? ? ? 不同領(lǐng)域的人對圖像的概念有著不同的理解。從工程學(xué)角度上講，“圖”是物體透射或反射光的分布；“像”是人的視覺系統(tǒng)對圖的接收在大腦中形成的印象或認(rèn)識。因此，圖像常與光照、視覺等概念聯(lián)系在一起，光的強(qiáng)弱、光的波長以及物體的反射等特點(diǎn)決定了圖像的客觀屬性，而人（動物）的大腦是圖像的主觀載體。

? ? ? 圖像與圖形是兩個(gè)不同的概念，圖像具有不規(guī)則性、自然性、復(fù)雜性，從數(shù)學(xué)的角度來講，圖像是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)，這個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)很難用解析式來表示。而圖形很多時(shí)候可以用數(shù)學(xué)函數(shù)來描述。

? ? ? ?圖像的種類有很多，根據(jù)人眼的視覺特性可將圖像分為可見圖像和不可見圖像，可見圖像包括單張圖像、繪圖、圖像序列等，不可見圖像包括不可見光成像和不可見量形成的圖，如電磁波譜圖、溫度記壓力等的分布圖。按圖像像素空間坐標(biāo)和亮度（或色彩）的連續(xù)性可以分為模擬圖像和數(shù)字圖像。

? ? ? 圖像處理是一門年輕的、充滿活力的交叉學(xué)科，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)學(xué)理論的新成果（如數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、小波分析、分形理論）而飛速發(fā)展著。當(dāng)前，圖像處理技術(shù)研究的對象是數(shù)字圖像。

? ? ?那么，什么是數(shù)字圖像呢？數(shù)字圖像是相對于模擬圖像而言的。簡言之，模擬圖像就是物理圖像，人眼能夠看到的圖像，它是連續(xù)的。計(jì)算機(jī)無法直接處理模擬圖像，因此，數(shù)字圖像應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字圖像是模擬圖像經(jīng)過采樣和量化使其在空間上和數(shù)值上都離散化，形成一個(gè)數(shù)字點(diǎn)陣。

數(shù)字圖像處理有如下特點(diǎn)：

? ? ? ① 目前，數(shù)字圖像處理的信息大多是二維信息，處理信息量很大。如一幅256×256低分辨率黑白圖像，要求約64kbit的數(shù)據(jù)量；對高分辨率彩色512×512圖像，則要求768kbit數(shù)據(jù)量；如果要處理30幀/秒的電視圖像序列，則每秒要求500kbit～22.5Mbit數(shù)據(jù)量。因此對計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、存儲容量等要求較高。

? ? ?② 數(shù)字圖像處理占用的頻帶較寬。與語言信息相比，數(shù)字圖像占用的頻帶要大幾個(gè)數(shù)量級，如電視圖像的帶寬約5.6MHz，而語音帶寬僅為4kHz左右。所以在成像、傳輸、存儲、處理、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)上，技術(shù)難度大、成本高，這就對頻帶壓縮技術(shù)提出了更高的要求。

? ? ③ 數(shù)字圖像中各個(gè)像素是不獨(dú)立的，其相關(guān)性大。在圖像畫面上，經(jīng)常有很多像素有相同或接近的灰度。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個(gè)像素或相鄰兩行間的像素，其相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9以上，而相鄰兩幀之間的相關(guān)性比幀內(nèi)相關(guān)性一般說還要大些。因此，數(shù)字圖像處理中信息壓縮的潛力很大。

? ? ? ? 數(shù)字圖像處理對以往的圖像處理方法而言無疑是一次新的革命，他徹底改變了以往人們處理圖像時(shí)所采用的方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

? ? ? ? ① 再現(xiàn)性好。數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理的根本不同在于，它不會因圖像的存儲、傳輸或復(fù)制等一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的退化。只要圖像在數(shù)字化時(shí)準(zhǔn)確地表現(xiàn)了原稿，則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的再現(xiàn)。

? ? ? ② 處理精度高。按目前的技術(shù)，幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組，這主要取決于圖像數(shù)字化設(shè)備的能力。現(xiàn)代掃描儀可以把每個(gè)像素的灰度等級量化為16位甚至更高，這意味著圖像的數(shù)字化精度可以達(dá)到滿足任何應(yīng)用需求。對計(jì)算機(jī)而言，不論數(shù)組大小，也不論每個(gè)像素的位數(shù)多少，其處理程序幾乎是一樣的。換言之，從原理上講不論圖像的精度有多高，處理總是能實(shí)現(xiàn)的，只要在處理時(shí)改變程序中的數(shù)組參數(shù)就可以了。回想一下圖像的模擬處理，為了要把處理精度提高一個(gè)數(shù)量級，就要大幅度地改進(jìn)處理裝置，這在經(jīng)濟(jì)上是極不合算的。

? ? ?③ 適用面寬。圖像可以來自多種信息源，它們可以是可見光圖像，也可以是不可見的波譜圖像（例如X射線圖像、射線圖像、超聲波圖像或紅外圖像等）。從圖像反映的客觀實(shí)體尺度看，可以小到電子顯微鏡圖像，大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠(yuǎn)鏡圖像。這些來自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后，均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像（彩色圖像也是由灰度圖像組合成的，例如RGB圖像由紅、綠、藍(lán)三個(gè)灰度圖像組合而成）組合而成，因而均可用計(jì)算機(jī)來處理。即只要針對不同的圖像信息源，采取相應(yīng)的圖像信息采集措施，圖像的數(shù)字處理方法適用于任何一種圖像。

? ? ?④ 靈活性高。由于圖像的光學(xué)處理從原理上講只能進(jìn)行線性運(yùn)算，這極大地限制了光學(xué)圖像處理能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算，而且能實(shí)現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)。

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總結(jié)

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