デジタル画像

デジタル画像とは、画素とも呼ばれる画素要素から構成される画像であり、画素要素はそれぞれ、x軸とy軸上の空間座標x、yを入力として受け取る2次元関数の出力である、強度またはグレースケール値を表す有限の離散的な数値表現を持ちます。 ^{[ 1 ]}画像はベクトル型またはラスター型のいずれかになります。それ自体では、「デジタル画像」という用語は通常、ラスター画像またはビットマップ画像（ベクトル画像とは対照的に）を指します。 ^{[ 2 ]}

ラスタ画像には、画素またはピクセルと呼ばれる有限個のデジタル値があります。^{[ 3 ]}デジタル画像には、固定数の行と列のピクセルが含まれています。^{[ 4 ]}ピクセルは画像内の最小の個々の要素であり、特定の点における特定の色の明るさを表す量子化された値を保持します。

通常、ピクセルはコンピュータのメモリにラスター画像またはラスターマップとして、つまり小さな整数の2次元配列として保存されます。これらの値は、多くの場合、圧縮された形式で送信または保存されます。

ラスタ画像は、デジタルカメラ、スキャナ、座標測定機、地震探査装置、航空レーダーなど、さまざまな入力装置や技術によって生成できます。また、数学関数や3次元幾何モデルといった任意の非画像データから合成することも可能です。後者はコンピュータグラフィックスの主要な分野の一つです。デジタル画像処理とは、これらのラスタ画像を変換するためのアルゴリズムを研究する分野です。

ベクトル画像は数学的な幾何学（ベクトル）から得られる。数学的に言えば、ベクトルは大きさ（長さ）と方向の両方から構成される。

多くの場合、ラスター要素とベクター要素が1つの画像に組み合わされます。たとえば、テキスト（ベクター）と写真（ラスター）が組み合わされた看板などが挙げられます。

ベクターファイル形式の例としては、EPS、PDF、AIなどがあります。

画像ビューアソフトウェアは、画像上に画像を表示します。Webブラウザは、JPEG、GIF、PNGなどの標準的なインターネット画像フォーマットを表示できます。一部のブラウザは、 W3C標準フォーマットであるSVGフォーマットを表示できます。かつて、インターネットがまだ遅かった頃は、メイン画像に置き換えられる前にWebサイトに表示される「プレビュー」画像を提供することが一般的でした（予備的な印象を与えるため）。現在ではインターネットは十分に高速化されているため、このプレビュー画像はほとんど使用されていません。

科学画像の中には非常に大きなものもある（例えば、天の川の46ギガピクセルの画像は、約 194GBのサイズである）。^{[ 14 ]}このような画像はダウンロードが難しく、通常はより複雑なウェブインターフェースを介してオンラインで閲覧される。

一部のビューアには、一連の画像を表示するスライドショー機能が備わっています。

バートレーンケーブル画像伝送システムのような初期のデジタルファックス機は、デジタルカメラやコンピュータよりも何十年も前に登場しました。スキャンされ、デジタルピクセルで保存および再現された最初の画像は、NISTの標準東部自動コンピュータ（ SEAC）に表示されました。^{[ 15 ]}デジタル画像の進歩は、宇宙計画や医学研究の開発と並行して、1960年代初頭に続きました。ジェット推進研究所、MIT、ベル研究所、メリーランド大学などのプロジェクトでは、衛星画像、ワイヤーフォト規格の変換、医療画像処理、ビデオ電話技術、文字認識、写真補正の進歩にデジタル画像が使用されました。 ^{[ 16 ]}

デジタル画像処理における急速な進歩は、1960年代のMOS集積回路の導入と1970年代初頭のマイクロプロセッサの登場に始まり、それに伴い、関連するコンピュータメモリ、ディスプレイ技術、データ圧縮アルゴリズムも進歩した。

X線を用いて三次元物体の「断面」のデジタル画像を生成するコンピュータ断層撮影（ CATスキャン）の発明は、医療診断において非常に重要であった。デジタル画像の生成に加え、アナログ画像のデジタル化により考古学的遺物の強化と修復が可能になり、核医学、天文学、法執行、防衛、産業など、さまざまな分野で利用されるようになった。^{[ 17 ]}

マイクロプロセッサ技術の進歩により、幅広い画像キャプチャデバイスで使用される電荷​​結合素子（CCD）の開発と販売が可能になり、20世紀末にかけて写真やビデオ撮影におけるアナログフィルムやテープの使用が徐々に置き換えられました。デジタル画像キャプチャを処理するために必要な計算能力により、コンピュータで生成されたデジタル画像は、フォトリアリズムに近いレベルの精緻さを実現できるようになりました。^{[ 18 ]}

デジタル画像処理において、モザイクとは、重なり合わない複数の画像を一定の間隔で配置した画像の集合体である。ギガピクセル画像は、このようなデジタル画像モザイクの一例である。衛星画像は、地球上の様々な地域をカバーするために、しばしばモザイク処理される。

バーチャルリアリティ写真によって、インタラクティブな視聴体験が提供されます。