扫描仪分辩率详解
分辨率与图像质量密切相关，是用以衡量图像细节表现力的一个重要技术参数。其应用范围十分广泛，在扫描仪等数字化设备中都以分辨率作为衡量设备捕捉、显示或输出图像数据的能力。但由于所处环境不同，其含义也不尽相同。因此，正确认识扫描仪分辨率及其相互关系，不论在对硬件设备的了解程度方面还是在对图像的应用处理方面都非常重要。
一、分辩率的表示方法与含义
在使用扫描仪、打印机、数字相机、显示器等数字设备或进行图像的数字化处理时，经常会接触到ppi，dpi和spi这3个常用表示方法。
ppi(pixels perinch)：即每英寸的像素数。像素是组成数字图像的基本单位，如果将一幅数字图像进行多级放大，可以发现它是由一个一个带颜色的“小区域”构成的。这些“小区域”就是像素。这种描述方法主要用来描述图像分辨率。
例如在显示器上经常可以看到诸如1024X768ppi和800X600ppi等分辨率的设置，实际上这是屏幕的显示分辨率。另外，现在的扫描仪等数字化输入设备也常用以描述所获取信息的密度，即输入分辨率。
dpi(dotsperinch)：即每英寸的点数。严格地说，点实际上是指打印机在打印文字和图像时所表征图像打印输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，所输出的图像就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。不过，在描述扫描仪分辨率时经常会使用此术语表示。
spi：即每英寸的采样点数。实际上这个术语是扫描仪专用的，这是因为扫描仪在扫描图像时，不显示像素，也不使用点，它将源图像看成是由大量网格组成的，扫描时，从每一个网格中取出一个点，这个点就称为取样点，这些取样点的信息转换成计算机能够识别的形式后，再以像素的形式在显示器屏幕上显示或以点的形式通过打印机打印出来。
通常，这3个概念非常容易混淆，dpi中的色点指的是硬件设备最小的显示单元：而像素则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。由于扫描仪在扫描图像时，每一个采样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的dpi值与扫描形成图像的ppi值通常是等效的，此时两者可以暂划等号。但大多数情况下，两者之间还是存在一定的区别。例如分辨率为1ppi的图像，在300dpi的打印机上打印输出，此时图像的每一个像素，在打印时都对应了300x300点。同样，在显示方面，若显示器的分辨率为80dpi描述，即每英寸对应80个光点，在640x480dpi显示分辨率下1像素与1光点相对应，但如果将显示模式调整为320x200dpi，则在显示一幅320x200dpi的图像时，一个像素则对应4个光点。
二、分辨率的常用术语
由于分辨率这个概念不仅仅使用在扫描作业中，而是被广泛应用于整个数字影像领域，因此其内涵和表示方法不是单一的、固定的，在一定范围内容易引起混淆，所以有人说
很难对它下定义。但无论如何，在确定最佳分辨率之前，弄清有关的技术术语是很重要的。
常常听到的有关分辨率的术语有光学分辨率、插值分辨率、图像分辨率、显示器分辨率、输出分辨率、打印机分辨率等等。除此之外，其他一些类型的分辨率，要么与这些概念有关，要么就是这些概念的不同叫法。
1．光学分辩率
光学分辨率是衡量扫描仪感光器件精密程度的重要参数。即扫描仪的光学部件每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数，是扫描仪CCD的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。例如分辨率为1200dpi的扫描仪，其光学部分的分辨率只占400~600dpi。扩充部分的分辨率(由硬件和软件所生成的)是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的。对于扫描仪自身来说，不能单看最大分辨率，其实际的光学分辨率更能反映扫描仪的性能。
2．插值分辨率
从性能上看，插值分辨率即是指扫描仪的最大分辨率，因为它是通过扫描仪的驱动程序得到的，也即通过数学演算手法得到的，又叫最高分辨率、软件分辨率。其原理是在光学分辨率所获得的两个扫描点之间插入附加的信息点，因此它不会增加新的细节，只是在相邻像素间求出颜色和灰度数据的平均值，从而在它们之间增加一个新的像素。比如一台扫描仪的光学分辨率为600dpi通过插值算法可使其最大分辨率达到9600dpi。适度的利用插值算法提高分辨率，可在一定范围内增加图像的尺寸，但对图像品质不会带来实质性的提高，因为内插法得到的图像信息不是从原图像直接获取的，带有“虚假”的性质，对扫描仪来说只有参考价值。比如有一张2英寸X3英寸的照片，用光学分辨率60dpi的扫描仪以600dpi的精度扫描，得到的图像尺寸是1200dpiXl800dpi这时的图像很清晰，因为图像上的每一点都是由真正的感光元件获取的。同样以这张照片，用光学分辨率300dpi的扫描仪扫描，因为其光学分辨率最高为30dpl所以得到的图像尺寸只能是600dpiX900dpi但是，我们需要得到1200郎ixl800dpi的图像才能满足要求，只好通过软件把600dpiX 900dpi的图像放大为1200dpiXl800dpi虽然尺寸上满足了要求，但是清晰度却大大下降了。
通过以上分析可以看出，在使用过程中扫描仪的分辨率是可调的，而调整的方法就是通过软件(驱动程序)进行的。如果设置的标准超过了设备的光学分辨率指标，则驱动程序会对超过的部分自动进行插值运算，从而满足用户的需求。
3．输入分辨率
输入分辨率是表示输入设备在每英寸线内捕捉的信息量。当输入设备是平台式扫描仪时，输入分辨率就是指扫描分辨率，它以每英寸的点数(dpi)来测量。扫描分辨率是扫描一幅原稿时扫描仪实际使用的分辨率，而不是扫描时设定的输出分辨率。
扫描作业时可以设置多种不同的分辨率。如果在首次扫描图像时就已经知道图像输出的尺寸，则可以准确选择扫描分辨率，以使其产生所需要的精确的信息总量，避免在以后处理图像时再增加信息或减少信息。输入分辨率只受扫描设备的最高光学分辨率或内插分辨
率的限制。，
4．显示器分辨率
显示器分辨率有两种不同的表示方法。
第一种方法是描述一台显示器在同一时间可以显示的总信息量。PC机常见的显示器分辨率有如下几种：640~480(Pixel)，800~600(Pixel)和1024X768(Pixel)。第一个数字表示屏幕的横向像素数量，第二个数字表示屏幕的纵向像素数量。比如640~480(Pixel)的含义是每行有640个像素，总共有480行。显示器的显示分辨率越高，工作时一次所能看到的图像的范围越大。对于经常处理大尺寸、高分辨率图像的专业设计人员，最好使用具有更高分辨率的显示器，比如1152X864(Pixel)或1600X1200(Pixel)等。
第二种方法是指在屏幕上每英寸所描述的点数或线数。不同的制造厂商以及不同型号的显示器其数值不同。通常计算机显示器采用的是每英寸72dpi的分辨率。但并不是所有尺寸的显示器都一样，它随着显示器的大小和分辨率不同而变化。也可以通过“显示属性”对话框改变当前屏幕的分辨率，但是范围很有限。
显示器分辨率只会影响用户工作时的方便性，不会影响图像数据的输出质量。
图像在屏幕显示的大小取决于图像的像素尺寸、显示器尺寸以及显示器分辨率设置。屏幕上图像的显示尺寸是由图像的像素尺寸加上显示器的大小和设置确定的，图像的文件大小与其像素尺寸成正比。
需要注意的是，在屏幕上显示的图像分辨率都是非常低的。尽管许多图像在屏幕上展示时是那样的色彩缤纷、绚丽夺目，但是显示器几乎是各种数字影像媒体中分辨率最低的一种设备了。在使用中显示器的分辨率几乎总是低于给图像设定的输出分辨率，因此在屏幕上显示的图像要比印刷出来的图像大得多。
在Photoshop中，图像像素被直接转换成显示器像素，这意味着当图像分辨率高于显示器分辨率时，图像在屏幕上的显示比指定的打印尺寸大。例如，当在72dpi显示器上显示1英寸X1英寸、144dpi的图像时，它会显示在屏幕上的2英寸X2英寸区域内。因为显示器只能显示72像素／英寸，它需要2英寸才能显示组成图像一个边的144像素。
5．输出分辨率
输出分辨率是指图像最终输出到彩色打印机或者其它数字印刷设备上所需要的密度信息。
输出分辨率是影响印刷质量的重要因素。如果输出分辨率低于印刷设备的要求，则会使印刷图像缺少层次，并且图像出现颗粒状。反之如果输出分辨率过高，会增加不必要的输出时间和成本，反差的微细层次也可能会丢失。
当输出设备为打印机时，打印机分辨率对输出分辨率有制约作用。打印机分辨率是
