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什么是位图图像？

位图是一种用于存储数字图像的内存组织或图像文件格式。位图一词来源于计算机编程术语，意思是位的映射，即位的空间映射阵列。现在，位图与像素图（pixmap）的概念类似，都是像素的空间映射阵列。一般来说，光栅图像可以被称为位图或像素图，无论是合成的还是照相的，也无论是文件中的还是内存中的。
位图图像指的是用像素描述的图像，像素是按网格排列的彩色方块。

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在计算中，位图是从某个域（例如整数范围）到位（即 0 或 1 的值）的映射。它也被称为位数组或位图索引。
在计算机图形学中，当域是一个矩形（由两个坐标索引）时，位图提供了一种存储二进制图像的方法，即每个像素都是黑色或白色（或任意两种颜色）的图像。
像素图（pixmap）是指像素的映射图，每个像素可能存储两种以上的颜色，因此每个像素使用一个以上的比特。位图通常也用于此。在某些方面，术语 bitmap 意味着每个像素只有一个比特，而 pixmap 可用于每个像素有多个比特的图像。
对于内置图形子系统，许多图形用户界面都使用位图；例如，在微软视窗和 OS/2 平台的 GDI 子系统中，使用的特定格式是视窗和 OS/2 位图文件格式，文件扩展名通常为 .BMP（或 .DIB，表示独立于设备的位图）。除 BMP 外，其他存储字面位图的文件格式包括 InterLeaved Bitmap (ILBM)、Portable Bitmap (PBM)、X Bitmap (XBM) 和 Wireless Application Protocol Bitmap (WBMP)。同样，大多数其他图像文件格式，如 JPEG、TIFF、PNG 和 GIF，也存储位图图像（相对于矢量图形），但它们通常不被称为位图，因为它们在内部使用压缩格式。

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什么是矢量图形？

矢量图形是在计算机图形中使用多边形来表示图像。矢量图形以矢量为基础，矢量经过的位置称为控制点或节点。每个控制点在工作平面的 x 轴和 y 轴上都有明确的位置，并决定路径的方向；此外，每条路径还可分配各种属性，包括笔触颜色、形状、曲线、粗细和填充等值。

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美国的 SAGE 防空系统是最早使用矢量图形显示的系统之一。直到 1999 年，矢量图形系统才从美国途中空中交通管制系统中退役，目前可能仍在军事和专业系统中使用。1963 年，计算机图形先驱伊万-萨瑟兰（Ivan Sutherland）在麻省理工学院林肯实验室的 TX-2 上运行他的 Sketchpad 程序时也使用了矢量图形。
后来的矢量图形系统大多通过动态修改存储的绘图指令列表进行迭代，包括 IBM 2250、Imlac PDS-1 和 DEC GT40。还有一种名为 Vectrex 的家用游戏系统，以及各种街机游戏，如《小行星》、《太空大战》和许多使用矢量显示器的电影电子游戏，如《撕裂》和《尾枪手》。存储范围显示器（如 Tektronix 4014）可以显示矢量图像，但在不擦除显示器的情况下无法修改图像。
在计算机排版中，现代轮廓字体通过带有控制点的三次或二次数学曲线来描述可打印的字符（字形）。转换轮廓需要填充轮廓；转换为位图并非易事，因为位图通常没有足够的分辨率来避免 “stairstepping”（“aliasing”），尤其是在可见字符尺寸较小的情况下。以复杂的方式处理轮廓字符数据，以创建令人满意的位图用于渲染，这就是所谓的 “暗示”。虽然这一术语意味着暗示，但这一过程是确定的，由可执行代码完成，本质上是一种特殊用途的计算机语言。虽然自动提示是可能的，但效果可能不如专家所做的。
现代矢量图形显示器有时可以在激光表演中看到，两个快速移动的 X-Y 镜将光束定位，在屏幕上以直线和曲线笔画的形式快速绘制形状和文字。
笔式绘图仪是一种特殊的打印机，它使用伺服驱动支架上的一系列圆珠笔和毡尖笔在纸张上水平移动，绘图仪通过纸张路径来回移动纸张以实现垂直移动。虽然一幅典型的绘图可能需要来回移动几千次纸张，但纸张不会滑落。在日本阿尔卑斯公司生产的微型辊进纸绘图仪中，薄链轮上的齿在第一次走纸时会在纸张边缘附近产生压痕，并在随后的走纸过程中保持对准。
一些惠普（Hewlett-Packard）钢笔绘图仪配有双轴钢笔载体和文具纸（绘图尺寸有限）。不过，H-P 绘图仪的移动纸张带有砂轮（类似于机械车间的砂轮），在第一道工序中，砂轮会在纸张表面压出凹痕，从而共同保持套准。
目前的矢量图形文件（如工程图纸）在经过矢量到光栅的转换后，通常以位图的形式打印。
如今，“矢量图形 ”一词主要用于二维计算机图形。它是艺术家在光栅显示器上创建图像的几种模式之一。其他模式包括文本、多媒体和三维渲染。几乎所有的现代三维渲染都是通过二维矢量图形技术的扩展完成的。技术绘图中使用的绘图仪仍然是直接在纸上绘制矢量图。

