數字影像又稱數字圖像。即數位化的影像。基本上是一個二維矩陣，每個點稱為像元。
基本介紹
- 中文名：數字影像
- 外文名：digital image
- 別名：數字圖像
- 解釋：基本上是一個二維矩陣
- 分級：最多為28即256級
- 存儲格式：RAW，BMP，TIFF等
簡介,表達方式,發展史,基本特點與類型,存儲,分類,套用,
簡介
像元空間坐標和灰度值均已離散化，且灰度值隨其點位坐標而異。數字影像可直接在航天或航空遙感的掃描式感測器成像時產生，並記錄在磁帶上；也可利用影像數位化裝置對模擬像片進行數位化，也記錄在數字磁帶上。數字影像像元數及像元灰度的量化級數，通常取2的整數冪。數字影像表達方式可通過傅立葉變換由“空間域”形式轉變為“頻率域”形式，且可進行各種數字圖像處理，如數據壓縮、影像增強、自動分類等。
表達方式
數字影像一般總是表達為空間的灰度函式，構成為矩陣形式的陣列。這種表達方式是與其真實影像相似的。其優點在於能套用矩陣理論對圖像進行分析處理。但在表示數字圖像的能量、相關等特性時，採用圖像的矢量（向量）表示比用矩陣表示方便。若按行的順序排列像素，使該圖像後一行第一個像素緊接前一行最後一個像素。優勢在於對圖像進行處理時，可以直接利用向量分析的有關理論和方法。構成向量時，既可以按行的順序，也可以按列的順序。選定一種順序後，後面的處理都要與之保持一致。
另外，也可以通過變換，用另一種方式來表達，例如通過傅立葉變換，把影像的表達由“空間域”變換到“頻率域”中。在空間域內表達像點不同位置處的灰度值，再頻率域內則表達在不同頻率中的振幅譜。變換後矩陣中元素的數目與原像中的相同，但其中許多是零值或數值很小，通過變換，數據信息可以被壓縮，使其更有效的存儲和傳遞；其次影像分解力的分析以及許多影像處理過程，在頻域內更有利於進行。
發展史
在航天遙感蓬勃發展的同時，航空遙感因其機動性好，時效性高，目的性強，攜帶儀器多，相對投入較低等優點仍是獲取地球信息的主要途徑之一。進入九十年代，迅速發展的航空數字相機向傳統的航空膠片攝影發出了挑戰，它建立在當代多項高技術成果基礎上並具有一系列優點，在各種遙感套用領域己表現出巨大的套用潛力。
在國內，為了滿足不斷發展的經濟建設需要以及“建立數字中國”、數字省、數字城市等的熱潮的興起，數字影像在測繪、氣象、醫療、環境、地質、水利、電力、農業、交通以及城市規劃等領域得到了廣泛的套用，在測繪領域，伴隨著全數字攝影測量工作站的推廣，數字影像地圖由於其成圖速度快，直觀易用，信息豐富(例如彩色多波段合成影像)，而受到普遍歡迎。近年來我國沿海一些經濟發達地區，已普遍測制了大比例尺影像地圖，有些省份還建立起了地區影像庫，例如廣東省國土廳已經建立起廣東省的1:25萬、1:5萬和1:1萬比例尺的數字影像庫。
基本特點與類型
（1） 便於計算機進行處理
數字影像是數字電影特技，計算機影像修復以及計算機輔助設計的基礎。數字影像較傳統影像而言，便於計算機對影像進行修改，可以完成傳統影像難以完成甚至無法完成的效果。
利用數字影像技術我們還可以修復那些已經損壞的文本或聲像檔案資料。英國科學家首次利用數字影像技術，復原了古埃及法老圖坦卡蒙的面部圖像，讓人們有機會一睹這位“男孩法老”的真容。
（2） 便於高密度存儲，管理，提高資料的存取速度
數字影像便於存儲，很多已開發國家已經以數字影像技術作為保存影像的手段，他們認為這種做法不僅存儲密度高，而且移植速度快，可以節省大量資金。另外隨著科技的進步，時代的發展，各行各業都有大量的文本、影像以及聲像資料需要保存，而傳統的保存方式的存儲密度都不及數字方式。一盤16mm縮微卷片可以容納2400頁A4幅面的檔案，而一張CD-ROM 光碟則可以存儲1.8 萬頁A4幅面的文本檔案或者70分鐘以MPEGII標準壓縮的活動影像，而現今DVD平均存儲容量則是VCD 的3 倍。
數字影像技術很容易和先進的資料庫技術相結合，從而對數位化的影像進行非常高效的管理，不易隨時間的變化而使資料損失。另外，用戶可以在浩瀚的影像資源中僅花數秒即可調閱所需資料，達到資源共享。
