多媒體技術(shù)應(yīng)用圖形圖像處理技術(shù)

多媒體技術(shù)應(yīng)用圖形圖像處理技術(shù)1第一頁，共四十二頁，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.1圖形圖像基本原理

3.1.1人類視覺特性

3.1.2計算機圖形

3.1.3數(shù)字圖像3.2常用圖像壓縮標準

3.2.1JPEG

3.2.2JPEG20003.3常用圖形圖像處理軟件

3.3.1繪圖設(shè)計軟件AutoCAD

3.3.2圖像處理軟件Photoshop2第二頁，共四十二頁，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.1圖形圖像基本原理3.1.1人類視覺特性3.1.2計算機圖形3.1.3數(shù)字圖像3第三頁，共四十二頁，2022年，8月28日計算機圖形學(xué)、圖像處理是計算機理論與應(yīng)用領(lǐng)域的2個分支學(xué)科，其相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。圖形圖像處理指的是使用圖形圖像輸入/輸出設(shè)備、圖形圖像算法與軟件在計算機上處理和生成靜態(tài)或動態(tài)的圖形圖像。

4第四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性眼睛對光的感覺被稱為光覺，對顏色的感覺被稱為色覺，它們是眼睛的基本特性。1．光覺2．色覺

5第五頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性1．光覺

視覺系統(tǒng)要產(chǎn)生光感覺，就需要有一定量的光進入眼球，我們把產(chǎn)生光覺的最小亮度稱為光覺門限或光覺閾。光覺門限與刺激面積有密切關(guān)系，這種關(guān)系可以使用里克（Ricco）定理和里波（Riper）定理來描述。6第六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性1．光覺

當刺激面積較小時，服從里克定理，光覺門限與刺激面積成反比。當刺激面積較大時，服從里波定理，光覺門限與刺激面積的開二次方成反比。一般情況下，里克定理和里波定理可以統(tǒng)一起來表達，這兩個定理被統(tǒng)稱為里波定理。光覺門限與時間的關(guān)系由布洛克（Block）定理來描述，光覺門限與刺激時間成反比。7第七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性2．色覺人們對色覺的普遍認識是：光線波長的不同而產(chǎn)生了不同的顏色感覺。色覺是視覺系統(tǒng)的基本機能，對于圖像和物體的檢測具有重要意義。對人眼而言，可見光線的波長在380～780mμ范圍內(nèi)，一般可分辨出包括紫、藍、青、綠、黃、橙、紅等7種主要顏色在內(nèi)的120～180種不同的顏色。8第八頁，共四十二頁，2022年，8月28日顏色紅色橙色黃色綠色青色藍色紫色波長7006205805464804363809第九頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性2．色覺目前，一般采用“三原色學(xué)說”來解釋色覺機理。顏色三要素：色調(diào)、飽和度、亮度。色調(diào)（色相）：就是顏色的相貌，表示顏色的種類，由可見光譜中各分量的波長來確定。飽和度：表示顏色的純凈程度。亮度：指顏色所引起的人眼對明暗程度的感覺。

10第十頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性2．色覺三基色原理：將紅、綠、藍三種顏色按照不同的比例進行組合，就可以引起人眼對自然界的全部顏色感覺。11第十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性2．色覺顏色空間模型：1）RGB顏色空間，由三種基本顏色Red紅、Green綠、Blue藍組成。2）HSB顏色空間，Hue色調(diào)、Saturation飽和度、Brightness/Intensify亮度組成。3）YUV顏色空間，Y表示亮度信號，U、V表示色度信號，是構(gòu)成顏色的兩分量。4）CMYK顏色空間，青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡稱為CMY，K（Black）表示黑色。12第十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.1人類視覺特性2．色覺RGB，HSI，YUV，CMY(K)等不同的顏色空間只是對顏色的不同表示方法，可以通過數(shù)學(xué)公式的相互轉(zhuǎn)換。實際應(yīng)用中，一幅圖像在計算機中用RGB空間顯示；用RGB或HSI空間編輯處理；打印或印刷時要轉(zhuǎn)換成CMY(K)空間。13第十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形1．計算機圖形學(xué)2．計算機圖形與圖形基元3．計算機圖形的表示特點

