计算机图形学/输出空间/图像概念

我们首先要理解的是什么是“数字图像”。这项工作主要关注数字图像的生成（由于计算机是数字化的，我们在计算机图形学领域没有其他选择），因此，理解什么是数字图像对于理解许多后续算法的直觉至关重要。大多数这些算法通过从数字图像的最终形式反向工作来处理计算机图形学的复杂性，以此来缩小问题的范围。

当你环顾四周时，来自世界的光线进入你的眼球，并聚焦在眼球后部的区域，该区域覆盖着数百万个小细胞。这些细胞对光的各个方面（如颜色和亮度）敏感，并与光线发生反应，从而向你的大脑发送信号，告知哪个细胞看到了哪种光线，而你的大脑则根据所有这些组成部分的信息创建完整的图像。

不出所料，我们试图通过类似的、但人造的过程来捕捉图像。胶片相机非常像眼睛，光线通过镜头进入，并聚焦在一个表面上，该表面覆盖着数百万个类似的光敏元素。然而，这些元素是经过化学处理的胶片颗粒，而不是视网膜细胞。当光线接触到胶片上的化学物质时，会导致反应，改变这些化学物质的结构，从而记录有关进入光线类型的的信息。胶片随后可以被处理以创建打印输出，使用胶片上的信息复制这些颜色。

数码相机的工作原理非常相似，只是它不像胶片相机那样在镜头后面放置经过化学处理的胶片，而是使用一系列光敏半导体。这些元素将它们与之交互的光线的信息转换为数字，这些数字被编码以表示光线。因此，我们可以认为数字图像是一组数据，它提供有关用于创建特定图像的光线的信息。

事实上，由于数字图像实际上只是一组数字，因此这个概念也存在于摄影领域之外；从理论上讲，我们可以认为任何数字流，只要格式正确并以数字形式存在，都可以是数字图像。计算机科学的关键技术是刻意地创建这样的数据集，逐个元素地创建，而不使用任何摄影设备或任何类型的实际光线作为图像的基础。