第2章计算机图形图像技术详解
03 计算机图形、图像技术
图像的Lab颜色模型
Lab模式既不依赖光线，也不依赖于颜料，它是CIE组织确定 的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式。Lab 模式弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。 Lab模式所定义的色彩最多，且与光线及设备无关并且处理速 度与RGB模式同样快，比CMYK模式快很多。因此，可以放心大胆 的在图象编辑中使用Lab模 式。而且，Lab模式在转换成CMYK模 式时色彩没有丢失或被替换。因此，最佳避免色彩损失的方法 是：应用Lab模式编辑图象，再转换为CMYK模式打印 输出。
用32位表示一个像素时，R，G，B分别用8位表示，剩下的8位常 称为α 通道(alpha channel) 位，或称为复盖(overlay) 位、中断 位、属性位。它的用法可用一个预乘α 通道(premultiplied alpha) 的例子说明。假如一个像素(A，R，G，B)的四个分量都用规一化 的数值表示，(A，R，G，B)为(1，1，0，0)时显示红色。当像素 为(0.5,1,0,0)时，预乘的结果就变成(0.5,0.5,0,0)，这表示原来该 像素显示的红色的强度为1 ，而现在显示的红色的强度降了一半。
计算机图形、图像技术
计算机图形、图像技术
计算机图形分为两大类──位图图像和矢量图形
矢量图形，是由叫作矢量的数学对象所定义的 直线和曲线组成的。矢量根据图形的几何特性 来对其进行描述，矢量图形与分辨率无关。
位图图象，也叫作栅格图象。位图图象是用小 方形网格（位图或栅格），即人所共知的象素 来代表图象，每个象素都被分配一个特定位置 和颜色值。位图图象与分辨率有关，换句话 说，它包含固定数量的象素，代表图象数据。
从RGB模型转换到HIS模型
I ( R G B ) / 3; 3 S 1 min(R, G , B ); I 1 [(R G ) ( R B )] 2 cos1[ ], 2 ( R G ) ( R B )(G B ) , G B; H 2 , G B.
机械CAD—CAM(第二版) 第2章
2. 计算机图形学主要研究下列内容： （１） 图形的输入。 （２） 图形的生成、 显示、 输出。 （３） 图形的变换。 （４） 图形编辑。
3. 随着计算机科学技术的发展， 人们已经可以通过计算机 高速、 有效、 真实地生成图形。 当今， 计算机图形学已经成 为计算机科学技术领域的一个重要研究方向， 并被广泛地应 用于科学计算、 工程设计、 医药、 工业、艺术、 娱乐业、 广告业、 教育与培训、 商业及政府部门等。
2.2
1. 1） 点是构成图形的基本要素。 解析几何中， 点用向量表示， 如二维空间中用(x，y)表示平面上的点， 三维空间则用（x，y， z）表示空间一点。 一个平面图形或三维形体可以用点的集合 （简称点集）表示， 平面图形的矩阵表示形式为
x1 y1
x2
y2
M M
xn yn n2
三维形体的矩阵表示形式为
x1 y1 z1
x2
y2
z2
M M M xnynFra bibliotekzn n3
（2-1） （2-2）
2) 平面图形和空间立体采用点集表示时， 若构成的点集位 置发生改变， 则图形位置也随之发生改变。 因此， 对图 形进行变换， 可以通过点的变换来实现。 由于点集采用矩阵形式表达， 因此点的变换可以通过相 应的矩阵运算来实现， 即
（4） 各种实时过程、 物理过程、 函数过程都可以用计算机图 形学的知识加以模拟， 使之图形化， 并可随时用图形来实现 过程虚拟。 如可以用曲线来模拟火箭发射的飞行轨迹， 同时 不断修正参数， 使火箭飞行过程逼真地用曲线反映出来。
（5） 计算机辅助教学（CAI 计算机图形学在辅助教学上的应用越来越受到重视。 在 几何、 物理、 化学、 数学的教学中，利用计算机图像可以清 楚生动地表现数学曲线、 几何曲面的形成；动力学中各种动 力分析能用计算机图形来模拟；物理学中的光学、 力学和电 子学中的实验过程也能用计算机图形来表现。
Photoshop CS6图形图像处理 第2章 图像处理基础知识
2.1 位Leabharlann 和矢量图位图 矢量图2.1.1 位图
位图图像也叫点阵图像，是由许多单独的小方块组成的，这 些小方块称为像素点。每个像素点都有特定的位置和颜色值，位图 图像的显示效果与像素点是紧密联系在一起的，不同排列和着色的 像素点组合在一起构成了一幅色彩丰富的图像。像素点越多，图像 的分辨率越高，相应地，图像文件的数据量也会越大。
2.1.2 矢量图
