显微镜分辨率、相机分辨率与人眼分辨率之关系

发布网友 发布时间：2024-10-24 13:16

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热心网友 时间：2024-11-06 09:22

在显微成像系统中，分辨率是衡量成像能力的关键指标。它通常涉及光学系统的极限分辨率和成像探测器的图像分辨率。实际分辨率取决于这两者的综合影响。如果光学分辨率很高但没有相应的图像分辨率支持，实际分辨率会降低；反之，如果相机解析能力过高而光学系统分辨率不足，也无法清晰呈现物体的精细结构。因此，在选择相机时，应综合考虑所需分辨率。

1. 光学系统的分辨率

光学系统的分辨率指的是物体经过光学系统后的像在细节上能被分辨的最小距离。通常用光学系统能分辨的两个像点的最小距离来表示，大于这个距离的两个像点能被识别为两个点，而小于这个距离的两个点经过光系统后会被识别为一个点。

2. 相机的图像分辨率

相机的图像分辨率是指单位距离内的像用多少个像素来显示。以JFMV-M1200C相机为例，芯片的像元大小为1.85 μm，在40X物镜的放大倍率下，1 μm的物经光学系统放大为40 μm的像，这样的像会由40/1.85=21.62个像素来显示，所以图像分辨率为21.62 pixel/μm。根据这个原理，我们可以得出像元尺寸越小，其图像分辨率越高。

3. 如何计算现有成像系统的分辨率

我们可以用木桶理论来考虑这个问题。光学系统的分辨率和相机的图像分辨率是整个成像系统分辨率这个“木桶”上的两块“木板”；成像系统的分辨率等于这两块“木板”上的那个短板。

4. 如何根据成像分辨率选择相机

在选择相机时，信噪比常常是更加关键的考量。原则上来说，实际选用的像元大小应小于理想像元大小，像元越小对细节的解析越好。但从图像信噪比的角度来说，像元越大能够得到更高的信噪比。不同相机在像元大小、灵敏度、噪音等方面都有所不同，因此在选择成像系统时要充分考虑实际情况来进行多种条件的平衡与取舍。

5. 人眼分辨率

人眼大约等效于一台50毫米焦距、光圈F4-F32可变、约500万像素、感光度ISO50-ISO6400、快门1/24的不停连续拍摄的相机。镜头约等于3片3组，全部由非球面镜组成。对焦速度极高，在0.5秒内就能完成从最远到最近的切换，永不跑焦。非近视的情况下，景深极大。影像处理器大约相当于4块Digital 3，并行工作，而后台的模糊识别处理器，则无法用地球上的计算机来衡量。色彩不好说，一般是认为在32位和48位之间。

但是！人眼更类似于一台视频摄像机，而非静态的照相机。人的眼球反复转动，持续接受外界的光信号，并随时“更新”大脑内的图像细节。同时，大脑将双眼得到的不同信号组合起来，也可增加图像的分辨率。而且，我们经常会转动眼球或者转动脖子，以接受更多的信息。因此，眼球和大脑的有机结合，使人眼的分辨率不仅仅由虹膜上的光受体决定。

通过显微镜获取好的图像，影响因素很多，以上数据都是理论值。实际使用中显微镜物镜的优劣、显微镜照明光源的种类、相机芯片的品质、相机的算法、软件的优化以及显微镜、相机的参数调整都会影响到图像的质量。对图像预览有要求显示屏参数的选择也至关重要。