Возможные способы обработки сканированного изображения

День ото дня появляется всё больше инновационных технологий, больше не нужно получать «сырое» изображение, а затем выполнять все «важные» задачи обработки в пакете редактирования изображений. Сегодня стандартные программные расширения планшетного сканера и сканера для обработки промежуточного класса диапозитивов позволяют корректировать тональность, балансировать цвет и повышать чёткость изображений, когда ни один пиксель еще не записан на жесткий диск. Такие опции, как удаление предыдущего растра, пакетное сканирование, а также автоматическое цветоделение, ранее присущие только сканерам высокого класса, теперь имеются и в более скромных настольных сканерах. Независимо от того, обрабатываем мы изображение до или после сканирования, основные принципы и важные этапы остаются неизменными. После доступа к программному обеспечению сканера, до этапа предварительного сканирования (это предварительный просмотр оригинала с низким разрешением, помогающий пользователю ориентировочно определить оставляемую область оригинала и задать наилучшие установки тона и цвета для сканированного изображения), необходимо выполнить несколько шагов, гарантирующих точность предварительного просмотра. К этим действиям относятся: корректировка предпочтительных установок сканера и типа оригинала, выбор режима сканирования.

После сканирования чертежа, схемы, карты, топоосновы появляется файл, представляющий собой изображение отсканированного материала в растровом виде (растровое изображение). Если материал черно-белый и/или используется монохромный сканер, то каждая точка представляется одним битом (то есть черная она или белая). Если цветной, то точка может представляться несколькими битами (кодирующими либо цвет, либо оттенки серого). Для промышленных целей в большинстве случаев хватает монохромного растрового изображения. Файл, создаваемый графической системой AutoCAD или другой подобной системой, обычно называется векторным изображением.

Существуют две ситуации, когда пользователи начинают задумываться о сканировании существующих чертежей и их последующей обработке в AutoCAD:

• 1. Возникает желание отсканировать весь существующий архив чертежей;
• 2. Необходимо быстро отсканировать (или векторизовать) конкретный чертеж или чертежи, которые срочно нужны для проектирования;

В первом случае будет разумно отсканировать весь имеющийся материал и, проведя его предварительную обработку, а именно — удаление грязи, выравнивание фона и фильтрацию — создать архив, обеспечивающий поиск, просмотр и анализ выбранного чертежа, схемы или топоосновы. Объем архива при этом не будет сильно отличаться от архива векторных чертежей. И только когда пользователь, найдя в архиве необходимый ему чертеж, собирается с ним работать, фактически возникает вторая ситуация, в которой ему необходимо решить, какой из способов обработки сканированного изображения для него подходит. Существует четыре таких способа:

• 1. «Скалывание» чертежа по сканированному материалу на экране монитора непосредственно в AutoCAD;
• 2. «Автоматизированная» трассировка сканированного материала. При этом программа-трассировщик пытается автоматически определять связную линию в заданном направлении до разрыва или пересечения. Возможна трассировка отрезков, дуг, окружностей, штриховок, полилиний. При трассировке можно задавать округление ширин растровых объектов к заданным значениям и величину игнорируемого разрыва линий и дуг. Также возможно автоматическое удаление оттрассированных растровых объектов (удаляются связные растровые области);
• 3. «Автоматическая» векторизация сканированного материала с распознаванием отрезков, окружностей, дуг, различных типов линий, стрелок на отрезках и дугах. При этом можно задать размеры игнорируемых разрывов линий и дуг, округление ширин к заданным величинам. Автоматически производится локализация растровых текстов, коррекция результатов распознавания — сопряжение дуг и отрезков, сведение концов векторных объектов, выравнивание отрезков прямых к правильным углам. Тексты могут быть векторизованы обводными линиями, линиями по центру либо не векторизованы вообще. Возможно маскирование текстовых и других объектов, не подлежащих векторизации;
• 4. Работа в «гибридной» технологии. Гибридные методы работы с растровыми документами, когда пользователь одновременно работает и с растровым, и с векторным изображением, наложенными друг на друга, и может их одновременно видеть, масштабировать, редактировать, выводить на твердую копию. Важен тот факт, что AutoCAD имеет встроенные средства для работы со сканированными изображениями и гибридной графикой;

Важно помнить, что после любой векторизации требуется внимательная ручная доводка чертежа, схемы или топоосновы. Фактически все векторизаторы не распознают текста (а уж тем более русского) и плохо работают с мелкими элементами (сравнимыми по размерам с текстом).

