ภาพดิจิทัลคือภาพที่ประกอบด้วยองค์ประกอบภาพหรือที่เรียกว่าพิกเซลแต่ละพิกเซลมีปริมาณ ตัวเลขที่ จำกัดและ ไม่ต่อเนื่อง สำหรับการแสดงค่าความเข้มหรือระดับสีเทาซึ่งเป็นผลลัพธ์จากฟังก์ชันสองมิติที่ป้อนเป็นอินพุตโดยพิกัดเชิงพื้นที่ที่แสดงด้วยxและyบนแกน x และแกน y ตามลำดับ^{[ 1 ]}ภาพอาจเป็น แบบ เวกเตอร์หรือ แบบ แรสเตอร์โดยทั่วไปแล้ว คำว่า "ภาพดิจิทัล" มักหมายถึงภาพแรสเตอร์หรือ ภาพ บิตแมป (ตรงข้ามกับภาพเวกเตอร์) ^{[ 2 ]}

ภาพแรสเตอร์มีชุด ค่า ดิจิทัล ที่จำกัด เรียกว่าองค์ประกอบภาพหรือพิกเซล^{[ 3} ] ภาพดิจิทัลประกอบด้วยจำนวนแถวและคอลัมน์ของพิกเซลที่คงที่^{[ 4 ] พิกเซลเป็นองค์ประกอบย่อยที่เล็กที่สุดในภาพ โดย}เก็บค่าควอนไทซ์ที่แสดงถึงความสว่างของสีที่กำหนด ณ จุดใดจุดหนึ่ง

โดยทั่วไป พิกเซลจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ในรูปแบบภาพแรสเตอร์หรือแผนที่แรสเตอร์ ซึ่งเป็นอาร์เรย์สองมิติของจำนวนเต็มขนาดเล็ก ค่าเหล่านี้มักถูกส่งหรือจัดเก็บในรูปแบบ ที่บีบอัด

ภาพแรสเตอร์สามารถสร้างขึ้นได้จากอุปกรณ์และเทคนิคการป้อนข้อมูลที่หลากหลาย เช่นกล้องดิจิทัลสแกนเนอร์เครื่องวัดพิกัด การสำรวจทางธรณีวิทยา เรดาร์ทางอากาศ และอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์จากข้อมูลที่ไม่ใช่ภาพใดๆ ก็ได้ เช่น ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ หรือแบบจำลองทางเรขาคณิตสามมิติ ซึ่งอย่างหลังเป็นสาขาย่อยที่สำคัญของกราฟิกคอมพิวเตอร์สาขาการประมวลผลภาพดิจิทัลคือการศึกษาเกี่ยวกับอัลกอริธึมสำหรับการแปลงภาพเหล่านั้น

ผู้ใช้ส่วนใหญ่คุ้นเคยกับภาพแรสเตอร์ผ่านทางกล้องดิจิทัล ซึ่งใช้รูปแบบไฟล์ภาพ หลายรูป แบบ

กล้องดิจิทัลบางรุ่นสามารถเข้าถึงข้อมูลเกือบทั้งหมดที่กล้องบันทึกไว้ได้ โดยใช้รูปแบบภาพดิบ (raw image format ) แนวทางการถ่ายภาพสากล (Universal Photographic Imaging Guidelines หรือ UPDIG)แนะนำให้ใช้รูปแบบเหล่านี้เมื่อเป็นไปได้ เนื่องจากไฟล์ดิบให้ภาพที่มีคุณภาพดีที่สุด รูปแบบไฟล์เหล่านี้ช่วยให้ช่างภาพและตัวแทนการประมวลผลสามารถควบคุมและมีความแม่นยำสูงสุดสำหรับผลลัพธ์ การใช้งานถูกจำกัดโดยข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์ ( ความลับทางการค้า ) ของผู้ผลิตกล้องบางราย แต่ก็มีโครงการริเริ่มต่างๆ เช่นOpenRAWเพื่อโน้มน้าวให้ผู้ผลิตเปิดเผยบันทึกเหล่านี้ต่อสาธารณะ ทางเลือกอื่นอาจเป็นDigital Negative (DNG)ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ Adobe ที่อธิบายว่าเป็น "รูปแบบการเก็บรักษาข้อมูลดิบของกล้องดิจิทัลสำหรับสาธารณะ" ^{[ 5 ]}แม้ว่ารูปแบบนี้จะยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย แต่การสนับสนุนผลิตภัณฑ์นี้กำลังเพิ่มขึ้น และนักเก็บรักษาเอกสารและนักอนุรักษ์มืออาชีพที่ทำงานให้กับองค์กรที่น่าเชื่อถือต่างแนะนำหรือแนะนำให้ใช้ DNG สำหรับวัตถุประสงค์ในการเก็บรักษาเอกสารมากขึ้นเรื่อยๆ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

ภาพเวกเตอร์เกิดจากเรขาคณิตทางคณิตศาสตร์ ( เวกเตอร์ ) ในทางคณิตศาสตร์เวกเตอร์ประกอบด้วยทั้งขนาดหรือความยาวและทิศทาง

