數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用 課件 第3-5章 數(shù)字媒體設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機圖形處理技術(shù)

第三章數(shù)字媒體設(shè)計基礎(chǔ)高等學(xué)校動畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01版式編排設(shè)計PARTONE版式編排設(shè)計版式編排設(shè)計

廣泛應(yīng)用于書刊、報紙、雜志、招貼、廣告等領(lǐng)域。版式編排設(shè)計

是指在形、色、空間和動勢等視覺要素與構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上，對它們的組合規(guī)律、各種表現(xiàn)可能性及其與內(nèi)容的關(guān)系進行探討，是現(xiàn)代設(shè)計的重要組成部分，是視覺傳達的重要手段。1.版式編排設(shè)計的概念和意義版式可解釋為版面的格式編排是將特定的視覺信息要素，如文字、圖形、圖片、色彩、符號等在版面中進行編輯和安排，是制作和建立有序版面的理想方式。版式編排設(shè)計是指根據(jù)主題表達的要求，在有限的版面空間里將諸多視覺要素有組織、有秩序地編排組合，從而使畫面產(chǎn)生新的形象和風貌。版式編排設(shè)計

對于出版物版面意義重大，出色的版式編排設(shè)計能夠通過對版面內(nèi)容的合理組織及各要素的合理編排，使版面的視覺表達更有效，易讀性更強，信息傳達效果更好。2.版式編排設(shè)計的原則設(shè)計主題

一般位于版面的重點視覺區(qū)域，是版面的精髓所在。為了更好地進行信息傳達需要做到主題鮮明突出，一目了然，從而最大限度地提升版面吸引力，達到版面構(gòu)成的最終目標。主題鮮明突出是設(shè)計思想的最佳體現(xiàn)。1突出設(shè)計主題2.版式編排設(shè)計的原則將文字、圖形、圖片、色彩、符號等元素通過點、線、面組合與排列

輔之以夸張、比喻.象征的手法來體現(xiàn)視覺效果，可使版面內(nèi)容的傳遞更具藝術(shù)性，做到意新、形美，具有美感情趣.讀者可從中獲得美的享受。2提升版面美感版面構(gòu)成中的越味性主要是指一種活潑性的版面視覺語言

可通過寓言、幽默和抒情等表現(xiàn)手法來提升趣味性。獨創(chuàng)性指的是版式編排設(shè)計需突出個性化特征，在版面構(gòu)成中增加獨創(chuàng)性和去一般化，以贏得讀者青睞。3趣味性與獨創(chuàng)性2.版式編排設(shè)計的原則形式與內(nèi)容的統(tǒng)一要求版面最終效果必須符合設(shè)計的主題思想

這是版面構(gòu)成的根基。只有把形式與內(nèi)容合理地統(tǒng)一，強化整體布局，才能提升版面的悅目度和閱讀的愉悅性。一個優(yōu)秀的版式設(shè)計會在不露痕跡的情況下將所有的編排要素融合到一個整體中，以整體的形式和張力傳遞出視覺信息。協(xié)調(diào)感是指各種編排要素在版面中的結(jié)構(gòu)以及色彩上的關(guān)聯(lián)性，是使版面具有秩序美、條理美，從而獲得良好的視覺效果的關(guān)鍵。4統(tǒng)一性與協(xié)調(diào)感3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素在版面中

點一般是指較小的形象，例如，一個字母、一個小色塊、一個很小的圖形等。而線往往是指一行文字、一條空白或一條色帶等。任何設(shè)計形式，在視覺空間上都是由點、線、面這三種基本元素構(gòu)成的

點、線、面是版式編排設(shè)計的主要語言，無論多么復(fù)雜的版面，歸根結(jié)底，都可以簡化歸納為點、線、面的構(gòu)成。許多文字的集合或數(shù)行字的組合可以看成面

一張圖片也可以看成面。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素點是指版面中較小的形象

是版面中最基本的要素。在版面中，點的表現(xiàn)具有多樣性，可以是單個字母、小幅圖像或其他任何具有相似特征的版面元素。點有各種形狀，起著平衡、豐富、活躍版面的作用。根據(jù)大小、方向及位置的不同，點在版面上形成的視覺效果具有差異性，由此帶給讀者不同的心理體驗和感受。1版式編排設(shè)計中的點構(gòu)成點可以表現(xiàn)為焦點，成為版面的視覺中心也可以配合其他視覺元素，起到均衡版面的輔助作用。組合起來的點，隨著排列秩序和數(shù)量上的變化可以轉(zhuǎn)換為線或者面，成為版面的肌理或者視覺的重要組成部分。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素當多個點按照某個路徑排列時就會形成線的感覺

這便是點的線化。將點按照平面或者曲面進行排列，可以有不同大小、深淺的變化，即形成點的面化。點的線化能平衡版面構(gòu)成，使版面更有動感。點的面化能增強版面層次感，使版面更形象，更具立體感。1版式編排設(shè)計中的點構(gòu)成版式編排設(shè)計中點的變化是非常靈活的其編排方式主要有密集和分散兩種類型。密集型編排就是數(shù)量眾多的點以聚集的方式進行編排，使版面具有較強的視覺注目度。分敬型編排是運用剪切或分解的基本手法破壞整體形態(tài)，實現(xiàn)點的分散型排列。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素2版式編排設(shè)計中的線構(gòu)成除參與視覺元素的造型外，線還可以主導(dǎo)或輔助版面的結(jié)構(gòu)起到界定、連接、分割版面的視覺作用。線的分割使版面保持良好的視覺秩序，同時也能產(chǎn)生空間層次感。分割版面時應(yīng)充分考慮元素間的主次關(guān)系，保證版面良好的秩序感，以獲得協(xié)調(diào)的版面效果。線介于點和面之間，在版面上有位置、長度、寬度、方向、形狀和情感上的屬性

起著連接分割、平衡的作用。形態(tài)上，線分為直線和曲線，二者直接決定版面的視覺基本趨勢。性質(zhì)上，線包括實線和虛線，實線為版面中的顯性線，虛線是版面中各元素彼此呼應(yīng)形成的潛在的視覺聯(lián)系，在版面中呈隱性狀態(tài)，例如，版面中潛在的網(wǎng)格線，這種隱性的線通過相似性被人們感知，是一種微妙的視覺布置。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素2版式編排設(shè)計中的線構(gòu)成①等量分割等量分割是指分割出來的每個部分的分量相同。這種分割方式在形狀上沒有嚴格的限制，而形式上富于變化。等量分割又可分為等形等量分制和不等形等量分制。等形等量分制后的版面在形狀和面積上大致相等，這種版式結(jié)構(gòu)較為嚴謹，給人一種和諧、統(tǒng)一的視覺效果。不等形等量版面分割由于沒有形的限制，表現(xiàn)出更強的結(jié)構(gòu)靈活性和編排自由性，給人一種秩序上的平衡美感。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素2版式編排設(shè)計中的線構(gòu)成②圖文分制圖文混排是版式編排設(shè)計中常見的組合方式。圖文混排首先要保證二者不能互相干擾，以免影響版面統(tǒng)一性和閱讀流暢性，這就需要對圖文進行一定的分制，以使版面獲得流暢、清晰的秩序，更富有條理性。③引導(dǎo)作用線還可以引導(dǎo)人們的視線按照一定的方向進行移動，使版面元素聯(lián)系更緊密閱讀更流暢。線的引導(dǎo)性有利于制造版面的新鮮感。需要注意的是，線的指示位置一定要明確，避免讓人難以理解。同時還要統(tǒng)一線的角度和長度，盡量使其保持一致，以使版面顯得更加整齊統(tǒng)一。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素3版式編排設(shè)計中的面構(gòu)成同時，面也具有大小、色彩、肌理等變化是版面風格的決定性因素。在版面中，面可以表現(xiàn)為大幅圖像、夸張的視覺符號或者文字，也可以表現(xiàn)為背景或空白的虛面。面在版面中是指具有明顯長度和寬度的形象

如一張圖片或一塊文字的集合，由于它占有的面積最大，所以在視覺上比點、線要強烈。同時，面也是各種基本形態(tài)中最富有變化的。從形狀上看，面包括幾何形態(tài)和自由形態(tài)兩類。幾何形態(tài)呈現(xiàn)出秩序與韻律的視覺感受，而自由形態(tài)更為活潑和主動。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素3版式編排設(shè)計中的面構(gòu)成①面的分割構(gòu)成將一張或多張圖片整齊有序地排列在版面上，形成分割編排的版面，極具整體感和秩序感，給人穩(wěn)定、銳利、嚴肅的視覺效果。②面的情感構(gòu)成面可以用來塑造多重情感，展現(xiàn)不同的性格和豐富的內(nèi)涵，帶給人穩(wěn)重、強勢、開闊、立體、飽滿等視覺感受。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素4版式編排設(shè)計中的空間表現(xiàn)而對于書籍、包裝等形態(tài)的版式編排設(shè)計而言，立體與空間是真實存在的設(shè)計環(huán)境編排必須符合這種設(shè)計環(huán)境的特性，將處于立體和空間內(nèi)的視覺元素有機結(jié)合，從而形成有序合理的體積與空間表達。版面是由不同元素合理搭配形成的。除基本的點、線、面構(gòu)成元素外，版面空間也是其重要的編排構(gòu)成。我們生活在三維立體的空間中，而版式編排是在二維空間里創(chuàng)作的

