz การปรับปรุงตัวจับเวลา, NS ซีลไฟฟ้า และทำการปรับปรุงสิทธิบัตรอีกฉบับที่ออกในปี พ.ศ. 1845

ในคำอธิบายสิทธิบัตรของเขา Bain อ้างว่าพื้นผิวอื่น ๆ ที่ประกอบด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสามารถคัดลอกได้โดยใช้วิธีการเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม กลไกของมันสร้างภาพที่มีคุณภาพต่ำและไม่คุ้มค่าใช้จ่าย สาเหตุหลักมาจากตัวส่งและตัวรับไม่เคยซิงโครไนซ์ แนวคิดแฟกซ์ Bain ได้รับการปรับปรุงบ้างในปี พ.ศ. 1848 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เฟรเดริกา เบคเวลล์แต่อุปกรณ์ Bakewell (1) ก็ผลิตสำเนาคุณภาพต่ำเช่นกัน

1861 เครื่องแฟกซ์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เรียกว่า "เครื่องลอกแผนที่หรือลวดลาย'(2) ถูกคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Giovannigo Casellego. ใน XNUMXs แพนเทเลกราฟเป็นอุปกรณ์สำหรับส่งข้อความที่เขียนด้วยลายมือ ภาพวาด และลายเซ็นผ่านสายโทรเลข มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องมือตรวจสอบลายเซ็นในการทำธุรกรรมทางธนาคาร

เครื่องจักรทำจากเหล็กหล่อและสูงมากกว่าสองเมตร สำหรับเราวันนี้ค่อนข้างงุ่มง่าม แต่ค่อนข้าง มีประสิทธิภาพในขณะนั้นเขากระทำโดยให้ผู้ส่งเขียนข้อความบนแผ่นดีบุกด้วยหมึกที่ไม่นำไฟฟ้า จากนั้นจึงติดแผ่นนี้เข้ากับแผ่นโลหะโค้ง สไตลัสของผู้ส่งสแกนเอกสารต้นฉบับตามเส้นขนาน (สามบรรทัดต่อมิลลิเมตร)

สัญญาณถูกส่งโดยโทรเลขไปยังสถานีซึ่งข้อความถูกทำเครื่องหมายด้วยหมึกสีน้ำเงินปรัสเซียนซึ่งได้มาจากปฏิกิริยาเคมีเนื่องจากกระดาษในอุปกรณ์รับถูกชุบด้วยโพแทสเซียมเฟอร์โรไซยาไนด์ เพื่อให้แน่ใจว่าเข็มทั้งสองจะสแกนด้วยความเร็วเท่ากัน นักออกแบบจึงใช้นาฬิกาสองเรือนที่แม่นยำอย่างยิ่งซึ่งขับเคลื่อนลูกตุ้ม ซึ่งจะเชื่อมต่อกับเฟืองและเข็มขัดที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของเข็ม

1913 เพิ่มขึ้น เบลิโนกราฟที่สามารถสแกนภาพด้วยตาแมว ความคิด Eduard Belin (3) อนุญาตให้ส่งผ่านสายโทรศัพท์และกลายเป็นพื้นฐานทางเทคนิคสำหรับบริการ AT&T Wirephoto เบลิโนกราฟ อนุญาตให้ส่งรูปภาพไปยังสถานที่ห่างไกลผ่านเครือข่ายโทรเลขและโทรศัพท์

ในปี ค.ศ. 1921 กระบวนการนี้ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้สามารถถ่ายทอดภาพถ่ายได้โดยใช้ คลื่นวิทยุ. ในกรณีของเบลิโนกราฟจะใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อวัดความเข้มของแสง ระดับความเข้มของแสงจะถูกส่งไปยังเครื่องรับซึ่งแหล่งกำเนิดแสงสามารถสร้างความเข้มที่วัดโดยเครื่องส่งโดยการพิมพ์ลงบนกระดาษภาพถ่าย เครื่องถ่ายเอกสารสมัยใหม่ใช้หลักการที่คล้ายคลึงกันมากซึ่งแสงจะถูกจับโดยเซ็นเซอร์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และการพิมพ์จะขึ้นอยู่กับ เทคโนโลยีเลเซอร์.

