第六章 彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)

MTI彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)多媒體技術(shù)第五講1主要內(nèi)容視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知圖像的顏色模型圖像的基本屬性圖像的分類伽馬()校正常用圖像文件格式2視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知可見光的波長(zhǎng)范圍為380nm～780nm，大多數(shù)自然光都是由不同波長(zhǎng)的光組合而成。人的視網(wǎng)膜有對(duì)紅、綠、藍(lán)顏色敏感程度不同的三種錐體細(xì)胞，另外還有一種在光功率極端低的條件下才起作用的桿狀體細(xì)胞，因此顏色只存在于眼睛和大腦中。顏色是視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果。紅、綠和藍(lán)三種錐體細(xì)胞對(duì)不同頻率的光的感知程度不同，對(duì)不同亮度的感知程度也不同，因此不同組成成分的可見光就呈現(xiàn)出不同的顏色,這就意味著，人們可以使用數(shù)字圖像處理技術(shù)來降低數(shù)據(jù)率而不使人感到圖像質(zhì)量明顯下降。

3視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知視覺系統(tǒng)對(duì)顏色和亮度的響應(yīng)特性曲線（各個(gè)波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度相等）4視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知上面的顏色響應(yīng)曲線表明，人類眼睛對(duì)藍(lán)光的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)紅光和綠光的靈敏度。亮度響應(yīng)曲線表明人眼對(duì)波長(zhǎng)為550nm左右的黃綠色最為敏感。5視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知許多具有不同光譜分布的光產(chǎn)生的視覺效果（顏色）是一樣的。即光譜與顏色的對(duì)應(yīng)是多對(duì)一的。光譜分布不同而看上去相同的兩種顏色稱為條件等色（匹配等色）。絕大部分可見光譜對(duì)眼睛的刺激效果都可以用紅（700nm）、綠（546.1）、藍(lán)（435.8nm）三色光按不同比例和強(qiáng)度的混合來等效表示。（三刺激理論）6視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知匹配任意可見光所需的三原色光比例曲線7視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知顏色匹配試驗(yàn)8視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知9視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知從人的主觀感覺角度，顏色包含三個(gè)要素：1、色調(diào)（hue）：色調(diào)反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍(lán)色等。色調(diào)大致對(duì)應(yīng)光譜分布中的主波長(zhǎng)。10視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知2、飽和度（Saturation）飽和度是指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。高飽和度的彩色光可因摻入白光而降低純度或變淺，變成低飽和度的色光。100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光的純色光。11視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知3、明亮度（luminance）明亮度是光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺。一般來說，彩色光能量大則顯得亮，反之則暗。大量試驗(yàn)表明，人的眼睛能分辨128種不同的色調(diào)，10－30種不同的飽和度，而對(duì)亮度非常敏感。人眼大約可以分辨35萬種顏色。12顏色模型顏色模型（colormodel）是用來精確標(biāo)定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義。某種顏色模型所標(biāo)定的所有顏色就構(gòu)成了一個(gè)顏色空間。顏色空間通常用三維模型表示，空間中的顏色通常使用代表三個(gè)參數(shù)的三維坐標(biāo)來指定對(duì)于人來說，可以通過色調(diào)、飽和度和亮度來定義顏色（HSL顏色模型）；對(duì)于顯示設(shè)備來說，可以用紅、綠、藍(lán)磷光體的發(fā)光量來描述顏色（RGB顏色模型）；對(duì)于打印設(shè)備來說，可以使用青色、品紅、黃色和黑色顏料的用量來指定顏色（CMYK顏色模型）。13

理論上絕大部分可見光譜都可用紅、綠和藍(lán)(RGB)三色光按不同比例和強(qiáng)度的混合來表示。顏色C＝R(紅色的百分比)＋G(綠色的百分比)＋B(藍(lán)色的百分比)

