第4章多媒體技術(shù)與應(yīng)用圖像處理教程

4.1圖像技術(shù)基礎(chǔ)4.2圖像數(shù)字化過程4.3圖像文件基本格式及轉(zhuǎn)換4.4圖像處理軟件Photoshop4.5圖像處理實(shí)例

第四章多媒體圖像處理技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握?qǐng)D像技術(shù)的概念及基本原理2.了解色彩原理及色彩模型3.知道圖像文件的轉(zhuǎn)換4.掌握Photoshop圖像處理的基本技術(shù)與方法5.能應(yīng)用Photoshop軟件處理簡單的圖像4.1圖像技術(shù)基礎(chǔ)多媒體圖像處理又稱之為數(shù)字圖像處理或計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過程。圖像，色彩是圖像處理的基礎(chǔ)，下面從色彩基礎(chǔ)，色彩模型，圖像的基本屬性，圖像分類4個(gè)方面來簡單敘述圖像技術(shù)基礎(chǔ)。4.1.1色彩基礎(chǔ)色彩一般分為無色彩和有色彩兩大類。無彩色有彩色是指白，灰，黑等不帶顏色的色彩，即反射白光的色彩。有彩色是指紅，黃，綠等帶有顏色的色彩。色彩的基本要素是顏色的基本特征，指一種顏色區(qū)別與其它顏色的最基本和最顯著的特征。相色明度純度是指色彩的明暗程度。取值范圍為0-256，即白色和黑色。對(duì)于同一色相，明度可能不同，色彩的明度和亮度是由區(qū)別的。亮度是指物體表面反射色彩的光亮程度，而明度是人們對(duì)色彩明暗程度的感知，它以亮度為基礎(chǔ)，去不等同于亮度。是指色彩的飽和程度，即某種顏色含改顏色的量值。純度增加，亮度增加，相當(dāng)于在顏色中增加白色；純度降低，顏色變暗，相當(dāng)于在顏色中增加黑色。4.1.2色彩模型RGB顏色模式索引色彩模式灰度顏色模式位圖顏色模式CMYK顏色模式Lab顏色模式HSB顏色模式4.1.2色彩模型RGB顏色模式索引色彩模式灰度顏色模式位圖顏色模式就是黑白模式,它只能用黑色白色來表示圖像.只有灰度模式可以轉(zhuǎn)為位圖模式.就是用0-255的不同灰度值來表示圖像,它可以表示從黑到白的整個(gè)系列灰色色調(diào).就是用0-256來表示圖像.圖象占硬盤空間較少,質(zhì)量不高,適用于多媒體動(dòng)畫和網(wǎng)頁圖像制作就是以紅,黃,藍(lán)為原色的色彩模式,產(chǎn)生顏色的方法為加色法,沒有光時(shí)為黑色,加入RGB的光產(chǎn)生顏色,每一色都有0-255中亮度變化,光亮最大時(shí)為白色.4.1.2色彩模型CMYK顏色模式Lab顏色模式HSB顏色模式就是針對(duì)印刷設(shè)計(jì)出的一種色彩模式.由品紅,品黃,品藍(lán),黑色組成.當(dāng)顏色相互疊加后產(chǎn)生黑色,反之為白色,成為減色法.就是通過2個(gè)色調(diào)參數(shù)A(由綠到紅的光譜變化),B(由藍(lán)到黃的光譜變化)和一個(gè)光亮強(qiáng)度(0-100)來控制色彩.當(dāng)RGB和CMYK轉(zhuǎn)換時(shí)需先轉(zhuǎn)換為Lab模式來減少轉(zhuǎn)換中的損耗.就是將色彩分為色相,飽和度,亮度,其顏色沿著0-360度的色環(huán)來進(jìn)行變換,只有在色彩編輯時(shí)才可以看到這種色彩模式.4.1.3圖像的基本屬性偽彩色圖像是是把像素值當(dāng)作彩色查找表的表項(xiàng)入口地址，去查找一個(gè)顯示圖像時(shí)使用的r，g，b強(qiáng)度值，用查找出的r，g，b強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為偽彩色。分辨率像素深度真彩色、偽彩色與直接色經(jīng)常遇到的分辨率有兩種：顯示分辨率和圖像分辨率

