20、扫描与数字成像系统的图像质量解析

扫描与数字成像系统的图像质量解析

1. 引言

1.1 扫描成像系统的成像科学

在扫描成像系统中，图像质量是一个核心关注点。对于输入扫描仪，它是本章讨论的重点，而输出扫描仪的很多考量和指标与输入扫描仪直接相关。整个章节从图像扫描和颜色的基本概念出发，逐步深入到图像质量的实际方面，涵盖了产生多级（灰度）信号的输入扫描仪性能，以及常见的二进制扫描图像的特殊情况。此外，还包括成像性能的各种总结性指标和专门的图像处理等内容。

扫描成像系统涉及多种不同的技术，虽然无法详细探讨每种技术对图像质量的具体影响，但我们可以基于更广泛的成像科学基础，构建一个框架来梳理与图像质量工程和技术相关的问题。这里的目的不是比较不同扫描仪或技术的优劣，而是描述评估扫描系统的方法，以便与其他系统进行比较，并评估其中使用的技术。

电子成像系统通常由10个基本部分组成，数字摄影和扫描在很多方面具有相似性，例如都使用相同类型的CCD或CMOS传感器，都以二维像素格式创建图像，处理器都存在于传感器、系统硬件和计算机中，都能生成二维图像的打印或显示。不过，它们也存在一些差异，数字摄影中大多数传感器是固定的二维光位点阵列，而扫描中是通过移动一维光位点阵列来合成图像，这可能会影响扫描电子设备的实时电路速度和光机械结构的定位精度。

1.2 扫描仪类型

所有输入扫描仪都将一维或（通常）二维的图像辐照度模式转换为随时间变化的电信号。扫描产生的信号一般有两种形式：
- 二进制输出 ：一串开和关的脉冲。
- 灰度输出 ：一系列幅度连续变化的电信号。

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