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圖像清晰度是衡量圖像品質優劣的標準之一,清晰的圖像能給人以賞心悅目的視覺享受。長期以來,圖像掃描設備和圖像處理軟體的開發生產廠商都很重視圖像清晰度處理功能的開發,圖像處理人員也在日常的實踐中不斷摸索出圖像清晰度的調節技巧。

1數字化圖像清晰度的處理原理

清晰度是圖像細節邊緣變化的敏銳程度。在圖像細節的邊緣處,光學密度或亮度隨位置的變化越敏銳(變化快)、越劇烈(反差大),則細節的邊緣就越清晰,可辨程度越高。
在圖像信息的傳遞過程中,細節本身及其清晰度都會有所損失。以印刷複製為例,假設原稿為彩色反轉片,其細節分辨力(解像力)可以達到甚至超過100線對/毫米,但按照採樣定理,只有超過200線對/毫米(5080ppi)的掃描分辨力才能將細節全部分辨出來。可見,在通常使用的掃描分辨力下,較多的圖像細節信息會丟失。彩色圖像加網后所形成的玫瑰斑也會對細節的再現產生干擾,使其難以辨別。影響印刷圖像複製清晰度的因素還有圖像反差壓縮、製版及印刷套准精度等。為了保證圖像細節及其清晰度的再現,有必要進行圖像清晰度增強處理,使尚未丟失的細節得到良好的再現。
圖像的細節往往具有較為明顯的邊界光學密度跳躍。人眼視覺系統具備對圖像密度突變的邊界區域進行增強的特性。古老的照相製版技術則採用了虛光蒙版(Unsharp Mask)技術來提高密度躍變邊緣的反差,以達到強調清晰度的效果。
在圖像數字化採集、處理的今天,清晰度增強也同樣以數字化的形式進行處理。如圖1所示,原稿圖像經過掃描被數字化成不連續的像素,像素具有不同灰度值。在圖像細節的密度突變邊緣處,數字圖像信號灰度值也有明顯的差異。
數字式虛光蒙版技術大量用於圖像掃描儀和圖像處理軟體中。其基本原理是:在對某個像素進行處理時,取該像素周圍的若干個像素,計算這些周圍像素灰度的平均值U平均。隨後,用中心像素的灰度值U中心減去周圍像素的灰度平均值U平均,得到虛光蒙版信號U虛光蒙版。將此虛光蒙版信號與中心像素的灰度值相加,就可以使圖像細節邊緣的反差發生變化,即:邊緣的暗側更暗而亮側更亮。拉大細節邊緣的反差可以達到提高目視清晰度的作用。
針對不同的圖像清晰度處理要求,可以取不同強度的虛光蒙版信號進行處理(幅度值k),還可以改變取周圍像素選取的範圍大小(半徑值)。同時,為了避免對皮膚等區域進行清晰度強調后造成粗糙感覺,還可以設置一個門限值U門限,只有細節邊緣灰度值反差大於門限值才進行清晰度強調。某些優秀的軟體甚至可以對不同階調、不同色相的顏色進行不同幅度的清晰度強調。

