图像处理基础知识：二值图像与数字化

"二值图像-图像处理基础知识" 在图像处理领域，二值图像是一种特殊类型，它源自灰度图像的二值化处理。二值图像由两种不同的灰度级别组成，通常用1比特（bit）来表示，这使得图像只包含黑白两个色调，黑色代表0，白色代表1。这种简化的表示方式对于文字识别、图像分割和一些计算机视觉应用非常有用。 图像处理的基础知识包括多个方面： 1. **图像和视觉基础**：理解人类视觉系统如何感知和解释图像，包括亮度视觉和颜色视觉。人眼对亮度和色彩的感知对图像处理技术的设计至关重要。 2. **成像基础**：成像模型和成像几何描述了光线如何通过镜头并在感光元件（如CCD或CMOS传感器）上形成图像。这些传感器捕捉到的光信号被转换为电信号，然后通过采样和量化过程转变为数字图像。 3. **采样和量化**： - **采样**：在空间维度上，图像被分割成一系列离散的点，称为像素。采样决定了像素的密度，即每单位面积内的像素数量。高采样率能保留更多图像细节，但也会增加数据量。 - **量化**：将连续的灰度值转换为离散的数字值。在二值图像中，量化通常导致灰度级简化为0或1。 4. **图像数据结构**：用于存储和操作图像的内部结构，例如像素数组或矩阵，影响处理效率和存储需求。 5. **图像文件格式**：如JPEG、PNG、BMP等，它们定义了图像数据如何编码、压缩和存储，以便于传输和保存。 6. **图像质量评价**：评估图像的清晰度、对比度、失真等参数，是衡量图像处理效果的重要标准。 7. **图像坐标变换**：包括平移、旋转、缩放等，是图像处理中常用的操作，常用于图像校正和分析。 8. **图像运算**：如滤波、边缘检测、增强等，用于改善图像质量或提取有用信息。 9. **图像传感器与数字成像**： - **CCD（电荷耦合器件）**：早期广泛使用的图像传感器，通过逐行扫描并转换光信号为电信号。 - **CMOS（互补性金属氧化物半导体）**：现代数码相机常用的传感器，具有成本低、功耗小的优点。 二值图像的生成过程通常包括对灰度图像进行阈值处理，根据特定阈值将灰度值高于或低于该阈值的像素分别设置为白色或黑色。这种处理有助于突出图像中的特定特征，如文字、线条或轮廓，是图像分析和机器学习算法中重要的预处理步骤。