在此數位矩陣中之元素,其明亮度依量化值而定出不同之灰階(gray level) 。一般而言,灰階為 2 的冪次方,如 28 即表示有 256 個灰階。
對一單色影像 (monochrome image) ,其類比影像訊號經 CCD 取像,再由影像卡數位化之後即成為數位影像,而以一個二維的亮度函數 G(x,y) 表示影像灰階,其中 x,y 表示空間的坐標,理想中 G 在任一點 (x,y) 上的值正比於類比影像上之明亮度。一張數位化之影像一般可當成一個矩陣,行與列的指定可決定影像中某一點的位置,而矩陣中相對應此位置的值即代表此點之明亮度,例如下圖為一解析度 256×256×8bits ,有 256 灰階之數位影像之示意圖。我們在撰寫數位影像處理之程式時,首先就是要能夠掌握住數位影像中某一點之空間的座標與灰階。