12 - 2002

Отсканировать и векторизовать? Мысли по поводу сканирования и векторизации

Евгения Рангаева

Об изобретении велосипеда

Волшебное превращение и реальная практика

Так что же делать и как работать?

   Задача: организация электронного архива

      Рекомендуемая технология

      Сканирование, организация электронного архива. Полезные советы

      Рекомендуемые программы для создания электронного архива

   Задача: редактирование сканированных документов

      Возможные варианты

      Полезная информация

   Рекомендуемые программы для редактирования сканированных изображений

   Задача: векторизация сканированных документов

      Полезная информация

      Полезные советы

Вместо заключения

Об изобретении велосипеда

Автоматизированное проектирование незаметно вытесняет последние кульманы. Переход к новой проектной жизни практически свершился, но какой же переходный период без проблем? Все дело в том, что велосипед, как известно, не изобретается, а только… модифицируется. Вопрос: как модифицировать велосипед в САПР, если изобретался он на кульмане, а точнее еще до появления оного?

Если подходить к этой проблеме серьезно, то она является глобальной: в бумажных архивах до сих пор хранится огромное количество актуальных документов — чертежей, которые активно применяются, измеряются, используются в новых разработках, хотя и по-разному. Где-то допотопными способами: вырезанием, наклеиванием, дочерчиванием по линейке, где-то используется труд подневольных студентов-практикантов, а то и собственных квалифицированных инженеров для тупого перечерчивания с бумаги в AutoCAD, КОМПАС и т.д., а где-то появляются дигитайзеры и сканеры…

Итак, где искать выход, то есть оптимальный переход от старой технологии проектирования к новой, причем с минимальными потерями информации, времени и денег? Что делать с архивами бумажных документов, пережившими революционную смену формаций в проектировании?

И что вообще происходит в мире, как решались и решаются эти вопросы?

В начало В начало

Волшебное превращение и реальная практика

Уже почти никого не нужно убеждать, что лучшим способом волшебного преобразования бумаги в файл является сканер. После сканирования мы получаем растровый файл, состоящий из точек, картинку, «мозаику» и т.п. Чем выше разрешение сканера, тем больше точек приходится на единицу площади, тем точнее изображение, тем больше размер полученного файла.

Растровые файлы бывают разными — монохромными (состоящими из точек только двух цветов), полутоновыми (256 градаций серого) и цветными. Такие файлы можно просматривать, распечатывать, хранить, копировать, передавать заказчику, размещать в электронном архиве, использовать в электронном документообороте и работать с ними в САПР. Для кого-то последнее утверждение окажется абсолютно новым, для кого-то — спорным, а для очень многих — это повседневная работа. Пока еще большинство пользователей, не работавших со сканированными материалами, знают только одно гипнотизирующее слово — векторизация, и потому свои дальнейшие действия планируют следующим образом:

  1. Вариант идеальный теоретический:
    • сканирование бумажных документов, получение растровых изображений;
    • векторизация, то есть преобразование растровой графики в векторную;
    • загрузка полученных данных в векторный редактор и работа с ними.

    Здесь все просто, ясно и понятно, но так и ждешь подвоха, а на сапровских конференциях постоянно повторяется вопрос: «Какой софт лучше для векторизации?»

  2. Вариант реальный, или идеальный вариант на практике, — в этом случае кто-то советует Coral Trace, где-то слышали о Vectory, какой-то коллега рекомендует третью программу. Можно поучаствовать в форумах, позвонить поставщикам, достать демонстрационную (или еще какую-нибудь) версию вожделенного векторизатора, отсканировать чертеж (погрязнее), найти кнопку автоматической векторизации, но результат чаще всего разочаровывает.
  3. Те, кто не отчаивается, все же приступают к чтению документации и узнают об отличиях автоматической и полуавтоматической векторизации, но избежать вывода «Да мы быстрее всё это перечертим!» очень трудно.

А можно ли было все сделать по-другому? Приведем случай из практики.

Задача: пользователю требовалось срочно выпустить новую документацию путем внесения изменений в существующий на бумаге проект.

Условия: ограниченные сроки, отсутствие кульмана (и к тому же желания его использовать), наличие сканера и AutoCAD.

Вариант решения: без векторизатора, без нудного перечерчивания:

  • сканированные изображения загружались в AutoCAD;
  • при помощи команд AutoCAD Imageclip и Imageframe пользователь оставлял видимыми только неизменяемые фрагменты изображений;
  • недостающее дочерчивалось инструментами AutoCAD.

