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Digital Image Processing and Analysis (I) Image Processing What are images ? 廣義: image就是pictures 一種視覺化的方式來做紀錄或呈現 基本上人類是一種視覺化的生物,我門利用眼睛來接收大部分的資訊,而我們的腦也非常的習慣來對這些視覺化的資料做處理 在科學的領域上有句常說的話 “a picture is worth a thousands words” 波長 (/m) 狹義: Image是描述一個表面其參數是如何的變化 標準的視覺影像: 在一個2D的平面上光的強度變化程度 然而光線並不是唯一被使用在科學影像上的參數,影像尚可由 積體電路電流的溫度所形成 人動脈血液的流動形成 從遠方銀河放射來的X-ray所形成 當地震時地面產生的移動所形成 這些奇特的影像都會被轉換成我們所習慣的圖像 (如光所形成的影像),因此他們得以被人類的眼睛所估算 數位影像的結構 這個影像是由40,000個樣本在一個具有200個行和200個列的2D的陣列中組成, 每一個樣本我們將其稱之為像素(pixel) 像素是由一個從0 ~ 255的數字所構成 這個數字是和微波的能量從行星表面反射有關 為了表現將這樣的一個數字變為視覺化的影像,我們必須將每一個像數轉換成灰階,0代表黑色,255代表白色 影像的大小 典型的數位影像 : 500?500 例如 television, personnel computer applications, and general scientific research. 有時使用 會使用大於 1000?1000 例如 computer graphics, high-definition television, and 35 mm motion pictures. 偶而需要使用several thousand pixels per side 例如 digitized x-ray images, space photographs, and glossy advertisements in magazines. 影像的解析度 為什麼會想限制影像的大小: 因為大部分影像處理所碰到的困難其實都是在管理非常大量的資料 Ex: 一秒的數位化聲音約佔8KB 一秒的數位化影像約佔8MB 灰階 通常使用 256 gray levels 電腦記憶體儲存方便 a single byte is convenient for data management 人眼有自動平均的能力 the large number of pixels in an image compensate to a certain degree for a limited number of quantization steps 人眼判別灰階的能力有限 a brightness step size of 1/256 (0.39%) is smaller than the eye can perceive. 較精細的灰階能夠提供更多的資訊給電腦，雖然人眼看不見，但是較精細的灰階可能能夠使得電腦程式提供較好的結果，在這類情況下，常會使用較精細的灰階資訊。 彩色影像 使用3個數字來代表一個像素(RGB) 藉由呈現這3個數值的強度來表示像素 混合這三種顏色可以產生所有可能的顏色 通常使用1的Byte來儲存一個顏色,因此所有的顏色約 256x256x256 ≈ 16.8百萬 Image Process 簡單的說: 就是利用各種方法來操作及修改影像 攝影師和物理學家可以利用一些化學物質或光學設備來完成一些影像處理的操作 Digital image processing (DIP): 利用電腦來進行影像處理 不單指影像處理,還包括影像如何取得,儲存和呈現 數位影像的技術實際上要來得比電腦發展早,在1920早期,報紙的圖片就以數位化的方式利用海底纜線來橫度大西洋 DIP一直等到電腦硬體發展到一定的技術時才漸漸熱門 Image Processing, Computer Vision and Computer Graphics Digital Image Processing and Analysis (I) Image File Format JPEG JPEG Joint Photographic Experts Group (聯合圖像專家組織) 1991年公佈規範,屬於ISO 10918-1的標準 主要特性: 其設計目的用來壓縮全彩或黑白的自然寫實影像 用在照片或美術作品方面的表現繪比只有線條的圖形要來得恰當 主要用來處理靜態的影像,至於動態影像方面則有另一個技術稱之為MP