二、图像采集与数字化处理

图文信息处理的第一步是将各种图像、图形、文字输入计算机中，这就需要用到各种输入设备，最常见的包括扫描仪、数码相机、文字录入与识别系统等等。尽管越来越多的图像由数码相机拍摄得到，鉴于摄影过程的专业性和特殊性，本书对数码相机及其使用不做过多论述，本部分主要介绍扫描输入设备。

（一）扫描仪分类与成像

1.平台式扫描仪

平台式扫描仪分为平置型和竖直型，如图2-20所示。平台式扫描仪的核心感光元件是电路耦合器件（CCD），如图2-21所示。平板扫描仪的优点是价位低、原稿适应性强，透射稿、反射稿甚至实物都可在扫描之列。

CCD图像传感器主要作用就是将照射到其上的光图像转换成电信号。将CCD图像传感器放大，可以发现在10μm的间隔上并行排列着数千个CCD图像单元，这些图像单元规则地排成一线，当光线照射到图像传感器的感光面上时，每个CCD图像单元都接受照射其上的光线，并根据感应到的光线强弱，产生相应的电荷。然后，若干电荷以并行的顺序进行传输。

扫描仪驱动程序启动后，安装在扫描仪内部的可移动光源通过机械传动机构在控制电路的控制下带动装着光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动来完成扫描。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿垂直方向扫过整个原稿，每扫一行就得到原稿横向一行的图像信息。照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成横向光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带，分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后传送至计算机并在计算机内部逐步形成原稿的全图。平台式扫描仪的构成及工作原理如图2-22所示。

2.滚筒式扫描仪

滚筒式扫描仪是在电分机的基础上发展起来的，其感光成像装置是光电倍增管（PMT），如图2-23所示。光电倍增管是一种真空器件，由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。

阴极遇光发射电子，此电子被高于阴极90V的第一倍增极加速吸引，当电子打击此倍增极时，每个电子使倍增极发射出几个额外电子。然后电子再被电压高于第一倍增极90V的第二倍增极加速吸引，每个电子又使此倍增极发射出多个新的电子。这个过程一直重复到第九个倍增极。从第九个倍增极发射出的电子已比第一倍增极发射出的电子数大大增加，然后被阳极收集，产生较强的电流，再经放大，由指示器显示或用记录器记录下来，光电倍增管检测器大大提高了仪器测量的灵敏度。

滚筒式扫描仪主要的优点是精度很高，可达到8000dpi或更高，能满足精品制作的要求；动态范围较宽（3.5~4.0），可以复制非常宽的色调范围，在原稿的暗调区域也能反映出非常丰富的细节，层次再现良好；清晰度也明显优于一般的平板扫描仪。

扫描仪在出厂时已经根据生产条件设定了基准，但制造条件的差别、温湿度差、运输中的震动等会影响扫描仪的基准。扫描仪的基准校正包括焦距调节，亮度、对比度、白平衡和颜色调校等。调校扫描仪基准是保证图像输入、图像灰平衡、去网、色偏、尺寸大小和清晰度符合设定的控制要求。

（二）原稿选择与扫描方法

原稿是印前工艺复制的依据和基础，其质量的优劣直接影响印刷品的质量，是印刷工艺组成的五大要素之首。因此，必须对原稿的特点进行分析，以确定是否适合印刷复制。原稿的质量决定了复制印刷品的质量和印前设备的工作效率。

根据印刷特点，标准原稿不仅要求洁净、无斑纹划痕、几何尺寸稳定等，还要求以下几点：首先，原稿的密度范围要维持在0.3~2.5，即反差为2.2；彩色反转片原稿密度要控制在2.4以内。若原稿反差小于2.5，复制时进行合理压缩效果较理想；若原稿反差大于2.5，即使复制时进行阶调压缩，也会造成层次损失、并级，复制效果欠佳。其次，要求画面色彩平衡、层次丰富，即可辨认的颜色浓淡梯级变化数量较大。原稿立体部分的高、中调部分的层次梯级应完整、丰富。例如，印刷用彩色反转片的最低密度小于0.3、中密度值小于2.6的各梯级应齐全。最后要求图像清晰度高，颗粒细腻；彩色反转片对被摄物体的色相、饱和度和亮度还原基本一致，记忆色还原要准。

如果出现图像严重虚晕、轮廓层次不清、颗粒过分粗糙、倍率放得过大、严重偏色、色调完全失真则属于不能复制的原稿，应做退稿处理。不同的原稿在扫描时应该采取不同的原则，针对内容不同稿件，扫描时应进行相应的调节。各类原稿的具体扫描方法请扫描封底二维码阅读。