Хотя все как-то неромантично, неизящно, но наутро проект был выполнен, распечатан, сдан, за него были получены деньги (как же без этого!) и выпущена продукция.

В начало В начало

Так что же делать и как работать?

Чтобы ответить на эти сакраментальные вопросы, предприятию, вплотную подошедшему к решению задачи использования бумажного архива в САПР, необходимо правильно сформулировать реальные задачи. Один важный момент оговорим сразу: векторизация растровой графики не является целью — это один из возможных способов решения ваших задач!

В начало В начало

Задача: организация электронного архива

Путь перевода бумажного архива в электронный вид уже пройден не одним предприятием; есть и опыт, и устоявшаяся технология. Тем не менее многие предприятия, приступая к организации электронного архива, исправно наступают на те же грабли, теряя время и деньги.

В начало В начало

Рекомендуемая технология

Документы сканируются, подвергаются минимальной первичной обработке. При этом устраняется перекос, проводится осторожная (во избежание потери информации) очистка от мусора.

Документы хорошего и среднего качества сканируются в монохромном режиме и сохраняются в одном из наиболее подходящих для этого форматов — TIFF компрессии Group 4. Документы плохого качества (синьки, энные копии оригиналов и т.п.) лучше сканировать в полутоновом режиме (256 градаций серого). Хотя размер этих файлов намного больше, вы сохраняете информацию, которая может потеряться при монохромном сканировании.

В начало В начало

Сканирование, организация электронного архива. Полезные советы

Основной ошибкой является попытка обязательного преобразования в векторный формат всех загружаемых в электронный архив документов. Это неправильно по двум причинам: во-первых, после векторизации или перечерчивания вы получаете новый документ с новыми ошибками и без старых подписей (заметим, что сканированный документ является точной копией жившего на бумаге); во-вторых, затраты времени на перечерчивание или на коррекцию результатов векторизации похоронят все благие намерения перейти к новой технологии.

Не экономьте на оборудовании, ибо мы не столь богаты, чтобы покупать дешевое. К приобретению сканера подойдите серьезно: ознакомьтесь с предлагаемыми моделями, их характеристиками и т.д. Помните, что профессиональные результаты, с которыми легко и удобно работать, дает только профессиональное оборудование.

Не пытайтесь сканировать документы больших форматов на офисных сканерах формата А4 сомнительного происхождения. Правда, эти рваные кусочки можно «сшить» в программном обеспечении, но если это делать грамотно, то потери времени и качества очень скоро сведут подобную экономию на нет.

Не торопитесь сканировать стахановскими темпами! Не забывайте, что со сканированными документами предстоит работать в дальнейшем, а это предъявляет высокие требования к качеству сканирования. Используйте возможность индивидуальной подстройки при сканировании документов различного качества.

Всегда помните о соотношении «DPI (оптическое разрешение сканирования)/размер файла».

Чем выше разрешение сканирования, тем точнее растровое изображение и тем больше его размер и необходимые для его обработки ресурсы. Истинный мастер сканирования ищет золотую середину: чтобы размер был реальным и чтобы качество сохранилось.

При сканировании большого количества документов одинакового качества можно организовать процесс пакетной (автоматизированной) обработки по заданному вами сценарию.

Вы можете автоматически, одновременно со сканированием, регистрировать файлы изображений в базе данных (системе документооборота).

В начало В начало

Рекомендуемые программы для создания электронного архива

При организации электронного архива рекомендуется следующее программное обеспечение:

  • RasterID 1.1 — для исходных документов хорошего и среднего качества. Коррекция сканированных изображений, пакетная обработка и индексация изображений по мере их поступления со сканера;
  • Spotlight 5.1 — для исходных документов различного качества. Коррекция сканированных изображений, организация пакетной обработки по заданному сценарию.
В начало В начало

Задача: редактирование сканированных документов

Бывшие бумажные, а ныне сканированные документы очень приятно видеть на экране монитора, но рано или поздно с ними очень захочется поработать: использовать готовый фрагмент в новом проекте, внести накопившиеся изменения, обновить документацию, изменив номера ГОСТов, оформление, название и фамилии в штампе и т.д.

В начало В начало

Возможные варианты

Вариант 1 — перечерчивание в программе САПР

Шаг 1: высококвалифицированный специалист или студент-практикант приступают к «галерной» работе — перечерчиванию ранее начерченного (хорошо еще, что оригинал на экране, а не на столе).

Шаг 2: необходимо проверить соответствие нового векторного документа исходному (бумажному или растровому).

Шаг 3: можно приступать к внесению необходимых изменений.

