什么是工业相机亚像素

发布日期：2018-02-22 作者：zhu 点击：

面阵摄像机的成像面以像素为最小单位。例如某CMOS摄像芯片，其像素间距为5.2微米。摄像机拍摄时，将物理世界中连续的图像进行了离散化处理。到成像面上每一个像素点只代表其附近的颜色。至于“附近”到什么程度？就很困难解释。两个像素之间有5.2微米的距离，在宏观上可以看作是连在一起的。但是在微观上，它们之间还有无限的更小的东西存在。这个更小的东西我们称它为“亚像素”。实际上“亚像素”应该是存在的，只是硬件上没有个细微的传感器把它检测出来。于是软件上把它近似地计算出来。

一般用分辨率这个名词来描述CCD芯片上的行列数。实际上，CCD芯片是一个抽样器件，它的最大抽样率由抽样定律决定，即抽样率必须高于奈奎斯特频率的2倍。抽样理论在一维时间信号中得到了广泛的使用，但并没有被完全的应用到CCD芯片的信号采样中。能够通过亚像素算术来提高CCD芯片的抽样率，理论就是把一个像素看作是由亚像素组成的子图像。

通常，我们能够处理亚分辨率为10×10亚像素的图像。一个典型的例子就是决定一个斑点的重心（如下图a所示）。由于积分特性，原始像素位置误差与其本身输出相同。假设一个灰度级的一维图像如图 b所示,如果灰度值的转折点刚好出现在像素的边缘，那么容易确切得知道轮廓点的位置。但实际的转折点可能不在一个理想的级别，我们不能够准确的知道芯片上转折点剪切像素的位置。另外更重要的，模糊的灰度级允许灰度级差值，因此我们就能够决定亚像素的位置作为灰度级的功能。不管怎样，只有将CCD芯片内的模拟图像尽可能精确地描绘在图像处理单元的内存中，亚像素算法才能是精确的。