数字图像处理简介

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介绍

信号处理是电气工程和数学中的一门学科，涉及模拟和数字信号的分析和处理，以及信号的存储、过滤和其他操作。这些信号包括传输信号、声音或语音信号、图像信号以及其他信号等。

在所有这些信号中，处理输入是图像且输出也是图像的信号类型的领域是在图像处理中完成的。顾名思义，它涉及图像处理。

它又可以分为模拟图像处理和数字图像处理。

模拟图像处理

模拟图像处理是对模拟信号进行的。它包括对二维模拟信号的处理。在这种类型的处理中，通过改变电信号通过电手段来操纵图像。常见的例子包括电视图像。

随着时间的推移，数字图像处理由于其更广泛的应用范围而逐渐取代了模拟图像处理。

数字图像处理

数字图像处理涉及开发对数字图像执行操作的数字系统。

什么是图像

图像只不过是二维信号。它由数学函数 f(x,y) 定义，其中 x 和 y 是水平和垂直的两个坐标。

任意点的 f(x,y) 值给出了图像该点的像素值。

上图是您现在在计算机屏幕上查看的数字图像的示例。但实际上，该图像只不过是一个范围在 0 到 255 之间的数字的二维数组。

每个数字代表函数 f(x,y) 在任意点的值。在这种情况下，值128、230,123各自表示单独的像素值。图片的维度实际上就是这个二维数组的维度。

数字图像和信号之间的关系

如果图像是二维数组，那么它与信号有什么关系？为了理解这一点，我们首先需要了解什么是信号？

信号

在物理世界中，任何可通过时间、空间或任何更高维度测量的量都可以视为信号。信号是一个数学函数，它传达一些信息。

信号可以是一维或二维或更高维的信号。一维信号是随时间测量的信号。常见的例子是语音信号。

二维信号是通过一些其他物理量测量的信号。二维信号的例子是数字图像。我们将在下一个教程中更详细地了解如何形成和解释一维或二维信号以及更高的信号。

关系

因为在物理世界中两个观察者之间传递信息或广播消息的任何东西都是信号。这包括作为信号的语音或（人声）或图像。因为当我们说话时，我们的声音会转换为声波/信号，并根据与我们交谈的人的时间进行转换。不仅如此，还有数码相机的工作方式，因为从数码相机获取图像涉及将信号从系统的一个部分传输到另一部分。

数字图像是如何形成的

由于从相机捕获图像是一个物理过程。阳光被用作能源。传感器阵列用于采集图像。因此，当阳光照射到物体上时，传感器会感测到该物体反射的光量，并根据感测到的数据量生成连续的电压信号。为了创建数字图像，我们需要将这些数据转换为数字形式。这涉及到采样和量化。（稍后讨论）。采样和量化的结果产生二维数组或数字矩阵，它们只不过是数字图像。

重叠字段

机器/计算机视觉

机器视觉或计算机视觉涉及开发一个系统，其中输入是图像，输出是一些信息。例如：开发一个扫描人脸并打开任何类型的锁的系统。这个系统看起来像这样。

电脑图像

计算机图形学处理从对象模型形成图像，而不是通过某些设备捕获图像。例如：对象渲染。从对象模型生成图像。这样的系统看起来像这样。

人工智能

人工智能或多或少是一门将人类智能融入机器的研究。人工智能在图像处理方面有很多应用。例如：开发计算机辅助诊断系统，帮助医生解释X射线、MRI等图像，然后突出显示医生要检查的显着部分。

信号处理

信号处理是一个保护伞，图像处理位于它的下面。物理世界（3D 世界）中的物体反射的光量通过相机的镜头，变成 2D 信号，从而形成图像。然后使用信号处理方法对该图像进行数字化，然后在数字图像处理中对该数字图像进行操作。