计算机图像处理技术入门（一）
图像处理简介
计算机数字图像处理（简称图像处理）起源于60年代中期，美国NASA用计算机技术处理卫星传回的图像信息。60年代后期，图像处理随着CT、X光机、超声波仪器等在医学领域广泛使用而转向民用。现在，图像处理技术在航空航天、军事、工业自动化检测、安全识别、娱乐等领域得到广泛应用。
在图像处理领域，对图像的基本操作是图像变换和图像分析。前者用某种方式改变图像，后者仅仅根据图像的信息得出一定的结论。对图像的灰度调节、几何变换等操作属于图像变换；测量两个物体距离、计算物体面积等操作属于图像分析。在具体的应用中，往往先对图像进行一定的变换，使图像上的特征更加突出，然后对图像进行分析。
图像分类
计算机图像大致可以分为：二值图像、灰度图像和彩色图像三种。
二值图像中，每个像素要么是黑，要么是白。理论上，二值图像的每个像素只需要一个bit表示：0表示黑，1表示白。但是有时为了处理方便，仍然用每个像素8bit的方式存储二值图像。在图像处理中，二值图像是非常有用的，二值图像能够清晰地呈现物体的轮廓，这种非0即1的图像在很多图像处理算法中是必须的。例如，文字识别、轮廓分析等。下面的左图是原始图像，右图是它的二值图像。
把一个图像转换成二值图像的操作叫做“二值化”。“二值化”的关键是选取合适的“阈值”，低于这个阈值的像素被转换成黑色，高于这个阈值的像素被转换成白色。当然，在商品化的软件包中，二值化的时候除了阈值还考虑其他的因素。
计算机图像的另一种格式是灰度图像。灰度图像的每个像素通常用一个byte表示，分别代表256个灰度级。人眼能够识别的灰度级大约是100个。通常，最高的灰度级（255）呈现最亮的像素，最低的灰度级（0）呈现最暗的像素，在最暗和最亮的像素之间有256个不同的灰度级。
在计算机处理中，彩色图像的色彩信息可以用多种方式呈现，这些表示彩色图像的不同呈现方式叫做图像的“色彩空间”。彩色图像通常使用RGB彩色空间和HSL彩色空间。RGB彩色空间使用三原色呈现图像色彩。HSL通常使用色相、饱和度和亮度呈现图像色彩。
有时，图像的色彩信息是必要的。比如，从红苹果中挑出青苹果，就必须使用色彩信息。有的时候色彩信息是没有必要的，这时候通常把彩色图像转换成灰度图像或二值图像。比如文字识别，通常用二值图像处理即可。有些图像处理算法，只能用于灰度图像和二值图像。
有时，使用不同的色彩空间可以简化问题的处理。比如，判定两个物体颜色是否相同，如果用RGB色彩空间，就需要分别比较R、G、B值，但是如果把图像转换成HSL色彩空间，那么只要比较hue的值就可以了。
合理地运用二值图像、灰度图像、彩色图像以及彩色图像的不同色彩空间，是进行图像处理的第一步。
作者简介：张昱（e-zhangyu@vip.sina.com）
