Сканирование: понятие, виды и применение¶

Сканирование — процесс последовательного обзора объекта, пространства или носителя информации с целью получения его образа, структуры или содержащихся в нём данных. В широком смысле под сканированием понимают как техническую операцию (считывание изображения, поверхности, сигнала), так и аналитическую процедуру (быстрый обзор массива данных, документов, рынка). Термин происходит от английского to scan — «просматривать, развёртывать». Сканирование лежит в основе работы множества устройств: от офисных сканеров и медицинских томографов до радиолокационных станций и систем распознавания текста.

¶Общее понятие

Сканирование всегда предполагает движение считывающего элемента относительно объекта либо объекта относительно считывателя. Результатом становится упорядоченный набор данных — растровое изображение, набор координат, цифровая модель поверхности или текстовый файл. Ключевые характеристики процесса — разрешение (детальность), скорость и точность воспроизведения. В зависимости от задачи сканирование может быть однократным или непрерывным, контактным или дистанционным.

¶Виды сканирования

¶Оптическое сканирование

Наиболее распространённый бытовой и офисный вариант. Устройство освещает оригинал (документ, фотографию, страницу книги) и фиксирует отражённый свет светочувствительной матрицей. Различают планшетные, протяжные (листовые), барабанные и ручные сканеры. Планшетные модели применяются для документов и изображений, протяжные — для потокового ввода бумаг, барабанные обеспечивают наивысшее качество при полиграфической подготовке.

¶Трёхмерное сканирование

Трёхмерные сканеры строят цифровую модель физического объекта, определяя координаты множества точек его поверхности (так называемое облако точек). Применяются в машиностроении (обратный инжиниринг), медицине (протезирование), архитектуре, при создании цифровых копий музейных экспонатов и в системах контроля качества.

¶Медицинское сканирование

В медицине сканированием называют методы визуализации внутренних структур организма без хирургического вмешательства. К ним относятся компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), ультразвуковое исследование. Метод компьютерной томографии был предложен в 1960-х годах, а в 1979 году его создатели Годфри Хаунсфилд и Аллан Кормак получили Нобелевскую премию по медицине.

¶Радиолокационное и радиометрическое сканирование

Радиолокационные станции сканируют пространство, направляя луч антенны по заданной траектории и принимая отражённый сигнал. Такой обзор позволяет обнаруживать объекты, определять их координаты и скорость. Сканирующие системы используются в авиации, судоходстве, метеорологии и дистанционном зондировании Земли.

¶Сканирование в информатике

В вычислительной технике сканирование означает последовательный перебор элементов — ячеек памяти, записей базы данных, файлов, сетевых узлов. Сканеры уязвимостей проверяют системы на наличие известных брешей, антивирусные программы сканируют файлы на наличие вредоносного кода, а поисковые роботы сканируют веб-страницы для индексации.

¶Технологии распознавания

Отдельное направление — оптическое распознавание символов (OCR), позволяющее превращать отсканированное изображение текста в редактируемый цифровой текст. В России и мире распространены системы распознавания, поддерживающие кириллицу и десятки языков. Технология широко применяется при оцифровке архивов, библиотечных фондов, в системах ввода документов и в банковском секторе для обработки платёжных поручений.

¶Применение в России

В России сканирующие технологии применяются в государственных архивах и библиотеках при оцифровке фондов, в системе здравоохранения (томографы в больницах и диагностических центрах), в промышленности и на транспорте. Ряд отечественных предприятий выпускает сканирующее оборудование и программное обеспечение для распознавания. На железных дорогах и в метрополитене используются сканирующие системы контроля багажа. В банках сканирование и распознавание документов ускоряет обработку операций.

¶Сканирование как аналитический приём

Помимо технического значения, слово употребляется в переносном смысле. «Сканировать рынок» означает быстрый обзор предложений и тенденций; «сканировать ситуацию» — оперативно оценивать обстановку. В психологии и педагогике говорят о сканировании текста — быстром просмотре с поиском ключевых фрагментов, в отличие от вдумчивого чтения.

¶Ограничения и вопросы

Качество сканирования ограничено разрешением устройства, освещением, состоянием оригинала. Трёхмерное и медицинское сканирование сопряжено с высокой стоимостью оборудования и, в случае томографии, с дозовой нагрузкой. В информатике полное сканирование больших массивов требует значительных вычислительных ресурсов и времени, поэтому применяются оптимизированные и выборочные алгоритмы. Отдельного внимания требуют вопросы защиты персональных данных при сканировании документов и биометрических системах.

Источники: технические справочники по вычислительной технике и периферийным устройствам; медицинские энциклопедии; материалы по радиолокации и дистанционному зондированию; публикации по технологиям оптического распознавания символов.