C03圖形與圖像媒體

第6章

MULTIMEDIATECHNOLOGY天津師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院柳彩志多媒體技術(shù)圖形與圖像媒體第3章3.1圖像原理

3.1.1圖像與圖形

3.1.2圖像分辨率

3.1.3圖像顏色表示3.2圖像文件

3.2.1圖像文件格式

3.2.2圖像文件結(jié)構(gòu)3.3圖像的獲取

3.3.1獲取途徑

3.3.2圖像掃描技術(shù)3.3.3數(shù)碼拍攝技術(shù)3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的點(diǎn)處理

3.4.2圖像的組處理

3.4.3圖像的幾何處理

3.4.4圖像的幀處理

3.4.5圖像的識(shí)別處理3.5圖形原理

3.5.1圖形的定義及構(gòu)成

3.5.2圖形的特點(diǎn)及處理

3.5.3圖形文件格式3.1.1圖像與圖形3.1圖像原理●圖像：直接量化的原始信號(hào)形式●圖像的最小單位是像點(diǎn)●用于表現(xiàn)自然影像●圖形：運(yùn)算形成的抽象化產(chǎn)物●圖形由具有方向和長(zhǎng)度的矢量表示●用于分析運(yùn)算結(jié)果，簡(jiǎn)單圖形表示●位圖圖像●圖像由基本顯示單元“像點(diǎn)”構(gòu)成圖像像點(diǎn)8bit(28=256色)16bit(216=65536色)24bit(224=16M色)●8位圖像●16位圖像●24位圖像●

二進(jìn)制位與圖像之間存在嚴(yán)格的“位映射”關(guān)系●

像點(diǎn)由若干個(gè)二進(jìn)制位進(jìn)行描述●

二進(jìn)制位代表圖像顏色的數(shù)量●

具有位映射關(guān)系的圖叫作“位圖”●

“位圖”特指圖像●Resolution(分辨率)單位圖像分辨率●dpi的數(shù)值越大，圖像越清晰dpi(displaypixels/inch)每英寸顯示的像點(diǎn)數(shù)300dpi96dpi21dpidpi視覺(jué)效果清晰度絕對(duì)清晰度3.1.2常見(jiàn)分辨率●●顯示器：96dpi●

顯示用圖片：96dpi●

動(dòng)畫(huà)、視頻：96dpi●平板掃描儀：1200dpi●底片掃描儀

4800dpi●激光打印機(jī)：

600~1200dpi●噴墨打印機(jī)：

720～2880dpi●

印刷圖片:300～600dpi圖像顏色與顏色深度3.1.3●與自然界中的影像不同，數(shù)字化圖像的顏色數(shù)量具有準(zhǔn)確的數(shù)量級(jí)，這是采用一定長(zhǎng)度的二進(jìn)制數(shù)描述顏色的緣故?！?/p>

顏色深度顏色深度——圖像中描述每個(gè)像素所需的二進(jìn)制位數(shù)，單位為bit。彩色或灰度圖像分別用4bit、8bit、16bit、24bit和32bit二進(jìn)制數(shù)表示。當(dāng)彩色深度達(dá)到或高于24bit位時(shí)，圖像的顏色數(shù)量已經(jīng)足夠多，基本上還原了自然影像，習(xí)慣上把這種圖像叫做“真彩色”圖像?！窀鶕?jù)量化的顏色深度不同，圖像顏色有兩種模式。1)二值圖像——僅由兩種顏色組成，用一位二進(jìn)制數(shù)表示。2)彩色與灰度圖像——顏色數(shù)量大于兩種的圖像。圖像的顏色數(shù)量多，表現(xiàn)力較強(qiáng)，色彩豐富。色彩模式CMYK模式(用于印刷)●特點(diǎn):色彩灰暗分色膠片印版印輥印紙成品RGB模式(用于顯示打印)●特點(diǎn):色彩鮮艷●●單色圖像——色族單一的圖像，但并非只有一種顏色的圖像單色圖像“二值”圖像只有黑、白兩色簡(jiǎn)單形式“灰度”圖像具有256級(jí)灰度復(fù)雜形式單色圖像用途●

簡(jiǎn)單形式：文本顯示、木刻、版畫(huà)效果的圖像●復(fù)雜形式：書(shū)籍用圖片、報(bào)紙用圖片●TGA、JPG、TIF、PCX等單色圖像格式色彩模式●●