顯示分辨率是指顯示屏上能夠顯示出的像素?cái)?shù)目.圖象分辨率是指組成一幅圖象的像素密度,也就是水平和垂直的像素來表示的,即沒一英寸多少點(diǎn)表示數(shù)字化圖象的大小.指存儲(chǔ)每個(gè)象素所用的位數(shù)，圖像深度用來確定彩色圖像的每個(gè)像素可能有的顏色數(shù)。真彩色是指在組成一幅彩色圖像的每個(gè)像素值中，有r，g，b三個(gè)基色分量，每個(gè)基色分量直接決定顯示設(shè)備的基色強(qiáng)度，這樣產(chǎn)生的彩色稱為真彩色。真彩色圖通常是指r：g：b=8:8:8，即圖像的顏色數(shù)等于2的24次方，也常稱為全彩色(fullcolor)圖像。每個(gè)像素值分成r，g，b分量，每個(gè)分量作為單獨(dú)的索引值對(duì)它做變換。也就是通過相應(yīng)的彩色變換表找出基色強(qiáng)度，用變換后得到的r，g，b強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為直接色。4.1.4圖像的分類一、位圖位圖又稱為點(diǎn)陣圖像，它是連續(xù)色調(diào)圖像最常用的電子媒介。在計(jì)算機(jī)中，它是將屏幕上的圖像分成若干點(diǎn)陣（像素），每個(gè)像素都被分配一個(gè)特定的屏幕位置參數(shù)和顏色值，許許多多不同色彩的像素組合在一起，便構(gòu)成了一幅圖像。矢量圖

二、矢量圖與點(diǎn)位圖相比，顯示點(diǎn)位圖文件比顯示矢量圖文件要快；矢量圖側(cè)重于“繪制”、去“創(chuàng)造”，而點(diǎn)位圖偏重于“獲取”、去“復(fù)制”；矢量圖和點(diǎn)位圖之間可以用軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由矢量圖轉(zhuǎn)換成點(diǎn)位圖采用光柵化(rasterizing)技術(shù)，這種轉(zhuǎn)換也相對(duì)容易。4.2圖像數(shù)字化過程

壓縮編碼量化采樣采樣的實(shí)質(zhì)就是要用多少點(diǎn)來描述一張圖像，采樣的結(jié)果就是通常所說的圖像分辨率。量化是指要使用多大范圍的數(shù)值來表示圖像采樣之后的每一個(gè)點(diǎn)。量化的結(jié)果是圖像能夠容納的顏色總數(shù)，它反映了采樣的質(zhì)量。就是采用編碼技術(shù)來壓縮其信息量4.2圖像數(shù)字化過程

4.2.1圖像的采樣

采樣時(shí)，對(duì)于黑白圖像，得到各個(gè)像素點(diǎn)的亮度值；而彩色圖像的每個(gè)像素點(diǎn)則分解成R、G、B三種基色，每一種基色的數(shù)據(jù)代表特定的顏色強(qiáng)度，當(dāng)這三種基色的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中重新混合時(shí)又顯示出原來的顏色。圖像的采樣涉及到圖像的分辨率這一概念，它是影響數(shù)字圖像質(zhì)量的重要因素，不同采樣精度所獲得的圖像分辨率不同，采樣后，圖像分辨率就表示數(shù)字化圖像尺寸的大小。4.2圖像數(shù)字化過程

4.2.2圖像的量化

采樣后得到的亮度值（或色彩值）在取值空間上仍然是連續(xù)值。把這些連續(xù)量表示的像素值離散化為整數(shù)值的操作叫量化。圖像量化實(shí)際就是將圖像采樣后的樣本值的范圍分為有限多個(gè)區(qū)域，把落入某區(qū)域中的所有樣本值用同一值表示，是用有限的離散數(shù)值量來代替無限的連續(xù)模擬量的一種映射操作。在量化時(shí)所確定的離散取值個(gè)數(shù)稱為量化級(jí)數(shù)，表示量化的亮度值（或色彩值）所需的二進(jìn)制位數(shù)稱為量化字長，也稱圖像深度。4.2圖像數(shù)字化過程

3.2.2圖像的量化

一個(gè)黑白圖像（灰度圖像），若只有黑白之分，則可用“0”或“1”兩個(gè)值來表示，量化級(jí)數(shù)為2，量化字長為1。當(dāng)量化字長為8時(shí)，可表示256級(jí)的灰度值。

1位（2色）2位（4色）4位（16色）8位（256色）對(duì)于單色灰度圖像，只有一個(gè)位平面。彩色圖像若用RGB三個(gè)分量來表示，則有三個(gè)位平面，其顏色深度為該圖像的所有位平面的顏色深度之和。4.2圖像數(shù)字化過程

