圖像處理中分辨率的概念及應用

員青澤

文章編號：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重要因素。本文在明晰分辨率概念的基礎上，分析了分辨率對圖象輸出的影響，就圖像處理中分辨率的應用作了探討，提出了分辨率選取的一般規律。

關鍵詞：圖像處理；分辨率；像素；選定

中圖分類號：G644

文獻標識碼：B

1 引言

圖像處理各環節中分辨率的選取對于圖像的輸出效果是至關重要的。然而圖象處理的整個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概念，這些概念又涉及到圖形圖像、計算機應用、出版印刷和辦公自動化等領域，理解這些概念的區別，根據圖象的最終輸出需求選擇正確的分辨率是圖象處理從業人員最容易混淆和必須解決的問題。本文對圖像處理中分辨率的概念及應用作出了有益的探討，提出了分辨率選取的一般規律。

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

計算機中數字化的圖形圖像有兩種，一種是通過“數學計算”而顯示的矢量圖，它與分辨率無關，一種是通過像素直接顯示的位圖，它與分辨率有關。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1000萬個像素組成的。

圖像的分辨率是指單位長度上的像素數，通常用每英寸長度上的像素數來表示，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節和敏感的顏色轉變，圖像的分辨率越大，圖像越清晰，圖像的細節表現越好。

2.2.2掃描儀分辨率

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

3.2.3打印機分辨率

打印機分辨率是打印機顯示圖象色調和顏色等信息的能力。打印機分辨率以每英寸墨點的數目來度量，以dpi為單位(dots per inch)。具有較高 dpi 的打印機能產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陣或像素數目來度量，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，圖像的像素被直接轉化成顯示器的點陣(或像素)。因此當圖像分辨率高于顯示器分辨率時，屏顯圖像大于它指定的輸出尺寸。例如：在一個72dpi的顯示器上顯示一個1英寸見方144 ppi的圖像，它看起來會有2英寸見方大小。因為顯示器僅能以72 dpi的分辨率來顯示，它需要2英寸見方來顯示一個1英寸見方144 ppi的圖像。

5.2.5印刷線數(印刷分辨率)

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

2圖像分辨率對輸出的影響

當圖像由計算機進行打印、顯示時，硬件設備在輸出介質上的最小顯示點(點陣)(dots)，以及由掃描儀、數碼相機等進行成像輸入時，硬件設備對物體、圖像的最小解析點(dots)與圖像中的像素通常不是一一對應的。不管圖像在屏幕上顯示還是在紙上打印，只有當圖像分辨率與輸出設備的分辨率相匹配才能獲得最佳效果。如果不匹配將產生以下效果： 1)如果圖像分辨率比輸出設備的分辨率低，就會出現用多個點(點陣)(dots)來顯示1個像素(pixels)，圖像輸出的清晰度會下降。例如用72 dpi的顯示器上顯示一個分辨率為1ppi的圖像，顯示器就要用5184個點陣(72 *72)來顯示1個像素，顯示器上就會出現馬賽克。2)如果圖像分辨率比輸出設備的分辨率高，就會要求硬件用1個點(點陣)(dots)來顯示多個像素(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，降低圖像的細節和質量。

3圖像處理中分辨率的應用

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(縮放系數=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(如通過網頁進行圖像發布)，當顯示時圖像尺寸不變時，那么掃描分辨率直接設定為72dpi即可；當掃描所得的圖像要放大顯示時，掃描儀的分辨率由下式確定

掃描分辨率=縮放系數×72 dpi

(2) 打印機用掃描儀分分辨率的選定

打印機用圖像分辨率的選定需要考慮的因素較多，下面分連續色調打印機打印和非連續色調打印機打印來討論。

所謂連續色調打印機是指每一個打印點(dot)都能表現出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(dot)與圖像的像素一一對應，常見的連續色調打印機為熱升華打印機。此時

掃描分辨率=縮放系數×打印分辨率

所謂非連續色調打印機是指每一個打印點(dot)不能表現出完整的24bit色彩。常見的彩色激光打印機和彩色噴墨打印機等屬于非連續色調打印機，這類非連續色調打印機所標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稱打印分辨率的1/4。從這點上說，在考慮掃描分辨率時，首先必須將這些打印機的分辨率除以4來考慮。

掃描分辨率=縮放系數×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，掃描分辨率習慣上是印刷的lpi值即印刷線數乘以Q值。

掃描分辨率=印刷線數×Q

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

2.3.2 在軟件中對圖像的尺寸和分辨率進行設置

不管是通過掃描、軟件創建還是相機輸入所得的數字圖像，其圖像的尺寸和圖像分辨率只有在圖像處理軟件中根據輸出要求進行設置才能獲得最佳效果。下面以Photoshop cs3、分辨率為600dpi的熱升華打印機為平臺，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。

由于使用的是續色調打印機，縮放系數=4/2=2,掃描儀的分辨率=縮放系數×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，出現如圖1所示的對話框。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據。去掉“重定圖像像素”復選框(鎖定了像素大小)；將分辨率的參數修改為600ppi，其結果是Photoshop根據鎖定的像素大小和600 ppi的分辨率，將文檔大小一欄中的寬度、高度值自動調整為2英寸和1英寸，如圖2所示。設置完成后，將處理好的圖像存盤。

4結語

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

輸出的影響，就圖像處理中分辨率的應用作了探討，提出了分辨率選取的一般規律，希望能對圖象處理從業人員根據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：

[1] 周建國,呂娜. Photoshop cs圖像處理一冊通[M]. 人民郵電出版社,2007.

[2] 郭詮水. 輕輕松松學用掃描儀[M]. 北京希望電子出版社,2001.