一.什么是數字圖像處理？

? ? ?數字圖像處理是通過計算機對圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的方法和技術。一副圖像可定義為一個二維函數f(x,y),x,y為空間平面坐標，而在任何一對空間坐標（x,y）處的幅值f稱為圖像在該點處的強度或灰度。當x,y，f是有限的離散數值時，我們稱該圖像為數字圖像。（0<f(x)<∞）

數字圖像處理：(1)改善圖像信息便于人們解釋.（2）解決機器感知，便于機器自動理解

二.數字圖像處理與計算機視覺、計算機圖形學的區別

? ? ?數字圖像處理（Digital Image Processing）：簡稱DIP。圖像—>圖像

? ? ?計算機視覺（Computer Vision）：簡稱CV。圖像—>理解

? ? ?計算機圖形學（Computer Graphics）：簡稱CG。虛擬場景描述（三維坐標）—>圖像（二維數組）

三.圖像獲取

? ? 將照射變換為數字圖像的傳感器配置原理：通過組合輸入電能和對特殊類型檢測能源敏感的傳感器材料，把輸入能源轉變為電壓。輸出電壓波形是傳感器的響應，通過把傳感器響應數字化，從每個傳感器得到一個數字量。

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? ? (1)使用單個傳感器獲取圖像

? ? ? ? 為產生二維圖像，在傳感器和成像區域之間必須有x方向和y方向的相對位移。單個傳感器安裝引導螺桿上，提供與轉動相垂直方向上的位移，每移動一次，輸出圖像的一行。

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? ? (2)使用條帶傳感器獲取圖像

? ? ? 重建算法：根據給定的數據重新建立算法。重建算法的目的：把感知數據轉換為有意義的剖面圖像。

? ? ?傳感器帶在一個方向上提供成像單元，垂直于傳感帶的運動在另一個方向上成像。

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? ? (3)使用傳感器陳列獲取圖像

? ? ? 成像系統收集入射能量，并將它聚集到一個圖像平面上，與焦平面重合的傳感器陣列產生與每個傳感器接收到的光的總量成正比的輸出。數字或模擬電路掃描輸出，把他們轉化成模擬信號，然后由成像系統的其他部分數字化，輸出是一幅數字圖像。

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四.圖像的取樣和量化

? ? 取樣：對坐標值進行數字化稱為取樣。就是把一幅連續圖像在空間上分割成M×N個網格，每個網格用一亮度值來表示。一個網格稱為一個像素。M×N的取值滿足采樣定理。

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??采樣間隔越大，所得圖像像素數越少，空間分辨率低；采樣間隔越小，所得圖像像素數越多，空間分辨率高，圖像質量好，但數據量大。

? ?采樣分為上采樣和下采樣。

? ? ? ? ? 上采樣：目的放大圖像，顯示在更高設備的分辨率的顯示設備上

? ? ? ? ? 下采樣：縮小圖像，目的：1.使得圖像符合顯示區域的大小；2.生成對應圖像的縮略圖。

? ?量化：對幅值數字化稱為量化。就是把采樣點上對應的亮度連續變化區間轉換為單個特定數碼的過程。量化后，圖像就被表示成一個整數矩陣。每個像素具有兩個屬性：位置和灰度。位置由行、列表示。灰度表示該像素位置上亮暗程度的整數。此數字矩陣M×N就作為計算機處理的對象了。灰度級一般為0－255（8bit量化）。

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在現實生活中，采集到的圖像都需要經過離散化變成數字圖像后才能被計算機識別和處理。

五.數字圖像表示

? ? 通過取樣和量化后，我們把函數轉化成數字圖像。圖像的矩陣表示：

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等式右邊是定義的一幅數字圖像。陣列中每個元素都被稱為圖像元素、圖畫元素或像素。以后，我們用圖像和像素這兩個術語表示數字圖像及元素。

數字化過程：針對M值、N值和離散灰度級數L做出判定。M、N（必須正整數），灰度級數典型的取2的整數次冪.

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總結

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