第一篇：从图像到图像工程的概述

图像和数字图像

图像

图像是用各种观测系统以不同形式和手段观察客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。

人类从外界获得的信息约有75%来自视觉系统，也就是从图像中获得。

客观世界在空间上是三维（3D）的，但一般从客观景物得到的图像是二维（2D）的。

数据图像

常见的图像是连续的，计算机处理的图像是数字图像，即将连续图像在坐标空间XY和性质空间F都离散化。

图像中每个基本单元叫做图像元素（picture element），简称像素（pixel）。对3D图像，用体素voxel（volume element）代表基本单元。

一幅数字图像可以用一个2D数组f(x,y)来表示，这里x和y表示2D空间XY中一个像素坐标点的位置。而f则代表图像在点（x，y）的某种性质F的数值。例如常用的图像一般是灰度图像，这时f表示灰度值，它常对应客观景物被观察到的亮度。f，x，y都在整数集合中取值。

数字图像示例

通常以左上角为原点坐标。

图像技术和图像工程

图像技术

图像技术在广义上是各种与图像有关的技术的总称。目前主要研究的是数字图像，主要应用的是计算机图像技术。

图像技术包括利用计算机和其他电子设备进行和完成一系列工作。例如：图像的采集、获取、编码、存储和传输，图像的合成和产生，图像的显示和输出，图像的变换、增强、恢复（复原）和重建，图像的分割，目标的检测、表达、描述，特征的提取和测量，序列图像的校正，3D景物的重建复原，图像数据库的建立、索引和抽取，图像的分类、表示和识别，图像模型的建立和匹配，图像和场景的解释和理解，以及基于它们的判断决策和行为规划等等。

图象技术还包括为完成上述功能而进行的硬件设计及制作等方面的技术。

图像工程

工程是指将自然科学的原理应用到工业部门而形成的各学科的总称。

图像工程学科则是将数学、光学的基础科学的原理，结合在图像应用中积累的技术经验而发展起来的。

图像工程三层次示意图

图像处理是比较底层的操作，是一个从图像到图像的过程，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。

图像分析则进入中层，是一个从图像到数据的过程，这里数据可以是对目标特征测量的结果，或是基于测量的符号表示。它们描述图像中的目标的特点和性质，即分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式的描述。

图像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类的思维推理可以有许多类似之处。其重点是在图像分析的基础上，进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并的出图像内容含义的理解以及对原理客观场景的解释，从而指导和规划行动。

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