1.1 图像的概念

图像（image）是物体透射或反射光的分布通过人的视觉系统在大脑中形成的某种印象或认识。根据在空间（二维图像时是平面）位置坐标和幅度（灰度或色彩）上的连续性，图像可分为模拟图像与数字图像两类。模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像的空间坐标和幅度通常均用离散的数字特别是整数表示。

可以用数学方法描述一幅灰度图像。由于一幅平面图像可以视为是平面各个坐标点上的光强（intensity）的集合，故平面上静止的灰度数字图像其一般数学表达式为

I=f（m，n） （1-1）

这里的I为该坐标点的光强度，m、n为图像平面上的坐标；（m，n）称为图像的元素，简称像素（pixel），（m，n）上的取值f（m，n）称为像素的灰度（gray），一幅图像所有像素的灰度种类数称为灰度级或灰阶（gray level）。图像中的像素数和灰阶越多，图像所包含的信息就越丰富，但存储图像信息时所需的存储空间也越大，图像处理过程需要的时间也越长。

图像处理中更常用矩阵坐标系，矩阵坐标系与直角坐标系的区别如图1.1所示。本书将M×N个像素的图像定义于一个二维矩阵坐标系中，如约定0≤m≤M-1，0≤n≤N-1，图1.2所示的f（m，n）矩阵表示为

图1.1 矩阵坐标系与直角坐标系

图1.2 二维灰度图像的矩阵坐标系表示