资源简介

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5.1 图像基础知识
5.1.1 图像的概念
5.1.2 图像参数及术语
第 6 章
图像处理技术
5.4 图像文件基础
5.2.1 图像类型
5.2.2 图像大小与分辨率
5.2.3 图像色彩模式
5.2.4 图像文件格式
概述
图像处理涉及主要内容：
图像数字化：将光学图像通过算法进行数字化
教学进程
概述
图像处理涉及主要内容：
图像编码压缩： 图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。
教学进程
概述
图像处理涉及主要内容：
教学进程
图像增强和复原： 目的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高清晰度等。
原图
平滑后的效果图
概述
图像处理涉及主要内容：
图像分割 ：图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。
教学进程
●
图像处理的应用
文化艺术方面的应用：平面设计、动画设计、纺织工艺品设计，服装设计与制作，发型设计，文物资料照片的复制和修复
1
●
图像处理的应用
工业和工程方面的应用：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）
2
●
图像处理的应用
地理信息系统：自然资源的清理与管理、城市规划、车辆交通等
3
●
图像处理的应用
航天和航空技术方面的应用 ：数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用，对月球、火星照片的处理，以及运用在飞机遥感和卫星遥感技术中。
4
虚拟仿真：军事领域、民用领域
5
●
图像处理的应用
●
图像处理的应用
生物医学工程方面的应用 ：除了CT技术之外，还有一类是对医用显微图像的处理分析，如红细胞、染色体分析，癌细胞识别等。
6
通信工程方面的应用： 当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信。
7
●
图像处理的应用
●
图像处理的特点
电脑取代传统工具
1
促进设计创新
4
信息处理能力强大
2
使艺术区域产业化
3
图像类型
教学进程
●
● 图像是自然界中多姿多彩的景物和生物通过视觉感官在大脑中留下的印记。
电脑中的图像通常分为两种类型：位图和矢量图
图像文件基础
图像文件基础
图像类型
矢量图： 以数学描述的方式来记录图像的内容。他的内容已线条和色块为主，因此文件所占容量较小，放大不会是真，但不适合制作色彩丰富的图片。
教学进程
●
●图形：运算形成的抽象化产物
矢量图片
●
只记录了端点坐标、
线段粗细、色彩等信息
图像文件基础
图像类型
位图： 图像有许多点组成，这些点成为像素。保存文件时，需要记录下每一个像素的位置和色彩数据，因此，像素越多（分辨率越高）文件就越大。
教学进程
●
位图图片
●
图像的色彩和色调变化十分丰富，
可以真实地表现自然界的景观
●
位图图像
● 图像由基本显示单元“像点”构成
图像像点
8bit ( 28 = 256色 )
16bit ( 216 = 65536色 )
24bit ( 224 = 16M色 )
● 8位图像
● 16位图像 颜色深度
● 24位图像
● 二进制位与图像之间
存在严格的“位映射”关系
● 像点由若干个二进制位进行描述
● 二进制位代表图像颜色的数量
● 具有位映射关系的图叫作“位图”
● “位图”特指图像
教学进程
1位：只能表示两种颜色，即黑和白，单色图像。
8位：多媒体应用中的最低颜色深度，共256色。
24位：用三个8位表示RGB，已经超出人眼所能识别 的范围，称为真彩色。
32位：同24位表示的颜色数目一样，也是用三个8位表示rgb三种颜色，其余8位表示图像的其他属性，如透明度等。
颜色深度（D）：是指存储每个像素所用的位数。
常见的颜色深度种类有1位、4位、8位、16位、24位、32位。
●
像素（Pixel）： 是由 Picture 和 Element这两个字母所组成的，数码图像是由一个个的小“点”（像素点）组成，是组成数码影像的最小单位。一副图像分别由排列在“行”和“列”中的像素点组成。
图像大小与分辨率
800X600图片
数码照片或液晶显示器中用像素的概念描述图像或显示方式。
如：一幅800X600的图片表示以行有800个像素点，