RGB模型稱為相加混色模型，用于光照、視頻和顯示器。例如，顯示器通過紅、綠和藍(lán)熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生彩色。RGB顏色模型(三基色原理)14CMYK顏色模型在理論上，絕大多數(shù)顏色都可以用三種基本顏料（青色cyan、品紅magenta、和黃色yellow）按一定比例混合得到。理論上，青色、品紅和黃色三種基本色素等量混合能得到黑色。但實(shí)際上，因?yàn)樗写蛴∮湍紩?huì)包含一些雜質(zhì)，這三種油墨混合實(shí)際上產(chǎn)生一種土灰色，必須與黑色(K)油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色，所以再加入黑色作為基本色形成CMYK顏色模型。CMYK模型稱為相減混色模型。15相加色與相減色的關(guān)系16RGB模型到CMYK模型的轉(zhuǎn)換分色算法（F代表白色）17顏色模型的空間表示RGB彩色空間和CMY彩色空間的表示法18HSL顏色模型在HSL模型中，H定義色調(diào)；S定義顏色的深淺程度或飽和度；L定義亮度。RGB模型和CMYK模型主要是面向設(shè)備的，而HSL模型更容易被人理解和控制。的白光量

19顏色的輸入20●數(shù)字圖像：直接量化的原始信號(hào)●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)單圖形表示圖像的分類21圖像的分類矢量圖與點(diǎn)位圖

矢量圖形（Vectorgraph）是對(duì)圖像抽象化的結(jié)果，反映了圖像最重要的特征，以指令集合的形式出現(xiàn)。矢量圖是用一系列計(jì)算機(jī)指令來表示一幅圖，如畫點(diǎn)、畫線、畫曲線、畫圓、畫矩形等。這種方法實(shí)際上是用數(shù)學(xué)方法來描述一幅圖。矢量圖的優(yōu)點(diǎn)是：（1）縮放、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)時(shí)圖像不會(huì)失真。（2）存儲(chǔ)和傳輸時(shí)數(shù)據(jù)量較小。矢量圖的缺點(diǎn)是：（1）圖像顯示時(shí)花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)。（2）真實(shí)世界的彩色圖像難以轉(zhuǎn)化為矢量圖。22圖像的分類矢量圖與點(diǎn)位圖

點(diǎn)位圖是將一副圖像在空間上離散化，即將圖像分成許許多多的像素，每個(gè)象素用若干個(gè)二進(jìn)制位來指定該像素的顏色或灰度值。點(diǎn)位圖的優(yōu)點(diǎn)是：（1）顯示速度快。（2）真實(shí)世界的圖像可以通過掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備方便的轉(zhuǎn)化為點(diǎn)位圖。點(diǎn)位圖的缺點(diǎn)是：（1）存儲(chǔ)和傳輸時(shí)數(shù)據(jù)量比較大。（2）縮放、旋轉(zhuǎn)時(shí)算法復(fù)雜且容易失真。23圖像的分類矢量圖點(diǎn)位圖24矢量圖形的顯示步驟：用專門的軟件讀取并解釋這些指令；轉(zhuǎn)化成屏幕上顯示的形狀和顏色；使用實(shí)心的或者有等級(jí)深淺的單色或者色彩填充一些區(qū)域；25特性圖形分為二維圖形和三維圖形兩大類。矢量化特點(diǎn)使得圖中各部分可以分別控制。因?yàn)槊總€(gè)部分都用數(shù)學(xué)方法描述，所以可做任意的比例、平移、旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切、裁剪、填充等處理。26矢量圖文件大小計(jì)算舉例存儲(chǔ)一幅由500條直線組成的矢量圖形，每條線的信息可由起點(diǎn)X、起點(diǎn)Y、終點(diǎn)X、終點(diǎn)Y、屬性等5個(gè)項(xiàng)目組成（屬性指線的顏色和寬度等性質(zhì)）。設(shè)屏幕大小為768*512，屬性位用一個(gè)字節(jié)表示。則每條線的存儲(chǔ)空間：

10*2+9*2+8=46bit圖形文件大小：

500*46=2.8k27點(diǎn)陣圖的概念與特性

1.概念在空間和亮度上已經(jīng)離散化了的圖像，又稱位圖、柵圖或像素圖。真實(shí)世界的圖像可以通過掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備方便的轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣圖。矩陣m×n