指打印机在水平和垂直方向可以产生的每英寸点数(dpi)。打印机的分辨率越高，它所产生的点就越小，其打印图像的色调看起来就越具有连续性。打印机分辨率限制了打印中可以呈现的单种颜色的最大数量。为获得最佳效果，应当使用与打印机分辨率成正比(但不相同)的图像分辨率。如果激光打印机的输出分辨率为300dpi到600dpi，会对72dpi到150dpi的图像打印效果较好。
当最终输出设备是连续色调的打印机时，只要输出分辨率大致与打印机分辨率相等就可能再现出接近于原稿的图像，如热升华打印机以及某些热腊打印机等。打印机本身的分辨率是决定因素，一般认为输出分辨率等于打印机分辨率时会产生良好的效果，例如使用300dpi的热升华打印机选用300dpi的输出分辨率就会得到良好的效果。对于使用连续色调打印机作为最终输出设备的原图来说，在计算其扫描分辨率时只需要考虑放大系数和打印机分辨率两项因素，即：
扫描分辨率；放大系数x打印机分辨率。
6．图像分辨率
图像分辨率是指以像素数表示数字图像的总信息量，例如4000X2600(Pixel)。无论采用何种介质，当确定一幅图像是否包含高质量输出所需的信息量时，图像分辨率是很重要的。高分辨率的图像比相同打印尺寸的低分辨率图像包含更多的像素，因而像素点较小。例如，72dpi分辨率的1英寸X1英寸图像包含总共5,184像素；同样1英寸X1英寸而分辨率为300dpi的图像则包含总共90,000像素。
因为较高分辨率的图像使用更多的像素表示每单位区域，打印时它们通常比较低分辨率的图像能够重现更精细的颜色转变。但是，对以较低分辨率扫描或创建的图像，增加分辨率只能将原始像素信息扩展为更大数量的像素，而不会提高图像的品质。
要确定使用的图像分辨率，应考虑图像最终发布的媒介。如果制作的图像用于网页显示，图像分辨率只需满足典型的显示器分辨率(72dpi或96dpi)就够了。但是，如果用于打印输出，使用太低的分辨率会导致清晰度很差、显示粗糙的结果。使用太高的分辨率(比输出设备能够产生的像素还要小)会使图像文件增大，并降低图像的打印速度。
由于有如此众多的分辨率类型，你可能会想究竟哪一种类型是最重要的，哪一种需要进行控制。可以这样说，为了自始至终保证图像从输入到输出的质量，如果打算将图像输出到幻灯片、多媒体视频设备等，那么只需协调两种类型的分辨率，即输入分辨率和显示分辨率；如果打算输出到打印机(或印刷)，则需要控制四种类型的分辨率。
输入分辨率——应保证有足够的信息进入数字化后的图像，以满足最终所需的各种要求。
图像分辨率——为了得到很好的输出，应检验图像包含的信息不能太少，也不要太多。
输出分辨率——应确保信息密度能满足网线密度的要求或打印机分辨率的要求。
打印机分辨率——应确知打印机的最高分辨率。
三、扫描仪分辨率的作用和影响
1．分辨率与像素的关系
像素是用以度量图像数据的最小单元，所有数字图像的奥秘就是使用这些独立的、不连续的小元素去仿真连续的色调。每一个像素都有四个基本特性，就是大小、色调、色彩深度和位置。理解这四个特性，就能更好地从不同的角度把握分辨率。
先说像素的大小。分辨率是由数字图像中每一英寸的像素数来表示的，那么也就是说在同一幅图像中所有像素的大小都是一致的。扫描图像时，像素的大小是由使用的分辨率确定的，例如，600dpi扫描分辨率就表示每个像素只是六百分之一英寸。输入分辨率越高，像素就越小，这就意味着每个度量单元具有较多的信息和潜在的细节，色调看起来就比较连续；分辨率越低，就意味着像素越大，每个度量单元的细节就越小，因而看起来有些粗糙。一幅图像中的像素大小和数量组合在一起就确定了它所包含的信息总数。以后在任何时候，只要改变分辨率就可改变像素的大小，如果用于输出印刷，那么修改分辨率就自动地改变了印刷晶的尺寸。
原始的灰度或彩色照片都具有连续的色调，即在相邻的颜色或阴影之间是平稳过渡的，可是计算机并不能理解任何连续的东西，信息被分成可以进行处理的独立单元。当扫描仪将一个颜色或灰度值赋予图像中的每一个像素时，因为像素很小，而且相邻像素的颜色或色调变化也很小，就给人造成一种连续色调的感觉。这就是像素所具有的色调的特性在起作用。具有低噪声系数和宽动态范围的扫描仪扫描的图像会呈现一种非常自然的连续色调，是因为它们包括了从亮到暗特别宽的色调范围。
再说像素与色彩深度的关系。扫描仪将一个颜色或灰度值赋予图像中的每一个像素，一个单独的像素只能赋予它一个值，但是扫描仪的色彩深度隐含着一个相当大数量的颜色或色调范围可以用来为其赋值，比如8位灰度级的扫描仪可以用256种颜色为灰度图像的像素赋值；24位色彩深度的扫描仪可以用1677万种颜色为彩色图像的像素赋值，36位的扫描仪可以用687亿种颜色为彩色图像的像素赋值。正因为像素有如此丰富的色彩表现范围，所以色彩深度高的扫描仪扫描出来的图像就容易得到栩栩如生的效果。
关于像素的位置。如果将数字图像放大很多倍来看，一幅图像仅仅是一个包括很多单个像素的网格。每个像素在网格内部都有一个可定义的水平和垂直位置。在大多数的图像编辑程序中，只要在图像中移动一种称为“滴管”的工具，就可获得任何一个像素的坐标位置。网格的物理尺寸由像素的总数和分辨率确定，它又去确定各像素的相对位置。
2．分辨率与文件大小和图像尺寸
文件大小是指图像以像素表示的多少，单位是千字节(1CB)、兆字节(MB)或千兆字节(GB)。文件大小与图像的像素尺寸成正比，在给定打印尺寸的情况下，像素多的图像产生更多细节，但要求更多的磁盘空间存放，而且编辑和打印速度会慢些。这就意味着文件扩
大了，相应的下载、拷贝、打印的时间也就增加了。
Photoshop支持的最大图像文件大小为2GB，最大图像尺寸为30000X30000像素。这个限定限制了图像可能的打印尺寸和分辨率。比如输出100英寸X100英寸图像的分辨率最高只能达到300dpi(30000像素／100英寸：300dpi。大多数扫描仪的驱动程序都可以根据预览原始图像时的剪辑方法和选定的颜色方式以及输入分辨率，自动地计算文件大小。
分辨率的增大会使图像文件急剧增大，分辨率每提高一倍，文件大小要增加4倍。例如，以600dpi的扫描分辨率扫描3英寸X3英寸的原图，其文件大小为9．49MB；以1200dpi 的扫描分辨率扫描，其文件大小为37．97MB。如果要扫一幅A4彩色图像，用1200dpi扫描，文件大小约为408MB。可见这样的文件长度不仅要占用大量的硬盘空间，而且需要很长的工作时间，实际体会一下就会明白，这是很不合算的事情。所以，在保持良好图像品质的前提下，尽量选择最低的分辨率，减少文件所占用的磁盘空间。
也许有人会问，照你这么一说，高分辨率和插值分辨率不是就没用了吗?不是，如果以高档的彩色图像系统处理连续色调的图像时，较高的分辨率是非常重要的，这是因为较高的分辨率可以明显改善图像中像素的锐度和清晰度。当扫描黑白图像或放大较小的原稿时，插值分辨率非常有用。对于黑白图像，应将分辨率设定为输出设备的分辨率。例如，要将黑白图像用1200dpi的打印输出，用1200dpi的插值分辨率也能使图像产生平滑的线条，并且不会出现锯齿现象。
一旦完成扫描后，改变图像的分辨率只会改变其物理尺寸，除非采用再次采样去增减该图像中的信息，否则其文件长度将不会改变。这就是为什么低分辨率大图像的文件长度不会大于高分辨率小图像的文件长度的原因。
3．分辨率与图像效果
分辨率的大小决定了扫描仪所记录的图像的细致程度，较高的分辨率可以提高图像的品质，但这是有限度的，不合理地增大分辨率，只会使图像文件的长度增大，并不能对图像的品质产生显著的改善。需要特别注意的是光学分辨率与插值分辨率的区别：光学分辨率是决定图像清晰度的关键因素，受到扫描仪硬件指标的制约；而插值分辨率是通过软件人为增加的分辨率，它实际上并没有增加任何的图像细节。
同样多数量的像素可以在输出设备占据大小不同的面积。在同样的视觉距离和条件下，如果像素数量不变，那么面积小的图像呈现出较高的影像锐度，或者说感觉到清晰度比较高。反之，在同样的视觉条件下，同样多的像素，其占据的面积太大，就会影响到这幅图像的清晰度。
4．分辨率与输出
在选择扫描分辨率之前，首先必须检查一下输出设备的情况，因为不管图像是在屏幕上显示还是在纸上打印，都有与输出设备有关的分辨率，只有当图像的分辨率与输出设备的分辨率相匹配才能获得最佳结果。如果不匹配，下面两种结果之一就会出现：
1)如果图像的分辨率低于输出设备的分辨率，则显示或是打印过程就会插值出所需的额外的像素，最终的结果就会使图像失去某些细节和清晰度。
2)如果图像的分辨率高于输出设备的分辨率，则显示或是打印过程就要抛弃额外的像素。这种结果比第一种结果要稍微好一些。