一列有600个像素点。整个图像具有480000个像素点。
图像分辨率： 图像分辨率为组成图像像素点的个数。单位为像素。
常见的有640×480像素；1024×768像素；1600×1200像素；2048×1536像素。像素数越小，图像的面积也越小相应的其容量也越小。在实际应用中，大的像素可用于高质量的大幅面输出。在成像的两组数字中，前者为图片长度，后者为图片的宽度，两者相乘得出的是图片的像素，长宽比一般为4：3。它不仅决定了图像的细节表现力，而且还表示了图像文件存储的信息量。
●
图像大小与分辨率
图像数据量
图像数据量=图像分辨率×颜色深度/8
例：一幅640 ×480的真彩色图像，未压缩的原始数据量是多少？
解：首先判断真彩色的颜色深度为___,则
数据量=640 ×480 ×24/8=921600B=900KB
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图像大小与分辨率
常见分辨率
●
● 平板扫描仪：1200 dpi
● 底片扫描仪
4800 dpi
● 印刷图片
普通：300dpi
高精度：600 dpi
● 显示器：96 dpi
● 显示用图片：96 dpi
● 动画、视频：96 dpi
● 喷墨打印机：720～2880 dpi
● 激光打印机：600~1200 dpi
教学进程
显示器分辨率： 在显示器中每个单位长度显示的像素或点数，通常以“点／英寸”（dpi）来衡量。
显示器的分辨率依赖于显示器尺寸与像素设置，PC计算机显示器的典型分辨率通常为96dpi 通常情况下，显示器不直接给出像素数，而是给出“点距”，由点距可以计算出显示器的分辨率
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图像大小与分辨率
打印机分辨率： 是指打印机输出的分辨率，它是以dpi为单位计算的 。
例如，打印机的分辨率为360DPI，是指在用该打印机输出图像时，在每英寸打印纸上可以打印出360个表征图像输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，输出的图像效果就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。
照片打印机
●
图像大小与分辨率
扫描分辨率： 扫描分辨率是指扫描设备在扫描一幅图像之前所设定的图像分辨率，它将影响生成图像文件的质量和使用性能，决定图像将以何种方式显示或打印。有光学和插值分辨率之分。
平板式扫描仪
底片扫描仪 (透射式)
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图像大小与分辨率
图像分辨率与图像尺寸的关系： 图像尺寸的大小与像素没有直接对应的关系。输出设备的不同，打印分辨率不一样都会影响图像的尺寸。
平板式扫描仪
底片扫描仪 (透射式)
●
图像大小与分辨率
●
什么是色彩模式：
无论是在计算机上还是在印刷时，都需要一种方法来描述不同的颜色。
色彩学上把表色方法也称颜色模型或色彩模式。表色颜色模型的类型很多，每一种都能从不同角度描述颜色，但不同的色彩模式适用于不同的场合，且准确性是不同的。
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
比较常用的有
RGB模式:
CMYK模式
Lab模式
灰度模式
位图模式
双色调模式等
●
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
RGB模式：
它是一种色光表色模式。在RGB模式中，由红、绿、蓝相叠加可以产生其它颜色，因此该模式也叫加色模式。因为三种颜色都有256个亮度水平级，所以三种色彩叠加就形成1670万种颜色了。也就是真彩色，所有显示器、投影设备以及电视机等等许多设备都依赖于这种加色模式来实现的
●
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
RGB图片组成
▲顏料三原色相混，會得出黑色。
▲光的三原色相混，會得到白色。
●
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
CMYK模式：
CMYK代表印刷上用的四种颜色
C（Cyan）代表青色
M（Magenta）代表洋红色
Y（Yellow）代表黄色
K（Black）代表黑色。
●
