Escáner de imágenes

Un escáner de imágenes (a menudo abreviado simplemente como escáner ) es un dispositivo que escanea ópticamente imágenes, texto impreso, escritura a mano o un objeto y lo convierte en una imagen digital . El tipo de escáner más común utilizado en oficinas y en el hogar es el escáner de superficie plana , donde el documento se coloca en una ventana de vidrio para escanearlo. Un escáner con alimentación de hojas , que mueve la página a través de un sensor de imagen utilizando una serie de rodillos, se puede utilizar para escanear un documento a la vez o varios, como en un alimentador automático de documentos . Un escáner de mano es una versión portátil de un escáner de imágenes que se puede utilizar en cualquier superficie plana. Los escaneos generalmente se descargan a la computadora a la que está conectado el escáner, aunque algunos escáneres pueden almacenar escaneos en medios flash independientes (por ejemplo, tarjetas de memoria y unidades USB ).

Los escáneres modernos suelen utilizar un dispositivo acoplado por carga (CCD) o un sensor de imagen por contacto (CIS) como sensor de imagen, mientras que los escáneres de tambor , desarrollados anteriormente y que todavía se utilizan para obtener la mayor calidad de imagen posible, utilizan un tubo fotomultiplicador (PMT) como sensor de imagen. Las cámaras de documentos , que utilizan cámaras de alta resolución especializadas o de consumo, fotografían todos los documentos a la vez.

Los escáneres de imágenes se consideran los sucesores de las primeras máquinas de fax . ^{[1] : 2} El primer intento de una máquina de fax fue patentado en 1843 por el relojero escocés Alexander Bain , pero nunca se puso en producción. En su diseño, una aguja de metal unida a un péndulo escanea una placa de cobre con una imagen en relieve. Cuando la aguja hace contacto con una parte elevada de la placa, envía un pulso a través de un par de cables a un receptor que contiene un electrodo conectado a otro péndulo. Un trozo de papel impregnado con una solución electroquímicamente sensible reside debajo del electrodo y cambia de color cada vez que un pulso llega al electrodo. Un engranaje hace avanzar la placa de cobre y el papel en tándem con cada oscilación del péndulo; con el tiempo, el resultado es una reproducción perfecta de la placa de cobre. En el sistema de Bain, es fundamental que los péndulos del transceptor y el receptor estén en perfecto sincronismo, o de lo contrario la imagen reproducida se distorsionará. ^{[2] [3]}

En 1847, el físico inglés Frederick Bakewell desarrolló la primera máquina de fax funcional. La máquina de Bakewell era similar a la de Bain, pero utilizaba un tambor giratorio recubierto de papel de aluminio, con tinta no conductora pintada sobre la lámina y un lápiz que escanea el tambor y envía un pulso a través de un par de cables cuando entra en contacto con un punto conductor en la lámina. El receptor contiene un electrodo que toca una hoja de papel tratado químicamente, que cambia de color cuando el electrodo recibe un pulso; el resultado es una reproducción de contraste inverso (blanco sobre azul) de la imagen original. La máquina de fax de Bakewell tuvo un éxito marginalmente mayor que la de Bain, pero sufrió los mismos problemas de sincronización. En 1862, Giovanni Caselli resolvió este problema con el pantelégrafo , la primera máquina de fax puesta en servicio de forma regular. Basado en gran medida en el diseño de Bain, aseguró una sincronización completa al flanquear los péndulos tanto del transceptor como del receptor entre dos reguladores magnéticos, que se magnetizan con cada oscilación del péndulo y se desmagnetizan cuando el péndulo alcanza los máximos y mínimos de cada oscilación. ^[4]

En 1893, el ingeniero estadounidense Elisha Gray introdujo el telautógrafo , la primera máquina de fax de gran éxito comercial que utilizaba barras de conexión que trasladaban el movimiento de los ejes x e y en el receptor para pasar un bolígrafo por el papel y golpearlo solo cuando era accionado por el estilete que se movía por el tambor del transceptor. Como podía utilizar papel de carta, se hizo popular en empresas y hospitales. ^[4] En 1902, el ingeniero alemán Arthur Korn introdujo el fototelautografo, una máquina de fax que utilizaba una célula de selenio sensible a la luz para escanear un papel que se iba a copiar, en lugar de depender de un tambor metálico y un estilete. Tuvo incluso más éxito comercial que la máquina de Gray y se convirtió en la base de las máquinas de telefotografía utilizadas por los periódicos de todo el mundo desde principios del siglo XX en adelante. ^[3]

Alexander Murray y Richard Morse inventaron y patentaron el primer escáner de color analógico en Eastman Kodak en 1937. Destinado a la separación de colores en las imprentas , su máquina era un escáner de tambor analógico que creaba imágenes de una transparencia de color montada en el tambor, con una fuente de luz colocada debajo de la película y tres fotocélulas con filtros de color rojo, verde y azul que leían cada punto de la transparencia para traducir la imagen en tres señales electrónicas. En el diseño inicial de Murray y Morse, el tambor estaba conectado a tres tornos que grababan puntos de semitono cian, magenta y amarillo (CMY) directamente en tres cilindros offset. Los derechos de la patente se vendieron a Printing Developments Incorporated (PDI) en 1946, que mejoró el diseño utilizando un tubo fotomultiplicador para crear imágenes de los puntos del negativo, lo que producía una señal amplificada que luego se enviaba a una computadora de un solo propósito que procesaba las señales RGB en valores de cian, magenta, amarillo y negro (CMYK) con corrección de color . Las señales procesadas se envían luego a cuatro tornos que graban puntos de semitono CMYK en los cilindros offset. ^{[5] [6]}