该怎样确定理想的分辨率呢?最理想的情况是扫描分辨率与将要使用的输出设备的分辨率相匹配。虽然显示器分辨率从72dpi到96dpi可能不同，但是其变化范围并不大，而打印机的变化范围就比较大，常见的喷墨打印机的分辨率其变化范围就非常宽，比如Canon BJC-8200彩色喷墨打印机的最高分辨率为1200dpiXl200dpl其它型号S900、S6300、S750等，最高分辨率可达到2400dpiXl200dpi。另外扫描所用的理想的分辨率设置还依赖于原件和复制品的相对尺寸。如果打算以原件相同的尺寸复制图像的话，就没有调节的必要，可直接以输出设备的分辨率进行扫描。但如果想以不同的尺寸显示或打印，不管是比原件大还是小，都需要在扫描时进行细微的设置。
通过以上叙述可以看出，分辨率不仅影响图像质量、文件长度，而且影响操作难易程，度、文件传输时间和输出质量等许多方面。用高于需要的分辨率进行扫描将会损失宝贵的时间和过多地占用系统资源，过分大的文件长度需要更多的内存供图像处理、更多的硬盘空间供存储文件。将这种额外付出的时间和存储空间加上图像处理过程中的操作工作量，就会感觉到这种浪费是何等惊人。
因此可以说调整图像的分辨率，使其与输出图像的物理尺寸相协调，是扫描前准备工作中最重要的任务之一。
四、像素、英寸与分辨率的换算方法
在处理数字图像时，经常需要在英寸、像素或每英寸像素之间转换，下面介绍一些基本的方法。
1．把像素转换为英寸
数字图像通常用像素表示其大小，但是打印输出一般用英寸或厘米表示尺寸。在把一幅数字图像进行打印输出时，就需要进行换算，以便知道需要有多大的影像文件和打印输出的幅面有多大。比如有一幅1500~1200像素的图像要在一台输出精度为300dpi的设备上输出，其计算方法是：
宽度：1500／300=5(英寸)
高度：1200／300=4(英寸)
但是，如果输出设备的精度提高到600dpi那么同样的一幅图像只能印出2．5英寸X2英寸的小图来了。
2．把英寸转换为像素·
扫描是打印输出的逆操作。通常被扫描的图像用尺寸表示，而扫描后的文件用像素表示。这样就需要把英寸换算成像素。方法是把英寸乘以扫描分辨率。比如一幅3英寸X4英寸的图像，用300dpi扫描，通过计算可得到以下像素数：
宽度：3X300=900像素、
高度：4X300=1200像素
应用举例；
如果要用300dpi的彩色喷墨打印机输出一张10英寸宽的图，需要多大的文件?应该用多高分辨率来扫描原稿呢?
若仅考虑宽度，其水平方向上的像素数是：10X300=3000，也就是说需要有3000个像素。
若原稿是35mm底片，那么它的宽度大约是1．375英寸，这样就可计算出需要的扫描分辨率了：3000÷1．375=2182(dpi)，这就是在原稿为35mm底片的情况下，需要在扫描时确定的输入分辨率。
若原稿是一张5英寸X7英寸的彩色照片，需要多高的扫描分辨率呢?类似地可以计算出：3000÷7=429(dpi)，429dpi就是原稿需要确定的输入分辨率。
五、扫描仪分辨率的选择
定义合适的扫描分辨率是一件最重要的输入工作。选取正确的分辨率，需要考虑文件的大小、输出要求的分辨率、网点频率、图像的大小与扫描品质，并且所有这些项目之间是相互关联的。如果分辨率设得过低，图像获取的信息量太少，最终输出的图像会很粗糙，可以明显的看出像数点。如果分辨率设得过高，扫描图像的信息量很大，占用很多的硬盘空间，计算机进行编辑处理时，计算速度会明显下降，打印机输出速度也会大幅度降低，极大地降低工作效率，增加制作成本，甚至影响图稿质量，因此较高的分辨率设置并不是改善最终输出质量的必要条件。
对于化学方法冲印的彩色照片及实物扫描，原稿的色彩是连续的，自身分辨率可以称之为无穷大，因此选择扫描分辨率时所要考虑的因素只是需要多大的扫描图片。如果是作为图像素材扫描，最终要打印输出，最好使用扫描仪的最高光学分辨率，以采集尽可能丰富的图像细节。从计算机角度讲，就是获得最多的原始图像信息，以便在后面的转换处理、打印输出过程中即使丢失部分信息，仍然可以保持一定的图像信息总量，保证数字图像的相应品质。如果最终并不准备高精度输出，比较合适的分辨率一般是300dpi，基本能再现彩色照片的细节，并且文件又不至于过分庞大。如果用做屏幕显示和网页素材，则根据最终需要的图片大小来选择基本合适的分辨率就行。例如，需要在屏幕上显示尺寸几乎和原来一样的图片，仅需72dpi就可以。
印刷品质的分辨率设置是扫描操作的一大难点。随处可见的杂志、宣传画、彩色报刊常常附有彩页，那些看上去很“精美”的彩页，扫描出来可能会一塌糊涂。一般的印刷品自身分辨率大都在100-200 dpi，最高档次的精美印刷品，分辨率也只能达到600 dpi。并且还存在一个网纹问题，肉眼看起来并不明显，甚至难以分辨，扫描出来就非常明显。尽管几乎所有的平台式扫描仪都有“去网”功能，效果也很明显，但总不能完全解决问题，而恰当地选择分辨率可以使扫描效果得到明显改善。如果扫描的目的是用作网页素材或屏幕显示，还有一个好方法，就是用符合原稿的分辨率(如300dpi)进行扫描。然后在Photoshop中用Resize命令缩小尺寸，注意不要改变图像分辨率，这样无论在扫描过程是否启用去网功能，图像效果都会精美很多。究其原因，是计算机将扫描仪捕获的离散的像素进行了密集处理，显示屏幕上单位面积的图文像素数目成倍增加，图像的显示品质自然会有很大程度的上升。
线条图的扫描设置较独特，是输出时不必加网或转换成半色调的惟一图像类型。但是线条图的输出和图像的显现方式完全一致，即以一系列微小的实心黑色方块来体现。因此在设定线条图的扫描分辨率时，只要确保黑色像素小到人眼看不见即可。理论上讲，分辨率小于900dpi，黑色像素就会变得可见，在线条边界处即呈微型锯齿状，分辨率越低，线条质量越差，特别是弧线段的边界锯齿现象很严重。部分工程机械图和建筑设计图的线条很细，扫描分辨率的要求会很高。印刷用途的扫描标准是1200dpi，可以达到相当满意的扫描质量。
五、分辩率设定的参考方案
初学者容易对输入分辨率采取一种随意的方法，以设备可以支持的最高分辨率任意进行扫描或随意使用某个数值进行扫描。在某些情况下，不管图像应该包含的信息量是多少，就将图像任其自然的发送出去。更经常的一种情况是认为随便删去任何多余的信息或通过以后再次采样增添额外的信息是正常的。这些用户并没有认识到只要在图像上增添或减少数据，就会对图像有不良影响，包括清晰度、反差等在内。虽然在扫描期间作出了一些不太适宜的决策后，再对图像作一些调整工作是可以的，但最理想的情况还是预先选择最佳输入分辨率。
1．用“整除法”设定扫描分辨率
经验证明，用能够被扫描仪的光学分辨率整除的数值作为扫描时的输入分辨率是简便有效的方法。比如，对于一台光学分辨率为600dpi的扫描仪，常用的扫描分辨率应该是600dpi、300dpi、200dpi、150dpi、100dpi、75dpi等。采用“整除法”确定分辨率之所以行之有效，其原因非常简单，如果选用某一个其他的输入分辨率，那么为一个给定的像素确定彩色或灰度值时，扫描程序必须要对其进行匹配，并且要求平均值，这样势必降低原始图像的色调整体性。
如果使用一个整除分辨率扫描时产生的信息量少于所需的信息时怎么办?在这种情况下，一个简单而合理的原则就是用仅高于此分辨率的整除分辨率进行扫描，然后在后处理时对图像进行重新采样(减少像素)。在这种情况下，必须保证重新采样所删除的仅仅是多余信息，重新采样后的图像仍然可以提供足够的信息供输出设备使用。
2．按整除放大系数扫描
也可以采用整除放大系数进行扫描，其原因与用“整除法”设置扫描分辨率一样，
即避免削弱扫描仪光学系统的功能。为了获得最佳结果，可以按原始图像尺寸的100％、200％、300％等进行扫描，一直到达(但不要超过)扫描仪的最大光学分辨率为止。如果使用某个整除放大倍数时获得的信息量不够用，那么可以采用仅高于此分辨率的下一个放大系数，然后在后处理时对图像进行重新采样（重新采样是指在扫描之后，可以利用图像处理软件减少图像的分辨率以抛弃某些信息，从而获得符合需要的新图像，这个过程就叫重新采样。
下面是一些比较典型的扫描分辨率设置，仅供参考。
1．用于制作网页或E-mail发送：72-100dpl
2．一般报刊图片：不超过100dpi。
3．彩色杂志、宣传画：100~300dpi。
4．用于OCR文字识别(黑白模式)：300dpi
5．一般的彩色照片：300~600dpi
6．精细的：I程机械图、建筑设计图：1 200dpi
7．35mln正片1000卸i或更高。
8．351llin负片1 400卸i或更高。
从以上的介绍可知扫描分辨率不存在适合于所有图像的通用值，最终目的是获得恰如其分的信息量，以满足输出需求。我们可以根据以下基本问题计算出合适的扫描分辨率：
1原始图像的尺寸有多大?如果只打算扫描原稿中的一部分，就可将需要扫描的尺寸输入到扫描仪的设置界面中。
2要将图像输出到何种介质上?是印刷品、多媒体视频设备，还是胶片?