4.2.3圖像的編碼與壓縮圖像的編碼，就是按照一定的格式把圖像經(jīng)過采樣和量化得到的離散數(shù)據(jù)記錄下來。圖像中的分辨率越高，圖像的深度越大，則圖像的數(shù)據(jù)量就越大。一幅未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為：圖像數(shù)據(jù)量=圖像的分辨率×圖像深度/8數(shù)字化后得到的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用壓縮技術(shù)進(jìn)行編碼，減少圖像信息的數(shù)據(jù)量。壓縮編碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)圖像傳輸與存儲(chǔ)的關(guān)鍵。常用的圖像壓縮編碼有預(yù)測(cè)編碼和變換4.3.1圖像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1圖像文件基本格式

PNG格式GIF格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）是由CompuServe公司為了制定彩色圖像傳輸協(xié)議而發(fā)的圖像格式文件。它最多只能支持256種顏色的調(diào)色板，通常用于以較大色塊而非連續(xù)色階呈現(xiàn)的圖像。在多媒體制作和網(wǎng)頁制作中經(jīng)常用到這種格式的文件。GIF格式已成為主頁圖片的標(biāo)準(zhǔn)格式，除了它的文件較小，可以減少下載時(shí)間外，另外有3個(gè)主要特點(diǎn)：（1）交錯(cuò)顯示（2）透明（3）動(dòng)畫效果是為了替代GIF格式,專門為WEB創(chuàng)造的.常用于超文本至標(biāo)語言方式顯示索引彩色圖象,廣泛應(yīng)用于INTERNET和其他在線服務(wù).PNG格式不僅限于256色.BMP文件是Windows使用的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，Windows系統(tǒng)的圖標(biāo)和背景都采用這種格式。BMP是一種典型的位映射存儲(chǔ)形式，它支持RGB、索引顏色、灰度和位圖顏色模式。BMP格式4.3.1圖像文件基本格式

TIFF格式JPEG格式PCX格式JPEG是按圖像專家聯(lián)合組制訂的壓縮標(biāo)準(zhǔn)DCT來壓縮存儲(chǔ)的圖像文件格式，JPEG使用一種有損壓縮算法，但是損失很小，以至于人們很難察覺。用戶可以根據(jù)自己的需要選擇JPEG文件的壓縮比。JPEG圖像文件格式是目前應(yīng)用范圍非常廣泛的一種圖像文件格式。TIFF（TagImageFileFormat）稱為標(biāo)記圖像文件格式。它是Alaus和Microsoft公司為掃描儀和桌面出版系統(tǒng)研制開發(fā)的較為通用的圖像文件格式PCX是為Zsoft公司研制開發(fā)的圖像處理軟件PCPaintbrush設(shè)計(jì)的文件格式。PCX圖像文件格式與特定圖形顯示硬件有關(guān)。PCX文件在存儲(chǔ)時(shí)都要經(jīng)過RLE壓縮，讀寫PCX時(shí)需要一段RLE編碼和解碼程序。4.3.1圖像文件基本格式

PDF格式PICT格式Scitex

CT格式TGA格式在MACINTOSH計(jì)算機(jī)的圖形應(yīng)用程序和排版程序中使用很廣泛,它是在應(yīng)用程序間轉(zhuǎn)換文件的中間格式在MACINTOSH計(jì)算機(jī)的圖形應(yīng)用程序和排版程序中使用很廣泛,它是在應(yīng)用程序間轉(zhuǎn)換文件的中間格式支持灰度級(jí)圖象,RGB圖象,CMYK圖象是ZSOFT公司的PCPAINTBRUSH圖象軟件所支持的格式.由文件頭和圖象數(shù)據(jù)構(gòu)成.4.3.1圖像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1圖像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1圖像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.2圖像文件格式轉(zhuǎn)換

1.利用圖像編輯軟件

圖像編輯軟件(如Windows自帶的“畫圖”程序、Photoshop等)支持且能處理絕大部分格式的圖像。2.利用圖像格式轉(zhuǎn)換軟件圖像格式轉(zhuǎn)換軟件較常用的有GIF2SWF2.5漢化版、QuickConvertV2.3.0、MagicImg2AniV1.1漢化版和ZTonicImageCocoonV1.60.54.圖像處理軟件Photoshop