บ่อยครั้งที่ภาพหนึ่งๆ จะมีการผสมผสานทั้งองค์ประกอบแบบแรสเตอร์และเวกเตอร์เข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น ในกรณีของป้ายโฆษณาที่มีทั้งข้อความ (เวกเตอร์) และภาพถ่าย (แรสเตอร์)

ตัวอย่าง ของไฟล์เวกเตอร์ ได้แก่EPS , PDFและAI

โปรแกรมดูภาพแสดงผลบนรูปภาพเว็บเบราว์เซอร์สามารถแสดงรูปแบบภาพมาตรฐานบนอินเทอร์เน็ตได้ เช่นJPEG , GIFและPNGบางโปรแกรมยังสามารถแสดง รูปแบบ SVGซึ่งเป็นรูปแบบมาตรฐานของ W3Cได้อีกด้วย ในอดีต เมื่ออินเทอร์เน็ตยังช้าอยู่ การใช้ภาพ "ตัวอย่าง" ที่จะโหลดและปรากฏบนเว็บไซต์ก่อนที่จะถูกแทนที่ด้วยภาพหลัก (เพื่อให้เห็นภาพเบื้องต้น) เป็นเรื่องปกติ ปัจจุบันอินเทอร์เน็ตเร็วขึ้นแล้ว และภาพตัวอย่างนี้จึงไม่ค่อยได้ใช้แล้ว

ภาพทางวิทยาศาสตร์บางภาพอาจมีขนาดใหญ่มาก (ตัวอย่างเช่น ภาพทางช้างเผือกขนาด 46 กิกะพิกเซลซึ่งมีขนาดประมาณ 194 GB) ^{[ 14 ]}ภาพดังกล่าวดาวน์โหลดได้ยากและมักจะดูทางออนไลน์ผ่านอินเทอร์เฟซเว็บที่ ซับซ้อน กว่า

โปรแกรมดูภาพบางโปรแกรมมี ฟังก์ชัน แสดงภาพสไลด์เพื่อแสดงภาพต่อเนื่องกัน

เครื่อง แฟกซ์ดิจิทัลรุ่นแรกๆเช่นระบบส่งภาพผ่านสายเคเบิล Bartlaneมีมาก่อนกล้องดิจิทัลและคอมพิวเตอร์หลายทศวรรษ ภาพแรกที่ถูกสแกน จัดเก็บ และสร้างใหม่ในรูปแบบพิกเซลดิจิทัลนั้นแสดงอยู่บนเครื่องคอมพิวเตอร์อัตโนมัติมาตรฐานตะวันออก ( SEAC ) ที่NIST [ ^{15 ] ความ}ก้าวหน้าของภาพดิจิทัลยังคงดำเนินต่อไปในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ควบคู่ไปกับการพัฒนาโครงการอวกาศและ การวิจัย ทางการแพทย์โครงการต่างๆ ที่Jet Propulsion Laboratory , MIT , Bell Labsและมหาวิทยาลัยแมริแลนด์เป็นต้น ได้ใช้ภาพดิจิทัลเพื่อพัฒนาภาพถ่ายดาวเทียมการแปลงมาตรฐานภาพถ่ายทางสาย การถ่ายภาพทางการแพทย์เทคโนโลยีวิดีโอโฟนการจดจำตัวอักษรและการปรับปรุงภาพถ่าย^{[ 16 ]}

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านการถ่ายภาพดิจิทัลเริ่มต้นขึ้นจากการนำวงจรรวม MOS มาใช้ในทศวรรษ 1960 และไมโครโปรเซสเซอร์ ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ควบคู่ไปกับความก้าวหน้าในด้าน หน่วยความจำคอมพิวเตอร์เทคโนโลยีการแสดงผลและอัลกอริธึมการ บีบอัดข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

การคิดค้นการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบแกน ( การสแกน CAT ) โดยใช้รังสีเอกซ์เพื่อสร้างภาพดิจิทัลของ "ส่วนตัด" ผ่านวัตถุสามมิติ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวินิจฉัยทางการแพทย์ นอกจากการสร้างภาพดิจิทัลแล้วการแปลง ภาพอนาล็อกให้เป็นดิจิทัล ^ยังช่วยให้สามารถปรับปรุงและฟื้นฟูโบราณวัตถุและเริ่มนำไปใช้ในสาขาต่างๆ เช่นเวชศาสตร์นิวเคลียร์ดาราศาสตร์การบังคับใช้กฎหมายการป้องกันประเทศและอุตสาหกรรม^{[ 17} ]

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ได้ปูทางไปสู่การพัฒนาและการตลาดของอุปกรณ์รับภาพแบบ CCD (Charge-coupled devices ) สำหรับใช้ในอุปกรณ์ จับภาพหลากหลายประเภทและค่อยๆ เข้ามาแทนที่การใช้ฟิล์มและเทป อนาล็อก ในการถ่ายภาพและวิดีโอในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 พลังการประมวลผลที่จำเป็นในการประมวลผลการจับภาพดิจิทัลยังช่วยให้^ภาพ ดิจิทัล ที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์มีความละเอียดใกล้เคียงกับภาพจริง [ ^{18 ]}