3最终输出尺寸是多少?是A4还是A37如果输出到印刷晶，那么其尺寸视图像的不同而变化；其他的输出介质具有固定的尺寸，因而可以合理地决定一幅图像中应包含多少信息。·
4如果输出是印刷(打印)介质，那么最终输出设备是网目版印刷机还是连续色调打印机?打印机的分辨率是多少?
5扫描图像的色彩深度是多少?是线条图(1位)、灰度图(8位)，还是彩图(24位)?
扫描分辨率越高得到的图像越清晰，但是考虑到如果超过原搞或输出设备的分辨率，再清晰的图像也不可能出来，而且占用了大量的磁盘空间，根本没有实际的价值。因此选择适当的扫描分辨率很有必要。可以在扫描后按比例缩小大幅图像。
另外，分辨率并不是确定一幅扫描图像质量的唯一因素，同等重要的还有扫描仪的动态密度范围等因素，它们可以确定色纯度和细节的清晰度。可是，如果能正确地处理分辨率，就可以通过提供合适的信息量和信息密度去模仿连续色调，从而大大地改善扫描的效果。
三维激光扫描仪分辨率的测试方法 发表时间：2018-12-05T14:12:25.473Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第24期作者：王靖 [导读] 本文主要对三维激光扫描仪分辨率的测试方法进行分析探讨。 艾默生过程管理（天津）阀门有限公司天津市 301700 摘要：三维激光扫描技术是一门新兴的空间三维信息获取技术，是测绘领域继GPS技术后的又一次技术革命，是当前该领域研究的热点之一。它突破了传统的单点测量模式，可以快速、准确、无接触地获取目标表面的海量三维信息，实现了实物的数字化，因而又被称为实景复制技术。随着扫描仪技术的日趋成熟，尚缺少与便携式激光扫描仪分辨率指标相关的国际或国家标准出台。基于此，本文主要对三维激光扫描仪分辨率的测试方法进行分析探讨。 关键词：三维激光扫描仪；分辨率；测试方法 1、前言 三维激光扫描仪是目前三维空间信息获取中最先进的仪器，但商业三维激光扫描仪价格昂贵，限制了其广泛应用。随着扫描仪技术的日趋成熟，尚缺少与便携式激光扫描仪分辨率指标相关的国际或国家标准出台。国内外对分辨率的研究主要倾向于对分辨率影响因素的研究。如通过对比不同种类扫描仪测试结果来分辨扫描仪分辨率优劣，分析扫描仪扫描距离和角度对扫描仪分辨率的影响，以及利用计算公式来计算一定面积上点云的密度与扫描仪分辨率间的关系。但通过研究扫描仪分辨率的影响因素，仍不能给出一个简单、直观、可操作的仪器使用判别方法。本文在进行大量试验的基础上，借助科学的统计方法，给出了一种可行的方案。 2、测试方法 2.1三维扫描仪的结构原理 便携式的激光扫描仪扫描系统主要由扫描仪、控制器和电源供应系统三部分组成。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时，也集成了CCD以及仪器内部控制和校正等系统。 三维激光扫描仪所采用的最基本的方法有飞行时间法（timeofflying，ToF）和三角测量法。飞行时间法利用激光发射到接收之间的时间延迟来计算距离。但由于光波的飞行速度达3×108m/s，为达到较高的距离测量精度，对于定时系统的时间分辨率有特别高的要求，较难在技术上得到实现。三角测量法则以传统的三角测量为基础。由于三维面型对结构照明光束产生的空间调制改变了成像光束的角度，即改变了成像光点在接收装置阵列上的位置，因此通过对成像光点位置以及系统光路的几何参数的确定，可最终计算出扫描对象与激光发射器的距离。因此，近年来激光三维技术的发展主要在于三角测量法的更新。 单独的三角测量方式要求投影光轴和成像光轴之间保持恒定的夹角，且必须附加一维或二维的相对扫描来获取目标点的三维数据。HandyscanEXAscan等扫描仪大多采用双三角测量方式来解决单三角测量系统带来的弊端。 2.2测试技巧 分辨率是一个笼统的概念，泛指测量或显示系统对目标物细节的分辨能力，较高的分辨率可以更好地体现目标物的细节。 在不同的领域，分辨率的标准也不同。通常情况下，分辨率指每英寸（1英寸=25．4mm）上可产生的点数或像素点数，即每英寸点（dotsperinch，DPI）。对于光学设备，特别是三维扫描仪设备，分辨率就是对细节分辨能力的一种度量，即扫描仪能够区分的最小特征参数，也是描述点云中目标细微程度的指标。与平面输入输出设备的数据不同，三维扫描的数据属于矢量化的数据，尽管文献中提出使用点云密度的方法来衡量分辨率，但实际操作起来还是具有一定的难度。在此，取相邻点与点之间的空间距离作为扫描仪的分辨率的指标。 鉴定扫描仪分辨率的最重要的工作就是数据的处理工作。当三维扫描仪工作时，CCD摄像头拾取扫描对象的过程即拍照的过程。依据其工作原理，在选取样本时，通常要考虑选取点云分布近似经纬方向的最近的两点之间的空间距离，而对于对角方向的距离则不予考虑。由于点云的数据量庞大，无法逐一检查，因此通常采用随机抽样的方式。手持式三维激光扫描仪的分辨率的鉴定流程如下。 ①连接扫描仪至计算机，做好扫描的前期工作。 ②获取测试数据。分辨率等级受制于容积框的大小，一定的容积框大小又有三个分辨率级别可选，由低到高依次是L、M、H三个等级。在此基础上，还有高倍镜模式（如L+、M+、H+），就是在原有的扫描模式下将分辨率水平提高4倍。将容积框的大小设定为最小（最小只能到100mm），在分辨率级别最高的情况下，名义最高分辨率可达0．20mm，开高倍镜则最高分辨率可达0．05mm。 ③导入扫描数据至GeomagicQualify，获取样本。对于大数量的母体，要估计母体置信区间，通常选取大子样作为样本。根据实际经验，一般认为n≥45的子样是大子样。 ④建立分析模型，处理样本数据。 ⑤根据分析结果生成分辨率数据模型，判定分辨率水平。 3、测试试验 加拿大Creaform公司生产的HandyscanEXAscan高精度系列扫描仪是一种高精度的手持式自定位三维激光扫描仪。它在两个普通的CCD镜头的基础上又增加了一个CCD镜头，使扫描仪的最大分辨率在原来的基础上增加了4倍，这极大地丰富了被扫描对象的细节。 Handyscan3D扫描仪采用的是自定位模式。在扫描过程中，扫描仪会实时捕捉目标点，进而计算和记录其各自相对于扫描仪的位置。这些目标点会对扫描物体进行定位，定位后即可通过Handyscan3D扫描仪采集物体表面的三维尺寸数据。Handyscan3D扫描仪的定位原理是利用不在同一直线上的四个点来确定一个三维坐标系，这样在扫描前或扫描过程中，扫描仪只要能同时捕捉到合适的四个点，就能确定这四个点所组成的坐标系区域采样点的坐标值。而所有的定位点又互有联系，故所有的小坐标系就可以统一成一个拥有共同坐标系的空间，采样点的坐标也会随之转化为公共坐标的坐标值。因此，采集信息之前需要对目标进行贴点标记。这种扫描特性的优点在于被扫描物体可以是运动的、空间位置是自由的。 测试Handyscan扫描仪的分辨率等级，必要时需要开启第三个CCD镜头，这对于计算机硬件配置有很高的要求。本次试验使用的是HPZ800图形工作站。工作站的主要配置为：2个英特尔至强四核处理器X5570、12GB内存（DDR3-1333MHEECC）和
扫描仪的分类、用途和性能指标 按扫描版面大小可分为A3和A4幅面扫描仪；按扫描速度可分为高速、中速和低速：按结构特点，主要可分为手持式、平板式、滚筒式、馈纸式（也称为小滚筒式）、笔式扫描仪等：按应用范围，可分为底片扫描仪、3D扫描仪，工程图纸扫描仪、实物扫描仪、条形码扫描仪等等。 平板式扫描仪又称台式扫描仪，是目前市场上的主流产品。它诞生于1984年，按使用范围又可分为高档专业平板扫描仪，中低档平板扫描仪。其特点是使用方便．只要把扫描仪纳上盖打开，书本、报纸、杂志、照片底片等都可以放上去扫描，而且扫描出的效果也比较好。这种扫描仪一般采用CCD或CIS技术，由于其价格相对较低，又具有体积小、扫描速度快、扫描质撵较好等优点因此得到了广泛的应用，除了在印刷领域普遍应用外，也是—般办公和家庭用户的主选产品。其光学分辨率为300—8000dpi（一般为600～1200dpi），色彩位数为24—48位。扫描幅面多为A4，个别为A3。 滚筒式扫描仪是用于专业领域（如高档印刷产品）的扫描仪，处理的对象多为大幅面图纸、高档印刷用照片等。其各项技术指标列于扫描仪家族之首。随着印刷。设计行业要求的提高，滚筒式扫描仪的发展势头较好。同时，配套的矢量化软件和光栅模式下处理软件的发展也推动着其进入专业市场。 滚筒式扫描仪的感光器件是光电倍增管，其光学分辨率可达
