线对和像素在图像分辨率中有何关联?

信息处理 图像处理 计算机视觉 图片
2022-02-18 04:37:12

我希望这是问这个问题的正确地方。如果没有,请给我介绍一个更好的地方,谢谢。现在回答我的问题,

我正在学习数字图像处理,而我正在阅读的书正在讨论空间分辨率。他们根据线对讨论空间分辨率。他们谈论用暗线和亮线对构建图表,以及线对的宽度如何是亮线和暗线的宽度。这就是本书提供的关于线对的所有信息,我真的不明白它们在数字图像形成和分辨率中扮演什么角色。

在图像形成的背景下,特别是在相机中,线对实际上对应或表示什么?我的书中有一个问题,即相机在拍摄主体图像时能够解决多少线对/毫米。它给出了相机中 CCD 的尺寸,以及 CCD 中垂直和水平方向的元素数量。CCD的线对/毫米是什么意思?这是否类似于每个 CCD 元件将解析的像素数?我只是不清楚相机中的线对是如何实现的。

我希望这个问题是有道理的。我是一名计算机科学专业的学生,​​所以对信号处理没有做太多的事情,但我想更好地了解图像是如何形成的,以及它们的空间分辨率能力。

2个回答

光学系统的空间分辨能力是指其区分最接近(可能是最微小)细节的能力。一对线之间的距离可以衡量它们之间的距离有多小,而它们仍然彼此分开。分辨率取决于几个因素,例如亮度级别、颜色和观看环境。

这些分辨率图表旨在测试光学设备和系统。考虑从固定距离观看的两条线,它们彼此相隔众所周知,随着越来越小,经过某个阈值后,您将无法再分辨出有两条线:它们看起来像一条线。线间距是您在该观看条件下的光学分辨率的极限。为了摆脱对观看距离的依赖,分辨率以角度单位表示。dddmin

对于相机系统也是如此。它的空间分辨率受两个因素的限制;首先是镜头的分辨率极限(它的锐度),然后是 CMOS/CCD 传感器网格的分辨率极限(它的采样密度)。

此答案应Fat32 的答案一起阅读。

整个电光成像的东西很复杂,而且总是有更多的细节要绊倒。在这种情况下,我认为以下三点将为您解决问题:

给定一个具有完美分辨率的光学系统,图像将被投射到传感器芯片的表面上。如果您知道镜头特性(焦距、f 值、畸变)和到目标的距离,那么您可以使用几何图形准确计算出该图像应该是什么。在这一点上,没有信号丢失,因为我们处于柏拉图的完美事物之地。我提到它是因为您试图在对象空间中以 mm 为单位进行思考,但最终您需要将其转换为传感器上的μm

光学系统(在某种程度上是传感器)会使图像模糊。这通常是人们在想到光学分辨率时所想到的。想象一下,看着一组白色和黑色线条,并根据它们是清晰还是模糊来区分它们。通常是人们在想到光学分辨率时所想到的。当您观察某个点光源时形成的点称为“模糊点”,模糊点的大小是一个重要的系统参数。

如果来自光学系统和传感器的模糊明显小于一个像素,则可能会出现空间混叠*。例如,如果您有一对非常清晰的线条投射到一个像素列上,您只会看到一条 50% 的灰色垂直线。如今,许多廉价的光学系统往往具有足够高的像素数,以至于像素小于模糊点。这意味着光学模糊形成了某种抗锯齿滤镜,您无需担心传感器的几何形状。真正好的相机和像素数低的深奥传感器仍然倾向于受到传感器像素大小的限制。

所以,底线:

  • 镜头的几何特性和您所看到的内容决定了传感器上线条的密度。
  • 光学和电光模糊决定了有多少线条被涂抹在像素上。
  • 像素本身的密度、线密度和模糊量决定了光学混叠是否是一个问题,如果是,它将如何表现。

* 空间混叠是一个很长的主题,并且有信息,所以谷歌吧。或者看看你的书——它真的应该在那里。