1.1　数字图像的基本概念

1.1.1　数字图像的概念

图像本身是客观景物的主观反映，即在人脑中的反映，它是人类认识外界和自身的重要数据信息来源。因此，图像既有客观属性，也有主观属性。

数字图像可以用数学方式描述与之对应的场景。一幅三维动态图像可以定义为

　　（1-1）

式(1-1)中，x、y、z是三维空间变量，是时间变量。在实际中，有很多种图像获取方式，目前最常见的是电磁波成像。电磁波成像的频段范围很广，可从可见光扩展到其他频段，在低频段有红外线、微波等；在高频段有紫外线、X射线、射线等。例如，红外成像是利用物体自然发射的红外辐射或运用不同物体对红外辐射的不同反射率进行成像的。此时图像可以用式(1-2)表示：

　　（1-2）

式(1-2)中，是波长。不同则物体的反射、发射或吸收特性不同，所得到的图像也不同。图像记录的是物体辐射能量的空间分布，一般使用灰度图像记录，辐射度对应灰度值。当对可见光成像时，灰度值对应客观景物被观察到的亮度。

在一般情况下，由于I表示的是与景物相关的某种形式的能量信号，因此它是正的、有界的，即

　　（1-3）

其中，表示的最大值，表示黑色。

对于彩色图像，根据“三基色原理”可知，I可以表示为3个基色分量之和，即

　　（1-4）

其中，、、分别是三基色的波长。