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
这是一种减色色彩模式 。因为在实际引用中，青色、洋红色和黄色很难叠加形成真正的黑色，最多不过是褐色而已。因此才引入了K——黑色。黑色的作用是强化暗调，加深暗部色彩。
由于CMYK模式所能产生的颜色数量要比RGB模式产生的颜色数量少，所以当RGB模式的图像转换为CMYK模式后，图像的颜色信息会有明显的损失
RGB模式的原图像
转换为CMYK模式后的图像
从上面我们可以看到，当RGB模式图像转换为CMYK模式后，
其色彩信息有较大的变化，特别在一些较鲜、亮的地方。但当
CMYK模式的图像转换为RGB模式时，在视觉上不会产生有变化。
灰度模式：
灰度（GrayScale）模式的图像文件中只存在颜色的明暗度，而没有色相、饱和度等色彩信息。该模式中的每一个像素是用8位来记录的，因此可以表现出256种色调，表现出自然界物体的生动形态和景观。但它始终是一幅黑白图片。
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PHOTOSHOP中的图像颜色模式
灰度模式图片
●
位图模式：
位图（Bitmap）模式是由黑白两种颜色组成的颜色模式。他的每一个像素只包含1位数据，占用的磁盘空间最少。因此，在该模式下不能制作出色调丰富的图像，只能制作一些黑白两色的图像。
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PHOTOSHOP中的图像颜色模式
位图模式图片
●
双色调模式：
是用一种灰度油墨或彩色油墨在渲染一个灰度图象，为双色套印或同色浓淡套印模式。在这种模式中，最多可以向灰度图象中添加4种颜色，这样就可以打印出比单纯灰度模式要好看得多的图象。
●
PHOTOSHOP中的图像颜色模式
索引模式：
Indexed模式就是索引颜色模式，也叫做映射颜色。在这种模式下，只能存储一个8bit色彩深度的文件，即最多256种颜色，而且颜色都是预先定义好的。一幅图象所有的颜色都在它的图象文件里定义，也就是将所有色彩映射到一个色彩盘里，这就叫色彩对照表。
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PHOTOSHOP中的图像颜色模式
转换成索引模式后的图像
转换成索引模式后的图像
Lab模式：
Lab模式是有国际照明委员会（CIE）于1976年公布的一种色彩模式。 Lab模式既不依赖光线，也不依赖于颜料，它是CIE组织确定的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式。Lab模式弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。
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PHOTOSHOP中的图像颜色模式
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图像格式：
在计算机中，数据是以文件的形式存储在外存储器中的，图像数据也不例外。
图像文件就是以数字形式存储起来的图像。为了便于读写，图像数据一般以一定的格式存放。图像文件一般由文件头、调色板数据和像素数据3部分组成。各种文件格式通常是为特定的应用程序创建的，不同的文件格式可以用不同的扩展名来区分，如PSD、BMP、TIF、JPG等，这些扩展名在图像文件以相应格式存储时加到文件名中。
图像文件格式
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PSD格式：
PSD格式是Photoshop自建的标准文件格式，它是可以保存图像图层、通道及其他图像信息的惟一格式，使用其他格式保存图像时，图层将合并为一层；另外，此格式也可保存图像中设置的网格和辅助线等信息，其他格式不能保存。
图像文件格式
计算机图像常用的文件格式有以下几种：
●
BMP格式：
BMP（Windows Bitmap）图像文件最早应用于MS Windows系统，是一种应用较为广泛的标准点阵图像文件格式，因此BMP格式适用于保存那些具有全部细节的原始图像。
图像文件格式
●
TIFF（*.tif）格式：
TIFF是Tagged Image File Format的缩写，即标签图像文件格式，它的出现不是专门为了某个软件而设计，而是为了方便不同的操作平台及应用程序间保存与交换图像数据信息，所以，它的应用非常广泛。
