图像处理基础知识课件

,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,上,一,页,下,一,页,回,目,录,图像处理基础知识,1、位图和矢量图,位图：亦称为,点阵图像,或绘制图像，是由称作,像素,(,图片元素,),的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图样。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的无数单个方块。扩大位图尺寸的效果是增大单个,像素,，从而使线条和形状显得参差不齐。然而，如果从稍远的位置观看它，位图图像的颜色和形状又显得是连续的。,放大,矢量图：是用一系列计算指令来表示的图，因此矢量图是用数学方法描述的图，本质上是很多个数学表达式的编程语言表达。根据几何特性来绘制图形，矢量可以是一个点或一条线，矢量图只能靠软件生成。与,分辨率,无关。,放大,1、位图和矢量图,矢量图和位图区别,矢量图以几何图形居多，图形可以无限放大，不变色、不模糊。常用于图案、,标志,、,VI,、文字等设计。常用软件有：,Coreldraw,、,Illustrator,、,Freehand,、,XARA,等。,位图,是象素集合，又称光栅图，一般用于照片品质的图像处理，是由许多像小方块一样的像素组成的图形。由像素的位置与颜色值表示，能表现出颜色阴影的变化。,简单说，位图就是以无数的色彩点组成的图案，当你无限放大时你会看到一块一块的像素色块，效果会失真。常用于,图片处理,、影视婚纱效果图等，象常用的照片，扫描，数码照片等，常用的工具软件,PHOTOSHOP,，,PAINTER,等。,1、位图和矢量图,2、常见的图像文件格式,PNG,格式：,使用无损压缩，画质好，背景或任何一种颜色可以透明化。不支持动画应用效果。,GIF,格式：,适合色彩简单的图片，背景或任何一种颜色可以透明化，可以做成逐帧动画。,JPEG,格式,；,画面色彩比较丰富时，文件体积较小。不支持透明图像、不支持动画应用效果。,BMP,格式：,BMP,是英文,Bitmap,（,位图,）的简写，它是,Windows,操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种,Windows,应用,程序,所,支持,。,TIFF,格式：是一种比较灵活的,图像,格式，支持,256,色、,24,位真彩色、,32,位色、,48,位色等多种色彩位，文件体积较大。,PDF,格式：,支持矢量图形，可无损放大打印，,Adobe Acrobat Professional,和常用的作图软体如,Photoshop,、,Illustrator,都可编辑,PDF,格式。,纽约摄影教材,01.pdf,WMF,格式：,它们是属于矢量类,图形,，是由简单的线条和封闭线条（图形）组成的矢量图，其主要,特点,是文件非常小，可以任意缩放而不影响图像,质量,。,常见的图像文件格式,图像的像素,图像是像素的二维排列,y,x,数字图像由二维的元素组成，每一个元素具有一个特定的位置（,x,y,）和幅值,f(x,y),，这些元素就称为像素。,3、图像的像素,图像像素基本属性,像素,深度,在计算机的世界里，所有的位图均是由许多的像素所构成。这些像素以矩阵的方式排列，矩阵中的每一个元素都对应图像中的一个像素，存储这个像素的颜色信息。,像素深度是指存储每个像素所用的位数。像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。,分辨率,分辨率是指每一英寸所包含的像素值，用,dpi,表示。分辨率越高，图像越清晰。分辨率一般分为,输入分辨率,、,屏幕分辨率,、,图像分辨率,和,输出分辨率,四种。,图像像素基本属性,数码照片分辨率，印刷冲印照片图片的分辨率，是不同的概念。,数码照片的分辨率以像素为单位的，比如说数码照片是,3000X2000,像素，是指横有,3000,个像素，像素是一没有尺寸大小数量单位而已。