En 1948, Arthur Hardy, de la Interchemical Corporation, y F. L. Wurzburg, del Massachusetts Institute of Technology, inventaron el primer escáner plano analógico de imágenes en color ^{[7] , pensado para producir placas} litográficas con corrección de color a partir de un negativo en color. En este sistema, se preparan tres placas separadas por color (de valores CMY) a partir de un negativo en color mediante grabado por puntos y se colocan en la placa del escáner. Sobre cada placa hay proyectores de luz equidistantes y fijados de forma rígida que enfocan un haz de luz sobre una esquina de la placa. La placa entera con las tres placas se mueve horizontalmente, de un lado a otro, para alcanzar las esquinas opuestas de la placa; con cada oscilación horizontal de la placa, esta se mueve un paso hacia abajo para cubrir toda el área vertical de la placa. Mientras esto sucede, el haz de luz enfocado en un punto determinado de la placa se refleja y rebota hacia una fotocélula adyacente al proyector. Cada fotocélula se conecta a un procesador de imágenes analógico , que evalúa la reflectancia de los valores CMY combinados utilizando ecuaciones de Neugebauer y envía una señal a un proyector de luz que se sitúa sobre una cuarta placa litográfica no expuesta. Esta placa recibe un grabado de puntos de tono continuo con corrección de color de los valores cian, magenta o amarillo. La cuarta placa se reemplaza por otra placa no expuesta y el proceso se repite hasta que se producen tres placas con corrección de color, de cian, magenta y amarillo. En la década de 1950, la Radio Corporation of America (RCA) tomó la patente de Hardy y Wurzburg y reemplazó la disposición de proyector y fotocélula con un tubo de cámara de video que enfocaba un punto de la placa. ^{[5] [6]}

El primer sistema de imágenes digitales fue el sistema Bartlane en 1920. Bautizado con el nombre de la pareja que lo inventó, Harry G. Bartholomew y Maynard D. McFarlane, el sistema Bartlane utilizaba placas de zinc grabadas con una imagen de un negativo de película proyectada en cinco niveles de exposición diferentes para corresponder a cinco niveles de cuantificación. Las cinco placas están fijadas a un cilindro giratorio largo impulsado por motor, con cinco contactos equidistantes que escanean sobre cada placa en la misma posición de inicio. El sistema Bartlane se utilizó inicialmente exclusivamente por telégrafo, con el código Baudot de cinco bits utilizado para transmitir la imagen digital en escala de grises . En 1921, el sistema se modificó para su uso fuera de línea, con un perforador de cinta de papel de cinco bits que perforaba agujeros dependiendo de si sus conexiones a los contactos estaban puenteadas o no. El resultado fue una imagen digital almacenada con cinco niveles de gris. La reproducción de la imagen se logró con una lámpara que pasaba sobre los agujeros perforados, exponiendo cinco intensidades diferentes de luz sobre un negativo de película. ^{[1] [8]}

El primer escáner que almacenó sus imágenes digitalmente en una computadora fue un escáner de tambor construido en 1957 en la Oficina Nacional de Normas (NBS, más tarde NIST) por un equipo dirigido por Russell A. Kirsch . Utilizaba un tubo fotomultiplicador para detectar la luz en un punto determinado y producía una señal amplificada que una computadora podía leer y almacenar en la memoria. La computadora elegida en ese momento era la computadora central SEAC ; la resolución horizontal máxima que la SEAC era capaz de procesar era de 176 píxeles. La primera imagen escaneada en esta máquina fue una fotografía del hijo de tres meses de Kirsch, Walden. ^{[1] [9]}

En 1969, Dacom presentó el fax 111, que fue el primer fax digital que empleaba compresión de datos mediante un ordenador incorporado. Empleaba un diseño de superficie plana con alimentación continua capaz de escanear hasta papel tamaño carta en monocromo de 1 bit (blanco y negro). ^{[10] [11]}

El primer escáner plano utilizado para el procesamiento digital de imágenes fue el Autokon 8400, presentado por ECRM Inc., una subsidiaria de AM International , en 1975. ^{[12] [13] [14]} El Autokon 8400 usaba un rayo láser para escanear páginas de hasta 11 por 14 pulgadas a una resolución máxima de 1000 líneas por pulgada. Aunque solo era capaz de escanear en monocromo de 1 bit, el procesador integrado era capaz de realizar medios tonos, enmascaramiento de enfoque , ajuste de contraste y distorsiones anamórficas , entre otras funciones. ^{[14] [15] : 53} El Autokon 8400 podía conectarse a una grabadora de película para crear un negativo para producir placas o conectarse a una computadora central o minicomputadora para un mayor procesamiento de imágenes y almacenamiento digital. ^{[15] : 53  [16]} El Autokon 8400 se utilizó ampliamente en los periódicos (ECRM envió 1000 unidades a los editores de periódicos en 1985 ^[13] ), pero su resolución limitada y el tamaño máximo de escaneo lo hicieron inadecuado para la impresión comercial. En 1982, ECRM presentó el Autokon 8500, capaz de escanear hasta 1200 líneas por pulgada. Cuatro de los competidores de ECRM introdujeron escáneres planos comerciales ese año, incluidos Scitex , Agfa-Gevaert y Linotype-Hell , todos los cuales eran capaces de escanear impresiones más grandes a resoluciones más altas. ^[12]

En 1977, Raymond Kurzweil , de su empresa de nueva creación Kurzweil Computer Products, lanzó la Kurzweil Reading Machine, que fue el primer escáner de superficie plana con un elemento de imagen de dispositivo acoplado por carga (CCD). ^{[17] [18]} La Kurzweil Reading Machine se inventó para ayudar a las personas ciegas a leer libros que no habían sido traducidos al braille . Comprendía el escáner de imágenes y una minicomputadora Data General Nova , esta última realizando el procesamiento de imágenes, el reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y la síntesis de voz . ^[17]

