圖像處理中分辨率的概念及應(yīng)用

員青澤

文章編號(hào)：1672-5913(2009)06-0131-02

摘要：分辨率的合理選取是影響圖像處理效果的一個(gè)重要因素。本文在明晰分辨率概念的基礎(chǔ)上，分析了分辨率對(duì)圖象輸出的影響，就圖像處理中分辨率的應(yīng)用作了探討，提出了分辨率選取的一般規(guī)律。

關(guān)鍵詞：圖像處理；分辨率；像素；選定

中圖分類號(hào)：G644

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 引言

圖像處理各環(huán)節(jié)中分辨率的選取對(duì)于圖像的輸出效果是至關(guān)重要的。然而圖象處理的整個(gè)過程涉及到圖像分辨率、打印分辨率、掃描分辨率和顯示分辨率等多個(gè)概念，這些概念又涉及到圖形圖像、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、出版印刷和辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域，理解這些概念的區(qū)別，根據(jù)圖象的最終輸出需求選擇正確的分辨率是圖象處理從業(yè)人員最容易混淆和必須解決的問題。本文對(duì)圖像處理中分辨率的概念及應(yīng)用作出了有益的探討，提出了分辨率選取的一般規(guī)律。

2圖像處理中分辨率的概念

1.2.1圖像分辨率顯示分辨率

計(jì)算機(jī)中數(shù)字化的圖形圖像有兩種，一種是通過“數(shù)學(xué)計(jì)算”而顯示的矢量圖，它與分辨率無關(guān)，一種是通過像素直接顯示的位圖，它與分辨率有關(guān)。位圖是由像素組成的，若干像素的集合就形成了色彩鮮艷、層次豐富的位圖，位圖中的每個(gè)像素都有各自的位置、色相、飽和度和明度等信息，例如1000萬像素的圖像它就是由1000萬個(gè)像素組成的。

圖像的分辨率是指單位長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)，通常用每英寸長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)來表示，以ppi為單位(pixels per inch)。在同樣的顯示尺寸的前提下，高分辨率的圖像包含的像素比低分辨率的圖像要多，因此其中的像素相對(duì)來說較小。例如：1英寸見方的圖像，在72ppi的分辨率下包含了5184個(gè)像素(72×72)，而同樣的1英寸見方的圖像，在300ppi的分辨率下包含了90，000個(gè)像素(300×300)。由于圖像的尺寸相同，顯然300ppi分辨率的圖像的像素大小要比72ppi分辨率圖像的像素要小得多。通常高分辨率的圖像通常比低分辨率圖像包含更多的細(xì)節(jié)和敏感的顏色轉(zhuǎn)變，圖像的分辨率越大，圖像越清晰，圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)越好。

2.2.2掃描儀分辨率

掃描儀分辨率反映的是掃描儀對(duì)被掃描物體或圖像的解析能力。掃描儀分辨率分為光學(xué)分辨率和軟件插值分辨率。光學(xué)分辨率是指掃描儀的光學(xué)部件CCD在每英寸長(zhǎng)度上所能捕捉到的實(shí)際光點(diǎn)數(shù)，是掃描儀的真實(shí)分辨率，以dpi為單位(dots per inch)。標(biāo)稱分辨率為1200dpi的掃描儀，其光學(xué)分辨率只有400dpi-600 dpi，其余部分是由軟件插值方式得到的。光學(xué)掃描的光點(diǎn)數(shù)與軟件插值方式增加的點(diǎn)數(shù)與輸出的像素是一一對(duì)應(yīng)的，掃描分辨率直接轉(zhuǎn)化成圖像的分辨率。

3.2.3打印機(jī)分辨率

打印機(jī)分辨率是打印機(jī)顯示圖象色調(diào)和顏色等信息的能力。打印機(jī)分辨率以每英寸墨點(diǎn)的數(shù)目來度量，以dpi為單位(dots per inch)。具有較高 dpi 的打印機(jī)能產(chǎn)生較平滑和較清晰的輸出。

4.2.4顯示器分辨率

顯示器分辨率通常由顯示器上每英寸點(diǎn)陣或像素?cái)?shù)目來度量，以dpi為單位(dots per inch)。顯示器的典型分辨率約為72 dpi。

顯示器顯示圖像時(shí)，圖像的像素被直接轉(zhuǎn)化成顯示器的點(diǎn)陣(或像素)。因此當(dāng)圖像分辨率高于顯示器分辨率時(shí)，屏顯圖像大于它指定的輸出尺寸。例如：在一個(gè)72dpi的顯示器上顯示一個(gè)1英寸見方144 ppi的圖像，它看起來會(huì)有2英寸見方大小。因?yàn)轱@示器僅能以72 dpi的分辨率來顯示，它需要2英寸見方來顯示一個(gè)1英寸見方144 ppi的圖像。

5.2.5印刷線數(shù)(印刷分辨率)

印刷線數(shù)單位為lpi(line per inch每英寸的線數(shù))，印刷的品質(zhì)由印刷線數(shù)的大小來表示。

2圖像分辨率對(duì)輸出的影響

當(dāng)圖像由計(jì)算機(jī)進(jìn)行打印、顯示時(shí)，硬件設(shè)備在輸出介質(zhì)上的最小顯示點(diǎn)(點(diǎn)陣)(dots)，以及由掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等進(jìn)行成像輸入時(shí)，硬件設(shè)備對(duì)物體、圖像的最小解析點(diǎn)(dots)與圖像中的像素通常不是一一對(duì)應(yīng)的。不管圖像在屏幕上顯示還是在紙上打印，只有當(dāng)圖像分辨率與輸出設(shè)備的分辨率相匹配才能獲得最佳效果。如果不匹配將產(chǎn)生以下效果： 1)如果圖像分辨率比輸出設(shè)備的分辨率低，就會(huì)出現(xiàn)用多個(gè)點(diǎn)(點(diǎn)陣)(dots)來顯示1個(gè)像素(pixels)，圖像輸出的清晰度會(huì)下降。例如用72 dpi的顯示器上顯示一個(gè)分辨率為1ppi的圖像，顯示器就要用5184個(gè)點(diǎn)陣(72 *72)來顯示1個(gè)像素，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)馬賽克。2)如果圖像分辨率比輸出設(shè)備的分辨率高，就會(huì)要求硬件用1個(gè)點(diǎn)(點(diǎn)陣)(dots)來顯示多個(gè)像素(pixels)，顯然這是做不到的，在顯示或打印過程只能刪除額外的像素，降低圖像的細(xì)節(jié)和質(zhì)量。