3. Eduard Belin กับนักแปล

1914 รากผัก เทคโนโลยีการรู้จำอักขระด้วยแสง (การรู้จำอักขระด้วยแสง) ใช้เพื่อจดจำอักขระและข้อความทั้งหมดในไฟล์กราฟิก แบบบิตแมป ย้อนหลังไปถึงช่วงต้นสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง แล้วนี้ เอ็มมานูเอล โกลด์เบิร์ก i Edmund Fournier d'Albe พัฒนาอุปกรณ์ OCR เครื่องแรกอย่างอิสระ

โกลด์เบิร์ก คิดค้นเครื่องที่สามารถอ่านตัวอักษรและแปลงเป็น รหัสโทรเลข. ในขณะเดียวกัน d'Albe ได้พัฒนาอุปกรณ์ที่เรียกว่าออปโตโฟน เป็นเครื่องสแกนแบบพกพาที่สามารถเคลื่อนไปตามขอบของข้อความที่พิมพ์เพื่อสร้างโทนเสียงที่ชัดเจนและชัดเจน ซึ่งแต่ละอันสอดคล้องกับอักขระหรือตัวอักษรเฉพาะ วิธีการ OCR แม้ว่าจะมีการพัฒนามานานหลายทศวรรษ แต่ก็ใช้หลักการคล้ายกับอุปกรณ์ตัวแรก

1924 Richard H. Ranger สิ่งประดิษฐ์ photoradiogram ไร้สาย (4). เขาใช้ส่งรูปท่านประธาน Calvin Coolidge จากนิวยอร์กไปลอนดอนในปี 1924 ภาพถ่ายแรกทางโทรสารทางวิทยุ สิ่งประดิษฐ์ของ Ranger ถูกใช้ในเชิงพาณิชย์ในปี 1926 และยังคงใช้ในการส่งแผนภูมิสภาพอากาศและข้อมูลสภาพอากาศอื่นๆ

4. การสืบพันธุ์ของ photoroentgenogram แรกโดย Richard H. Ranger

1950 ออกแบบโดย เบเนดิกต์ แคสซิน เครื่องสแกนเส้นตรงทางการแพทย์ นำหน้าด้วยการพัฒนาเครื่องตรวจจับการเรืองแสงวาบตามทิศทางที่ประสบความสำเร็จ ในปี พ.ศ. 1950 แคสซินได้ประกอบระบบสแกนอัตโนมัติระบบแรกซึ่งประกอบด้วย ตัวตรวจจับการเรืองแสงวาบที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ เชื่อมต่อกับเครื่องพิมพ์รีเลย์.

เครื่องสแกนนี้ใช้เพื่อแสดงภาพต่อมไทรอยด์หลังการให้ไอโอดีนกัมมันตภาพรังสี ในปี 1956 Kuhl และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเครื่องสแกน Cassin ที่ปรับปรุงความไวและความละเอียดของเครื่อง ด้วยการพัฒนาเภสัชรังสีเฉพาะอวัยวะ แบบจำลองเชิงพาณิชย์ของระบบนี้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 50 ถึงต้นทศวรรษ 70 เพื่อสแกนอวัยวะสำคัญๆ ของร่างกาย

1957 เพิ่มขึ้น กลองสแกนเนอร์ซึ่งเป็นเครื่องแรกที่ออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์เพื่อทำการสแกนแบบดิจิทัล มันถูกสร้างขึ้นที่สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาโดยทีมงานที่นำโดย รัสเซล เอ. เคิร์สช์ในขณะที่ทำงานกับคอมพิวเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมภายใน (เก็บไว้ในหน่วยความจำ) เครื่องแรกของอเมริกา คอมพิวเตอร์ Standard Eastern Automatic Computer (SEAC) ซึ่งอนุญาตให้กลุ่มของ Kirsch ทดลองกับอัลกอริทึมที่เป็นตัวตั้งต้นในการประมวลผลภาพและการจดจำรูปแบบ

