第2章 圖像采集

圖像采集是指獲取圖像的技術(shù)和過程。如第1章中所指出的，圖像處理和圖像分析的輸入都是圖像。所以，圖像采集是各種圖像技術(shù)的工作基礎(chǔ)。

圖像采集是獲取客觀世界信息的重要手段。與圖像f(x, y)表達(dá)的兩部分內(nèi)容相對應(yīng)，圖像的采集涉及兩方面的內(nèi)容。

（1）幾何學(xué)。要解決從圖像中的什么地方可找到場景中目標(biāo)的投影位置(x, y)。

（2）光度學(xué)（更一般地是輻射度學(xué)）。要解決圖像中的目標(biāo)有多“亮”，以及這個亮度與目標(biāo)的光學(xué)性質(zhì)和成像系統(tǒng)的關(guān)系，它確定了在(x, y)處的f。

考慮到使用計算機對圖像進(jìn)行處理和分析，所以從原始模擬或連續(xù)的客觀世界獲得的圖像最后要轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。與圖像f(x, y)表達(dá)的兩部分內(nèi)容對應(yīng)，在獲取可被計算機處理的數(shù)字圖像時，前者與采樣有關(guān)而后者與量化有關(guān)。采樣和量化確定了用成像設(shè)備采集圖像并用一個數(shù)字矩陣表達(dá)該圖像時會得到的結(jié)果。

采集獲得的圖像由許多像素組成。圖像中的像素之間有多種聯(lián)系，既包括空間上的鄰接或接觸關(guān)系，也包括灰度（屬性）上的相近或相同關(guān)系。在此基礎(chǔ)上還可考慮像素集合的組成，像素間的距離和相對方位等聯(lián)系。許多圖像處理和分析技術(shù)要利用這些聯(lián)系。

本章各節(jié)安排如下。

2.1節(jié)介紹成像時的幾何模型，先討論了投影成像幾何，再從幾何成像的基本模型到一般模型給予了詳細(xì)的說明。

2.2節(jié)介紹一個成像時的基本亮度模型，它既考慮光源照射物體的入射光量，也考慮場景中物體對入射光反射的比率。

2.3節(jié)介紹了兩個重要的操作：采樣和量化。討論了圖像的空間分辨率和幅度分辨率，并對圖像質(zhì)量與采樣和量化的聯(lián)系舉例進(jìn)行描述。

2.4節(jié)介紹圖像像素之間的兩種聯(lián)系，一種是像素間互相鄰接、連接、連通等鄰域關(guān)系，另一種是不同像素之間距離的關(guān)系。

2.5節(jié)介紹圖像坐標(biāo)變換，在討論了平移變換、旋轉(zhuǎn)變換和尺度變換等基本的坐標(biāo)變換后，對更一般的仿射變換進(jìn)行了介紹，還對坐標(biāo)變換在圖像幾何失真校正中的應(yīng)用進(jìn)行了說明。