Вариант 2 — векторизация

Шаг 1: векторизация дает удовлетворительные результаты только на чертежах хорошего качества. Во всех остальных случаях необходим этап улучшения качества и коррекции сканированного изображения.

Шаг 2: настройка и проведение векторизации.

Шаг 3: коррекция полученных векторов, проверка распознанных текстов.

Шаг 4: проверка соответствия нового документа исходному.

Шаг 5: внесение требуемых изменений.

Вариант 3 — гибридное редактирование

Для начала определим термин. Гибридное редактирование — это одновременная работа с растровой и векторной графикой при помощи технологии, максимально приближенной к векторной. Растровые чертежи — уже не просто картинки: в современных гибридных редакторах они наделяются «интеллектом» векторных файлов САПР.

Шаг 1: улучшение качества сканированного изображения.

Шаг 2: выбор и редактирование растровых данных, что подразумевает:

  • изменение свойств растровых объектов (тип, толщина линии, геометрические характеристики);
  • применение к выбранным данным необходимых команд редактирования;
  • векторизацию выбранных данных и т.д.

Шаг 3: добавление (по мере необходимости) новых данных в векторном или растровом формате. При рисовании новых объектов можно пользоваться объектной привязкой как к векторным, так и к растровым данным.

Таким образом, вы изменяете, векторизуете, добавляете только то, что должно быть изменено, отвекторизовано или добавлено, а прочие фрагменты документа остаются без изменений, что экономит ваше время и избавляет от лишней работы.

А теперь приблизительно подсчитаем временные затраты на один средний лист в каждом из рассмотренных вариантов:

  • Перечерчивание: перечерчивание как таковое — 4 ч; проверка соответствия нового документа исходному — 15 мин; внесение необходимых изменений — 30 мин. Итого: 4 ч 45 мин.
  • Векторизация: повышение качества сканированного изображения — 15 мин; векторизация с предварительной настройкой — 15 мин; проверка и коррекция результатов векторизации — 1 ч; внесение изменений — 30 мин. Итого: 2 ч.
  • Гибридное редактирование: повышение качества — 15 мин; внесение изменений — 30 мин. Итого: 45 мин.

Осталось помножить затраченное время на количество листов проекта и получить цифры, вводящие в состояние глубокой задумчивости.

Какой бы вариант вы ни выбрали, в итоге получается один и тот же проект. Независимо от того, растровый он, векторный или гибридный, очень красивый или не особенно, по этому проекту в цехе будут производить одну и ту же продукцию, выполнять одни и те же работы.

В начало В начало

Полезная информация

Если ваш заказчик (в том числе и иностранный) просит предоставить документацию в электронном виде, помните, что электронным является не только векторный документ, но также документ растровый или гибридный!

В далеком от нас проектном мире иностранных заказчиков документация чаще всего передается именно в растровом формате, поскольку за векторный формат, являющийся интеллектуальной собственностью разработчика, заказчику придется выложить куда большую сумму.

В начало В начало

Рекомендуемые программы для редактирования сканированных изображений

Для редактирования сканированных изображений можно рекомендовать следующие программы:

  • Spotlight 5.1/Spotlight Pro 5.1 — обеспечит коррекцию сканированных изображений, внесение любых необходимых изменений, добавление новых растровых и векторных данных, выборочную векторизацию в полуавтоматическом и автоматическом (в версии Pro) режимах, распознавание текстовых надписей (в версии Pro) и т.д.;
  • RasterDesk 5.1/RasterDesk Pro 5.1 — идеальный вариант для пользователей AutoCAD, позволяющий работать с растровой графикой в знакомой среде проектирования. Векторные операции выполняются средствами AutoCAD; возможности растрового редактирования и векторизации такие же, что и в Spotlight.
В начало В начало

Задача: векторизация сканированных документов

Разумеется, существуют задачи, которые требуют обязательной векторизации — полного или частичного преобразования растровой графики в векторный формат. К таким задачам относятся параметрическое и трехмерное моделирование, подготовка данных для станков с ЧПУ, подготовка данных для создания геоинформационных систем (ГИС), для получения трехмерного рельефа, для моделирования и расчетов в системах инженерного анализа и т.д.

Векторизация становится сегодня все более интеллектуальной. Еще совсем недавно векторизатор распознавал только элементарные объекты (линии, дуги и полилинии), затем векторизатор стал обучаемым, и теперь он уже умеет распознавать растровые символы (к примеру, элементы электрических и технологических схем). Появилась программа PlanTracer, преобразующая результаты сырой векторизации поэтажных планов в «умные» объекты (стены, лестницы, двери, окна) и превращающая 2D-чертеж в объемную модель.

