Интеллектуальные алгоритмы для улучшения качества изображений в ПО «СканИмидж»

Программное обеспечение планетарного сканера и его роль

ЭЛАР «СканИмидж» — профессиональное программное обеспечение, которое устанавливается на все сканеры линейки ЭларСкан и предназначено для управления процессами сканирования и обработки изображений. «СканИмидж» является собственной разработкой корпорации ЭЛАР, входит в реестр российского ПО (№ 3602) и является кроссплатформенным решением (т.е. реализовано как на Windows, так и на Linux). ПО интегрирует в себе весь обширный опыт ЭЛАР в сфере получения, систематизации, коррекции и сохранения электронных документов в рамках реализации крупнейших проектов по оцифровке и созданию электронных архивов в различных отраслях. Использование «СканИмидж» позволяет эффективно и быстро организовать участок оцифровки любого уровня — от управления одним сканером до обработки всех изображений в больших центрах и лабораториях оцифровки.

ПО «СканИмидж», обладая уникальным набором функций, позволяет не только управлять самим процессом сканирования и сохранения копий (менять режимы и настройки сканирования, выбирать форматы сохранения и экспорта и многое другое), но также обрабатывать получаемые изображения с помощью специальных алгоритмов с целью устранения различных искажений и улучшения качества копий.

Благодаря широкому функционалу, ПО значительно ускоряет и упрощает процесс создания цифровых копий, удовлетворяя требованиям законодательства и различным отраслевым стандартам качества. Одно из основных применений «СканИмидж» (помимо непосредственно управления сканированием) — обработка результатов оцифровки, когда программа выполняет задачи по приведению получаемых изображений к единому стандарту. Программа может использоваться, как на отдельном сканере, так и быть установлено на внешней рабочей станции, сервере или персональном компьютере, где можно вести обработку изображений, полученных с различных сканирующих устройств.

Возможности «умной» обработки изображений на ПО «СканИмидж»

Обработка изображений в «СканИмидж» может происходить во время процесса сканирования (режим предобработки) или после такого процесса (режим постобработки), в автоматическом или в ручном режимах.

Обработка изображений с применением интеллектуальных алгоритмов может производится как автоматически при сканировании, в режиме предобработки, так и вручную, в режиме постобработки — когда на полученном изображении непосредственно пользователем применяются фильтры, и активируются те или иные алгоритмы ПО.

К интеллектуальным алгоритмам предобработки относятся те, которые «СканИмидж» может применять автоматически перед сканированием (когда изображение размещенного оригинала распознается камерой и транслируется на экране в режиме предпросмотра) или непосредственно в процессе сканирования (т.е. алгоритм запускается в момент, когда оператор запускает сканирование). При активации соответствующих настроек, сканер в процессе оцифровки включает определенный алгоритм обработки, и получаемая копия реализуется с его применением. Алгоритмы для обработки в «СканИмидж» можно разделить на несколько видов:

• Алгоритмы предобработки для определения формата сканируемой области (фрейма) и центра разворота;
• Интеллектуальные алгоритмы коррекции геометрии при сканировании — включают в себя v-образную коррекцию (или коррекцию перспективы) при неполном открытии оригинала, коррекцию изгиба страниц и коррекцию дисторсии;
• Алгоритм устранения бликов (режим сканирования «Антиблик»);
• Алгоритмы вспомогательных инструментов и виртуальных помощников в режиме предпросмотра и предобработки;
• Фильтры постобработки полученных копий для улучшения их качества и приведения к стандартам.

