数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。所以计算机处理的图像都是数字化的图像。
像素
在数字图像中,每个像素都有对应的数值,二进制图像的像素值为0或1,灰度图像的像素值为0~255,由这些像素值组成的数字图像才能被计算机进行处理。
分辨率
分辨率可分为屏幕分辨率(显示分辨率)、图像分辨率、打印分辨率(dpi)三个主要类别。
- 屏幕分辨率 :屏幕分辨率就是计算机显示器的屏幕上能显示信息的数量,即能显示的像素个数,通常以水平和垂直像素数量来衡量。一台计算机显示器的分辨率为1600×900像素,表示该显示器水平方向上能显示1600个像素,垂直方向上能显示900个像素。
在实际应用中,显示设备(如显示器、平板电脑、手机屏幕等)的分辨率也经常用每英寸包含的像素个数(Pixels Per Inch,PPI),即每英寸像素数(像素密度)来表示。该值越大,画面的细节就越丰富;该值越小,图像显示就越大。 - 图像分辨率 :图像的分辨率就是图像的尺寸,也称为图像的宽和高,即水平方向上的像素个数和垂直方向上的像素个数。
- 视频分辨率 :经常说某个视频是720P或1080P,P指的是Progressive,即逐行扫描。480P是640×480像素的分辨率。
色调
色调就是通常意义下的彩色,它随波长的变化而变化,反映理论颜色的基本特征。
亮度
亮度是人眼对光强度的感受,图像的亮度就是图像中光的强度。不同波长的光有着不同的色调,给人不同的颜色感受,也给人不同的亮度感受。人眼一般感到红光最暗,蓝光次之,而黄绿光最亮。
饱和度
色彩的饱和度就是颜色的纯净度,饱和度越高,色彩越鲜明。色彩的饱和度取决于颜色中白光的比例,色彩中的白光越多,饱和度就越低。纯单色光的饱和度为100%,纯白光的饱和度为0%。
对比度
对比度是图像的黑白之间的差异,差异越大,则对比度越大,能表示的颜色就越丰富。
纹理
纹理,通常意义上指的是物体表面凹凸不平的沟纹,或者光滑物体表面的彩色图案,这些图案会让人有凹凸不平的视觉感受。
灰度分布在空间位置上的反复出现形成了纹理,所以图像空间中一定距离的两个像素是有关系的,灰度共生矩阵就是利用图像灰度级之间的相关性来描述纹理的一种常用方法。灰度共生矩阵的特征有:熵、ASM能量、对比度、均匀度和自相关,可以用这些特征来分析图像的纹理。
- 熵(Entropy):如果灰度共生矩阵元素值分布均匀,则表示图像近于随机,熵值就越大。
- ASM能量:灰度共生矩阵中每个元素的平方和,表示图像是否分布均匀、纹理是否粗糙。图像越有结构,ASM越大。
- 对比度(Contrast):表示图像的清晰程度和纹理深浅程度。灰度共生矩阵中偏离对角线的元素值越大,对比度就越大,纹理也就越深。
- 均匀度:表示图像纹理的粗细度。纹理越粗糙,则均匀度越大;纹理越细致,则均匀度越小。
- 自相关(Correlation):描述灰度共生矩阵中水平或垂直方向上的相似度。如果矩阵中水平方向的元素值均匀相等,则水平方向的相关性大,对应的图像在水平方向上越有纹理,则水平方向灰度共生矩阵的自相关值大于其他方向灰度共生矩阵的自相关值。