线性代数中有意义的几个点 (线性代数矩阵的几何意义)

学习线性代数究竟有什么作用呢,难道只能用来求解可能根本遇不到的方程组么?这是很多同学在学习过程中时不时会蹦出脑海的一个疑问。其实,线性代数与我们日常接触的科技练习非常密切哦。今天,笔者试着从我们常常接触的图像来聊聊线性代数的可用之处。

我们常常接触到图像的处理,比如随手拿手机照一张风景照然后进行加一些滤镜等。但是相机进行图像处理的原理是怎样的呢?粗略地说,改原理与矩阵乘积有密切关系,而其前提是图像本身可以表示为矩阵。今天我们聊聊图像的矩阵,图像处理与线性代数的关系改日再续。

首先,一副 灰度图 对应一个 灰度值 矩阵。比如:

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

3行5列的矩阵的灰度图

这个灰度图可划分为15个像素,每个像素的有一个平均灰度值,因此该灰度图对应了一个3行5列的矩阵。

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

3行5列的矩阵的灰度图的灰度值矩阵

再比如:法国*旗国**的灰度图

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

法国*旗国**的灰度图

每一种颜色对应一个灰度值,所以三种颜色的灰度值可一般表示为a,c和e.因此,其灰度矩阵为

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

法国*旗国**的灰度图

现在我们已经基本清楚了:一副 灰度图 对应一个 灰度值 矩阵

那么: 一副 彩*图色** 像本身对应怎样的矩阵?

由于彩色的三基色为 RGB, 任何颜色都可由RGB的相应分量调成,所以一个彩色对应一个 三维向量(R G B), 一副彩*图色**像对应一个元素为 三维向量 的矩阵。

比如:法国*旗国**的彩*图色**像

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

法国*旗国**的彩*图色**像

对应的矩阵可以一般地表示为:

线性代数有何用——图像的矩阵表示之浅看

所以一般地讲:一副彩*图色**像对应一个元素为 三维向量 的矩阵

或一副彩*图色**像对应RGB通道的三个矩阵。

今天的话题就聊到这里啦。囿于学识与眼界的有限,权当抛砖引玉。不当或不妥之处,欢迎大家留言评论交流,也期待您分享您的观点。