ПО «СканИмидж» имеет базовую и профессиональную (расширенную) версии и все вышеперечисленные алгоритмы доступны пользователю в профессиональной версии ПО. Базовая версия ПО имеет упрощенный функционал, поэтому часть алгоритмов в ней не реализована. Также в профессиональной версии ПО «СканИмидж» предусмотрены еще более 30 алгоритмов/фильтров постобработки полученных результатов после сканирования. Они предназначены для устранения различных недостатков копий и проведения цветовой коррекции

Алгоритмы предобработки для определения формата сканирования

С учетом того, что планетарный сканер предназначен для сканирования различных носителей, оператору часто приходится сканировать поочередно оригиналы различных форматов (размеров). Поэтому, чтобы избавить оператора от ручных операций по корректировке настроек формата сканирования в «СканИмидж» реализована возможность автоматического определения формата оригинала. После выбора соответствующих настроек ПО, оптическая система сканера будет автоматически распознавать изменение формата сканируемого оригинала в режиме предпросмотра в реальном времени (т.е. непосредственно перед сканированием). При этом система накладывает специальную рамку, ограничивающую зону/формат сканирования (в ПО эта зона называется «фрейм») в соответствии с размером оригинала, а оператор может контролировать насколько правильно система определила формат. При сканировании будет автоматически обрезана вся зона, выходящая за пределы наложенной рамки. При необходимости рамку обрезки можно скорректировать вручную.

Определение центра разворота также является важной задачей при оцифровке ПО на сканере, ведь часто при сканировании оригинала (например, разворота раскрытой книги), необходимо сразу разделить его на страницы и сохранить каждую как отдельное изображение. Соответствующий алгоритм в ПО «СканИмидж» в режиме реального времени определяет центр разворота по вертикальной теневой полосе, которая образуется при равномерном освещении раскрытой книги осветителями сканера. При сканировании оригинала в режиме неполного раскрытия (v-образный режим) этот алгоритм также позволяет корректно определить разворот и разделить его страницы.

Предобработка с определением формата сканирования и линии разворота в ПО «СканИмидж»

«Умные» алгоритмы в ПО «СканИмидж» могут определить сразу несколько отдельных объектов, размещенных на книжной колыбели, непосредственно, в режиме предпросмотра до запуска сканирования. Система автоматически выделяет каждый из них рамкой (это также возможно сделать и вручную). При сканировании каждый из объектов сохраняется как отдельная копия.

Предобработка с определением нескольких объектов сканирования в ПО «СканИмидж»

Интеллектуальные алгоритмы коррекции геометрии

V-образная коррекция

Для современного планетарного сканера базовой является функция/алгоритм v-образной коррекции, которая, при сканировании книги или другого сшитого оригинала в v-режиме (т.е. с неполным открытием книги), автоматически исправляет искажение, позволяя получить идеально ровное изображение разворота или каждой отдельной страницы. В ПО «СканИмидж» при сканировании на изображение накладывается специальная программная сетка с реперными (опорными) точками по контуру документа. С помощью этих точек, система «распознает» геометрию оригинала и собирает необходимые данные для устранения искажений.

Алгоритм v-образной коррекции отлично работает в связке с алгоритмами предобработки для определения центра разворота и формата оригинала. Так, при смене сканируемого оригинала на материал другого формата (большего или меньшего), система автоматически распознает изменения и корректирует формат сканируемой области. Поэтому пользователю достаточно один раз активировать настройки, а далее можно сканировать в v-режиме оригиналы различных форматов.

Алгоритм ПО «СканИмидж» для коррекции геометрии при сканировании в v-режиме

Коррекция изгиба страниц

Алгоритмы коррекции изгиба страниц и дисторсии ПО «СканИмидж» также используются для коррекции геометрии, но уже полностью раскрытых оригиналов. При сканировании сшитых материалов на плоской поверхности, существует большая вероятность что на полученной копии появятся заметные глазу искривления, требующие дополнительной корректировки.

Так, например, у любой достаточно толстой книги или подшивки, даже при ее полном раскрытии, обе страницы имеют заметный горизонтальный изгиб между корешком и краем каждой страницы разворота. Это искривление можно устранить при помощи использования прижимного стекла, плотно прижав им разворот и разравняв страницы. Но не во всех моделях планетарных сканеров имеются прижимные стекла, бывает, что некоторые документы плотно прижимать нельзя и их рекомендуется сканировать без стекла. Поэтому при оцифровке материалов, имеющих культурную или историческую ценность, использование стекла, зачастую, может быть недопустимо.