Los primeros escáneres para ordenadores personales aparecieron a mediados de los años 1980, empezando por ThunderScan para Macintosh en diciembre de 1984. ^[19] Diseñado por Andy Hertzfeld y lanzado por Thunderware Inc., el ThunderScan contiene un sensor de imagen especializado integrado en una carcasa de plástico con la misma forma que el cartucho de cinta de tinta de la impresora ImageWriter de Apple . El ThunderScan se inserta en el soporte de cinta del ImageWriter y se conecta tanto al ImageWriter como al Macintosh simultáneamente. El carro del ImageWriter, controlado por el ThunderScan, se mueve de izquierda a derecha para escanear una línea de 200 ppp (puntos por pulgada) a la vez, y el retorno de carro sirve para hacer avanzar el escáner por la impresión que se va a escanear. El ThunderScan fue el primer escáner de Macintosh y se vendió bien, pero funcionaba muy lentamente y solo era capaz de escanear impresiones en monocromo de 1 bit. ^{[20] [21]} En 1999, Canon repitió esta idea con el IS-22, un cartucho que encajaba en sus impresoras de inyección de tinta para convertirlas en escáneres de alimentación de hojas sueltas. ^[22]

A principios de 1985, se lanzó el primer escáner plano para IBM PC , el Datacopy Model 700. Basado en un elemento de imagen CCD, el Model 700 era capaz de escanear documentos de tamaño carta a una resolución máxima de 200 dpi en monocromo de 1 bit. El Model 700 venía con una tarjeta de interfaz especial para conectarlo a la PC, y se vendían una tarjeta de software OCR y un paquete de software opcionales de posventa para el Model 700. ^{[21] [15] : 69  [23]} En abril de 1985, LaserFAX Inc. presentó el primer escáner plano a color basado en CCD, el SpectraSCAN 200, para IBM PC. El SpectraSCAN 200 funcionaba colocando filtros de color sobre el CCD y realizando cuatro pasadas (tres para cada color primario y una para el negro) por escaneo para crear una reproducción de color. El SpectraSCAN 200 tardó entre dos y tres minutos en producir un escaneo de una impresión tamaño carta a 200 dpi; su contraparte en escala de grises, el DS-200, tardó solo 30 segundos en hacer un escaneo con el mismo tamaño y resolución. ^{[24] [25]}

El primer escáner plano relativamente asequible para computadoras personales apareció en febrero de 1987 con el ScanJet de Hewlett-Packard , que era capaz de escanear imágenes en escala de grises de 4 bits (64 tonos) a una resolución máxima de 300 ppp. ^{[26] [27]} A principios de 1988, el ScanJet había representado el 27 por ciento de todas las ventas de escáneres en términos de volumen en dólares, según Gartner Dataquest . ^[28] En febrero de 1989, la compañía presentó el ScanJet Plus, que aumentó la profundidad de bits a 8 bits (256 tonos) mientras que costaba solo US$200 más que el ScanJet original de $1990 (equivalente a $4,891 en 2023). ^[27] Esto llevó a una caída masiva de precios en los escáneres de escala de grises con características equivalentes o menores en el mercado. ^[29] A su vez, el número de desarrolladores externos que producían software y hardware compatibles con estos escáneres aumentó drásticamente, lo que popularizó el escáner entre los usuarios de computadoras personales. ^{[27] [30]} En 1999, el costo promedio de un escáner con capacidad para imprimir en color había bajado a $300 (equivalente a $549 en 2023). Ese año, Computer Shopper declaró que 1999 era "el año en que los escáneres finalmente se convirtieron en un producto de consumo masivo". ^[31]

Un escáner de superficie plana es un tipo de escáner que cuenta con una placa de vidrio ( platina ) sobre la que se encuentra inmóvil el objeto que se va a escanear. El elemento de escaneo se mueve verticalmente desde debajo del vidrio, escaneando la totalidad de la placa o una porción predeterminada. El software del controlador de la mayoría de los escáneres de superficie plana permite a los usuarios escanear previamente sus documentos; en esencia, realizar una pasada rápida y de baja resolución en un documento para determinar qué área del documento se debe escanear (si no la totalidad), antes de escanearlo a una resolución más alta. Algunos escáneres de superficie plana incorporan mecanismos de alimentación de hojas llamados alimentadores automáticos de documentos (ADF) que utilizan el mismo elemento de escaneo que la porción de superficie plana. ^{[32] [33]}

Este tipo de escáner se denomina a veces escáner reflectivo , porque funciona proyectando luz blanca sobre el objeto que se va a escanear y leyendo la intensidad y el color de la luz que se refleja en él, normalmente una línea a la vez. Están diseñados para escanear impresiones u otros materiales planos y opacos, pero algunos tienen adaptadores de transparencia disponibles, que, por diversas razones, en la mayoría de los casos, no son muy adecuados para escanear películas. ^[34]

Un escáner de hojas sueltas, también conocido como alimentador de documentos, ^[35] es un tipo de escáner que utiliza rodillos accionados por motor para mover una sola hoja de papel a la vez más allá de un elemento de escaneo estacionario (dos elementos de escaneo, en el caso de escáneres con funcionalidad dúplex). ^{[36] [37]} A diferencia de los escáneres de superficie plana, los escáneres de hojas sueltas no están equipados para escanear material encuadernado como libros o revistas, ni son adecuados para ningún material más grueso que el papel de impresora normal. ^{[36] [38]} Algunos escáneres de hojas sueltas, llamados alimentadores automáticos de documentos (ADF), son capaces de escanear varias hojas en una sesión, ^{[39] [40]} aunque otros solo aceptan una página a la vez. ^[37] Algunos escáneres de hojas sueltas son portátiles, funcionan con baterías y tienen su propio almacenamiento, transfiriendo eventualmente los escaneos almacenados a una computadora. ^[37]

