多媒体应用基础

亮度 量化
256 8 b
24 b
3-14
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3.1 数字图像基础知识
2.图像的主要参数
⑴分辨率
分辨率直接影响图像质量。
显示分辨率：指在显示器上能够显示的像素 数目。(640×480,800×600,1 024×768)
图像分辨率：指数字图像的实际像素数目， 它反映图像在屏幕中显示的大小。
缺点：图形复杂时耗时相对较长。
绘图软件：CorelDRAW FreeHand
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3.1 数字图像基础知识
3.图像与图形的比较
图像
文件大小
与图像的尺寸和颜色 有关，一般较大
文件内容 图像点阵数据
缩放、旋转处理 有失真
处理技术 获取、复制和技巧性
适合范围
表现自然和细节景物 层次、色彩较丰富
R=G=B=0 黑色 R=G=B=255 白色 0<R=G=B<255 灰色
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3.1 数字图像基础知识
CMYK模型：适应彩色打印机等吸光物体。
CMYK色彩是由Cyan青色、Magenta品红 色、Yellow黄色、Black黑色混合相减得到，每 种颜色用百分数0～100%来表示。
图形 与图形的复杂程度有 关，一般较小 图形指令 无失真 绘制、创造和艺术性 表现变化的曲线 简单图案、运算结果
图形
真实感图形绘制 模式识别技术
图像
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3.1 数字图像基础知识
三、图像的数字化 1.图像数字化过程 连续空间位置、亮度的离散和数字化。
空间位 置采样
m×n
20×13
第三代图像编码技术：标准化 ISO/IEC/ITU-T：JPEG、MPEG、H.261等
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3.2 静止图像压缩标准
图像压缩依据：①图像数据的冗余性。 ②图像数据的相干性。
图像压缩技术：
无失真编码 霍夫曼编码 可逆压缩 行程编码 无损压缩 算术编码
有失真编码 预测编码、变换编码 不可逆压缩 矢量量化编码、子带图像编码
②对于使用计算机绘制的具有明显边界的图 形，JPEG编码方式的处理效果不佳。
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3.1 数字图像基础知识
4.PNG(Portable Network Graphic Format)
PNG是20世纪90年代中期开发的流式网络图 形格式。它使用LZ77派生的无损数据压缩算法。
PNG存储灰度图像时，图像深度可达16位。
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3.1 数字图像基础知识
3.JPG(Joing Photographic Experts Group)
JPG/JPEG是24位的图像文件格式，也是一 种高效率的压缩格式(1:10～1:20)。它采用有损 编码方式，使JPEG格式的图像文件与原始图像 发生很大差别。
特点：①对于表达自然景观的色彩丰富的图 片，JPEG编码方式具有非常好的处理效果。
GIF格式的图像文件是由CompuServe公司 于1987年推出,主要为网络传输和BBS用户使用 图像文件而设计。
GIF是世界通用的图像格式，适合于动画制作、 网页制作以及演示文稿制作等。
特点：①采用改进的LZW压缩算法处理数据。 ②最多存储256色，不支持24 b。
③一个文件可存放多幅图像(动画)。
6.PSD(PhotoShop Document) PSD是Photoshop的专用文件格式,它包含图 层、通道、蒙版等制作效果(草稿图),编辑过程以 PSD保存，编辑后再转换成其他格式。 特点:①保存各种信息,占用空间较大。
②压缩比与JPEG差不多且不失真。 ③支持RGB、CMYK等色彩模式。 ④PSD存取速度比其他格式快。
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3.1 数字图像基础知识
一、光和颜色
1.光的本质
光是一种电磁波，其电磁光谱如下：
可见光
无线电波
微波 红外线 紫外线 χ射线
104 106 108 1010 1012 1014 1016 104 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8
频率/HzБайду номын сангаас波长/m
可见光：3.84×1014～7.89×1014 Hz
渐进模式，误码鲁棒性强
数字图书馆
渐进模式，基于内容的元数据
扫描和打印
视觉上的有损到无损，低复杂度
Motion JPEG 2000 低比特率的视频编码
彩色静态图像 二值图像
高压缩率图像
