数字图像的基本属性
用一个摄像头，望远镜，显微镜，或其他类型的光学仪器拍摄的一个自然的图像显示的深浅和色调连续变化的阵列。电影，或由摄像机摄像管产生的视频图像，照片，所有可能的图像的一个子集，包含了广泛的强度，范围从深到浅，可以包括几乎任何可以想象到的色调和颜色的频谱饱和度。这种类型的图像被称为连续色调，因为各种色调的深浅和色调无中断生成一个忠实再现原始场景融合在一起。
连续色调的图像是由模拟的光学和电子设备，图像数据通过多种方法，如电信号波动或在图像中的所有尺寸不断变化的电影乳液的化学性质的变化序列，从而准确地记录。为了一个连续色调或模拟图像进行处理，或由计算机显示，它必须首先被转换成计算机可读形式或数字格式。这个过程适用于所有图像，不管起源和复??杂性，以及它们是否存在成黑白（灰度）或全彩色。由于灰度图像比较容易解释，他们将作为在下面的讨论中的主要模式。
为了一个连续色调的图像转换成数字格式，模拟图像分为个别的亮度值通过两个被称为采样和量化，如图1所示的操作流程。在图1（a）光学显微镜成像模拟表示年轻的一个缩影海星。在一个两维数组（图1（b））取样后，在模拟图像的具体位置亮度水平记录，并随后在量化过程（图1（c））转换成整数。目标的目标是每个含有对亮度或色调范围的具体信息，并可以通过一个具体的数字数据在一个精确的位置值的离散点的数组转换成图像。采样过程的措施，在图像中的连续位置的强度，并形成了一个两维数组，其中包含亮度信息的小矩形块。取样完成后，所得出的数据量化到一个具体的数字亮度值分配到每个数据采样点，从黑色不等，通过所有的中间级灰度，为白色。其结果是一个数值表示的强度，这就是通常所说的作为一个像素或像素数组中的每个数据采样点，。
由于图像一般是正方形或长方形的尺寸，每个像素图像的数字化的结果是与协调，对具体安排在一个典型的直角坐标系的X和Y值表示。 x坐标指定的水平位置或列的像素的位置，而Y坐标表示的行数或垂直位置。按照惯例，位于坐标（0,0）位置的像素阵列的在左上角的角落，而位于一个像素（158350）将定位在158列和350行相交。在许多情况下，被称为x位置的像素数，y位置是已知的行号。因此，数字图像是由一个长方形（或方形）像素，代表了一系列的强度值阵列，并通过有组织的（X，Y）坐标系订货。在现实中，图像只存在一个大的数字（或数据值），可以由计算机解释产生的原始场景的数字表示的序列阵列。
长宽比
横向到纵向的数字图像的二维比例被称为图像的宽高比，可通过的垂直高度除以水平宽度计算。建议NTSC（国家电视系统委员会）的商业广播电视和视频设备的标准纵横比是1.33，从而转化为4:3的比例，图像的水平尺寸是垂直维度更广泛的1.33倍。相比之下，具有1:1的长宽比（通常利用闭路电视或闭路电视）的形象是完美的正方形。通过显示的数字图像，严重歪曲的形象，如出现一个椭圆形的圆圈，坚持一个标准宽高比是可以避免的，远程平台上显示的图像时。
在4:3宽高比标准，广泛用于电视和计算机显示器使用，产生一个宽，高三个单位，四个单位的显示。例如，一台32寸电视（从上部的右上角左下角右下角的对角线测量），高19.2英寸25.6英寸宽。 （HDTV）的数字高清晰度电视标准方面的比例是16:9（1.78:1），从而在更多的矩形屏幕。有时被称为宽屏格式（见图2），宽高比为16:9，是一个标准的广播格式和常用的议案图片利用之间的妥协。这个比例已经确定，提供Zui好的折衷办法，消除或减少黑网吧信箱格式的视频的大小，同时尽量减少需要融入传统的4:3广播屏幕使用更广泛的格式的大小酒吧。
高清晰度电视的宽高比已成为一个新的标准与数字电视广播，并努力创造一个更广泛的电视屏幕上，也为电影格式有用的结果利用。Zui近，又出现了一个更广泛的格式（2.35:1）与潘那维申宽屏幕镜头的影片。也被称为宽屏，这种格式是常见的运动中已在家中观看节目传输数字电视唱片（DVD）软件（电影或影片）的照片。请注意这个词的“DVD”也指使用时参考的数据存储的DVD - ROM格式的数字多功能磁盘。