4.4.1Photoshop概述

Photoshop是平面圖像處理業(yè)界霸主Adobe公司推出的跨越PC和MAC兩界首屈一指的大型圖像處理軟件。Photoshop支持眾多的圖像格式，對(duì)圖像的常見操作和變換做到了非常精細(xì)的程度，使得任何一款同類軟件都無法望其頸背;它擁有異常豐富的插件(在Photoshop中叫濾鏡)。4.4.2圖像文件基本操作

1.新建圖像文件新建文件->photoshop新建窗口2.存儲(chǔ)圖像文件3.打開圖像文件調(diào)整圖像大小:

圖像->圖像大小調(diào)整畫布大小:

圖像->畫布大小4.4.3圖像基本編輯操作

1.圖像的選?。≒hotoshop圖像選區(qū)）

(1)選框工具組

選框工具組

樣式列表(2)套索工具組(3)魔棒工具與“色彩范圍”命令魔棒工具組

使用魔棒工具可以選取圖像中顏色相同或相似的圖像區(qū)域，方法如下：用鼠標(biāo)單擊需要選取圖像區(qū)域中的任意一點(diǎn)，附近與它顏色相同或相似的區(qū)域便會(huì)自動(dòng)被選取。2.編輯選區(qū)(1)移動(dòng)選區(qū)(2)增減選區(qū)(3)擴(kuò)大或縮小選區(qū)(4)羽化選區(qū)(5)取消選擇和重新選擇(6)反選選區(qū)(7)變換選區(qū)(8)存儲(chǔ)和載入選區(qū)3.圖層的基本操作圖層面板工具欄(1)新建圖層(2)復(fù)制和刪除圖層(3)移動(dòng)圖層的排列順序(4)鏈接圖層(5)合并圖層圖層的基本操作4.編輯圖像

刪除圖像復(fù)制圖像移動(dòng)圖像4.4.4圖像高級(jí)編輯操作

蒙版通道路徑濾鏡1.濾鏡濾鏡工作組(1)扭曲1）切變扭曲濾鏡子菜單切變對(duì)話框2）擴(kuò)散亮光

擴(kuò)散亮光濾鏡能使圖像產(chǎn)生光熱彌漫的效果，常用來表現(xiàn)強(qiáng)烈的光線和煙霧效果。

3）擠壓

擠壓濾鏡可以使全部圖像或選區(qū)圖像產(chǎn)生向外或向內(nèi)的擠壓變形效果，主要利用圖4-23中的“數(shù)量”選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)。在這里，數(shù)量指的是調(diào)整擠壓程度，其取值范圍為-100%～+100%，取正值時(shí)使圖像向內(nèi)收縮，取負(fù)值時(shí)使圖像向外膨脹。圖4-23擠壓對(duì)話框4）旋轉(zhuǎn)扭曲

旋轉(zhuǎn)扭曲濾鏡可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪效果，旋轉(zhuǎn)中心為物體的中心，常用于制作漩渦效果5）極坐標(biāo)極坐標(biāo)濾鏡可以將圖像從直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化成極坐標(biāo)系或從極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化成直角坐標(biāo)系，產(chǎn)生一種圖像極端變形效果6）水波水波濾鏡可產(chǎn)生類似水面上起伏的水波紋和旋轉(zhuǎn)效果，可以用“數(shù)量”、“起伏”和“樣式”三個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。7）波浪波浪濾鏡可以使圖像產(chǎn)生波浪的效果。相對(duì)來講，波浪濾鏡對(duì)話框中的選項(xiàng)和參數(shù)復(fù)雜一些，包括類型、生產(chǎn)器數(shù)、波長、波幅、比例等8）波紋

波紋濾鏡可以產(chǎn)生水波蕩漾的漣漪效果，主要用數(shù)量和大小兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，其中數(shù)量表示波紋的數(shù)量，值越大，產(chǎn)生的漣漪效果越強(qiáng)烈，但圖片會(huì)失真；大小表示波紋的大小。9）海洋波紋

海洋波紋濾鏡可以使圖像產(chǎn)生類似海洋表面的波紋效果。其實(shí)現(xiàn)與前面類似，值得注意的是，當(dāng)波紋幅度為0時(shí)，無論波紋大小值怎樣改變，圖像都無變化。10）玻璃

玻璃濾鏡可以產(chǎn)生一種透過玻璃觀察圖片的效果，用扭曲度、平滑度和紋理三個(gè)參數(shù)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。11）球面化

球面化濾鏡模擬將圖像在球面上進(jìn)行扭曲和伸展，從而產(chǎn)生球面化效果，用數(shù)量和模式兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。12）置換

