图像处理中分辨率的概念及应用

文章编号：1672-5913(2009)06-0131-02

摘要：分辨率的合理选取是影响图像处理效果的一个重要因素。本文在明晰分辨率概念的基础上，分析了分辨率对图象输出的影响，就图像处理中分辨率的应用作了探讨，提出了分辨率选取的一般规律。

关键词：图像处理；分辨率；像素；选定

中图分类号：G644

文献标识码：B

1 引言

图像处理各环节中分辨率的选取对于图像的输出效果是至关重要的。然而图象处理的整个过程涉及到图像分辨率、打印分辨率、扫描分辨率和显示分辨率等多个概念，这些概念又涉及到图形图像、计算机应用、出版印刷和办公自动化等领域，理解这些概念的区别，根据图象的最终输出需求选择正确的分辨率是图象处理从业人员最容易混淆和必须解决的问题。本文对图像处理中分辨率的概念及应用作出了有益的探讨，提出了分辨率选取的一般规律。

2图像处理中分辨率的概念

1.2.1图像分辨率显示分辨率

计算机中数字化的图形图像有两种，一种是通过“数学计算”而显示的矢量图，它与分辨率无关，一种是通过像素直接显示的位图，它与分辨率有关。位图是由像素组成的，若干像素的集合就形成了色彩鲜艳、层次丰富的位图，位图中的每个像素都有各自的位置、色相、饱和度和明度等信息，例如1000万像素的图像它就是由1000万个像素组成的。

图像的分辨率是指单位长度上的像素数，通常用每英寸长度上的像素数来表示，以ppi为单位(pixels per inch)。在同样的显示尺寸的前提下，高分辨率的图像包含的像素比低分辨率的图像要多，因此其中的像素相对来说较小。例如：1英寸见方的图像，在72ppi的分辨率下包含了5184个像素(72×72)，而同样的1英寸见方的图像，在300ppi的分辨率下包含了90，000个像素(300×300)。由于图像的尺寸相同，显然300ppi分辨率的图像的像素大小要比72ppi分辨率图像的像素要小得多。通常高分辨率的图像通常比低分辨率图像包含更多的细节和敏感的颜色转变，图像的分辨率越大，图像越清晰，图像的细节表现越好。

2.2.2扫描仪分辨率

扫描仪分辨率反映的是扫描仪对被扫描物体或图像的解析能力。扫描仪分辨率分为光学分辨率和软件插值分辨率。光学分辨率是指扫描仪的光学部件CCD在每英寸长度上所能捕捉到的实际光点数，是扫描仪的真实分辨率，以dpi为单位(dots per inch)。标称分辨率为1200dpi的扫描仪，其光学分辨率只有400dpi-600 dpi，其余部分是由软件插值方式得到的。光学扫描的光点数与软件插值方式增加的点数与输出的像素是一一对应的，扫描分辨率直接转化成图像的分辨率。

3.2.3打印机分辨率

打印机分辨率是打印机显示图象色调和颜色等信息的能力。打印机分辨率以每英寸墨点的数目来度量，以dpi为单位(dots per inch)。具有较高 dpi 的打印机能产生较平滑和较清晰的输出。

4.2.4显示器分辨率

显示器分辨率通常由显示器上每英寸点阵或像素数目来度量，以dpi为单位(dots per inch)。显示器的典型分辨率约为72 dpi。

显示器显示图像时，图像的像素被直接转化成显示器的点阵(或像素)。因此当图像分辨率高于显示器分辨率时，屏显图像大于它指定的输出尺寸。例如：在一个72dpi的显示器上显示一个1英寸见方144 ppi的图像，它看起来会有2英寸见方大小。因为显示器仅能以72 dpi的分辨率来显示，它需要2英寸见方来显示一个1英寸见方144 ppi的图像。

5.2.5印刷线数(印刷分辨率)

印刷线数单位为lpi(line per inch每英寸的线数)，印刷的品质由印刷线数的大小来表示。

2图像分辨率对输出的影响

当图像由计算机进行打印、显示时，硬件设备在输出介质上的最小显示点(点阵)(dots)，以及由扫描仪、数码相机等进行成像输入时，硬件设备对物体、图像的最小解析点(dots)与图像中的像素通常不是一一对应的。不管图像在屏幕上显示还是在纸上打印，只有当图像分辨率与输出设备的分辨率相匹配才能获得最佳效果。如果不匹配将产生以下效果： 1)如果图像分辨率比输出设备的分辨率低，就会出现用多个点(点阵)(dots)来显示1个像素(pixels)，图像输出的清晰度会下降。例如用72 dpi的显示器上显示一个分辨率为1ppi的图像，显示器就要用5184个点阵(72 *72)来显示1个像素，显示器上就会出现马赛克。2)如果图像分辨率比输出设备的分辨率高，就会要求硬件用1个点(点阵)(dots)来显示多个像素(pixels)，显然这是做不到的，在显示或打印过程只能删除额外的像素，降低图像的细节和质量。

