Matlab中数字图像的空间分辨率与亮度分辨率有何不同

MATLAB是一种高效的处理和操作数字图像的工具。在MATLAB中，数字图像被指定为一个二维矩阵，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，被称为空间域。对于以2D矩阵形式或 空间域 指定的任何数字图像，都有一个术语 “空间分辨率” ，描述我们在图像中能够清晰看到物体的程度。

此外，还有另一个术语 “亮度分辨率” ，用于描述图像的像素强度。在本教程中，我将解释数字图像中空间分辨率与亮度分辨率的不同之处。在这里，我还将使用MATLAB编程中的示例程序分别解释数字图像的两种分辨率。

数字图像的空间分辨率是什么

空间分辨率 是关于数字图像的信息，描述我们能够清楚地看到图像中的物体的程度。数字图像的空间分辨率是以像素每单位面积的形式来衡量的，例如像素每厘米。

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，具有720 x 300空间分辨率的数字图像与具有1920 x 1080空间分辨率的数字图像相比，物体的清晰度较低。这里，第一个数字，即720或1920表示宽度的空间分辨率，第二个数字，即300或1080表示高度的空间分辨率。

因此，可以通过改变图像的大小来轻松改变图像的空间分辨率。

示例

以下MATLAB程序演示了如何改变图像的空间分辨率。

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

Matlab中数字图像的空间分辨率与亮度分辨率有何不同？

解释

在这个MATLAB例子中，输入图像是我们的原始图像，其具有默认的空间分辨率。第二个图像“减小图像”具有原始图像空间分辨率的50%。第三个图像“扩大图像”具有比原始图像高出50%的空间分辨率。

因此，当观察这三个图像时，我们会发现第二个图像相比原始图像描述物体更不清楚，而具有更高空间分辨率的第三个图像相比原始图像会更清楚地描述物体。

这就是数字图像的空间分辨率在数字图像中起着重要作用的方式，我们可以使用MATLAB编程来改变图像的空间分辨率，就像上面的例子中所示。

现在让我们讨论一下数字图像的亮度分辨率。

数字图像的亮度分辨率是什么？

数字图像的亮度分辨率是图像中光或亮度强度的衡量。换句话说，描述数字图像像素强度水平的二维矩阵称为 亮度域 描述图像亮度强度的分辨率称为亮度分辨率。

空间分辨率直接定义了图像的质量，而亮度并不影响图像的质量。亮度分辨率只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来改变数字图像的亮度分辨率。下面的MATLAB代码解释了如何改变图像的亮度分辨率。

例子

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

Matlab中数字图像的空间分辨率与亮度分辨率有何不同？

解释

在这个例子中，我们可以观察到输出图像之间的差异。

在了解了空间分辨率和亮度分辨率的足够知识后，现在让我们讨论它们之间的差异。

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关键区别列在以下表格中：参数	空间分辨率	亮度分辨率
定义	空间分辨率是一种描述数字图像清晰度水平的参数，以图像的像素数每单位面积来衡量。	亮度分辨率是一种描述数字图像像素强度级别的参数。
角色	空间分辨率提供图像清晰度的信息。	亮度分辨率提供不同强度阴影的精确性信息。
计量单位	空间分辨率的计量单位为像素每单位面积，例如像素每厘米。	数字图像的亮度分辨率以位数（例如16位）来衡量。
与图像质量的关系	空间分辨率定义了数字图像的质量。	亮度分辨率与图像质量无关，但能改善图像的外观。
图像增强	空间分辨率通过增加图像的像素数量来增强数字图像。	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，可以通过调整或重新采样图像来改变数字图像的空间分辨率。	在MATLAB中，可以通过使用直方图均衡化来改变亮度分辨率。
应用	空间分辨率广泛应用于科学和医学图像、显微镜等需要精细详细图像的领域。	亮度分辨率在一般摄影和图形设计应用中非常重要。