因此，對于版式編排而言，立體與空間是一種虛擬的視覺表達，是版面元素通過一定規(guī)律和光影變化手段營造出的體積關(guān)系與空間層次，而這源于我們生活中的視覺經(jīng)驗，將其運用到版式編排設(shè)計中，使版面具有遠.中、近的層次感，形成了趣味性表達。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素4版式編排設(shè)計中的空間表現(xiàn)①比例關(guān)系的空間層次構(gòu)成元素的面積大小形成比例關(guān)系的空間層次。版式編排時應(yīng)放大主體形象，縮小次要形象，從而在版面上形成良好的主次、強弱的空間層次關(guān)系，使版面主體突出，節(jié)奏明快，富有韻律感。②位置關(guān)系的空間層次位置關(guān)系的空間層次是在文字與圖形的前后、上下排列中產(chǎn)生的版式編排時應(yīng)將重要的信息安排在注目度高的位置，其他信息安排在注目度相對較低的位置，從而形成版面的空間層次感。此外，通過對版面元素的疊壓編排，也能形成很強的層次感，但信息的注目度卻相對較低。3.版式編排設(shè)計的構(gòu)成要素4版式編排設(shè)計中的空間表現(xiàn)③色調(diào)明暗關(guān)系的空間層次色調(diào)明暗關(guān)系的空間層次是指由色調(diào)的黑、白、灰所形成的遠、中、近的空間層次。無論有色版面，還是無色版面，都可以歸納為黑、白、灰的空間構(gòu)成。一般來說，版面中感覺最強烈的是白色，其次為黑色，而灰色的感覺最遲鐘，所以可以認為白色是版面的近景，灰色為中景，黑色為遠景。④肌理的空間層次肌理的空間層次主要表現(xiàn)為肌理的粗細、質(zhì)感與色彩的變化，它能使平面拉大層次，使版面富有立體感。02字體設(shè)計PARTTWO1.字體例如，中文宋體給人以大方、典范的感覺;

黑體則給人以簡潔、明了之感；而手寫字體富有更強的自由性，帶有強烈的感情色彩。字體是指文字的風格樣式，是文字的外在表現(xiàn)。

不同的字體代表不同的風格。不同字體的不同造型，同一文字的不同編排

都會傳遞出不同的情感意味。因此，要根據(jù)版面的具體風格和設(shè)計主題來選擇合適的字體，使版面的文字與內(nèi)容達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一情感表達更為順暢。1.字體1字體設(shè)計的原則①語義性文字是語言的物化形式，目的在于傳遞信息，因此，字體設(shè)計無論怎么變化都應(yīng)該準確體現(xiàn)出文字內(nèi)容的語義信息，好的字體設(shè)計常常以富有感染力的方式引導(dǎo)受眾關(guān)注義字指向的內(nèi)容?？傮w來說，不同的字體設(shè)計，無論是手寫體、印刷體還是其他變體字

都應(yīng)該遵循字體設(shè)計的以下三個原則。1.字體1字體設(shè)計的原則②可識別要準確地傳達語義信息，字體設(shè)計就必須符合文字的字形特點。無論如何調(diào)整筆畫曲直，如何界定結(jié)構(gòu)空間，設(shè)計完成后，字形上都應(yīng)該做到清晰正確，不會誤導(dǎo)信息。③視覺性設(shè)計字體不僅要表現(xiàn)出筆畫的結(jié)構(gòu)特點，而且要傳導(dǎo)出獨特的精神氣質(zhì)，以引起視覺上的關(guān)注。1.字體2字體類型①東方語系的字體類型東方語系的文字以漢字為主。漢字經(jīng)歷了甲骨文、大篆、小篆、隸書、楷書、行書、草書等諸多變化，已形成了較為穩(wěn)定的文字系統(tǒng)。在一般的計算機字體庫中,有宋體、黑體、圓體、書體等幾大類。其中宋體類又分為粗宋、細宋、中宋、宋體、仿宋等。黑體類也分為粗黑、細黑、中黑、黑體、雅黑等。圓體類分為粗圓、細圓、中圓、特圓等。書體類分為隸書、楷書、行楷、行書等。一般來說，表意文字的造型主要基于字的骨架結(jié)構(gòu)

構(gòu)造骨架的線條是字體變化的關(guān)鍵，如中、日、韓等東方語系的文字。表音文字主要是字母結(jié)構(gòu)，其造型大多數(shù)以水平線為基準，字體設(shè)計主要圍繞平行線的位置進行改變，如歐美等西方語系的文字。1.字體2字體類型②西方語系的字體類型西方語系的文字以字母文字為主，字體大致可分為村線體或無襯線體、哥特體、手寫體、裝飾體等幾種類型。其中，襯線體又分為支架襯線體、發(fā)絲襯線體和板狀襯線體。無襯線體是受板狀襯線體的影響發(fā)展出來的一種新字體。③字體的搭配組合字體的搭配組合，一方面要避免字體風格的抵觸，形成視覺上的混亂另一方面又要區(qū)分出層次，避免版式上的單調(diào)。一般而言，字體搭配應(yīng)遵循以下原則:在一組風格統(tǒng)一的設(shè)計作品中，字體種類不宜過多，最好不要超過三種，以免視覺上難以協(xié)調(diào);同類字體可通過線條粗細、大小和色彩變化獲得豐富多樣的效果;標題文字可以寬粗多變，正文字體則應(yīng)單一簡潔，以便于閱讀:有效安排文字編輯的外部空間;字體的選擇與圖形的選擇應(yīng)存在某種程度的契合。1.字體2字體類型特定字的設(shè)計多種多樣

主要是根據(jù)字的意象品格，輔之豐富的聯(lián)想，別出心裁地展現(xiàn)文字以及主題的內(nèi)涵，既可以在印刷體的基礎(chǔ)上局部調(diào)整以創(chuàng)造新的式樣，如加強、減弱或者彎曲局部線條，調(diào)整結(jié)構(gòu)空間的外形以及疏密布局，也可以從美化的角度出發(fā)，將文字與自然物象形態(tài)相結(jié)合。例如，添加一些具象性圖形來形成半文半圖的效果使文字的外形與具體物象相結(jié)合，形成一種新的視覺印象。2.字號、字距及行距1字

號字號指字的大小

具體是指從文字的最高端到最低端的距離。計量字體大小的制度有號數(shù)制、級數(shù)制和點數(shù)制，其中號數(shù)制是最常用的，簡稱為字號。一般來說，文字大小比率越大，版面就越顯動感和變化；文字大小比率越小，版面就越顯得平穩(wěn)和安靜。當標題字號是正文字號的兩倍左右時，視覺上就會比較舒服。2.字號、字距及行距2字

距字距指字與字之間的距離

是一種十分微妙的關(guān)系，也是文字編排的重要組成部分。因為它不僅關(guān)系到閱讀的方便性，還能體現(xiàn)出版面風格。出于設(shè)計的需要，版面中的字距經(jīng)常被有意拉大或縮小字距越大，單個字的獨立性就越強，一行文字的字數(shù)就越少，視感就越輕松，容易產(chǎn)生典雅精致的視覺效果，缺點是閱讀的速度會減慢;字距越小，視感就越緊密，整合的效果就越強，缺點是容易造成視覺混亂。2.字號、字距及行距3行

距行距是指兩行文字之間的距離

按照一般的要求，行距應(yīng)略大于字距，以獲得良好的閱讀和視覺效果。行距大小得當，有助于清晰流暢的閱讀，若行距過寬，則視覺的連續(xù)性會受到影響；若行距過窄，則上下的文字會互相干擾影響閱讀。行距的設(shè)置并不是固定不變的，應(yīng)根據(jù)具體的情況來把握，只要在整體節(jié)奏上保持一致并使視覺上感到舒適即可。3.文字的編排形式一要遵循視覺均衡的原則，字符應(yīng)在視覺上對齊，字與字之間、行與行之間應(yīng)以視覺習(xí)慣進行間隔；二要使文字編排與文本內(nèi)容保持恰當?shù)穆?lián)系;三要注意文字編排的節(jié)奏感使之易讀且富有韻味。目錄的編排設(shè)計，應(yīng)重點突出，導(dǎo)航清晰。文字的編排

3.文字的編排形式1左右對齊左右對齊是指文字從右端到左端的長度統(tǒng)一

這種文字組合使字體整齊、嚴謹而美觀，是最常見的排版格式。對文字進行左右對齊的編排中應(yīng)注意對兩端連字符號的處理左右對齊的版式又可分為橫向排列與縱向排列兩種。3.文字的編排形式2左對齊與右對齊左對齊與右對齊的編排方式追求的是文字一端的對齊

采用這種文字編排方式能使結(jié)構(gòu)松緊有度、虛實結(jié)合，參差不齊的文字組合使版面充滿節(jié)奏感。同時，這種對齊方式使文字在行首或行尾產(chǎn)生一條自然的垂直線，使版面在變化中給人一種規(guī)整的視覺效果。左對齊的文字編排方式更加符合人們的閱讀習(xí)慣給人以親切自然之感，使閱讀更加通暢輕松。右對齊的編排方式與人們的視覺習(xí)慣相反，造成閱讀體驗大打折扣，但這種對齊方式會使版面顯得新穎、有格調(diào)，具有強烈的現(xiàn)代感。3.文字的編排形式3行首對齊與行尾對齊行首對齊:

橫排一般左對齊，豎排一般齊頭，行尾不必對齊，可以隨意一些。讀者一般是從左至右、從上到下進行閱讀的，行首對齊，不會影響眼睛瀏覽的順暢，并且由于行尾的不拘，可以形成錯落有致的節(jié)奏，不至于過分呆板。行尾對齊:橫排一般右對齊，豎排一般齊尾，行首不必對齊。這種對齊方式一般會結(jié)合圖形，適用于少量文字的設(shè)計。3.文字的編排形式3居中對齊居中對齊是指文字的排列以版面的中心線為準

左右兩端的文字字距大致相等。這種文字排列方式使視線更加集中中心更為突出，并且加強版面的整體感，具有簡潔、莊重而優(yōu)雅的視覺效果。03色彩的選擇PARTTHREE色彩的選擇色彩過于刺眼

