视觉知识科普——分辨率单位及换算详解

对于测试数字成像设备非常重要的参数是分辨率。但有不同的方式来表达数码相机的分辨率，有时令人困惑。下面介绍的是是最常见的单位。

百万像素

“这台相机有1000万像素的分辨率”是我们经常在广告上看到的数据，但是从技术上看，这是错误的。一个1000万像素的相机有一千万像素，可以采集镜头投射到传感器上的图像。但这并不意味着，每个像素真的拥有关于图像内容的有用信息。所以像素的数量与分辨率有些相关，但是没有定义它。一个好的1000万像素摄像机与12或14万像素摄像机相比，具有相同的分辨率并不罕见。

LP /mm

指的是镜头的分辨率计算单位，是镜头对于成像质量传递的评判标准；在模拟时代中，胶片和/或镜头的分辨率以每毫米线对（LP / mm）表示。此单位表示在传感器/胶片平面中，您可以在一毫米内找到的线对数量。一条线对是一条黑线和一条白色的线，方向相同，宽度相同。如果镜头的分辨率为100 LP / mm，则表示在胶片（或传感器）上投影1毫米内有100条黑线和100条白线。在数字时代中，数字值没有物理范围，只有其在屏幕上或打印中的表示。所以你不能用这个单位来表达数字图像的分辨率。您可以使用LP / mm来表示镜头的分辨率。但是在这种情况下，您需要知道设备中使用的传感器的确切尺寸，有时很难发现，如果无法打开设备，大部分时间都不可能。

LP / pix（cy / px）

正如我们已经表明，LP / mm不是数码相机可以捕捉的分辨率的合适单位，需要不同的单位。一个非常常见的单位是每个像素的线对或每个像素的周期。在这种情况下，我们没有单位的物理范围，我们只描述一个像素可以解析多少个线对。由于线对总是黑线和白线，因此可以达到的最大分辨率是1/2 LP / pix。所以如果一台相机可以解析0.4LP /像素，它将达到其理论最大分辨率的80％。这样，人们可以很容易地比较两个相机，看看他们如何利用他们拥有的像素量。

LP / PH

如果只用LP / pix表示分辨率，则不考虑采样本身会降低分辨率。所以如果你有0.5 LP / pix的照相机A和0.4 LP / pix的照相机B，你会说A比B好。但是如果照相机A只有320像素，而照相机A有2000像素，那么照相机B一定会在同一场景中显示更多细节。因此，为了使测试结果与效率（LP / pix）和像素组合的数量相媲美，将分辨率表示为每个图像高度的线对。在这个例子中，这将导致160 LP / PH到800 LP / PH的比较。

PPI

扫描仪更喜欢另一个单位：PPI，每英寸像素。在扫描仪的情况下，它表示扫描原稿的一英寸（25.4毫米）的像素数量。所以如果你测试该设备的分辨率，你需要知道你扫描的对象的大小。PPI类似于“像素”。它给出了一英寸的像素量，但这并不意味着这些像素保存有用的信息。根据我们的经验，大多数扫描仪不能达到PPI中定义的预期采样率。所以对于扫描仪来说，检查LP / pix是非常麻烦的，因为这会给你扫描仪的性能。许多扫描仪接近0.5 LP / pix为200 PPI，但是在300 PPI或甚至400 PPI的情况下要少得多。只是提及，因为它经常混淆和使用错误：DPI不同于PPI。喷墨打印机可以具有非常高的DPI（每英寸点数）。

兆赫

兆赫作为空间分辨率的单位？在模拟视频中，兆赫是已知的分辨率单位，因为每条线具有明确的时间。除了数字视频之外，传输信号时没有明确定义的像素。因此，您可以以μ秒为单位更好地表示图像的宽度，如果用毫秒代替LP / mm中的毫米，则最终以兆赫为单位。

*测量MTF和/或SFR有几种方法，所有这些方法都有各自的优点和缺点。

分辨率的单位及转换

分辨率是使用斜边，西门子星或其他具有增加频率的常规结构来测量的。诸如LW / PH，LP / PH或每像素周期的单位与传感器尺寸和像素间距无关。他们只是把结果图像和频率内容考虑在内，而不是关心每个像素的大小。像LP / mm，L / mm或Cycles / mm这样的尺寸需要关于传感器尺寸/像素间距的知识。

下面的表格和解释将成为即将到来的ISO 12233修订版的一部分

LW / PH =每个图像高度的线宽

LP / mm =每毫米线对

L / mm =每毫米线数

Cycles / mm =每毫米周期

Cycles / pixel =每像素周期

LP / PH =每个图像高度的线对

要从左列单元转换到上排单元，请在其行/列交叉点处使用操作。

空间频率单位转换图

 注1：

45度对角线方向上的像素间距不同于垂直和水平方向上的像素间距。因此，将该表应用于对角线方向上的测量时使用对角像素间距。

注2：

有三个平面用于确定分辨率，例如LP / mm。它可以在物体空间，传感器平面或具有给定输出放大倍数的图像中。在大多数情况下，传感器平面上的分辨率是重要的。为了在这种情况下获得正确的值，应该将图像文件缩放到传感器尺寸，在这种情况下，传感器上的像素间距等于图像文件中的像素间距。