RGB——紅、綠、藍(lán)

R

G

BR

G

BR數(shù)組—8bit表示(256階梯)G數(shù)組—8bit表示(256階梯)B數(shù)組—8bit表示(256階梯)最大表示：28×28×28=224=16777216(13.7M)色彩模式●●

CMYK青、品紅、黃、黑C

KM

YC

M

YKC數(shù)組—8bit表示(256階梯)M數(shù)組—8bit表示(256階梯)Y數(shù)組—8bit表示(256階梯)K數(shù)組—8bit表示(256階梯)最大表示：28×28×28×28=232=4294967296(4294M)色彩模式●文件顏色與分辨率用途.GIF256/96dpi用于動(dòng)畫(huà)、多媒體程序界面，網(wǎng)頁(yè)界面.BMP256～224/*dpi用于Windows環(huán)境下的任何場(chǎng)合.TIF256～232/*dpi用于專業(yè)印刷.JPG216

～232/*dpi用于數(shù)字圖片保存、傳送.TGA256～224/

96dpi用于專業(yè)動(dòng)畫(huà)影視制作.PCD216～232/*dpi用于PHOTOCD●

注意：圖像文件的擴(kuò)展名不要輕易修改，否則不能使用圖像文件●

數(shù)字化圖像以文件的形式存在，其文件名有嚴(yán)格的約定。3.23.2.1圖像文件格式A4幅面(橫)24bit彩色300dpi分辨率圖像文件的體積與保存.JPG883KB損失15%色重復(fù)保存,損失加劇.GIF4,501KB256色格式轉(zhuǎn)換容易失真.BMP25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.TGA25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.PCD25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.TIF25,697KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)對(duì)比3.2.23.2.3常用圖像文件●——Bitmap，Microsoft公司開(kāi)發(fā)，用于Windows環(huán)境●使用要點(diǎn)

(1)用于表現(xiàn)打印、顯示用圖像

(2)不適于網(wǎng)絡(luò)傳送

(3)不適于提供印刷文件文件頭調(diào)色板數(shù)據(jù)(反向排列)圖像數(shù)據(jù)●特點(diǎn)

(1)擴(kuò)展名采用“.bmp”(2)文件描述單一(靜止)圖像

(3)彩色模式:24~232(4)調(diào)色板RGB數(shù)據(jù)順序反向排列

(5)以圖像左下角為起點(diǎn)排列數(shù)據(jù)

(6)一般采用非壓縮數(shù)據(jù)格式圖像文件結(jié)構(gòu)BMP格式TIFF格式TagImageFileFormat，Aldus公司開(kāi)發(fā)，用于精確描述圖像的場(chǎng)合●使用要點(diǎn)

(1)平面設(shè)計(jì)作品的最佳表現(xiàn)形式

(2)用于提供印刷文件

(3)不適于網(wǎng)絡(luò)傳送文件頭標(biāo)識(shí)信息區(qū)圖像數(shù)據(jù)●特點(diǎn)

(1)擴(kuò)展名采用“.tif”(2)文件描述單一(靜止)圖像

(3)彩色模式:21(單色)

~232(4)支持多平臺(tái)(PC&Macintosh)(5)可采用多種壓縮數(shù)據(jù)格式●3.2.3圖像文件結(jié)構(gòu)TGA格式●TagaImageFormat，Truevision公司開(kāi)發(fā)，用于屏顯和動(dòng)畫(huà)幀顯示●使用要點(diǎn)

(1)用于表現(xiàn)影視廣播級(jí)動(dòng)畫(huà)的幀

(2)不適于保存高質(zhì)量印刷文件

(3)不適于網(wǎng)絡(luò)傳送●特點(diǎn)

(1)擴(kuò)展名采用“.tga”(2)文件描述單一(靜止)圖像

(3)彩色模式:20(1色)

~232(顯示模式依賴顯示卡)(4)圖像分辨率固定為96dpi文件頭調(diào)色板信息圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)補(bǔ)充區(qū)3.2.3圖像文件結(jié)構(gòu)GIF格式●GraphicsInterchangeFormat,

CompuServe公司開(kāi)發(fā),用于屏顯和網(wǎng)絡(luò)●使用要點(diǎn)

(1)用于屏幕顯示圖像和電腦動(dòng)畫(huà)