二值圖0/1黑/白灰度（彩色）圖

2、4、8bit…表示一個(gè)像素2829點(diǎn)位圖圖像的分類灰度圖標(biāo)準(zhǔn)單色圖標(biāo)準(zhǔn)灰度圖30點(diǎn)位圖圖像的分類彩色圖256色標(biāo)準(zhǔn)圖像24位標(biāo)準(zhǔn)圖像31圖像的基本屬性1、分辨率顯示分辨率：指顯示屏上能夠顯示出的象素?cái)?shù)目。同樣大小顯示屏能夠顯示的象素越多，說明顯示設(shè)備的分辨率越高，顯示的圖像質(zhì)量也就越高。（640×480，1024×768）

圖像分辨率：指組成一副圖像的像素的密度，一般用單位長(zhǎng)度上包含像素的個(gè)數(shù)來衡量。常用單位為DPI（dotsperinch），即每英寸多少點(diǎn)。32圖像的基本屬性2、像素深度像素深度是指存儲(chǔ)每個(gè)像素所用的位數(shù)。像素深度決定彩色圖像每個(gè)像素可能有的顏色數(shù)，或者確定灰度圖像每個(gè)像素可能有的灰度級(jí)數(shù)。3、調(diào)色板一個(gè)彩色圖像假如只包含24位真彩色空間中的16個(gè)離散的點(diǎn)（16色圖），則可以建立一個(gè)顏色查找表，表中的每一行記錄一組RGB值，實(shí)際像素的值用來指定該點(diǎn)顏色在查找表中的索引值，這樣就可以大大縮小存儲(chǔ)量。這個(gè)顏色查找表就叫做調(diào)色板。33圖像的基本屬性

4.真彩色、偽彩色與直接色真彩色(truecolor)

：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。也稱為全彩色(fullcolor)

。

如果用RGB8:8:8方式表示一幅彩色圖像，每個(gè)基色分量占一個(gè)字節(jié)，共3個(gè)字節(jié)，每個(gè)像素的顏色就是由這3個(gè)字節(jié)中的數(shù)值直接決定，可生成的顏色數(shù)就是224＝16,777,216種。許多24位彩色圖像是用32位存儲(chǔ)的，這個(gè)附加的8位叫做alpha通道，它的值叫做alpha值，它用來表示該像素如何產(chǎn)生特技效果。

真彩色圖像所需要的存儲(chǔ)空間很大，而人的眼睛是很難分辨出這么多種顏色的，因此在許多場(chǎng)合往往用RGB5:5:5來表示，每個(gè)彩色分量占5個(gè)位，再加1位顯示屬性控制位共2個(gè)字節(jié)，生成的真顏色數(shù)目為215=32K。34偽彩色(pseudocolor)

：每個(gè)像素的顏色不是由每個(gè)基色分量的數(shù)值直接決定，而是把像素值當(dāng)作彩色查找表(colorlook-uptable，CLUT)(調(diào)色板)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。彩色查找表CLUT是一個(gè)事先做好的表，表項(xiàng)入口地址也稱為索引號(hào)。例如16種顏色的查找表，0號(hào)索引對(duì)應(yīng)黑色，...，15號(hào)索引對(duì)應(yīng)白色。彩色圖像本身的像素?cái)?shù)值和彩色查找表的索引號(hào)有一個(gè)變換關(guān)系，這個(gè)關(guān)系可以使用OS定義的變換關(guān)系，也可以使用你自己定義的變換關(guān)系。使用查找得到的數(shù)值顯示的彩色是真的，但不是圖像本身真正的顏色，它沒有完全反映原圖的彩色。3536直接色(directcolor)

：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。與真彩色相比，相同之處是都采用R，G，B分量決定基色強(qiáng)度，不同之處是前者的基色強(qiáng)度直接用R，G，B決定，而后者的基色強(qiáng)度由R，G，B經(jīng)變換后決定。與偽彩色相比，相同之處是都采用查找表，不同之處是后者對(duì)R，G，B分量分別進(jìn)行變換，前者是把整個(gè)像素當(dāng)作查找表的索引值進(jìn)行彩色變換。