14第十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形1．計算機圖形學(xué)計算機圖形學(xué)是研究圖形處理技術(shù)（利用計算機來處理圖形）的學(xué)科，包括圖形處理的原理、方法和技術(shù)等內(nèi)容。（1）主要研究內(nèi)容：圖形的生成和表示技術(shù)；圖形的運算方法；圖形輸入/輸出設(shè)備及相應(yīng)的輸入/輸出技術(shù)；圖形系統(tǒng)與支持部件；圖形信息的描述和表示；幾何模型的構(gòu)造技術(shù)與動畫技術(shù)；圖形的實時性與真實感。（2）主要應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計算可視化；圖形用戶界面；計算機輔助設(shè)計；娛樂與計算機動畫；圖形實時繪制與自然景物仿真；計算機藝術(shù)。

15第十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形2．計算機圖形與圖形基元計算機圖形是一個廣義的概念，它既包括了描述圖形，也包括了自然圖形。從構(gòu)成圖形的要素來看，圖形是由點、線、面、體等幾何要素以及明暗、灰度、色彩等非幾何要素構(gòu)成的?？梢赃@樣來描述計算機圖形：它是從客觀世界的物體中抽象出來的、具有灰度或色彩以及具有形狀的圖或形。事實上，這樣的定義也涵蓋了“圖像”這一概念。

16第十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖3-1一幅計算機圖形

第十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形2．計算機圖形與圖形基元圖形基元指的是最基本的圖形元素。在計算機圖形學(xué)中，它實際上包括兩層含義，即靜態(tài)含義和動態(tài)含義。靜態(tài)含義指的是圖形基元的邏輯意義，即前面所述的基本圖形單元在計算機內(nèi)的表示；動態(tài)含義指的是顯示輸出圖形基元的過程（被稱為輸出基元或圖形輸出原語），即在輸出設(shè)備的指定位置使用最基本的輸出原語來生成確定的圖形幾何結(jié)構(gòu)。

18第十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形3．計算機圖形的表示特點

在圖形系統(tǒng)中，計算機圖形是以指令的形式來存放的。計算機通過指令和數(shù)學(xué)公式來建立矢量的計算機圖形。

19第十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.2計算機圖形3．計算機圖形的表示特點矢量圖形式表示的計算機圖形特點：（1）圖形縮放不變形（2）局部編輯特性（3）存儲空間小

20第二十頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像根據(jù)記錄方式的不同，圖像可以分為兩大類：模擬圖像和數(shù)字圖像，前者通過某種物理量（如光和電）的強弱變化來記錄圖像上各點的灰度信息，后者則是使用數(shù)字來記錄圖像灰度信息的。數(shù)字圖像是一種可以在計算機中顯示、編輯、保存和輸出的圖像。

第二十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日第二十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像1．數(shù)字圖像處理2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示3．位圖圖像的表示特點4．矢量圖與位圖文件的對比

第二十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像1．數(shù)字圖像處理（1）主要研究內(nèi)容：圖像信息的獲取、存儲、傳輸、處理、輸出與顯示。（2）典型的應(yīng)用領(lǐng)域：遙感圖像處理、醫(yī)學(xué)應(yīng)用、圖像通信領(lǐng)域、安全保障領(lǐng)域、教學(xué)與科研領(lǐng)域。

第二十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示灰度是指圖像上各點處的顏色深淺程度的信息。對于單色黑白圖像來說，灰度即是黑白程度等級；對于彩色圖像來說，因為任何彩色圖像都可以分解成紅、綠、藍三種單色圖像，所以彩色圖像的灰度指的是這三種單色圖像的灰度。第二十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示數(shù)字圖像在計算機上是以位圖的形式存在的，位圖是一個矩形點陣，上面的每一個點被稱為像素。像素是數(shù)字圖像中的基本單位，一幅m×n大小的圖像由m×n個明暗不等的像素組成。實際上，像素所具有的明暗程度就是由灰度值(GrayLevel)來標識的。

