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多媒體:影像處理系列 第 1

電腦如何取得、表示影像1

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電腦使用影像感測器來捕捉物體的圖像,就像人類使用眼睛一樣。有兩種不同類型的影像感測器,一種是CMOS(金屬氧化物半導體元件),另一種是CCD(電荷耦合元件),它們的組成部分不同。儘管它們的組成不同,但最終都會經過採樣、數字化和數字圖像處理等步驟,以生成數字圖像。

今天第一天,我們就先簡單介紹三個方法:

取樣
影像的取樣是把圖像分成小區塊,就像把圖片分成許多小方塊一樣。這些小方塊叫做像素。解析度表示了圖像的大小,它是用「水平方向上的像素數 × 垂直方向上的像素數」來表示的。舉個例子,如果一個圖像的解析度是800像素×600像素,那麼它在水平方向上有800個像素,在垂直方向上有600個像素,總共有800×600=480,000個像素。如果像素越多,圖像就越清晰。就好像一張圖片分成更多小方塊,你就能看到更多細節。

量化
在拍攝模擬圖像並將其分成小像素之後,每個像素的灰度值仍然是一個連續變化的範圍。我們通過一個叫做「量化」的過程,將這些像素的灰度值分成離散的級別。這意味著我們將像素的灰度值變成一系列可數的值。通常,每個顏色分量的灰度值被分成256個不同的級別,這也就是為什麼我們經常聽到8位色彩。這表示每個像素的灰度值在0到255之間,這些數字代表不同的灰階值,也就是影像色彩或光線的豐富程度。

數位影像的儲存
模擬圖像通過取樣和量化變成數字圖像。最終,這些數字圖像需要以特定格式存儲在硬盤、SD卡等存儲設備上。

  • 點陣圖:
    每個像素組成的圖像包含了顏色、灰度、亮度和對比度等信息。因為點陣圖像是通過固定的解析度和量化位數生成的,所以一旦生成,像素的信息就被固定了。當我們放大圖像時,由於像素數量不能改變,放大倍數越高,圖像就越不清晰。

為了克服點陣圖的這一缺點,出現了一種新的圖像格式,稱為向量圖。

  • 向量圖:
    向量圖使用數學向量來存儲圖像信息,由數學公式計算的點和線組成。這種特性使得圖形的縮放、移動和旋轉變得更加簡單,只需改變公式中的向量變量即可。
    點陣圖可以表現豐富的顏色,仿真真實世界,但在放大時可能出現失真。向量圖則可以無損縮放,但通常無法表現豐富的彩色影像效果。向量圖主要由設計軟件生成,如CorelDRAW、FreeHand和AutoCAD。通常,人們拍攝的數碼照片和掃描的圖像都是點陣圖的一種形式。

參考資料:深智數位《CV+AI自己動手完成圖像搜尋引擎》


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