圖像處理-圖像分類

圖像處理-圖像分類圖文制作實務1.1數字圖像處理簡介1.圖像的基本定義：

圖像:《韋氏詞典》:對象或事物的一種表示、寫真或臨摹。表示：描述客觀世界的主要特征。寫真：客觀世界的自然寫照（攝影、攝像）。臨?。嚎陀^世界的圖形化描述，高度抽象。表達能力：三維的二維表示，是對象信息的濃縮和概括。包含信息少于源對象、是對象不完全、不精確但是在某種意義上的恰當表達。范圍：可見或不可見。紅外圖象、X線圖像和超聲波圖象。圖像的分類1、可見圖象

不僅包含了客觀存在的光學圖象，也包含了人類用各種不同方法人工生成的圖像，例如照片、繪畫和圖形。2、物理圖像各種可測到得（客觀存在）物理特征量的空間分布構成，稱為物理圖象。包括溫度分布、壓力分布、高度分布、人口密度分布、紅外、X線圖等3.數字圖像：

當x,y和幅值f為有限的、離散的數值時，稱該圖像為數字圖像。數字圖像數字圖像由有限的元素組成這些元素特定的位置和幅值，稱為圖像的像素。數字計算機處理圖像特征屬性圖像處理方式的比較方式處理速度靈活性精度再現性光學快中中中照片快差差差錄象快中差中數字慢好好好三、圖像處理(DigitalImageProcessing)1.圖像處理：就是按特定的目標，用一系列特定的操作來“改造”圖像的行為。①模擬圖像處理AnalogImageProcessing

光學處理(透鏡)：望遠鏡等利用光學或電子的方法對模擬信號組成的圖像進行變換，得到所需的結果。2.圖像處理的分類：電子處理：電視機等特點：處理速度快；但精度差；靈活性差；很難有判斷能力和非線性處理能力。用某種技術或手段將模擬信號的圖像數字化然后借助于計算機對數字圖像進行分析和處理，以達到預期的效果。特點◎圖像處理技術綜合性強;可靈活、多變地實現各種處理；◎圖像信息量大;處理速度慢，所需數據存儲空間大。◎圖像信息理論與通訊理論密切相關;②數字圖像處理◎精度高，再現性好；3.圖像處理的基本內容①幾何處理(GeometricalimageProcessing)主要包括圖像的放大、縮小等幾何變換以及多個圖像的配準,校正,扭曲計算等。②算術處理（點處理）(Arithmeticprocessing)主要對圖像的像素點施以+、-、*、/等運算可以有效地改變圖像的直方圖分布等。③圖像增強(ImageEnhancement)突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得以增強，便于區(qū)分或解釋。如：直方圖增強等⑤圖像重建(ImageReconstruction)利用采集來的數據重建圖像。如：CT技術圖像重建的算法有：迭代法、代數法、傅立葉反投影法和卷積反投影法等。④圖像復原(ImageRestoration)

去除干擾和模糊，恢復圖像的本來面目⑥圖像形態(tài)學處理（ImagemorphologicProcessing）

是數學形態(tài)學的延伸，是一門獨立的研究學科，可以實現圖像的腐蝕、細化和分割等效果。對圖像做結構上的分析，通過特征抽取，對圖像進行分析、分類。模式識別方法：統(tǒng)計決策識別法句法結構識別法模糊判決識別法和人工智能識別法⑧模式識別(ImageRecognition)⑦圖像編碼(ImageEncoding)該研究屬于信息論中信源編碼范疇，主要利用圖像信號的統(tǒng)計特性及人類視覺特性對圖像進行高效編碼，從而達到壓縮圖像的目的。4.桌面制版系統(tǒng)圖像處理的特點(DTP)印前工藝中的圖像處理的目標之一就是盡可能的忠實于原稿。①保持原稿的顏色特征；②輸入的圖像進行分色處理，對分色后的各灰度圖像可進行并行處理；③顏色空間的轉換要考符合工作流程的需求；④黑版的生成要適合印刷工藝的要求，滿足圖像的階調層次。5.數字圖像處理領域的發(fā)展動向①高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標準化方向發(fā)展；②圖像、圖形相結合朝著三維成像或多維成像的方向發(fā)展；③硬件芯片研究；④新理論與新算法的研究；四、圖像處理與計算機圖形學①圖像（位圖、光柵圖、像素圖）：由一系列具有不同灰度（亮度）值的像素（點）組成?！蜻m用于具有復雜的顏色、灰度等級或形狀的變化；如照片、繪畫和數字化了的視頻圖像等?！蝮w積大、運算時間長；特點：◎與設備有關由數據和數學公式描述的，通過計算機繪圖程序或用高級語言的繪圖語句畫成。通常稱之為矢量圖像。②圖形（矢量圖）：◎適用于線條圖和有面模型、色彩和明暗層次的效果圖；◎體積小、運算速度快；◎與設備無關。特點：數字化圖像一、基本概念1.物理圖像（Photographicimage）：是物質與能量的分布2.原稿(Original)：圖像處理的操作對象——制版行業(yè)的術語原稿的類型：