心理上就會產(chǎn)生抵制。色彩對比過弱，視覺上就比較消極。相對于文字與圖形來說

色彩與視覺發(fā)生的關(guān)系更直接、更迅速。當眼睛遇到新物體時，首先獲得的就是色彩印象，色彩搭配合理，視覺上就比較舒服。色彩的選擇1色彩在版式編排設(shè)計中的作用在版式編排設(shè)計中

色彩既可以傳遞情感，也可以制造不同的視覺效果;既可以用于文字，以加強區(qū)分度，也可以用于圖形，以增強表現(xiàn)力。色彩在版式編排設(shè)計中的作用有以下三點。①情感作用不同的色彩或同一種色彩處于不同的環(huán)境，會帶給人們帶來不同的心理感受或者華麗、質(zhì)樸，或者明朗、深邃。在版式編排設(shè)計中，只有充分理解和運用色彩的特點和屬性，才能更好地體現(xiàn)設(shè)計意圖，突出設(shè)計主題。色彩的選擇1色彩在版式編排設(shè)計中的作用②象征意義色彩的象征意義主要受社會環(huán)境或生活經(jīng)驗的影響，例如，紅色使人產(chǎn)生喜慶與積極的感覺，而黑色則給人莊重、肅穆之感。在版式編排設(shè)計中，通過運用色彩的象征意義可以更好地體現(xiàn)設(shè)計主題。③強調(diào)重點選用不同的色彩，利用色彩在色相、明度、純度上的差異對版面內(nèi)容進行有效區(qū)分，可使重要信息從版面眾多元素中脫穎而出，達到引人注目的目的。色彩的選擇2色彩三要素正常人的眼睛可以分辨出幾十萬種不同的色彩

這種分辨主要是根據(jù)色彩的色相、明度和純度之間的關(guān)系進行的，因此，色相、明度和純度被稱為色彩的三要素。①色相色相是色彩的首要特征，是色彩呈現(xiàn)出來的質(zhì)的面貌，是一種色彩區(qū)別于另一種色彩的基本立足點。自然界中的色相無限豐富，如朋脂紅、淺鉻黃、紫羅蘭、寶石綠、普藍、銀灰等。一般來說，為了便于歸納色彩，需要將具有共性因素的色彩歸類，如把朱紅、鍋紅、胭脂紅、玫瑰紅和土紅等歸為紅色系等。色相秩序根據(jù)太陽光譜的波長順序排列，即紅、橙、黃、綠、藍、紫，在色環(huán)中所取的顏色一般是各色系中最突出的、純度最高的典型色相。色彩的選擇2色彩三要素②明度明度是指色彩的明暗程度。明度由光的振幅決定。振幅寬則亮度高，振幅窄則亮度低。就色相而言，以各系的標準色為準，黃色的明度最高，紫色的明度最低。在同類色中，越接近白則明度越高，越接近黑則明度越低。明度高的色彩會給人以明快、優(yōu)雅、活潑之感，明度低的色彩會給人以深沉、厚重、憂郁之感。③純度純度是指色彩所含的單色相飽和程度，即鮮艷度，也稱彩度。從光的角度講，光波波長越單一，色彩純度越高。光波波長越混雜，色彩純度越低。就色相而言，以標準色為準紅色的鮮艷度最高，綠色的鮮艷度最低，因此，在公共場合中，紅色的標識常常具有警示意義，面綠色的標識，因其色彩柔和，常常與和平、順利的寓意相關(guān)。色彩的選擇3版面與色彩色彩具有鮮明的性格特征，包含一定的象征意義。

例如，紅色給人以熱情、力量之感，常用來表現(xiàn)喜慶和革命;藍色給人以深沉、安靜之感，常用來表現(xiàn)理性和純凈;綠色給人以生機勃勃之感，常用來表現(xiàn)和平與生命的題材。。而且，除共通的感受外由于生活經(jīng)驗、年齡性別、風俗習(xí)慣和宗教信仰的不同，不同人對色彩還會有不同的情感。在版式設(shè)計中，恰到好處地構(gòu)建色彩關(guān)系，利用色彩的性格特點，不僅可以增強版面的美感，而且可以以直觀的形式傳遞主題信息。色彩的選擇3版面與色彩①版式設(shè)計中的色相對比在牛頓色環(huán)中，相距越遠的色相對比度越高，視覺上越炫目，其中星180°相對的兩個色相一般是補色關(guān)系，對比最為強烈，識別度也最高。在色環(huán)中相鄰的色彩色差比較小，對比也比較弱，可以獲得很強的整體感。以色相對比為主要特點的版式設(shè)計，應(yīng)綜合考慮版面的主題、面積，接受者的文化背景和視覺品味進行創(chuàng)作，如版面中的導(dǎo)讀目錄,般會考慮到色相上的對比。②版式設(shè)計中的明度對比在版式設(shè)計中，明度對比的強弱取決于明暗層次的跨度，跨度越大，明暗對比越強，層次就越分明。跨度越小，明暗對比越弱，層次就越微妙細膩。以明度為主的色調(diào)可以分為高長調(diào)、高短調(diào)、中短調(diào)、中長調(diào)、低長調(diào)和低短調(diào)等，一般而言，高調(diào)明朗清晰，低調(diào)沉著厚重。色彩的選擇3版面與色彩③版式設(shè)計中的純度對比版式設(shè)計中的純度對比其實就是色彩鮮艷程度的對比，取決于純度級別的差異。純度對比越強，給人的感覺越醒目，如給兒童看的版面。純度對比越弱，給人的感覺越含蓄。④版式設(shè)計中的冷暖對比冷暖對比又稱色性對比。色彩的冷暖與人們的日常經(jīng)驗有關(guān)，一般而言，紅、橙、黃容易讓人產(chǎn)生溫暖的感覺，被稱為暖色系。青、藍、紫容易讓人產(chǎn)生涼爽的感覺，被稱為冷色系。冷暖只是相對而言的，同為暖色系或同為冷色系的不同顏色，在比較之后也能區(qū)分出冷暖關(guān)系。色彩的選擇3版面與色彩一個版面就像一個樂章一樣雖然由高低不同的音符組成，但統(tǒng)一為一個主要基調(diào)，版面的主要基調(diào)可以是冷色調(diào)，也可以是暖色調(diào)，可以是亮色調(diào)，也可以是暗色調(diào)，設(shè)計師需要協(xié)調(diào)配置各種色彩，使之既有節(jié)奏跳躍之美，又有和諧統(tǒng)一之韻。第四章數(shù)字圖像處理技術(shù)高等學(xué)校動畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01數(shù)字圖像的概念及生成原理PARTONE1.數(shù)字圖像的概念圖像是客觀對象的一種相似性、生動性的描述或?qū)懻?/p>

是人類社會活動中常用的信息載體。也可以說圖像是客觀對象的一種表示，它包含了被描述對象的有關(guān)信息，是人們最主要的信息源之一.從廣義上講，圖像就是所有具有視覺效果的畫面，包括紙介質(zhì)上的，膠片上的，電視、投影儀或計算機屏幕上的。據(jù)統(tǒng)計，一個人獲取的信息大約有75%來自視覺

在計算機獲取的視覺媒體中，圖像占很大比例。圖像是人類視覺的基礎(chǔ)，是自然景物的客觀體現(xiàn)，是人類認識世界和自身的重要源泉?！皥D”是物體反射或透射光的分布

“像”是人的視覺系統(tǒng)所接收的圖在人腦中形成的印象或認識。照片、繪畫、剪貼畫、地圖、書法作品、傳真、衛(wèi)尾云圖、影視畫面、X光片、腦電圖、心電圖等都是圖像。1.數(shù)字圖像的概念根據(jù)記錄方式的不同，圖像可分為兩大類模擬圖像和數(shù)字圖像。模擬圖像可以通過某種物理量(如光、電等)的強弱變化來記錄圖像亮度信息，如模擬電視圖像。數(shù)字圖像則是用計算機存儲的數(shù)據(jù)來記錄圖像上各點的亮度信息的。模擬圖像又稱連續(xù)圖像，是指在二維坐標系中連續(xù)變化的圖像，即圖像的像點是無限稠密的同時具有灰度值(圖像從暗到亮的變化值)。連續(xù)圖像的典型代表是由光學(xué)透鏡系統(tǒng)獲取的圖像。數(shù)字圖像又稱數(shù)碼圖像或數(shù)位圖像

是由模擬圖像通過數(shù)字化后得到的，以像素為基本元素。數(shù)字圖像可以由許多不同的輸入設(shè)備(如數(shù)碼相機、掃描儀、坐標測量機等)和技術(shù)生成，也可以由非圖像數(shù)據(jù)合成得到，如數(shù)學(xué)函數(shù)、幾何模型等。數(shù)字圖像處理領(lǐng)域就是研究它們的變換算法。2.數(shù)字圖像生成原理光波的頻率比無線電波高很多，波長卻比無線電波短很多

X射線和y射線的頻率更高，波長更短。為了對各種電磁波有一個全面的了解，人們按照波長或頻率、電磁波數(shù)量、能量把這些電磁波排列起來，這就是電磁波譜。人們所處的空間里存在一個較大的交變電磁場

即電磁波，它在真空中的傳播速度約為每秒30萬千米。電磁波包括的范圍很廣，無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線等都屬于電磁波。光是原子或分子內(nèi)的電子運動狀態(tài)改變時所發(fā)出的電磁波

在電磁波譜中，可見光是人們所能感知的極狹窄的一個波段，波長為380~780mm。從可見光向兩邊擴展，波長比它長的稱為紅外線，波長比它短的稱為紫外線。2.數(shù)字圖像生成原理正常視力的人眼對波長約555nm的電磁波最為敏感這種電磁波處于光學(xué)頻譜的綠光區(qū)域照射到物體上的可見光通過數(shù)碼相機等成像設(shè)備聚到CCD或CMOS感光部件上，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過采樣、量化和編碼等過程形成數(shù)字化圖像文件，然后存儲到存儲設(shè)備(如存儲卡等)上。數(shù)字圖像處理是指借助計算機強大的運算能力

