MATLAB中數字影像的空間解析度與亮度解析度有何區別？

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MATLAB是一個處理和運算元字影像的有效工具。在MATLAB中，數字影像被指定為一個二維矩陣，其中矩陣的元素表示影像的畫素強度。當數字影像的畫素強度表示為二維矩陣時，則稱為空間域。對於任何以二維矩陣形式或**空間域**指定的數字影像，都存在一個術語**“空間解析度”**，它描述了我們能夠在影像中看到物體的清晰程度。

此外，還有一個術語**“亮度解析度”**，它描述了影像的畫素強度。在本教程中，我將解釋在數字影像的情況下，空間解析度與亮度解析度的不同之處。在這裡，我還會藉助MATLAB程式設計中的示例程式，分別解釋數字影像的這兩種解析度。

什麼是數字影像的空間解析度？

**空間解析度**是關於數字影像的資訊，描述了我們能夠在影像中看到物體的清晰程度。數字影像的空間解析度以每單位面積的畫素數來衡量，例如畫素/釐米。

在具有高空間解析度的數字影像中，我們可以更清晰地看到物體。例如，空間解析度為720 x 300的數字影像，其物體顯示效果不如空間解析度為1920 x 1080的數字影像清晰。這裡，第一個數字（即720或1920）表示寬度方向上的空間解析度，第二個數字（即300或1080）表示高度方向上的空間解析度。

因此，可以透過改變影像的大小來輕鬆地改變影像的空間解析度。

示例

以下MATLAB程式演示瞭如何更改影像的空間解析度。

% MATLAB program to change the spatial resolution of a digital image
% Read the input image
img = imread('https://tutorialspoint.tw/assets/questions/media/14304-1687425236.jpg');

% Change spatial resolution of the image 
reduced_image = imresize(img, 0.5);
bigger_image = imresize(img, 1.5);

% Display the input, reduced, and bigger images
subplot(1, 3, 1); imshow(img); title('Input Image');
subplot(1, 3, 2); imshow(reduced_image); title('Reduced Image');
subplot(1, 3, 3); imshow(bigger_image); title('Bigger Image');

輸出

解釋

在這個MATLAB示例中，輸入影像是我們具有預設空間解析度的原始影像。第二個影像“縮小影像”的空間解析度是原始影像的50%。第三個影像“放大影像”的空間解析度比原始影像高50%。

因此，當觀察這三個影像時，我們會發現第二個影像顯示的物體不如原始影像清晰，而具有更高空間解析度的第三個影像顯示的物體比原始影像更清晰。

這就是數字影像的空間解析度在數字影像中發揮至關重要的作用的方式，並且我們可以使用MATLAB程式設計更改影像的空間解析度，如上述示例中突出顯示的那樣。

現在讓我們討論一下數字影像的亮度解析度。

什麼是數字影像的亮度解析度？

數字影像的亮度解析度是影像中光或發光強度的度量。換句話說，描述數字影像畫素強度級別的二維矩陣稱為**亮度域**，描述影像發光強度的解析度稱為亮度解析度。

空間解析度直接決定了影像的質量，而亮度則不會影響影像的質量。亮度解析度僅描述影像的畫素強度。

與空間解析度類似，我們也可以使用MATLAB更改數字影像的亮度解析度。以下MATLAB程式碼解釋瞭如何更改影像的亮度解析度。

示例

% MATLAB program to change brightness resolution of an image
% Read the input image
img = imread('https://tutorialspoint.tw/assets/questions/media/14304-1687425236.jpg');

% Change the brightness to create a darker and a brighter version of the image
dark_img = img - 50;
bright_img = img + 50;

% Display the input, darkened, and brightened images
subplot(1, 3, 1); imshow(img); title('Input Image');
subplot(1, 3, 2); imshow(dark_img); title('Darkened Image');
subplot(1, 3, 3); imshow(bright_img); title('Brightened Image');

輸出

解釋

在這個例子中，我們可以觀察輸出影像之間的差異。

在充分了解空間解析度和亮度解析度之後，現在讓我們討論它們之間的區別。

空間解析度和亮度解析度的區別

數字影像的空間解析度和亮度解析度之間的主要區別列在下表中

引數	空間解析度	亮度解析度
定義	空間解析度是描述數字影像清晰度級別的引數，以影像每單位面積的畫素數表示。	亮度解析度是描述數字影像畫素強度級別的引數。
作用	空間解析度提供有關影像銳利度的資訊。	亮度解析度提供有關不同強度陰影準確性的資訊。
測量單位	每單位面積的畫素數（如畫素/釐米）用於描述數字影像的空間解析度。	數字影像的亮度解析度以位為單位測量，例如16位。
與影像質量的關係	空間解析度決定了數字影像的質量。	亮度解析度與影像質量無關，但可以改善影像的外觀。
影像增強	空間解析度透過增加影像每單位面積的畫素數來增強數字影像。	亮度解析度透過增加影像的強度級別或位深度來增強影像。
MATLAB技術	在MATLAB中，可以透過調整影像大小或重新取樣來更改數字影像的空間解析度	在MATLAB中，可以使用直方圖均衡來更改亮度解析度。
應用	空間解析度用於科學和醫學影像、顯微鏡等需要精細影像的領域	亮度解析度在普通攝影和圖形設計應用中很重要。

結論

在本教程中，我們解釋了數字影像的空間解析度和亮度解析度的概念，以及如何使用MATLAB更改這些解析度。在這裡，我們還列出了空間解析度和亮度解析度之間的主要區別。

總之，數字影像的空間解析度與影像的清晰度相關，而亮度解析度與影像的畫素強度相關。