当一个连续色调的图像采样和量化，由此产生的数字图像的像素尺寸，收购了原来的模拟图像的宽高比。在这方面，重要的是，每个像素1:1的纵横比（简称为方形像素），与常见的数字图像处理算法，以确保兼容性，并尽量减少失真。如果模拟图像的宽高比为4:3，更多的样本必须在水平方向上比在垂直方向（4每3个垂直样品的水平样品）。其他长宽比的模拟图像被数字化时需要类似的考虑。
空间分辨率
通常被称为图像的分辨率，数字图像质量是由像素数量和可供利用图像中的每个像素的亮度值范围。被视为图像的分辨率的数字图像重现，精致的细节，目前在原来的模拟图像或场景的能力。在一般情况下，长期的空间分辨率是保留来形容的利用，在建设和渲染数字图像的像素数量。根据收购或数字化过程中如何精细图像采样与更高的空间分辨率图像在相同的物理尺寸更大的像素数量，这个数量是依赖。因此，增加数字图像的采样和量化期间获得的像素数量，图像的空间分辨率也随之增加。
采样频率，或用来构建一个数字图像的像素数，是由光学和电子成像装置（通常是CCD或CMOS图像传感器）和计算机系统，利用可视化图像分辨率匹配。应产生足够数量的像素由采样和量化，忠实地代表原始图像扫描或光学收购。模拟图像时没有得到充分的采样，可以显着金额的细节丢失或模糊，图3图所示。图3（a）在原来的模拟信号可以表示扫描图像从一张照片派生，或相机或显微镜所产生的光学图像。注意：连续采样和数字化前的原始图像显示时，样品位置的函数绘制的强度分布。在这个例子中，被收购时，32个数字的样品（图3（b）），由此产生的图像保留了大部分原有的模拟图像中存在的特征强度和空间频率。
错过了从模拟到数字的转换，然而，当采样频率降低（图3（c）和图3（d）），在原来的模拟图像的一些信息（频率）目前的现象通常被称为走样开始发展。作为是显而易见的，在图3（d）项，它代表了Zui低的样??本数量的数字图像，锯齿产生了高空间频率的数据损失，同时引进杂散频率较低的数据，实际上并不存在。这种效应表现在原来的模拟图像位置0和16之间的地区的高峰和山谷的损失相比，在图3（d）的数字图像。此外，在模拟图像中的位置3的高峰期目前已成为在图3（d）的山谷，而在12位的山谷被解释在较低的分辨率的数字图像的峰值斜坡。
数字图像的空间分辨率与图像的空间密度和捕捉到的图像利用显微镜或其它光学器件的光学分辨率。在数字图像之间（称为采样间隔）中包含的像素每个像素距离的数字化设备的精度的功能。光学分辨率是衡量光学镜头系统（显微镜或摄像头）的能力，以解决在原始场景中的细节，以及相关的光学，图像传感器和电子质量。在与空间密度（在数字图像的像素数）的同时，光学分辨率决定了图像的整体空间分辨率。那么由此产生的数字图像的空间分辨率的光学成像系统的光学分辨率You于空间密度的情况下，仅限于由空间密度。
在数字图像中包含的所有细节，从很粗到极为精细，亮度转换组成，各级光明与黑暗之间的周期。被称为图像的空间频率之间的亮度转换的周期率，具有较高的利率相应较高的空间频率。分钟标本通过显微镜观察不同程度的亮度是常见的，与通常组成一个统一的强度和标本，展出了亮度水平的频谱的背景。在地方的强度是相对恒定的（如背景），空间频率变化稍整个视场。另外，许多标本细节往往表现出极端光明与黑暗之间的广色域的强度。
在数字图像的每个像素的数值表示在采样间隔平均强度的光学图像。因此，背景强度将组成一个像素相对均匀的混合物，而标本通常会包含范围很暗很轻的像素。数码相机系统，准确地捕捉所有这些细节的能力是取决于采样间隔。在显微镜小于数字采样间隔（具有较高的空间频率）的功能，将不能代表准确的数字图像。奈奎斯特定律要求准确地保存在数字图像的空间分辨率的两倍，Zui高空间频率标本取样间隔相等。一个等价的措施是香农采样定理，其中指出，数字化设备必须使用一个采样间隔不chao过一半的光学图像的Zui小可分辨特征尺寸更大。因此，捕捉到Zui小程度的细节，标本中，采样频率必须足以使两个样本收集每个功能，保证成像设备收集，光明与黑暗的空间内的部分。
