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授课内容简介,了解数字图像处理的概念 了解计算机图像处理的历史 了解数字图像的常用名词与概念 了解计算机图像的压缩和文件格式,本讲概述,数字图像处理技术,是指针对数字化图形图像,借助计算机为代表的辅助工具,进行数字编辑创作的过程。 数字图像处理技术,也是一门方兴未艾的实用技术,其应用领域不断发展与扩大。就目前而言,其主要的行业应用有:平面设计,网页设计,广告,艺术,影视,摄影,印刷,动漫,教育,医疗,科研等。范围相当的广泛。,数字图像处理技术概述,本门课程内容主要讨论平面数字图像的处理技巧,了解数字化图形图像的特点,熟悉计算机图像的使用环境,掌握以Adobe Photoshop CS2为代表的数字图像处理软件,达到独立编辑处理平面数字图像的能力。,本课程特点,由于数字图像处理的应用非常广泛,其内容不可能在一门课程全部掌握。就目前的学习来看,书籍和网络资料不少,但大多或只介绍理论,或只介绍实例。能够将理论和实例统一的很少。 因此本门课程的选材,主要从理论结合实践的角度考虑。对图像处理中的主流运用、需掌握的重点和难点,从实践出发,都有深入浅出的描述,并附有针对性的练习。 本课程力求成为学习者的良师益友,为想学习数字图像处理的朋友,快速学习和提高自己的眼界和技能。由于水平所限,课程设计的不足之处,欢迎大家批评指正。,本课程特点,相关书籍: 1、照相馆的故事 出版社:北京希望电脑公司 作者:鉴君,王且力 讲述版本:PS5.0 2、Photoshop解像 出 版 社:中国青年出版社 作者:游閔州 讲述版本:PS6.0或PS7.0 相关网站: 1、火星时代 2、中国Photoshop联盟 3、白沙数码教育网 ,学习参考,计算机在图形方面的应用,比起计算机在数学计算方面的应用要晚得多,由于图形设计要求有较高的色彩还原度,真彩色的显示方式,高质量、方便而廉价的输出设备,因此对计算机的要求相对较高。真正满足数字图像处理应用的环境,至今不过才几年时间。所以,计算机在图像方面的应用普及时间并不长,我们可以将计算机在图形方面的应用分为五个阶段:,计算机图形应用的发展历史,80年代中期,计算机在图形方面的运用开始推广,此时主要用于工程制图和数学线性图, 此时的处理特点,是以线和点为主的图形,而色彩等参数常常被忽略,只需要满足客户在准确度方面的要求就行。 操作者主要是一些工程计算机专业人员,在设计过程中需要相当的计算机硬件方面的知识,需要编制程序,熟悉图形学,熟悉数学,实现复杂,也不方便。,(一)辅助设计阶段,计算机图形应用的发展历史,80年代中后期,随着微型机的大批上市和普及,软件也开始不断丰富,虽然这是还是单显的天下,但已经有不少的学习用和游戏用软件出现。当时微机中的主打型是8位机APPLE机,图形主要应用在游戏画面和教学画面的绘制上,这些图形主要是矢量图形,由程序控制,也主要由程序绘制,编程者要求掌握一定的C、BASIC、汇编等程序语言的知识。,(二)图形应用的初级阶段,计算机图形应用的发展历史,到了80年代末,随着光笔、鼠标的运用,特别是后来视窗类软件的出现,出现了良好的人机交互界面,美术工作者不再需要学编程,给不是专业计算机程序员的人们带来了福音。热升华、蜡转印、彩色激光等高质量的输出设备陆续出现。图形的输出问题也得到了较大程度上的解决,彩色显示器开始普遍应用,计算机在图形处理方面的优势开始显现出来。这时候拥有开放式的介面的第一批图形软件面市,其中包括CorelDRAW 1、Freehand、Photoshop 1 、Dimensions等,广告和排版企业开始大规模的采用计算机进行平面设计,但这时的计算机主要是MAC机。,计算机图形应用的发展历史,(三)平面设计的初级阶段,90年代初,随着计算机价格的不断下降和配置的不断提高,PC已经能够完全胜任平面设计的工作,因此平面设计开始除去神秘面纱,得以普及,一般用户都可以使用这些专业软件进行创作。