图像文件格式
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JPEG格式：
JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）格式是目前最优秀的数字化摄影图像的存储格式。 JPEG格式是使用有损压缩的方式存储图像的，以牺牲图像的质量为代价来节省图像文件所占的磁盘空间大小。JPEG（或JPG）格式是因特网上比较常使用的图像格式。与GIF格式只支持8位的文件相比，JPEG格式可支持高达24位的图像文件。
图像文件格式
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GIF格式：
GIF（Graphics Interchange Format，图形交换格式）。 GIF格式的特点就是压缩比高、占用磁盘空间较少，所以这种图像格式迅速得到了广泛应用。最初的GIF格式只是简单地用于存储单幅静止图像（称为GlF87a），后来在新的GlF89a格式中，可以在图像文件中指定透明区域，还可以同时存储若干幅静止图像形成连续的动画，成为支持2D动画的格式，目前Internet上大量采用的彩色动画文件多数为这种格式的图像文件，也称为GlF89a格式文件。
图像文件格式
●
PNG格式：
PNG（Potable Network Graphics）格式是一种新兴的网络图像格式。 PNG格式也是目前可以保证图像不失真的格式之一，它汲取了GIF格式和JPEG格式二者的优点，存贮形式丰富。能保留所有与图像品质相关的数据信息，这是因为PNG格式是采用无损压缩方式来保存文件的， PNG格式的缺点在于不支持动画
图像文件格式
● 数字化图像以文件的形式存在，文件扩展名有严格的约定, 不要修改
文件格式 文件扩展名 分辨率 颜色深度 说 明
BITMAP bmp、dib、rle 任意 32bit Windows及OS/2用位图
EMF emf 任意 24bit 增强图元文件
GIF gif 96dpi 8bit 256索引颜色
JPEG jpg、jpe 任意 32bit JPEG压缩文件
PCD pcd 任意 32bit Kodak照片CD文件
PSD psd 任意 24bit Photoshop图层文件
TARGA tga 96dpi 32bit 视频单帧图像文件
TIFF tif 任意 24bit 通用图像文件
WMF wmf 96dpi 24bit Windows的剪贴画文件
教学进程
●
图像文件格式
●
图像的获取方式
● 胶卷 (负片) 的感光度
60°感光速度慢，颗粒小，影像清晰，适于光照条件非常好的场合
100°感光速度中等，颗粒中，影像较清晰，适于白天
400°感光速度快，颗粒较粗，影像一般，适于傍晚、黎明、室内
1000°感光速度极快，颗粒粗，影像一般，适于高速运动物体的摄影
● 摄影要点
(1) 画面布局错落有致
(2) 前景与背景讲求纵深感
(3) 光与影突出立体感
(4) 画面留有加工余地
(5) 正确设置光圈与快门
快门 1/s
光圈
B 8 15 30 60 125 250 500 1000
感光指数为常数时的关系
2.8
4
5.6
8
11
16
22
● 使用数码相机拍照
● 扫描
● 使用现成图像
教学进程
光线照射强造成的曝光失误
小光圈效果
光圈大，景深浅
扫描图像
●
● 使用数码相机拍照
● 使用现成图像
● 扫描要点
——根据使用场合，使用适当的扫描分辨率。
分辨率(dpi) 应用场合 说 明
96 Windows环境 投影、网页、动画画面、视频
300 普通彩色印刷 广告、书刊、杂志、各种效果图
600 高级彩色印刷 印刷品、票证印刷、产品印样
720~2880 彩色喷墨打印 彩色文稿和图片、家用照片打印
1200~4800 照片底片扫描 正片扫描、负片扫描
● 即使图像用于分辨率要求不高的场合，扫描分辨率也不可太低
● 扫描
教学进程
使用现成图像
●
● 使用数码相机拍照
● 扫描
● 图片来源
[1] 正式出版的图片库光盘 (文件格式：JPG、PCD)
[2] 国际互联网络 (以共享方式提供，或支付少量费用)
● 一定要合法地使用图像，避免版权纠纷。
● 注意的问题
[1] 图像是否被授予使用权或转让权
[2] 是否需要支付费用
[3] 是否需要注册
● 使用现成图像
教学进程

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