（3） 充分利用網路資源，便於遠程傳輸存取
數字影像遠程存取已經在諸多領域得到套用。例如遠程醫療系統，可以通過網路將患者X光片或其它檢查信息從較小的醫院傳送給大型醫院，以便請有經驗的醫學專家會診。虛擬圖書館也是利用這種技術，使讀者無需走出家門便可以通過網路“借閱”所需圖書資料。甚至足不出戶便可進入國外的圖書館。
（4） 實現影像素材的非線性編輯
傳統影像技術，例如照相機、攝像機等拍攝後，要等膠片沖洗，以至照片出來後才能看到結果，最快也得幾十分鐘。數字影像性對於傳統影像而言，成像速度快；灰階動態範圍大；密度分辯率相對較高；線性好；層次豐富，影像清晰。
（5） 可以無限次地複製影像資料而不會影響質量
傳統的影像複製過程，無論是光化學影像體系，還是電子視頻影像體系，都不能很好地避免複製過程中的信號損失。一般認為，膠片在印製過程中，每印製一代，解像力下降一級，即相當於信號質量下降10%。錄像帶在複製過程中每翻錄一代，信噪比大約下降3dB。這樣為了保證複製品的品質，只能反覆地使用原件進行複製，這樣既不利於資料的調用管理，也不利於保存，時間長了肯定在一定程度上會損壞資料原件。而數字影像儘管在數位化過程中會有失真，但一旦數位化完成後便可以無限次地複製而不影響質量，同時還可以多人共享節約時間。
（6） 以比特流方式存儲，可以減小污染
傳統膠片記錄影像是通過膠片中的感光乳劑，在光的作用下發生化學反應，形成潛影的方式記錄影像的。而膠片的生產和沖洗，都要使用大量的化工產品，對環境會造成污染。數字影像技術不使用傳統膠片，而是用物理的方式記錄影像。後期圖像處理的工具是計算機，不會對環境造成污染。
存儲
數字影像具有很多種存儲格式，常見的如RAW，BMP，TIFF等等，同時在影像生產和交換過程中一般還需提供和交換許多附加數據，例如在正射影像圖的生產中就需要了解感測器類型、檢校參數、攝影日期等數據。有關影像格式的說明和除影像外與影像有關的附加數據統稱影像的內容，數字影像內容的完整性描述了上述參數和說明的完整程度。
數字圖像可以許多不同的輸入設備和技術生成，例如數位相機、掃瞄器、坐標測量機、seismographic profiling、airborne radar等等，也可以從任意的非圖像數據合成得到，例如數學函式或者三維幾何模型，三維幾何模型是計算機圖形學的一個主要分支。數字圖像處理領域就是研究它們的變換算法。
分類
二值圖像 (Binary Image): 圖像中每個像素的亮度值(Intensity)僅可以取自0到1的圖像。
灰度圖像 (Gray Scale Image)，也稱為灰階圖像: 圖像中每個像素可以由0(黑)到255(白)的亮度值表示。0-255之間表示不同的灰度級。
彩色圖像 (Color Image)：每幅彩色圖像是由三幅不同顏色的灰度圖像組合而成，一個為紅色，一個為綠色，另一個為藍色。
偽彩色圖像（false-color） multi-spectral thematic。
立體圖像 (Stereo Image)：立體圖像是一物體由不同角度拍攝的一對圖像，通常情況下我們可以用立體像計算出圖像的深度信息。
三維圖像 (3D Image):三維圖像是由一組堆疊的二維圖像組成。每一幅圖像表示該物體的一個橫截面。 數字圖像也用於表示在一個三維空間分布點的數據，例如計算機斷層掃描（en:tomographic，CT）設備生成的圖像，在這種情況下，每個數據都稱作一個體素。
套用
數字影像技術攜著它巨大的優勢已經滲入了我們生活的方方面面: 數位化電影; 數位化電視; 數位化會議、傳真；3D虛擬現實；數字檔案和數位化圖書館等。最具代表性的就是數字檔案與數字圖書館，其信息量大、媒介物質多樣、對原件的保存要求較高。
數字檔案與數字圖書館是利用現代信息技術對傳統介質的圖像、文字進行數位化處理，使其轉化為數字信息，通過計算機技術處理，通過網路通信技術傳輸。
