数字图像处理的基本概念

1 什么是模拟/数字图像

            又称连续图像，是指在二维坐标系中连续变化的图像，即图像的像点是无限稠密的，同时具有灰度值（即图像从暗到亮的变化值）。连续图像的典型代表是由光学透镜系统获取的图像，如人物照片和景物照片等，有时又称模拟图像。 模拟图像是通过某种物理量的强弱变化来表现图像上各个点的颜色信息的,印刷品图像、相片、画稿上的图像都是模拟图像。模拟图象是连续的点组成。

            数字图像：数字图像，是以二维数字组形式表示的图像，其数字单元为像元，数字图像的恰当应用通常需要数字图像与看到的现象之间关系的知识，也就是几何和光度学或者传感器校准，数字图像处理领域就是研究它们的变换算法。数字图像，又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是离散的。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。

2 各自特点 
        

       真实的世界就是模拟的，在空间上数字化后的模拟图像才是数字的，为了便于计算机处理才出现数字化的数据。

       比如用胶卷拍出的相片就是模拟图像，它的特点是空间连续，你可以洗一寸的照片也可以洗二寸的照片，不影响视觉效果。

       而数码相机拍出的就是数字图像，它的特点是空间离散，比如100*100的图片，实际上图片是1万个像素点，长宽各放大一倍看就会有明显的锯齿，放大看每个点都变成小方块了。

       模数转换相对简单，找个扫描仪，就可以把模拟的图片扫描到电脑里（电脑里的都是数字图像）数模转换，日常的应用场景似乎不多。

3 像素/分辨率/深度

    像素：是指在由一个数字序列表示的图像中的一个最小单位，称为像素。像素仅仅只是分辨率的尺寸单位，而不是画质。

从定义上来看，像素是指基本原色素及其灰度的基本编码。像素是构成数码影像的基本单元，通常以像素每英寸PPI（pixels per inch）为单位来表示影像分辨率的大小。

       分辨率：可以从显示分辨率与图像分辨率两个方向来分类。

       显示分辨率（屏幕分辨率）是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的像素有多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。显示分辨率一定的情况下，显示屏越小图像越清晰，反之，显示屏大小固定时，显示分辨率越高图像越清晰。

       图像分辨率则是单位英寸中所包含的像素点数，其定义更趋近于分辨率本身的定义。

        图像深度：是指存储每个像素所用的位数，也用于量度图像的色彩分辨率。图像深度确定彩色图像的每个像素可能有的颜色[数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数.它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或灰度图像中的最大灰度等级。比如一幅单色图像,若每个像素有8位  ，则最大灰度数目为2的8次方,即256。一幅彩色图像RGB3个分量的像素位数分别为4,4,2,则最大颜色数目为2的4+4+2次方，即1024,就是说像素的深度为10位，每个像素可以是1024种颜色中的一种。

    

4 计算照片的大小

大小=分辨率*位深/8

分辨率=宽*高（如：1024*768,640*480）

位深：如24位，16位，8位

/8计算的是字节数。

例如：

一幅图像分辨率：1024*768,24位，则其大小计算如下：

大小=1024*768824/8=2359296byte=2304KB

      

5 采样，灰度

    

          图像采样是对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分辨率。采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。例如：一副640*480分辨率的图像，表示这幅图像是由640*480＝307200个像素点组成。

           灰度使用黑色调表示物体,即用黑色为基准色，不同的饱和度的黑色来显示图像。 每个灰度对象都具有从 0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。 使用黑白或灰度扫描仪生成的图像通常以灰度显示。灰度可以认为是图像色彩亮度的深浅。图像所能展现的灰度级越多，图像可以表现更强的色彩层次。一般，像素值量化后用一个字节（8b）来表示。如把有黑-灰-白连续变化的灰度值量化为256个灰度级，灰度值的范围为0~255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。黑白照片包含了黑白之间的所有的灰度色调，每个像素值都是介于黑色和白色之间的256种灰度中的一种。

6 几种常见的数字图像类型

       黑白图像：图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的像素值只有0.1。 

       灰度图像：灰度图像是每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述图像，没有彩色信息。

         彩色图像：彩色图像是指每个像素的信息由RGB三原色构成的图像，其中RBG是由不同的灰度级来描述的。

       序列图像：把具有一定联系的、具有时间先后关系的图像称为序列图像。我们经常看到的电视剧或电影图像主要是由序列图像构成的。序列图像是数字多媒体的重要组成部分。序列图像是单幅数字图像在时间轴上的扩展，可以将视频的每一帧视为一幅静止的图像。