รัสเซลล์และเคียร์โชวี ปรากฎว่าสามารถใช้คอมพิวเตอร์เอนกประสงค์เพื่อจำลองตรรกะการรู้จำอักขระจำนวนมากที่เสนอให้นำไปใช้ในฮาร์ดแวร์ ซึ่งจะต้องใช้อุปกรณ์อินพุตที่สามารถแปลงภาพให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมได้ เก็บไว้ในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์. ดังนั้นเครื่องสแกนดิจิทัลจึงถือกำเนิดขึ้น

เครื่องสแกน CEAC ใช้ดรัมหมุนและโฟโตมัลติพลายเออร์เพื่อตรวจจับแสงสะท้อนจากภาพขนาดเล็กที่ติดตั้งบนดรัม มาสก์ที่วางอยู่ระหว่างรูปภาพและโฟโตมัลติพลิเออร์ถูกทดสอบ นั่นคือ แบ่งรูปภาพออกเป็นตารางหลายเหลี่ยม ภาพแรกที่สแกนบนเครื่องสแกนคือรูปถ่าย 5 × 5 ซม. ของ Walden (5) ลูกชายวัยสามเดือนของ Kirsch ภาพขาวดำมีความละเอียด 176 พิกเซลต่อด้าน

ยุค 60s-90s ศตวรรษที่ XNUMX เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติครั้งแรก ถูกสร้างขึ้นในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา เครื่องสแกนในยุคแรกใช้หลอดไฟ กล้อง และโปรเจ็กเตอร์ เนื่องจากข้อจำกัดของฮาร์ดแวร์ การสแกนวัตถุอย่างแม่นยำจึงมักใช้เวลาและความพยายามอย่างมาก หลังจากปี 1985 พวกเขาถูกแทนที่ด้วยเครื่องสแกนที่สามารถใช้แสงสีขาว เลเซอร์ และแรเงาเพื่อจับภาพพื้นผิวที่กำหนด การสแกนด้วยเลเซอร์พิสัยกลางภาคพื้นดิน (TLS) ได้รับการพัฒนาจากแอปพลิเคชันในอวกาศและโปรแกรมการป้องกัน

แหล่งเงินทุนหลักสำหรับโครงการล้ำสมัยเหล่านี้มาจากหน่วยงานรัฐบาลสหรัฐฯ เช่น สำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านกลาโหม (DARPA) สิ่งนี้ดำเนินต่อไปจนถึงปี 90 เมื่อเทคโนโลยีได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ ความก้าวหน้าในการดำเนินการเชิงพาณิชย์ การสแกนด้วยเลเซอร์ 3 มิติ (6) เป็นการเกิดขึ้นของระบบ TLS โดยอิงจากสมการสามเหลี่ยม อุปกรณ์ปฏิวัติวงการนี้สร้างขึ้นโดย Xin Chen สำหรับ Mensi ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1987 โดย Auguste D'Aligny และ Michel Paramitioti

5. ภาพแรกที่สแกนโดยเครื่องสแกน SEAC

6. การสร้างภาพเลเซอร์สแกนบนพื้นดินของ TLS

1963 นักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน รูดอล์ฟ แอด แสดงถึงนวัตกรรมที่ล้ำหน้าอีกประการหนึ่ง โครโมกราฟอธิบายในการศึกษาว่าเป็น "เครื่องสแกนเครื่องแรกในประวัติศาสตร์" (แม้ว่าจะควรเข้าใจว่าเป็นอุปกรณ์เชิงพาณิชย์เครื่องแรกในอุตสาหกรรมการพิมพ์) ในปีพ.ศ. 1965 เขาได้ประดิษฐ์ชุด ระบบพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกพร้อมหน่วยความจำดิจิตอล (ชุดคอมพิวเตอร์) ปฏิวัติอุตสาหกรรมการพิมพ์ทั่วโลก. ในปีเดียวกันนั้น Digiset ได้เปิดตัว "ผู้แต่งเพลงดิจิทัล" ตัวแรก เครื่องสแกนเชิงพาณิชย์ DC 300 ของ Rudolf Hella จากปี 1971 ได้รับการยกย่องว่าเป็นสแกนเนอร์ระดับโลก

