第2章
2D圖像采集

圖像采集指獲取圖像的技術和過程。如第1章指出的，人造視覺系統主要將數字圖像作為系統的輸入。所以，圖像采集是各種計算機視覺技術的基礎。

圖像采集是獲取客觀世界信息的重要手段。以一幅灰度圖像f(x, y)為例，f(x, y)也代表在像空間(x, y)處的灰度值f。圖像采集就是要確定客觀世界物體投影后的f和(x, y)。與f(x, y)表達的兩類內容相對應，圖像采集涉及兩個方面的內容，需要分別建立模型。

（1）光度學（更一般的是輻射度學）：解決圖像中的目標有多“亮”的問題，以及確定這個亮度與目標的光學性質和成像系統的關系，它確定了(x, y)處的f。

（2）幾何學：解決場景中什么地方的目標會投影到圖像中的(x, y)處的問題。

考慮到要使用計算機對圖像進行處理和分析，所以最終要將從原始的模擬/連續的客觀世界中獲得的圖像轉換為數字圖像。與f(x, y)表達的兩類內容對應，在獲取可被計算機處理的數字圖像時，前者與采樣有關，后者與量化有關。采樣和量化確定了在用成像設備采集圖像并用數字矩陣表達該圖像時會得到的結果。

采集的圖像由許多像素組成，像素之間有多種聯系，既包括空間上的鄰接或接觸關系，也包括灰度（屬性）上的相近或相同關系。在此基礎上，還可考慮像素連通集合的組成、像素間的距離等聯系。許多圖像處理和分析技術要利用這些聯系。

本章各節安排如下。

2.1節概述典型的圖像采集裝置及需要關注的性能指標，并給出采集的流程。

2.2節討論圖像亮度成像模型，這主要與f相關。在介紹相關的光度學基本概念的基礎上，分析如何獲得均勻照度，并給出一個簡單的亮度成像模型。

2.3節討論圖像空間成像模型，這主要與(x, y)相關。根據投影成像幾何，介紹基本成像模型和一般成像模型。

2.4節介紹模擬圖像的采樣和量化，包括數字圖像的空間和幅度分辨率，并進一步討論圖像質量與其數據量的聯系。

2.5節介紹像素之間的各種關系（鄰域、鄰接、連接、連通等），討論像素間距離的計算。