多媒体技术基础与应用数字图像处理技术

多媒体技术基础与应用,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,多媒体技术基础与应用数字图像处理技术,5.1 数字图像处理概述,廓清数字图像的概念,图,5-1,图像的分类,图像的数字化,数字化(digitizing)是将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程。“转换是非破坏性的，因原始图像未被破坏掉。数字化的逆过程是显示(display)，即由一幅数字图像生成一幅可见的图像，常用的等价词有“回放和“图像重建。,扫描(scanning)指对一幅图像内给定位置的寻址，在扫描过程中被寻址的最小单元是图像元素(picture element)即像素(pixel)，对摄影图像的数字化就是对胶片上一个个小斑点的顺序扫描。矩形扫描网格常称为光栅。,采样(sampling)是指在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值。采样通常是由一个图像传感元件完成，它将每个像素处的亮度转换成与其成正比的电压值。,量化,(quantization),是将测量的灰度值用一个整数表示。由于数字计算机只能处理数字。因此必须将连续的测量值转化为离散的整数。在图像传感器后面经常跟随一个模数转换器,(ADC),，将电压值转化成一个整数。,图,5-2,图像的数字化,电磁波谱,光是电磁波，但并不是所有电磁波都能引起视觉，就像声音是机械波，但并不是所有机械波都能引起听觉一样。人眼可以感受到的电磁波称为“可见光。它在整个电磁波谱中仅占很小的局部，可见光波的波长约为400700nm。在可见光波范围以外，还存在着大量的看不见的射线，如红外线、紫外线、X射线、射线等，它们也是电磁波。,图,5-3,电磁波谱,图像感知和获取,(c),矩阵传感器,(b),线性传感器,(a),单个成像传感器,图5-4 3种传感器装置的构造类型,图,5-5,线状传感器常用于航空成像,图像的表示,1.,空间图像与平面图像的形式化表示,2.,二维平面图像的矩阵表示,图,5-7,数字图像处理系统,图,5-8,数字图像处理与其他相关学科的关系,5.2 数字图像处理的主要研究内容,1.,图像数字化,2.,图像增强,原图,图,5-9,直方图的均衡化的结果,直方图均衡化后的结果,3,图像几何变换,4,图像恢复,原图像,受到噪声干扰的图像,去噪处理后的图像,Wiener滤波,图,5-10,用滤波方法恢复图像的质量,5,图像重建,6,图像隐藏,7,图像变换,图,5-11,将空间域的图像通过变换转换到频率域,8,图像编码,9,图像识别与理解,图5-12 美国警方采用图像识别系统区分罪犯，,该系统每分钟以1500万画面的速率进展面部匹配,5.3,图像与图像数字化过程,图5-13 图像采样就是在水平方向和垂直,方向上等间隔地将图像分割成矩形网状构造,图,5-14,不同采样精度所获得的图像分辨率不同,图像量化,度图像是指每个像素由一个量化的灰度来描述的图像。所谓的灰度,级，是指在显示图像时，将最暗像素点的值到最亮像素点的值的区,间，分成假设干个级别，然后对亮度用某种码字来进展表示。灰度级,是以比特位为单位来描述的，灰度图像例如如图5-15所示。,1 bit(2,级灰度,),5 bit(32,级灰度,),4 bit(16,级灰度,),3 bit(8,级灰度,),2 bit(4,级灰度,),图,5-15,不同灰度级别的图像效果,5.4 图像处理中的色彩学知识,图,5-17,太阳光经三菱镜,后会产生色散现象,图,5-18,物体呈现出的颜色是,光的反射或透射作用的结果,图,5-19,色调环,图,5-20,掺入白光对饱和度的影响,色彩模型,1.什么是色彩模型,在进展数字图像处理时，常常会涉及到用几种不同色彩模型或颜色,模型来表示图像的颜色。