เซนเซอร์รับภาพเซมิคอนดักเตอร์ตัวแรกคือ CCD ซึ่งพัฒนาโดยWillard S. BoyleและGeorge E. Smithที่ Bell Labs ในปี 1969 ^{[ 19 ]}ในระหว่างการวิจัยเทคโนโลยี MOS พวกเขาตระหนักว่าประจุไฟฟ้าเป็นสิ่งที่เปรียบเสมือนฟองแม่เหล็ก และสามารถเก็บไว้ในตัวเก็บประจุ MOS ขนาดเล็กได้ เนื่องจากค่อนข้างง่ายที่จะสร้างตัวเก็บประจุ MOS หลายตัวเรียงกัน พวกเขาจึงเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมเข้ากับตัวเก็บประจุเหล่านั้น เพื่อให้ประจุสามารถเคลื่อนที่จากตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งได้^{[ 20 ]} CCD เป็นวงจรเซมิคอนดักเตอร์ที่ต่อมาถูกนำมาใช้ในกล้องวิดีโอดิจิทัลตัว แรก สำหรับการออกอากาศทางโทรทัศน์^{[ 21 ]}

เซ็นเซอร์ CCD รุ่นแรกๆ ประสบปัญหาเรื่องความหน่วงของชัตเตอร์ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขไปมากด้วยการประดิษฐ์โฟโตไดโอดแบบพิน (PPD) ^{[ 22 ]} โฟโตไดโอดแบบพิน ถูกประดิษฐ์โดยNobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki และ Yasuo Ishihara ที่NECในปี 1980 ^{[ 22 ] [ 23 ]}มันเป็น โครงสร้าง โฟโตดีเทคเตอร์ที่มีความหน่วงต่ำเสียงรบกวน ต่ำ ประสิทธิภาพควอนตัมสูงและกระแสไฟฟ้ามืด ต่ำ ^{[ 22 ]}ในปี 1987 PPD เริ่มถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ CCD ส่วนใหญ่ กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญในกล้องวิดีโออิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และต่อมาในกล้องถ่ายภาพนิ่งดิจิทัลตั้งแต่นั้นมา PPD ก็ถูกนำไปใช้ในเซ็นเซอร์ CCD เกือบทั้งหมด และต่อมาในเซ็นเซอร์ CMOS ^{[ 22 ]}

เซ็นเซอร์พิกเซลแอคทีฟNMOS (APS) ถูกคิดค้นโดยOlympusในญี่ปุ่นในช่วงกลางทศวรรษ 1980 ซึ่งเป็นไปได้ด้วยความก้าวหน้าในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ MOS โดยการลดขนาดของ MOSFETไปถึง ระดับ ไมครอนที่เล็กลงและระดับ ต่ำกว่าไมครอน ^{[ 24 ] [ 25 ]} NMOS APS ถูกผลิตขึ้นโดยทีมของ Tsutomu Nakamura ที่ Olympus ในปี 1985 ^{[ 26 ]} ต่อมา เซ็นเซอร์พิกเซลแอคทีฟCMOS (เซ็นเซอร์ CMOS) ได้รับการพัฒนาโดย ทีมของEric Fossum ที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ของ NASAในปี 1993 ^{[ 22 ]}ภายในปี 2007 ยอดขายของเซ็นเซอร์ CMOS ได้แซงหน้าเซ็นเซอร์ CCD แล้ว^{[ 27 ]}

การพัฒนาที่สำคัญใน เทคโนโลยี การบีบอัดภาพ ดิจิทัล คือการแปลงโคไซน์แบบไม่ต่อเนื่อง (DCT) ซึ่งเป็นเทคนิคการบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูล ที่เสนอครั้งแรกโดย Nasir Ahmedในปี 1972 ^{[ 28 ]}การบีบอัด DCT ถูกนำมาใช้ในJPEGซึ่งได้รับการแนะนำโดยJoint Photographic Experts Groupในปี 1992 ^{[ 29 ]} JPEG บีบอัดภาพให้มีขนาดไฟล์เล็กลงมาก และกลายเป็นรูปแบบไฟล์ภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดบนอินเทอร์เน็ต^{[ 30 ]}

ในการสร้างภาพดิจิทัลโมเสกคือการรวมภาพที่ไม่ทับซ้อนกันหลายๆ ภาพเข้าด้วยกัน โดยจัดเรียงในรูปแบบเทสเซล เล ชันภาพขนาดกิกะพิกเซลเป็นตัวอย่างหนึ่งของภาพโมเสกดิจิทัลดังกล่าวภาพถ่ายจากดาวเทียมมักถูกนำมาสร้างเป็นโมเสกเพื่อครอบคลุมพื้นที่ต่างๆ ของโลก

การ รับชมแบบโต้ตอบนั้นเกิดขึ้นได้จากการถ่ายภาพเสมือนจริง