37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385.點(diǎn)陣圖文件的大?。簣D像文件的大小是指存儲(chǔ)整幅圖像所占的字節(jié)數(shù)，與圖像分辨率和位深度有關(guān)。文件的字節(jié)數(shù)=圖像分辨率×位深度/8396.點(diǎn)陣圖文件大小計(jì)算設(shè)圖像的垂直方向分辨率為h像素，水平方向分辨率為w像素，圖像深度為c

位，則該圖像所需數(shù)據(jù)空間的大小B

的計(jì)算公式為：

B=(h*w*c)/8Byte40例題：一幅圖像分辨率為640*480的二值圖像，其文件的大小是：

B=(640*480*1)/8=38400Byte

B=(640*480*log2256)/8=307200Byte一幅同樣大小的圖像，若顯示256色，則其文件的大小是：41總結(jié)：點(diǎn)陣圖與矢量圖的比較點(diǎn)陣圖：逼真：真實(shí)世界的圖像通過設(shè)備轉(zhuǎn)化；存儲(chǔ)和傳輸時(shí)數(shù)據(jù)量大；解決辦法：海量存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)壓縮縮放、旋轉(zhuǎn)時(shí)算法復(fù)雜且容易失真。矢量圖：圖形縮放后不變形；局部處理不影響其他部分；42

位圖文件(Bitmap-File，BMP)格式是Windows采用的圖像文件存儲(chǔ)格式，在Windows環(huán)境下運(yùn)行的所有圖像處理軟件都支持這種格式。BMP位圖文件默認(rèn)的文件擴(kuò)展名是bmp或者dib。BMP圖像文件格式

BMP文件大體上分為四個(gè)部分：位圖文件頭BITMAPFILEHEADER位圖信息頭BITMAPINFOHEADER調(diào)色板Palette實(shí)際的位圖數(shù)據(jù)ImageData43BMP圖像文件格式typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{WORDbfType;/*說明文件的類型*/DWORDbfSize;/*說明文件的大小，用字節(jié)為單位*/WORDbfReserved1;/*保留，設(shè)置為0*/WORDbfReserved2;/*保留，設(shè)置為0*/DWORDbfOffBits;/*說明從BITMAPFILEHEADER結(jié)構(gòu)開始到實(shí)際的圖像數(shù)據(jù)之間的字節(jié)偏移量*/}BITMAPFILEHEADER;44BMP圖像文件格式typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORDbiSize;/*說明結(jié)構(gòu)體所需字節(jié)數(shù)*/LONGbiWidth;/*以像素為單位說明圖像的寬度*/LONGbiHeight;/*以像素為單位說明圖像的高速*/WORDbiPlanes;/*說明位面數(shù)，必須為1*/WORDbiBitCount;/*說明位數(shù)/像素，1、2、4、8、24*/DWORDbiCompression;/*說明圖像是否壓縮及壓縮類型*/DWORDbiSizeImage;/*以字節(jié)為單位說明圖像大小*/LONGbiXPelsPerMeter;/*說明水平分辨率，像素/米*/LONGbiYPelsPerMeter;/*說明垂直分辨率，像素/米*/DWORDbiClrUsed;/*說明圖像實(shí)際用到的顏色數(shù)，如果為0則顏色數(shù)為2的biBitCount次方*/DWORDbiClrImportant;/*說明對(duì)圖像顯示有重要影響的顏色索引的數(shù)目，如果是0，表示都重要。*/}BITMAPINFOHEADER;45BMP圖像文件格式調(diào)色板實(shí)際上是一個(gè)數(shù)組，它所包含的元素與位圖所具有的顏色數(shù)相同，決定于biClrUsed和biBitCount字段。數(shù)組中每個(gè)元素的類型是一個(gè)RGBQUAD結(jié)構(gòu)。typedefstructtagRGBQUAD{BYTErgbBlue;/*指定藍(lán)色分量*/BYTErgbGreen;/*指定綠色分量*/BYTErgbRed;/*指定紅色分量*/BYTErgbReserved;/*保留，指定為0*/}RGBQUAD;46BMP圖像文件格式緊跟在彩色表之后的是圖像數(shù)據(jù)字節(jié)陣列。圖像的每一掃描行由表示圖像像素的連續(xù)的字節(jié)組成，每一行的字節(jié)數(shù)取決于圖像的顏色數(shù)目和用像素表示的圖像寬度。掃描行是由底向上存儲(chǔ)的，這就是說，陣列中的第一個(gè)字節(jié)表示位圖左下角的像素，而最后一個(gè)字節(jié)表示位圖右上角的像素。47