使用色彩模型的目的是尽可能多地及有效,地描述各种颜色，以便需要时能方便地加以选择。各个应用领域一般,使用不同的色彩模型。,图,5-21,色彩空间是一个三维的模型,2.色域Color gamut,图,5-22,三种彩色模型的色域颜色范围,3. RGB,模型,4. HSL,模型,图,5-23 RGB,模型,5,.CMYK,模型,6.,Lab,模型,5-25,四色印刷基于,C,、,M,、,Y,、,K,四种颜色叠印的原理,图,5-26 Lab,模型,颜色深度与位平面,位图图像中像素的灰度信息是用假设干二进制数据位来表示的，这些数据位的个数称为图像颜色的深度。,颜色深度反映了构成图像的颜色总数目。假设图像灰度采用1Bit来表示一个像素，像素灰度的值只有两个，通常用0(白色)或1(黑色)表示，这样的图像称为二值图像，如图5-27所示。黑白模式无法表示层次复杂的图像，只能表示简单的黑白线条图。,图5-27 二值图像与例如,如果图像用,8bit,来表示一个像素，即将纯黑和纯白间的灰度等级层次等分为,256,级，就形成了,256,等级的灰度模式，可以用来模拟黑白照片的图像效果，其灰度效果如图,5-28,所示。,图,5-28,如果图像量化为,8,比特，共有,256,种灰度等级,分辨率,1.,显示分辨率,2.,图像分辨率,3.,扫描分辨率,4.,打印分辨率,图,5-29,不同图像分辨率下实际显示图像的大小,5.5,位图绘画与编辑,位图绘画与数字化绘图板,数字化绘图板是提供绘画创作人员的压感输入型设备，其类型可分,标准型或嵌入显示器型，绘画者手持钢笔状的尖笔在绘图板上或屏,幕上直接作画图5-30，这完全取代了鼠标的操作。,图,5-30,数字化绘图板：用于绘画的标准型和嵌入显示器型,目前，数字化绘图板支持所有常见的专业绘画、绘图及图像处理软件，无论是在插画、动画、3D创作，或者是数码摄影、平面设计、多媒体设计、影视编辑方面的工作，数字化绘图板在许多艺术创作领域中得到广泛使用，很多动画特技或精巧的设计效果都是用数字化绘图板画出来的图5-31。,图,5-31,用数字化绘图板设计创作的作品,根本绘画工具,1.画笔,每一种画笔都有多种变体和特性，还可以设置画笔直径的大小，以及笔尖的角度、圆度和硬度等，这使得画笔变得丰富多彩，满足各种风格的绘图效果需求(图5-32)。,图,5-32,画笔笔尖形状与不同笔刷线条,2.,选区,图5-33 建立选区图中的白色虚线局部并利用选区实现图像的“抠图,3.,颜色与调色板,图,5-34,调色板与颜色控制滑块,4.,渐变,图,5-35,渐变的效果,原图,改变明亮/比照度,改变色彩平衡,改变色相与饱和度,图5-36 图像色彩调整例如,图像色彩调整主要包括直方图分布图、色阶调整、色彩平衡、明亮/比照度、色调和饱和度、色彩校正等。举例来说。色调/饱和度调整可在一个对话框中对滑块进展控制，只要简单地移动滑块就可以改变图片的整体色谱，并可以看到效果图5-37。,图,5-37,色调,/,饱和度对话调整框,图5-39 天鹅左图的碳铅画滤镜效果右图,图5-40 鹰的原图像左图与水彩滤镜中图、,马赛克拼图滤镜右图的效果比较,图5-41 原图左与参加新图层后的效果图右,图,5-42 PhotoShop,图像软件中的,RGB,颜色通道,图5-43 利用图层蒙版技术，将两张图像,左图与中图合成为一张图像右图,5.6 图像文件格式与图像处理软件,常用图像文件格式,图像在存储媒体如磁盘、光盘中储存格式，称为文件格式。图像文件主要是指位图图像，是由无数个像素点组成的。图像文件的存储格式有多种，如图5-44所示。,图,5-44,常见图像格式文件,1. BMP,2. JPEG,格式,4. TIFF,格式,5. GIF,6. MAC PAINT,格式,(,文件扩展名为,.MPT,、,.MAC),7. PhotoShop,格式,(,文件扩展名为,.PSD),格式,图,5-45 PhotoShop CS2,的工作界面与工具框,谢谢！,