一、图像基础概念

1. 采样与分辨率

图像分辨率一词实际上对应有两个不同的含义：

• 其中一个指的是以长宽像素数目衡量的图像尺寸大小（如 1920 × 1080），它与设备无关；
• 另一个指的是图像在被采集或展示时的像素密度，通常以每英寸长度有多少像素点来衡量（如 350 ppi），它与设备有关。

但这两个含义都表征了，图像并非是一种在二维空间中连续的信号，而是需要在有限数目个位置上采样而获得的。

• 常用的图像分辨率（尺寸）
  • Full HD（1080p）：1920 × 1080；
  • 2K（1440p）：2560 × 1440；
  • U4K（2160p）：3840 × 2160；
  • A4 印刷品（210mm × 297mm，350ppi）：2894 × 4093；
  • 我的手机摄影：4096 × 3072。
  • 我画过最大的画布（社团海报，60cm × 80cm，350ppi）：8268 × 11024。
• 常用的图像分辨率（密度）
  • 常用 PC 屏幕：72ppi；
  • 笔记本屏幕：120ppi ~ 150ppi；
  • 报纸：128ppi；
  • 照片、杂志等印刷品：300ppi / 350ppi；
  • 手机屏幕：300ppi ~ 500ppi。

2. 量化与位深度

位深度表示了图像中每个像素采用多少个位来表示，它决定了像素的取值范围，也体现了图像量化过程的精度。这表示了图像在每个像素点处的明度取值（以灰度图像为例）并不是无限连续的，而是只能取到一些分立取值的数值。

• 常用的位深度

每通道 8 位深度的 RGB 色彩模式一般被称为 RGB24 ，是最常用的色彩模式和位深度。 RGB24 下的颜色有两种常用表示形式，一种是分别列出 RGB 值，一种则是 16 进制记法。以纯红色为例，分别可以表示为 RGB(255, 0, 0) 和 #FF0000 。

3. 多通道与色彩

如要展示具备色彩信息的图像，现行采用的基本是多通道方式，比如：

• RGB 相加混合模式，三通道对应三原色，常用于屏幕等发光显示载体；
• CMYK 相减混合模式，四通道对应四种油墨，常用于油墨印刷等纸质载体；
• HSV/HSL 「色相-饱和度-明度/亮度」色彩模型，多在做色彩设计时使用；
• 国际照明委员会公布的 Lab 色彩模式（包含一个明度通道、两个颜色通道）。

根据色彩感知学，绿色在灰度感知中的权重比红色和蓝色要更大。比如下面是常用的将 RGB 色彩转为灰度的公式，绿色的权重是最大的：

$$ L = 0.299R + 0.587G + 0.114 B $$

二、像素间关系

1. 邻域

• $N_4$：贴近的上下左右；
• $N_8$：临近的八个；
• $N_D$：临近对角线（$N_D = N_8 - N_4$）；