JPEG JBIG JPEGLS
小波编码
JPEG 2000
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3.2 静止图像压缩标准
3.JPEG与JPEG 2000的比较
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3.1 数字图像基础知识
HSB模型：人眼感知颜色的方式，适应从事 艺术绘画的人描述色彩。
HSB色彩是由Hue色调、Saturation饱和度、 Brightness亮度组成。
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3.1 数字图像基础知识
YIQ/YUV模型：彩色电视使用的彩色空间。 YIQ适用于NTSC制式彩色电视。
原始 图像
重构 图像
正向离散 余弦变换
逆向离散 余弦变换
量化 量化表 逆量化
编码 编码表
解码
压缩 图像
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3.2 静止图像压缩标准
2.JPEG 2000标准(ISO 15444)
JPEG 2000是JPEG升级标准，其应用包括：
应用领域
说明
数码相机
感觉上无损，低复杂度编码
网络传输
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3.1 数字图像基础知识
人眼感知颜色：色调、饱和度、亮度 色调：表示光的颜色 饱和度：表示彩色的深浅或鲜艳程度
指彩色中白光含量多少 色调＋饱和度＝色度 亮度：表示颜色的明暗程度 亮度=255 (亮) 亮度=0 (暗)
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3.1 数字图像基础知识
3.颜色模型 指计算机表示颜色的数字方法。 RGB模型：适应显示器等发光物体。 RGB色彩是由三种基本颜色Red红、Green 绿、Blue蓝混合相加得到，每种颜色的亮度大 小用数字0～255表示，共有1 670万种颜色。
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3.1 数字图像基础知识
7.图形文件格式
WMF文件：Windows图元文件，它是矢量 图。文件短小，图案造型化。
DXF文件：AutoCAD中图形文件，以ASCII 方式存储图形，表示图形非常准确。
CDR文件：CDR文件是CorelDRAW矢量图 形处理软件专用的矢量图文件格式。
有损压缩 小波变换编码、分形图像编码
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3.2 静止图像压缩标准
二、JPEG图像压缩标准
1.JPEG标准(ISO 10918)
JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是ISO和ITU-T共同组建的联合图像专家组。
任务：为连续色调(灰度或彩色)静态图像压缩 编码制定国际标准。
图像的处理方式：点处理、局部处理和几何处理。
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3.2 静止图像压缩标准
一、图像压缩方法概述
第一代图像编码技术：信息编码理论 香农→信息率失真函数、码率失真理论 经典方法：预测编码、变换编码和统计编码
第二代图像编码技术：主观因素 Kunt→人的视觉、心理与图像特征关系 代表性方法：子带图像编码
像文件是将图像数据纳入文件的记录形式。 1.BMP(Bitmap，位图) Windows标准图像文件(位映射存储)。 特点：①每个文件只能存放一幅图像。 ②多种颜色存储格式(1,4,8,24位)。 ③未经压缩的BMP文件一般都比较大。
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3.1 数字图像基础知识
2.GIF(Graphics Interchange Format)
C=M=Y=K=0% 白色
C=M=Y=K=100% 黑色
CMYK与RGB是互补的， 可相互转换，但会失真。
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3.1 数字图像基础知识
R(红)＝Y(黄)＋M(品红) G(绿)＝C(青)＋Y(黄) B(蓝)＝C(青)＋M(品红) K(黑)＝C(青)＋M(品红)＋Y(黄) W(白)＝R(红)＋G(绿)＋B(蓝) C(青)＝W(白)－R(红) M(品红)＝W(白)－G(绿) Y(黄)＝W(白)－B(蓝)
Internet 应用场合 数字照相
图像视频编辑
Internet 数字照相 打印、扫描、移动通信
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3.2 静止图像压缩标准
三、JPEG图像压缩工具 Internet上应用最广的图像格式是JPEG，其