Изгиб страниц, требующий обработки

В таких случаях на помощь приходит алгоритм устранения искривления страниц. Этот алгоритм является программно-аппаратным и работает с использованием лазерного ассистента, встроенного в блок сканирующей системы. При его активации, после запуска сканирования, но до момента срабатывания камеры на раскрытый разворот накладывается лазерная полоса. По лазерному лучу определяется степень искривления страниц, после чего рассчитывается оптимальный коэффициент для программного исправления искажений.

После сканирования, на выходе формируется цифровая копия с уже устраненным искривлением, как будто оригинал был разглажен с помощью прижимного стекла.

Устранение изгиба страниц при обработке в ПО «СканИмидж»

Устранение дисторсии

Дисторсия (от лат. distorsio, distortio — искривление) — это искривление оптических систем, которое вызвано свойствами линз камеры сканера. В результате дисторсии прямые линии снимаемых объектов, могут отображаться в виде изогнутых дуг. Такое искривление невозможно устранить разглаживанием с применением прижимных стекол, и для борьбы с ним нужно либо проводить дополнительную настройку оборудования (что достаточно трудоемко), либо использовать программные алгоритмы для ее устранения. ПО «СканИмидж» имеет специальный автоматический алгоритм для устранения дисторсии, который, на основании свойств изображения и настроек камеры, определяет необходимые для коррекции искривления коэффициенты. Применение данного алгоритма позволяет устранить отклонения от прямолинейной проекции и добиться правильной геометрической формы получаемых цифровых копий.

Алгоритм для устранения бликов и засветов в ПО «СканИмидж»

Блики и засветы у полученных скан-копий — довольно частое явление при сканировании оригиналов (книг, журналов, карт и других носителей) с ламинированной и глянцевой поверхностью. В этом случае, даже при отсутствии сторонних источников света нет гарантии отсутствия бликов на полученном изображении. Поэтому, такие копии приходится дополнительно корректировать, используя стороннее ПО, что сразу значительно осложняет и удлиняет процесс оцифровки. У сканеров линейки ЭларСкан A1 и модельного ряда ПланСкан, встроенное ПО имеет специальный алгоритм для устранения бликов.

В ПО «СканИмидж» алгоритм устранения засветов и бликов реализован в виде специального режима съемки «Антиблик». В данном режиме, осветители сканера работают поочередно, а камера делает серию из нескольких снимков с освещением под разным углом. После этого система оценивает каждый снимок и формирует финальное изображение, «сшивая» небликующие фрагменты разных снимков. Таким образом, у полученной копии гарантируется отсутствие бликов и засветов.

Работа алгоритма в режиме «Антиблик»

Вспомогательные инструменты и виртуальные помощники для улучшения качества копий

Алгоритмы вспомогательных инструментов и виртуальных помощников ПО «СканИмидж» в режиме предпросмотра и предобработки включают в себя различные ассистенты для проверки правильного позиционирования оригинала (наложение направляющих линий и шаблонов в реальном времени), а также инструмент «Навигатор».

Виртуальные помощники обеспечивают наложение на изображение направляющей сетки или шаблона в режиме предпросмотра. Сетка предназначена для правильной ориентации и выравнивания оригинала, оценки правильности его расположения перед сканированием.

