古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)硬件解決方案

摘 要：古籍?dāng)?shù)字化與古籍整理、文獻(xiàn)保護(hù)、文化傳承緊密相關(guān)。文章從古籍?dāng)?shù)字化的概念與意義談起，詳細(xì)介紹了古籍?dāng)?shù)字化的加工流程，并從系統(tǒng)硬件配置入手，完整地設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種通用古籍文獻(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：古籍?dāng)?shù)字化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化的概念與意義

古籍在各類(lèi)文獻(xiàn)中獨(dú)具特色。以國(guó)家圖書(shū)館為例，其古籍文獻(xiàn)資源數(shù)量龐大，種類(lèi)齊全，既包括甲骨、金石、簡(jiǎn)帛、輿圖、善本等珍貴特藏，也包括圖書(shū)、期刊、報(bào)紙、縮微文獻(xiàn)等傳統(tǒng)普通古籍文獻(xiàn)類(lèi)型。無(wú)論線裝古籍，還是碑帖拓本、古地圖，所有古籍文獻(xiàn)資源都蘊(yùn)含著獨(dú)特的文獻(xiàn)價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值，彰顯著古老文明的魅力。據(jù)文化部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)公共圖書(shū)館系統(tǒng)收藏古籍2717.5萬(wàn)冊(cè)件，其中善本229.5萬(wàn)冊(cè)件[1]。如此豐富的古籍資源，為古籍?dāng)?shù)字化建設(shè)提供了可供開(kāi)采的豐富寶藏，成為數(shù)字圖書(shū)館資源建設(shè)不可缺少的重要內(nèi)容。

古籍?dāng)?shù)字化就是從利用和保護(hù)古籍的目的出發(fā)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將常見(jiàn)的語(yǔ)言文字或圖形符號(hào)轉(zhuǎn)化為能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字符號(hào)，從而制成古籍文獻(xiàn)書(shū)目數(shù)據(jù)庫(kù)和古籍全文數(shù)據(jù)庫(kù)，用以揭示古籍文獻(xiàn)信息資源的一項(xiàng)系統(tǒng)工作[2]。

古籍文獻(xiàn)數(shù)字化可以降低原件丟失和損失的風(fēng)險(xiǎn)。古老的文獻(xiàn)、照片都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字化文獻(xiàn)，避免讀者直接使用原件，以減少或避免原件損失的機(jī)率，同時(shí)也可以擴(kuò)大原始文獻(xiàn)的利用范圍。古籍文獻(xiàn)數(shù)字化后，可以產(chǎn)生較原件可靠而功能性更強(qiáng)的數(shù)字資源，這將有利于開(kāi)展古籍文獻(xiàn)研究，從而擴(kuò)大研究范圍。例如：對(duì)手稿字跡的鑒別，對(duì)圖畫(huà)、照片的放大瀏覽等等。古籍?dāng)?shù)字化是數(shù)字圖書(shū)館資源建設(shè)的重要組成部分，數(shù)字圖書(shū)館推廣工程將在全國(guó)范圍內(nèi)依托圖書(shū)館館藏優(yōu)勢(shì)，建成內(nèi)容豐富、類(lèi)型多樣的公共文化資源庫(kù)群。

2 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)工作流程

古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)的工作流程一般可大致分為六個(gè)部分：文獻(xiàn)整理、圖像掃描、圖像處理與質(zhì)檢、文字識(shí)別與質(zhì)檢、數(shù)據(jù)標(biāo)引與質(zhì)檢、數(shù)據(jù)整理。其中，“文字識(shí)別與質(zhì)檢”根據(jù)加工需求為可選流程。圖1為古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)工作流程，各類(lèi)古籍文獻(xiàn)依據(jù)類(lèi)型的差異在數(shù)字化細(xì)節(jié)上會(huì)有所不同。

根據(jù)古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)工作流程圖可以得出，完成古籍文獻(xiàn)加工的單條流水線主要包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）文獻(xiàn)整理：待加工的文獻(xiàn)存放在專(zhuān)門(mén)的資料管理室，由相關(guān)人員統(tǒng)一上架登記，保護(hù)文獻(xiàn)安全；需借出做加工和歸還的文獻(xiàn)需要登記入冊(cè)，統(tǒng)計(jì)書(shū)目信息和文獻(xiàn)數(shù)量；

（2）圖像掃描：按照加工要求對(duì)古籍文獻(xiàn)進(jìn)行掃描，對(duì)掃描圖像進(jìn)行命名、旋轉(zhuǎn)等；

（3）圖像處理：應(yīng)用專(zhuān)用圖像整理工具，自動(dòng)檢查整理圖像的DPI與圖像模式，主要包括批量進(jìn)行傾斜校對(duì)，調(diào)整傾斜度、統(tǒng)一畫(huà)布尺寸、調(diào)整dpi、去除黑邊等操作、糾正文件名命名、建立圖像索引等，處理完成后導(dǎo)入數(shù)字化加工管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)分發(fā)與流轉(zhuǎn)，系統(tǒng)會(huì)在流水線上自動(dòng)派發(fā)任務(wù)；

