图像处理（图像学习）的基础必备知识

基础储备知识列表（图像必备基础）

1.     图像会表示成一个2D实数矩阵f(x,y)，也称为是图像在那个像素的灰度或者是亮度，对于double类型的是0.0黑      1.0白，对于unit8类型是0黑，255是白

2.     图像常见的数字形式编码：位图（栅格）和矢量

3.     图像表示

        二值化图像，1比特图像（一个像素是1比特）0 1
       灰度图像，8比特图像（1个像素是8比特）0-255
       彩色图像24比特（RGB各占8比特），同时也会有第四通道，提供对每个像素透明性的测度

      索引图像 24比特，其中每个像素给出的索引和索引所指示的彩色调色板中的元素R G B的值

4.     基本术语

     图像拓扑：常用于二值图像并借助形态学

     领域：围绕一个给定像素的周围构成它的领域，4领域 8领域

     邻接；通路；连接性；组元

5.     图像处理分为3个层次

     底层：基本操作（噪声消除，对比度增强），其中输入和输出都是图像

     中层：从图像中提取属性（如边缘，轮廓，区域）

     高层：对一个场景的内容进行分析和解释

6.     图像的处理分为:空间域和频域

     空间域：

     全局（点）操作

     面向领域的操作，卷积

     结合多幅图像的操作

             频域：

7.     图像的采集需要光，光可用电磁波或者粒子秒速，一个光子是一个微小的电磁振动能量包，可以用波长和频率来刻画，波长乘以频率等于波传播的速度，人类的视觉系统（HVS）对波长在400-700nm,1nm=10-9m

8.     彩色编码和表达

      彩色可使用3个数值分量和恰当的增加权函数来编码。最简单的编码方式就是像素的RGB

9.     人对光的感知以及对颜色的感知常用3个参数来描述：

      辉度：对于发光强度的主观感受

     色调：一个视感觉的属性，对应区域是否类似于一个感知的彩色，红绿蓝或者是组合

     饱和度：对一个区域用与其亮度成比例来判断的彩色行，对光源白色性的描述

     注：亮度可以用红绿蓝的加权和来计算

10.   数字图像处理的硬件：采集装置,负责捕获数字化图像或视频序列camera link。当相机产生模拟视频输出时，需要使用一个图像数字化器（图像采集卡）将其转化成数字格式；

      处理装置，计算机；显示和硬拷贝设备；存储设备，光盘。

      数学图像处理的软件，matlab c++

11.   图像传感器：将电磁辐射能量转换为可以处理、显示和解释成图像的电信号。主要是基于CCD（电荷耦合装置）和CMOS（互补型金属氧化物半导体器件）工艺。

      相机长常用的是CCD传感器，他们不受几何失真的影响并对入射光有线性的响应，一个CCD传感器由一组光敏单元构成，用硅制造，每个能产生正比于落在上面光密度的电压。一个感光单元具有一个约10^6能量载体的有限能力，这限制了被成像物体的明度上限，一个饱和的感光单元会溢出，从而影响它相邻单元并导致成为渗色的缺陷

     一个CCD相机有时候插入一个计算机板子，称为帧缓存，它包括对相机采集的图像快速访问的内存（典型的是每幅图像0.1ms），图像在被采集和临时存储在帧缓存后，将被处理货复制到长时存储设备中。

    在单CCD的相机中，使用具有对每种光基色（红蓝绿）不同感光单元的三色成像仪，其中感光单元排列成贝叶斯模式，这样，每个像素实际上仅仅记录了三个基色之一。

     COMS传感器是分层传感器堆栈，在网格的每个位置都有分层的对所有三种基色都敏感的光电传感器，在每个像素只有一个仅对一种基色敏感的光电传感器。

相机的镜头有2个重要的参数是它的放大倍数和光收集能力

12.   图像数字化：（时间或者空间）采样、（幅度上）量化

     采样就是去离散的值，有采样率，采样率要大于信号中最高频率分量的2倍（乃奎斯特准则），采样模式

     量化是将一个连续变化函数用一个离散集合的量化级替换的过程。图像的量化级是灰度级，量化理解为映射，就是把一个范围的灰度值隐射到单个点，例如0-255可以均匀量化为4，1代表0-64 2代表65-128 3代表129-1924代表193-255

     空间分分辨率;描述衣服图像中像素密度，空间分辨率高，将有越多的像素用来显示一副固定尺寸的图像，每英寸点数dpi表示，空间分辨率降低的时候，质量变化不是很明显，但是像素化，锯齿化 细节的损失，甚至会出现莫尔模式

     灰度分辨率是HVS能辨别的亮度级的最小变化，对于单色图像每个像素8比特是在主观质量和实际实现（每个像素值对应一个字节对应）中较好的平衡