图像数字化与显示：从连续到数字的转换

图像记录介质-图像的数字化与显示是一门探讨图像信号处理的重要章节，它涵盖了连续图像的数学描述、图像的取样和量化，以及数字化图像的输入/输出设备。本章节的核心内容包括： 1. 连续图像的数学描述：图像被定义为空间各点光强度的集合，可以通过三维函数I=f(x, y, λ, t)来表示，其中(x, y)代表空间坐标，λ表示波长，t代表时间。对于灰度或单色图像，仅关注光强而不考虑波长，静止图像则在某一时刻的状态I=f(x, y)。 2. 图像取样与量化：数字化过程分为两步，首先是取样，即将连续的坐标空间离散化为像素点，这通常通过图像扫描设备和采样孔实现；其次是量化，将像素点的灰度值用整数表示，这些整数反映了像素的亮度等级或颜色强度。 3. 量化方法：量化方法有两种主要形式，标量量化，使用一个固定的量化级来表示所有像素；向量量化，根据像素的特性分配不同的量化级，提供更精确的表示。 4. 图像输入/输出设备：数字化过程中涉及的关键硬件设备有采样孔、图像扫描机构、光传感器、量化器以及数据存储设备，这些组件共同完成图像信号的转换和存储。 5. 像素和数字图像：最终的数字图像就是经过空间取样和灰度级量化后形成的，每个像素（Pixel）都是图像的基本组成单元，它携带了图像的局部信息。 通过这一章节的学习，读者可以深入理解图像从物理形式到数字形式的转变过程，这对于图像处理、计算机视觉、数字媒体技术等领域都具有重要意义。