運用去噪、特征提取、增強等技術(shù)對以數(shù)字形式存儲的圖像進行加工、處理。數(shù)字圖像處理的目的。2.數(shù)字圖像生成原理①提升圖像的視覺感知質(zhì)量通過亮度、彩色等變換操作，抑制或提升圖像中某些或特定成分的表現(xiàn)力，以改善圖像的視覺感知效果。②提取圖像中的感興趣區(qū)域或特征按照表示方式的不同，提取的特征可分為空間域和頻域兩大類。按照所表達的圖像信息的不同，提取的特征可以分為顏色、邊界、區(qū)域、紋理、形狀及圖像結(jié)構(gòu)等特征，便于計算機分析。③方便圖像的存儲和傳輸為了減少圖像的存儲空間，減少圖像在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的耗時，可首先使用各類編碼方法對圖像進行編碼，然后使用如JPEG、BMP等壓縮標準對圖像進行壓縮。02數(shù)字圖像處理的特點及數(shù)字圖像的分類PARTTWO1.數(shù)字圖像處理的特點與模擬圖像處理相比，數(shù)字圖像處理具有以下特點。①可再現(xiàn)能力強數(shù)字圖像存儲的基本單元是由離散數(shù)值構(gòu)成的像素，其一旦形成則不容易受圖像存儲、傳輸、復(fù)制過程的干擾，即不會因為這些操作而退化。與模擬圖像相比，數(shù)字圖像具有較好的可再現(xiàn)能力。只要圖像在數(shù)字化過程中對原景進行了準確的表現(xiàn)，所形成的數(shù)字圖像在被處理過程中就能保持圖像的可再現(xiàn)能力。②處理精度高在模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的過程中，不免會損失一些細節(jié)信息。但利用目前的技術(shù)，我們幾乎可以將一幅模擬圖像轉(zhuǎn)換為任意尺寸的數(shù)字圖像，數(shù)字圖像可以在空間細節(jié)上任意逼近真實圖像。現(xiàn)代數(shù)字圖像獲取技術(shù)可以將每個像素基元的灰度級量化到32位甚至更多位，這樣可以保證數(shù)字圖像在顏色細節(jié)上滿足真實圖像顏色分辨率的要求。1.數(shù)字圖像處理的特點與模擬圖像處理相比，數(shù)字圖像處理具有以下特點。③適用范圍廣利用數(shù)字圖像處理技術(shù)可以處理不同來源的圖像，也可以對不同尺度的客觀實體進行展示，如既可以展示顯微圖像等小尺度圖像，也可以展示天文圖像、航空圖像、遙感影像等大尺度圖像。這些圖像無論尺度和來源如何，在進行數(shù)字圖像處理時，均會被轉(zhuǎn)換為由二維數(shù)組編碼的圖像形式，因而均可以由計算機進行處理。④靈活性高數(shù)字圖像處理算法不僅包括線性運算，也包括各類可用的非線性運算。現(xiàn)代數(shù)字圖像處理可以進行點運算，也可以進行局部區(qū)域運算，還可以進行圖像整體運算。通過空間域與頻域的轉(zhuǎn)換，我們還可以在頻域進行數(shù)字圖像的處理。上述運算和操作都為數(shù)字圖像處理提供了高度的靈活性。2.數(shù)字圖像的分類在計算機中，為方便對數(shù)字圖像進行處理

可以將靜態(tài)數(shù)字圖像根據(jù)其特性分為天量(Vector)圖和位圖(Bitmap，位圖也稱為柵格圖像。矢量圖是采用一系列繪圖指令來表示一幅圖的

這種方法的本質(zhì)是以數(shù)學(xué)和幾何學(xué)中的公式描述一幅圖像，圖像中的每一個形狀都是一個完整的公式，稱為一個對象。對象是一個封閉的整體，所以定義圖像上對象的變化以及與其他對象的關(guān)系對于計算機來說是簡單的，所有這些變化都不會影響圖像中的其他對象。數(shù)學(xué)形式的矢量圖文件具有兩個顯著的優(yōu)點:數(shù)據(jù)量很小和放大后圖像不會失真。圖像質(zhì)量與分辨率無關(guān)。無論將圖像放大或縮小多少次，它總是以顯示設(shè)備允許的最大清晰度顯示，當計算機計算與顯示一幅圖像時，也往往能看到畫圖的過程。但矢量圖也具有明顯的缺點:不易制作色調(diào)豐富或色彩變化太多的圖像;通真度差:不易在不同的軟件間交換。矢量圖適用于圖形設(shè)計、文字設(shè)計和一些標志設(shè)計、版式設(shè)計等。常用軟件有CorelDraw、Illustrator、Freehand、Xara、CAD等。1矢量圖2.數(shù)字圖像的分類位圖是計算機表示數(shù)字圖像常用的一種類型

根據(jù)顏色和灰度級數(shù)量，可以將位圖分為二信圖像、灰度圖像、索引圖像和RGB彩色圖像4種基本類型。常用的位圖處理軟件是Photoshop和Windows系統(tǒng)自帶的畫圖軟件。目前，大多數(shù)圖像處理軟件都支持這4種類型的圖像。2位

圖①二值圖像二值圖像又稱為線畫稿，即只有黑、白兩種顏色，這種形式通常也稱為黑白藝術(shù)、位圖藝術(shù).位元藝術(shù)。二值圖像的灰度值只有0和1，其中灰度值0代表黑色，1代表白色，故二值圖所對應(yīng)的二維矩陣元素也由0和1構(gòu)成。由于一個像素(陣中的一個元素)的取值只有0和1兩種，所以計算機中二值圖像的數(shù)據(jù)類型采用一個二進制位表示。采用掃描儀掃描圖像時，若設(shè)置為LineArt格式，則掃描儀以1位顏色模式來看待圖像。若采樣點顏色為黑，則掃描儀將相應(yīng)的像素置為，反之置為1。二值圖像通常用于文字、線條圖的掃描識別(OCR)和掩模圖像的仔儲。2.數(shù)字圖像的分類2位

圖②灰度圖像灰度圖像一般是指具有256級灰度值的數(shù)字圖像，只有灰度值而沒有彩色。因此，每個像素的灰度值都是介于黑色和白色之間的256灰度值之一。256級灰度值圖的數(shù)據(jù)類型為8位符號整數(shù)，灰度值0表示純黑色，255表示純白，255之間的數(shù)由小到大表示從純黑到純白之間的過渡色。二值圖像可以看成是灰度圖像的一個特例。在一些軟件中，灰度圖像也可采用雙精度浮點型(double)表示，對應(yīng)的像素值域為0.1)，其中0代表純黑色，1代表純白色，0~1之間的小數(shù)表示不同的灰度等級。2.數(shù)字圖像的分類2位

圖③索引圖像索引圖像的文件結(jié)構(gòu)與灰度圖像和RGB彩色圖像不同，它既包括存放圖像數(shù)據(jù)的二維矩陣也包括一個顏色索引矩陣(稱為MAP陣)，因此稱為索引圖像，又稱為映射圖像。MAP矩陣也可由二維數(shù)組表示，MAP矩陣的大小由存放圖像的知陣元素的值域(灰度值范圍)決定。例如若矩陣元素值域為0~255，則MAP陣的大小為256x3，矩陣的三列分別為R(紅)G(綠)B藍)值。圖像矩陣的每一個灰度值對應(yīng)于MAP中的一行，如某一像素的灰度值為64則表示該像素與MAP短陣的第64行建立了映射關(guān)系，該像素在屏幕上的顯示顏色由MAP矩第64行的R、G、B值疊加而成。也就是說，計算機打開圖像文件時，也同時讀入其索引矩陣，圖像母一像素的顏色以灰度值作為索引，通過檢索MAP矩陣得到實際顏色。在計算機中，索引圖像的數(shù)據(jù)類型一般為8位無符號整型，即MAP陣的大小為256x3因此，一般索引圖像只能同時顯示256種顏色。與灰度圖像一樣，索引圖像的數(shù)據(jù)類型也可采用雙精度浮點型。索引圖像一般用于存放色彩要求比較簡單的圖像，如Windows中色彩構(gòu)成比較簡單的壁紙多采用索引圖像存放，如果圖像的色彩比較復(fù)雜，就要用到RGB彩色圖像。2.數(shù)字圖像的分類2位

圖④RGB彩圖像RGB彩色圖像又稱為真彩色圖像，RGB彩色圖像與索引圖像都是計算機可以處理的彩色圖RGB彩色圖像也同樣以R、G、B三原色的疊加來表示每個像素的顏色。與索引圖像不同的是，RGB彩色圖像每個像素的顏色值(由R、G、B三原色表示直接存放在圖像矩陣中，不需要進行索引。由于數(shù)字圖像以二維矩陣表示，而每像素的顏色需由R、G、B這3個分量來表示因此RGB彩色圖像矩陣需要采用三維矩陣表示，即MXNX3矩陣，M、N分別表示圖像的行數(shù)列數(shù)，3個MXN二維矩陣分別表示各個像素的R、G、B顏色分量。RGB彩色圖像的數(shù)據(jù)類型般為8位無符號整型，通常用于表示和存放真彩色圖像，當然也可以存放灰度圖像。2.數(shù)字圖像的分類2位

