視覺知識科普——分辨率單位及換算詳解

對于(yú)測試數字成像設備非常重要(yào / yāo)的(de)參數是(shì)分辨率。但有不(bù)同的(de)方式來(lái)表達數碼相機的(de)分辨率，有時(shí)令人(rén)困惑。下面介紹的(de)是(shì)是(shì)最常見的(de)單位。

百萬像素

“這(zhè)台相機有1000萬像素的(de)分辨率”是(shì)我們經常在(zài)廣告上(shàng)看到(dào)的(de)數據，但是(shì)從技術上(shàng)看，這(zhè)是(shì)錯誤的(de)。一(yī / yì ／yí)個(gè)1000萬像素的(de)相機有一(yī / yì ／yí)千萬像素，可以(yǐ)采集鏡頭投射到(dào)傳感器上(shàng)的(de)圖像。但這(zhè)并不(bù)意味着，每個(gè)像素真的(de)擁有關于(yú)圖像内容的(de)有用信息。所以(yǐ)像素的(de)數量與分辨率有些相關，但是(shì)沒有定義它。一(yī / yì ／yí)個(gè)好的(de)1000萬像素攝像機與12或14萬像素攝像機相比，具有相同的(de)分辨率并不(bù)罕見。

LP /mm

指的(de)是(shì)鏡頭的(de)分辨率計算單位，是(shì)鏡頭對于(yú)成像質量傳遞的(de)評判标準；在(zài)模拟時(shí)代中，膠片和(hé / huò)/或鏡頭的(de)分辨率以(yǐ)每毫米線對（LP / mm）表示。此單位表示在(zài)傳感器/膠片平面中，您可以(yǐ)在(zài)一(yī / yì ／yí)毫米内找到(dào)的(de)線對數量。一(yī / yì ／yí)條線對是(shì)一(yī / yì ／yí)條黑線和(hé / huò)一(yī / yì ／yí)條白色的(de)線，方向相同，寬度相同。如果鏡頭的(de)分辨率爲(wéi / wèi)100 LP / mm，則表示在(zài)膠片（或傳感器）上(shàng)投影1毫米内有100條黑線和(hé / huò)100條白線。在(zài)數字時(shí)代中，數字值沒有物理範圍，隻有其在(zài)屏幕上(shàng)或打印中的(de)表示。所以(yǐ)你不(bù)能用這(zhè)個(gè)單位來(lái)表達數字圖像的(de)分辨率。您可以(yǐ)使用LP / mm來(lái)表示鏡頭的(de)分辨率。但是(shì)在(zài)這(zhè)種情況下，您需要(yào / yāo)知道(dào)設備中使用的(de)傳感器的(de)确切尺寸，有時(shí)很難發現，如果無法打開設備，大(dà)部分時(shí)間都不(bù)可能。

LP / pix（cy / px）

正如我們已經表明，LP / mm不(bù)是(shì)數碼相機可以(yǐ)捕捉的(de)分辨率的(de)合适單位，需要(yào / yāo)不(bù)同的(de)單位。一(yī / yì ／yí)個(gè)非常常見的(de)單位是(shì)每個(gè)像素的(de)線對或每個(gè)像素的(de)周期。在(zài)這(zhè)種情況下，我們沒有單位的(de)物理範圍，我們隻描述一(yī / yì ／yí)個(gè)像素可以(yǐ)解析多少個(gè)線對。由于(yú)線對總是(shì)黑線和(hé / huò)白線，因此可以(yǐ)達到(dào)的(de)最大(dà)分辨率是(shì)1/2 LP / pix。所以(yǐ)如果一(yī / yì ／yí)台相機可以(yǐ)解析0.4LP /像素，它将達到(dào)其理論最大(dà)分辨率的(de)80％。這(zhè)樣，人(rén)們可以(yǐ)很容易地(dì / de)比較兩個(gè)相機，看看他(tā)們如何利用他(tā)們擁有的(de)像素量。

LP / PH

如果隻用LP / pix表示分辨率，則不(bù)考慮采樣本身會降低分辨率。所以(yǐ)如果你有0.5 LP / pix的(de)照相機A和(hé / huò)0.4 LP / pix的(de)照相機B，你會說(shuō)A比B好。但是(shì)如果照相機A隻有320像素，而(ér)照相機A有2000像素，那麽照相機B一(yī / yì ／yí)定會在(zài)同一(yī / yì ／yí)場景中顯示更多細節。因此，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)使測試結果與效率（LP / pix）和(hé / huò)像素組合的(de)數量相媲美，将分辨率表示爲(wéi / wèi)每個(gè)圖像高度的(de)線對。在(zài)這(zhè)個(gè)例子(zǐ)中，這(zhè)将導緻160 LP / PH到(dào)800 LP / PH的(de)比較。

