2 数字图像处理(MATLAB版)》 1.2什么是数字图像处理 一幅图像可以定义为一个二维函数fx,),其中x和y是空间坐标，而f在任意一对坐标x) 处的幅度称为该点处图像的亮度或灰度。当x,y和的幅值都是有限的离散值时，称该图像为数宁 图像。数字图像处理就是用计算机处理数字图像。注意，数字图像是由有限数量的元素组成的，每 个元素都有一个特殊的位登和数值。这些元素称为画素或像素，像素是广泛用于定义数字图像元素 的术语。第2章中将正式地讨论这些定义。 视觉是我们感觉中最高级的，因此，图像在人类感知中起者最重要的作用并不令人奇怪。然 而，人类的视觉被限制在电磁波谱的可视波段，而成像机器几乎盖了全部电磁波谱，其范围从伽 马射线到无线电波。它们还可以在人类不常涉及的图像源所产生的图像上进行处理，包括超声波 电子显微镜和计算机产生的图像。这样，数字图像处理就包含了很宽的应用领域。 图像处理所涉及的领域到底有多广，作者们并无统一的见解。有时，人们将图像处理定义为其 输人和输出均是图像的一个学科。但我们认为这存在局限性，并有点人为界定的意思。例如，在这 种定义之下，计算图像的平均亮度这种简单任务将不被认为是图像处理操作。另外，存在像计算机 视觉这样的领域，其最终目的是用计算机来模仿人类视觉，包括学习和推理，并根据视觉输人采取 相应的行动。该领域本身是人工智能的个分支，其目的是模仿人类智能。人工智能的研究领城从 发展的意义上看还处于初始阶段，其进展要比预期的慢得多。图像分析领域〔也称为图像理解)介 于图像处理和计算机视觉之间。 图像处理和计算机视觉之间并没有明显的界限，但我们可通过考虑三种类型的计算机化处理米 加以划分：低级、中级和高级处理。低级处理包括原始操作，如降低噪声的图像预处理、对比度增 强和图像锐化。低级处理的特点是其输入与输出均为图像。图像的中级处理涉及诸如分割这样的任 务，即把图像分为区域或对象，然后对对象进行描述，以便把它们简化为适合计算机处理的形式 并对单个对象进行分类（识别中级处理的特点是，其输人通常是图像，但输出则是从这些图像 中提取的属性（如边缘、轮廓以及单个对象的特性。最后，高级处理通过执行通常与人类视觉相 关的感知函数，来对识别的对象进行总体确认。 基于前面的注释，我们可知图像处理和图像分析之间的重叠之处是图像中单个区城或对象的识 别。这样，本书中所谓的数字图像处理就包含了其输人和输出都是图像的过程，从图像中提取特性 的过程，以及对单个对象进行识别的过程。为说明这些概念，我们现在考虑文本的自动分析这一领 域。该领域的图像获取过程，包括获取文本、预处理图像、提取（分割）个别字符、以适合计算机 处理的形式描述字符以及识别这些个别字符，就在本书中所谓的数字图像处理范围之内。弄清这些 内容后就了解了图像分析和计算机视觉的领城。正像我们所定义的那样，数字图像处理已成功用于 许多领域，给人们带来了巨大的社会和经济价值。 1.3 MATLAB和图像处理工具箱的背景知识 MATLAB对于技术计算来说是一种高性能的语言。它以易于应用的环境集成了计算、可 视化和编程，在该环境下，问题及其解以我们熟悉的数学表示法来表示。典型的应用包括如下 方面：