圖④RGB彩圖像雖然索引圖像和RGB彩色圖像都可以存放彩色圖像，但兩者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，因此存在明顯差別。由于索引圖像所表示的顏色數(shù)量是由MAP矩陣的大小決定的，而矩陣的大小又由像素灰度值的值域決定，所以在8位無符號整型數(shù)據(jù)的情況下，索引圖像只能表示256種顏色。而RGB彩色圖像則將每個像素的R、G、B這3個顏色分量直接存放在三維圖像矩陣中，因此理論上其所表示的顏色可多達224(28x28x28)種，遠遠多于索引圖像的256(28)種而像的顏色直接存放在圖像矩陣中，在讀取數(shù)據(jù)時無須索引，所以RGB彩色圖像的顯示速度很快。但索引圖像也有自己的優(yōu)點:所占用的存儲空間遠遠小于RGB彩色圖像，因此在對圖像顏色要求不高的情況下，一般可采用索引圖像存放彩色圖像。由于索引圖像的顏色值存放在MAP陣中，在修改圖像的顏色時直接修改MAP矩陣即可，而不需要修改圖像矩陣，因此在比較選擇不同的圖像處理方案時，索引圖像顯得非常方便。2.數(shù)字圖像的分類灰度圖像可以表示由黑到白漸變的256級灰度值

1個像素需要1字節(jié)存儲空間。索引圖像可以表示256種顏色與灰度圖像一樣，1個像素需要1字節(jié)存儲空間，而為了表示256種顏色，還需要一個256x3顏色索引矩陣。綜上所述，可以看出在圖像的4種基本類型中

隨著圖像所表示的顏色的增加，圖像所需的在儲空間逐漸增加。二值圖像僅能表示黑、白兩種顏色，所需的存儲空間最少。RGB彩色圖像可表示224種顏色

，相應(yīng)地，1個像素需要3字節(jié)存儲空間，是灰度和索引圖像的3倍。03數(shù)字圖像的顏色模型PARTTHREE數(shù)字圖像的顏色模型顏色是通過眼、腦和人們的生活經(jīng)驗所產(chǎn)生的對光的視覺感受

人們?nèi)庋鬯姷降墓饩€，是由波長范圍很窄的電磁波產(chǎn)生的，不同波長的電磁波表現(xiàn)為不同的顏色，對色彩的辨認是肉眼受到電磁波輻射能刺激后所引起的視覺神經(jīng)感覺。顏色具有以下3個特性。①亮度是指人眼對明亮程度的感覺，與發(fā)光強度有關(guān)。數(shù)字圖像的顏色模型②色調(diào)是指人眼看一種或多種波長的光時所產(chǎn)生的色彩感覺，反映顏色的種類，決定顏色的基本特性。③飽和度是指顏色的純度，即摻入白光的程度，或者顏色的深淺程度，通常與色調(diào)合稱為色度。數(shù)字圖像的顏色模型顏色模型也稱彩色空間或彩色系統(tǒng)，是用來精確標定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義，它的用途是在某些標準下用通常可接受的方式簡化彩色規(guī)范。顏色模型通?？梢圆捎米鴺讼到y(tǒng)來描述，而位于系統(tǒng)中的每種顏色都由坐標空間中的單個點來表示。如今使用的大部分顏色模型都是面向應(yīng)用或硬件的

例如，眾所周知的針對彩色監(jiān)視器的RGB(紅、綠、藍)顏色模型，以及面向彩色打印機的CMY(青、品紅、黃)顏色模型和CMYK(青、品紅、黃、黑)顏色模型。而HSI(色調(diào)、飽和度、亮度)顏色模型非常符合人眼描述和解釋顏色的方式。此外，目前廣泛使用的顏色模型還有HSV顏色模型、La顏色模型YIO顏色模型、YUV顏色模型等。下面分別介紹這些顏色模型并給出它們與最為常用的RGB模型之間的轉(zhuǎn)換方式。1.RGB顏色模型r、g、b的值分別稱為紅、綠、藍顏色分量的值，或者顏色通道。圖像上每個像素點的顏色由紅、綠、藍3個顏色分量表示。

RGB顏色模型適用于有源物體(能發(fā)出光波的物體，顏色由其發(fā)出的光波決定)。RGB顏色模型常見的用途為顯示器系統(tǒng)。彩色陰極射線管、彩色光圖形的顯示器都使用產(chǎn)、8、b數(shù)值來驅(qū)動電子槍發(fā)射電子，并分別激發(fā)熒光屏上的3種顏色的熒光粉發(fā)出不同亮度的光線，通過相加混合產(chǎn)生各種顏色。掃描儀也是通過吸收原稿經(jīng)反射或透射而發(fā)送來的光線中的紅、綠、藍成分并用它來表示原稿顏色的。RGB顏色模型稱為與設(shè)備相關(guān)的顏色模型，因為不間的掃描儀掃描同一幅圖像會得到不同色彩的圖像數(shù)據(jù)。不同型號的顯示器顯示同一幅圖像，也會有不同的色彩顯示結(jié)果。RGB顏色模型是一種混合的三原色模型。

三原色中的任意一個都不能由其他兩個混合表示紅、綠、藍是三原色很好的選擇，因為人眼對這3種顏色很敏感。而其他顏色C可由紅、綠、藍三色不同顏色分量相加合而成，即C-rR+gG+bB。其中，8分別表示紅、綠、藍的相對數(shù)量，R、G、B是基于的常量。2.CMY顏色模型是一種依靠反光顯色的顏色模型

在CMY顏色模型中，顯示的色彩不是有源物體所發(fā)出的光線產(chǎn)生的，而是光線被物體吸收一部分之后反射回來的剩余光線所產(chǎn)生的。因此，光線完全被吸收時顯示為黑色，光線完全被反射時顯示為白色。CMY顏色模型

型是指采用青色(Cyan)品紅色(Magenta)黃色(Yellow)3種基本顏色按定比例合成顏色的方法。3.HSV顏色模型HSV顏色模型對應(yīng)于圓柱坐標系中的一個圓錐形子集

圓錐的頂面對應(yīng)于1。它包含RGB顏色模型中的R=1、G=1、B1這3個面，所代表的顏色較亮。從圓的頂面中心到原點代表明度漸暗的灰色。HSV是由Smith在1978年創(chuàng)建的反映顏色的直觀特性的一種顏色模型

也稱六角模型在這種顏色模型下，每一種顏色都是由色調(diào)(Hue)飽和度(Saturation)和明度(Value)表示的。在圓錐的頂點(原點)，V0，代表黑色H由繞軸的旋轉(zhuǎn)角確定。表示色彩信息，即所處的光譜顏色的位置。該參數(shù)用角度來表示，取值范圍為0°~360°。若從紅色開始按逆時針方向計算，則紅色為0°，綠色為120°，藍色為240°。3.HSV顏色模型HSV顏色模型中的7軸對應(yīng)于RGB顏色模型中的主對角線

HSV顏色模型對應(yīng)于繪畫的配色方法，即用改變顏色濃度和色深的方法從某種純色中獲得不同色調(diào)的顏色，在一種純色中加入白色以改變顏色濃度，加入黑色以改變色深，加入不同比例的白色、黑色即可獲得各種不同的色調(diào)。它們的補色

黃色為60°，青色為180°，品紅色為300°。飽和度S的取值范圍為0.0~1.0。明度的取值范圍為0.0(黑色)~1.0(白色)。4.HSI顏色模型這種描述HSI顏色模型的圓錐模型相當復(fù)雜

但能夠把色調(diào)、飽和度、亮度的變化情形表現(xiàn)得非常清楚。通常把色調(diào)和飽和度統(tǒng)稱為色度，用來表示顏色的類別與深淺程度。由于人的視覺對亮度的敏感程度遠強于對顏色濃淡的敏感程度，為了便于色彩處理和識別，經(jīng)常采用HSI顏色模型，它比RGB顏色模型更符合人的視覺特性。圖像處理和計算機視覺中的大量算法都可在HSI顏色模型中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨立的。因此，使用HSI顏色模型可以大大降低圖像分析和處理的工作量。HSI顏色模型和RGB顏色模型是同一物理量的不同表示法，因而它們之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系。HSI顏色模型是從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)

用色調(diào)、飽和度和亮度來描述色彩的。HSI顏色模型可以用一個圓錐空間模型來描述。5.Lab顏色模型Lab顏色模型彌補了RGB和CMYK這兩種顏色模型必須依賴設(shè)備色彩特性的不足

它是一種與設(shè)備無關(guān)的顏色模型，也是一種基于生理特征的顏色模型。Lab顏色模型由3個要素組成，一個要素是亮度L，L分量用于表示像素的亮度，取值范圍是[0,100]，表示從純黑到純白。a是兩個顏色通道。Lab顏色模型是根據(jù)國際照明委員會1931年制定的一種測定顏色的國際標準建立的

于1976年被改進并命名的一種顏色模型。5.Lab顏色模型

a包括的顏色從深綠色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉紅色(高亮度值)取值范圍是27,-128]。包括的顏色從亮藍色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到黃色(高亮度值)，取值范圍是127-128]。Lab顏色模型比計算機顯示器甚至人類視覺的色域都要大

表現(xiàn)為La的位圖獲得與RGB或CMYK位圖同樣的精度時需要更多的像素數(shù)據(jù)。Lab顏色模型所定義的色彩最多，并且與光線及設(shè)備無關(guān)，處理速度與RGB顏色模型相同，比CMYK顏色模型快很多。因此，可以在圖像編輯中使用Lab顏色模型Lab顏色模型在轉(zhuǎn)換成CMYK顏色模型時色彩不會丟失或被替換因此避免色彩損失的方法是應(yīng)用La顏色模型編輯圖像，再轉(zhuǎn)換為CMYK顏色模型打印輸出。6.YUV顏色模型采用YUV顏色模型的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的

如果只有Y信號分量而沒有U、V分量，那么表示的圖就是黑白灰度圖。彩色申視機采用YUV顏色模型正是為了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機的兼容問題，使黑白電視機也能接收彩色信號。根據(jù)美國國家電視制式委員會(NTSC)制定的標準，當白光的亮度用Y表示時，它和紅、綠、藍三色光的關(guān)系可用常用的亮度公式描述。在現(xiàn)代彩色電視機系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機或彩色電荷耦合器件攝像機