（4）OCR識(shí)別：應(yīng)用專(zhuān)業(yè)OCR識(shí)別軟件依照文獻(xiàn)數(shù)字化加工要求進(jìn)行全文或特定的文字識(shí)別；

（5）OCR數(shù)據(jù)質(zhì)檢：完成字體切分、校對(duì)，從而做到一字一框，精確對(duì)位，同時(shí)進(jìn)行聚類(lèi)校對(duì)，將一批次中所有同一個(gè)字的字形聚集到一起，選出與標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)不一樣的那一個(gè)進(jìn)行標(biāo)紅，為下一步錯(cuò)字修改做準(zhǔn)備；完成錯(cuò)字修改，操作員通過(guò)管理客戶端可以實(shí)時(shí)讀取到上一步的校對(duì)結(jié)果，并進(jìn)行錯(cuò)誤修改，修改完的字體會(huì)有高級(jí)人員校對(duì)；如遇操作員識(shí)別不了的字體，也可留給高級(jí)人員糾正。

（6）版式還原：包括原有版式編輯還原、XML排版、PDF排版、調(diào)整字體、字號(hào)、字間距、標(biāo)題格式等內(nèi)容；

（7）成品全檢：根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)字化加工項(xiàng)目的特點(diǎn)，應(yīng)用成品檢查工具，對(duì)每批完成數(shù)據(jù)進(jìn)行成品檢查。對(duì)出錯(cuò)的部分，按照誰(shuí)做誰(shuí)修改的原則，由管理系統(tǒng)返回給操作員進(jìn)行修改。

3 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)

參照古籍文獻(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)工作的一般流程，可以將加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)為包含軟硬件運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)字化專(zhuān)用采集和輸出設(shè)備、數(shù)字化加工管理軟件等幾大部分。整個(gè)古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)硬件架構(gòu)中將包含服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、加工工作站（終端PC機(jī)）、各類(lèi)型掃描儀及網(wǎng)絡(luò)集成等。

3.1 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3.2 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)軟件

古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)軟件可分為數(shù)字化加工管理系統(tǒng)軟件和文獻(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件兩大部分。軟件系統(tǒng)部署在服務(wù)器端和工位的PC機(jī)端。目前市面上成品數(shù)字化管理及生產(chǎn)系統(tǒng)軟件很多也比較成熟，可以依據(jù)古籍文獻(xiàn)數(shù)字化的具體要求直接采購(gòu)使用。

3.3 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計(jì)

古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)服務(wù)器可設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)庫(kù)及管理服務(wù)器2臺(tái)，互做雙機(jī)熱備，部署數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、文獻(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)和數(shù)字化加工管理系統(tǒng)。其中一臺(tái)兼做數(shù)據(jù)封裝服務(wù)器和數(shù)據(jù)自動(dòng)處理服務(wù)器，另外一臺(tái)兼做元數(shù)據(jù)控制服務(wù)器和FTP服務(wù)器。由于有頻繁的數(shù)據(jù)處理，因此這2臺(tái)服務(wù)器建議為大內(nèi)存和多CPU。文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)服務(wù)器2臺(tái)，參考配置如下：

☆4路PC服務(wù)器，配4顆Intel8核CPU。

☆內(nèi)存至少為128GB，硬盤(pán)至少配2塊1TB SAS 高速盤(pán)，做RAID1

☆至少配2個(gè)千兆網(wǎng)口，1個(gè)萬(wàn)兆光口

☆配DVD，冗余電源和風(fēng)扇。

3.4 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

采用IP-SAN磁盤(pán)陣列作為加工系統(tǒng)存儲(chǔ)。目前各家IP-SAN廠商已研發(fā)出自己的卷共享軟件并能免費(fèi)提供，并且其iSCSI口已支持到萬(wàn)兆（10G）。iSCSI技術(shù)是一種新儲(chǔ)存技術(shù)，該技術(shù)是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(luò)（Ethernet）技術(shù)結(jié)合，使服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可與IP-SAN儲(chǔ)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。文獻(xiàn)數(shù)字化加工過(guò)程中，由于有多路的請(qǐng)求對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量頻繁的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，存儲(chǔ)控制器的緩存大小對(duì)響應(yīng)性能尤為重要，因此要求存儲(chǔ)系統(tǒng)至少需要128G緩存，且具備一定的擴(kuò)展能力。存儲(chǔ)系統(tǒng)IP-SAN的具體要求如下：