置換濾鏡可以使圖像產(chǎn)生移位效果，圖像的移位方向與對(duì)話框中的參數(shù)設(shè)置和位移圖有關(guān)系。置換圖像的前提是要有兩個(gè)文件，一個(gè)圖像是要編輯的圖像文件，一個(gè)是位移圖像文件，位移圖像充當(dāng)移位模板，用來控制位移的方向。(2)模糊

濾鏡組主要通過削弱相鄰間像素的對(duì)比度，使相鄰像素間過渡平滑，從而產(chǎn)生邊緣柔和及模糊效果。包括很多子濾鏡。1）動(dòng)感模糊

動(dòng)感模糊濾鏡可以將靜態(tài)的圖像產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)效果，它實(shí)質(zhì)上是通過對(duì)某一方向上的像素進(jìn)行線性位移來產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊效果。2）徑向模糊

徑向模糊濾鏡用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)模糊效果，用數(shù)量、中心模糊、旋轉(zhuǎn)、縮放和平質(zhì)幾個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如圖3）特殊模糊

特殊模糊濾鏡通過找出圖像的邊緣以及模糊邊緣內(nèi)的區(qū)域，產(chǎn)生一種清晰邊界的模糊效果，用半徑、閾值、平質(zhì)和模式四個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。4）高斯模糊

高斯模糊濾鏡可以將圖像以高斯曲線的形式對(duì)圖像進(jìn)行選擇性的模糊，產(chǎn)生濃厚的模糊效果，可以將圖像從清晰逐漸模糊，用半徑參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)圖像的模糊程度，如圖：5）鏡頭模糊

鏡頭模式濾鏡可以模仿鏡頭的方式對(duì)圖像進(jìn)行模糊，用深度映射、光圈、鏡面高光和雜色等參數(shù)的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，如圖：2.路徑路徑是一種繪制矢量圖形工具，它對(duì)Photoshop

提供了多種輔助功能，借助它可以創(chuàng)建更精確的選區(qū)，而且還不受封閉的限制。對(duì)它可以進(jìn)行填充、描邊等操作，而且還可以生成剪裁路徑，以便用于排版軟件。各種路徑1路徑控制面板2路徑子菜單

在路徑控制面板中可以對(duì)路徑執(zhí)行填充、描邊以及轉(zhuǎn)換為選區(qū)等操作，在圖層面板組中單擊“路徑”標(biāo)簽或選擇“窗口”菜單的“路徑”命令即可將其打開。3.通道

通道是以單一顏色信息記錄圖像的形式，一幅圖像通過多個(gè)通道顯示它的色彩。不同的色彩模式?jīng)Q定了不同的顏色通道。在Photoshop中，每一幅圖像由多個(gè)顏色通道（如紅、綠、藍(lán)通道或青、品、黃、黑通道）構(gòu)成，每一個(gè)顏色通道分別保存相應(yīng)顏色的顏色信息；還可以使用

Alpha通道來存儲(chǔ)圖像的透明區(qū)域，主要為3d、多媒體、視頻制作透明背景素材；還可以使用專色通道，為圖像添加專色，主要用于在印刷時(shí)添加專色印版。(1)認(rèn)識(shí)通道面板窗口->通道(2)顏色通道的類型Lab通道CMYK通道RGB通道RGB模式的圖像文件由3個(gè)通道組成：R、G和B單色通道。RGB顏色空間幾乎可以表現(xiàn)自然界所有的色彩。CMYK模式的圖像有青色、洋紅色、黃色和黑色通道組成采用兩個(gè)顏色極性通道和一個(gè)明度通道，其中a通道為綠色到紅色之間的顏色，b通道為藍(lán)色到黃色之間的顏色；明度通道為整個(gè)畫面的明暗強(qiáng)度。4.蒙版

對(duì)圖像的某部分內(nèi)容進(jìn)行編輯修改時(shí)，如果希望不會(huì)影響到其他部分的圖像，除了可以創(chuàng)建選區(qū)外，還可以使用蒙版將其保護(hù)起來。與選區(qū)相比，使用蒙版可以更加精確地繪制選區(qū)，并且自由地修改保護(hù)區(qū)域處的選區(qū)。(1)快速蒙版的使用

(2)圖層蒙版的使用1）創(chuàng)建圖層蒙版2）編輯圖層蒙版3）刪除圖層蒙版（3）矢量蒙版的使用1）創(chuàng)建矢量蒙版2）編輯矢量蒙版3）刪除