数字化图像清晰度处理和校正

  一、 数字化图像清晰度的处理原理

      清晰度是图像细节边缘变化的敏锐程度。在图像细节的边缘处，光学密度或亮度随位置的变化越敏锐（变化快）、越剧烈（反差大），则细节的边缘就越清晰，可辨程度越高。

      在图像信息的传递过程中，细节本身及其清晰度都会有所损失。以印刷复制为例，假设原稿为彩色反转片，其细节分辨力（解像力）可以达到甚至超过100线对/毫米，但按照采样定理，只有超过200线对/毫米(5080ppi)的扫描分辨力才能将细节全部分辨出来。可见，在通常使用的扫描分辨力下，较多的图像细节信息会丢失。彩色图像加网后所形成的玫瑰斑也会对细节的再现产生干扰，使其难以辨别。影响印刷图像复制清晰度的因素还有图像反差压缩、制版及印刷套准精度等。为了保证图像细节及其清晰度的再现，有必要进行图像清晰度增强处理，使尚未丢失的细节得到良好的再现。

      图像的细节往往具有较为明显的边界光学密度跳跃。人眼视觉系统具备对图像密度突变的边界区域进行增强的特性。古老的照相制版技术则采用了虚光蒙版(Unsharp Mask)技术来提高密度跃变边缘的反差，以达到强调清晰度的效果。

      在图像数字化采集、处理的今天，清晰度增强也同样以数字化的形式进行处理。原稿图像经过扫描被数字化成不连续的像素，像素具有不同灰度值。在图像细节的密度突变边缘处，数字图像信号灰度值也有明显的差异。

      数字式虚光蒙版技术大量用于图像扫描仪和图像处理软件中。其基本原理是：在对某个像素进行处理时，取该像素周围的若干个像素，计算这些周围像素灰度的平均值U平均。随后，用中心像素的灰度值U中心减去周围像素的灰度平均值U平均，得到虚光蒙版信号U虚光蒙版。将此虚光蒙版信号与中心像素的灰度值相加，就可以使图像细节边缘的反差发生变化，即：边缘的暗侧更暗而亮侧更亮。拉大细节边缘的反差可以达到提高目视清晰度的作用。

      针对不同的图像清晰度处理要求，可以取不同强度的虚光蒙版信号进行处理（幅度值k），还可以改变取周围像素选取的范围大小（半径值）。同时，为了避免对皮肤等区域进行清晰度强调后造成粗糙感觉，还可以设置一个门限值U门限，只有细节边缘灰度值反差大于门限值才进行清晰度强调。某些优秀的软件甚至可以对不同阶调、不同色相的颜色进行不同幅度的清晰度强调。

二、清晰度校正调节方法和要点

      以Photoshop为例，其Unsharp Mask（虚光蒙版）功能有3个可调节项，即强调幅度、半径、门限。幅度值的大小直接决定着清晰度强调的强弱；半径值的大小决定了清晰度强调所涉及的边界宽度，半径值大，则细节轮廓感增强；门限值则使反差较小的细节受到保护而不被强调，门限值越高，受到保护的细节越多。正确使用上述3个调节项，有助于图像清晰度的正确复制。

      在图像清晰度的调节处理中，应注意4个基本要点。

      1. 对不同主体类型的原稿采取不同的设置

      通常具有较大面积皮肤的图像应使用较低幅度的清晰度强调，或者使用较高的门限值来保护皮肤细节不至于过于粗糙。

      2. 对不同幅面、不同分辨力的图像采取不同的设置，清晰度增强这项工作是在图像校正完毕、输出尺寸以及分辨力也已经设定好以后才进行的。一般而言，对分辨力低、幅面尺寸又小的图像(如72ppi的网页图像)，应采用较小的半径值，以避免出现较强的轮廓浮雕感。而对分辨力高、幅面尺寸又较大的图像，则可以采用稍大的半径数值。
    
      3. 清晰原稿的清晰度强调原则

      若原稿图像本身较清晰，则强调幅度为100%～150%效果较好。整体上对图像清晰度的调节应把握“清晰而圆润”这一尺度，摒弃粗糙的清晰效果。

      4. 去网印刷品原稿的清晰度强调原则

      一些经过去网的印刷品原稿，强调清晰度时要注意调节量不要过大，否则易出现龟纹。 

三、清晰度的分通道调节方法

      在对彩色图像进行清晰度调节时，通常是多个原色通道一起调节。这种调节方法有时会导致边缘露色的不正常现象，特别是在彩色与白色交界的边缘较为明显。

      以红/白交界为例：在CMYK模式下，黄通道和品红通道上有明显的边界亮度跳跃，而青通道在红/  白交界处的亮度跳跃很弱。做虚光蒙版后，黄/品红通道在边界处产生“更黑/更白”边界跳跃，而青通道则变化较小。一部分青色会叠印在黄/品红边界的“更白”位置上，露出青色边界。

      彩色图像的清晰度调节可以分通道进行，这样可以避免图像出现细节边缘露色。

      对CMYK模式的彩色图像，根据其主色调，可以对不同的色版通道进行清晰度强调。

       可见，对于暖色调图像，当对其所有通道或对黄/品红通道进行清晰度强调时，图像的细节边缘会出现露色现象。而仅对其黑通道或青/黑通道进行强调时，露色现象就不太明显。

      对L＊a＊b＊模式的彩色图像，可以仅对其L（亮度）通道进行清晰度校正，避免出现边缘露色。

      由此可见，CMYK和L＊a＊b＊模式彩色图像清晰度分通道调节方法使得清晰度调节幅度加大而无不良影响，效果较好。

      图像清晰度的调节校正是一项细致的工作，只要按照图像的不同特点和类型，在各功能综合平衡使用的基础上适当地进行调节，就可以获得令人满意的效果。