（三）印前图像处理内容与方法

1.色彩校正

色彩校正的目的是纠正色偏，当数字图片倾向于某一种颜色时，该图片就产生色偏。色彩校正之前首先要进行设备校正和系统的标定。

在对扫描后数字图像的色偏进行判别的时候，要用到灰平衡的概念。如果知道了生成各种亮度的中性灰所需要的原色比例，就可以利用原稿中的中性灰区域进行颜色校正。在Photoshop中用屏幕密度工具（Inof）测量数字图像中颜色值，如果本应是中性灰的区域，其值却不是灰平衡的值，则说明图像发生了色偏。表2-2和表2-3分别是ISO 12647-2推荐的灰平衡原色数据和ISO 12642规定的IT8/7.3中用于评价灰平衡的彩色比例。考虑到实际生产中使用油墨标准差别很大，因此这个数据对一般印刷用户而言并不具有多少指导性，印前操作人员可以根据特定的印刷条件制作出油墨和纸张的灰平衡数据以指导校色。

对于大部分RGB原稿而言，采用中性灰校正是非常容易看到效果的方法，中性灰方法的校正基础是如何找到中性灰点以及原稿的黑点和白点。按照RGB三原色成像理论，彩色图像由RGB组成，每一个原色通道都是由从0到255的256个递进灰阶组成，256 ³ 可以组合出16777216种颜色，而在这些组合中，必定有一部分颜色的RGB值是相等的，当等量的R、G和B原色组合时就形成纯正的中性灰色，即R∶G∶B=1∶1∶1。因此，理论上只要将这些中性灰色还原，则图像的整体色彩即可还原其本来面目。彩色图像定位白场、黑场和中性灰点，是依据RGB三原色成像理论，从数据上精确控制色彩还原的高级技术，它与数码相机依据白平衡捕获图像的道理相同，数码相机的白平衡正是要让相机以中性参考色为依据处理所拍摄的图像数据，从而生成最终的图像。如果使用荧光灯模式白平衡去室外拍摄，或使用阴天模式白平衡去拍摄阳光下的景物，则必然导致严重的偏色，其原因就是相机的白平衡参考值是错误的。当图像存在偏色问题时，还原色彩的科学方法必然是要将图像中原本应该是中性色的点或区域还原成中性，偏色的“偏”是相对于中性而言的，中性为正，不正则偏。

2.层次校正

色彩是在中性灰层次基础上呈现的。层次也叫作阶调，指一幅图像从亮到暗的自然变化范围，或者说是图像从明到暗的自然密度变化阶梯。印刷品的层次是指复制密度范围内可识别的明度级别，级数越多，其层次就越丰富。层次表达的好坏，对一幅图像来说是至关重要的。在一幅图像中，图像的层次有亮调、中间调和暗调之分。层次的调节是图像调节的基础，在Photoshop中调节层次的功能有很多，最常用的是曲线、色阶等工具。

3.图像清晰度调整

图像清晰度是衡量图像品质优劣的另一个重要标准。在图像细节的边缘处，光学密度或亮度随位置的变化越敏锐（变化快）、越剧烈（反差大），则细节的边缘就越清晰，可辨程度越高。清晰的包装印刷图像能给人以赏心悦目的视觉享受。

数字式虚光蒙版技术大量用于图像扫描仪和图像处理软件中，以提高图像的清晰度。针对不同的图像清晰度处理要求，可以取不同强度的虚光蒙版信号进行处理（幅度值），还可以改变周围像素选取的范围大小（半径值）。同时，为了避免对图像中某些区域（皮肤等）进行清晰度强调后造成粗糙感觉，还可以设置一个阈值，只有细节边缘灰度值反差大于阈值时才进行清晰度强调。

4.网点增大与补偿

网点增大可以分为光学网点增大和机械网点增大，人们看到的实际网点增大是这两种增大的综合效果。由于在印刷过程中，采用包衬、非刚性压印和纸张对油墨的吸收、油墨在纸张上的扩散以及印刷压力、滑移等原因，导致最终印到纸面上的油墨网点面积比预设的网点面积率增大，即网点增大。网点类型不同、面积率不同，网点增大也有相应的差异。

网点增大会影响印刷品阶调的再现，导致印刷画面的阶调层次并级，尤其是暗调层次会有较大的损失；网点是印刷品色彩的最小呈现单位，当网点增大严重时，印刷品颜色的叠印必然出现相应的色彩误差。

不同的印刷机和不同的纸张组合会有不同的网点增大值。对印刷的网点增大补偿并不是由测量值与理论值做减法得到补偿量的，而是由网点增大曲线，根据反函数关系得到补偿值。如图2-24所示，以50% 处的网点 A 为例，网点增大后得到的网点面积为75%（点 C ），但实际并不是以75%-50%=25%的网点面积来实现补偿的，而是由点 B 向 Y 轴做垂线，与曲线的另一个交点 D 所对应的 X 轴上的点 E （30%），才是网点增大补偿后的网点面积。

印刷过程产生的网点增大一般在Photoshop中分色时进行补偿，可以对彩色图像的整体阶调或CMYK 四个独立通道分别进行网点增大补偿设定，另外Photoshop还提供了对灰度图像（在分色时要转化为灰度图才有效）以及专色的网点扩大补偿。 lf8kp2wXGnRFSET80LPs+X72ZikEBH+iOshcvQGeG3/V0ZBuUBJgZ7UpZLvnIsG7