MATLAB中数字图像的空间分辨率与亮度分辨率有何区别？

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MATLAB是一个处理和操作数字图像的有效工具。在MATLAB中，数字图像被指定为一个二维矩阵，其中矩阵的元素表示图像的像素强度。当数字图像的像素强度表示为二维矩阵时，则称为空间域。对于任何以二维矩阵形式或**空间域**指定的数字图像，都存在一个术语**“空间分辨率”**，它描述了我们能够在图像中看到物体的清晰程度。

此外，还有一个术语**“亮度分辨率”**，它描述了图像的像素强度。在本教程中，我将解释在数字图像的情况下，空间分辨率与亮度分辨率的不同之处。在这里，我还会借助MATLAB编程中的示例程序，分别解释数字图像的这两种分辨率。

什么是数字图像的空间分辨率？

**空间分辨率**是关于数字图像的信息，描述了我们能够在图像中看到物体的清晰程度。数字图像的空间分辨率以每单位面积的像素数来衡量，例如像素/厘米。

在具有高空间分辨率的数字图像中，我们可以更清晰地看到物体。例如，空间分辨率为720 x 300的数字图像，其物体显示效果不如空间分辨率为1920 x 1080的数字图像清晰。这里，第一个数字（即720或1920）表示宽度方向上的空间分辨率，第二个数字（即300或1080）表示高度方向上的空间分辨率。

因此，可以通过改变图像的大小来轻松地改变图像的空间分辨率。

示例

以下MATLAB程序演示了如何更改图像的空间分辨率。

% MATLAB program to change the spatial resolution of a digital image
% Read the input image
img = imread('https://tutorialspoint.com/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');

输出

解释

在这个MATLAB示例中，输入图像是我们具有默认空间分辨率的原始图像。第二个图像“缩小图像”的空间分辨率是原始图像的50%。第三个图像“放大图像”的空间分辨率比原始图像高50%。

因此，当观察这三个图像时，我们会发现第二个图像显示的物体不如原始图像清晰，而具有更高空间分辨率的第三个图像显示的物体比原始图像更清晰。

这就是数字图像的空间分辨率在数字图像中发挥至关重要的作用的方式，并且我们可以使用MATLAB编程更改图像的空间分辨率，如上述示例中突出显示的那样。

现在让我们讨论一下数字图像的亮度分辨率。

什么是数字图像的亮度分辨率？

数字图像的亮度分辨率是图像中光或发光强度的度量。换句话说，描述数字图像像素强度级别的二维矩阵称为**亮度域**，描述图像发光强度的分辨率称为亮度分辨率。

空间分辨率直接决定了图像的质量，而亮度则不会影响图像的质量。亮度分辨率仅描述图像的像素强度。

与空间分辨率类似，我们也可以使用MATLAB更改数字图像的亮度分辨率。以下MATLAB代码解释了如何更改图像的亮度分辨率。

示例

% MATLAB program to change brightness resolution of an image
% Read the input image
img = imread('https://tutorialspoint.com/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');

输出

解释

在这个例子中，我们可以观察输出图像之间的差异。

在充分了解空间分辨率和亮度分辨率之后，现在让我们讨论它们之间的区别。

空间分辨率和亮度分辨率的区别

数字图像的空间分辨率和亮度分辨率之间的主要区别列在下表中

参数	空间分辨率	亮度分辨率
定义	空间分辨率是描述数字图像清晰度级别的参数，以图像每单位面积的像素数表示。	亮度分辨率是描述数字图像像素强度级别的参数。
作用	空间分辨率提供有关图像锐利度的信息。	亮度分辨率提供有关不同强度阴影准确性的信息。
测量单位	每单位面积的像素数（如像素/厘米）用于描述数字图像的空间分辨率。	数字图像的亮度分辨率以位为单位测量，例如16位。
与图像质量的关系	空间分辨率决定了数字图像的质量。	亮度分辨率与图像质量无关，但可以改善图像的外观。
图像增强	空间分辨率通过增加图像每单位面积的像素数来增强数字图像。	亮度分辨率通过增加图像的强度级别或位深度来增强图像。
MATLAB技术	在MATLAB中，可以通过调整图像大小或重新采样来更改数字图像的空间分辨率	在MATLAB中，可以使用直方图均衡来更改亮度分辨率。
应用	空间分辨率用于科学和医学图像、显微镜等需要精细图像的领域	亮度分辨率在普通摄影和图形设计应用中很重要。

结论

在本教程中，我们解释了数字图像的空间分辨率和亮度分辨率的概念，以及如何使用MATLAB更改这些分辨率。在这里，我们还列出了空间分辨率和亮度分辨率之间的主要区别。

总之，数字图像的空间分辨率与图像的清晰度相关，而亮度分辨率与图像的像素强度相关。