数字图像处理技术

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）,