Un escáner de mano es un tipo de escáner que debe arrastrarse o deslizarse manualmente con la mano sobre la superficie del objeto que se va a escanear. Escanear documentos de esta manera requiere una mano firme, ya que una velocidad de escaneo desigual produce imágenes distorsionadas. ^[41] Algunos escáneres de mano tienen una luz indicadora en el escáner para este propósito, que se activa si el usuario mueve el escáner demasiado rápido. ^[42] Por lo general, tienen al menos un botón que inicia el escaneo cuando se presiona; el usuario lo mantiene presionado durante la duración del escaneo. Algunos otros escáneres de mano tienen interruptores para configurar la resolución óptica , así como un rodillo, que genera un pulso de reloj para la sincronización con la computadora. ^{[43] [44]} Los escáneres de mano más antiguos eran monocromáticos y producían luz a partir de una matriz de LED verdes para iluminar la imagen; los posteriores escanean en monocromo o en color, según se desee. ^[45] Un escáner de mano también puede tener una pequeña ventana a través de la cual se puede ver el documento que se está escaneando. Como los escáneres manuales son mucho más estrechos que la mayoría de los tamaños de documentos o libros normales, el software (o el usuario final) necesitaba combinar varias "tiras" estrechas de documentos escaneados para producir el artículo terminado. ^{[43] [46]}

A partir de 2024, seguirán estando disponibles escáneres de lápiz y de varita económicos, portátiles, alimentados por batería o por USB, que normalmente pueden escanear un área tan amplia como una carta normal y mucho más larga ^[actualizar]. ^{[47] [48] [49]} Algunos ratones de computadora también pueden escanear documentos. ^[50]

Un escáner de tambor es un tipo de escáner que utiliza un cilindro giratorio (tambor) transparente accionado por motor sobre el que se adhiere con cinta adhesiva o se fija de alguna otra forma una copia impresa, un negativo de película, una transparencia o cualquier otro objeto plano. Un haz de luz se proyecta sobre el material que se va a escanear o se refleja en él sobre una serie de espejos, que enfocan el haz sobre el tubo fotomultiplicador (PMT) del escáner de tambor. Después de una revolución, el haz de luz se mueve hacia abajo un solo paso. Al escanear medios transparentes, como negativos, se dirige un haz de luz desde el interior del cilindro hacia el medio; al escanear elementos opacos, un haz de luz desde arriba se refleja en la superficie del medio. Cuando solo hay un PMT presente, se requieren tres pasadas de la imagen para un escaneo RGB a todo color. Cuando hay tres PMT presentes, solo se requiere una sola pasada. ^[51]

Los tubos fotomultiplicadores de los escáneres de tambor ofrecen un rango dinámico superior al de los sensores CCD. Por este motivo, los escáneres de tambor pueden extraer más detalles de las áreas de sombras muy oscuras de una transparencia que los escáneres de superficie plana que utilizan sensores CCD. El rango dinámico más pequeño de los sensores CCD (en comparación con los tubos fotomultiplicadores) puede provocar la pérdida de detalles de las sombras, especialmente al escanear películas de transparencias muy densas. ^[52] Los escáneres de tambor también pueden resolver detalles reales superiores a 10 000 ppp, lo que produce escaneos de mayor resolución que cualquier escáner CCD. ^[51]

Un escáner de techo es un tipo de escáner que coloca el elemento de escaneo en una carcasa sobre un poste vertical, suspendido sobre el documento u objeto a escanear, que se encuentra fijo sobre una plataforma al aire libre. Chinon Industries patentó un tipo específico de escáner de techo, que utiliza un espejo giratorio para reflejar el contenido de la plataforma sobre un CCD lineal, en 1987. Aunque es muy flexible (permite a los usuarios escanear no solo impresiones y documentos bidimensionales, sino cualquier objeto 3D de cualquier tamaño), el diseño de Chinon requiere que el usuario proporcione una iluminación uniforme del objeto a escanear y es más complicado de configurar. ^{[53] [54] [55]}

Un tipo más moderno de escáner de techo es una cámara de documentos (también conocida como escáner de vídeo), que utiliza una cámara digital para capturar un documento de una sola vez. La mayoría de las cámaras de documentos emiten un vídeo en directo del documento y suelen estar reservadas para mostrar documentos a una audiencia en directo, pero también pueden utilizarse como sustitutos de los escáneres de imágenes, capturando un único fotograma de la salida como un archivo de imagen. Las cámaras de documentos pueden incluso utilizar las mismas API que los escáneres cuando se conectan a ordenadores. ^[56] Un escáner planetario es un tipo de cámara de documentos de muy alta resolución que se utiliza para capturar determinados documentos frágiles. ^[57] Un escáner de libros es otro tipo de cámara de documentos, que combina una cámara digital con un área de escaneado definida por una estera para ayudar a escanear libros. Algunos modelos más avanzados de escáneres de libros proyectan un láser sobre la página para la calibración y la corrección de la inclinación del software. ^{[58] [59]}

Un escáner de película , también conocido como escáner de diapositivas o escáner de transparencias, es un tipo de escáner de superficie plana especializado específicamente para escanear negativos de película y diapositivas . Un escáner de película típico funciona haciendo pasar un haz de luz enfocado de forma estrecha a través de la película y leyendo la intensidad y el color de la luz que emerge. ^[34] Los escáneres de película dedicados de menor costo se pueden conseguir por menos de $50, y pueden ser suficientes para necesidades modestas. A partir de ahí, van subiendo poco a poco en niveles escalonados de calidad y funciones avanzadas de más de cinco cifras. ^[60]

