图像获取与显示：从视觉感知到数字格式

"图像的获取与显示-图像处理基础" 本文主要介绍了图像的视觉感知、获取与显示、表示以及数字图像的文件格式等基础知识，重点聚焦于图像的视觉感知和获取技术。图像信息是我们感知世界的主要途径，大约75%的信息是通过人眼获取的。 一、图像的视觉感知 1、人眼结构 人眼由多个部分组成，包括角膜、虹膜、晶状体、视网膜、巩膜和脉络膜等，它们共同协作形成视觉系统，使我们能够看到周围环境。 2、人眼视觉感知机制 人眼中的感光细胞分为两种类型：锥状细胞和杆状细胞。锥状细胞负责色彩感知，数量较少，约600-700万个；而杆状细胞则主要负责亮度感知，数量较多，约为7500-1500万个。这两种细胞的不同分布和功能使得我们能在不同光线条件下感知环境。 3、术语与物理概念 - Luminance（亮度/辉度）：代表一个表面发出或反射的光量。 - Illuminance（照度）：衡量落在某一表面的光的数量。 - Reflectance（反射率/反照率）：表示物体表面反射入射光的比例，范围在0到1之间。 二、图像的获取与显示 图像获取技术涉及各种不同的光谱领域，如： - Gamma-ray 和 X-ray：常用于医学诊断和天文学研究。 - 红外成像：分为近红外、中红外、远红外和极远红外，广泛应用于军事、气象、医学等领域。 - 微波成像：用于雷达系统、遥感和医学成像。 - 紫外成像：用于科学研究和检测。 - THz波（太赫兹波）：近年来新兴的技术，主要应用在安检、通信和材料分析等方面。 图像的显示则涉及到显示器的工作原理，包括像素、色彩空间、亮度和对比度等参数，以及不同类型的显示设备，如LCD、LED和OLED屏幕等。 三、图像的表示 图像在计算机中通常以数字形式表示，包括像素阵列、灰度值和颜色模型（如RGB、CMYK等）。此外，图像的压缩算法如JPEG、PNG和TIFF等，都是数字图像表示的重要组成部分。 四、数字图像的文件格式 数字图像的存储和传输通常依赖于特定的文件格式，如JPEG用于高质量压缩图像，PNG支持透明度，而BMP是无压缩的位图格式。每种格式都有其优缺点，适用于不同的应用场景。 总结，理解和掌握这些图像处理的基础知识对于理解和应用图像科学至关重要，无论是医学成像、遥感技术还是数字媒体设计，都需要这样的基础知识作为支撑。