3图像处理中分辨率的应用

1.3.1扫描仪分辨率的选定

扫描仪分辨率的选定既要考虑最终的输出分辨率，也要考虑图像的缩放系数(缩放系数=输出尺寸/原图尺寸)。

(1) 屏幕显示用扫描仪分辨率的选定

由于常见显示器的分辨率为72 dpi，所以扫描图像仅用于屏幕显示时(如通过网页进行图像)，当显示时图像尺寸不变时，那么扫描分辨率直接设定为72dpi即可；当扫描所得的图像要放大显示时，扫描仪的分辨率由下式确定

扫描分辨率=缩放系数×72 dpi

(2) 打印机用扫描仪分分辨率的选定

打印机用图像分辨率的选定需要考虑的因素较多，下面分连续色调打印机打印和非连续色调打印机打印来讨论。

所谓连续色调打印机是指每一个打印点(dot)都能表现出24bit色彩中的任何一种色彩，或是156灰阶中的任何一种灰阶。其打印点(dot)与图像的像素一一对应，常见的连续色调打印机为热升华打印机。此时

扫描分辨率=缩放系数×打印分辨率

所谓非连续色调打印机是指每一个打印点(dot)不能表现出完整的24bit色彩。常见的彩色激光打印机和彩色喷墨打印机等属于非连续色调打印机，这类非连续色调打印机所标的打印分辨率通常是4色打印分辨率之和，也即每种颜色的打印分辨率只有标称打印分辨率的1/4。从这点上说，在考虑扫描分辨率时，首先必须将这些打印机的分辨率除以4来考虑。

扫描分辨率=缩放系数×打印分辨率/4

(3) 印刷用扫描仪分辨率的选定

扫描图像用作印刷时，扫描分辨率习惯上是印刷的lpi值即印刷线数乘以Q值。

扫描分辨率=印刷线数×Q

一般情况下印刷精美杂志的印刷线数约为175，普通印刷品的印刷线数约为133～150，报纸则为65～85；通常Q值取1.5～2。

2.3.2 在软件中对图像的尺寸和分辨率进行设置

不管是通过扫描、软件创建还是相机输入所得的数字图像，其图像的尺寸和图像分辨率只有在图像处理软件中根据输出要求进行设置才能获得最佳效果。下面以Photoshop cs3、分辨率为600dpi的热升华打印机为平台，把一幅2英寸×1英寸的原图扫描后放大到4英寸×2英寸的输出图像为例来说明。

由于使用的是续色调打印机，缩放系数=4/2=2,扫描仪的分辨率=缩放系数×打印分辨率=2×600dpi=1200 dpi。所以扫描到Photoshop中的图像分辨率为1200ppi，图像的尺寸不能自动放大，图像大小仍为2英寸×1英寸。

在Photoshop中打开扫描得到的图像，选择“图像”菜单中的“图像大小”命令，出现如图1所示的对话框。在文档大小一栏中，宽度为2英寸，高度为1英寸，分辨率为1200ppi，这是扫描得到的图像数据。去掉“重定图像像素”复选框(锁定了像素大小)；将分辨率的参数修改为600ppi，其结果是Photoshop根据锁定的像素大小和600 ppi的分辨率，将文档大小一栏中的宽度、高度值自动调整为2英寸和1英寸，如图2所示。设置完成后，将处理好的图像存盘。

4结语

本文通过对图像分辨率、打印分辨率、扫描分辨率和显示分辨率等多个概念的分析，讨论了明辨分辨率对图像

输出的影响，就图像处理中分辨率的应用作了探讨，提出了分辨率选取的一般规律，希望能对图象处理从业人员根据图像的最终输出需求选择正确的分辨率起到帮助作用。

参考文献：

[1] 周建国,吕娜. Photoshop cs图像处理一册通[M]. 人民邮电出版社,2007.

[2] 郭诠水. 轻轻松松学用扫描仪[M]. 北京希望电子出版社,2001.