數字原稿模擬原稿透射稿反射稿正片原稿負片原稿3.數字化（Digitizing)：圖像從連續(xù)調形式轉化為數字形式的處理過程4.掃描(Scanning)：獲取圖像基本元素的顏色信息的過程掃描儀的的類型：平板掃描儀透射稿掃描儀數碼相機滾筒掃描儀CCD光電轉換器PMT光電轉換器CCD掃描儀特點：動態(tài)范圍較?。⊕呙鑳x可讀取的色調范圍）,圖像暗調層次損失大掃描速度快平臺掃描儀 滾筒掃描儀PMT掃描儀動態(tài)范圍大,圖像暗調層次豐富；掃描速度略慢；價格高；5.像素（Pixel）：灰度、亮度分布（圖像）構成數字圖像的最基本的元素。它可以描述復雜的色調以及復制極細的細節(jié)每個像素的顏色值是整個小區(qū)域的信息平均值6.灰度(Grayscale)：

表示像素的亮度值和輸出值。

在屏幕上復制顏色：

亮度值為0，表示電子槍沒有投射光；亮度值為255，表示電子槍以全部的強度發(fā)射。

在印刷時復制顏色：

輸出值（半色調網點的大小）為0%，表示沒有顏色信息（白色）；100%表示完全覆蓋網點。7.分辨率（Resolution）：①位分辨率：位深度(BitResolution)（色彩深度）：存儲數字圖像每個像素使用的位數（bit）即指每個像素點所能表現的顏色的數目。②圖像分辨率（ImageResolution）：

單位長度內像素點的個數；當圖像尺寸固定時，它決定了像素點的大??；表示了圖像文件的數據量。

單位：PPI（像素每英寸/pixelperinch）

或ppc(像素每厘米)

18ppi,13kb9ppi,4kb72ppi,198kb36ppi,50kb輸入設備分辨率：

設備在單位長度內產生像素個數的能力，是對設備精度的描述，也表示輸入設備捕捉原稿信息的能力。③設備分辨率(DeviceResolution)：輸出設備分辨率：設備在單位尺寸內可產生的點或像素的個數單位：PPI（每英寸像素數）DPI（每英寸點數）④內插分辨率：由內置處理器或軟件處理所獲取的信息量⑤網點分辨率（ScreenR）—加網線數(ScreenFrequency)指印刷灰度圖像或彩色圖像時使用的半色調畫面中在垂直方向上單位長度內的加網線數。LPI（每英寸線數）（每英寸可放置多少單元）半色調單元半色調網點網點中心間的距離相等占據單元空間的80%，稱80%網點30%加網⑥光學分辨率（OpticalResolution)：指掃描儀（或其他圖像數字化設備）的光學系統(tǒng)采樣的實際信息量（最高分辨率），決定了掃描儀的工作能力和掃描的質量。spi每英寸采樣數掃描分辨率=掃描質量因子*

加網線數8.掃描分辨率的確定例2.1設圖片原稿為2英寸*3英寸，圖像將按150LPI、3英寸*4英寸的尺寸印刷，設掃描質量因子為2，則掃描分辨率可設為多少？解：4（最終最大尺寸）*150*2/3（原稿最大尺寸）=400DPI三、常用的圖像模式常用的圖像模式有：二值圖像、灰度圖像、多色調圖像、索引彩色圖像、Lab圖像、CMYK圖像、RGB圖像和多通道圖像等。圖像模式（顏色模式）：為圖像提供色彩信息數據所對應的顏色空間①像素深度：每個像素能顯示的顏色數；②主色通道數：主色通道是指使程序保持對多個像素值進行跟蹤的文件組成。（用來存放顏色信息）1.位圖模式（二值圖像）（像素點——字節(jié)）每個字節(jié)由1位來表示，即像素是兩種顏色中的一種，黑（1）或白（0）；用于復制黑白線條稿。圖像可顯示色調的范圍，從黑到白的整個系列的灰色色調；若每個字節(jié)由8位來表示，則可產生256個等級的灰色?；叶葓D像的像素值可用網點面積率表示。010111002.灰度模式（像素點——字節(jié)）256*(1-p%)-1=Gray3.RGB模式每個像素點用24位來描述，即3個字節(jié)表示，每個字節(jié)用8位二進制編碼來表示（0或1）；則RGB由3個通道組成；可產生1670萬種顏色。紅通道255、150、10綠通道255、200、10藍通道255、150、10111111111111111111111111像素值4.CMYK模式

