01.什么是亞像素

亞像素(Sub Pixel),是面陣攝像機(jī)的成像面以像素為最小單位。

像素中心之間的距離有幾個(gè)至十幾個(gè)微米不等。為了最大限度利用圖像信息來(lái)提高分辨率，有人提出了亞像素概念。意思是說(shuō)，在兩個(gè)物理像素之間還有像素，稱之為亞像素，它完全是通過(guò)計(jì)算方法得出來(lái)的。

例如某CMOS攝像芯片，其像素間距為5.2微米。攝像機(jī)拍攝時(shí)，將物理世界中連續(xù)的圖像進(jìn)行了離散化處理。到成像面上每一個(gè)像素點(diǎn)只代表其附近的顏色。

兩個(gè)像素之間有5.2微米的距離，在宏觀上可以看作是連在一起的。但是在微觀上，它們之間還有無(wú)限的更小的東西存在。這個(gè)更小的東西我們稱它為“亞像素”。

02.亞像素的精度

亞像素精度是指相鄰兩像素之間細(xì)分情況。輸入值通常為二分之一，三分之一或四分之一。這意味著每個(gè)像素將被分為更小的單元從而對(duì)這些更小的單元實(shí)施插值算法。例如，如果選擇四分之一，就相當(dāng)于每個(gè)像素在橫向和縱向上都被當(dāng)作四個(gè)像素來(lái)計(jì)算。因此，如果一張5x5像素的圖像選擇了四分之一的亞像素精度之后，就等于創(chuàng)建了一張20x20的離散點(diǎn)陣，進(jìn)而對(duì)該點(diǎn)陣進(jìn)行插值。

03.使用亞像素的注意事項(xiàng)

在圖像上，通過(guò)算法對(duì)圖像插值，是不存在任何問(wèn)題的。然而，一個(gè)重大的誤差來(lái)源是，成像系統(tǒng)。

a、如果攝像機(jī)沒(méi)有進(jìn)行幾何標(biāo)定，以亞像素準(zhǔn)確度提取邊緣是無(wú)意義的。假設(shè)在整個(gè)視野內(nèi)某鏡頭的畸變小于1%，這意味著對(duì)于一幅640x480圖象，邊緣偏移4像素。

b、圖象透視失真造成的影響。任何時(shí)候如果在安裝攝像機(jī)時(shí)不能保證其垂直于被測(cè)物體，那么都會(huì)引發(fā)透視失真。如果對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定，確定了攝像機(jī)內(nèi)方位參數(shù)以及被測(cè)物體所在平面的外方位參數(shù)，那么通過(guò)此標(biāo)定就能將圖象中得到的測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)上的測(cè)量結(jié)果。

簡(jiǎn)述總結(jié)

隨著工業(yè)檢測(cè)等應(yīng)用對(duì)精度要求的不斷提高,提高定位精度的最直接方法就是提高硬件的分辨率,然而提高硬件分辨率的代價(jià)是相當(dāng)昂貴的。其中亞像素技術(shù)的應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量與配準(zhǔn)的一種重要方法。

所以亞像素的應(yīng)用使得不管在同一等級(jí)的硬件或者更高的硬件水平下都能得到更高的精度。