对fMRI数据执行的许多操作都涉及图像转换。我们将概述基本的图像处理操作，这些操作对于功能磁共振成像数据分析的许多不同方面都很重要。
在最基本的意义上，数字图像是一个对应于空间位置的数字矩阵。当我们查看图像时，我们通过用灰度值(如图2.1中的解剖MRI图像常见)或颜色值(如统计参数图常见)来表示图像中的数字。我们通常将图像中的每个元素称为“体素”，即像素的三维模拟。当我们“处理”图像时，我们通常是在矩阵上执行某种数学运算。例如，使图像更亮(即更白)的操作对应于增加矩阵中的值。
在计算机中，图像以二进制数据表示，这意味着表示采用1和0的形式，而不是以更熟悉的形式(如纯文本或电子表格中的数字)表示。更大的数字通过组合这些1和0来表示；在方框2.1中提供了对此过程的更详细描述。
2.1 作为矩阵的图形表示的图像。左侧图像中的灰度值对应于数字，在右侧的特写部分中显示了一组特定的体素
数字格式。数字表示法最重要的含义是，如果表示法不合适，信息可能会丢失。例如，假设我们获取一个原始MRI图像，其整数值范围在1,000到10,000之间，我们将每个体素值除以100，得到一个值在10到100之间的新图像。如果使用浮点值存储生成的图像，则将保留所有原始信息；否则，将保留所有原始信息。 也就是说，如果原始图像中有9,000个唯一值，那么新图像中也将有9,000个唯一值（3,280变为32.8，依此类推）。如果结果图像存储为整数(如原始图像)，则信息将丢失：新图像中介于1,000和10,000之间的9000个唯一值将仅替换为90个唯一值，这意味着将值四舍五入为最接近的整数时，信息已丢失。使用浮点数的权衡是它们会产生更大的图像文件(参见框2.1)。
元数据。除了每个体素的值之外，存储有关图像的其他信息(通常称为元数据)也很重要。这些数据通常存储在标题中，标题可以是单独的文件，也可以是图像文件的一部分。有许多不同类型的格式可以存储此信息，例如Analyze、Nifti和DICOM。
存储时间序列数据。结构MRI图像一般由单个三维图像组成，而fMRI数据则表示为三维图像的时间序列。例如，我们可能每隔2秒收集一张图像，总共6分钟，生成180张三维图像的时间序列。某些文件格式允许表示四维数据集，在这种情况下，可以将整个时间序列保存在单个数据文件中，时间作为第四维。 其他格式要求将时间序列存储为一系列单独的三维数据文件。
框2.1 数字图像表示法
构成图像的数字通常表示为整数或浮点变量。在数字计算机中，数字是用它们包含的比特信息量来描述的。位是可能的最小信息量，对应于二进制(真/假或1/0)值。位数决定了一个数值变量可以取多少个不同的可能值。一位变量可以接受两个可能的值(1/0)，两位变量可以接受四个可能的值(00、01、10、11)，依此类推；更一般地，n位变量可以接受2的n次方个不同的值。原始磁共振图像通常存储为无符号16位值，这意味着它们可以取从0到65535(2的16次方−1)的整数值。分析的结果，例如统计图，是一个具有32位(最多7个小数点，称为“单精度”)或64位(最多14个小数点，称为“双精度”)的浮点数。它们被称为“浮点”，因为小数点可以移动，与使用固定数量的小数点相比，可以表示的数字范围要大得多。
用于存储图像的位数决定了表示信息的精度。有时，由于生成数据的过程，数据的精度会受到限制，就像原始MRI数据的情况一样；在这种情况下，使用精度更高的变量只会使用比所需更多的内存，而不会影响结果。但是，一旦我们对数据应用了处理操作，那么我们可能需要更高的精度，以避免在将值四舍五入到最接近的可能值时发生的错误(称为量化错误)。这种增加的精度的权衡是更大的存储要求。例如，标准MRI图像(尺寸为64×64×32体素)在存储为16位整数时需要256千字节的磁盘空间，但在存储为64位浮点值时需要1,024千字节(1兆字节)的磁盘空间。
以上内容来自《Handbook of functional MRI Data Analysis》。
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