3.1　图像的基本描述

图像的形式是多种多样的，我们所研究的图像从色彩上来分，有灰度图像、伪彩色图像、假彩色图像以及真彩色图像；从时间上来分，有静止图像和动态图像；从空间上来分，有二维图像和三维图像；从电信号上来分，有模拟图像和数字图像。灰度图像是指图像只有明暗程度的变化而没有色彩的变化，最简单的是二值图像只有两种灰度。伪彩色图像是灰度图像经伪彩色处理而形成的彩色图像，是按照灰度值进行彩色指定的结果，其色彩并不一定忠实于外界景物的真实色彩。假彩色是指遥感多波段图像合成的彩色图像，而真彩色图像则是忠实于外界景色的色彩。当图像的内容不随时间变化时，即前一帧和后一帧的图像内容不发生变化时，该图像则称为静止图像。一幅静止的灰度图像可表示为

图3.1.1表示了从行方向展开的正极性黑白电视图像信号的波形。这种全电视信号是由下面的3种信号按一定比例组成的：视频信号，时间处在行正程T_HS之间；消隐信号，时间处在行逆程T_HR之间（其中含有行同步信号）；行同步信号，时间处在T_SYN之间。标准的全电视信号的峰-峰值V_PP为1V，同步电平占全电视信号的25%，消隐电平为黑电平，图像越亮，信号的电平也越高。

动态灰度图像可表示为

式中，t表示时间。

自然界中所有可感知的色调，几乎都可以由3种基色混合而得到。反之，任何一种色彩，也可以分解成3种基色光分量。这种分解与合成，将遵循如下的三基色原理：

（1）自然界中所有可感知的彩色都能由适当比例的3种基色混合而成；反之，任何一种彩色都可以分解成3种基色分量。

（2）三基色必须是相互独立的分量，其中任何一种基色都不能由其他两种基色混合形成。

（3）混合色的色度、饱和度，由三基色分量的相应比例所决定。

（4）混合色的亮度等于三基色亮度的和。

在彩色电视中，选用红（R）、绿（G）、蓝（B）为三基色。

一幅静止的彩色图像，如果采用RGB彩色空间来描述，则可以表示为

式中，I_(R)=F_R(x, y)；

I_(G)=F_G(x, y)；

I_(B)=F_B(x, y)。

如果用YUV空间来描述，则彩色全电视信号CVBS可表示为

式中，Y为亮度信号；U、V为幅度压缩后的色差信号；ω_s为彩色副载波频率。

亮度信号和三基色RGB的关系为

U、V和色差信号（B-Y）、（R-Y）的关系为

在图像处理系统中，模拟图像是指用连续变化的电信号来表征且能直接用监视器显示的图像，而数字图像是指由二进制的数字代码表征的一个整数阵列，该阵列按一定的时序进行数/模（D/A）转换后形成模拟图像。数字图像阵列的元素称为像素（picture element，pixel，有时也简写为pel）。反过来，模拟图像通过模/数（A/D）转换后形成数字图像，这个过程称为图像数字化。图3.1.2表示了一幅图像数字化的过程。

对一幅灰度静止图像进行数字化，如果在扫描正程的确定时间里，每一电视行采样W个点，一共取H行，于是就形成了W×H点阵的数字图像，图3.1.3给出了数字图像的坐标表示。

其中，根据电视扫描从上往下、从左往右的扫描规律，数字图像列方向的像素下标的数值从左到右逐步增大，行方向的像素下标的数值从上到下逐步增大，它和显示空间的位置是一一对应的。图3.1.4给出了图像的矩阵表示，矩阵F中元素的下标表示该元素在数字图像中的具体位置，对应图3.1.3的像素点表示为f（i，j）。

以上给出了图像的一些基本描述，图像种类很多，可以由这些基本描述展开，从而给出相应的确切描述。