1.4 數(shù)字圖像處理

1.4.1 數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)

數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)如下：

（1）數(shù)據(jù)量大。

在數(shù)字圖像處理中，圖像由圖像矩陣中的像素（pixel）組成，灰度圖像每個(gè)像素的灰度級(jí)一般采用1Byte（B）的空間來(lái)存儲(chǔ)，真彩色圖像每個(gè)像素的灰度級(jí)一般采用3B的空間來(lái)存儲(chǔ)。例如，一張256×256像素的灰度圖像大小為64KB（256×256×1B），一張256×256像素的真彩色圖像大小為192KB（256×256×3B）；一張512×512像素的灰度圖像大小為256KB（512×512×1B），一張512×512像素的真彩色圖像大小為768KB（512×512×3B）；一張1024×1024像素的灰度圖像大小為1MB（1024×1024×1B），一張1024×1024像素的真彩色圖像大小為3MB（1024×1024×3B）。因此，大數(shù)據(jù)量給存儲(chǔ)、傳輸和處理都帶來(lái)巨大的困難。

（2）處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。

圖像處理技術(shù)涉及的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技術(shù)相當(dāng)廣泛，一般來(lái)說(shuō)，涉及通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)，涉及的數(shù)學(xué)、物理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)更多。圖像處理技術(shù)與通信技術(shù)密切相關(guān)，當(dāng)今的圖像處理理論大多是通信理論的推廣，只是把通信中的一維問題推廣到二維以便于分析，在此基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展自己的理論體系。圖像處理工程中的信息獲取和顯示技術(shù)主要源于電視技術(shù)，其中，攝像、顯示、同步等各項(xiàng)技術(shù)是必不可少的。計(jì)算機(jī)已是圖像處理的常規(guī)工具，在圖像處理中，涉及軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、接口等多項(xiàng)技術(shù)，特別是并行處理技術(shù)在實(shí)時(shí)圖像處理中顯得十分重要。圖像處理技術(shù)的發(fā)展涉及越來(lái)越多的基礎(chǔ)理論知識(shí)，雄厚的數(shù)理基礎(chǔ)及相關(guān)的邊緣學(xué)科知識(shí)對(duì)圖像處理科學(xué)的發(fā)展具有重要影響。

（3）圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)。

圖像信息論屬于信息論科學(xué)中的一個(gè)分支。1948年，香農(nóng)（Shannon）發(fā)表的A Mathematical Theory of Communication（《通信中的數(shù)學(xué)理論》）一文，奠定了信息論的基礎(chǔ)。此后，信息理論已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。圖像理論是把通信中的一維時(shí)間問題推廣到二維空間上來(lái)研究，具體來(lái)說(shuō)，通信研究的是一維時(shí)間信息，圖像研究的是二維空間信息；通信理論研究的是時(shí)間域和頻率域的問題，圖像理論研究的是空間域和空間頻率域之間的關(guān)系；通信理論認(rèn)為任何一個(gè)隨時(shí)間變化的波形都是由許多頻率不同、振幅不同的正弦波組合而成，圖像理論認(rèn)為任何一張平面圖像都是由許多頻率不同、振幅不同的x-y方向的空間頻率波相疊加而成，高空間頻率波決定圖像的細(xì)節(jié)，低空間頻率波決定圖像的背景和動(dòng)態(tài)范圍。