數(shù)字圖像的基本類型計算機(jī)一般采用兩種方式存儲靜態(tài)圖像：位映射（Bitmap），即位圖存儲模式；向量處理（Vector），也稱矢量存儲模式。位圖也稱為柵格圖像，是通過許多像素點(diǎn)表示一幅圖像，每個像素具有顏色屬性和位置屬性。矢量圖只存儲圖像內(nèi)容的輪廓部分，而不是圖像數(shù)據(jù)的每一點(diǎn)。1

二值圖像二值圖像也叫黑白圖像，就是圖像象素只存在0,1兩個值。二進(jìn)制的lenna圖像2灰度圖像灰度圖像是包含灰度級的圖像，如64級，256級等。如當(dāng)像素灰度級用8bit表示時，每個像素的取值就是256種灰度中的一種，即每個象素的灰度值為0到255中的一個。通常，用0表示黑，255表示白，從0到255亮度逐漸增加。3索引圖像索引圖像把像素值直接作為索引顏色的序號。根據(jù)索引顏色的序號就可以找到該像素的實(shí)際顏色。當(dāng)把索引圖像讀入計算機(jī)時，索引顏色將被存儲到調(diào)色板中。調(diào)色板是包含不同顏色的顏色表，每種顏色以紅，綠，藍(lán)三種顏色的組合來表示。調(diào)色板的單元個數(shù)是與圖像的顏色數(shù)一致的。256色圖像有256個索引顏色，相應(yīng)的調(diào)色板就有256個單元。4RGB圖像RGB圖像是一類圖像的總稱。這類圖像不使用單獨(dú)的調(diào)色板，每一個像素的顏色由存儲在相應(yīng)位置的紅，綠，藍(lán)顏色分量共同決定。RGB圖像是24位圖像，紅綠藍(lán)分量分別占用8位，理論上可以包含16M種不同的顏色。5數(shù)字圖像的基本文件格式每一種圖像文件均有一個文件頭，在文件頭之后才是圖像數(shù)據(jù)。文件頭的內(nèi)容一般包括文件類型、文件制作者、制作時間、版本號、文件大小等內(nèi)容。圖像文件還涉及圖像文件的壓縮方式和存儲效率等。常用的圖像文件存儲格式主要有BMP文件、JPG文件、PCX文件、TIFF文件以及GIF文件等。6BMP圖像文件格式7第一部分為位圖文件頭BITMAP，它是一個結(jié)構(gòu)體，其定義如下：typedefstructtagBITMAP{WORD bfType;DWORD bfSize;WORD bfReserved1;WORD bfReserved2;DWORD bfOffBits;}BITMAP;這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為14個字節(jié)（WORD為無符號16位二進(jìn)制整數(shù)，DWORD為無符號32位二進(jìn)制整數(shù)）。8第二部分為位圖信息頭BITMAPINFOHEADER，也是一個結(jié)構(gòu)，其定義如下：typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORD biSize；

LONG biWidth；

LONG biHeight；

WORD biPlanes；

WORD biBitCount；

DWORD biCompression；

DWORD biSizeImage；

LONG biXPelsPerMeter；9

LONG biYPelsPerMeter；

DWORD biClrUsed；

DWORD biClrImportant；

}BITMAPINFOHEADER；這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為40個字節(jié)（LONG為32位二進(jìn)制整數(shù)）。其中，biCompression的有效值為BI_RGB、BI_RLE8、BI_RLE4、BI_BITFIELDS。10第三部分為調(diào)色板(Palette)。真彩色圖像不需要調(diào)色板。調(diào)色板實(shí)際上是一個數(shù)組，共有biClrUsed個元素。數(shù)組中每個元素的類型是RGBQUAD結(jié)構(gòu)，占4個字節(jié)，其定義如下：typedefstructtagRGBQUAD{BYTErgbBlue; //該顏色的藍(lán)色分量

BYTErgbGreen; //該顏色的綠色分量

BYTErgbRed; //該顏色的紅色分量

BYTErgbReserved; //保留值}RGBQUAD;11第四部分就是實(shí)際的圖像數(shù)據(jù)。對于用到調(diào)色板的位圖，圖像數(shù)據(jù)就是該像素顏色在調(diào)色板中的索引值，對于真彩色圖像，圖像數(shù)據(jù)就是實(shí)際的R、G、B值。對于2色位圖，用1位就可以表示該像素的顏色（一般0表示黑，1表示白），所以一個字節(jié)可以表示8個像素。對于16色位圖，用4位可以表示一個像素的顏色，所以一個字節(jié)可以表示2個像素。對于256色位圖，一個字節(jié)剛好可以表示1個像素。12人眼成像過程

