1. 取樣和量化的基本概念（Concepts）

獲取圖像的目標(biāo)是從感知的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生數(shù)字圖像，但是傳感器的輸出是連續(xù)的電壓波形，因此需要把連續(xù)的感知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這一過程由圖像的取樣與量化來完成。 數(shù)字化坐標(biāo)值稱為取樣；數(shù)字化幅度值稱為量化。

圖像采樣

◆ 在取樣時(shí)，若橫向的像素?cái)?shù)（列數(shù)）為M ，縱向的像素?cái)?shù)（行數(shù)）為N，則圖像總像素?cái)?shù)為M*N個(gè)像素。

◆ 一般來說，采樣間隔越大，所得圖像像素?cái)?shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)馬賽克效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素?cái)?shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。

圖像的量化

◆ 量化等級(jí)越多，所得圖像層次越豐富，灰度分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大；量化等級(jí)越少，圖像層次欠豐富，灰度分辨率低，會(huì)出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差，但數(shù)據(jù)量小.

很明顯，數(shù)字圖像的質(zhì)量在很大程度上取決于取樣和量化中所用的樣本數(shù)和灰度級(jí)。一般，當(dāng)限定數(shù)字圖像的大小時(shí), 為了得到質(zhì)量較好的圖像可采用如下原則：

（1） 對(duì)緩變的圖像， 應(yīng)該細(xì)量化， 粗采樣， 以避免假輪廓。

（2） 對(duì)細(xì)節(jié)豐富的圖像，應(yīng)細(xì)采樣，粗量化， 以避免模糊（混疊）。

2. 數(shù)字圖像描述

黑白圖像

指圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，故又稱為２值圖像。2值圖像的像素值為0、1。

灰度圖像

灰度圖像是指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級(jí)來描述的圖像，沒有彩色信息。

彩色圖像

彩色圖像是指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RBG是由不同的灰度級(jí)來描述的。

3. 圖像的數(shù)字表示

令f(s, t)表示一幅具有兩個(gè)連續(xù)變量s和t的連續(xù)圖像函數(shù)。通過取樣和量化， 我們可把該函數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。將該連續(xù)圖像取樣為一個(gè)二維陣列f(x,y)， 該陣列有M行和N列，其中(x,y)是離散坐標(biāo)。

在某些討論中，使用傳統(tǒng)的矩陣表示法來表示數(shù)字圖像及其像素更為方便：

二維矩陣是表示數(shù)字圖像的重要數(shù)學(xué)形式。一幅M×N的圖像可以表示為矩陣：矩陣中的每個(gè)元素稱為圖像的“像素”。每個(gè)像素都有它自己的“位置”和“值”，“值”是這一“位置”像素的顏色或者強(qiáng)度。

假定圖像尺寸為M、N，每個(gè)像素所具有的離散灰度級(jí)數(shù)為G；這些量分別取為2的整數(shù)冪m，n，k，即M=2m， N=2n，G=2k 則存儲(chǔ)這幅圖像所需的位數(shù)是：；如果圖像是正方形，即M=N，當(dāng)一副圖像有灰度級(jí)時(shí)，實(shí)際上通常稱該圖像為k比特圖像。如，一幅圖像有256可能的灰度級(jí)稱為8比特圖像。