GIF（GraphicsInterchangeFormat）格式由CompuServe公司于87年開發(fā)，版本號(hào)GIF87a，89年擴(kuò)充后版本號(hào)為GIF89a。GIF圖像文件以塊(block)為單位存儲(chǔ)信息。一個(gè)GIF文件由表示圖形/圖像的數(shù)據(jù)塊、數(shù)據(jù)子塊以及顯示圖形/圖像的控制信息塊組成，稱為GIF數(shù)據(jù)流(DataStream)。數(shù)據(jù)流中的所有控制信息塊和數(shù)據(jù)塊都必須在文件頭(Header)和文件結(jié)束塊(Trailer)之間。GIF圖像文件格式48GIF圖像文件格式1HeaderGIF文件頭2LogicalScreenDescriptor邏輯屏幕描述塊3GloabalColorTable全局顏色表。。。。。。擴(kuò)展模塊（任選）4ImageDescriptor圖像描述塊5LocalColorTable局部顏色表可6TableBasedImageData表基壓縮圖像數(shù)據(jù)重7GraphicControlExtension圖像控制擴(kuò)展塊復(fù)8PlainTextExtension無格式文本擴(kuò)展塊n9CommentExtension注釋擴(kuò)展塊次10ApplicationExtension應(yīng)用程序擴(kuò)展塊。。。。。。擴(kuò)展模塊（任選）11GIFTrailerGIF文件結(jié)束快49GIF圖像文件格式GIF文件采用了LZW無損壓縮算法來存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。GIF文件允許設(shè)置背景的透明屬性。GIF文件格式可在一個(gè)文件中存放多幅彩色圖像并且制作出幻燈片或者動(dòng)畫效果。GIF文件支持圖像數(shù)據(jù)的交叉存儲(chǔ)方式，這樣一個(gè)大的圖像可以逐步顯示，讓用戶首先看到圖像概貌，然后逐步清晰。GIF文件定義的圖像中可以加入文本。GIF文件格式的特點(diǎn)：50算法概要

JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)是一個(gè)由ISO和CCITT兩個(gè)組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的一個(gè)圖像專家小組，負(fù)責(zé)制定靜態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專家組開發(fā)的算法稱為JPEG算法，并且成為國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)。JPEG是一個(gè)適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像。JPEG不僅適于靜止圖像的壓縮，電視圖像的幀內(nèi)圖像的壓縮編碼，也常采用此算法。JPEG標(biāo)準(zhǔn)還可以大范圍地調(diào)節(jié)圖像壓縮率及其保真度。標(biāo)準(zhǔn)主要采用了兩種基本的壓縮算法，一種是采用以離散余弦變換(DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的DPCM無損壓縮算法。JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)51JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)基于DPCM的無損編碼模式：壓縮比可以達(dá)到2:1?；贒CT的有損順序編碼模式：壓縮比可以達(dá)到10:1以上?；贒CT的遞增編碼模式基于DCT的分層編碼模式JPEG規(guī)定了4種運(yùn)行模式，以滿足不同需要：52JPEG有損順序編碼算法的主要計(jì)算步驟如下：1.將源圖像分成幾個(gè)顏色平面（分量圖像）。2.分成8×8數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向離散余弦變換(FDCT)。2.量化(quantization)。3.Z字形排列量化結(jié)果(zigzagscan)。4.使用差分脈沖編碼調(diào)制(differentialpulsecodemodulation，DPCM)對(duì)直流系數(shù)(DC)進(jìn)行編碼。5.使用行程長(zhǎng)度編碼(run-lengthencoding，RLE)對(duì)交流系數(shù)(AC)進(jìn)行編碼。6.熵編碼(entropycoding)。JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)53JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)54譯碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。IDCTJPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)55正向離散余弦變換對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量，把整個(gè)分量圖像分成8×8的圖像塊，如圖所示，并作為兩維離散余弦變換DCT的輸入。通過DCT變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。DCT變換使用下式計(jì)算逆變換使用下式計(jì)算JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)56量化對(duì)于有損壓縮算法，JPEG算法使用如圖所示的均勻量化器進(jìn)行量化，量化步距是按照系數(shù)所在的位置和每種顏色分量的色調(diào)值來確定。

JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)57量化因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度信號(hào)比對(duì)色差信號(hào)更敏感，因此使用了兩種量化表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼對(duì)低頻分量的圖像比對(duì)高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)58DC系數(shù)DPCM編碼和AC系數(shù)Z形排列之后采用RLE編碼JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)59熵編碼

使用熵編碼還可以對(duì)DPCM編碼后的直流DC系數(shù)和RLE編碼后的交流AC系數(shù)作進(jìn)一步的壓縮。

JPEG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種熵編碼算法：哈夫曼編碼和自適應(yīng)算術(shù)編碼。哈夫曼編碼采用的一般是固定的哈夫曼編碼表，而不是臨時(shí)統(tǒng)計(jì)出來的，并且對(duì)亮度分量和色度分量采用了不同的哈夫曼表。JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)60基于DPCM的無損編碼模式：主要采用了三鄰域二維預(yù)測(cè)編碼和熵編碼。無失真編碼器源圖像數(shù)據(jù)壓縮的圖像數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)器熵編碼器表說明DPCM預(yù)測(cè)編碼框圖JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)61JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)基于DCT的遞增編碼模式：此模式與順序模式編碼步驟基本一致，不同之處在于遞增模式每個(gè)圖像分量的編碼要經(jīng)過多次掃描才完成。第一次掃描只進(jìn)行一次粗糙的壓縮，然后根據(jù)此數(shù)據(jù)先重建一幅質(zhì)量低的圖像，以后的掃描再作較細(xì)的掃描，使重建圖像質(zhì)量不斷提高，直到滿意為止。遞增模式分為兩種：（1）按頻段累進(jìn)。（2）按位累進(jìn)。62JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)基于DCT的分層編碼模式：（1）降低原始圖像的空間分辨率。（2）對(duì)已經(jīng)降低分辨率的圖像按照順序編碼模式進(jìn)行壓縮并存儲(chǔ)或傳輸。（3）對(duì)低分辨率圖像進(jìn)行解碼，然后用插值法提高圖像的分辨率。（4）將分辨率已經(jīng)升高的圖像作為原圖像的預(yù)測(cè)值，并把它與原圖像的差值進(jìn)行基于DCT的編碼。（5）重復(fù)步驟3、4直到圖像達(dá)到完整的分辨率。63JPEG圖像文件格式JPEG標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)沒有對(duì)JPEG文件格式作出明確的定義，現(xiàn)在被廣泛采用的是1992年9月由C-CubeMicrosystems公司提出的JPEG文件交換格式（JPEGFileInterchangeFormat，JFIF），版本號(hào)為1.02。JFIF文件格式直接使用JPEG標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用程序定義的許多標(biāo)記，因此JFIF格式成了事實(shí)上JPEG文件交換格式標(biāo)準(zhǔn)。

JEPG文件大體上可以分成兩個(gè)部分：標(biāo)記碼（tag）和壓縮數(shù)據(jù)。標(biāo)記碼部分給出了JPEG圖像的所有信息，如圖像的寬、高、Huffman表、量化表等等。64JPEG圖像文件格式JPEG文件使用的顏色空間是電視圖像信號(hào)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)ITU-RBT601推薦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的YCbCr彩色空間。從RGB轉(zhuǎn)換成YCbCr的計(jì)算公式如下：Y=0.299R+0.587G+0.114BCb=-0.1687R-0.3313G+0.5B+128Cr=0.5R-0.4187G-0.0813B+12865●A4幅面(橫)24bit彩色300dpi分辨率圖像數(shù)據(jù)量對(duì)比.jpg