☆雙控制器，緩存為128G，有至少一倍以上的擴(kuò)展能力；

☆提供至少8個(gè)iSCSC 10G接口；

☆一定容量的SAS高速硬盤(pán)用于數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)和數(shù)據(jù)頻繁交換區(qū)；

☆一定容量的SAS 低速硬盤(pán)用于掃描和加工數(shù)據(jù)的保存；

☆免費(fèi)提供原廠的卷共享軟件和管理軟件。

3.5 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備應(yīng)滿足2臺(tái)配有萬(wàn)兆光口的服務(wù)器連接，8個(gè)iSCSI口IP-SAN連接，同時(shí)提供相應(yīng)數(shù)量的千兆網(wǎng)絡(luò)端口，能滿足古籍文獻(xiàn)加工區(qū)工位PC終端網(wǎng)絡(luò)接口的連接需求。

3.6 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)PC終端設(shè)計(jì)

依據(jù)古籍文獻(xiàn)數(shù)字化年加工量要求，可相應(yīng)配置加工系統(tǒng)終端PC機(jī)數(shù)量，具體配置如下：

☆CPU：Intel I5，內(nèi)存8G，硬盤(pán)1TB

☆2個(gè)千兆網(wǎng)口，配DVDRW

☆19寸液晶顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)

☆預(yù)裝Windows7 32bit操作系統(tǒng)軟件。

3.7 古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)掃描儀設(shè)計(jì)

古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)中服務(wù)器、存儲(chǔ)、終端PC和網(wǎng)絡(luò)集成這些硬件部分是通用的，主要的差異化來(lái)源于數(shù)字化加工的古籍文獻(xiàn)類(lèi)型所帶來(lái)的區(qū)別。古籍文獻(xiàn)資源種類(lèi)繁多，具有尺寸大小不一、載體材質(zhì)各不相同等諸多特點(diǎn)，這就要求古籍?dāng)?shù)字化加工系統(tǒng)要依據(jù)古籍文獻(xiàn)的資源類(lèi)型，采用不同的前端掃描輸入設(shè)備。

（1）2A0幅面彩色古籍仿真掃描儀（適合大幅面文物、藝術(shù)品、古籍、圖書(shū)、報(bào)紙、字畫(huà)、畫(huà)冊(cè)、地圖等稿件）

主要性能參數(shù)指標(biāo)：

☆頂置式掃描頭，非接觸掃描，

☆承稿臺(tái)可掃描幅面：≥1800mm×1200mm ，承稿臺(tái)采用特殊耐磨的合成材料，采集過(guò)程不會(huì)損害古籍原稿，

☆光學(xué)分辨率調(diào)節(jié)范圍：≥300Dpi至1000Dpi，

☆全自動(dòng)設(shè)定：對(duì)焦、曝光時(shí)間、黑白平衡、幅面探測(cè)、自動(dòng)裁切頁(yè)面等

☆輸出： （彩色）≥42-bit，（灰度）≥12-bit，（黑白）≥1-bit

輸出圖像格式：TIFF、TIFF G4、TIFF Multipage、TIFF LZW、DNG、PNG、JPEG、JPEG2000、PDF等等

（2）A1幅面彩色掃描儀（適合文物、古籍、圖書(shū)、報(bào)紙、字畫(huà)、地圖等單頁(yè)或裝訂成冊(cè)稿件）

主要性能參數(shù)指標(biāo)：

☆頂置式掃描頭，臺(tái)式非接觸掃描，自動(dòng)開(kāi)啟式玻璃面板托書(shū)臺(tái)

☆最大原件尺寸：880×640 mm（超A1）

☆光學(xué)分辨率：600×600 dpi

☆掃描速度（彩色，A1）：6.5秒/300dpi，12.3秒/600dpi

☆掃描模式：36 位彩色，12 位灰度，1 位黑白二值

☆原稿厚度：書(shū)本厚度最大為240mm，打開(kāi)最大尺寸為1070 x675 mm

☆掃描方式：高解析度掃描鏡頭，8 線對(duì)/毫米，高精度掃描頭鏡頭，不失真，景深達(dá)50 毫米/2英寸

☆輸出圖像格式：TIFF 不壓縮，TIFF G4，JPEG，JP2，PDF，多頁(yè)TIFF，BNMP，PCS

（3）A2幅面彩色古籍仿真掃描儀（適合古籍、報(bào)紙、字畫(huà)、地圖等單頁(yè)或裝訂成冊(cè)稿件）

主要性能參數(shù)指標(biāo)：

☆頂置式掃描頭，臺(tái)式非接觸掃描，帶完整的托書(shū)臺(tái)，自動(dòng)開(kāi)啟式玻璃壓稿臺(tái)

