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Lexikon der Kartographie und Geomatik: Scanner

Scanner, 1) Abtastsystem, in der Photogrammetrie und Fernerkundung: 1. jede Art von Aufnahmesystem, das zeilenweise und bildelementweise elektromagnetische Strahlung aufzeichnet und auf diesem Wege ein Bild erzeugt. Dabei wird die Eigenbewegung des Sensorträgers (Flugzeug, Satellit) genutzt und mit einem Abtastvorgang kombiniert. In der Fernerkundung sind je nach Konstruktionsprinzip optomechanische Scanner, wenn der Scanvorgang durch die mechanische Bewegung eines optischen Bauteiles, oder optoelektronische Scanner, wenn der Scanvorgang durch elektronische Mittel erfolgt, zur Bildaufzeichnung im sichtbaren bis thermalen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, aber auch als Scanner-Radiometer (scanning radiometer) im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums in Verwendung. In diesem Falle wird der Scanvorgang entweder mechanisch durch Schwenken der Antenne oder elektronisch durch relative Phasenverschiebung einzelner Antennenbereiche (phased antenna arrays) bewerkstelligt. Nach der Anzahl der Kanäle werden einkanalige Scanner, die Bilder in einem Kanal aufnehmen, und Multispektralscanner, mit denen Bilder gleichzeitig in mehreren Spektralbereichen (Kanälen) aufgenommen werden können, unterschieden.
2. Photoscanner: Gerätesystem zur Generierung digitaler Bilder durch Digitalisierung (Analog-Digital-Wandlung) analoger (photographischer) Bilder. Nach dem Sensortyp sind Punkt-, Zeilen- und Flächenscanner zu unterscheiden. Die Relativbewegung zwischen dem zu digitalisierenden Bild und dem abtastenden Sensor ist bei Flachbett- und Trommelscannern entweder nur translatorisch bzw. translatorisch und rotatorisch. Während sich bei ersterem das Bild in einem ebenen Bildträger befindet, wird bei letzterem das Bild auf eine rotierende Trommel gespannt. Als Sensoren werden Photodioden (Punktscanner) oder CCD-Zeilen bzw. CCD-Arrays (Zeilen- bzw. Flächenscanner) eingesetzt.
Der Vorgang der Digitalisierung umfasst die Schritte der Diskretisierung und der Quantisierung. Bei der Diskretisierung wird die kontinuierliche Intensitätsfunktion (Bildfunktion) des analogen Bildes mit einer wählbaren Periode abgetastet und damit das Bild gerastert. Dabei sind die Größe des Sensorelements (SEL) und des Bildelements (Pixel) klar zu trennen. Ein vergrößerndes optisches System zwischen Bild und Sensor ermöglich eine gegenüber dem SEL geringere Pixelgröße und damit eine höhere Auflösung. Im Zuge der Quantifizierung wird jedem Pixel ein diskreter Grauwert zugewiesen, dessen Wert sich aus einer Mittelung (Integration) der Intensitäten in der dem abgetasteten Bildelement und der wählbaren radiometrischen Auflösung des Systems ergibt.
Präzisionsscanner werden zur Digitalisierung analoger Schwarzweiß- oder Farbluftbilder meist in Form von Flachbettscannern eingesetzt. Ein automatischer Filmtransport ermöglicht die fortlaufende Bearbeitung der Bilder auf einer unzerschnittenen Filmrolle. Der Sensor ist oft eine CCD-Zeile, die rechtwinklig zu ihrer Achse kontinuierlich gegenüber dem ortsfesten Bild bewegt wird und so einen Bildstreifen entsprechend ihrer Länge abtastet. Am Ende des Vorgangs erfolgt der Versatz des Sensors um die Scannbreite zum Abtasten des nächsten Streifens des Bildes. Die Pixelgröße ist wählbar und liegt i. d. R. zwischen den Extremwerten von 7 und 224 μm. Die Digitalisierung von Farbbildern erfolgt simultan in drei Kanälen des elektromagnetischen Spektrums.
2) In der Kartographie und Reproduktionstechnik vgl. Farbscanner.

ECS, KRR

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JBN

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KGR

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RHA

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Prof. Dr.-Ing. Bernhard Heck, Universität Karlsruhe, Geodätisches Institut

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Dr. Frank Heidmann, Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation, Stuttgart

RHN

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Prof. Dr. Wolf Günther Koch, Technische Universität Dresden, Institut für Kartographie

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