CMYK模式的圖像包含產生四色套版分色所必須的信息，每幅圖像含有4個通道，分別為青色、品紅色、黃色和黑色。每個像素點用4個字節(jié)描述；顏色空間小于RGB的顏色空間。CMYK的數據量比同尺寸的RGB大33%。60%75%40%70%青色通道40%、20%、10%品紅通道75%、55%、10%黃色通道60%、40%、10%黑色通道70%、50%、10%40%、75%、60%、70%構成像素值圖像存儲與圖像格式一、圖像的編碼與壓縮

圖像格式應包含下列特征：指計算機表示、存儲圖像的編碼格式①圖像的高度、寬度、分辨率等物理特征數據；②色彩定義：位深度（位分辨率）或為非真彩色提供的調色板。③描述圖像的位圖數據體：數據矩陣描述

1.圖像格式2.圖像數據量例3.1一幅A4幅面的RGB圖像，分辨率為300dpi每個像素點用8位表示，其數據量為多少兆？圖像數據量=圖像像素點的總和（字節(jié)）=(210*300/25.4)*(297*300/25.4)*24/8/1024/1024≈25MB

注：一個像素點占據一個字節(jié)解：A4幅面：210mm＊297mm;1inch=25.4mm，位分辨率=24；3.圖像數據壓縮◎去掉編碼信息中的冗余；◎去掉像素間的相關性，即保留不確定的信息，去掉可推知的信息；◎去掉一些對視覺無用或用處不大的信息。減少數據量的基本原理：

除去其中多余的數據。（數據冗余）①數據壓縮：減少表示給定信息量所需的數據量②數據冗余:編碼冗余、像素間冗余、心理視覺冗余標簽圖像文件格式(TaggedImageFileFormat，簡寫為TIFF)是一種主要用來存儲包括照片和藝術圖在內的圖像的文件格式。它最初由Aldus公司與微軟公司一起為PostScript打印開發(fā)。TIFF與JPEG和PNG一起成為流行的高位彩色圖像格式。TIFF格式在業(yè)界得到了廣泛的支持，如Adobe公司的Photoshop、Jasc的GIMP、UleadPhotoImpact和PaintShopPro等圖像處理應用、QuarkXPress和AdobeInDesign這樣的桌面印刷和頁面排版應用，掃描、傳真、文字處理、光學字符識別和其它一些應用等都支持這種格式。從Aldus獲得了PageMaker印刷應用程序的Adobe公司現在控制著TIFF規(guī)范。術語“TaggedImageFileFormat”或者“TagImageFileFormat”在一些早期的TIFF規(guī)范中是作為副標題存在的。目前的TIFF規(guī)范TIFF6.0不再使用這些術語，現在的名字僅僅叫做“TIFF”。二、TIFF格式（.tif）：TIFF（TaggedImageFileFormat）格式①跨平臺，與硬件設備無關；2.特點：②不支持多色調和多通道圖像③支持Alpha通道和專色信息；并能保存ICC樣本文件⑤可采用（LZW、ZIP）無損壓縮和（JPEG）有損壓縮④可保存多分辨率圖像數據結構

⑥可保存路徑和多圖層圖像

⑦可讀取和存儲圖像中的注解和元數據；（fileInfo)JPEG（JointPhotographicExpertsGroup)是一種壓縮圖像數據的方法和標準。三、JPEG（.jpg）1.編碼系統(tǒng)：①基于DCT為基礎的有損編碼系統(tǒng)②面向可逆壓縮的無損預測編碼系統(tǒng)；③有損或無損的分層壓縮；順序壓縮:一次掃描,一次顯示完畢漸進壓縮:多次掃描,有粗到細的圖像質量離散余弦變換②支持色彩管理