,冲印照片图片的分辨率,dpi,是个打印设置，也就是每寸有多少个墨点。同样一张图，如果设置成较低的,dpi,，图片就可以打印得比较大，但画质会低一些；如果设置的较高，则打印出来会小一些，但画质高。,dpi,可以任意修改的,。,合理设定图片的分辨率,3、图像的像素,分辨率指单位,打印,长度显示的像素数目，通常用像素,/,英寸表示。高分辨率图像比相同尺寸低分辨率图像细腻清晰。,打印用图像分辨率：普通：,200-300,像素,/,英寸；,PVC,卡片：,600,像素,/,英寸,网络用图像分辨率：,72,像素,/,英寸,DPI,和,PPI,ppi:,图像的采样率,(,在图像中，每英寸所包含的像素数目,),dpi,:,打印分辨率,(,每英寸所能打印的点数，即打印精度,),例如,:,希望打印照片的尺寸是,4*3inch,，而打印分辨率横向和竖向都是,300dpi,，则需要照相机采集的像素数至少为,(300*4)*(300*3)=1080000,像素，约一百万像素。采集的像素数过低会降低图像的打印质量，过高也不能提升打印质量。,冲印照片数据对照表,3、图像的像素,根据,150PPI,计算的数码相机,可冲洗最大照片,的数据对照表（英寸）,500,万像素 有效,4915200,，像素,2560X1920,。可冲洗照片尺寸,17X13,400,万像素 有效,3871488,，像素,2272X1704,。可冲洗照片尺寸,15X11,300,万像素 有效,3145728,，像素,2048X1536,。可冲洗照片尺寸,14X10,200,万像素 有效,1920000,，像素,1600X1200,。可冲洗照片尺寸,11X8,130,万像素 有效,1228800,，像素,1280X960,。可冲洗照片尺寸,9X6,80,万像素 有效,786432,，像素,1024X768,。可冲洗照片尺寸,7X5,50,万像素 有效,480000,，像素,800X600,。可冲洗照片尺寸,5X4,30,万像素 有效,307200,，像素,640X480,。可冲洗照片尺寸,4X3,图像的,量化,与数字图像的质量,256,灰度级,16,灰度级,8,灰度级,4,灰度级,4,、图像的数字化,5、图像的质量,灰度层次,灰度层次：,表示灰度级的数量,图像数据的实际层次越多，视觉效果就越好。,16,个层次的图像,256,个层次的图像,64,个层次的图像,5、图像的质量,5、图像的质量,与清晰度相关的主要因素,模糊,对比度,颜色饱和度,亮度,图像尺寸大小,5、图像的质量,模 糊,5、图像的质量,对比度,是指一幅图像中灰度反差的大小,对比度,=,最大亮度,/,最小亮度,5,、图像的质量,颜色饱和度,5、图像的质量,亮 度,5、图像的质量,图像尺寸大小,5、图像的质量,图像保存大小直接决定图像质量,拍摄照片的压缩率不同：最常用的文件格式为,JPEG,格式，它使用了有损压缩方法。相机提供三种：正常：好：极佳不同的图像质量级别。较高的压缩率只能得到较低的图像质量。,保存文件时有图像选项,:,品质有,4,个选项、,12,级，分别是,最佳,12-10,高,9-7,中,6-4,低,3-1,同样像素的照片，保存级别不同，图像质量相差较大。,6,、图像颜色,1,颜色的形成,人眼能够根据不同波长的光分辨颜色。太阳光所代表的白色光，包含了可见光光谱范围内的所有颜色。,2,颜色的三要素,饱和度：,饱和度亦即彩度，是颜色鲜艳程度的指标。当饱和度为零时，只有从白到黑的明亮度差别。,色度：,色度亦即色相，汇聚了不同的颜色，可根据光波的长短来区别，其表达方式为：由红开始，转向蓝，再到绿，然后返回原来的红色。,明亮度：,明亮度亦即亮度，是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。,3,颜色的三基色原理,（加色系统和减色系统）,2.1.4,图像的颜色,2.1.4,图像的颜色,17,世纪，牛顿通过用三棱镜研究对白光的折射发现，白光可被分解成一系列从红到紫的连续光谱。,证明白光是由不同颜色（这些颜色不能再进一步分解）的光线相混合而组成的。