1.1.7 二值图像、灰度图像与彩色图像
二值图像(Binary Image)上的每一个像素只有两种可能的取值或灰度等级状态,可用黑白、B&W、单色图像表示。按名字来理解二值图像只有两个值,即0和1,0代表黑、1代表白,或者说0表示背景、1表示前景。其保存也相对简单一些,每个像素只需要1bit就可以完整存储信息。如果把每个像素看成随机变量,一共有N个像素,那么二值图像有2的N次方种变化,而8位灰度图有255的N次方种变化,8位三通道RGB图像有255×255×255的N次方种变化。也就是说同样尺寸的图像,二值图像保存的信息更少。
灰度图像(Gray Scale Image)又称灰阶图像,是指用灰度表示的图像。除了常见的卫星图像、航空照片外,许多地球物理观测数据也以灰度表示。我们平时看到的灰度图像是由0到255个像素组成的。
灰度图像是二值图像的进化版本,是彩色图像的退化版,也就是灰度图保存的信息没有彩色图像多,但比二值图像多。灰度图像只包含一个通道的信息,而彩色图像通常包含三个通道的信息,单一通道可以理解为单一波长的电磁波,所以红外遥感、X断层成像等单一通道电磁波产生的图像都为灰度图,而且在实际应用中,灰度图易于采集和传输等性质的存在,导致了基于灰度图像开发的算法非常丰富。
灰度图像是每个像素只有一个采样颜色的图像,通常显示为从最暗黑色到最亮白色的灰度,尽管理论上这个采样可以是任何颜色的不同深浅,甚至可以是不同亮度上的不同颜色。灰度图像与黑白图像不同,在计算机图像领域中黑白图像只有黑色与白色两种颜色,但是灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。灰度图像经常是在单个电磁波频谱(如可见光)内测量每个像素的亮度得到的,用于显示的灰度图像通常用每个采样像素8位的非线性尺度来保存,这样可以有256级灰度(如果用16位,则有65536级)。
彩色图像也就是RGB图像,每个像素由3个通道进行表示。彩色图像的每个像素通常是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三个分量来表示的,分量介于(0,255)。