第二十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像3．位圖圖像的表示特點位圖圖像適合表現(xiàn)具有細致層次和豐富色彩等特點的圖像。位圖圖像文件較大，需消耗大量的存儲空間。位圖圖像的編輯也比較困難。位圖圖像缺乏靈活性。第二十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對比圖形圖像文件大致上可以分為兩大類：一類為位圖（又稱光柵或像素圖）文件；另一類稱為描繪類、矢量類或面向?qū)ο髨D形圖像文件。前者以點陣形式描述圖形圖像，后者是以數(shù)學(xué)方法描述的一種由幾何元素組成的圖形圖像。

第二十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對比類別矢量圖位圖表示原理用數(shù)學(xué)方法描述通過采樣、量化等步驟文件大小體積小體積大靈活性旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、傾斜等變換操作容易，且不變形、不失真操作不容易，易變形、失真色彩單一缺乏變化豐富逼真適用類型簡單的幾何圖形較復(fù)雜的圖像（如照片）表3-1

第二十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對比（1）位圖文件的常見格式：PCX、TIFF、TGA、BMP、GIF、JPEG、PNG。（2）矢量圖文件的常見格式：WMF、EMF、EPS、DXF、SWF。

第三十頁，共四十二頁，2022年，8月28日BMP一種位映射存儲形式，不壓縮，Windows推薦格式JPGJPEG壓縮的文件格式，可調(diào)整壓縮比，失真率較小GIFGraphicsInterchangeFormat壓縮圖象交換格式,可存放多幅圖像，在Web瀏覽器中播放GIF動畫PNG用于網(wǎng)絡(luò)傳輸而設(shè)計的圖像格式，可取代GIF和TIFEPS矢量繪圖軟件和排版軟件所使用的格式PSDPhotoshop專用文件格式，支持所有顏色模式以及圖層、參考線和Alpha通道等信息第三十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對比（1）圖形圖像格式是指計算機中存儲圖形圖像文件的方法，它們代表不同的圖形圖像信息——包括矢量圖形和點陣圖像。 （2）圖形圖像處理軟件通常會提供多種圖形圖像文件格式，每一種格式都有它的特點和用途。（3）在選擇圖形圖像文件的輸出格式時，應(yīng)考慮圖形圖像的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境。第三十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.2常用圖像壓縮標準

3.2.1JPEG

3.2.2JPEG2000第三十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日對于靜止的圖像，已有多個國際標準。ISO制定了JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)和JBIG（JoinBilevelImageGroup）標準，ITU制定了G3、G4等標準。在這些標準中，JPEG標準及其下一代的JPEG2000標準運用的最為廣泛。

第三十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2.1JPEGJPEG是關(guān)于靜止圖像編碼的聯(lián)合專家組名稱的縮寫。該專家組的任務(wù)是開發(fā)一種用于連續(xù)色調(diào)的（黑白的或真彩色的）靜止圖像壓縮編碼的通用算法的國際標準。JPEG標準可用于自然景象或任何連續(xù)色調(diào)圖像的數(shù)字數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼。

第三十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2.1JPEG1．工作方式2．編碼算法3．壓縮效果

第三十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2.1JPEG1．工作方式（1）順序方式：圖像被分割為成行成列的小塊，編碼時由左而右、由上而下地逐行逐列對每個小塊進行運算，直到所有小塊都被編碼為止。（2）漸進方式：整個圖像首先以一種低于最終質(zhì)量要求的質(zhì)量標準（如分辨率或數(shù)據(jù)精度）進行編碼，完成后再以較上次高一級的質(zhì)量要求進行一次編碼，僅傳輸為改善質(zhì)量所需增加的那部分信息。

第三十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日3.2.1JPEG2．編碼算法JPEG標準規(guī)定了三種級別的編碼算法：基本系統(tǒng)（BaselineSystem