Векторизация бывает автоматической и полуавтоматической. При полуавтоматической векторизации производится последовательное (объект за объектом) преобразование растровых данных в векторные объекты. Автоматическая векторизация позволяет преобразовывать в векторный формат все растровое изображение или выбранный его фрагмент.

В начало В начало

Полезная информация

При векторизации картографических материалов практически всегда применяется полуавтоматическая векторизация (трассировка).

При параметрическом и трехмерном моделировании данные, полученные с помощью векторизации, могут использоваться как эскиз. Элементам эскиза следует задать параметрические зависимости и назначить размеры.

Автоматическая векторизация дает удовлетворительные результаты только на чертежах хорошего и среднего качества. Изображение невысокого качества перед векторизацией необходимо улучшить.

В начало В начало

Полезные советы

Принимая решение о полном переводе сканированных изображений в векторный формат, еще раз перечитайте в этой статье раздел о редактировании растровых изображений.

Не нажимайте «красную кнопку», подсунув программе сканированную синьку погрязнее: чудес, к сожалению, не бывает.

Для получения хороших результатов векторизации и распознавания текстов как можно точнее и аккуратнее настраивайте параметры этих операций.

Рекомендуемые программы для векторизации сканированных изображений

Для этих целей советуем вам нижеперечисленное ПО:

  • Spotlight 5.1/RasterDesk 5.1 — для векторизации и редактирования картографических материалов. RasterDesk может встраиваться и в AutoCAD, и в Autodesk Map, и в Autodesk Land Desktop;
  • Spotlight Pro 5.1/RasterDesk Pro 5.1 — для векторизации и редактирования машиностроительных, строительных, архитектурных чертежей, каротажных диаграмм и т.д.;
  • PlanTracer 1.0 — для преобразования векторизованных или двумерных чертежей поэтажных планов в интеллектуальную 3D-модель (может включать в себя модуль векторизации);
  • Vectory 6.0 — для автоматической векторизации машиностроительных, строительных, архитектурных чертежей хорошего и среднего качества (для редактирования и повышения качества растра программа не предназначена).
В начало В начало

Вместо заключения

Не исключено, что кто-то усмотрит в наших рассуждениях злокозненное намерение оклеветать уже запланированную векторизацию. Это, конечно же, не так. Повторим еще раз: при решении многих задач векторизация необходима. Цель этой статьи — уберечь вас от ненужной и неоправданной векторизации в тех случаях, когда это возможно.

Почему же так часто, как только речь заходит об использовании бумажных или сканированных документов в САПР, в голову приходят только векторизация или перечерчивание? Первая причина, по-видимому, кроется в незнании альтернативных вариантов. Другую надо искать в обычной инерции (вспомните, с каким трудом внедрялись САПР на наших предприятиях, но теперь уже мы не представляем, что можно мыслить и работать иначе, чем в AutoCAD, КОМПАС и т.д.). Здесь можно порекомендовать следующее: четко разделяйте задачи нового проектирования и редактирования ранее созданных на бумаге документов. Для второго случая следует взвесить различные варианты, сравнить время и трудозатраты на их реализацию.

Возможным барьером также могут оказаться родные подразделения нормоконтроля и архива, которые не желают принимать документацию, аргументируя отказ «повышенной лохматостью» растровых линий: глаза привыкли к идеально ровным векторам. Уважаемые господа, принимающие проектную документацию! Визуальное изящество — это, конечно, очень здорово, но поверьте: что танку, что вагону метро абсолютно безразлично, «лохматыми» или ровными линиями была выполнена проектная документация на них. Если нужен проект реставрации крыши, зачем перечерчивать все здание? И откуда, кстати, эти некачественные сканированные чертежи? Чаще всего — из вашего же архива. Кроме того, современное программное обеспечение позволяет оформлять в соответствии с ГОСТом не только векторные, но также растровые и гибридные чертежи.

Кого-то может испугать стоимость: сначала оборудования, потом программного обеспечения. Но когда необходимость перевода документации в электронный вид уже явно подпирает, в работу впрягаются… рядовые проектировщики, перечерчивающие уже начерченное, переделывающие уже сделанное. Сколько стоит потраченное ими время?

Кто-то оправдывает перечерчивание и полную векторизацию лозунгом «На будущее!», но, может, в совсем уже недалеком будущем вы будете счастливым обладателем профессионального сканера и необходимого программного обеспечения, а ваши специалисты все свое время будут отдавать творческой высокооплачиваемой работе, так что инвестиции окупятся в незапланированно короткие сроки…

«САПР и графика» 12'2002