如果标本的采样间隔奈奎斯特准则或香农定理所需的下方时，高空间频率的详细信息将不能准确地反映在Zui后的数字图像。在光学显微镜，阿贝光学图像限制的分辨率为0.22微米，这意味着数字转换器必须能够在标本到0.11微米或更小的空间中对应的采样间隔。每个水平扫描线为512分（或像素）的标本，样品会产生约56微米的水平Zui高的场（512 × 0.11微米）数字化仪。如果太少的像素在样品采集利用，那么所有的空间细节组成的标本不会在Zui终图像。相反，如果有太多的像素成像装置（通常是过多的光学倍率）聚集，没有额外的空间信息是给予，是说已经过采样和图像。额外的像素不从理论上做出贡献的空间分辨率，但往往可以帮助提高数字图像的功能，测量的准确性。为了确保有足够的采样高分辨率成像，间隔2.5至3样品的Zui小可分辨特征建议。
再加上现代显微镜和其他光学仪器的大多数数码相机都有一个固定的Zui小采样间隔，不能调整到试样的空间频率相匹配。重要的是要选择一个摄像头和数字化相结合，能够满足显微镜的放大倍率和标本功能的Zui小空间分辨率要求。如果采样间隔chao过一个特定的标本必要的，由此产生的数字图像将包含比需要更多的数据，但没有空间的信息将会丢失。
数字图像的采样，在不同空间分辨率的影响，对于一个年轻的海星标本用光学显微镜成像图4。在空间分辨率Zui高的（图4（a），175 × 175像素，总共为30625像素），试样的功能是不同的，清楚地分辨出来。随着空间分辨率的下降（图4（b）-4（F）），像素尺寸变得越来越大。先后较低的空间频率导致图像细节的丢失采样的标本细节。在Zui低的采样频率（图4（e）和4（F）），像素发生阻塞（通常简称为像素）和面具的形象特征Zui。
设计加上光学显微镜的许多入门级数码相机，包含有大约7.6平方微米，光电二极管阵列表面产生一个相应的图像面积为4.86 × 3.64毫米，当传感器工作在的像素尺寸的图像传感器VGA模式。所产生的数字图像的大小是640 × 480像素，相当于307,200个人的传感元件。数字图像传感器的Zui终解决是一个光电二极管和他们的相对大小的图像投射到表面的显微镜光学阵列的功能。用数码显微镜成像标本接受的解决办法，只能实现，如果每个解析单位至少有两个样本。低端显微镜的数值孔径范围从Zui低的光学倍率（0.5X）约0.05约0.95Zui高放大倍率（100X无油）。考虑到平均为550纳米的可见光波长和一个光学分辨率的范围介于0.5和7微米（后放大倍率而定），传感元件的大小是足够的捕获无显着牺牲目前大部分标本的所有细节在中间高放大倍率决议。
一个严重的采样神器，被称为空间走样，发生时的细节在目前的模拟图像或实际标本在采样率不少于两次的空间频率。这种现象，也通常被称为欠，通常会出现在示波器的像素间距时相比相距甚远的高频细节图像。作为一个结果，Zui高频率所需的信息，准确地呈现模拟图像细节，可以伪装成较低的空间频率的功能，实际上在目前的数字图像。别名通常一个发生突变时的采样频率低于某一临界水平，这是约1.5倍，重复高频率的标本模式，或约25％，低于奈奎斯特分辨率极限。包含定期间隔，重复模式的标本往往表现出锯齿结果欠诱导的莫尔条纹。
图像亮度和位深度
被收购后的图像用数码相机或由模拟到数字转换器数字化，数字图像的亮度（或发光亮度）是衡??量整个像素阵列的相对强度值。亮度不应该混淆的强度（更准确地称为辐射强度），它是指光能量的大小或数量，实际上反映或通过由模拟或数字设备成像对象传输。相反，在数字图像处理方面，亮度更恰当形容为组成一个集合，构成了数字图像后，它已被抓获，数字化，并显示所有像素的强度。像素的亮度是一个重要的因素，因为（比色）它是唯一的变量，定量调整图像处理技术，可利用数字图像。
