图像处理基础知识：数字化、数据结构与传感器

"按扫描行存储-图像处理基础知识" 在图像处理领域，图像的存储方式是至关重要的。这里我们主要讨论两种基本的图像存储方法：按扫描行存储和按各个像素存储。 首先，按扫描行存储是图像数据组织的一种常见方式，特别是在数字化过程中。这种方法按照图像的行顺序存储像素信息，通常是从上到下、从左到右的顺序。例如，对于一个多波段图像，如红绿蓝三波段图像，每一行会被依次存储，先存储红色通道的像素，然后是绿色通道，最后是蓝色通道。这种存储方式便于处理连续的像素数据，比如在显示或传输图像时，可以逐行读取和处理。 另一方面，按各个像素存储则是指独立地存储每个像素的值，不论其在图像中的位置。这种方式适用于处理图像的局部特性，如像素级别的操作，比如滤波或色彩转换。在这种存储结构中，每个像素可能包含其自身的颜色信息以及位置信息，这使得处理像素之间的关系更为灵活。 图像数据结构是图像处理的基础，它定义了如何存储和访问图像数据。在2.2.3节中提到了多波段图像数据的结合结构，这种结构展示了如何组合不同波段的像素信息，例如红、绿、蓝三个颜色通道的像素值，以形成彩色图像。每个像素的位置可以通过坐标（行，列）来标识，如（1，1）和（1，2）代表图像的第一行中的第一个和第二个像素。 图像数字化是将模拟图像转化为数字图像的过程，包括了图像传感器的作用、采样和量化两个关键步骤。2.1.1节中提到了两种常见的图像传感器——CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补性金属氧化物半导体）。CCD传感器广泛用于数字相机和扫描仪，通过感应光强并逐行扫描来捕捉图像。CMOS传感器则因其低功耗和高集成度逐渐普及。 2.1.2节介绍了数字化原理，包括数学模型和采样量化。模拟图像被看作是连续的二维函数，而数字化后成为离散的像素集合。采样是指在空间上将连续图像分割成像素，量化则是将连续的灰度值映射到有限的离散灰度级，这两个过程共同决定了数字图像的质量。 图像的采样和量化是图像数字化的核心。采样决定了图像的空间分辨率，即图像在空间上的离散程度；量化则决定了图像的灰度分辨率，即能够表示的灰度级别数量。这两个过程直接影响着最终数字图像的清晰度和色彩表现。 在后续的章节中，2.2图像数据结构、2.3图像文件格式和2.4图像质量评价分别探讨了图像数据的不同组织形式、不同类型的图像文件格式（如JPEG、PNG等）及其对图像质量和存储效率的影响。这些基础知识对于理解和处理各种图像处理任务至关重要，包括图像压缩、增强、分析和识别等。