1000～8000dpi，色彩位数为24—48位。与CCD和CIS相比，不管是灵敏度，还是噪声系数．光电倍增管的性能都遥遥领先于其他感光器件。而且其输出信号在相当大的范围上保持着高度的线性输出，几乎不用做任何修正就可获得很好的色彩还原，因此采用光电倍增管的扫描仪要比其他扫描仪贵得多。同时，因为光电倍增管扫描仪一次只能扫描一个像素，所以这种扫描仪扫描的速度较慢。 滚筒扫描仪是由电子分色机发展而来的，其感测技术是光电倍增管。而平板扫描仪则是由CCD器件来完成扫描工作的。两者工作原理不同，因此性能上也有很大的差异。 （1）最高密度范围不同：滚筒扫描仪的最高密度可达4.0，而一般中低档平板扫描仪只有3.0左右。因而滚筒扫描仪在暗调的地方可以扫出更多细节，并提高了图像的对比度。 （2）图像清晰度不同：滚筒扫描仪有4个光电倍增管：3个用于分色（红、绿和蓝色），1个用于虚光蒙版。它可以使不清楚的物体变得更清晰，可提高图像的清晰度；而CCD则没有这方面的功能。 （3）图像细腻程度不同：用光电倍增管扫描的图像输出后，其细节清楚，网点细腻，网纹较小；而平板扫描仪扫描的照片质量在图像精细度方面相对来说要差些。 馈纸式扫描仪又称为小滚筒式扫描仪，有彩色和灰度两种，彩色型号一般为24位彩色。馈纸式扫描仪多采用CIS技术，所以光学分辨率一般只有300dpi，也有少数用CCD技术的，虽然扫描效果明显优于CIS技术的产品，但是体积相对就比较大了。馈纸式扫描仪工作时镜头
扫描参数设置2012-04-07 12:421．首先要保持工作环境的清洁，扫描仪的玻璃板以及若干个反光镜片及镜头，其中任何一部分脏污都会影响扫描文字图像的效果。因此，保持扫描仪的清洁是确保文字图像扫描质量及识别率较高的重要前提。 2．扫描仪在刚开启时，光源的稳定性较差，而且光源的色温也没有达到正常工作所需的色温，所以开始扫描以前最好先让扫描仪预热一段时间。 3．在放置扫描原稿时，把扫描的文字材料摆放在扫描起始线正中，可以最大限度地避免由于光学透镜导致的失真而影响识别率。 4．扫描后的文字图像经常会有一定角度的倾斜，出现这种情况必须在扫描后使用自动或手动旋转工具进行纠正，OCR软件一般都设有自动纠偏和手动纠偏工具。否则OCR识别软件会将水平笔画当作斜笔画处理，识别率会下降很多。如果扫描后的文字图像倾斜角度超过15°，倾斜校正会产生较大的失真和误差，从而严重影响识别率，这种情况建议摆正原稿重新扫描。 图2 分辨率、亮度、对比度的设定 三、扫描参数的设置 扫描参数的设置主要包括分辨率的设置及亮度和对比度的设置。 1．一般来讲，分辨率越高识别率也就会越高。但这也不是绝对的，对于一些过大过粗的字体，设置过高的分辨率，识别率可能会降低，而且设置高分辨率后，扫描速度会大大降低。根据实际经验，1、2、3号字的文稿推荐使用200dpi，4、小4、5号字的文稿推荐使用300dpi，小5、6号字的文稿推荐使用400dpi，7、8号字的文稿推荐使用600dpi（图2）。 2．扫描时适当地调整好亮度和对比度值，对识别率的高低影响很大，在进行扫描亮度和对比度的设定时（图2），以扫描后的图像中文字的笔画较细、均匀，且没有明显断点为准。如果扫描后的文字图像存在黑点、黑斑或文字线条很粗很黑，分不清笔画，说明亮度值太小，应该增加亮度值再重新扫描。如果文字线条凹凸不平，有断线甚至图像中汉字轮廓严重残缺时，说明亮度值太大，应减小亮度后再重新扫描。如果要扫描质量比较差的文稿，比如报纸，扫描出的图像可能会出现大量的黑点，而且在字体的笔画上也会出现粘连现象，为获得较好的识别结果，必须仔细进行亮度和对比度值的调整，反复扫描多次才能获得比较理想的效果。 四、识别后的处理工作 1．文字校正 文字校正是OCR识别工作中比较烦琐的一步。一般OCR软件对可能出现错误的文字，会显
目录 1 选题背景 (1) 2 方案论证及过程论述 (1) 2.1 像差 (1) 2.1.1 球面像差 (1) 2.1.2 慧形像差 (2) 2.1.3 色像差 (2) 2.2 照明对显微镜分辨率的影响 (2) 2.2.1 非相干光照明 (2) 2.2.2 相干光照明 (2) 2.2.3 部分相干光照明 (3) 2.2.4 临界照明 (3) 2.3 衍射 (3) 2.3.1 对两个发光点的分辨率 (3) 2.3.2 对不发光物体的分辨率 (4) 2.4 光噪声 (6) 3 结果分析 (6) 4 结论 (7) 4.1 提高光学显微镜与电子显微镜分辨率的方法 (7) 4.1.1 提高光学显微镜分辨率的方法 (7) 4.1.2 如何提高电子显微镜分辨率 (7) 参考文献 (9)
1 选题背景 显微镜是实验室最重要的设备之一，对观察微小物体细节的显微镜来说，评价光学显微镜及电子显微镜的重要指标之一是分辨本领。显微镜的分辨能力是指其分辨近距离物体细微结构的能力，它主要是显微镜的性能决定。通常是以显微镜的分辨率级即显微镜能分辨开两个物点的最小距离d来表示，d值越小，则显微镜的分辨能力越强。 人眼本身就是一台显微镜，在标准照明条件下，人眼在明视距离(国际公认为25cm)上的分辨率约等于1/10mm。对于观察两条直线来说，由于直线能刺激一系列神经细胞，眼睛的分辨率还能提高一些，这就是显微镜的分划板使用双线对准的原理所在。人眼的分辨率只有1/10mm，那么比1/10mm小的物体或比1/10mm近的两个微小物体的距离，人眼就无法分辨了。这时人们开始研制出放大镜和显微镜，显微镜的分辨率计算公式为：d=0.61入/NA；式中：d为分辨率(μm)；入为光源波长(μm)；NA为物镜的数值口径(也称镜口率)。 造成显微镜光学像欠缺的因素主要在物镜组，有像差、衍射和光噪声等，它们是影响显微镜分辨率的主要因素，其次照明对显微镜的分辨率也有一定的影响。 对于显微镜的使用者来讲，应该对造成显微镜分辨率下降的因素有比较清楚的认识，并知道克服和减少这些因素的方法。本文从几何像差、色像差、衍射、干涉和照明几个方面分析了对显微镜分辨率的影响,指出了孔径数的增加，从衍射角度看对显微镜分辨率的提高有好处，但从几何像差的角度看则会降低显微镜的分辨率;并指出了照明对显微镜分辨率的影响是不可忽略的等。 2 方案论证及过程论述 2.1 像差 像差可分为单色像差和色像差两大类。单色像差有五种：（1）球面像差；（2）彗形像差；（3）像散；（4）像场弯曲；（5）畴变。其中（1）和（2）是由大孔径引起的，（3）、（4）、（5）是由大视场引起的。显微镜需要大孔径，但不需要大视场，所以显微镜的单色像差主要是（1）和（2）。 2.1.1 球面像差 单球面公式只有在满足近轴光线的条件下才能成立。当孔径较大时，有许多远轴光线也进入了透镜，近轴光线和远轴光线经透镜折射后不能在同一点上会聚。换句话说，主轴上一物点经透镜成像后，像不是一个点，而是一个圆斑，这样就产生了球面像差。消除的方法有二：一是在透镜前加一光阑，用以限制远轴光线的进入。这样做，会使显微镜的孔径数降低，从而降低了显微镜的分辨率。二是用复合透镜法，显微镜物镜就是采用这种方法制作的。
实验二 用光学仪器测量放大率和微小长度 实验目的 １．熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理。 ２．学会测定显微镜和望远镜放大率的方法。 ３．掌握显微镜的正确使用方法；学会利用显微镜测量微小长度。 ４．理解光学仪器分辨本领的物理意义。 实验仪器 读数显微镜，望远镜，测微目镜，目镜测微尺，标准石英尺，十字叉丝光阑，圆孔光阑，准直光阑，分辨率板，辅助显微镜，米尺，标尺，待测样品等。 实验原理 １．测定显微镜和望远镜的放大率 在前面的基础知识中，我们已经对显微镜和望远镜的光学系统有所了解，在用显微镜或望远镜观察物体时，一般因视角均甚小，因此视角之比可用其正切之比来代替，于是，显微镜和望远镜的放大率可近似地写成 e o tg tg M αα= （１）显微镜的放大率 测定显微镜放大率最简便的方法是按图5—2—1来完成的。现以显微镜为例，设长为0l 的目的物PQ 直接置于观察者的明视距离处，其视角为0α，从显微镜中最后看到虚像""Q P 亦在明视距离处，其长度为l ?，视 角为e α?，于是 00l l tg tg M e ==αα （5－2－1） 因此，如用一刻度尺作目的物，取其一段 分度长为0l ，把观察到的尺的像投影到尺面 上，设被投影后像在刻度尺上的长度是l ，就可求得显微镜的放大率。 （２）望远镜的放大率 当望远镜对无穷远调焦时，望远镜筒的长度（即物镜与目镜之间的距离）就可认为是' '0e f f +，这时如将望远镜的物镜卸下，在它原来的位置放一长度为1l 的目的物 125——图?p