2.特點：①節(jié)省存儲空間③廣泛應用于因特網PSD450KBEPS640KBTIFF348KBGIF64KBJPEG38KB（中等）JPEG56KB（高質量）④當壓縮比高時，圖像質量差；當壓縮比低時，圖像質量高；⑤多次存儲需采用同一壓縮比

②全面支持8位圖像透明像素

3.JPEG2000與JPEG格式的區(qū)別①支持無損壓縮2000可指定數據大?、壑С諶GB、CMYK、灰度圖像和Lab圖像模式④支持Alpha通道和專色通道⑤文件中可嵌入元數據來源于PostScript技術，EPS文件格式可用于像素圖像、文本以及矢量圖形的編碼?！狿S輸出設備四、EPS（EncapsulatedPostScript）格式1.EPS格式的特點：①它支持多種圖像模式，保存多色調圖像模式；②使二值圖像中的白色區(qū)域保持透明；

③能存儲裁剪路徑；

④圖像數據的壓縮可采用JPEG壓縮算法。⑤保存分色設置；⑥包含半色調加網信息（在Photoshop中的printpreview中定義）；⑦包含傳遞函數（在Photoshop中的PageSetup中Transfer中定義）；⑧全面支持ICC色彩管理；2.EPS格式的擴展形式（DesktopColorSeparations)①應用對象②文件結構◎單一文件——不分色◎專業(yè)排版軟件◎PS直接輸出設備◎復合版文件——與分色版文件相互依存◎分色版文件——根據分色要求③支持專色設置；

2.PDF格式的用途①跨媒體出版②網絡出版③電子書④數字印刷工作流程五、PDF格式(PortableDocumentFormat)以PostScript技術為基礎，在印前領域和電子出版中有廣泛的應用1.PDF格式與PS的區(qū)別①成像操作比PS簡單②每個頁面的不相關性①支持高質量的頁面排版；體積較?。豢芍残詮姠赑DF是跨平臺格式，是文檔傳遞和交換的格式③全面支持ICC色彩管理；3.特點：④對所有的文檔具有可使用性、可預測和可靠的格式；（對象的描述與設備無關）

⑤支持多種壓縮算法（JPEG、LZW、RunLength）⑥具有超文本鏈接功能字體的嵌入、補漏白信息、色彩管理、頁面出血、色彩信息的描述等數據交換4.PDF/X格式——PDF的子集PDF/X-1：CMYK數據的完整交換（p63）PDF/X-2：工作流程中的部分數據交換PDF/X-3：工作流程中的數據交換無障礙它是由美國CompuServe公司在1987年所提出的圖像文件格式，它最初的目的是希望每個BBS的使用者能夠通過GIF圖像文件輕易存儲并交換圖像數據，這也就是它為什么被稱為圖像交換格式的原因了。

(GraphicsInterchangeFormat)是圖形交換格式，具有順序的組織形式存儲結構.六、GIF格式（.gif）①采用LZW壓縮（File/Saveforweb）②支持灰度、二值、RGB和索引彩色圖像③支持24位彩色，顏色有由256色的調色板實現④圖像局部質量優(yōu)化——Alpha通道⑤可設置網頁透明效果，支持動畫⑥不支持色彩管理技術和Alpha通道特點：File/SaveforwebPNG是20世紀90年代中期開始開發(fā)的圖像文件存儲格式，其目的是企圖替代GIF和TIFF文件格式，同時增加一些GIF文件格式所不具備的特性。

(PortableNetworkGraphics)PNG-8、PNG-24和PNG-48七、PNG格式（.png）①采用無損的壓縮方法（Saveforweb）②PNG-8——

GIF格式——索引彩色圖像③PNG-24和PNG-48——JPEG彩色圖像④支持逐步顯示圖像細節(jié)⑤可設置網頁透明效果（可指定顏色）⑥不支持色彩管理技術和Alpha通道和動畫特點：RAW格式是原始圖像數據存儲格式。是數碼相機內部沒有進行任何處理的圖像數據。即CCD等攝影元件直接得到的電信號進行數字化處理而得到的信息八、數字攝影專用格式——CameraRAW格式特點：①不能直接編輯，需要專用軟件打開文件格式；②數據量大于JPEG，但小于TIFF格式1.MacPaint格式是蘋果公司為Mac計算機開發(fā)的繪圖軟件M