图像数字化的过程简介

从模拟图像转变为数字图像需要经过图像数字化过程。图像数字化过程主要是采样（抽样，取样）和量化。

采样（抽样，取样）过程是图像分布离散化过程。采样是对连续信号图像以一定的采样孔径（点）和一定的间距对图像信号抽样，将图像信号转换为离散信号序列，得到离散信号组成的图像。图3-3是图像采样过程的示意图。即图像采样是以图像的有限个信号值（离散值）表示连续信号图像。

图3-3 图像采样过程的示意图

a）原图像信号 b）采样得到的图像信号

两个采样点中心的间距构成“采样间隔”，它也是像素尺寸。图3-4显示了采样间隔与像素尺寸的关系。数字化的采样过程可以采用不同的采样方式，因此在不同方向可能具有不同的像素尺寸。但通常采用的是等间隔的方式。即像素一般为正方形。

采样间隔（像素尺寸）对得到的数字图像质量具有重要影响。图3-5显示了对同一幅图像在同样量化级别下以不同采样间隔（像素尺寸）获得的数字图像的比较。可见，随着采样间隔增大（像素尺寸增大），数字图像显示的细节减少。

图3-4 采样间隔与像素尺寸的关系

图3-5 采样间隔（像素尺寸）对数字图像的影响（从a到c像素增大）

量化是图像幅值分布离散化过程。即将图像原来连续变化的幅值数字化，转变为有限个离散值。或者说，是用有限个允许值替代精确值。图3-6是量化过程的示意图（图中A为原连续变化的幅值，D为量化后值，只能取刻度点的值）。即，量化必然是将分布在某一范围内的幅值均量化为某个数字化的幅值，因此量化过程必然产生误差，必然影响获得的数字图像质量。(www.xing528.com)

图3-7显示的是对同一幅图像，在相同采样间隔（像素尺寸）下不同量化级数获得的数字图像。从图a到图c量化级数减少，图像显示细节也减少，从而清楚地显示了量化级数对图像显示细节的影响。

图3-6 量化过程与量化误差示意图

图3-7 量化级数对数字图像显示细节的影响

a）256级 b）8级 c）2级

从上面的讨论可以看到，模拟图像经过数字化转变为数字图像可能带来影响，概括起来产生的主要影响是，可能丢失一些细小的细节信息，可能模糊、改变一些细小的细节信息。图3-8是这种影响的示意图，这说明，必须对图像数字化过程（技术）进行控制。

图3-8 数字化对图像信息的影响

a）丢失细小细节信息 b）模糊改变细小细节信息