(十字叉丝光阑)；于是，在离目镜d 处，得到该物经目镜所成的实像。设其像长为2l ?，则根据透镜成像公式有 d f f l l e /)()/(''021+=? （5－2－2） 及 ' ''0111e e f f f d =++ （5－2－3） 将（５－２－２）和（５－２－３）两式消去d ，得 2 1''0l l f f M e =?= （5－2－4） 由（5－2－4）式可知，只要测出光阑的长度1l 及其像长2l ，即可算出望远镜的放大率。 ２．用生物显微镜测量微小长度 （１）生物显微镜的构造原理与使用 显微镜的种类很多，实验中常用的是生物显微镜。它的构造和外形如图5—2－2所示。 １）光学部分的成像系统 光学部分的成像系统由目镜1和物镜7组成。 目镜由两块透镜装置在目镜镜筒中构成，筒上标 有放大率，常用的有×5、×10、×15（或 ×5.12）。物镜由多块透镜复合而成，装置在物镜转换器6上，转动转换器可调换使用。通常配有物镜三个，放大器率分别为×10、×40、×100、（或是×8、×45、×100）。可以看出，物镜和目镜的相互组合，可得九种不同的放大率。 ２）光学部分的照明系统 光学部分的照明系统由聚光镜10和可变光阑 11及反射镜12组成。反射镜将外来光线导入聚光 镜，并由聚光镜聚焦，以照亮被观察物。可变光阑可改变孔径，用来调节照明亮度，以便使用不 同数值孔径的物镜观察时获得清晰的像。 ３）机械部分 机械部分由镜筒2、镜架3、镜座13等组成。物镜转换器6 装有三个物镜，可借助转3 22——图５
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打印机分辨率 某台为360DPI，是指在用该打印机输出图像时，在每 英寸打印纸上可以打印出360个表征图像输出效果的色点。打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点越小，输出的图像效果就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，与要输出图像的分辨率无关。 扫描仪分辨率 要从三个方面来确定：光学部分、硬件部分和软件部分。也就是说，扫描仪的分辨率等于其光学部件的分辨率加上其自身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的 实际光点数,是指扫描仪CCD 的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平 最大可扫尺寸得到的数值。分辨率为1200DPI的扫描仪，其光学部分的分辨率只占400～600DPI。扩充部分的分辨率是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的（由硬件和软件所生成，这一过程也叫“插值”处理）。光学扫描与输出是一对一的，扫描到什么，输出的就是什么。经过计算机软硬件处理之后，输出的图像就会变得更逼真，分辨率会更高。市面上出售的扫描仪大都具有对分辨率的软、硬件扩充功能。有的扫描仪广告上写9600×9600DPI，这只
是通过软件"插值"所得到的最大分辨率，并不是扫描仪真正光学分辨率。所以对扫描仪来讲，其分辨率有光学分辨率（或称光学解析度）和最大分辨率之说。我们说某台扫描仪的分辨率高达4800DPI（这个4800DPI 是光学分辨率和软件差值处理的总和）是指用扫描仪输入图像时，在1平方英寸的扫描幅面上，可采集到4800×4800个像素点（Pixel）。1英寸见方的扫描区域，用4800DPI的分辨率扫描后生成的图像大小是4800Pixel×4800Pixel。在扫描图像时，扫描分辨率设得越高，生成的图像效果就越精细，生成的图像文件也就越大，但插值成分也越多。关于扫描仪、打印机、显示器的分辨率对扫描仪、打印机及显示器等硬件设备来说，其分辨率用每英寸可产生的点数即DPI（Dots Per Inch）来度量。显示器分辨率 显示装置能有效辨别的最小的示值差。显示器的分辨率为 80DPI是指在显示器的有效显示范围内，显示器的显像设备可以在每英寸荧光屏上产生80个光点。举个例子来说，一台14英寸的显示器（荧光屏对角线长度为14英寸），其点距为0.28mm，那么显示器分辨率 =25.39956mm/inch÷0.28mm/Dot≈90DPI （1inch=2.539999918cm）。显示器出厂时一般不标出表征显示器分辨率的DPI值，只给出点距。我们根据上述公式即可算出显示器的分辨率。根据我们算出的DPI值，进而可以
2.光学显微镜技术有哪些新发展？它们各有哪些突出优点？为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜？ .答：（1）光学显微镜技术的新发展 光学显微镜技术在细胞学研究中发挥了重要作用，随着多种现代生物学技术与光镜技术的结合，使光学显微镜展现出了新的活力，也有了新的发展。光学显微镜技术主要有普通复式光学显微镜技术、荧光显微镜技术、激光扫描共焦显微镜技术、相差和微分干涉显微镜技术、录像增差显微镜技术等。 （2）光学显微镜技术的优点 普通复式光学显微镜使用简单，操作方便，可以配备多套仪器使用，如暗视野显微镜。 荧光显微镜是目前在光镜水平上对特异性蛋白质等生物大分子定性、定位的最有利工具。 激光扫描共焦显微镜成像清晰，分辨率高，可以通过光学切片观察较厚样品的内部结构。 相差和微分干涉显微镜不需要染色就可以观察活细胞甚至研究细胞核、线粒体等细胞器的动态，并且具有很强的立体感。 录像增差显微镜分辨率比普通光镜提高了一个数量级，而且可在高分辨率下研究活细胞。 光学显微镜的优点如下表所示： 光学显微镜技术荧光显微镜 主要特点 样品进行荧光标记 突出特点 只有激发荧光可以成像 激光扫描共焦显微镜光通过一个小孔或裂缝成 像，只有焦平面的光成像图像比较清晰，分辨率提高1.4~1.7倍 相差显微镜增加一个“相差板”，夸大 样品密度相位差 不需要染色，可观察活体 微分干涉显微镜棱镜折射，增加样品密度的 明暗区别 增加反差，更具立体感 暗视野显微镜倒置显微镜黑暗背景下利用散射光观 察 照射系统和物镜颠倒位置 细胞及细胞器边缘轮廓清晰 增加了集光器和载物台的距离， 可放置培养皿观察 录像增差显微镜计算机辅助微分干涉显微 镜提高了分辨率，可观察颗粒的运动 （3）电子显微镜不能完全代替光学显微镜的原因 尽管电子显微镜具有分辨率高这一光学显微镜无法比拟的优越性，但光学显微镜在科研中的地位是不可取代的。这可以从以下几个方面进行说明。 ①细胞生物学是在显微、亚显微和分子三个结构层次上研究细胞的，在显微水平上研究细胞需用光学显微镜，在亚显微水平上研究细胞需用电子显微镜，因此二者是在细胞的不同显微水平上观察细胞结构的。 ②普通光学显微镜样品易制备，而电子显微镜对样品要求很高。 ③电子显微镜不能观察活细胞及其动态变化。 ④普通光学显微镜操作简单，对环境和设备的要求没有电子显微镜高。
扫描仪分辩率详解 分辨率与图像质量密切相关，是用以衡量图像细节表现力的一个重要技术参数。其应用范围十分广泛，在扫描仪等数字化设备中都以分辨率作为衡量设备捕捉、显示或输出图像数据的能力。但由于所处环境不同，其含义也不尽相同。因此，正确认识扫描仪分辨率及其相互关系，不论在对硬件设备的了解程度方面还是在对图像的应用处理方面都非常重要。 一、分辩率的表示方法与含义 在使用扫描仪、打印机、数字相机、显示器等数字设备或进行图像的数字化处理时，经常会接触到ppi，dpi和spi这3个常用表示方法。 ppi(pixels perinch)：即每英寸的像素数。像素是组成数字图像的基本单位，如果将一幅数字图像进行多级放大，可以发现它是由一个一个带颜色的“小区域”构成的。这些“小区域”就是像素。这种描述方法主要用来描述图像分辨率。 例如在显示器上经常可以看到诸如1024X768ppi和800X600ppi等分辨率的设置，实际上这是屏幕的显示分辨率。另外，现在的扫描仪等数字化输入设备也常用以描述所获取信息的密度，即输入分辨率。 dpi(dotsperinch)：即每英寸的点数。严格地说，点实际上是指打印机在打印文字和图像时所表征图像打印输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，所输出的图像就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。不过，在描述扫描仪分辨率时经常会使用此术语表示。 spi：即每英寸的采样点数。实际上这个术语是扫描仪专用的，这是因为扫描仪在扫描图像时，不显示像素，也不使用点，它将源图像看成是由大量网格组成的，扫描时，从每一个网格中取出一个点，这个点就称为取样点，这些取样点的信息转换成计算机能够识别的形式后，再以像素的形式在显示器屏幕上显示或以点的形式通过打印机打印出来。 通常，这3个概念非常容易混淆，dpi中的色点指的是硬件设备最小的显示单元：而像素则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。由于扫描仪在扫描图像时，每一个采样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的dpi值与扫描形成图像的ppi值通常是等效的，此时两者可以暂划等号。但大多数情况下，两者之间还是存在一定的区别。例如分辨率为1ppi的图像，在300dpi的打印机上打印输出，此时图像的每一个像素，在打印时都对应了300x300点。同样，在显示方面，若显示器的分辨率为80dpi描述，即每英寸对应80个光点，在640x480dpi显示分辨率下1像素与1光点相对应，但如果将显示模式调整为320x200dpi，则在显示一幅320x200dpi的图像时，一个像素则对应4个光点。 二、分辨率的常用术语 由于分辨率这个概念不仅仅使用在扫描作业中，而是被广泛应用于整个数字影像领域，因此其内涵和表示方法不是单一的、固定的，在一定范围内容易引起混淆，所以有人说
