1.4 图像处理系统的基本构成

那么图像处理与分析需要什么设备呢？图 1-6 显示了一般图像处理系统的硬件构成（components of an image processing system），包括输入及数字化设备、计算机、显示及记录设备等。如果我们仔细地观察，就会发现，一台个人计算机（personal computer）加上扫描仪（scanner）不就构成了一个图像处理系统吗？的确如此，个人计算机完全能够胜任各种图像处理任务。下面将比较详细地阐述图像处理系统的构成。

图1-6 图像处理系统的硬件构成

1．输入及数字化设备

传统的图像输入（image acquisition）方式是由摄像机（video camera）、扫描仪（scanner）等装置，通过图像采集卡（image grabber），把模拟图像数字化后输入计算机中。现在，由于数码技术的高速发展，输入及数字化设备也发生了革命性变化，可以由数码相机（digital still camera）、数码扫描仪（digital scanner）、VCD和DVD播放装置等所有具有USB接口或者IEEE 1394接口的数码图像设备直接把图像输入计算机中。计算机的主板上都有USB接口。大多数便携式计算机，除了USB接口之外，还带有IEEE 1394接口。台式计算机在用IEEE 1394接口的数码图像装置进行图像输入时，目前需要另配一枚IEEE 1394图像采集卡，但是最近台式计算机的主板上也开始附加IEEE 1394接口了。

2．计算机

可采用个人计算机（PC）、工作站型计算机等。计算机的核心部件是CPU（Central Processing Unit），CPU的发展是非常迅速的，现在的PC可以与数年前的工作站型计算机、十多年前的大型计算机相匹敌。

3．显示及记录设备

显示及记录设备包括内存、显示器、鼓式扫描器、图像拷贝机、绘图仪、打印机等。

内存（或称帧存储器，frame memory）是存储图像的地方。通常被存储的图像可在显示器上适时地显示出来。一般的图像处理装置需要处理各色8比特，总计24比特，约1677万色的彩色图像（color image）。像素数依处理的图像不同而不同，早期经常采用256像素×256像素与512像素×512像素的图像。后来，大多处理从摄像机输入的640像素×480像素及以上图像。

显示器（display）表示图像和命令指示窗口。最近的个人计算机的显示器可以选择多种像素及色彩的表示方式。从640像素×480像素的256色到1600像素×1200像素以及更高分辨率的24比特的真彩色（true color）都可以选择。

数字化的图像数据，与计算机的程序数据相同，被存储在个人计算机内的硬盘或U盘中。也就是说，即使个人计算机本体从硬盘或U盘输入图像数据，通过计算机处理，在帧存储器上也能表示出来。进而，用扫描仪就能够从通常的照片或书刊把图像输入计算机中，也可以通过数码相机和摄像机来输入图像。另外，可以通过市场上出售的存有图像的光盘或者通过因特网下载来获取图像。

打印机用于在纸上输出的图像，有喷墨打印机和激光打印机。特别是激光打印机可打印出较高分辨率的图像。

所谓昂贵的图像处理装置，只不过是具有多个帧存储器、高性能图像输入装置、大容量的图像存储装置或者具有图像处理专用的硬件而已。但是，就一般图像处理而言，个人计算机已经足够了。

另外，一个图像处理系统由图像输入、图像存储、图像输出、图像通信、图像处理与分析五个模块组成，如图1-7所示。

图1-7 图像处理系统的组成

图像输入也称图像采集，该模块是利用前述的输入及数字化设备来获取图像，将要处理的模拟图像转化成适于计算机处理的数字图像。图像存储模块主要用来存储图像信息。图像输出模块是将处理前后的图像或结果利用前述的显示及记录设备显示出来或永久保存。图像通信模块是对图像进行传输或通信。图像处理与分析模块是利用计算机及各种处理算法和实现软件，完成图像信息处理的各种功能。