第2章 图像采集

图像采集是指获取图像的技术和过程。如第1章中所指出的，图像处理和图像分析的输入都是图像。所以，图像采集是各种图像技术的工作基础。

图像采集是获取客观世界信息的重要手段。与图像f(x, y)表达的两部分内容相对应，图像的采集涉及两方面的内容。

（1）几何学。要解决从图像中的什么地方可找到场景中目标的投影位置(x, y)。

（2）光度学（更一般地是辐射度学）。要解决图像中的目标有多“亮”，以及这个亮度与目标的光学性质和成像系统的关系，它确定了在(x, y)处的f。

考虑到使用计算机对图像进行处理和分析，所以从原始模拟或连续的客观世界获得的图像最后要转换为数字图像。与图像f(x, y)表达的两部分内容对应，在获取可被计算机处理的数字图像时，前者与采样有关而后者与量化有关。采样和量化确定了用成像设备采集图像并用一个数字矩阵表达该图像时会得到的结果。

采集获得的图像由许多像素组成。图像中的像素之间有多种联系，既包括空间上的邻接或接触关系，也包括灰度（属性）上的相近或相同关系。在此基础上还可考虑像素集合的组成，像素间的距离和相对方位等联系。许多图像处理和分析技术要利用这些联系。

本章各节安排如下。

2.1节介绍成像时的几何模型，先讨论了投影成像几何，再从几何成像的基本模型到一般模型给予了详细的说明。

2.2节介绍一个成像时的基本亮度模型，它既考虑光源照射物体的入射光量，也考虑场景中物体对入射光反射的比率。

2.3节介绍了两个重要的操作：采样和量化。讨论了图像的空间分辨率和幅度分辨率，并对图像质量与采样和量化的联系举例进行描述。

2.4节介绍图像像素之间的两种联系，一种是像素间互相邻接、连接、连通等邻域关系，另一种是不同像素之间距离的关系。

2.5节介绍图像坐标变换，在讨论了平移变换、旋转变换和尺度变换等基本的坐标变换后，对更一般的仿射变换进行了介绍，还对坐标变换在图像几何失真校正中的应用进行了说明。