什么是圖像清晰度?
圖像清晰度定義:圖像清晰度是指影像上各細(xì)部影紋及其邊界的清晰程度。
圖像清晰度與分辨率、解析度等的區(qū)別
除了清晰度一詞以外,我們經(jīng)常還可以見到分辨力、分辨率、解析力、解析度、解像力、解像度這些詞語。對于這些詞語分別的含義和所指的具體內(nèi)容是什么,怎樣使用才合適,目前流行的看法是很不統(tǒng)一的,歸納起來主要有3種不見的看法。
1、分辨率就是清晰度?
這是一種普遍的看法。這種看法認(rèn)為,這些詞語的意義是一樣的或者說是一致的,有的人習(xí)慣于用分辨力(率)、分解力、解析力(度)和解像力(度)這一類詞,而另一些人習(xí)慣于用清晰度這一個(gè)詞?;蛘哒f,這些詞的意義是一樣的,但在習(xí)慣上對不同的對象使用不同的詞匯,如習(xí)慣于將清晰度一詞用于電視機(jī),將分辨率一詞用于計(jì)算機(jī)之類的顯示器。
2、分辨率和清晰度是兩回事?
這種意見認(rèn)為清晰度與分辨率(還包括分辨力、解析度、解像度等幾個(gè)詞語)有著本質(zhì)的區(qū)別,它們所指的具體內(nèi)容本來就不一樣。具體說來,清晰度是指人眼宏觀看到的圖像的清晰程度,是由系統(tǒng)和設(shè)備的客觀性能的綜合結(jié)果造成的人們對終圖像的主觀感覺。(雖然是主觀感覺,但不像主觀聽音評價(jià)那樣不能用一個(gè)客觀標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)量,清晰度這種主觀感覺是可以進(jìn)行定量測試的,即可以用黑白相間的線條的粗細(xì)來衡量,并有標(biāo)準(zhǔn)的測試方法和測試圖,其測量數(shù)據(jù)有明確的單位,即電視線TVL)。
而分辨率與清晰度不同,它不是指人的主觀感覺,而是指在攝錄、傳輸和顯示過程中所使用的圖像質(zhì)量記錄指標(biāo),以及顯示設(shè)備自身具有的表現(xiàn)圖像細(xì)致程度的固有屏幕結(jié)構(gòu),說具體點(diǎn)就是指單幅圖像信號的掃描格式和顯示設(shè)備的像素規(guī)格。圖像信號的掃描格式也好,顯示設(shè)備的像素規(guī)格也好,都是用“水平像素×垂直像素”來表達(dá)的,其單位不是“線”,而是“點(diǎn)”。圖像信號的分辨率和顯示設(shè)備的分辨率是制式和規(guī)格決定了的,是固定不變的,而清晰度是因條件而可改變的。清晰度的線數(shù)永遠(yuǎn)小于圖像信號分辨率像素所連成的線數(shù)。比如,對于PAL制電視720×576的掃描格式,其水平像素為720點(diǎn),也就是可以得到720條垂直豎線,但不論用什么高清晰度的顯示器,也不可能獲得720條電視線的水平清晰度。
3、分辨率和清晰度可以互換使用,但概念不同,這種意見實(shí)際上是介于上述兩種極端意見之間的意見。這種意見認(rèn)為:電視系統(tǒng)有一個(gè)清晰度,也可叫分辨率、分解力、解析力和解像度等;電視機(jī)終反映的圖像也有一個(gè)清晰度,也可以叫分辨率、分解力、解析力和解像度等,因此二者是可以互換使用的。但是,二者的概念并不一樣,因此雖然清晰度一詞和分辨率那幾個(gè)詞可以隨便互換使用,但在心目中不能將“電視制式的清晰度”和“電視機(jī)所達(dá)到的圖像清晰度”兩者混淆。
機(jī)器視覺中的清晰度與分辨率
機(jī)器視覺中清晰度與分辨率是完全不同的兩個(gè)概述。清晰度反應(yīng)了圖像的清楚程度,因?yàn)槭褂昧绥R頭等光學(xué)產(chǎn)品,其可以有對焦與不對焦之分,因此在對焦時(shí),可以得到比較清晰的圖像,而對焦不清楚時(shí),圖像會比較模糊。因此清晰度主要是用于描述圖像是否模糊的一種程度。
圖像模糊與清晰
而分辨率或者是解析度、解析力等,則是描述機(jī)器視覺系統(tǒng)中的視覺分辨率的一種表示,即這個(gè)視覺系統(tǒng)理論上少能分析到哪個(gè)程度的物體。其是可以量化的東西。例如同樣使用500萬像素的工業(yè)相機(jī),分辨率為2588×1940,如果其視野為25.88mm,則視覺分辨率為25.88/2588=0.01mm/Pixel,而如果視野縮小一倍,只有12.99mm,則視覺分辨率則變?yōu)?2.99/2588=0.005mm/Pixel,這時(shí)視覺精度已經(jīng)提高了一倍。這對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性與高精度提升是顯著的。視覺精度高,可以減少臨界處產(chǎn)品的誤判;同時(shí)高的視覺分辨率,同樣可以測量到更細(xì)小的目標(biāo)。
上圖為30萬像素拍攝,下圖為130萬像素拍攝下的圖像
上兩幅圖中,目標(biāo)都是一樣的軸,上圖使用的是30萬像素的CCD工業(yè)相機(jī),下圖使用提130萬像素的CMOS工業(yè)相機(jī)。從二張圖中我們可以看到,軸在視野中拍攝都是清楚的,但是這兩個(gè)分辨率卻是不一樣的。理論上視野差不多時(shí),圖3的分辨率應(yīng)該是圖2的兩倍。從實(shí)際情況來看,是不是這樣呢?看下面兩圖:
30萬像素拍攝的圖像放大效果
130萬像素拍攝的放大效果
從上面二圖中可以看到,上圖中邊緣明顯有較多的鋸齒狀,而下圖邊緣要平滑得多,這也就表明,下圖的邊緣細(xì)節(jié)效果會好于上圖。也就說下圖的分辨率比上圖要高。