数字图像处理中的一些概念

图像及其数字处理
图像数字化
数字图像显示
图像处理软件
灰度直方图
点运算
代数运算
集合运算
线性系统理论
傅立叶变换
滤波器设计
采样数据的处理
离散图像变换
小波变换
光学和系统分析
图像复原
图像压缩
模式识别：图像分割
模式识别：物体测量
模式识别：分类与估计
彩色和多光谱图像处理
三维图像处理
图像及其数字处理
图像及其数字处理系统最基本得三个部件是：处理图像的计算机，图像数字化仪和图像显示设备。
 
计算机图形学（computer graphics） 涉及用计算机将由概念或数学描述所表示的物体（而不是实物） 图像进行处理和显示的过程。侧重点在于根据给定的物体描述模型、光照及想象中的摄像机的成像几何，生成一幅图像的过程。计算机图形学包括计算机艺术（computerart），即采用数字图像系统作为媒体进行艺术创作的过程。
计算机视觉（computer vision） 的目的是发展出能够理解自然景物的系统。
数字图像处理是一个由图像到图像的过程。
数字图像分析 是指将一幅图像转化为一种非图像的表示。
更广的意义上，使用数字成像（digital imaging） 来涵盖任何用计算机来操作（manipulate）与图像有关数据的技术，包括上述的计算机图像学、计算机视觉、数字图像处理和分析。
 
数字化（digitizing）是将一幅图像从原来的形式转换成数字形式的处理过程。“转换”是非破坏性的，因原始图像未被破坏掉。
显示（display） 是数字化的逆过程，即由一幅数字图像生成一可见的图像。（等价词：回放，图像重建，硬拷贝，图像记录） 显示有2中方式，暂时和永久的。
扫描（scanning） 指对一幅图像内给定的位置的寻址，在扫描过程中被寻址的最小单元是图像元素 （pictureelement）即像素 （pixel）。
采样（sampling）是指在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值。通常由一个图像传感原件完成，它将每个像素处得亮度转换成与其正比的电压值。
量化（quantization）是将测量的灰度值用一个整数表示。由于数字计算机智能处理数字，因此必须将连续的测量值转化成离散的整数。在图像传感器后，经常跟随一个电子线路的模数转换器ADC，将电压值转化成一个整数。
扫描、采样、量化组成了数字化 的过程，经过数字化我们得到一幅图像的数字表示，即数字图像。我们还可以将此过程反过来，即对数字图像进行显示。由于我们有了将一幅图像转化成数字形式，又能返回到可见形式的能力，就可以在所选择的图像上定义和执行数字处理过程，并观察处理结果了。
 
对数字图像的运算分为3类：
①   全局运算，此类运算是对整幅图像进行相同的处理。
②   点运算， 其输出图像每个像素的灰度值只依赖输入图像对应点的灰度值。（点运算有时称为对比度操作或对比度拉伸）
③   局部运算， 它的输出图像上每个像素的灰度值是由输入图像中以对应像素为中心的邻域中多个像素的灰度值计算出来的。
 
对比度（constrast）是指一幅图像中灰度反差的大小。
噪声（noise）一般是指加法性的（也可能是乘法性的）污染。
灰度分辨率（grey-scale resolution）是指值得单位幅度上包含的灰度级数。若用8bit来存储一幅数字图像，其灰度级别是256.
采样密度（sampling density）是指在图像上单位长度包含的采样点数。其倒数是采样间距。
放大率（magnification）指图像中物体与其所对应的景物中物体的大小比例关系。
 
灰度直方图：是灰度级的函数，描述的是图像中具有该灰度级得像素个数，横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的频率。
 

图像数字化器的组成

一个图像数字化器必须能够把图像划分成若干图像元素（像素）并给出它们的地址，能够度量每一个像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数，以及能够将这些整数结果写入存储设备。由5部分组成：采样孔（Sampling aperture），图像扫描机构，光传感器，量化器，输出存储体。

人眼只能分辨约40级灰度，就是说，如果黑白之间的灰度范围被分为超过40个以上的等分，邻近的灰度级可能对于人眼来说就是相同的。然而，视网膜有一种内在的边缘增强处理功能，使眼睛能检测出远小于总范围1/40的灰度越变。（是说眼睛看到的是边缘，而不是灰度差异）

人眼对图像中的细节（空间高频信息）有很客观的分辨能力，即锐视度（acuity），而对图像中的低频（变化较慢）信息则不怎么敏感。

光度分辨率：是指系统在每个像素位置产生正确地亮度或光密度的精度。如果说，一个显示器只能处理4bit数据，表面这个显示器只能产生16种不同的灰度级。

 

单色显示设备通常使用8bit数模转换器电路产生视频信号，控制屏幕上所显示像素的亮度。这就提供了256级灰度能力。彩色显示设备使用3个8bit数模转换器产生3个视频信号，分别控制所显示图像的红绿蓝分量的亮度。因此就具有2的24次方中不同颜色的能力。

 

调色板，是一个查找表，它使每个像素值与对应的显示颜色联系起来。