一个对象后一直成像和采样的，每个解析单位代表一个数字的整数（数码相机系统拍摄的图像），或在胶片上的模拟强度值（或视频管）。无论捕获方法，必须是数字化图像转换成数字亮度值的标本代表每个连续色调强度。数字值的准确度是成正比的数字化设备的位深度。如果两位是利用图像只能由四个亮度值或级别的代表。同样，如果三个或四个位处理，相应的图像有8个和16个亮度级别，分别为（见图5）。在所有这些情况下，级别为0表示黑色，而上层（3，7，或15）代表白色，和每一个中间水平是不同的灰色阴影。
这些黑色，白色，灰色的亮度水平都结合在什么构成的灰度图像的亮度范围。一个人数较多的灰色层次对应位深度和更大的，能够准确地代表一个更大的信号动态范围（见表1）。例如，一个12位数字化仪可以显示4096级灰度，对应传感器的动态范围72 dB（分贝）。在这个意义上说，动态范围是指Zui大信号电平与噪声的CCD传感器，可以传输图像显示方面，可以具体定义像素信号的能力和传感器噪声特性。类似术语通常用来描述利用灰色在创建和显示数字图像，这可能是由强度直方图代表水平。如果特别提到作为intrascene动态范围，这种用法是澄清。彩色图像的构造由三个独立的通道（红，绿，蓝）有自己的“灰色”的尺度，每种颜色的不同亮度水平。在每个像素的颜色组合代表的Zui终图像。
在计算机技术的一个位（二进制数字收缩）是利用二进制数学体系（只有数字1和0组成）在一个符号的Zui小信息单位。一个字节通常建一个8位的线性字符串，是能够储存256）的整数值（2•E（8）。以同样的方式，可以存储两个字节（16位或一台电脑字）2•（E16）的整数，范围从0到65535。 1千字节（KB的缩写）等于1024字节，而1兆字节（字节）等于1024千字节。在大多数计算机电路中，一个位是身体与一个晶体管或一个存储单元的电容或一个硬盘盘片上的磁畴的状态。
长期的位深度指的是可能的二进制灰度值由模拟到数字转换器利用的转换成离散的数字值，由计算机读取和分析模拟图像信息。例如，Zui流行的8位数字化转换器有一个二进制范围2•（E8）或256个可能的值（图5），而一个10位转换器2•（E10）（1,024价值观）的范围内，和一个16位转换器的有2•（E16），或65,536个可能的值。模拟到数字转换器的位深度决定灰度增量的大小，相应的一个有用的图像信息可从相机更大范围，更高的位深度。
列于表1位用来存储数字信息，在灰阶的数值相当于相应的价值，并为传感器的动态范围之间的关系（以分贝;一个位等于约6分贝）。正如表中所示，如果一个0.72伏的视频信号被数字化与1位精度A / D转换，信号会代表由两个值，二进制的0或1 0的电压值和0.72伏特。大多数中低端的消费和科学应用中使用的数码相机的数字化仪，聘请8位A / D转换器，其中有256个离散的灰度级别（0到255之间），代表电压幅度。一个0.72伏特的Zui大信号，然后将分为256步，每一步，有一个价值2.9毫伏。
Bit Depth, Gray Levels, and Sensor Dynamic Range
| Bit Depth | Grayscale Levels | Dynamic Range (Decibels) |
| 1 | 2 | 6 dB |
| 2 | 4 | 12 dB |
| 3 | 8 | 18 dB |
| 4 | 16 | 24 dB |
| 5 | 32 | 30 dB |
| 6 | 64 | 36 dB |
| 7 | 128 | 42 dB |
| 8 | 256 | 48 dB |
| 9 | 512 | 54 dB |
| 10 | 1,024 | 60 dB |
| 11 | 2,048 | 66 dB |
| 12 | 4,096 | 72 dB |
| 13 | 8,192 | 78 dB |
| 14 | 16,384 | 84 dB |
| 16 | 65,536 | 96 dB |
| 18 | 262,144 | 108 dB |
| 20 | 1,048,576 | 120 dB |
Table 1
