要學習機器視覺或計算機視覺，首先要明白什麼是數字圖像。在這裡對數字圖像做一個簡單的說明，以方便大家瞭解具體做圖像處理是在做什麼。
所謂數字圖像，顧名思義，就是用數字表示的圖像。怎麼用數字來表示圖像呢？你所看到的電腦或手機上的圖像具有各種色彩，形狀。那麼，它們在計算機裡面是怎麼表示的呢？計算機只認識"0"和"1"。其實不管什麼圖像，對計算機而言就是一堆數字。
圖1 黑白圖像
比如圖1，我們看到的是黑白圖像，其實在計算機裡面就只有"0"和"1"，其中"0"表示黑色，"1"表示白色。
圖2 灰度圖像
圖2是一張灰度圖像，這個灰度圖像就類似於我們早期的黑白電視的圖像，在計算機內也是一堆數字，對於灰度圖而言，數字不只是"0"和"1"，而是"0"到"255"之間的任意數字。其中"0"表示黑色，"255"表示白色，中間的數字依次表示黑色到白色之間的過渡。數字在計算機裡面是用二進制表示的，灰度圖像從"0"到"255"之間的每個數字表示像素值，每個像素值以二進制方式存儲在計算機裡面。如果我們用數字的方式來看上面的圖像，就類似於下面這一堆數字
圖3 灰度圖的數字表示
所以，我們說數字圖像處理，因為圖像在計算機裡面就是一堆數字，我們處理的是具體的數字。顯然，這一堆數字看起來就像是二維矩陣。所以，用二維矩陣來存儲圖像數據非常合理。同時，很多人一看到這對數字，就感覺與線性代數中學的矩陣知識有關，就會想到用矩陣的知識來處理圖像。學習數字圖像處理與數學有很大關係。但是，圖像處理不僅僅是矩陣的知識，也包括很多別的方面的數學知識，比如概率論。即使最簡單的高等數學中學的知識，也有很多應用在數字圖像處理中，比如求導數來提取邊界。簡單的說，數字圖像處理就是對這些數字進行數學運算，然後得到我們相應的特徵信息。至於用到哪些數學知識，就看你自己的本事了。
圖4 彩色圖像
圖5 彩色圖像的數字表示
圖4和圖5是24位彩色圖像以及數字表示，彩色圖像在計算機裡面採用RGB三種顏色表示，現實世界中的各種顏色，可以用RGB三種顏色的不同組合來模擬。每種顏色有"0"到"255"種，RGB三種顏色就可以組合成各種不同的顏色。看起來與我們在現實世界上看到的各種彩色圖像一樣。
上面介紹了灰度圖和彩色圖，平時我們說的8位灰度圖，24位彩色圖是指圖像的位數。8位圖像是指圖像每個像素在計算機中所佔的二進制位數。24位表示每個像素值佔24位。RGB三個顏色通道每個顏色佔8位。
圖6 像素值的二進制表示
圖6 是8位灰度圖像中一個像素值的二進制表示，其實8位圖像的像素值是索引值，對於灰度圖而言，RGB三個顏色通道在每個像素值上是相同的，所以，我們只需要存儲一個值就可以，這樣可以節省存儲空間，由於RGB三個通道的值相同，因此，索引值也就是具體的像素值。除了8位，24位之外，還有一種16位彩色圖像，這種彩色圖像每個像素用16位來表示，RGB三個通道中每個通道不是8位來表示的，具體如下圖
圖7 16位圖像的存儲方式
上圖只表示了一種16位圖像的存儲方式，每種顏色佔5位，最高位空著，用"0"表示。稱為555格式，16位圖像的顏色值需要進行變換，這種圖像稱為高彩色，或叫增強型16位色，或64K色。這種圖像處理起來比較麻煩，現在感覺使用也不多了。
24位圖像每個像素24位，佔據三個字節，每個字節表示RGB的每個分量，真彩色，顏色級有2^24種，完全可以表示真實世界中的顏色。
圖8 24位圖像的存儲方式
所謂數字圖像處理，就是對這些數字進行運算，然後得出我們想要的特徵。8位灰度圖像佔用的計算機存儲空間小，數據量也小，運算速度快。因此，在實際應用中，常採集這種灰度圖來進行特徵檢測。一般如果需要通過顏色來區分特徵才使用24位彩色圖。