Также при обработке сканированного изображения возможно:

Редактирование растрового изображения (изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах). Это редактирование включает в себя рисование и стирание с заданной шириной пера и/или резинки, выбор фрагмента прямоугольной и/или произвольной многоугольной формы и операции с ними. К таким операциям относятся: копирование, перенос, «растеризация» векторного фрагмента (запись его в растровое изображение). При увеличении растровых изображений качество теряется, чего нет у векторных изображений;

Редактирование векторного изображения (способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании элементарных геометрических объектов, таких как: точки, линии, сплайны и многоугольники). Объекты векторной графики являются графическими изображениями математических функций. Возможность редактирования векторного изображения включает в себя: рисование отрезков, окружностей, дуг, полилиний, полимаркеров; создание текстов с использованием шрифтов AutoCAD и/или TrueType-шрифтов; вставка форм AutoCAD, использование линий различных типов; удаление, растягивание, перенос и поворот объектов, использование объектной и растровой привязки, точная коррекция параметров векторных объектов, размещение векторных объектов по слоям в зависимости от ширины;

• — Векторизация. Это процесс преобразования изображений в AutoCAD. Векторизация позволяет точно создать и описать объект, даёт возможность масштабирования и редактирования изображения. При векторизации пользователь должен разбираться в предметной области и понимать, что собственно он векторизует — машиностроительный чертеж, карту или электрическую схему, иначе количество ошибок может оказаться слишком большим. Векторизация позволяет быстро генерировать по группам черных точек линии, окружности, тексты;
• — Процесс чистки грязи (мелких пятнышек, почти неизбежно появляющихся в процессе сканирования), повороты на малые углы (требующиеся в результате перекоса бумаги), линейная и нелинейная калибровки растрового изображения (требующиеся при деформациях бумаги), различные алгоритмы фильтрации — утоньшение и утолщение линий, разделение близко стоящих линий. В результате этого процесса получается довольно качественное растровое изображение, которое вполне может быть помещено в электронный архив;
• — Технология автоматического разделения по слоям цветных сканированных изображений по критерию цвета и работы с каждым цветом в дальнейшем как с монохромным изображением. Эта технология, видимо, будет иметь очень большие перспективы при доведении ее до практического применения, особенно в картографии, ГИС и обработке цветных чертежей. Объёмы цветных сканированных изображений остаются очень большими, но развитие технических средств уже позволяет нормально с ними работать. Однако, для многих промышленных применений цветные сканированные изображения по-прежнему не нужны;
• — Корректировка тонов. Можно изменить способ воспроизведения сканированного оригинала, настраивая тональность, цвет или обе эти характеристики. Однако приступить к коррекции сдвигов цвета и улучшению цвета в изображении следует только после установки тонов. Корректировка тонов важна для любого изображения, но неотъемлема для сканированных изображений, предназначенных для вывода на печать. Одна из задач корректировки тонов заключается в предварительной компенсации увеличения размера растровой точки путем соответствующей обработки тонов средней яркости. Для получения наилучших результатов корректировки тонов предварительно сканированного изображения следует сначала откорректировать белые и черные точки, затем параметр Гамма и в заключение, при необходимости, другие тоновые диапазоны в изображении;
• — Чтобы восстановить приятный для глаза контраст, после установки точек белого и черного необходимо корректировать тона средней яркостикорректировка параметра Гамма. Коррекции тонов средней яркости в предварительно сканированном изображении особенно полезны при компенсации увеличения размера растровой точки (растискивание), которое описывает тенденцию к распространению и затемнению точек растра, связанную с взаимодействием между печатным станком, типом бумаги (или пленки) и печатной краской. Степень увеличения размера точки уменьшается к концам диапазона тонов, хотя сильнее проявляется в теневых областях, чем на наиболее светлых участках. Корректировку параметра Гамма используют для нескольких целей:
• — для компенсации проблем экспозиции в оригинале, например, «вытягивание» смазанных деталей в недодержанной или передержанной фотографии;
• — для увеличения контраста и детализированности в изображении с распределением тонов, смещенным в область белого или черного;
• — для восстановления контраста любого изображения, которое было сглажено после корректировки точек белого и черного;
• — для компенсации увеличения размера (растровой) точки, происходящего в ходе печати;
• — Оперативные возможности. Это возможность сборки растрового изображения из различных файлов, разбивка растрового изображения на файлы, работа с растровыми, векторными и гибридными фрагментами, возможность пакетной векторизации и фильтрации растровых файлов, средство «птичий глаз», настройка векторизации с использованием стандартных наборов параметров, выбор пользовательской системы координат, а также возможность вывода гибридных изображений на твердые копии;

Программы, предлагаемые в части обработки сканированных чертежей:

RXAUTOICON FOR WINDOW — Визуализация растровых изображений в AutoCAD.