灰度必须以达到可接受的视觉质量产生的水平应该足够，个人之间的灰度值的步骤是人眼无法辨别。 “明显的差异”，在一个平均人眼的灰度图像强度是关于理想的观看条件下的2％。在大多数的情况下，眼睛能分辨的一个视频监控的力度范围内约50个离散的灰色色调，表明图像的Zui低位深度应介于6和第7位（64和128灰阶;见图5）。
数字图像应该至少有8位到10位分辨率，以避免产生视觉上明显增强的图像的灰度级的步骤的对比的是图像处理过程中增加。减少数量的效果，灰度，用光学显微镜拍摄的数字图像的外观水平可以在图6可见，这显示了一个共同的跳蚤的黑白（原为8位）的图像。试样在不同的显示灰度决议，从6位（图6（a）），下降到1位（图6（F））之间的几个层次。在较低的分辨率（低于5位），图像开始掌握机械的外观有显着减少的细节，与许多地区的标本，经历称为灰度级的轮廓或色调分离的现象。在后台地区第一灰度轮廓变得明显（参见图6（c）），其中灰色的水平往往有所不同渐渐多了，是不足的灰度级分辨率的指标。在Zui低的决议（1位和2位;图6（e）和6（F））显着数量的图像细节丢失。对于大多数的典型应用，如显示在计算机屏幕上或通过Web浏览器，，6位或7位的分辨率通常就足够了一个赏心悦目的数字图像。
Zui终，多少像素和灰度等级是必要的决定，充分说明图像是原始场景（或标本在显微镜）的物理性质，化学性质决定的。许多低对比度，高清晰度的图像需要一个相当数量级灰度和像素产生令人满意的结果，而其他的高对比度和低分辨率图像（如线描）可以充分代表一个显着较低的像素密度和灰度级范围。Zui后，还有一个在计算机之间的对比性能权衡，分辨率，位深度和图像处理算法的速度。图像有一个较大的变量，将需要更多的电脑比那些具有较少的像素和灰度等级的“马力”。但是，任何现代计算机能够执行复杂的计算数码影像上常见的尺寸（640 × 480到1280 × 1024）速度非常快。更大的图像，或者存储在专有的文件格式（如Photoshop的文件 - 屏蔽门）中包含多个层，可能会降低性能，但大多数个人电脑上，仍然可以在合理的时间内处理。
与CCD和CMOS图像传感器的10位（或高端机型，即使在12位）能够改进的数码相机分辨率的特点允许显示图像具有更大的纬度比8位图像是可能的。这是因为相应的软件可以从一个更大的计算机显示器上，它通常存在于256级灰度的图像显示调色板（1024或4096灰阶）呈现深浅灰色的必要。相反，一个8位的数字图像被限制为256调色板灰度，Zui初是由数码相机拍摄的水平。由于放大率是图像处理过程中增加，该软件可以选择Zui准确的灰阶重现放大的图像部分，在不改变原始数据。研究其中的一个10位的数字图像的深度允许软件呈现微妙的细节，这不会是一个8位的图像目前的阴影区域时，这一点尤为重要。
为模拟视频信号的数字转换所需的精确度取决于一个数字灰度级的一步，在摄像机输出的根均方噪声之间的差异。 CCD相机内部的模拟数字转换器产生的数字数据流，不需要重采样和数字化的计算机。这些摄像机能够生产高达16位分辨率的数字数据，在高端车型（65,536灰阶步骤）。大型数字展出范围由更先进的CCD相机的主??要You势在于显示的8位图像和宽的线性动态范围，信号可以被数字化的信号与噪声的改善。
彩色空间模型
在彩色数字图像取样相同的概念管辖，灰度量化，空间分辨率，位深度，动态范围，适用于他们的同行。然而，而不是单一级灰度的亮度或灰度值表示，已经使用了三个独立的亮度组成部分，为每个原色的，量化的彩色图像的像素。当在计算机显示器上显示彩色图像，发射器采用三个独立的色，每生产一个独特的光，这是在不同的屏幕亮度水平，在可见光谱的颜色生成相结合的光谱波段。
与CCD或CMOS图像传感器拍摄的图像可以在色彩呈现，提供传感器配备微型红色，绿色，蓝色以上的每个光电二极管吸收过滤器安装在一个特定的模式。另外，有些数码相机有一个旋转滤光轮，或采用三个独立的图像传感器，每个背后的一个单独的彩色滤光片定位，产生彩色图像。在一般情况下，所有的处理上执行的操作灰度图像可以延长彩色图像的每个颜色通道分别应用算法，然后结合的渠道。因此，每个颜色分量是量子化的一项决议，相当于在使用的位深度处理灰度图像（一般为8位）。由此产生的8位组件相结合，产生24位的像素（简称为真彩色），虽然有些应用程序可能需要或多或少的色彩分辨率。
