画像と画素

パソコンやスマートフォンで当たり前に使っている画像データですが、どのようにできているかご存知でしょうか？
パソコンなどで画像を拡大してみるとよくわかりますが画像は正方形の集まりでできており、この正方形を画素といいます。画素は画像を構成する最小単位で、輝度の情報を持っています。
画像を見ているときにあまり意識することは無いかも知れませんが、画像解析や画像処理を行う上では重要ですので覚えておいてください。

一般的なデジタル画像の場合、コンピュータの内部では輝度情報の集まりとして管理されています。輝度情報は数字で表されており、輝度の数字が輝度が大きいほど、画素は明るくなると思ってください。一般的なカラー画像であれば、一つの画素は、赤と緑と青(RGB)の3つの輝度で表現されています。

例えば、赤い画素はRの輝度が高くて緑の画素はGの輝度が高いということになり、黒の画素は、RGBともほぼ0に近く、白の画素はRGBともほぼ最大値に近いです。
この最大値というのがポイントで、一般的なカラー画像であれば、RGBとも最大値は255です。

一般的なカラーカメラであれば、RGBそれぞれの輝度に対して、8ビットずつの情報量を持っています。 8ビットは2の8乗(=256)となり、0から255までの256段階の情報を持ちます。
つまり、8ビットx3で24ビットのカラー画像という表現になり、一画素あたり256の3乗で約1,677万通りもの色表現が可能となります。
画像と画素

一般的なカラーカメラという言葉を使いましたが、例えばモノクロのカメラの場合はRGBという区分けはなく、単色だけの8ビット情報を持っていたり、高感度なカラーカメラの場合は、RGBにそれぞれ16ビット(65,536階調)の情報を持っているものもあります。

画像と画素

しかし、一般的には人間の目で視認できる限界は、カラー画像で言えば24ビットぐらいまでと言われています。
また、ビット数の多いカメラで高解像度な画像を撮影すると、データサイズが大きくなりすぎてしまい、幅広い用途で使いにくくなってしまうこともあるため、用途に合わせて、適切なカメラ・条件にて撮影を行うことが大切です。

画像解析ソフトウェアWinROOFシリーズでは、通常のカラー画像から16bitモノクロ画像や48bitカラー画像など様々なデータの扱いが可能です。また、輝度情報を高さに置き換えた表現が可能となり、体積や表面積など、3次元計測も可能となります。

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