7. ผู้ประดิษฐ์เครื่องอ่าน Kurzweil

1974 เริ่มต้น อุปกรณ์ OCRอย่างที่เราทราบกันในวันนี้ ก่อตั้งเมื่อนั้น ผลิตภัณฑ์คอมพิวเตอร์ Kurzweil, อิงค์ ภายหลังเป็นที่รู้จักในฐานะนักอนาคตและผู้ก่อการของ "ภาวะเอกฐานทางเทคโนโลยี" เขาได้คิดค้นการประยุกต์ใช้เทคนิคการสแกนและการจดจำสัญลักษณ์และสัญลักษณ์ที่ปฏิวัติวงการ ความคิดของเขาคือ สร้างเครื่องอ่านหนังสือสำหรับคนตาบอดซึ่งช่วยให้ผู้พิการทางสายตาอ่านหนังสือผ่านคอมพิวเตอร์ได้

Ray Kurzweil และทีมของเขาสร้าง เครื่องอ่านหนังสือของ Kurzweil (7) และ ซอฟต์แวร์เทคโนโลยี Omni-Font OCR. ซอฟต์แวร์นี้ใช้เพื่อจดจำข้อความบนวัตถุที่สแกนและแปลงเป็นข้อมูลในรูปแบบข้อความ ความพยายามของเขานำไปสู่การพัฒนาเทคนิคสองอย่างในภายหลังและยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่ง พูดถึง เครื่องสังเคราะห์คำ i เครื่องสแกนพื้นเรียบ.

เครื่องสแกนพื้นเรียบ Kurzweil จากยุค 70 มีหน่วยความจำไม่เกิน 64 กิโลไบต์ เมื่อเวลาผ่านไป วิศวกรได้ปรับปรุงความละเอียดและความจุของหน่วยความจำของสแกนเนอร์ ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถจับภาพได้สูงถึง 9600 dpi การสแกนภาพด้วยแสง, ข้อความ, เอกสารที่เขียนด้วยลายมือ หรือวัตถุและแปลงเป็นภาพดิจิทัลมีแพร่หลายในช่วงต้นทศวรรษ 90

ในศตวรรษที่ 5400 เครื่องสแกนแบบแท่นกลายเป็นอุปกรณ์ราคาถูกและเชื่อถือได้ อันดับแรกสำหรับสำนักงานและในภายหลังสำหรับบ้าน (ส่วนใหญ่มักจะรวมเข้ากับเครื่องแฟกซ์ เครื่องถ่ายเอกสาร และเครื่องพิมพ์) บางครั้งเรียกว่าการสแกนแบบสะท้อนแสง ทำงานโดยให้แสงสว่างแก่วัตถุที่สแกนด้วยแสงสีขาว และอ่านความเข้มและสีของแสงที่สะท้อนจากวัตถุนั้น ออกแบบมาเพื่อสแกนงานพิมพ์หรือวัสดุที่เรียบและทึบแสงอื่นๆ พวกเขามี ด้านบนที่ปรับได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถรองรับหนังสือขนาดใหญ่ นิตยสาร และอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย เมื่อได้ภาพที่มีคุณภาพโดยเฉลี่ยแล้ว เครื่องสแกนแบบแท่นจำนวนมากจะสร้างสำเนาได้ถึง XNUMX พิกเซลต่อนิ้ว .

1994 3D Scanners กำลังเปิดตัวโซลูชันที่เรียกว่า REPLICA. ระบบนี้ทำให้สามารถสแกนวัตถุได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำโดยที่ยังคงรักษารายละเอียดในระดับสูงไว้ได้ สองปีต่อมา บริษัทเดียวกันได้เสนอให้ เทคนิคการสร้างโมเดล (8) ได้รับการยกย่องว่าเป็นเทคนิคแรกที่แม่นยำในการ "จับภาพวัตถุ XNUMX มิติจริง"