添加剂原色，红，绿，蓝，可以选择性相结合，产生可见光的所有颜色。总之，这些原色构成一个色彩空间（通常简称为色域），可以作为彩色数字图像处理和显示的基础上。在某些情况下，一个备用的色彩空间模型是为特定的算法或应用程序，只需要一个简单的数学转换红，绿，蓝（RGB）空间到另一个色彩空间更合适。例如，如果一个数字图像必须印，这是第一次收购，并作为一个RGB图像处理，然后转换成青色，品红，黄（CMY）三色印刷颜色空间，无论是处理等应用软件，或由打印机本身。
在一般情况下，利用图像感应器RGB色彩空间（虽然有些采用CMY过滤器）检测和生成数字图像的颜色，但其他衍生工具的色彩空间往往彩色图像处理更为有用。这些颜色空间模型定义颜色变量所代表的不同的方法，如色调，饱和度，亮度或强度，并可以任意修改，以适应特定应用的需要。Zui流行的另一种颜色空间模型的色调，饱和度和强度（HSI）色彩空间，这代表了一种直观的方式（在其中的人往往认为它的方式）的颜色。而不是个别颜色或混合物的特点，描述RGB色彩空间，HSI颜色空间为蓝本的颜色直观的组件。例如，色调的成分控制的色彩光谱（红，绿，蓝，黄等），而饱和组件调节颜色的纯度和强度组件控制多么明亮的颜色出现??。
已制订了许多衍生物HSI颜色空间模型，包括色调，饱和度，明度（HSL），色调，饱和度，亮度（HSB），和其他几个密切相关，但不完全相同，模型。亮度，重量轻，价值，和强度往往交替使用，但实际上代表明亮的颜色出现??明显不同的表现形式。每种颜色空间模型提供了一种颜色代表的计划，是为特定应用定制的。
灰度数字图像可以呈现在伪分配特定的灰度级范围，以特定的颜色值。因为人眼能更好地之间深浅不同的颜色深浅不一的灰色之间的歧视比灰度图像，这种技术是用于突出兴趣的特定区域。在荧光显微镜广泛采用伪彩色影像显示在不同的波长，利用多种染色标本获得合并后的黑白图像。通常情况下，个别荧光团图像拼贴大会指定的颜色是颜色接近自然的荧光染料发出。
图像直方图
组成数字图像的像素的亮度或强度可以以图形方式描述一个灰度直方图，映射在每个灰度级图像的像素数。一个典型的灰度数字图像（用光学显微镜拍摄的），在图7（a）和7（B），分别提出相应的直方图。灰度值绘制横轴为8位的图像，和范围从0到255（共256级灰度）。以类似的方式，包括每个灰度级的像素数量上绘制垂直轴。图像中的每个像素都有一个灰色的水平相应的，在情节的价值，所以必须添加到级灰度直方图的每个列的像素数量产生的图像的像素总数。
直方图提供了一个方便的表达方式，表明数字图像的像素在每个亮度等级和一般图像的整体强度分布相对人口。从直方图的统计数据可以比较图像，或直方图可以通过改变图像处理算法，在图像中产生相应的变化之间的对比和强度。此外，可受聘在直方图中像素的数量来确定具体的图像细节的面积测量，或一台摄像机或数字化仪的性能评价和比较。
Zui流行，Zui实用的数字图像的直方图的用途之一是调整对比度。灰度直方图，也揭示了正在利用数字图像的灰度级范围的程度。例如，浓度下降50至75的亮度级别范围内，只有在其他地区的直方图的几个像素，像素，显示的强度（亮度）水平有限的范围内。与此相反，一个均衡的直方图（图7（b）所示）是一个好大intrascene的动态范围指标。具有高和低对比度的数字图像，在图7（三）至7（F）所示。标本是一个彩色的人体组织的薄片，在明照明成像和记录（图7（a）和7（b）讨论以上）。图7（c）给出图像对比度非常低的情况，致使多数在中心直方图（图7（D））分组像素，严重地限制了动态范围和对比度。当对比的是，在相反的方向（图7（六））转移，大部分的像素分组bimodally成灰色的Zui高和Zui低的水平，离开中心的水平相对无人居住。这种分布对应的非常高的对比度水平，导致有过多的白色和黑色像素的数字图像，但相对较少的中间级灰度（参见图7（E））。从这些例子中，很显然，数字图像直方图是一个强大的图像保真度指标，可以用来确定在图像复原的必要步骤。