Los escáneres de imágenes se utilizan normalmente junto con un ordenador que controla el escáner y almacena los datos escaneados. Hay pequeños escáneres portátiles, ya sean de hojas sueltas o manuales, que funcionan con baterías y con capacidad de almacenamiento, disponibles para su uso fuera del ordenador; los datos escaneados almacenados se pueden transferir más tarde. ^[47] Muchos pueden escanear tanto documentos pequeños como tarjetas de visita y recibos de caja , como documentos de tamaño carta. ^{[47] [61]}

Las cámaras de mayor resolución instaladas en algunos teléfonos inteligentes pueden producir escaneos de documentos de calidad razonable tomando una fotografía con la cámara del teléfono y procesándola posteriormente con una aplicación de escaneo, una variedad de las cuales están disponibles para la mayoría de los sistemas operativos de teléfonos , para blanquear el fondo de una página, corregir la distorsión de la perspectiva para que se corrija la forma de un documento rectangular, convertir a blanco y negro, etc. Muchas de estas aplicaciones pueden escanear documentos de varias páginas con exposiciones sucesivas de la cámara y generarlos como un solo archivo o archivos de varias páginas. Algunas aplicaciones de escaneo de teléfonos inteligentes pueden guardar documentos directamente en ubicaciones de almacenamiento en línea, como Dropbox y Evernote , enviarlos por correo electrónico o enviar documentos por fax a través de pasarelas de correo electrónico a fax. ^[62]

Las aplicaciones de escáner para teléfonos inteligentes se pueden dividir en tres categorías generales:

1. Aplicaciones de escaneo de documentos diseñadas principalmente para manejar documentos y generar archivos PDF y, a veces, JPEG.
2. Aplicaciones de escaneo de fotografías que generan archivos JPEG y tienen funciones de edición útiles para la edición de fotografías en lugar de la de documentos;
3. Aplicaciones de escaneo de códigos QR similares a códigos de barras que luego buscan en Internet información asociada con el código. ^[62]

Los escáneres equipados con elementos de escaneo de dispositivos acoplados por carga (CCD) requieren una serie sofisticada de espejos y lentes para reproducir una imagen, pero el resultado de esta complejidad es un escaneo de mucha mayor calidad. Debido a que los CCD tienen una profundidad de campo mucho mayor, son más tolerantes cuando se trata de escanear documentos que son difíciles de colocar perfectamente planos contra la platina (como libros encuadernados). ^[63]

Los escáneres equipados con elementos de escaneo con sensor de imagen de contacto (CIS) están diseñados para estar en contacto casi directo con el documento a escanear y, por lo tanto, no requieren la óptica compleja de los escáneres CCD. Sin embargo, su profundidad de campo es mucho peor, lo que da como resultado escaneos borrosos si el documento escaneado no está perfectamente alineado con la platina. Debido a que los sensores requieren mucha menos energía que los escáneres CCD, los escáneres CIS se pueden fabricar a un bajo costo y, por lo general, son mucho más livianos en peso y profundidad que los escáneres CCD. ^[63]

Los escáneres equipados con tubos fotomultiplicadores (PMT) son casi exclusivamente escáneres de tambor . ^[51]

Los escáneres de color suelen leer datos de color RGB (rojo-verde-azul) de la matriz. Luego, estos datos se procesan con un algoritmo propietario para corregir las diferentes condiciones de exposición y se envían a la computadora a través de la interfaz de entrada/salida del dispositivo (generalmente USB, antes de lo cual era SCSI o puerto paralelo bidireccional en unidades más antiguas).

La profundidad de color varía según las características de la matriz de escaneo, pero normalmente es de al menos 24 bits. Los modelos de alta calidad tienen entre 36 y 48 bits de profundidad de color.

Otro parámetro que se utiliza para determinar la calidad de un escáner es su resolución , medida en píxeles por pulgada (ppi), a veces denominada con más precisión como muestras por pulgada (spi). En lugar de utilizar la resolución óptica real del escáner, el único parámetro significativo, a los fabricantes les gusta referirse a la resolución interpolada, que es mucho mayor gracias a la interpolación por software . A partir de 2009 ^[actualizar], un escáner plano de alta gama puede escanear hasta 5400 ppi y los escáneres de tambor tienen una resolución óptica de entre 3000 y 24000 ppi.

La resolución efectiva se refiere a la resolución real de un escáner y se determina mediante una tabla de prueba de resolución. La resolución efectiva de la mayoría de los escáneres planos de consumo es considerablemente inferior a la resolución óptica indicada por los fabricantes. ^[64]

Los fabricantes a menudo afirman resoluciones interpoladas de hasta 19200 ppp; pero estos números tienen poco valor significativo porque el número de píxeles interpolados posibles es ilimitado y hacerlo no aumenta el nivel de detalle capturado.

El tamaño del archivo creado aumenta con el cuadrado de la resolución; al duplicar la resolución, se cuadruplica el tamaño del archivo . Se debe elegir una resolución que esté dentro de las capacidades del equipo, que conserve suficientes detalles y que no produzca un archivo de tamaño excesivo. El tamaño del archivo se puede reducir para una resolución dada utilizando métodos de compresión "con pérdida" como JPEG, a costa de cierta calidad. Si se requiere la mejor calidad posible, se debe utilizar una compresión sin pérdida; se pueden producir archivos de menor tamaño y calidad reducida a partir de una imagen de este tipo cuando sea necesario (por ejemplo, una imagen diseñada para imprimirse en una página completa y un archivo mucho más pequeño para mostrarse como parte de una página web de carga rápida).

La pureza puede verse disminuida por el ruido del escáner, el reflejo óptico, una mala conversión de analógico a digital, rayones, polvo, anillos de Newton , sensores desenfocados, un funcionamiento inadecuado del escáner y un software deficiente. Se dice que los escáneres de tambor producen las representaciones digitales más puras de la película, seguidos por los escáneres de película de alta gama que utilizan los sensores Kodak Tri-Linear más grandes.