它們把拍攝得到的彩色圖像信號經(jīng)分色、分別放大校正得到RG、B信號，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R-Y、B-Y最后發(fā)送端將亮度和色差信號分別進行編碼，用同一信道發(fā)送出去，這就是常用的YUV顏色模型。04數(shù)字圖像文件格式及應(yīng)用領(lǐng)域PARTFOUR1.數(shù)字圖像文件格式圖像文件格式是記錄和存儲影像信息的格式對數(shù)字圖像進行存儲、傳輸、處理，必須采用一定的圖像文件格式，也就是把圖像的像素按照一定的方式進行組織和存儲，將圖像數(shù)據(jù)存儲為文件就成為圖像文件。圖像文件格式?jīng)Q定了圖像文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，以及文件如何與其他文件交換數(shù)據(jù)等。常見的圖像文件格式包括

BMP、JPEG、PNG、TIFF、GIF、RAW等。由于數(shù)字設(shè)備獲取的圖像文件一般都很大，而存儲容量卻有限，因此圖像通常都會經(jīng)過壓縮再存儲。1.數(shù)字圖像文件格式BMP是英文Bitmap(位圖)的簡寫

即位圖文件是一種與硬件設(shè)備無關(guān)(device-independent)的圖像文件格式。BMP格式是Windows系統(tǒng)中的標準圖像文件格式，被很多Windows應(yīng)用程序支持。隨著Windows系統(tǒng)的流行及應(yīng)用程序的不斷豐富，BMP格式得到了越來越廣泛的應(yīng)用。BMP文件采用位映射存儲格式其特點是包含的圖像信息較豐富，除位圖深度可選之外，不進行任何其他壓縮，但由此也導(dǎo)致了占用磁盤空間過大。BMP文件的深度可以選擇1位、4位8位24位。采用該格式存儲圖像時，BMP圖像的掃描按照從左到右、從下到上的順序進行。1BMP1.數(shù)字圖像文件格式1BMPBMP格式一般由文件頭信息塊、圖像描述信息塊、顏色表(真彩色圖像無顏色表)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)4部分組成，并以bmp為擴展名。由于BMP格式是Windows環(huán)境中交換與圖有關(guān)的數(shù)據(jù)的一種標準

因此在Windows環(huán)境中運行的圖形圖像軟件都支持BMP格式。1.數(shù)字圖像文件格式JPEG格式是一種常用的圖像文件格式

其文件擴展名為jpeg或jpg，它是JointPhotographicExpertsGroup(聯(lián)合圖像專家組)的英文縮寫。JPEG格式是一個比較成熟的圖像有損壓縮格式能將圖像數(shù)據(jù)壓縮到很小的存儲空間并保持較好的圖像質(zhì)量。雖然圖像存儲為JPEG格式會有一些信息損失但人眼很難分辨出壓縮前后圖像質(zhì)量的差別。JPEG格式既滿足了視覺系統(tǒng)對色彩和分辨率的要求，又在圖像的清晰度和文件大小上找到了一個很好的平衡點。2JPEG1.數(shù)字圖像文件格式2JPEGJPEG格式較為靈活，具有調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量的功能它允許采用不同的壓縮比對圖像進行壓縮根據(jù)對圖像質(zhì)量的要求，JPEG格式的壓縮比通常為10:1~40:1。壓縮比越小，圖像質(zhì)量越高反之，壓縮比越高，圖像質(zhì)量越差。JPEG文件被壓縮的數(shù)據(jù)主要是高頻信息，能較好地保護低頻信息，同時也能較好地保護彩色信息，適應(yīng)于連續(xù)色調(diào)的圖像保存隨著多媒體技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛

傳統(tǒng)的JPEG壓縮算法的缺點越來越明顯地表現(xiàn)出來。例如，若被壓縮的圖像中具有大片近似的色彩信息時，用JPEG壓縮算法就容易產(chǎn)生馬賽克效應(yīng)因此，當對圖像的質(zhì)量要求較高時，傳統(tǒng)的JPEG壓縮算法可能達不到要求。為了滿足新的應(yīng)用需求，專家組對JPEG格式進行了改進，推出了JPEG2000標準，新的壓縮算法最大的特點是將傳統(tǒng)JPEG壓縮算法中的首選DCT算法改為了首選小波變換壓縮算法。1.數(shù)字圖像文件格式2JPEG采JPEG2000具有以下4個特點。①壓縮比高與傳統(tǒng)的JPEG壓縮算法相比，其壓縮比提高了20%~30%。②同時支持有損壓縮和無損壓縮，誤差穩(wěn)定性好，圖像的質(zhì)量更好。1.數(shù)字圖像文件格式2JPEG采JPEG2000具有以下4個特點。③漸進傳輸網(wǎng)絡(luò)下載圖像時，JPEG2000按塊傳輸，有助于快速瀏覽網(wǎng)絡(luò)信息，提高網(wǎng)絡(luò)下載的速度。④支持感興趣的ROI，能制定ROI，可單獨對ROI進行壓縮和解壓操作。1.數(shù)字圖像文件格式PNG(PortableNetworkGraphic)格式即可移植網(wǎng)絡(luò)圖形格式

是一種位圖文件(BitmapFile)存儲格式。PNG用于存儲灰度圖像時，灰度圖像的深度可達16位。存儲彩色圖像時，彩色圖像的深度可達48位，并且還可存儲多達16位的AIha通道數(shù)據(jù)。PNG采用從LZ77派生的Zlib無損數(shù)據(jù)壓縮算法壓縮比高，生成文件容量小，一般應(yīng)用于Java程序或網(wǎng)頁。3PNG1.數(shù)字圖像文件格式3PNGPNG文件具有以下特點。①體積小網(wǎng)絡(luò)通信中因帶寬制約，在保證圖片清晰、逼真的前提下，網(wǎng)頁上不可能大范圍地使用文件較大的BMP格式文件。②無損壓縮PNG文件采用LZ77算法的派生算法進行壓縮，可獲得高的壓縮比。其編碼方法可標記重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，因而對圖像的顏色沒有影響，也不會產(chǎn)生顏色的損失，因此可以重復(fù)保存而不降低圖像質(zhì)量。1.數(shù)字圖像文件格式3PNGPNG文件具有以下特點。③索引彩色模式PNG-8格式與GIF圖像類似，采用8位調(diào)色板將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為索引彩色圖像。圖像中保存的不再是各個像素的彩色信息，而是從圖像中挑選出來的具有代表性的顏色編號，每一個編號對應(yīng)一種顏色，圖像的數(shù)據(jù)量也因此減少，這對彩色圖像的傳輸非常有利。④優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)傳輸性PNG圖像在瀏覽器上采用流式瀏覽，圖像即使經(jīng)過交錯處理，在完成下載之前，可提供一個基本的圖像內(nèi)容，然后再逐漸顯示出清晰圖像。它允許連續(xù)讀出和寫入圖像數(shù)據(jù)，這個特性很適合在通信過程中顯示和生成圖像。1.數(shù)字圖像文件格式3PNGPNG文件具有以下特點。⑤支持透明效果PNG可為原圖像定義256個透明層次，使得彩色圖像的邊緣能與任何背景平滑地融合，從而徹底地消除鋸齒邊緣，該功能是GF和JPEG所沒有的。⑥還支持PNG同時還支持真彩和灰度級圖像的Alpha通道透明度。1.數(shù)字圖像文件格式4TIFFTIFF(TaggedImageFileFormat)即標簽圖像文件格式

以tif為擴展名，是一種主要用于存儲包括照片和藝術(shù)圖片在內(nèi)的圖像文件格式。它最初由Aldus和微軟公司一起為PostScript打印而開發(fā)。TIFF支持256色、24位真彩色、32位、48位等多種色彩位同時支持RGB、CMYK及YCbCr等多種彩色模式，并支持多平臺。TIFF文件可以不壓縮(文件較大)也可以壓縮，支持RAW、RLE、LZW、JPEG、CCITT3組和4組等多種壓縮方式，用Photoshop編輯的TIFF文件可以保存路徑和圖層，絕大多數(shù)圖像系統(tǒng)都支持這種格式。1.數(shù)字圖像文件格式4TIFFTIFF最初的目的是為20世紀80年代中期桌面掃描儀廠商避免商家使用各自的格式而達成的一個公用統(tǒng)一的掃描圖像文件格式當時的桌面掃描儀只能處理二值圖像，因此初期TIFF也只是二值圖像格式，隨著掃描儀的功能越來越強大，TIFF逐漸支持灰度圖像和彩色圖像。TIFF在業(yè)界得到了廣泛的支持

如Adobe公司的PhotoshopJasc的GIMPUleadPhotolmpact和PaintShopPro等圖像處理應(yīng)用、QuarkXPress和AdobeInDesign桌面印刷和頁面排版應(yīng)用，以及掃描、傳真、文字處理、光學(xué)字符識別和一些其他應(yīng)用等都支持該格式。TIFF與JEG和PNG一起成為流行的高位彩色圖像格式，TIFF是最復(fù)雜的一種位圖文件格式，它廣泛應(yīng)用于對圖像質(zhì)量要求較高的圖像存儲與轉(zhuǎn)換。由于TIFF結(jié)構(gòu)靈活、包容性大，因此已成為圖像文件格式的一種標準。1.數(shù)字圖像文件格式5GIFGIF(GraphicsInterchangeFormat)即圖像互換格式