(2)用于網(wǎng)絡(luò)傳送

(3)不適于保存高質(zhì)量印刷文件●特點(diǎn)

(1)擴(kuò)展名采用“.gif”(2)具有87a、89a兩種格式

87a——描述單一(靜止)圖像

89a——描述多幀圖像

(3)彩色模式:28(256色)，分辨率96dpi(4)采用改進(jìn)的LZW壓縮算法文件頭邏輯屏幕描述圖像數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志調(diào)色板信息3.2.3圖像文件結(jié)構(gòu)JPEG格式●JointPhotographicExpertsGroup，聯(lián)合專家小組開(kāi)發(fā)，用于彩色圖像的存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳送●使用要點(diǎn)

(1)用于保存表現(xiàn)自然景觀的圖像

(2)用于網(wǎng)絡(luò)傳送

(3)不適于表現(xiàn)有明顯邊界的圖形

(4)不適用于高質(zhì)量印刷文件●特點(diǎn)

(1)擴(kuò)展名采用“.jpg”(2)采用有損壓縮編碼形式，數(shù)據(jù)量小

(3)彩色模式:232(真彩色)(4)經(jīng)解壓縮，方可顯示圖像，顯示速度慢經(jīng)壓縮的圖像數(shù)據(jù)各類壓縮算法3.2.3圖像文件結(jié)構(gòu)圖像的獲取3.3●圖像獲取——把自然影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字化圖像的過(guò)程。掃描儀數(shù)字圖像3.3.1獲取途徑1)利用設(shè)備進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)碼相機(jī)2)從光盤(pán)圖像庫(kù)或互聯(lián)網(wǎng)上獲取PCD、JPG格式互聯(lián)網(wǎng)合法渠道圖像掃描技術(shù)3.3.2掃描儀TWAIN掃描驅(qū)動(dòng)程序●保證掃描質(zhì)量的條件●

正確的掃描方法●

正確的掃描參數(shù)●

合適的顏色深度●

適當(dāng)?shù)暮笃谔幚碓黾愉J度去網(wǎng)紋選擇分辨率≮300dpi≮24bit調(diào)整亮度/對(duì)比度飽和度色調(diào)高分辨率掃描，轉(zhuǎn)換分辨率使用!數(shù)碼拍攝技術(shù)3.3.3●傳統(tǒng)構(gòu)圖●個(gè)性構(gòu)圖強(qiáng)調(diào)個(gè)人意愿，畫(huà)面比例獨(dú)特，布局大膽且有新意。講求均衡，畫(huà)面比例規(guī)則，具有平衡感?！駛€(gè)性構(gòu)圖(寬)●個(gè)性構(gòu)圖(高)●傳統(tǒng)構(gòu)圖(黃金分割)光圈與快門(mén)控制●●