Использование направляющей сетки в ПО «СканИмидж»

Также для правильного позиционирования документов на книжной колыбели и контроля формата сканирования в режиме предпросмотра можно использовать виртуальный образец в виде, наложения предварительно отсканированного эталонного изображения в качестве шаблона поверх оригинала с возможностью регулировки степени его прозрачности (таким шаблоном может выступать изображение любого документа, выбранного пользователем в качестве образца)

Наложение шаблона в ПО «СканИмидж»

Инструмент «Навигатор» используется для быстрого выбора и увеличения определенных фрагментов сканируемой области без использования оптического зума. Это актуально если, нужно оперативно ознакомиться с особенностями сканируемого оригинала на экране монитора, проведя масштабирование в режиме LiveView, не сбивая заданные настройки оптической системы сканера.

Навигатор в ПО «СканИмидж»

Таким образом, наличие в планетарных сканерах широкой функциональности ПО позволяет серьезно упростить работу при оцифровке различных оригиналов, оптимизировать трудозатраты оператора и сократить количество необходимых операций для получения качественных цифровых копий, отвечающих самым строгим стандартам. Многолетняя экспертиза «ЭЛАР» в сфере оцифровки различных материалов позволила создать одно из лидирующих на рынке решений, которое обладает широчайшими возможностями и отвечает самым современным требованиям заказчиков не только в России, но и за рубежом.

Сегодня, когда многие иностранные вендоры приостанавливают или прекращают поддержку своих программных решений на территории РФ, использование ПО «СканИмидж» позволяет гарантировать работоспособность и независимость в условиях текущих ограничений. Российская разработка обеспечивает полное импортозамещение аналогичных иностранных продуктов и способствует непрерывности ключевых бизнес-процессов.

Различия в функционале базовой и профессиональной версии ПО «СканИмидж»:

Функционал ПО «СканИмидж»	Базовая версия	Проф. версия
Поддержка сканеров ЭларСкан	+	+
Возможность установки на стационарный ПК	-	+
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, включающий расширенные инструменты работы	-	+
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, включающий базовые инструменты работы	+	-
Режим постобработки (более 30 интеллектуальных алгоритмов/фильтров для коррекции изображений)	-	+
Управление проектами и профилями обработки (создание нескольких проектов сканирования)	-	+
OCR полнотекстовое распознавание	-	+
Распознавание штрих-кодов	-	+
Настройки коррекции изображений
Функция «V-образная коррекция»	+	+
Функция «коррекция кривизны»	-	+
Функция «коррекция дисторсии»	-	+
Мультимаскирование, выбор нескольких объектов для сохранения в отдельные файлы	-	+
Расширенная логика работы с мультимаскированием (автоопределение объектов на экране)	-	+
Автоматическая обрезка изображений по формату	+	+
Управление сканерами семейства ЭларСкан
Ручной запуск сканирования	+	+
Автоматизированные режимы сканирования (интервал, отслеживание)	-	+
Интерактивный оптический зум (отображение формата, размеров оригинала и показателей разрешения — автоматическая настройка зума под заданные параметры сканирования)	-	+
Настройка цветовых профилей (ICC)	-	+
Ручной выбор форматов сканирования (А3, А4, А5)	+	+
Настройка процессов сканирования
Расширенное именование файлов (использование переменных)	-	+
Ввод метаданных по набору полей и формирование XML	-	+
Функция «Горячая папка»	-	+
Выбор форматов экспорта
JPEG	+	+
BMP	-	+
GIF	-	+
JPEG 2000	-	+
PNG	+	+
PDF (растровый), одностраничный и многостраничный	+	+
PDF (с возможностью поиска), одностраничный и многостраничный, встроенное OCR полнотекстовое распознавание (50 языков) и формирование текстового слоя для поиска по тексту документа	-	+
PDF/A одностраничный и многостраничный	-	+
RTF	-	+
TIFF одностраничный и многостраничный	+	+
TIFF несжатый	-	+
TIFF 48 одностраничный и многостраничный	-	+
Работа с галереей изображений
Базовые функции (экспортировать, пересканировать, изменить позицию, переименовать, удалить)	+	+
Изменить разрешение	+	+
Добавить изображение в галерею из внешней директории	-	+
Создать папку (настройка файловой структуры при сканировании)	-	+