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1.1 计算机图像概述
1.1.1 数字图像概述
信号是信息的载体。传统信号处理的对象是物理信号，这些信号，表现为一个或多个物理量随着另外一些变量（如时间、空间、温度、频率等）的变化而变化。从更一般的意义上说，信号可以视为是指标空间 到值空间 的映射f，即（1.1）
早期，把光信号称为图像，即光学图像。现在，把可以在空间（x，y，z）上显示或表示出来的信号统称为图像。从信号的观点看，图像只是一种特殊的信号，即指标空间和时间等。从映射的观点看，图像可以定义为一个映射，其值空间为亮度（包括颜色），指标空间由位置、时间、波长等组成。
对于一般信号，如果指标空间D中的元素d可以连续取值，则称此信号为连续信号。相应地，如果d只能取离散值，就称为离散信号。简而言之，一般把d为连续取值的信号称为连续信号，把d为离散取值的信号称为离散信号。而模拟信号是值空间U中的元素u和指标空间D中的元素d都连续取值。当u和d均取离散值时，则称为数字信号。以语音信号为例，实际的语音信号是随时间连续变化而连续变化的信号，是模拟信号。把实际语音信号按一定的采样率(如每秒20kHz)进行采样便得到时间上离散的信号，若进一步把时间上离散化的信号在幅度上进行量化，便得到时间和幅值均离散的语音信号，即数字语音信号。
上述定义和概念可以推广到图像。对于图像信号，为了描述的方便和不失一般性，假定图像的指标空间为时间（t）和几何空间（x，y，z）构成，其值空间为亮度（u）可以分别用红、绿、蓝三个元素，即 表示。如果指标空间D中的所有元素 均可以连续取值，则此信号为连续图像。相反地，如果d只能取离散值，就称为离散图像。模拟图像是值空间U中的元素u和指标空间D中的元素d均连续取值。当u和d均取离散值时，则称为数字图像。
数字图像，又称数码图像或数位图像，是二文图像用有限数字数值像素的表示。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。
像素（或像元，Pixel）是数字图像的基本元素，像素是在模拟图像数字化时对连续空间进行离散化得到的。每个像素具有整数行（高）和列（宽）位置坐标，同时每个像素都具有整数灰度值或颜色值。通常，像素在计算机中保存为二文整数数阻的光栅图像，这些值经常用压缩格式进行传输和储存。
数字图像可以许多不同的输入设备和技术生成，例如数码相机、扫描仪、坐标测量机、seismographic profiling、airborne radar等等，也可以从任意的非图像数据合成得到，例如数学函数或者三文几何模型，三文几何模型是计算机图形学的一个主要分支。数字图像处理领域就是研究它们的变换算法。
每个图像的像素通常对应于二文空间中一个特定的“位置”，并且有一个或者多个与那个点相关的采样值组成数值。根据这些采样数目及特性的不同数字图像可以划分为：
（1）二值图像 (Binary Image)：图像中每个像素的亮度值(Intensity)仅可以取自0到1的图像。
（2）灰度图像 (Gray Scale Image)：也称为灰阶图像—图像中每个像素可以由0(黑)到255(白)的亮度值表示。0-255之间表示不同的灰度级。
（3）彩色图像 (Color Image)：每幅彩色图像是由三幅不同颜色的灰度图像组合而成，一个为红色，一个为绿色，另一个为蓝色。
（4）伪彩色图像（false-color）
（5）立体图像 (Stereo Image)：立体图像是一物体由不同角度拍摄的一对图像，通常情况下我们可以用立体像计算出图像的深度信息。
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