☆最大原件尺寸：635×460mm（超A2）

☆光學(xué)分辨率：600×600dpi

☆掃描速度（彩色，A2）：3.5秒/300dpi，6.0秒/600dpi

☆掃描模式：36位彩色、12 位灰度，1 位黑白二值

☆原稿厚度：書(shū)本最大厚度為150毫米

☆掃描稿臺(tái)：連機(jī)書(shū)稿臺(tái)（可選90 度開(kāi)合電動(dòng)壓稿玻璃）

☆掃描方式：自動(dòng)對(duì)焦，景深達(dá)50 毫米

☆輸出圖像格式：TIFF ，TIFF G4，JPEG，JP2，PDF，多頁(yè)TIFF，BNMP，PCS

（4）A3幅面零邊距掃描儀（適合裝訂成冊(cè)的普通古籍掃描）

主要性能參數(shù)指標(biāo)：

☆進(jìn)紙方式：平臺(tái)式，邊距：不超過(guò)2mm，影像感應(yīng)器：CCD 影響感應(yīng)器

☆光學(xué)解析度：600 dpi，灰階模式：8 位元，彩色模式：24 位元

☆最大紙張規(guī)格：11.8 x 17 英吋 （299 x 431 公厘）

☆掃描速度： B&W@200 dpi， A3 ： 7 秒

（5）V型彩色古籍仿真掃描儀（適合高精度古籍、拓片、輿圖、卷軸、實(shí)物拍照）

主要性能參數(shù)指標(biāo)：

☆頂置式掃描頭，臺(tái)式非接觸掃描，帶完整的托書(shū)臺(tái)

☆最大原件尺寸≥455×315mm（超A3）

☆光學(xué)分辨率≥600×600dpi

☆掃描模式： 36位彩色，12位灰度，1位黑白

☆原稿厚度：書(shū)本最大厚度≥150毫米，可承受重量≥20公斤

☆掃描稿臺(tái)：V型臺(tái)可120°調(diào)整，V型玻璃臺(tái)由掃描程序自動(dòng)控制升降。

☆掃描方式：自動(dòng)對(duì)焦，景深≥50 毫米

☆全自動(dòng)設(shè)置：對(duì)焦，曝光時(shí)間，白平衡，格式檢測(cè)

☆圖像加強(qiáng)：糾偏，閾值，消手指，曲率校正

☆輸出圖像格式：TIFF， TIFF G4， 多頁(yè) TIFF， TIFF 12 Bits， JPEG， BMP， JPEG 2000， PDF，多頁(yè) PDF

以上列舉了目前市場(chǎng)主流的各類(lèi)幅面掃描輸入設(shè)備類(lèi)型及主要性能參數(shù)指標(biāo)，在古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)搭建時(shí)可以依據(jù)古籍文獻(xiàn)類(lèi)型有針對(duì)性配置選用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從系統(tǒng)架構(gòu)的角度給出了古籍文獻(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)通用方案。古籍文獻(xiàn)數(shù)字化加工系統(tǒng)的生產(chǎn)流程是古籍文獻(xiàn)的掃描、存儲(chǔ)、OCR識(shí)別、標(biāo)識(shí)、質(zhì)檢、成品等工作。作為文獻(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)，除了硬件設(shè)備本身要具有實(shí)用、易搭建、可擴(kuò)展、故障率低、維護(hù)方便等特點(diǎn)之外，畢竟文獻(xiàn)數(shù)字化還是一個(gè)有人參與的復(fù)雜過(guò)程，文獻(xiàn)數(shù)字化的掃描工作是快速機(jī)械化的，而成品古籍?dāng)?shù)字資源的生產(chǎn)是由人工加軟件完成，這兩者之間存在著加工能力的不同，而整個(gè)生產(chǎn)又在一個(gè)統(tǒng)一的管理系統(tǒng)中完成，因此這兩個(gè)環(huán)節(jié)之間相應(yīng)的硬件設(shè)備要做好匹配。當(dāng)然還包括應(yīng)用軟件與服務(wù)器性能的匹配，掃描及加工古籍?dāng)?shù)字資源容量與存儲(chǔ)容量的匹配，在統(tǒng)一管理下的加工系統(tǒng)生產(chǎn)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的匹配，另外還包括了加工場(chǎng)地生產(chǎn)環(huán)境（溫度、濕度、新風(fēng)）與生產(chǎn)設(shè)備的匹配等等，實(shí)際系統(tǒng)搭建的時(shí)候只有充分考慮到這些差異化的因素，做好各分系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配置，才能保證古籍?dāng)?shù)字化加工系統(tǒng)工作全流程的順暢高效。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

陳英敏（1972-），男，國(guó)家圖書(shū)館數(shù)字資源部工程師，主要研究方向?yàn)槲墨I(xiàn)數(shù)字化加工。