883KB損失15%色重復(fù)保存,損失加劇.gif

4,501KB256色格式轉(zhuǎn)換容易失真.bmp

25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.tga

25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.pcd

25,481KB真彩色●

數(shù)據(jù)量大.tif

25,697KB真彩色●數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)對(duì)比66圖形圖像設(shè)備與原理67一、輸入設(shè)備1.鼠標(biāo)（跟蹤球、操作桿）2.光筆：能檢測(cè)出光的筆（定位，識(shí)取，筆劃跟蹤等功能）3.手寫板和手寫筆包括：電阻式壓力板、電磁式感應(yīng)板和電容式觸控板684.坐標(biāo)數(shù)字化儀/圖形板（結(jié)合畫筆使用）5.觸摸屏（電阻、電容、紅外線、表面聲波、壓力矢量）手擋住紅外線紅外發(fā)射管紅外接收管人體電場(chǎng)形成鍋臺(tái)電容低電壓交流電場(chǎng)696.掃描儀（Scanner）利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過掃描儀光電的移動(dòng)或原稿的移動(dòng)，把黑白或彩色的原稿信息數(shù)字化后輸入到計(jì)算機(jī)中。所形成的是點(diǎn)陣圖。70掃描儀的種類手動(dòng)式掃描儀平面式掃描儀滾筒式掃描儀膠片掃描儀便挾掃描儀71掃描儀技術(shù)參數(shù)幅面，如A3、A4光學(xué)分辨率，如1200dpi*2400dpi掃描分辨率，如600dpi*1200dpi灰度與色彩，如256級(jí)灰度，24位真彩色掃描速度與計(jì)算機(jī)接口，如SCSI、USB、打印口727.攝像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)數(shù)字照相機(jī)原理

數(shù)字照相機(jī)不用膠片，而使用CCD陣列，把來自CCD陣列的電壓信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，變換成圖像的像素值。

CCD：電荷耦合器件，把光轉(zhuǎn)換為不同強(qiáng)度的電荷。73二、輸出設(shè)備圖形繪制設(shè)備：打印機(jī)和繪圖儀點(diǎn)陣針式打印機(jī)打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)靜電繪圖儀繪圖儀筆式繪圖儀74顯示設(shè)備：（1）陰極射線管顯示器

CRTCathodeRayTube組成部分：電子槍、偏轉(zhuǎn)裝置、熒光屏75

單色CRT加電后，電子槍發(fā)射電子束，經(jīng)偏轉(zhuǎn)裝置調(diào)整方向，射到熒光屏上。熒光屏內(nèi)壁涂有熒光粉，將電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光能。電子束強(qiáng)度等級(jí)不同，光的強(qiáng)弱不同，從而產(chǎn)生灰度級(jí)。76

彩色CRT有三支電子槍，分別對(duì)應(yīng)紅綠藍(lán)三基色的強(qiáng)弱。三色熒光粉按三基色疊加原理產(chǎn)生彩色圖像。77（2）平板顯示器FPD

一般指顯示器深度小于顯示屏幕對(duì)角線1/4長(zhǎng)度的顯示器件。

a.液晶顯示器LCD

液晶：液態(tài)晶體，一種有機(jī)化合物；本身不發(fā)光，需背光源；具有光學(xué)各向異性，能調(diào)制外照光實(shí)現(xiàn)信息顯示。觀察方向光源液晶層：液態(tài)晶體在電場(chǎng)作用下改變狀態(tài)78

b.等離子體顯示器PDP

利用惰性氣體在一定電壓作用下產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)。彩色PDP技術(shù)與熒光燈顯示原理相同：氣體放電產(chǎn)生紫外線紫外線激發(fā)熒光粉熒光粉發(fā)射可見光（三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三色，每基色實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度）結(jié)