光学仪器分辨率的解释以及分析 2015级生命科学方向薛峣 515080910024 众所周知，光学仪器的分辨率决定了其显示的物体的清晰程度。然而，对于不同的光学仪器，其分辨率的物理意义是不同的。更进一步，由于到最后的接收系统的是眼睛，因此若不考虑眼睛本身的分辨极限，好的分辨率也可能是无效的。本文中，先对眼睛这一光学成像系统进行分析；再阐释某些典型光学仪器的分辨率的物理意义；最后再挑选一些例子进行计算，决定其分辨率是否有效。 一．眼睛的成像： 眼睛的结构 如果把眼睛类比于光学仪器，那么有这么几个眼睛的部分对应于光学仪器中的结构：1.瞳孔——光阑： 瞳孔决定了眼睛能看到的视场以及进光量，以及更重要地，艾里斑的大小。然而，由于人的头部和眼球是可以随意转动的，所以瞳孔的存在仅仅是调节进光量。我们也可以因此认为，人的视场是任意大的。 2.晶状体——透镜： 晶状体中包含了折射率不均匀的液体。而眼镜和普通透镜最不一样的地方，在于它是可以调焦的。调焦是由肌肉压缩晶状体来改变其曲率半径来实现的。然而，眼睛能够调焦的范围是有限的。正常人的眼睛物方焦距范围为(17.1-14.2)mm，像方焦距范围为(22.8-18.9)mm。然而，由于眼睛肌肉紧张（像方焦距变小）时，人容易感到疲劳，因此我们人为地将明视距离定为25cm，即眼睛聚焦于25cm处的物体时，眼睛最为放松。当然，人的聚焦范围并没有这么小。出生的婴儿，其能够聚焦的最短距离是10cm。在以后计算时，我们将适当引用这个聚焦距离。 3.视网膜——光屏： 本来视网膜上有高分辨率的区域只有一个称之为黄斑的地方，即靠近光轴的一小块地方，但由于人可以任意转动其头部及眼球，这件事并不妨碍。 由于瞳孔以及晶状体有有限的大小，所以成像时不可避免地会发生衍射。菲涅耳衍射的条件是物点到孔径距离与孔径大小可以相比拟。但是对于眼睛来说，若取聚焦距离为10cm，取瞳孔最大直径为8mm，那么也只有8%的大小。因此，我们认为可以近似为夫琅禾费圆孔衍射。应用夫琅禾费圆孔衍射的公式，即可知在此假设下人的最小分辨角约为0.75’。
设置好分辨率，扫描出好照片 一、普通设置法 扫描分辨率选择的大小，不仅对最终的图象质量有影响，而且在很大程度上它还决定了文件尺寸的大小。一般的扫描应用软件都可以在预览原始样稿时自动计算出文件尺寸的大小，如何在大小和质量方面得到兼容就是我们需要努力保证的。通常黑白图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/8；彩色图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/3。知道了这些计算公式以后，这时候我们首先要做的是确定输出幅面有多大，是A4还是A3；接着要确定打印的分辨率是多少，是360、720还是1440dpi；然后是测量要扫描部分的大小。在确定了这三方面参数后，就可以通过计算确定扫描分辨率了。有人会问：“要这么麻烦干嘛，随便用一个分辨率扫描，再用图像处理软件改变分辨率不就行了吗？”其实不然，我们应该知道：图像处理软件无法凭空再生出扫描时所损失的细节。还有一个问题需要澄清，喷墨打印机的有效彩色分辨率究竟是多少？720dpi是指各种颜色墨滴的输出精度，而彩色打印机需要用多个墨滴的组合来表现一个彩色像素，一般来说，我们可以将其最高分辨率除以4来估计有效精度。举个实实在在的例子，比如：如果要将一幅4英寸×5英寸的照片用720dpi的打印机输出到A4幅面的照片纸上(一般在A4照片纸上图像所占的面积为7．5英寸×11英寸)。扫描分辨率的计算方法如下： 最终打印稿的像素数：(7．5×720／4)×(11×720／4)=1350dpi×1980dpi
扫描分辨率设定为：(1350／4)×(1980／5)=338dpi×396dpi 可见，用400dpi左右的分辨率来扫描，其结果基本上可以撑满A4照片纸。从上面的计算过程，细心的读者也许会发现原始图像越小、打印分辨率和输出幅面越大，所需的扫描分辨率也越大，这就是为什么底片扫描仪要求的光学分辨率很高的原因。而反过来，通过上述计算的逆过程也可以估算出最终输出结果的幅面以便确定所需的打印纸大小。 通过上面的叙述，我们可以总结出这样一个计算公式，那就是扫描分辨率=放大系数x打印分辨率/N，其中N代表打印机的喷头数，根据这个公式，我们知道扫描仪的分辨率越高得到的扫描效果是越好，但是考虑到如果超过打印机的分辨率，效果再好的图象也不可能打印出来，仅仅是多增加了图象文件的尺寸，没有实际的价值，因此选择适当的扫描分辨率也就显得很重要了。 二、特殊设置法 除了按照上面的基本公式来设置扫描分辨率外，大家也可以根据不同的要求，来按照下面的原则来设置扫描分辨率： 1、使用软件分辨率来扫描 一般来说，扫描仪的分辨率可以分为光学分辨率和软件分辨率这两种，要是采用大于光学分辨率的分辨率来扫描的话，就必须通过设置软件分辨率的方法来增加像素，不过增加的这种像素对提高最终输出的分辨率没有任何帮助，即使可以使输出图象看起来更加柔和，但由于这种设置扫描分辨率的方法缺少对比度和锐度，因此在扫描普通的照片或者幻灯片时，一般都不会采用这种设置分辨率的方法的。 2、使用不高于原件的分辨率来扫描
人眼、光学显微镜以及电子显微镜成像原理、分辨率及其影响因素 文章主要从人眼成像原理入手，逐步介绍光学显微镜以及电子显微镜的成像原理、分辨率和分辨率的影响因素。分三部分作简要说明。 一人眼成像 1 、人眼结构 人眼成像原理图如下，所取的距离为250米，则人眼成像见下图1： 图1 人眼结构原理图 2 、成像原理 自然界各种物体在光线的照射下，不同颜色可以反射出明暗不同的光线，这些光线透过角膜、晶状体、玻璃体的折射，眼球中的角膜和晶状体的共同作用，相当于一个“凸透镜”，在视网膜上形成倒立、缩小的实像，构成光刺激。视网膜上的感光细胞（圆锥和杆状细胞）受光的刺激后，经过一系列的物理化学变化，转换成神经冲动，由视神经传入大脑层的视觉中枢，然后我们就能看见物体了,经过大脑皮层的综合分析，产生视觉，人就看清了正立的立体像。 人的眼睛是个复杂的成像系统，而人的大脑像CPU处理这些图像，让人能在视觉上感知到图像。人眼成像最主要的是晶状体和视网膜。晶状体调整眼睛的焦距是光束集中到富有视锥细胞和视柱细胞的视网膜上，在进行光电（生物电）变化，由视觉神经把信号传至大脑生成图像。人类的目标就是能制造出能过可以和眼睛相媲美的视觉系统，这是机器智能化的关键部分。
3 、分辨率 说及人眼分辨率首先需要知道如下几个概念： （1）视角：观看物体时，人眼对该物体所张的角度。 （2）分辨角：人眼的分辨角：指刚能看出两黑点时，两黑点对人眼的张角。（3）分辨力：人眼分辨图像细节的能力称为分辨力，可用分辨角来衡量，分辨角的倒数为分辨力。它也反映了人眼的视力。分辨力还与照度及景物相对对比度有关。 人眼分辨率指的是人眼能够分辨两个相邻的点或者线的能力，通常以刚能被分开的两点或两线与眼睛瞳孔中心所成的张角表示。其最小分辨的距离在0.2mm 左右。要观察和分析更小的距离时，就必须借助于专门仪器。观看物体时，能清晰看清视场区域对应的分辨率为2169 ×1213。再算上上下左右比较模糊的区域，最后的分辨率在6000×4000。 4 、分辨率影响因素 分辨率的大小由视网膜分辨影像能力的大小来判定,具体是由眼的屈光介质 决定如角膜、晶体、玻璃体等，如果屈光介质变得混浊或存在不正即近视、远视、散光等时,即使视网膜功能良好，也会看不清。 二光学显微镜 1 、成像原理图 图2 光学显微镜成像原理图 2 、成像原理
