數字影像處理 - 取樣概念

模擬訊號到數字訊號的轉換

大多數影像感測器的輸出是模擬訊號，我們不能對其應用數字處理，因為我們無法儲存它。我們無法儲存它，因為儲存一個可以具有無限值的訊號需要無限的記憶體。

所以我們必須將模擬訊號轉換為數字訊號。

要建立數字影像，我們需要將連續資料轉換為數字形式。它分為兩個步驟完成。

我們現在將討論取樣，量化將在稍後討論，但現在我們將簡單介紹一下這兩者之間的區別以及這兩個步驟的必要性。

將模擬訊號轉換為數字訊號的基本思想是

將它的兩個軸（x，y）都轉換為數字格式。

由於影像不僅在其座標（x軸）上是連續的，而且在其幅度（y軸）上也是連續的，因此處理座標數字化的那部分稱為取樣。處理幅度數字化的那部分稱為量化。

取樣在我們關於訊號與系統介紹的教程中已經介紹過了。但我們這裡將進一步討論。

這裡我們討論了取樣。

術語“取樣”指的是獲取樣本

我們在取樣中對x軸進行數字化

它是在自變數上進行的

在方程式y = sin(x)中，它是在x變數上進行的

它進一步分為兩部分，上取樣和下采樣

如果您檢視上圖，您會看到訊號中存在一些隨機變化。這些變化是由於噪聲造成的。在取樣中，我們透過獲取樣本來減少這種噪聲。很明顯，我們獲取的樣本越多，影像質量就越好，噪聲去除得就越多，反之亦然。

但是，如果您在x軸上進行取樣，則訊號不會轉換為數字格式，除非您也對y軸進行取樣，這稱為量化。更多的樣本最終意味著您正在收集更多資料，在影像的情況下，這意味著更多的畫素。

由於畫素是影像中最小的元素。影像中畫素的總數可以計算為

畫素 = 行總數 * 列總數。

假設我們總共有25個畫素，這意味著我們有一個5 X 5的正方形影像。然後，正如我們在上面取樣中討論的那樣，更多的樣本最終會導致更多的畫素。所以這意味著在我們連續的訊號中，我們在x軸上取了25個樣本。這指的是這張影像的25個畫素。

這導致了另一個結論，即由於畫素也是CCD陣列的最小劃分。所以這意味著它也與CCD陣列有關，可以解釋為：

CCD陣列上的感測器數量直接等於畫素的數量。並且由於我們已經得出畫素的數量直接等於樣本的數量，這意味著樣本的數量直接等於CCD陣列上的感測器數量。

在開頭我們已經定義了取樣進一步分為兩種型別。即上取樣和下采樣。上取樣也稱為過取樣。

過取樣在影像處理中有著非常廣泛的應用，即放大。

我們將在接下來的教程中正式介紹放大，但現在，我們將簡單解釋一下放大。

放大指的是增加畫素的數量，這樣當您放大影像時，您會看到更多細節。

畫素數量的增加是透過過取樣來實現的。放大或增加樣本的一種方法是透過鏡頭的電機運動進行光學放大，然後捕捉影像。但是我們必須在影像被捕捉後才能做到這一點。

概念相同，即增加樣本。但關鍵的區別在於，取樣是在訊號上進行的，而放大是在數字影像上進行的。

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