是CopuServe公司于1987年開發(fā)出來的圖像文件格式，在網(wǎng)絡(luò)上非常流行，目前幾乎所有相關(guān)軟件都支持GIF。GIF文件的數(shù)據(jù)采用了一種基于LZW算法的連續(xù)色調(diào)的無損壓縮格式，允許用戶為圖像設(shè)置背景的透明屬性，其壓縮率一般為50%左右，它不屬于任何應(yīng)用程序。GIF的一個特點是數(shù)據(jù)是經(jīng)過壓縮的，其采用的是可變長度壓縮算法。GIF的另一個特點是其在一個GIF文件中可以存儲多幅彩色圖像，若將存儲在一個文件中的多幅圖像數(shù)據(jù)逐幅讀出并顯示到屏幕上，就可構(gòu)成一種最簡單的動畫。1.數(shù)字圖像文件格式5GIFGIF由CompuServe公司引入應(yīng)用后由于其體積小和成像相對清晰，在早期的互聯(lián)網(wǎng)上大受歡迎。GIF文件采用無損壓縮技術(shù)，對于256色以內(nèi)的圖像，可既減小文件的大小，又保持圖像的質(zhì)量。GIF圖像是基于顏色列表的(存儲的數(shù)據(jù)是該點顏色對應(yīng)于顏色表的索引值)，最多支持8位(256色)。GF文件內(nèi)部分成許多存儲塊，用于存儲多幅圖像或者是決定圖像表現(xiàn)行為的控制塊，用以實現(xiàn)動畫和交互式應(yīng)用。2.數(shù)字圖像應(yīng)用領(lǐng)域近年來，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域無論是深度還是廣度都發(fā)生了巨大的變化

數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已非常廣泛，它在社會經(jīng)濟發(fā)展、國計民生、國防與國家安全以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)字圖像處理最早的應(yīng)用領(lǐng)域之一是在報紙業(yè)

請當時，圖像第一次通過海底電纜從倫敦傳往紐約。1.數(shù)字圖像文件格式1航空航天領(lǐng)域數(shù)字圖像處理技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛

除JPL對月球、火星照片的處理外，還包括很多方面，如自20世紀60年代末以來，美國及一些國際組織發(fā)射了數(shù)量可觀的資源遙感衛(wèi)星(如LANDSAT系列和天空實驗室(如SKYLAB)，由于成像條件受飛行位置、姿態(tài)、環(huán)境條件等影響，圖像質(zhì)量不是很高，且必須采用數(shù)字圖像處理技術(shù)。如LANDSAT系列陸地衛(wèi)星采用多波段掃描器(MSS)，在900km高空對地球每一區(qū)域以18天為一周期進行掃描成像，其圖像地面分辨率相當于十幾米數(shù)量級(1983年LANDSAT-4分辨率為30m)這些圖在空中先處理(數(shù)字化，編碼)成數(shù)字信號存入存儲系統(tǒng)中，在衛(wèi)星經(jīng)過地面站上空時，再高速傳送至地面中心，然后由處理中心判讀分析。這些圖像無論在成像、存儲、傳輸過程中，還是在判讀分析中，都必須應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)。在我國，無論是“神舟”系列(1~10號)“天宮”系列“天舟”系列、繞月飛船系列的發(fā)射，還是“空間站”的建立，以及各型號的運載火箭和飛船的歷次發(fā)射狀態(tài)監(jiān)控、故障修復(fù)及回收，這其中數(shù)字圖像處理技術(shù)也都發(fā)揮了不可替代的重要作用。1.數(shù)字圖像文件格式1航空航天領(lǐng)域此外，包括航空遙感、衛(wèi)星遙感、空間探測、軍事偵察等諸多領(lǐng)域都離不開數(shù)字圖像處理技術(shù)。很多國家每天派出一定數(shù)量的偵察機對地球上其感興趣的地區(qū)進行大量的觀察和信息傳輸，獲取軍事和經(jīng)濟等方面的有用信息?，F(xiàn)在，世界各國在進行的資源調(diào)查(如森林調(diào)查、海洋泥沙和漁業(yè)調(diào)查、水資源調(diào)等)，災(zāi)害勘測(如病蟲害檢測、水火檢測、環(huán)境污染檢測等)、資源勘察《如石油勘探、礦產(chǎn)量探測、大型工程地理位置勘探分析等)、城市規(guī)劃《如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水源及環(huán)境分析等)、農(nóng)業(yè)規(guī)劃(如壤營養(yǎng)、水分和農(nóng)作物生長、產(chǎn)量的估算等)都大量采用了數(shù)字圖像處理技術(shù)。十幾年來，我國也陸續(xù)開展了上述多方面的實際應(yīng)用并獲得了很好的效果，在航空航天和太空星際研究方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當大的作用。1.數(shù)字圖像文件格式2工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域是數(shù)字圖像處理技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

從20世紀60年代開始，在美國、日本及歐洲的一些工業(yè)化國家就已經(jīng)開始采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量進行把控了。例如，在現(xiàn)代化的流水生產(chǎn)線上，可以利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對產(chǎn)品和部件進行無損檢測;在浮法玻璃生產(chǎn)線上，可以對玻璃質(zhì)量進行監(jiān)控和篩選等:在自動裝配線上檢測零件的質(zhì)量及對零件進行分類;印制電路板疵病檢查:彈性力學(xué)照片的應(yīng)力分析:流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析:郵政信件的自動分揀，在一些有毒、放射性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài);先進的設(shè)計和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺等。其中值得一提的是，研制具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人將會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的激勵目前已在工業(yè)生產(chǎn)中的噴漆、焊接、裝配中得到有效利用。1.數(shù)字圖像文件格式3生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理技術(shù)在生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、臨床治療等方面起著重要的作用。

由于數(shù)字圖像處理技術(shù)具有直觀、無創(chuàng)傷、經(jīng)濟和安全方便等諸多優(yōu)點，因此該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。從近30年來國內(nèi)外醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展情況看，數(shù)字圖像處理技術(shù)已在臨床診斷、病理研究等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，不僅應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，而且很有成效。如基于數(shù)字圖像處理技術(shù)推出獲諾貝爾獎的CT(ComputedTomography，電子計算機斷層掃描)醫(yī)用顯微圖像的處理分析(紅/白細胞分類與計數(shù)、染色體分析、癌細胞識別等)，以及廣泛應(yīng)用于臨床診斷和治療的各種成像技術(shù)，如X光肺部圖像增強、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等。1.數(shù)字圖像文件格式3生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在CT推出后，類似的設(shè)備發(fā)展出多種如NMRI(NuclearMagneticResonanceImaging，核磁共振)、EIT(ElectricalImpedanceTomography，電阻抗斷層圖像技術(shù))，這些都是利用人體組織的電特性(阻抗、導(dǎo)納、介電常數(shù))形成人體內(nèi)部圖像的技術(shù)。由于不同組織和器官具有不同的電特性，因此這些電特性包含了解剖學(xué)信息。更重要的是人體組織的電特性隨器官功能的狀態(tài)而變化因此EIT可繪出反映與人體病理和生理狀態(tài)相應(yīng)功能的圖像。目前，EIT的一些算法正在呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等方面進行臨床應(yīng)用的探索。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域當前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的多媒體通信。

具體地講就是將電話、電視和計算機以三網(wǎng)合一的方式在數(shù)字通信網(wǎng)上傳輸。其中以圖像通信最為復(fù)雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量巨大，如傳送彩色電視信號的速率達100M/s以上。要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實時傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息的比特量。從一定意義上講，編碼壓縮是這些技術(shù)成敗的關(guān)鍵。除已應(yīng)用較廣泛的熵編碼、DPCM編碼、變換編碼外，國內(nèi)外正在大力開發(fā)研究新的編碼方法，如分行編碼、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域20世紀70年代，由于微電子技術(shù)的突破和大規(guī)模集成電路的發(fā)展

解決了圖像通信中的關(guān)鍵技術(shù)，有效推動了圖像通信的應(yīng)用與發(fā)展，從此圖像通信逐漸進入人們的生活。1980年，CCITT(ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone，國際電報電話咨詢委員會)為三類傳真機和公共電話交換網(wǎng)上工作的數(shù)字傳真建立了國際標準；1984年，CCITT提出了ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))標準，以及當今基于IP的多媒體通信都意味著非語音通信業(yè)務(wù)在通信中所占據(jù)的重要位置。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域圖像通信主要包括如下幾種方式。①傳真是指將文字、圖表、照片等記錄在紙面上的靜止圖像，通過光電掃描的方式變成電信號，經(jīng)各類信道傳送到目的地，在接收端通過一系列逆變換過程，獲得與發(fā)送原稿相似記錄副本的通信方式。②電視廣播1925年英國實現(xiàn)了單色電視廣播，1936年英國BBC正式開始推出電視廣播目前彩色電視機主要有3種制式:美國、日本等國所用的NTSC制式:中國和西歐、非洲等地區(qū)所用的PAL制式;法國、俄羅斯等國所用的SECAM制式。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域圖像通信主要包括如下幾種方式。③圖文電視和可視圖文圖文電視(Teletext)可視圖文(Videotext)是提供可視圖形文字信息的通信方式。圖文電視是單向傳送信息的，在電視信號消隱期發(fā)送圖文信息，用戶可用電視機和專用終端收看該信息?？梢晥D文是基于雙向工作方式的，用戶可用電話向信息中心提出服務(wù)內(nèi)容或從數(shù)據(jù)庫中選擇信息。④有線電視有線電視(CommunityAntennaTelevision，CATV)是采用電纜或光纜傳送電視節(jié)目的電視技術(shù)。1949年，美國安裝了全球第一個有線電視系統(tǒng)，1977年采用光纜實現(xiàn)了有線電視。隨后，有線電視系統(tǒng)由于其信號穩(wěn)定、信號質(zhì)量高和頻道數(shù)量多等方面的特點在全球得到迅速普及。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域圖像通信主要包括如下幾種方式。⑤可視電話可視電話業(yè)務(wù)是一種點到點的視頻通信業(yè)務(wù)。它能利用電話網(wǎng)雙向?qū)崟r傳輸通話雙方的圖像和語音信號?？梢曤娫捘苓_到面對面交流的效果，實現(xiàn)人們通話時既聞其聲又見其人的夢想。⑥衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再送回地球站。地球站是衛(wèi)星與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過地球站出入衛(wèi)星形成鏈路。1.數(shù)字圖像文件格式4通信領(lǐng)域圖像通信主要包括如下幾種方式。⑦數(shù)字電視數(shù)字電視指從演播室到發(fā)射、傳輸、接收的所有環(huán)節(jié)都是使用數(shù)字電視信號或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號都是通過由0、1數(shù)字串所構(gòu)成的數(shù)字流來傳播的電視類型。數(shù)字電視信號損失小、接收效果好。1.數(shù)字圖像文件格式5遙感領(lǐng)城遙感技術(shù)可廣泛用于農(nóng)林等資源的調(diào)查