你的照片扫描时如何设定分辨率 有许多用户都想把平时拍摄的精彩照片用彩色打印机放大打印出来看，全程由自己动手制作，这样不但可以加上各式各样的文字和效果，或随心所欲地选择任一部分进行放大，还可以反复地尝试直到输出的结果完全符合自己的要求。这个例子当中涉及到扫描分辨率、图像处理、打印分辨率等方面的知识。而其中最困扰人的是，我们该用什么分辨率来扫描这张照片呢？不少人在设置扫描仪的分辨率时，往往会表现得很随意，或者漫不经心，或者无所适从，有的认为只要将分辨率设置高了，就能提高输出图象的清晰度，有的认为只要将分辨率设置低了，就能降低图象的文件尺寸；其实扫描仪分辨率的选择并不是一件很简单的事情，只有合适的大小才能保证有高质量的输出效果，因此大家必须认真、科学地设置好扫描分辨率的大小。 一、普通设置法 扫描分辨率选择的大小，不仅对最终的图象质量有影响，而且在很大程度上它还决定了文件尺寸的大小。一般的扫描应用软件都可以在预览原始样稿时自动计算出文件尺
寸的大小，如何在大小和质量方面得到兼容就是我们需要努力保证的。通常黑白图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/8；彩色图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/3。知道了这些计算公式以后，这时候我们首先要做的是确定输出幅面有多大，是A4还是A3；接着要确定打印的分辨率是多少，是360、720还是1440dpi；然后是测量要扫描部分的大小。在确定了这三方面参数后，就可以通过计算确定扫描分辨率了。有人会问：“要这么麻烦干嘛，随便用一个分辨率扫描，再用图像处理软件改变分辨率不就行了吗？”其实不然，我们应该知道：图像处理软件无法凭空再生出扫描时所损失的细节。还有一个问题需要澄清，喷墨打印机的有效彩色分辨率究竟是多少？720dpi是指各种颜色墨滴的输出精度，而彩色打印机需要用多个墨滴的组合来表现一个彩色像素，一般来说，我们可以将其最高分辨率除以4来估计有效精度。举个实实在在的例子，比如：如果要将一幅4英寸×5英寸的照片用720dpi的打印机输出到A4幅面的照片纸上(一般在A4照片纸上图像所占的面积为7．5英寸×11英寸)。扫描分辨率的计算方法如下： 最终打印稿的像素数：(7．5×720／4)×(11×720／4)=1350dpi×1980dpi
物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实相，据凸透镜成像规律，知实相在异侧二倍焦距之外。实相位于目镜焦点或者焦点之内，被再次放大，形成放大的虚像。而人的眼睛是可以看到虚像的（这个原理自然清楚）。要搞清显微镜的使用原理，就得对物理中的凸透镜成像有所理解。 { 只有当物体对人眼的张角不小于某一值时，肉眼才能区别其各个细部，该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下，即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时，可达到1'。为易于观测，一般将该量加大到2'，并取此为平均目镜分辨率。物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε 距离L不能取得很小，因为眼睛的调节能力有一定限度，尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时，会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言，最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着，在没有仪器的条件下，目视分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。 在观测视角小于1'的物体时，必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。 （一）放大镜的成像原理 表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光路图如图1所示。位于物方焦点F以内的物AB，其大小为y，它被放大镜成一大小为y'的虚像A'B'。 放大镜的放大率 Γ=250/f' 式中250--明视距离，单位为mm f'--放大镜焦距，单位为mm 该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。 （二）显微镜的成像原理 显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而已。 图2是物体被显微镜成像的原理图。图中为方便计，把物镜L1和目镜L2均以单块透镜表示。物体AB位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像A'B'。A'B'位于目镜的物方焦点F2上，或者在很靠近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A''B''后供眼睛观察。虚像A''B''的位置取决于F2和A'B'之间的距离，可以在无限远处（当A'B'位于F2上时），也可以在观察者的明视距离处（当A'B'在图中焦点F2之右边时）。目镜的作用与放大镜一样。所不同的只是眼睛通过目镜所看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大了一次的像。 （三）显微镜的重要光学技术参数 在镜检时，人们总是希望能清晰而明亮的理想图象，这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准，并且要求在使用时，必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样，才能充分发挥显微镜应有的性能，得到满意的镜检效果。
扫描仪的分辨率 不同分辨率的实际意义 在了解具体指标前，我们有必要了解不同分辨率的实际应用： 普通书刊印刷、文稿打印的精度一般为180-300DPI，精细打印可能会采用到600DPI的精度。 相片的分辨率为600-1200DPI 照相胶片（底片）的分辨率高达5000DPI以上 参考资料：人眼的分辨力大约为0.1毫米，相当于接近300DPI 针对不同应用，扫描仪所需要的分辨率也不同： 光学文字识别（OCR）功能一般需要300-400DPI的精度 600DPI可以满足大多数普通图片扫描的精度 更高扫描精度应用于以下方面： 出版用高精度图片扫描：600-1200DPI 相片扫描高质量完美存储：1200DPI即可，2400DPI更好 照相底片高质量扫描：最少2400DPI以上，根据放大比例进行实际选取。要保留全部胶片信息，则需要9600DPI的超高分辨率，这可以放大到6米*4米大的海报了^_^。 扫描仪的分辨率指标 根据原理，又可分为光学分辨率和硬件分辨率。其中光学分辨率越高，扫描所得的图像越清晰。用高档的彩色图像系统处理连续色调的图像时，较高的分辨率可以明显改善图像的锐度和清晰度。 扫描仪的光学分辨率用每英寸长度上的点数分辨率即精度的单位DPI (DotPerInch)，表示扫描所得图像在单位长度上像素点分辨率即精度的单位。DPI越多，对原图像细节的表达能力则越强。 目前常见的办公用扫描仪的分辨率为600（水平分辨率）×1200（垂直分辨率）、1200×2400 或 2400×2400，插值分辨率为 9600 dpi 或更高。 扫描前准备工作要做好 扫描前准备工作要做好 在使用扫描仪之前，很有必要对扫描仪的基本原理做个初步的了解，这样将大大有助于正确合理地使用扫描仪。扫描仪获取图像的方式是将光线照射到待扫描的图片或文档上，光线反射后由感光元件——CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）或CIS(Contact Image Sensor)接收，由于图像色彩深浅不一，致使反射光强度也各不相同，感光元件可以接收各种强度的光，并转换为二进制的数字信号，最后由控制扫描的软件将这些数据还原为显示器上可以看到的图像。 为了将图像客观真实地反映出来，必须保证光线能够平稳地照到待扫描的稿件上，笔者建议大家在扫描前可以先打开扫描仪预热5至10分钟，使机器内的