数字图像

引言¶

数字图像是通过传感器捕获的物理场景的离散化数值表示。其最基本的形式是一个多维数组，其中每个元素对应一个特定的空间位置和强度值。本章将全面介绍数字图像的基本原理，这是计算机视觉的基石。

我们将首先探讨图像采集的过程，并将其与人类视觉系统进行类比。我们将探索光（一种电磁辐射）如何转换成电信号，并随后被数字化。这个过程包含两个关键步骤：采样，即对连续空间域进行离散化；以及量化，即对连续的强度值进行离散化。

接下来，我们将建立数字图像的严格数学定义，并根据空间维度、通道数和位深度等关键属性对图像进行分类。我们还将讨论采集过程中固有的、可能降低图像质量的各种失真，例如噪声和模糊。

最后，本章将介绍图像分析和处理的基本工具。我们将涵盖图像的算术运算，这是许多高级技术的基础。然后，我们将介绍直方图，这是一种提供图像强度分布全局描述的统计工具，并探索如何利用直方图变换来执行强大的对比度增强。

学完本章后，你将对数字图像是什么、它是如何形成的，以及用于分析和处理它的基本方法有一个扎实的理解。