同时三维立体图或三维动画软件也开始在国内运用起来,形成了平面和三维图形图像设计的各自风格。,(四)平面设计的普及阶段,计算机图形应用的发展历史,到了90年代中后期,计算机技术有了很大的发展,多媒体技术开始普遍应用,加之网络技术的日臻完善,计算机已经由单一的平面设计走向了动画、音乐相结合的多媒体时代。这时候的计算机图形软件更加丰富,但划分也就更加细致,也就是说专业性更强了,各个方面都有很出色的软件新产品。 同时对软件的使用人员素质,也有了越来越高的要求。,(五)多媒体技术广泛运用的阶段,计算机图形应用的发展历史,矢量图是用一系列计算机指令来表示一幅图,如画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等。 矢量图特点:易于修改、文件小、不宜用于复杂图像,一、矢量图与位图,注意:矢量图与位图如何转换,位图也叫点阵图,是把一幅彩色图分成许多的像素,每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。 位图特点:不宜修改、文件大、显示速度快,常规概念和名词,二、色彩深度,单色图、灰度图与彩色图,色彩深度也叫图像深度,是指描述图像中每个像素的数据所占的位数。图像中的每一个像素对应的数据通常可以是一位(bit)或多位字节,用来存放该像素点的颜色、亮度等信息。因此如果数据位数越多,所对应的颜色种数也就越多。 单色图像:只有黑白两中颜色 灰度图:图像的画面由白到黑共256级色度组成,即从白,淡灰,浅灰,中灰.一直到黑,共有256级,即2的8次方.比如黑白照片. 彩色图像:可按照颜色的数目来划分:如真彩色图、256色图、16位彩色图,24位真彩一共有256*256*256=1670万种颜色.,常规概念和名词,三、分辨率,1、简介 分辨率是和图像相关的一个重要概念,表示图像数字信息的数量或密度,它是衡量图像细节表现力的技术参数,与像素和网格特性有着直接的联系。 分辨率的种类有很多,其含义也各不相同。,常规概念和名词,2、图像分辨率 是指图像中存储的信息量。 这种分辨率有多种衡量方法,典型的是以每英寸的像素数(PPI)来衡量。图象分辨率和图象尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。,常规概念和名词,三、分辨率,(二)图象分辨率,图一:30ppi 图二:300ppi图三:伪300ppi 思考:为什么要用高分辨率的数码相机,常规概念和名词,(三)设备分辨率,又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数,如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过DPI来衡量,目前,PC显示器的设备分辨率在60至120DPI之间。而打印设备的分辨率则在360至1440DPI之间。,(四)扫描分辨率,指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率,它将影响所生成的图象文件的质量和使用性能,它决定图象将以何种方式显示或打印,扫描仪的分辨率又分光学分辨率和插值分辨率,光学分辨率是指扫描仪的实际分辨率。,常规概念和名词,(五)显示分辨率,显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如,显示分辨率为640480表示显示屏分成480行,每行显示640个像素,整个显示屏就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多,说明显示设备的分辨率越高,显示的图像质量也就越高。在计算机上,显示分辨率可人为设定。,常规概念和名词,(六)图像分辨率的选择,思考:报纸、商业印刷和户外的喷绘是如何选择分辨率的。