El tercer parámetro importante para un escáner es su rango dinámico (también conocido como rango de densidad). Un rango de alta densidad significa que el escáner puede registrar detalles de sombras y detalles de brillo en un escaneo. La densidad de la película se mide en una escala logarítmica de base 10 y varía entre 0,0 (transparente) y 5,0, aproximadamente 16 pasos. ^[65] El rango de densidad es el espacio ocupado en la escala de 0 a 5, y Dmin y Dmax indican dónde se encuentran las mediciones menos densas y más densas en una película negativa o positiva. El rango de densidad de la película negativa es de hasta 3,6d, ^[65] mientras que el rango dinámico de la película diapositiva es de 2,4d. ^[65] El rango de densidad del negativo en color después del procesamiento es de 2,0d gracias a la compresión de los 12 pasos en un rango de densidad pequeño. Dmax será el más denso en la película diapositiva para sombras y el más denso en la película negativa para luces. Algunas películas diapositivas pueden tener un Dmax cercano a 4.0d con una exposición adecuada, al igual que las películas negativas en blanco y negro.

Los escáneres de fotografía de superficie plana para el consumidor tienen un rango dinámico en el rango de 2.0-3.0, que puede ser inadecuado para escanear todo tipo de película fotográfica , ya que Dmax puede ser y a menudo es entre 3.0d y 4.0d con la película tradicional en blanco y negro. La película en color comprime sus 12 pasos de un posible 16 pasos (latitud de la película) en solo 2.0d de espacio a través del proceso de acoplamiento de tinte y eliminación de toda la plata de la emulsión. Kodak Vision 3 tiene 18 pasos. Por lo tanto, la película en color negativo escanea la más fácil de todos los tipos de película en la gama más amplia de escáneres. Debido a que la película tradicional en blanco y negro retiene la imagen que crea plata después del procesamiento, el rango de densidad puede ser casi el doble que el de la película en color. Esto hace que escanear películas tradicionales en blanco y negro sea más difícil y requiere un escáner con al menos un rango dinámico de 3.6d, pero también un Dmax entre 4.0d y 5.0d. Los escáneres planos de alta gama (de laboratorio fotográfico) pueden alcanzar un rango dinámico de 3,7 y un Dmax de alrededor de 4,0d. Los escáneres de película especializados ^[66] tienen un rango dinámico de entre 3,0d y 4,0d. ^[65] Los escáneres de documentos de oficina pueden tener un rango dinámico de menos de 2,0d. ^[65] Los escáneres de tambor tienen un rango dinámico de 3,6 a 4,5.

Para escanear películas,La limpieza por infrarrojos es una técnica utilizada para eliminar los efectos del polvo y los arañazos en las imágenes escaneadas a partir de una película; muchos escáneres modernos incorporan esta función. Funciona escaneando la película con luz infrarroja; los tintes en las emulsiones típicas de películas en color son transparentes a la luz infrarroja, pero el polvo y los arañazos no lo son, y bloquean los infrarrojos; el software del escáner puede utilizar la información visible e infrarroja para detectar arañazos y procesar la imagen para reducir en gran medida su visibilidad, teniendo en cuenta su posición, tamaño, forma y entorno. Los fabricantes de escáneres suelen tener sus propios nombres asociados a esta técnica. Por ejemplo,Epson,Minolta,Nikon,Konica Minolta,Microteky otros utilizanDigital ICE, mientras queCanonutiliza su propio sistema,FARE(Film Automatic Retouching and Enhancement).^[67] PlustekutilizaLaserSoft ImagingiSRD. ​​Algunos desarrolladores de software independientes diseñan herramientas de limpieza por infrarrojos.

Al combinar imágenes a todo color con modelos 3D, los escáneres portátiles modernos pueden reproducir completamente los objetos de forma electrónica. La incorporación de impresoras 3D a color permite una miniaturización precisa de estos objetos, con aplicaciones en muchas industrias y profesiones.

En el caso de las aplicaciones de escáner, la calidad del escaneo depende en gran medida de la calidad de la cámara del teléfono y del encuadre elegido por el usuario de la aplicación. ^[68]

Los escaneos casi siempre deben transferirse desde el escáner a una computadora o un sistema de almacenamiento de información para su posterior procesamiento o almacenamiento. Existen dos cuestiones básicas: (1) cómo se conecta físicamente el escáner a la computadora y (2) cómo la aplicación recupera la información del escáner.

El tamaño de archivo de un escaneo puede alcanzar aproximadamente 100 MB para una imagen de 24 bits sin comprimir de 23 × 28 cm (un poco más grande que una hoja A4 ) y 600 ppp . Los archivos escaneados deben transferirse y almacenarse. Los escáneres pueden generar este volumen de datos en cuestión de segundos, por lo que es conveniente contar con una conexión rápida.

Los escáneres se comunican con su computadora host mediante una de las siguientes interfaces físicas, ordenadas aproximadamente de lenta a rápida:

• Puerto paralelo  : la conexión a través de un puerto paralelo es el método de transferencia más lento. Los primeros escáneres tenían conexiones de puerto paralelo que no podían transferir datos a una velocidad superior a 70 kilobytes / segundo . La principal ventaja de la conexión de puerto paralelo era económica y el nivel de habilidad del usuario: evitaba añadir una tarjeta de interfaz al ordenador.
• GPIB  (General Purpose Interface Bus). Algunos escáneres de tambor, como el Howtek D4000, incorporaban una interfaz SCSI y una GPIB. Esta última cumple con el estándar IEEE-488, introducido a mediados de los años 70. La interfaz GPIB solo la han utilizado unos pocos fabricantes de escáneres, principalmente para el entorno DOS/Windows. Para los sistemas Apple Macintosh, National Instruments proporcionó una tarjeta de interfaz GPIB NuBus .
• Interfaz de sistema de computadora pequeña (SCSI)  : SCSI se ha utilizado poco desde principios del siglo XXI y solo lo admiten computadoras con una interfaz SCSI, ya sea en una tarjeta o incorporada. Durante la evolución del estándar SCSI, las velocidades aumentaron. Los USB y Firewire, ampliamente disponibles y fáciles de configurar, reemplazaron en gran medida a SCSI.
• Bus serie universal (USB)  : los escáneres USB pueden transferir datos rápidamente. El estándar USB 1.1 inicial podía transferir datos a 1,5 megabytes por segundo (más lento que SCSI), pero los estándares USB 2.0/3.0 posteriores pueden transferir a más de 20/60 megabytes por segundo en la práctica.
• FireWire  : también conocida como IEEE-1394, FireWire es una interfaz de velocidad comparable a la del USB 2.0. Las velocidades posibles de FireWire son 25, 50, 100, 400 y 800 megabits por segundo, pero es posible que los dispositivos no admitan todas las velocidades.
• Interfaces propietarias : se utilizaron interfaces personalizadas en algunos de los primeros escáneres que utilizaban una tarjeta de interfaz propietaria en lugar de una interfaz estándar.

A principios de los años 90, los escáneres planos profesionales estaban disponibles a través de una red informática local . Esto resultó útil para editoriales, imprentas, etc. Esta función cayó en desuso cuando el coste de los escáneres planos se redujo lo suficiente como para que no fuera necesario compartirlos.

A partir del año 2000 aparecieron dispositivos multifunción todo en uno adecuados tanto para pequeñas oficinas como para consumidores particulares, con capacidad de impresión, escaneo, copia y fax en un único aparato que podía ponerse a disposición de todos los miembros de un grupo de trabajo.

Los escáneres portátiles que funcionan con baterías almacenan los escaneos en la memoria interna; luego se pueden transferir a una computadora mediante una conexión directa, generalmente USB, o en algunos casos se puede extraer una tarjeta de memoria del escáner y conectarla a la computadora.

Un editor de imágenes rasterizadas debe poder comunicarse con un escáner. Hay muchos escáneres diferentes y muchos de ellos utilizan protocolos diferentes. Para simplificar la programación de aplicaciones, se desarrollaron algunas interfaces de programación de aplicaciones (API). La API presenta una interfaz uniforme para el escáner. Esto significa que la aplicación no necesita conocer los detalles específicos del escáner para acceder a él directamente. Por ejemplo, Adobe Photoshop admite el estándar TWAIN ; por lo tanto, en teoría, Photoshop puede adquirir una imagen de cualquier escáner que tenga un controlador TWAIN.

En la práctica, suelen surgir problemas con la comunicación entre una aplicación y un escáner. Tanto la aplicación como el fabricante del escáner (o ambos) pueden tener fallos en la implementación de la API.

Por lo general, la API se implementa como una biblioteca vinculada dinámicamente . Cada fabricante de escáneres proporciona software que traduce las llamadas a procedimientos de la API en comandos primitivos que se envían a un controlador de hardware (como el controlador SCSI, USB o FireWire). La parte de la API del fabricante se denomina comúnmente controlador de dispositivo , pero esa designación no es estrictamente precisa: la API no se ejecuta en modo kernel y no accede directamente al dispositivo. En cambio, la biblioteca de la API del escáner traduce las solicitudes de la aplicación en solicitudes de hardware.

Las API de software de escáner comunes incluyen:

• TWAIN  : API utilizada por la mayoría de los escáneres. Originalmente utilizada para equipos de gama baja y de uso doméstico, ahora se utiliza ampliamente para escaneos de gran volumen.
• SANE (Scanner Access Now Easy)  : API gratuita y de código abierto para acceder a escáneres. Desarrollada originalmente para sistemas operativos Unix y Linux , se ha adaptado a OS/2 , Mac OS X y Microsoft Windows . A diferencia de TWAIN, SANE no maneja la interfaz de usuario. Esto permite escaneos por lotes y acceso transparente a la red sin ningún soporte especial del controlador del dispositivo.
• Adquisición de imágenes de Windows (WIA)  : una API proporcionada por Microsoft para su uso en Microsoft Windows .
• Especificación de interfaz de imagen y escáner (ISIS)  : creada por Pixel Translations, que todavía utiliza SCSI-2 por razones de rendimiento, ISIS es utilizada por máquinas grandes a escala departamental.

Aunque ningún escáner incluye software aparte de una utilidad de escaneo, muchos escáneres vienen con software incluido. Normalmente, además de la utilidad de escaneo, se incluye algún tipo de editor de imágenes rasterizadas (como Photoshop o GIMP ) y software de reconocimiento óptico de caracteres (OCR). El software de OCR convierte imágenes gráficas de texto en texto estándar que se puede editar con software de edición y procesamiento de textos común; la precisión rara vez es perfecta.

Algunos escáneres, especialmente aquellos diseñados para escanear documentos impresos, sólo funcionan en blanco y negro, pero la mayoría de los escáneres modernos funcionan en color. En este último caso, el resultado escaneado es una imagen RGB no comprimida, que se puede transferir a la memoria de un ordenador. La salida de color de los distintos escáneres no es la misma debido a la respuesta espectral de sus elementos sensores, la naturaleza de su fuente de luz y la corrección aplicada por el software de escaneo. Aunque la mayoría de los sensores de imagen tienen una respuesta lineal, los valores de salida suelen estar comprimidos en gamma . Algunos escáneres comprimen y limpian la imagen mediante firmware integrado . Una vez en el ordenador, la imagen se puede procesar con un editor de gráficos rasterizados (como Photoshop) y guardar en un dispositivo de almacenamiento (como un disco duro ).