人眼是一個平均半徑為20mm的球狀器官。它由三層薄膜包圍著，如右圖所示。最外層是堅硬的蛋白質(zhì)膜，其中，位于前方的大約1／6部分為有彈性的透明組織，稱為角膜，光線從這里進(jìn)入眼內(nèi)。其余5／6為白色不透明組織，稱為鞏膜，它的作用是鞏固和保護(hù)整個眼球。中間一層由虹膜和脈絡(luò)膜組成。虹膜的中間有一個圓孔，稱為瞳孔。它的大小可以由連接虹膜的環(huán)狀肌肉組織來調(diào)節(jié)，以控制進(jìn)入眼睛內(nèi)部的光通量大小，其作用和照相機(jī)中的光圈一樣。最內(nèi)一層為視網(wǎng)膜，它的表面分布有大量光敏細(xì)胞。13除了三層薄膜，在瞳孔后面有一個扁球形的透明體。水晶體的作用如同可變焦距的一個透鏡，它的曲率可以由睫狀肌的收縮進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使景象始終能剛好地聚焦于黃斑區(qū)。眼睛的晶狀體和普通光學(xué)透鏡之間的主要差別在于前者的適應(yīng)性強(qiáng)。用眼睛看建筑物側(cè)面的圖解，C點(diǎn)是晶狀體的光心14簡單的圖像形成模型一幅圖像實(shí)際上記錄的是物體輻射能量的空間分布，這個分布是空間坐標(biāo)、時間和波長的函數(shù)，即:I=(x,y,z,λ,t)。當(dāng)一幅圖像為平面單色靜止圖像時，空間坐標(biāo)變量z,波長λ和時間變量t可以從函數(shù)中去除，一幅圖像可以用二維函數(shù)f(x,y)來表示:

f(x,y)=i(x,y)r(x,y)

這里0<i(x,y)<

0<r(x,y)<1

反射分量限制在0和1之間。i(x,y)的性質(zhì)取決于照射源，而r(x，y)取決于成像物體的特性。15圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像可以理解為對二維函數(shù)f(x，y)進(jìn)行采樣和量化(即離散處理)后得到的圖像，因此，通常用二維矩陣來表示一幅數(shù)字圖像。將一幅圖像進(jìn)行數(shù)字化的過程就是在計算機(jī)內(nèi)生成一個二維矩陣的過程。數(shù)字化過程包括三個步驟：掃描、采樣和量化。16采樣采樣（Sampling）:是對圖像空間坐標(biāo)的離散化，它決定了圖像的空間分辨率。用一個網(wǎng)格把待處理的圖像覆蓋，然后把每一小格上模擬圖像的各個亮度取平均值，作為該小方格中點(diǎn)的值。圖像的采樣17對一幅圖像采樣時，若每行（即橫向）像素為M個，每列（即縱向）像素為N個，則圖像大小為M×N個像素，從而f(x,y)構(gòu)成一個M×N實(shí)數(shù)矩陣：

每個元素為圖像f(x,y)的離散采樣值，稱之為像元或像素。18(a)256級灰度圖象(b)子圖(c)子圖對應(yīng)的量化數(shù)據(jù)圖像量化實(shí)例19量化把采樣后所得的各像素灰度值從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換稱為圖像灰度的量化。量化是對圖像幅度坐標(biāo)的離散化，它決定了圖像的幅度分辨率。20量化的方法包括：分層量化、均勻量化和非均勻量化。分層量化是把每一個離散樣本的連續(xù)灰度值只分成有限多的層次。均勻量化是把原圖像灰度層次從最暗至最亮均勻分為有限個層次，如果采用不均勻分層就稱為非均勻量化。21(a)量化(b)量化為8bit量化示意圖22對一幅圖像，當(dāng)量化級數(shù)一定時，采樣點(diǎn)數(shù)對圖像質(zhì)量有著顯著的影響。采樣點(diǎn)數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好；當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)減少時，圖上的塊狀效應(yīng)就逐漸明顯。同理，當(dāng)圖像的采樣點(diǎn)數(shù)一定時，采用不同量化級數(shù)的圖像質(zhì)量也不一樣。量化級數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好，當(dāng)量化級數(shù)越少時，圖像質(zhì)量越差，量化級數(shù)最小的極端情況就是二值圖像，圖像出現(xiàn)假輪廓。采樣點(diǎn)數(shù)和量化級數(shù)的關(guān)系：23

(a)采樣點(diǎn)256×256時的圖像(b)采樣點(diǎn)64×64時的圖像(c)采樣點(diǎn)32×32時的圖像(d)采樣點(diǎn)16×16時的圖像采樣點(diǎn)數(shù)與圖像質(zhì)量之間的關(guān)系24(a)量化為2級的Lena圖像(b)量化為16級的Lena圖像(c)量化為256級的Lena圖像量化級數(shù)與圖像質(zhì)量之間的關(guān)系25十一作業(yè):1熟悉raw2bmp程序,參考2編寫或書寫函數(shù)voidBianHuan(unsignedchar*image1[1000],intW1,intH1,unsignedchar*image2[2000],int&W2,int&H2,doublerate);//image1源圖象