数字图像处理 - 采样概念

模拟信号到数字信号的转换

大多数图像传感器的输出是模拟信号，我们不能对其应用数字处理，因为我们无法存储它。我们无法存储它，因为存储一个可以具有无限值的信号需要无限的内存。

所以我们必须将模拟信号转换为数字信号。

要创建数字图像，我们需要将连续数据转换为数字形式。它分为两个步骤完成。

我们现在将讨论采样，量化将在稍后讨论，但现在我们将简单介绍一下这两者之间的区别以及这两个步骤的必要性。

将模拟信号转换为数字信号的基本思想是

将它的两个轴（x，y）都转换为数字格式。

由于图像不仅在其坐标（x轴）上是连续的，而且在其幅度（y轴）上也是连续的，因此处理坐标数字化的那部分称为采样。处理幅度数字化的那部分称为量化。

采样在我们关于信号与系统介绍的教程中已经介绍过了。但我们这里将进一步讨论。

这里我们讨论了采样。

术语“采样”指的是获取样本

我们在采样中对x轴进行数字化

它是在自变量上进行的

在方程式y = sin(x)中，它是在x变量上进行的

它进一步分为两部分，上采样和下采样

如果您查看上图，您会看到信号中存在一些随机变化。这些变化是由于噪声造成的。在采样中，我们通过获取样本来减少这种噪声。很明显，我们获取的样本越多，图像质量就越好，噪声去除得就越多，反之亦然。

但是，如果您在x轴上进行采样，则信号不会转换为数字格式，除非您也对y轴进行采样，这称为量化。更多的样本最终意味着您正在收集更多数据，在图像的情况下，这意味着更多的像素。

由于像素是图像中最小的元素。图像中像素的总数可以计算为

像素 = 行总数 * 列总数。

假设我们总共有25个像素，这意味着我们有一个5 X 5的正方形图像。然后，正如我们在上面采样中讨论的那样，更多的样本最终会导致更多的像素。所以这意味着在我们连续的信号中，我们在x轴上取了25个样本。这指的是这张图像的25个像素。

这导致了另一个结论，即由于像素也是CCD阵列的最小划分。所以这意味着它也与CCD阵列有关，可以解释为：

CCD阵列上的传感器数量直接等于像素的数量。并且由于我们已经得出像素的数量直接等于样本的数量，这意味着样本的数量直接等于CCD阵列上的传感器数量。

在开头我们已经定义了采样进一步分为两种类型。即上采样和下采样。上采样也称为过采样。

过采样在图像处理中有着非常广泛的应用，即放大。

我们将在接下来的教程中正式介绍放大，但现在，我们将简单解释一下放大。

放大指的是增加像素的数量，这样当您放大图像时，您会看到更多细节。

像素数量的增加是通过过采样来实现的。放大或增加样本的一种方法是通过镜头的电机运动进行光学放大，然后捕捉图像。但是我们必须在图像被捕捉后才能做到这一点。

概念相同，即增加样本。但关键的区别在于，采样是在信号上进行的，而放大是在数字图像上进行的。

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