,一般情况下,图象分辨率应该是网幕频率的2倍,这是目前中国大多数输出中心和印刷厂都采用的标准。然而实际上,图象分辨率应该是网幕频率的1.5倍,具体到不同的图象本身,情况也各不相同。,常规概念和名词,(七)像素总量和文件大小,像素总量: 像素总量=宽度*高度(以像数点计算) 例如:1024*768=786432个像素 文件大小: 文件大小=像素总量*色彩深度(byte),常规概念和名词,色彩模型是指计算机为了表示、模拟和描述图像色彩空间的方法,也称色彩(色调)模型。 常用的色彩空间模型有:RGB(红/绿/蓝)色彩模型; CMYK(青、洋红、黄、黑)色彩模型; LAB (亮度/绿红/蓝黄)也称CIELAB色彩模型; HSB (色相/饱和度/亮度)色彩模型;,计算机图像的色彩模式,四、色彩空间模型,上页,下页,RGB色彩模式,是(红、绿、蓝)三种发光管作用于屏幕上,如显示器、电视机,是一种加色模式。,计算机图像的色彩模式,四、色彩空间模型,上页,下页,CMYK色彩模式,是(青、品红、黄色、黑色)四种矿物质,相互混合叠加在印刷品上,是一种减色模式。,RGB-CMYK的颜色失真问题,计算机图像的色彩模式,四、色彩空间模型,上页,下页,LAB色彩模型,是由国际照明委员会(CIE)制定的,它与设备无关,色调成分的某一值既可描述打印、又可描述显示色调。Lab的颜色光谱囊括了RGB和CMYK的颜色光谱。 Lab模型由照明发光率(Luminance)和两个颜色轴通道组成。L指发光率和亮度值;a表示从绿到红的颜色轴通道;b表示从蓝到黄的颜色轴通道。 Lab模型能表达的色彩空间比RGB、CMYK模型所表达颜色范围大。,计算机图像的色彩模式,四、色彩空间模型,上页,下页,HSB色彩模式,最能符合人的眼睛所看到的色调空间,是模拟人眼感知色彩的一种方法。HSB模型描述色彩比较自然,但在实际应用中需进行转换,如显示时需转换成RGB模型,打印时转换为CMYK模型。 HSB模型采用色相(Hue)、饱和度(Saturation)、亮度(Brightness)来描述一个颜色(像素色),H为光谱中的单色(纯色)等级值,S为颜色纯度的等级值,B为颜色明度等级值。,计算机图像的色彩模式,四、色彩空间模型,上页,返回,颜色模式范例,RGB、CMYK、单色相,灰度,位图(黑白),二色图(黑白),计算机图像的色彩模式,上页,下页,(一)图像压缩的主要目的,图像大小表示图像在磁盘上存储所需要的空间。我们一般用计算机存储的基本单位字节来度量。图像文件的大小主要受图像分辨率、色彩数和图像大小三个因素. 一张A4(210mm*297mm) 幅面的照片,若用中等分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩扫描,其数据量为多少? 图像压缩的主要目的是为了减少存储空间,根据对原素材的影响,主要分为无损压缩和有损压缩。,计算机图像的压缩,上页,(二)图像的压缩编码,RLE行程长度编码 把一系列的重复值用一个单独的值再加上一个计数值来取代。 (2)哈夫曼编码(Huffman Encoding) 出现频率越高的值对应的编码长度越短,反之出现频率越低的值,其对应的编码长度越短 (3) JPEG压缩编码标准 JPEG是目前静态图象中压缩比最高的编码标准,被广泛地应用于多媒体和网络程序中。 此外:LZW编码 、预测编码 、变换编码 、模型法编码 、混合编码 。在目前的实际使用中,大多采用混合编码。,返回,计算机图像的压缩,什么是文件格式,上页,下页,当打开或保存文件时,首先要考虑采用什么文件格式。文件格式反映了文件的存储方式和压缩模式,并可通过它,初步了解其所存储文件的特性。 将文件保存为不同的格式,就类似于将一本书翻译成不同的语言。,计算机图像的文件格式,上页,下页,psd格式:是Photoshop内部固有的文件格式,其采用无损压缩,支持Photoshop可处理的任何内容,包括图层、蒙版、样通道、路径、切片以及注解等。