PPI

掃描儀更喜歡另一(yī / yì ／yí)個(gè)單位：PPI，每英寸像素。在(zài)掃描儀的(de)情況下，它表示掃描原稿的(de)一(yī / yì ／yí)英寸（25.4毫米）的(de)像素數量。所以(yǐ)如果你測試該設備的(de)分辨率，你需要(yào / yāo)知道(dào)你掃描的(de)對象的(de)大(dà)小。PPI類似于(yú)“像素”。它給出(chū)了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)英寸的(de)像素量，但這(zhè)并不(bù)意味着這(zhè)些像素保存有用的(de)信息。根據我們的(de)經驗，大(dà)多數掃描儀不(bù)能達到(dào)PPI中定義的(de)預期采樣率。所以(yǐ)對于(yú)掃描儀來(lái)說(shuō)，檢查LP / pix是(shì)非常麻煩的(de)，因爲(wéi / wèi)這(zhè)會給你掃描儀的(de)性能。許多掃描儀接近0.5 LP / pix爲(wéi / wèi)200 PPI，但是(shì)在(zài)300 PPI或甚至400 PPI的(de)情況下要(yào / yāo)少得多。隻是(shì)提及，因爲(wéi / wèi)它經常混淆和(hé / huò)使用錯誤：DPI不(bù)同于(yú)PPI。噴墨打印機可以(yǐ)具有非常高的(de)DPI（每英寸點數）。

兆赫

兆赫作爲(wéi / wèi)空間分辨率的(de)單位？在(zài)模拟視頻中，兆赫是(shì)已知的(de)分辨率單位，因爲(wéi / wèi)每條線具有明确的(de)時(shí)間。除了(le／liǎo)數字視頻之(zhī)外，傳輸信号時(shí)沒有明确定義的(de)像素。因此，您可以(yǐ)以(yǐ)μ秒爲(wéi / wèi)單位更好地(dì / de)表示圖像的(de)寬度，如果用毫秒代替LP / mm中的(de)毫米，則最終以(yǐ)兆赫爲(wéi / wèi)單位。

*測量MTF和(hé / huò)/或SFR有幾種方法，所有這(zhè)些方法都有各自的(de)優點和(hé / huò)缺點。

分辨率的(de)單位及轉換

分辨率是(shì)使用斜邊，西門子(zǐ)星或其他(tā)具有增加頻率的(de)常規結構來(lái)測量的(de)。諸如LW / PH，LP / PH或每像素周期的(de)單位與傳感器尺寸和(hé / huò)像素間距無關。他(tā)們隻是(shì)把結果圖像和(hé / huò)頻率内容考慮在(zài)内，而(ér)不(bù)是(shì)關心每個(gè)像素的(de)大(dà)小。像LP / mm，L / mm或Cycles / mm這(zhè)樣的(de)尺寸需要(yào / yāo)關于(yú)傳感器尺寸/像素間距的(de)知識。

下面的(de)表格和(hé / huò)解釋将成爲(wéi / wèi)即将到(dào)來(lái)的(de)ISO 12233修訂版的(de)一(yī / yì ／yí)部分

LW / PH =每個(gè)圖像高度的(de)線寬

LP / mm =每毫米線對

L / mm =每毫米線數

Cycles / mm =每毫米周期

Cycles / pixel =每像素周期

LP / PH =每個(gè)圖像高度的(de)線對

要(yào / yāo)從左列單元轉換到(dào)上(shàng)排單元，請在(zài)其行/列交叉點處使用操作。

空間頻率單位轉換圖

 注1：

45度對角線方向上(shàng)的(de)像素間距不(bù)同于(yú)垂直和(hé / huò)水平方向上(shàng)的(de)像素間距。因此，将該表應用于(yú)對角線方向上(shàng)的(de)測量時(shí)使用對角像素間距。

注2：

有三個(gè)平面用于(yú)确定分辨率，例如LP / mm。它可以(yǐ)在(zài)物體空間，傳感器平面或具有給定輸出(chū)放大(dà)倍數的(de)圖像中。在(zài)大(dà)多數情況下，傳感器平面上(shàng)的(de)分辨率是(shì)重要(yào / yāo)的(de)。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)在(zài)這(zhè)種情況下獲得正确的(de)值，應該将圖像文件縮放到(dào)傳感器尺寸，在(zài)這(zhè)種情況下，傳感器上(shàng)的(de)像素間距等于(yú)圖像文件中的(de)像素間距。