2013 แอปเปิ้ลเข้าร่วม เครื่องสแกนลายนิ้วมือ Touch ID (9) สำหรับสมาร์ทโฟนที่ผลิตขึ้น ระบบนี้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์ iOS ได้เป็นอย่างดี ทำให้ผู้ใช้สามารถปลดล็อกอุปกรณ์ได้ เช่นเดียวกับการซื้อจากร้านค้าดิจิทัลของ Apple (iTunes Store, App Store, iBookstore) และยืนยันการชำระเงินด้วย Apple Pay ในปี 2016 กล้อง Samsung Galaxy Note 7 เข้าสู่ตลาด ซึ่งไม่เพียงแต่มีเครื่องสแกนลายนิ้วมือเท่านั้น แต่ยังมีเครื่องสแกนม่านตาด้วย

8. หนึ่งในโมเดลเครื่องสแกน ModelMaker 3D

9. Touch ID Scanner บน iPhone

การจำแนกประเภทเครื่องสแกน

เครื่องสแกนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการอ่านอย่างต่อเนื่อง เช่น รูปภาพ บาร์โค้ดหรือรหัสแม่เหล็ก คลื่นวิทยุ ฯลฯ ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ปกติจะเป็นดิจิทัล) เครื่องสแกนจะสแกนกระแสข้อมูลแบบอนุกรม อ่านหรือลงทะเบียนข้อมูลเหล่านั้น

ดังนั้นจึงไม่ใช่เครื่องอ่านแบบปกติ แต่เป็นเครื่องอ่านแบบทีละขั้นตอน (เช่น เครื่องสแกนภาพไม่ได้จับภาพทั้งภาพในชั่วขณะเดียวเหมือนกับกล้อง แต่แทนที่จะเขียนบรรทัดต่อเนื่องของภาพ ดังนั้นเครื่องสแกนจึงอ่าน หัวเคลื่อนที่หรือสื่อที่สแกนอยู่ข้างใต้)

เครื่องสแกนแสง

เครื่องสแกนออปติคัลในคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อินพุตต่อพ่วงที่แปลงภาพนิ่งของวัตถุจริง (เช่น ใบไม้ พื้นผิวโลก เรตินาของมนุษย์) ให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัลสำหรับการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์ต่อไป ไฟล์คอมพิวเตอร์ที่เกิดจากการสแกนภาพเรียกว่าการสแกน เครื่องสแกนออปติคัลใช้สำหรับการเตรียมการประมวลผลภาพ (DTP) การจดจำลายมือ ระบบความปลอดภัยและการควบคุมการเข้าถึง การจัดเก็บเอกสารและหนังสือเก่า การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ ฯลฯ

ประเภทของเครื่องสแกนออปติคัล:

• เครื่องสแกนมือถือ
• เครื่องสแกนพื้นเรียบ
• กลองสแกนเนอร์
• เครื่องสแกนสไลด์
• เครื่องสแกนฟิล์ม
• เครื่องสแกนบาร์โค้ด
• สแกนเนอร์ 3 มิติ (เชิงพื้นที่)
• เครื่องสแกนหนังสือ
• เครื่องสแกนกระจก
• เครื่องสแกนปริซึม
• เครื่องสแกนไฟเบอร์ออปติก

แม่เหล็ก

ผู้อ่านเหล่านี้มีหัวอ่านข้อมูลที่มักเขียนบนแถบแม่เหล็ก นี่คือวิธีการจัดเก็บข้อมูล ตัวอย่างเช่น ในบัตรชำระเงินส่วนใหญ่

ดิจิทัล

ผู้อ่านอ่านข้อมูลที่เก็บไว้ที่โรงงานผ่านการติดต่อโดยตรงกับระบบที่โรงงาน ดังนั้น ผู้ใช้คอมพิวเตอร์จึงได้รับอนุญาตให้ใช้การ์ดดิจิทัลได้

วิทยุ

เครื่องอ่านวิทยุ (RFID) อ่านข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในวัตถุ โดยทั่วไปแล้ว ช่วงของตัวอ่านดังกล่าวจะมีตั้งแต่ไม่กี่ถึงหลายเซนติเมตร แม้ว่าผู้อ่านที่มีช่วงหลายสิบเซนติเมตรก็เป็นที่นิยมเช่นกัน เนื่องจากใช้งานง่าย จึงมีการเปลี่ยนโซลูชันเครื่องอ่านแบบแม่เหล็กมากขึ้น เช่น ในระบบควบคุมการเข้าออก