在作业尚未完成时应采用该格式 。,tif格式:是一种扫描仪、桌面出版系统及电子出版CD-ROM系统使用的通用图像文件格式。TIFF文件允许在同一个文件中存储多幅图像。该文件又分为压缩和非压缩两类。在Photoshop7中,该文件格式支持Photoshop固有格式的内容,包括图层、蒙版、样通道、路径、切片以及注解等。,计算机图像的文件格式,常用图像文件格式及特点,上页,下页,bmp格式:是在Windows系统下使用的与硬件设备无关的基本位图格式文件。几乎所有Windows环境下图像处理软件都支持该格式。该文件采用位映射存储格式,即将数字图像中的各个像素点对应存储。一般不采用压缩,因此占用存储空间很大。在广告制作中,通常不直接使用该格式文件,只是用它保持最真实的图像效果,编辑和处理完后再转换到其他文件格式。,dib(DeviceIndependentBitmap)是一种类似于*.bmp的图形文件格式,描述图像的能力与*.bmp基本相同,并且能够运行在多种硬件平台上,只是文件较大。,计算机图像的文件格式,上页,下页,jpg格式:是一种采用JPEG联合图片专家组标准的应用范围非常广泛的图像文件格式。该文件一般采用有损压缩编码技术。JPEG文件支持24位真彩色,但不支持透明色系及动画。该文件具有较高的图像保真度和较高的压缩比。用户可根据需要选择压缩比。当压缩比为16:1时获得的图像效果与原图像难以区分;当压缩比达到50:1甚至更高,仍可以保持很好的效果。因此该文件比较适合存储照片以及在网上的嵌入。,计算机图像的文件格式,上页,下页,gif格式:是一种用于Web上常用的文件格式。该文件的数据是采用了无损压缩技术,最多支持256种彩色,占用空间小,在网页制作中可减少下载浏览时间。同TIFF文件一样GIF文件可存储多副图像,并具有交错显示(下载最初以低分辨率显示,以后逐渐达到高分辨率)。同时,GIF文件可设置和存储透明色(去背处理),并支持简单的动画效果。因此该文件比较适合存储图示、按钮、标题图片以及颜色较少、构图简单的图片。,计算机图像的文件格式,上页,下页,png格式:是一种可携带式网络图片的文件存储格式。该文件支持48位真彩色和透明阶层效果,同时采用了比GIF更有效率的无损压缩技术,保留了图像中每个像素,但不支持动画,且比特空间较JPEG和GIF要大。该文件集中了GIF和JPEG等文件格式的优点,因此也是一种重要的图像文件格式。,eps/dsc格式:是一种用途十分广泛的Photoshop文件格式。Photoshop允许使用3种模式保持文件:EPS、DCS1和DCS2,EPS是其中最小的一种。DCS1.0可将文件分为5个更小的文件:青、品红、黄、黑以及一个预览文件。而DCS2.0可多于5个文件,可保存Alpha通道和选择单个、多个文件保存。,计算机图像的文件格式,tga(TaggedGraphic)是TrueVision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式,创建时间较早,最高色彩数可达32位,其中包括8位Alpha通道用于显示实况电视。该格式已经被广泛应用于PC机的各个领域。,此外还有:cdr,pdf,dwg, pic, wmf , emf , ico 等等,注:HyperSnap-DX 屏幕抓图软件,计算机图像的文件格式,课后练习,1、列举几种图像的压缩方式和色彩模式的种类。 2、列举你认为最好用的三种图像格式,并说明理由。 3、运用phtoshop绘图求证RBG、CMYK的色彩构成原理。 4、像素和分辨率的概念。 5、用图论证像素和分辨率对图像大小以及质量的影响。 6、将一副原有RBG模式的素材文件,根据需求改为:CMYK、单色相、灰度、位图、黑白二色图(图像-调整-阈值),
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