,一个物体反射的光若在所有的可见光波长范围内是平衡的，对观察者来说显示白色。若一个物体对有限的可见光谱范围反射，则物体呈现某种颜色。,光谱分析,6,、图像颜色,6,、图像颜色,1)RGB,模型,杨,赫姆霍尔兹视觉三基色假说,:,C=R+G+B,视网膜锥体细胞感红感绿感蓝色素，对光的响应峰值分别在红、绿、蓝区，由此综合形成色觉信息。,CCD,技术直接感知,R,G,B,三个分量,是图像成像、显示等设备的基础,人类感光细胞的敏感曲线,400 450 500 550 600 650 700,100,80,60,40,20,0,蓝,绿,红,波长,（,nm),光吸收特性,%,三种不同频率响应的锥细胞，各对红、绿、蓝具有最强的响应，彩色的识别功能,6,、图像颜色,CIE,模型,6,、图像颜色,红,青,黄,蓝,RGB,模型,绿,洋红,(0,1,0),(0,0,1),(1,0,0),白,黑,6,、图像颜色,6,、图像的颜色,在,RGB,彩色空间的原点上，任一基色均没有亮度，即原点为黑色。三基色都达到最高亮度时则表现为白色。亮度较低的等量的三种基色产生灰色的影调。所有这些点均落在彩色立方体的对角线上，该对角线被称为灰色线。彩色立方体中有三个角对应于三基色,红、绿和蓝色。剩下的三个角对应于黄色，青色和洋红（品红）。,最直接的方法是使用红，绿，蓝的亮度值，大小限定到一定范围，如,0,到,1,或,0,到,255,。我们把这种约定称为,RGB,格式。每个像素（任何可能要量化的颜色）都能用三维空间中第一象限的一个点来表示，如上页图中的彩色立方体所示。,6,、图像的颜色,不同比例的三基色光相加得到的彩色称为相加混。规律如下：,红绿黄,红蓝紫,蓝绿青,红蓝绿白,6,、图像的颜色,加色系统（,加色法,）,所谓加色法，就是用红、绿、蓝,三原色,光按不同比例相加而取得其他色彩的一种方法。一种色光与另一种特定的色光按一定比例混合，可以得到白色光。混合后产生白色光的两种,色光,的色，称做,互补色,。,减色系统（减,色法,）,是指按黄、品红、青,三原色,料,(,如颜料、,油墨,),减色混合,原理成色的方法。,6,、图像的颜色,RGB,颜色模式：,是工业界的一种颜色标准，通过对红（,R,）、,绿（,G,）、,蓝（,B,）,三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色,CMYK,颜色模式：,是另一种专门针对印刷业设定的颜色标准，通过对青（,C,）、,洋红（,M,）、,黄（,Y,）、,黑（,K,）,四个颜色变化以及它们相互之间的叠加来得到各种颜色,灰度颜色模式,位图颜色模式,索引颜色模式,Lab,颜色模式,HSB,颜色模式,图,2-4,RGB,颜色模式,图,2-5,CMYK,颜色模式,6,、图像的颜色,6,、图像的颜色,RGB,图像,R,分量图像,G,分量图像,B,分量图像,6,、图像的颜色,真彩色、伪彩色、假彩色,计算机表示颜色也是用二进制。,16,位色的发色总数是,6553,真彩色，也就是,2,的,16,次方；,24,位色被称为真彩色，它可以达到人眼分辨的极限，发色数是,1677,万多色，也就是,2,的,24,次方。图像显示的时候可能涉及到真彩色显示、伪彩色显示和假彩色显示等方式。,(1),真彩色图像,(true color),能真实反映自然界物体本来颜色的图像叫真彩色图像。,(2),伪彩色图像,(pseudo color),根据一定的准则，把单色图像的不同灰度赋予不同颜色的处理为伪彩色图像处理。,灰度到彩色的映射。,(3),假彩色图像,(false color),根据波长的不同赋予不同的彩色的处理为假彩色图像处理。,彩色到彩色的映射。,6,、图像的颜色,黑白照片,随着摄影技术的快速发展，照片摄影走进了一个彩色数码照片,“,随手拍,”,的新时代，在这样一个充斥着彩色的现实世界里，黑白照片没有被彩色照片的诱人风采所淹没，而是依靠自身独特的艺术魅力和丰富的情感内涵，在社会应用市场和艺术领域继续扮演着独特的角色，并不断拓展新的发展空间，,延续自身艺术与价值的生命力。,从