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为什么使用矢量图像？

图像没有任何结构：它只是纸张上的痕迹、胶片上的颗粒或位图中的像素的集合。虽然这种图像有它的方式，但也有一些限制。如果图像被放大到一定程度，就会出现人工痕迹。半色调点、胶片颗粒和像素会变得很明显。边缘锐利的图像会变得模糊或参差不齐。例如像素化。
相反，矢量图像则不存在同样的问题。边缘用数学线或曲线表示，可以放大数千倍--直到数字的精确度成为问题。

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矢量图像用于图形设计的大多数方面，是纸张和服装印刷的首选格式。原因在于，虽然位图图像在屏幕上看起来很棒，分辨率通常为 72 像素/点/英寸 (DPI)，但在打印时通常需要缩放 8 倍或更多，因为现代打印机的分辨率通常为 600 像素/点/英寸。矢量图像可以毫无问题地处理这种缩放，而位图图像则很难处理。
许多印刷形式需要矢量输入才能工作，例如柔性印刷和刺绣。
矢量图像也用于网络，例如 Flash 动画。

什么是跟踪？矢量化？

在计算机图形学中，图像跟踪、光栅-矢量转换或矢量化是将光栅图形转换为矢量图形。
矢量化从图像开始，图像可以手工矢量化，也可以通过各种计算机图形自动矢量化。

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矢量化的任务是将二维图像转换成图像的二维矢量表示。它不是检查图像，也不是试图识别或提取三维模型；它不是一个视觉系统。在大多数应用中，矢量化并不涉及光学字符识别；字符被视为线条、曲线或填充对象，不附加任何意义。这样做的好处是保留了字符的形状，因此还能保留艺术美感。
连续色调照片（如现场人像）不适合矢量化。地图、漫画、徽标、剪贴画和技术图纸等合成图像适合矢量化。这些图像最初可能是矢量图像，因为它们是基于几何图形或以简单的曲线绘制的。
输入是一幅图像，但该图像可能有多种形式，如照片、纸上绘图或多种光栅文件格式之一。进行光栅到矢量转换的程序可以接受 TIFF、BMP 和 PNG 等位图格式。
输出为矢量文件格式。常见的矢量格式有 SVG、DXF、EPS、EMF 和 AI。
矢量化用于更新图像或恢复工作。个人电脑通常自带一个简单的绘画程序，可以生成位图输出文件。这些程序允许用户通过添加文字、绘制轮廓和用特定颜色填充轮廓来制作简单的插图。只有这些操作的结果（像素）会保存在生成的位图中，绘制和填充操作会被丢弃。矢量化可以用来重新获得一些丢失的信息。
矢量化还可用于恢复原本为矢量格式但已丢失或不可用的信息。一家公司可能委托一家图形艺术公司制作徽标。虽然制图公司使用了矢量格式，但客户公司可能没有该格式的副本。后来，该公司可能通过扫描和矢量化徽标的纸质副本来获得矢量格式。
图像可以手动矢量化。一个人可以查看图像，进行一些测量，然后手工编写输出文件。一幅关于中微子的技术插图的矢量化就是这种情况。该插图有几个几何图形和大量文字；转换图形相对容易，SVG 矢量格式允许轻松输入文字（甚至是下标和上标）。
原始图像没有任何曲线（文字除外），因此转换非常简单。曲线会使转换变得更加复杂，因此在转换过程中通常需要使用计算机。矢量化通常需要计算机来管理矢量数据。
如果图像不是机器可读形式，则将其扫描为可用的文件格式。
自动程序的结果可能好坏参半。我们的程序用于将 PNG 地图转换为 SVG。程序很好地完成了地图边界的工作（这是描图过程中最繁琐的工作），但设置却丢掉了所有文本（小对象）。

什么是 SVG？

SVG 是一种依赖于 XML 的二维图形矢量编辑软件，支持交互和动画。在 XML 文本文件中，描述了 SVG 图形及其功能。由于 SVG 文件只是 XML 文件，因此可以用任何文本编辑器进行修改。目前所有的网络浏览器都支持 SVG 文件，它们可以渲染 SVG 文件的标记。

矢量化的任务是将二维图像转换成图像的二维矢量表示。它不是检查图像，也不是试图识别或提取三维模型；它不是一个视觉系统。在大多数应用中，矢量化并不涉及光学字符识别；字符被视为线条、曲线或填充对象，不附加任何意义。这样做的好处是保留了字符的形状，因此还能保留艺术美感。
连续色调照片（如现场人像）不适合矢量化。地图、漫画、徽标、剪贴画和技术图纸等合成图像适合矢量化。这些图像最初可能是矢量图像，因为它们是基于几何图形或以简单的曲线绘制的。