彩色数字图像的直方图是一个三层复合灰度直方图，计算和显示每个颜色分量（通常为红色，绿色和蓝色）。颜色直方图可以代表RGB色彩空间，恒生指数模型，或任何其他的色彩空间模型的数字图像处理算法所必需的。这些直方图可以同时显示在一个叠加的方式，或分隔成单独的图形，以帮助确定的亮度分布，对比度，和单个颜色分量的动态范围。
在图8中，是一个典型的全彩色数字图像，用光学显微镜拍摄的。这个标本是一个薄切片染色，伊红和苏木和明照明模式下成像的哺乳动物的味道芽。出现右侧的数字图像的RGB直方图，其中包含叠加（红，绿，蓝）三个颜色通道的像素分布。下面的数字图像和RGB直方图代表红色，绿色，和蓝色通道，分别为个人柱状图。请注意，强度等级的分布在红色通道中，对应的数字图像偏红色调比较明显的主导地位是Zui高的。双峰的绿色通道，表明在这种颜色通道的对比程度，而蓝色通道呈现出直方图有一个相对均匀的强度范围。
数字图像显示
为了重新建立一个模拟计算机显示器（或电视）的数字图像，像素强度必须插没有空间信息的显着损失。从理论上讲，这只能是使用像素元素显示系统使用一种罪过（X）/ x的函数（见图9），这是一个复杂的二维波形在所有地点的整个图像的零强度。这一要求提出了一个模拟显示系统，利用电子枪的问题，因为所需的功能不能得到充分的与标准的计算机显示器生成。由一个数字 - 模拟转换器模拟信号转换回后，在视频监视器上的扫描点接近于高斯分布函数（图9）。这两个函数彼此相似，只有通过中央Zui大，数字显示的应用程序可能会导致潜在的严重的振幅和波形改建，晦涩的高分辨率的图像信息目前。
该解决方案，以打击电脑显示器显示的不足之处是增加在数字图像的像素数量，同时雇用chao过20兆赫的频率响应（视频带宽）的高清晰度显示器。即使是相对低端的现代电脑显示器满足这些要求，并通过插值技术，图像可以在像素密度增加（虽然这并不总是Zui好的）。另一种方法是过采样的模拟图像（chao过奈奎斯特极限），以确保足够的像素数据，复杂的图像处理算法，并随后显示。
视频显示的刷新率也是在数字图像查看和操作的重要因素。屏幕闪烁是一个严重的神器，可眼睛疲劳，甚至chao过一个短的时间内。要避免闪烁文物，电视显示器采用隔行扫描技术，刷新奇数和偶数行顺序，在交错的效果。交错呈现的印象，产生一个新的帧的两倍，经常，因为它确实是。本来，隔行扫描是利用广播电视信号，因为显示器可以没有明显的图像闪烁刷新频率较低。
现代计算机显示器采用非隔行扫描技术（又称逐行扫描），它显示在一个单一的扫描整个视频缓冲。逐行扫描显示器需要的帧速率的两倍隔行扫描设备的频率运作，以避免闪烁文物。然而，该技术消除了线对线闪烁，显示的图像，并减少运动伪影。现代计算机显示器一般从60到chao过100帧每秒，可以非常稳定几乎无闪烁的图像，目前的用户可调的逐行扫描率。
数字图像的存储要求
为了节省存储资源，个人数字图像的像素坐标存储在普通的计算机文件格式。这是因为图像是顺序进行数字化光栅扫描或阵列读出的模拟或光学影像数字化设备（CCD，扫描仪等），传输数据到计算机串行字??符串中的一个像素的亮度值。然后显示图像的像素的增量计数，根据既定的图像的垂直和水平尺寸，这通常是在图像文件头记录。
数字图像的特点，可以表现在几个举止。例如，在一个给定的长度尺寸像素数（如每英寸像素）可以被指定，或可以用来描述图像的像素数组的大小（例如，640 × 480）。另外，图像的像素或计算机存储文件的大小的总数，给出了一个图像尺寸的指示。文件大小（以字节为单位），可确定乘以位深度的像素尺寸，这个数字除以8，每个字节的比特数。例如，一个640 × 480（像素）的图像，具有8位分辨率将转化为计算机内存的302千字节（见表2）。同样高的分辨率为1280 × 1024的24位深度的真彩色图像需要chao过3.8兆字节的存储空间。
