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现实生活中的图像是在空间和色彩上均连续的二维景象，所以图像的数字化不仅要在空间上将二维图像离散化，在色彩上也要将其离散化。图像的数字化过程和声音的数字化过程一样，也要经过取样、量化和编码三步。
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目前，图像的数字化途径主要有两类：一类是利用扫描设备对各类图像资料进行扫描，通过扫描仪实现数字化；另一类是通过数码相机直接对景物进行拍摄，数码相机可以直接将拍摄到的景物数字化。不论采用哪种途径，数字化过程大体都分为采样、量化和编码三步。下图演示了灰度图像的数字化过程。
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①采样。图像是一种二维信号，需要变为一维信号后再进行采样，先沿垂直方向按一定间隔从上向下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平行上的一维扫描线，再对该一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号。采样后，一副图像的像素数目也称图像的分辨率，图像分辨率一般用水平方向的像素个数M乘以垂直方向的像素个数N表示，即M×N。
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②量化。经过采样，模拟图像已在空间上离散化为像素，但所得的像素值（即颜色值或灰度值）仍是连续量，把取样后所得的这些连续量表示的像素值离散化为整数值的过程称为量化。量化时所确定的离散取值个数称为量化级数，表示量化的亮度值（或色彩值）所需的二进制位数称为量化字长，也称图像深度。上图所采用的量化级数为16，量化深度为4。量化字长越长，就越能真实反映图像的原有效果。
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③编码。把离散的像素矩阵按一定方式编制成二进制编码组，所得到的图像数据按某种图像格式记录在图像文件中称为图像的编码。
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