RxAutoIcon — программа, обеспечивающая обработку цветных, полутоновых и монохромных сканированных растровых изображений непосредственно в среде AutoCAD. При этом обеспечивается растровый «псевдослой», который может быть отмасштабирован в соответствии с реальными координатами и/или размерами и над которым полностью реализованы все операции масштабирования и панорамирования AutoCAD. Поддерживается одновременная работа с несколькими растровыми изображениями и маскирование их частей. RxAutoIcon также обеспечивает вывод гибридных (то есть содержащих растровую и векторную часть) чертежей на твердую копию;

VECTORY FOR WINDOWS — Векторизация растровых изображений.

Vectory обеспечивает автоматизированную векторизацию растровых графических документов, включая распознавание различных графических объектов (отрезки, дуги, полилинии, размерные линии, линии разных типов), текстов и поддерживает достаточно тонкую настройку алгоритмов распознавания. Обеспечивается достаточно удобное управление процессом векторизации, очистка от «грязи», удаление разрывов, редактирование и фильтрация растрового изображения. Vectory включает в себя векторный редактор, обеспечивающий доведение векторного изображения до требуемого уровня соответствия растровому без перехода в AutoCAD. Векторный редактор позволяет не только редактировать автоматически полученные примитивы, но и создавать новые;

SPOTLIGHT FOR WINDOWS — Редактор сканированных чертежей.

SpotLight предназначен для редактирования и «автоматизированной» векторизации отсканированных монохромных растровых изображений промышленных форматов (до АО). Редактор позволяет проводить фильтрацию «грязи», выравнивание линий, разделение близко лежащих линий, поворот всего или части растрового изображения на малые углы, объединение нескольких растровых изображений в одно. Пакет обеспечивает линейную и нелинейную трансформацию растрового изображения: выравнивание по криволинейной сетке, «резиновую» деформацию, компенсацию трапециевидных искажений. SpotLight также обеспечивает стандартные функции рисования и редактирования растровых изображений, в том числе пиксельное редактирование, использование шрифтов AutoCAD для нанесения текстов. Векторный редактор обеспечивает рисование и редактирование векторных примитивов, а также автоматическую коррекцию векторного рисунка: сопряжение дуг и отрезков, сведение концов векторных объектов, выравнивание отрезков прямых. Рекомендуется для применения в картографии, векторизации топооснов, может использоваться как предварительный пакет для работы в гибридной технологии;

CAD OVERLAY ESP / LFX / GSX — Обработка растровых изображений в AutoCAD.

CAD Overlay ESP обеспечивает обработку монохромных сканированных растровых изображений непосредственно в среде AutoCAD. При этом создается растровый «псевдослой», который может быть отмасштабирован в соответствии с реальными координатами и/или размерами и над которым полностью реализованы все операции масштабирования и панорамирования AutoCAD. Обеспечивается также удаление «грязи» из растрового изображения, выравнивание его путем поворота на малые углы. CAD Overlay LFX обеспечивает «трассировку» растровых линий, автоматическое масштабирование при уходе линии за экран, разложение линий по слоям и присвоение атрибутов. Реальное тестирование этой программы показало, что стабильно она работает только на замкнутых непересекающихся контурах и значительно слабее SpotLight. Не смотря на то, что CAD Overlay GSX обеспечивает работу с цветными и полутоновыми изображениями, он имеет более ограниченный набор функций. CAD Overlay ESP рекомендуется как основной пакет для работы в гибридной технологии в любой отрасли промышленности;

В идеальном случае при необходимости серьезной обработки растровых сканированных графических изображений необходимы все рассмотренные программы. Тем не менее, в конкретных условиях возможно и автономное использование любой из них. Окончательный выбор программ обработки сканированных изображений в первую очередь определяется их спецификой (машиностроение, архитектура или картография, сборочные или детальные чертежи), а также качеством сканируемого материала (оригиналы на ватмане или кальке, ксероксные копии) и степенью его ветхости.