若CCD獲得的光線不足，將產(chǎn)生“躁點(diǎn)”，影響畫(huà)面質(zhì)量?！?/p>

光圈

2.845.68111622快門(mén)1/s光圈B

81530601252505001000

感光指數(shù)為常數(shù)時(shí)的關(guān)系2.845.68111622●

光圈與速度的關(guān)系

(1)速度↑曝光量↓

(2)光圈↑曝光量↑●

感光度

60°——感光速度慢，顆粒小，影像清晰，適于光照條件非常好的場(chǎng)合

100°——感光速度中等，顆粒中，影像較清晰，適于白天

400°——感光速度快，顆粒較粗，影像一般，適于傍晚、黎明、室內(nèi)1000°——感光速度極快，顆粒粗，影像一般，適于高速運(yùn)動(dòng)物體的攝影景深控制●●景深是衡量照片縱深清晰度的指標(biāo)，光圈可控制景深。景深——深景深——淺●光圈越大，景深越淺?！窆馊υ叫。吧钤缴?。光線運(yùn)用●為了獲得銳度好、光線明亮的數(shù)碼照片，應(yīng)在光線比較充足的時(shí)候拍攝。在光線不足時(shí)拍攝風(fēng)光，不要打開(kāi)閃光燈，否則效果不理想。傍晚和早晨的色彩豐富，拍攝風(fēng)光不要使用閃光燈，為了避免“脫焦”，要支三腳架拍攝。逆光拍攝人物時(shí)，為了避免人物黑暗，使用閃光燈是必要的。光線運(yùn)用●自然光+輔助光反射光反射光反光傘反光傘反光傘反射光反光板有源光柔光燈箱日光直射光圖像處理技術(shù)3.43.4.1圖像的點(diǎn)處理●點(diǎn)處理算法——圖像基本算法，處理對(duì)象是像點(diǎn)。1．亮度調(diào)整對(duì)圖像的所有像點(diǎn)加上一個(gè)常數(shù)或減少一個(gè)常數(shù)，可改變亮度值。2．對(duì)比度調(diào)整把像點(diǎn)亮度閥值以上的像點(diǎn)增加亮度，閥值以下的像點(diǎn)降低亮度。3．亮度反置處理用最大允許亮度值減去當(dāng)前亮度值，用其差值作為該像點(diǎn)的新值。亮度處理對(duì)比度處理亮度反置處理圖像的組處理3.4.2●組處理算法——處理對(duì)象是一組像點(diǎn)，又叫“區(qū)處理或塊處理”。1．圖像邊緣處理增強(qiáng)邊緣，使圖像的輪廓清晰。用拉普拉斯變換、平移和差分運(yùn)算、梯度邊緣運(yùn)算進(jìn)行處理。2．圖像銳化處理通過(guò)運(yùn)算增加像點(diǎn)之間的亮度差異，使圖像的亮度和色彩變得尖銳。3．圖像柔化處理采用計(jì)算相鄰像素平均值的方法實(shí)現(xiàn)。圖像柔和、虛化、朦朧。圖像邊緣處理圖像銳化處理圖像柔化處理圖像的幾何處理3.4.31．圖像的放大與縮小圖像放大——把原圖像的一個(gè)像點(diǎn)演變成若干個(gè)像點(diǎn)，使像點(diǎn)數(shù)量大于原圖像，像點(diǎn)密度不變，體積增加?？s小圖像——把原圖像的多個(gè)像點(diǎn)演變成一個(gè)像點(diǎn)，細(xì)節(jié)丟失，像點(diǎn)數(shù)量減少，體積縮小?！駡D像整倍數(shù)縮放時(shí)，不產(chǎn)生畸變失真。非整倍數(shù)縮放時(shí)，則用線性差值取代產(chǎn)生的小數(shù)，會(huì)產(chǎn)生畸變失真。2．圖像旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)依據(jù)如下的算法進(jìn)行：(x,y)(x’,y’)xyzx

=x0+(x-x0)cos-(y-y0)siny

=y0+(y-y0)cos+(x-x0)sin圖像的幀處理3.4.4●圖像的幀處理——將一幅以上的圖像以某種特定的形式合成在一起，形成新的圖像。1)進(jìn)行“邏輯與”、“邏輯或”、“異或”的合成運(yùn)算。2)按照相加、相減以及有條件的復(fù)合算法進(jìn)行合成。3)覆蓋、取平均值進(jìn)行合成。亮度疊加效果圖像的識(shí)別處理3.4.5●圖像的識(shí)別——利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)像的技術(shù)?！?/p>

圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用目前，圖像識(shí)別領(lǐng)域比較成熟的應(yīng)用是OCR、指紋識(shí)別、車牌識(shí)別?！駡D像識(shí)別技術(shù)原理在計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別系統(tǒng)中，圖像內(nèi)容通常用圖像特征進(jìn)行描述?；谟?jì)算機(jī)的圖像識(shí)別過(guò)程分為五個(gè)步驟：調(diào)整、標(biāo)記、分組、提取和匹配。圖形原理3.53.5.1圖形的基本概念●

圖形——也稱矢量圖形圖形由基本圖形元素構(gòu)成?；緢D形元素：點(diǎn)與線圖元基本屬性：位置、大小、顏色●圖形是由運(yùn)算形成的視覺(jué)圖案●圖形由具有方向和長(zhǎng)度的矢量表示●用于分析運(yùn)算結(jié)果，簡(jiǎn)單圖形表示圖形的特點(diǎn)及處理3.5.2●圖形的特點(diǎn)——圖形的大小與分辨率無(wú)關(guān)（圖形縮放與顯示質(zhì)量無(wú)關(guān)）；圖形文件的體積由包含圖元的復(fù)雜度決定（比圖象?。?；圖形不適合于表達(dá)真實(shí)感很高的自然場(chǎng)景?！?/p>

圖形處理軟件常用的圖形處理軟件有CorelDraw、AutoCAD、Flash