主要應(yīng)用于航空航天監(jiān)測，農(nóng)作物長勢監(jiān)視，自然災(zāi)害監(jiān)視、預(yù)報，地勢、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦，環(huán)境污染檢測等。航空航天遙感又稱機載遙感是指在地球大氣層以外的宇宙空間，以人造衛(wèi)星、宇宙飛船航天飛機、火箭等航天飛行器為平臺的遙感，是由航空攝影偵察發(fā)展而來的一種多功能綜合性探測技術(shù)。衛(wèi)星遙感為航空航天遙感的組成部分，以人造地球衛(wèi)星作為遙感平臺，主要利用衛(wèi)星對地球和低層大氣進行光學(xué)和電子觀測。1.數(shù)字圖像文件格式5遙感領(lǐng)城航空拍攝(航拍)是人們借用航空設(shè)備在高空對地面的物體進行拍攝可以分為航空攝影和航空攝像。而對于航空器材，人們現(xiàn)在可以選用載人的航空器材和不載人的航空器材來進行拍攝。相對來說，載人的航空器材風險更大，但拍攝更為靈活，攝影師更能掌控攝影器材，創(chuàng)造更為精美的畫面。不載人的航空器材給予攝影師的創(chuàng)作空間較小拍攝周期較長。地震等自然災(zāi)害的發(fā)生十分突然，借助航拍，能夠通過高空作業(yè)對當?shù)貫?zāi)情進行連續(xù)實時拍攝，及時了解受災(zāi)情況并實施救援。1.數(shù)字圖像文件格式6安全與交通領(lǐng)域在安全與交通領(lǐng)域已開始采用數(shù)字圖像處理技術(shù)與模式識別等方法

實現(xiàn)重要場所、特定現(xiàn)場和敏感地點的監(jiān)控，可以采用足跡、指紋識別、人臉識別、虹膜識別、通行安檢等技術(shù)。下面介紹其中的幾種技術(shù)。①指紋識別指紋識別是指通過比較不同指紋的細節(jié)特征點來進行鑒別。每個人的指紋不同，即使是同一個人，其十指指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。指紋識別系統(tǒng)是典型的模式識別系統(tǒng)，包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模塊。1.數(shù)字圖像文件格式6安全與交通領(lǐng)域下面介紹其中的幾種技術(shù)。②人臉識別人臉識別特指通過分析、比較人臉視覺特征信息進行身份鑒別的計算機技術(shù)人臉識別系統(tǒng)包括圖像攝取、人臉定位、圖像預(yù)處理以及人臉識別。該技術(shù)可應(yīng)用于公安刑偵破案、門禁系統(tǒng)、攝像監(jiān)視系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。利用人臉識別還可輔助信用卡網(wǎng)絡(luò)支付、身份辨識(如電子護照及身份證)、信息安全(如計算機登錄)、電子政務(wù)和電子商務(wù)等。③通行安檢通行安檢是火車站、地鐵、機場等必不可少的環(huán)節(jié)。它利用X光對人體進行掃描，能夠發(fā)現(xiàn)被檢查者的衣服底下所藏的違規(guī)物品。1.數(shù)字圖像文件格式7軍事領(lǐng)域在軍事領(lǐng)域方面圖像處理和識別主要用于

導(dǎo)彈的精確末制導(dǎo);各種偵察照片的判讀:具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)，飛機、坦克和軍艦?zāi)M訓(xùn)練系統(tǒng)等。①偵察衛(wèi)星偵察衛(wèi)星一般是指照相偵察衛(wèi)星，它又分為可見光(紅外)照相偵察衛(wèi)星和雷達照相偵察衛(wèi)星。1.數(shù)字圖像文件格式7軍事領(lǐng)域②雷達雷達利用電磁波探測目標。發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息，其優(yōu)點是無論白天黑夜均能探測遠距離目標，不受霧、云和雨的阻擋，有一定的穿透能力。③聲吶聲吶是利用水中聲波進行探測定位和通信的電子設(shè)備。聲吶是各國海軍進行水下監(jiān)視使用的主要技術(shù)，用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤，進行水下通信和導(dǎo)航，保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰(zhàn)術(shù)機動和水中武器的使用。此外，聲吶技術(shù)還廣泛用于魚雷制導(dǎo)、水雷引信、魚群探測、海洋石油勘探、船舶導(dǎo)航、水下作業(yè)、水文測量和海底地質(zhì)地貌的勘測等。1.數(shù)字圖像文件格式8金融與支付領(lǐng)域基于互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、在線購物的應(yīng)用日益普及

金融與電子支付已廣泛使用指紋密碼、在線身份認證、產(chǎn)品防偽、數(shù)字證書、人臉識別甚至虹膜識別等技術(shù)，這些無不與圖像處理技術(shù)密切相關(guān)。9視頻和多媒體領(lǐng)域視頻和多媒體系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電影與電視制作中

許多電視制作人員都能熟練使用圖像處理、變形、合成等技術(shù)制作各種特技動作。多媒體系統(tǒng)離不開靜止圖像和動態(tài)圖像的采集.壓縮、處理、存儲和傳輸。05數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵技術(shù)PARTFIVE1.圖像增強圖像增強的目的是采用一系列技術(shù)改善圖像的視覺效果如將原來不清晰的圖像變得清晰或強調(diào)某些感興趣的特征，抑制不感興趣的特征，從而改善圖像質(zhì)量，或者將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合人或機器進行分析處理的形式，加強圖像判讀和識別效果。1.圖像增強空間域法在處理圖像時直接對圖像灰度級做運算

基于空間域的算法分為點運算算法和鄰域去噪算法。點運算算法即灰度級校正、灰度變換和直方圖修正等，其目的是使圖像成像均勻或擴大圖像動態(tài)范圍、擴展對比度。鄰域去噪算法分為平滑和銳化兩種。平滑一般用于消除圖像噪聲但也容易引起邊緣模糊，其常用算法有均值濾波、中值濾波。銳化的目的在于突出物體的邊緣輪廓，便于目標識別，其常用算法有梯度法、算子、高通濾波、掩模匹配法、統(tǒng)計差值法等。圖像增強的方法可分成兩大類

空間域法和頻率域法。1.圖像增強頻率域法把圖像看成一種二維信號

對其進行基于二維傅里葉變換的信號增強，通過一定手段對原圖像附加一些信息或變換數(shù)據(jù)，有選擇地突出圖像中感興趣的特征或者抑制(掩蓋)圖像中某些不需要的特征，使圖像與視覺響應(yīng)特性相匹配。采用低通濾波(即只讓低頻信號通過)法，可去掉圖像中的噪聲。采用高通濾波法，則可增強邊緣等高頻信號，使模糊的圖像變得清晰?；宇l率域法是在圖像的某種變換域內(nèi)對圖像的變換系數(shù)值進行某種修正，是一種間接增強的算法。圖像增強的方法可分成兩大類

空間域法和頻率域法。2.圖像變換除能夠在空間域表達圖像

并實施相應(yīng)的處理外，還可以運用數(shù)學(xué)變換，將在空間域表示的圖像變換到其他完備的域中(相對于空間域，稱其他完備的域為變換域)，在變換域表示圖像或完成對圖像所需的處理，這就是圖像變換。為減小信號相關(guān)性，減少計算量，獲得更好的處理效果，圖像變換通常采用二維正交變換，一般要求如下。正交變換必須是可逆的，保證圖像數(shù)據(jù)在變換域進行必要的處理后還能變換回空間域，因為圖像的顯示是以空間域數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。正變換和逆變換的算法不能太復(fù)雜。在變換域中，圖像能量將集中分布在低頻率成分上，邊緣、聲等信息反映在高頻率成分上，有利于圖像處理。2.圖像變換變換后的圖像，大部分能量都分布在低頻譜段這對圖像的壓縮和傳輸都比較有利，使運算次數(shù)和時間減少。因此，正交變換廣泛應(yīng)用于圖像增強、圖像恢復(fù)、特征提取、圖像壓縮編碼和形狀分析等方面。實現(xiàn)圖像變換常用的3種方法如下①傅里葉變換(FourierTransform)它是應(yīng)用最廣泛和最重要的變換方式之一。其變換核是復(fù)指數(shù)函數(shù)，轉(zhuǎn)換域圖像是原空間域圖像的二維頻譜，其“直流”項與原圖像亮度的平均值成比例，高頻項表征圖像中邊緣變化的強度和方向。為了提高運算速度，計算機中多采用傅里葉快速算法。2.圖像變換實現(xiàn)圖像變換常用的3種方法如下②沃爾什-阿達瑪變換(Walsh-HadamardTransform，W-H變換):它是一種便于運算的變換方法。其變換核是值+1或-1的有序序列。這種變換只需要做加法或減法運算，不需要像傅里葉變換那樣做復(fù)數(shù)乘法運算，所以能提高計算機的運算速度，減少存儲容量。這種變換已有快速算法，能進一步提高運算速度。2.圖像變換實現(xiàn)圖像變換常用的3種方法如下③離散卡夫納-勒維變換(Karhunen-LoeveTransform，KL變換)它是以圖像的統(tǒng)計特性為基礎(chǔ)的變換，又稱霍特林(Hot