3圖像處理中分辨率的應(yīng)用

1.3.1掃描儀分辨率的選定

掃描儀分辨率的選定既要考慮最終的輸出分辨率，也要考慮圖像的縮放系數(shù)(縮放系數(shù)=輸出尺寸/原圖尺寸)。

(1) 屏幕顯示用掃描儀分辨率的選定

由于常見顯示器的分辨率為72 dpi，所以掃描圖像僅用于屏幕顯示時(shí)(如通過網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行圖像發(fā)布)，當(dāng)顯示時(shí)圖像尺寸不變時(shí)，那么掃描分辨率直接設(shè)定為72dpi即可；當(dāng)掃描所得的圖像要放大顯示時(shí)，掃描儀的分辨率由下式確定

掃描分辨率=縮放系數(shù)×72 dpi

(2) 打印機(jī)用掃描儀分分辨率的選定

打印機(jī)用圖像分辨率的選定需要考慮的因素較多，下面分連續(xù)色調(diào)打印機(jī)打印和非連續(xù)色調(diào)打印機(jī)打印來討論。

所謂連續(xù)色調(diào)打印機(jī)是指每一個(gè)打印點(diǎn)(dot)都能表現(xiàn)出24bit色彩中的任何一種色彩，或是156灰階中的任何一種灰階。其打印點(diǎn)(dot)與圖像的像素一一對(duì)應(yīng)，常見的連續(xù)色調(diào)打印機(jī)為熱升華打印機(jī)。此時(shí)

掃描分辨率=縮放系數(shù)×打印分辨率

所謂非連續(xù)色調(diào)打印機(jī)是指每一個(gè)打印點(diǎn)(dot)不能表現(xiàn)出完整的24bit色彩。常見的彩色激光打印機(jī)和彩色噴墨打印機(jī)等屬于非連續(xù)色調(diào)打印機(jī)，這類非連續(xù)色調(diào)打印機(jī)所標(biāo)的打印分辨率通常是4色打印分辨率之和，也即每種顏色的打印分辨率只有標(biāo)稱打印分辨率的1/4。從這點(diǎn)上說，在考慮掃描分辨率時(shí)，首先必須將這些打印機(jī)的分辨率除以4來考慮。

掃描分辨率=縮放系數(shù)×打印分辨率/4

(3) 印刷用掃描儀分辨率的選定

掃描圖像用作印刷時(shí)，掃描分辨率習(xí)慣上是印刷的lpi值即印刷線數(shù)乘以Q值。

掃描分辨率=印刷線數(shù)×Q

一般情況下印刷精美雜志的印刷線數(shù)約為175，普通印刷品的印刷線數(shù)約為133～150，報(bào)紙則為65～85；通常Q值取1.5～2。

2.3.2 在軟件中對(duì)圖像的尺寸和分辨率進(jìn)行設(shè)置

不管是通過掃描、軟件創(chuàng)建還是相機(jī)輸入所得的數(shù)字圖像，其圖像的尺寸和圖像分辨率只有在圖像處理軟件中根據(jù)輸出要求進(jìn)行設(shè)置才能獲得最佳效果。下面以Photoshop cs3、分辨率為600dpi的熱升華打印機(jī)為平臺(tái)，把一幅2英寸×1英寸的原圖掃描后放大到4英寸×2英寸的輸出圖像為例來說明。

由于使用的是續(xù)色調(diào)打印機(jī)，縮放系數(shù)=4/2=2,掃描儀的分辨率=縮放系數(shù)×打印分辨率=2×600dpi=1200 dpi。所以掃描到Photoshop中的圖像分辨率為1200ppi，圖像的尺寸不能自動(dòng)放大，圖像大小仍為2英寸×1英寸。

在Photoshop中打開掃描得到的圖像，選擇“圖像”菜單中的“圖像大小”命令，出現(xiàn)如圖1所示的對(duì)話框。在文檔大小一欄中，寬度為2英寸，高度為1英寸，分辨率為1200ppi，這是掃描得到的圖像數(shù)據(jù)。去掉“重定圖像像素”復(fù)選框(鎖定了像素大小)；將分辨率的參數(shù)修改為600ppi，其結(jié)果是Photoshop根據(jù)鎖定的像素大小和600 ppi的分辨率，將文檔大小一欄中的寬度、高度值自動(dòng)調(diào)整為2英寸和1英寸，如圖2所示。設(shè)置完成后，將處理好的圖像存盤。

4結(jié)語

本文通過對(duì)圖像分辨率、打印分辨率、掃描分辨率和顯示分辨率等多個(gè)概念的分析，討論了明辨分辨率對(duì)圖像

輸出的影響，就圖像處理中分辨率的應(yīng)用作了探討，提出了分辨率選取的一般規(guī)律，希望能對(duì)圖象處理從業(yè)人員根據(jù)圖像的最終輸出需求選擇正確的分辨率起到幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

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