2、图像与音频处理基础：数字化、类型、处理及工具

图像与音频处理基础：数字化、类型、处理及工具

1. 图像基础与数字化

1.1 图像数字化

图像是相机拍摄的现实世界的快照，传统相机拍摄的照片是模拟的，将其转换为数字形式的过程称为数字化。数字化通常针对电信号进行，任何电信号的数字化包括三个步骤：
1. 采样 ：在相等的时间或空间间隔检查信号的值，并仅存储这些值，丢弃其余值，这本质上离散化了信号的时间或空间轴。
2. 量化 ：指定离散信号幅度的多少个级别或值用于进一步处理，同时丢弃其余值，这离散化了信号的幅度轴。
3. 码字生成 ：为在特定采样点保留的每个级别分配称为码字的二进制值。

单位时间或长度内的采样点数称为采样率，保留的幅度级别数称为量化级别。量化级别总数决定了用于表示它们的二进制码字的位数，即数字信号的位深度。例如，3 位码字可以表示 8 个值：000、001、010、011、100、101、110、111。组成数字信号的每个离散值称为样本。

1.2 数字图像与像素

数字图像是二维信号，样本分布在图像的宽度和高度上，这些样本称为像素（picture elements 的缩写）。像素是数字图像的结构单元，类似于构成现实世界物体的分子。每个像素由两个参数标识：位置和值。

像素的位置通过坐标系测量，通常使用二维笛卡尔坐标系，原点 O 通常位于图像的左上角，x 值从左到右增加，y 值从上到下增加。原点的坐标为 (0,0)。

像素的值表示该点图像的强度或颜色。根据像素值，图像可分为三大类：
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