作为一个像素尺寸，格式和位深度功能的数字图像文件的大小是表2中的范围广泛的图像。压缩的文件格式，如标签图像文件格式（TIFF）和“窗口”形象位图（BMP），要求Zui全彩色编码的硬盘空间。相比之下，常见的压缩算法，包括流行的联合图像专家组（JPEG格式）技术，可以大大减少存储需求，同时保持合理程度的图像质量。像素深度和目标输出的要求也确定如何应存储数字图像的重要因素。运往印刷媒体的图像需要高像素分辨率（通常chao过每英寸300像素），而那些旨在通过降低分辨率（每英寸72像素左右）和文件大小从互联网受益分配。
Digital File Format Memory Requirements
| Pixel Dimensions | Grayscale (8-Bit) | Bitmap (24-Bit) | JPEG (24-Bit) | TIFF (24-Bit) |
| 16 × 16 | 2k | 2k | 2k | 2k |
| 64 × 64 | 6k | 13k | 5k | 13k |
| 128 × 128 | 18k | 49k | 12k | 49k |
| 256 × 256 | 66k | 193k | 22k | 193k |
| 320 × 240 | 77k | 226k | 24k | 226k |
| 512 × 512 | 258k | 769k | 52k | 770k |
| 640 × 480 | 302k | 901k | 56k | 902k |
| 800 × 600 | 470k | 1,407k | 75k | 1,408k |
| 1024 × 768 | 770k | 2,305k | 104k | 2,306k |
| 1280 × 1024 | 1,282k | 3,841k | 147k | 3,842k |
| 1600 × 1200 | 1,877k | 5,626k | 161k | 5,627k |
| 2250 × 1800 | 3,960k | 11,869k | 276k | 11,867k |
| 3200 × 2560 | 8,002k | 24,001k | 458k | 24,002k |
| 3840 × 3072 | 11,522k | 34,561k | 611k | 34,562k |
Table 2
随着当前成本相对较低的计算机内存（RAM），再加上大大提高了容量和速度，数字图像的存储可用性的关注远不如比它在过去。大型数字化阵列，高达1024 × 1024像素，10，12或16位的深度，现在可以存储和个人电脑在高速行驶时操纵。此外，几十个较小（640 × 480，8位）的图像可存储作为堆栈和播放视频率的视频，使用市售软件或图像处理同时快速访问。
多种数字图像通过光学切片和多光子共聚焦显微镜技术，或在使用CCD或CMOS图像传感器的序列捕获，可迅速显示和操作。适当倾斜，沿两个轴的光学部分堆栈的预测产量常见的立体像对，可以采用可视化的微观场景伪三维移交。当前的数字图像处理软件包，允许一个简单的显示策略的各种可视化对象，通过强度编码或伪分配。当在连续的时间点记录多个图像，图像可以显示为二维的“电影”，或相结合，作为时间的函数描述一个三维对象是图像生成四维。
先进的数字图像处理技术和显示操作，可能会产生显着的三维物体图像，通过渲染一个适当遮荫的对象，着色和深度线索。两种流行的技术，普遍适??用于在三维渲染显示光学部分是体绘制和面绘制。在光学图像集量呈现，二维像素的几何形状和强度的信息相结合，与已知的联络位移量元素，被称为体素的生成。然后，由此产生的体素是适当的阴影和预计生产相关的角度和照明的标本量，以产生一个三维表示。在表面呈现的图像集，只是表面上的像素被利用，代表试样的外表面，内部结构是不可见的，因为表面的??透明度。同样，灯光，角度和深度线索的视觉接受移交的生产是至关重要的。
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