Los escaneos se pueden almacenar sin comprimir en formatos de archivo de imagen como BMP ; comprimidos sin pérdida en formatos de archivo como TIFF y PNG ; comprimidos sin pérdida en formatos de archivo como JPEG; o almacenados como imágenes incrustadas o convertidos a gráficos vectoriales dentro de un PDF . El software de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) permite convertir una imagen escaneada de texto en texto editable con una precisión razonable, siempre que el texto esté impreso de forma limpia y en un tipo de letra y tamaño que pueda leer el software. La capacidad de OCR se puede integrar en el software de escaneo, o el archivo de imagen escaneada se puede procesar con un programa de OCR independiente.

Los requisitos de procesamiento de documentos difieren de los del escaneo de imágenes. Estos requisitos incluyen velocidad de escaneo, alimentación automática de papel y la capacidad de escanear automáticamente tanto el anverso como el reverso de un documento. Por otro lado, el escaneo de imágenes generalmente requiere la capacidad de manipular objetos frágiles o tridimensionales, así como escanear a una resolución mucho mayor.

Los escáneres de documentos tienen alimentadores de documentos, generalmente más grandes que los que se encuentran a veces en las fotocopiadoras o los escáneres multiuso. Los escaneos se realizan a alta velocidad, desde 20 hasta 420 páginas por minuto, a menudo en escala de grises, aunque muchos escáneres admiten color. Muchos escáneres pueden escanear ambos lados de originales de doble cara (funcionamiento dúplex). Los escáneres de documentos sofisticados tienen firmware o software que limpia los escaneos de texto a medida que se producen, eliminando marcas accidentales y agudizando los tipos; esto sería inaceptable para el trabajo fotográfico, donde las marcas no se pueden distinguir de manera confiable de los detalles finos deseados. Los archivos creados se comprimen a medida que se crean.

La resolución utilizada suele ser de 150 a 300 dpi, aunque el hardware puede tener una resolución de 600 o superior; esto produce imágenes de texto lo suficientemente buenas para leer y para OCR, sin las mayores demandas de espacio de almacenamiento que requieren las imágenes de mayor resolución.

Los escaneos de documentos suelen procesarse mediante tecnología OCR para crear archivos editables y con capacidad de búsqueda. La mayoría de los escáneres utilizan controladores de dispositivos ISIS o TWAIN para escanear documentos en formato TIFF, de modo que las páginas escaneadas se puedan introducir en un sistema de gestión de documentos que se encargará del archivo y la recuperación de las páginas escaneadas. La compresión JPEG con pérdida, que es muy eficaz para las imágenes, no es recomendable para los documentos de texto, ya que los bordes rectos e inclinados adquieren un aspecto irregular y el texto negro (u otro color) sobre un fondo claro se comprime bien con formatos de compresión sin pérdida.

Si bien la alimentación y el escaneo de papel se pueden realizar de manera automática y rápida, la preparación y la indexación son necesarias y requieren mucho trabajo por parte de las personas. La preparación implica inspeccionar manualmente los papeles que se van a escanear y asegurarse de que estén en orden, desplegados, sin grapas ni nada que pueda atascar el escáner. Además, algunas industrias, como la legal y la médica, pueden requerir que los documentos tengan numeración Bates o alguna otra marca que indique un número de identificación del documento y la fecha y hora del escaneo del documento.

La indexación implica asociar palabras clave relevantes a los archivos para que se puedan recuperar por contenido. Este proceso a veces se puede automatizar hasta cierto punto, pero a menudo requiere trabajo manual realizado por empleados que ingresan datos . Una práctica común es el uso de tecnología de reconocimiento de códigos de barras : durante la preparación, se insertan hojas de códigos de barras con nombres de carpetas o información de índice en los archivos de documentos, carpetas y grupos de documentos. Mediante el escaneo automático por lotes, los documentos se guardan en las carpetas adecuadas y se crea un índice para su integración en los sistemas de gestión de documentos.

Una forma especializada de escanear documentos es el escaneado de libros. Las dificultades técnicas surgen porque los libros suelen estar encuadernados y, a veces, son frágiles e irreemplazables, pero algunos fabricantes han desarrollado maquinaria especializada para solucionar este problema. A menudo se utilizan mecanismos robóticos especiales para automatizar el proceso de pasar las páginas y escanear.

Los escáneres de superficie plana se han utilizado como respaldos digitales para cámaras de gran formato para crear imágenes digitales de alta resolución de sujetos estáticos. Se ha utilizado un escáner de superficie plana modificado para la documentación y cuantificación de cromatogramas de capa fina detectados por extinción de fluorescencia en capas de gel de sílice que contienen un indicador ultravioleta (UV). ^[69] El ChromImage es supuestamente el primer densitómetro de escáner de superficie plana comercial . Permite la adquisición de imágenes de placa TLC y la cuantificación de cromatogramas mediante el uso del software Galaxie-TLC. ^[70] Además de convertirse en densitómetros, los escáneres de superficie plana también se convirtieron en colorímetros utilizando diferentes métodos. ^[71] El analizador de color tricromático es supuestamente el primer sistema distribuible que utiliza un escáner de superficie plana como dispositivo colorimétrico triestímulo.

Los escáneres planos también pueden utilizarse para crear ilustraciones directamente, en una práctica conocida como escanografía .

En el campo de la investigación biomédica, los dispositivos de detección de microarrays de ADN también se denominan escáneres. Estos escáneres son sistemas de alta resolución (hasta 1 μm/píxel), similares a los microscopios. La detección se realiza mediante CCD o tubos fotomultiplicadores.

En patología , se utilizan escáneres para capturar portaobjetos de vidrio con tejido de biopsias y otros tipos de muestreos, lo que permite diversos métodos de patología digital como la telepatología y la aplicación de inteligencia artificial para la interpretación.

• Escáner 3D
• Lector de código de barras
• Resolución de pantalla
• Fotocopiadora
• Telecine

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