图像数字化原理与扫描仪分辨率解析

本课堂练习聚焦于图像的数字化与显示技术，主要讨论了光学分辨率和图像数字化的相关概念。题目涉及的扫描仪，其光学分辨率是通过每英寸点数（dots per inch, dpi）衡量的。扫描仪的光学分辨率是600×1200线，这意味着它可以在一英寸的长度内捕捉到600个纵向和1200个横向的光密度变化。对于一个A4幅面的扫描仪，其宽度是8.3英寸，所以总像素数量可以通过乘以分辨率来计算，即(600×8.3)×(1200×11)。 在图像处理领域，连续图像通常被视为空间中光强度随位置（x, y）、波长和时间变化的连续函数。在考虑光能量而非波长时，图像会呈现为灰度图像，灰度值由光强度决定。静止灰度图像可以表示为在特定时刻（t=0）的空间光强度分布。 数字化过程是将连续图像转化为数字形式的关键步骤。这涉及到将图像分割成许多微小的像素（或采样点），每个像素代表一小区域的亮度或灰度值，通常用整数值来编码。数字化图像可以采用不同形状的像素阵列，如正方形、正三角形或正六角形，但实际应用中，正方形网格点阵更为常见，尽管它存在像素间距离不均匀的问题。 图像数字化包括取样和量化两部分：取样是将空间坐标离散化，使得图像在二维空间中被网格化；量化则是将图像的灰度或亮度值进行离散化，将其转换为有限数量的等级或灰度级。实现这一过程需要专用的硬件设备，如采样孔、图像扫描机构、光传感器（如CCD器件）以及量化器和输出存储介质。 课堂练习还强调了图像采集系统通常使用的硬件设备，如用于捕获图像的传感器，这些设备在实际操作中起着至关重要的作用。整个流程从连续图像开始，经过数字化处理，最终形成便于存储和计算机处理的数字图像，这是现代信息技术处理图像数据的基础。