压缩比很高(仅为位图的1/10左右)。 JPEG Optimizer：压缩和优化图像文件 工作模式：普通模式、专家模式 专家模式＋向导菜单 使用技巧：累进效果图像 区域压缩技术
EPS文件：CorelDRAW、FreeHand等软件 均支持EPS格式，它属于矢量图，输出质量非常 高。
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3.1 数字图像基础知识
五、图像的获取与处理
图像的获取方法有以下几种： ①利用绘图软件创建图像文件。 ②利用扫描仪对图像进行数字化。 ③从计算机屏幕上抓取图像。 ④利用数码相机拍摄图像。 ⑤利用数字摄像机捕捉图像。 ⑥从数字图像库中获取图像。
Y——亮度信号 I、Q——彩色分量，构成色差信号 YUV适用于PAL、SECAM制式彩色电视。 Y——亮度信号，可构成灰色图像 U、V——彩色分量，构成色度信号 与YIQ相比，Y和U、V相互独立。
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3.1 数字图像基础知识
灰度模型：采用8 b表示一个像素，形成256 个等级，适应模拟黑白照片。
图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像 所需的字节数。
数据量＝图像分辨率×颜色深度/8(B)
[例题]一幅640×480的真彩色图像，未压缩的 图像数据量是多少？
640×480×24/8＝921 600 B＝900 KB
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四、图像的文件格式 文件格式是制作文件时的数据记录形式，图
8位 256种 多媒体应用中的最低颜色深度
16位 32 768种 RGB5:5:5,剩余1位表示其他属性(透明度)
24位 16M种 真彩色，超出人眼所能识别的颜色范围
32位 16M种 RGB8:8:8,剩余8位表示其他属性(透明度)
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3.图像数据量的计算
7.80×10-7～3.80×10-7 m 3-2
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2.颜色内涵 人类视觉：光的强度/亮度、颜色/色彩 视觉细胞：杆状体细胞、锥体细胞(RGB) 可见光谱：不同波长的电磁波(可见光)会引起 不同的颜色感觉。
光的波长与颜色对照
颜色 红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色 波长 700 620 580 546 480 436 380
标准
JPEG
JPEG 2000
标题
连续色调静态图像的数 新一代静态图像编码标准 字压缩编码
日期 1986年3月—1992年10月 1996年2月—2000年12月
压缩比 2:1～30:1
2:1～50:1(提高了30%～50%)
离散余弦变换(DCT) 主要技术 哈夫曼编码
算术编码
离散小波变换(DWT) EBCOT核心算法 ROI(感兴趣区域)
P5.NTGIF存F(储Ta彩g 色Im图a像ge时F，ile图F像or深m度at可) 达48位。 TIFF格式的图像文件是由Aldus公司开发的一 种通用的位映射图像文件格式。其特点是可移植 性好，在PC、Macintosh、UNIX等均能读出。
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3.1 数字图像基础知识
像素分辨率：指像素的宽高比(1:1),在像素分 辨率不同的机器间传输图像会变形。
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3.1 数字图像基础知识
⑵颜色深度 指记录每个像素所使用的二进制位数。 彩色图像：可使用的最多颜色数目 灰度图像：可使用的亮度级别数目
位数 颜色数
说明
4位 16种 Windows 3.x中画笔支持16种颜色
黑白模型：采用1 b表示一个像素，只能显示 黑色和白色，适合制作黑白线条图。
彩色
灰度
黑白
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3.1 数字图像基础知识
二、图像与图形
1.图像(位图图像、点阵图像)
位图是通过描述每一像素的颜色或亮度来表 示。它适应表现包含大量细节的图片，如明暗、 浓淡、层次和色彩变化等。
优点：色彩和色调丰富，景物逼真。
缺点：缩放处理易失真，数据量大。
绘画软件：Photoshop PhotoImpact
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2.图形(矢量图形、几何图形)
矢量图是用一组指令来描述的，这些指令给 出构成图形的各种属性和参数。例如：
圆(圆心坐标,半径及粗细,色彩)
优点：图形文件占用空间较少。