2清晰度校正調節方法和要點

以Photoshop為例,其Unsharp Mask(虛光蒙版)功能有3個可調節項,即強調幅度、半徑、門限。幅度值的大小直接決定著清晰度強調的強弱;半徑值的大小決定了清晰度強調所涉及的邊界寬度,半徑值大,則細節輪廓感增強;門限值則使反差較小的細節受到保護而不被強調,門限值越高,受到保護的細節越多。正確使用上述3個調節項,有助於圖像清晰度的正確複製。
在圖像清晰度的調節處理中,應注意4個基本要點。
1. 對不同主體類型的原稿採取不同的設置
通常具有較大面積皮膚的圖像應使用較低幅度的清晰度強調,或者使用較高的門限值來保護皮膚細節不至於過於粗糙,如圖3所示。對細節較多的風景、靜物等圖像則可以適當採用較高的清晰度強調,如圖2所示。圖2、圖3的清晰度強調設置如表1所示。
2. 對不同幅面、不同分辨力的圖像採取不同的設置,清晰度增強這項工作是在圖像校正完畢、輸出尺寸以及分辨力也已經設定好以後才進行的。一般而言,對分辨力低、幅面尺寸又小的圖像(如72ppi的網頁圖像),應採用較小的半徑值,以避免出現較強的輪廓浮雕感。而對分辨力高、幅面尺寸又較大的圖像,則可以採用稍大的半徑數值。
圖4和圖5的尺寸都為5cm×7.4cm,圖4為72ppi,而圖5為500ppi,兩者採用同樣的清晰度強調幅度100,半徑為1.0,門限值為0.0。從圖中看出,圖4的粗糙效果明顯重於圖5。
3. 清晰原稿的清晰度強調原則
若原稿圖像本身較清晰,則強調幅度為100%~150%效果較好。整體上對圖像清晰度的調節應把握「清晰而圓潤」這一尺度,摒棄粗糙的清晰效果。
4. 去網印刷品原稿的清晰度強調原則
一些經過去網的印刷品原稿,強調清晰度時要注意調節量不要過大,否則易出現龜紋。

3圖像複製中影響圖像清晰度的因素

(1)圖像掃描輸入過程:在圖像掃描輸入過程中,由於掃描儀的掃描光孔是有一定大小的,經掃描后的圖像輪廓邊緣的清晰度會受到很大的影響。
(2)反差壓縮:印刷圖像反差通常都低於原稿反差,也就是說印刷過程中,一般要壓縮原稿圖像的反差。反差壓縮后導致視覺對細節間的分辨力下降,使圖像清晰度降低。
(3)圖像網點化:印刷圖像是用網點大小、疏密等變化來再現原稿圖像的顏色和層次變化的,連續調圖像經加網后,即圖像網點化后,其圖像內容的細膩光滑程度肯定不如連續調圖像。
(4)圖像複製光學系統的誤差:圖像複製光學系統如掃描儀、記錄系統等的光學系統的解析度是有限的,而且存在一定的色差和其他光學誤差。
(5) 印刷條件:印刷過程中所採用的紙張平滑度、印刷壓力、套印準確度、油墨在紙張中的滲透等都將影響印刷圖像的清晰度。

4清晰度的分通道調節方法

在對彩色圖像進行清晰度調節時,通常是多個原色通道一起調節。這種調節方法有時會導致邊緣露色的不正常現象,特別是在彩色與白色交界的邊緣較為明顯。
以紅/白交界為例:在CMYK模式下,黃通道和品紅通道上有明顯的邊界亮度跳躍,而青通道在紅/  白交界處的亮度跳躍很弱。做虛光蒙版后,黃/品紅通道在邊界處產生「更黑/更白」邊界跳躍,而青通道則變化較小。一部分青色會疊印在黃/品紅邊界的「更白」位置上,露出青色邊界。
彩色圖像的清晰度調節可以分通道進行,這樣可以避免圖像出現細節邊緣露色。
對CMYK模式的彩色圖像,根據其主色調,可以對不同的色版通道進行清晰度強調。
對圖6、圖7、圖8、圖9進行分色版通道清晰度強調的設置如表2所示。
可見,對於暖色調圖像,當對其所有通道或對黃/品紅通道進行清晰度強調時,圖像的細節邊緣會出現露色現象。而僅對其黑通道或青/黑通道進行強調時,露色現象就不太明顯。
對L*a*b*模式的彩色圖像,可以僅對其L(亮度)通道進行清晰度校正,避免出現邊緣露色。對圖10、圖11進行分通道清晰度校正的設置如表3所示。
由此可見,CMYK和L*a*b*模式彩色圖像清晰度分通道調節方法使得清晰度調節幅度加大而無不良影響,效果較好。
圖像清晰度的調節校正是一項細緻的工作,只要按照圖像的不同特點和類型,在各功能綜合平衡使用的基礎上適當地進行調節,就可以獲得令人滿意的效果。
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