矢量图也叫向量图，它是一种基于图形的几何特性来描述的 图像。矢量图中的各种图形元素称为对象，每一个对象都是独立的 个体，都具有大小、颜色、形状和轮廓等属性。
2.2 分辨率
图像分辨率 屏幕分辨率 输出分辨率
2.2.1 图像分辨率
在Photoshop CS6中，图像中每单位长度上的像素数目称为 图像的分辨率，其单位为像素/英寸或是像素/厘米。
第2章 图像处理基础知识
本章简介：
本章主要介绍Photoshop CS6图像处理的基础知识，包括位 图与矢量图、分辨率、图像色彩模式和文件常用格式等。通过本章 的学习，可以快速掌握这些基础知识，有助于更快、更准确地处理 图像。
课堂学习目标
了解位图、矢量图和分辨率 熟悉图像的不同色彩模式 熟悉软件常用的文件格式
JPEG（Joint Photographic Experts Group）的中文意思为 “联合摄影专家组”。JPEG格式既是Photoshop支持的一种文件 格式，也是一种压缩方案。JPEG格式是压缩格式中的“佼佼者”。 与TIFF文件格式采用的LIW无损失压缩相比，JPEG的压缩比例更 大，但JPEG使用的有损失压缩会丢失部分数据。用户可以在存储 前选择图像的最后质量，控制数据的损失程度。
CMYK模式在印刷时应用了色彩学中的减法混合原理，即减色 色彩模式，是图片、插图和其他Photoshop作品中最常用的一种 印刷方式。因为在印刷中通常都要进行四色分色，出四色胶片，然 后再进行印刷。
计算机软件中的图形处理技术解析
计算机软件中的图形处理技术解析第一章：图形处理技术的概述计算机软件中的图形处理技术是指利用计算机来生成、处理和显示图形的技术。
随着计算机硬件的不断进步和图形媒体的广泛应用，图形处理技术在各个领域得到了广泛的应用，如游戏开发、动画制作、虚拟现实、工业设计等。
本章将对图形处理技术进行概述，介绍其基本概念和发展历程。
第二章：图形数据的表示和存储图形数据的表示和存储是图形处理技术中的基本问题之一。
它涉及到如何将图形转化为计算机可以理解和处理的数据形式，并在存储介质上进行存储。
本章将介绍常用的图形数据表示方法，如位图、矢量图和三维模型等，并探讨它们的优缺点及适用场景。
第三章：图形处理算法图形处理算法是图形处理技术中的核心内容，它包括各种针对图形数据的处理和操作方法。
本章将介绍常用的图形处理算法，如几何变换、图像滤波、颜色映射等，并详细阐述它们的原理和应用场景。
同时，我们还将介绍一些高级图形处理算法，如光照模型、体积渲染等，并展望图形处理算法的发展方向。
第四章：图形引擎与渲染技术图形引擎是指封装和实现各种图形处理算法的软件模块，它可以提供方便、高效的图形处理工具和接口。
本章将介绍常用的图形引擎和渲染技术，如OpenGL、DirectX等，并探讨它们的特点和应用领域。
同时，我们还将介绍一些新兴的图形引擎和渲染技术，如实时光线追踪、GPU计算等，并展望图形引擎与渲染技术的未来发展。
第五章：图形用户界面设计图形用户界面是人机交互的重要方式之一，它直接影响用户与软件的交互体验。
本章将介绍图形用户界面设计的基本原则和方法，如布局设计、交互设计、视觉设计等，并探讨它们在软件开发中的应用。
同时，我们还将介绍一些新兴的界面设计技术，如虚拟现实界面、增强现实界面等，并展望图形用户界面设计的发展趋势。
第六章：虚拟现实与增强现实技术虚拟现实与增强现实技术是近年来受到广泛关注的图形处理技术，它能够提供沉浸式的交互体验和丰富的信息展示方式。
第2章 计算机图形系统组成
第2章计算机图形系统组成随着计算机图形技术的发展，大量的计算机图形系统应用到了非常多的领域。
本章将探讨计算机图形系统的功能和结构；对部分硬件设备，特别是图形显示设备进行简要介绍；最后，为方便后面章节的讲述。
2.1.计算机图形系统概述2.1.1.计算机图形系统的功能计算机图形系统是由计算机图形硬件和计算机图形软件组成，它的基本任务是研究如何用计算机生成、处理和显示图形。
一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、交互、输入和输出等5中功能。
如图2-1所示。
1）计算功能（Computing）。
应包括形体设计和分析方法的程序库，描述形体的图形数据库。
数据库中应有坐标的平移、旋转、投影、透视等几何变换程序库、曲线、曲面生成和图形相互关系的检测库等。
2）存储功能(Storage)。
在计算机内存储器和外存储器中，应能存放各种形体的几何数据及形体之间相互关系，可实现对有关数据的实时检图2-1 计算机图形系统的基本功能图索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3）输入功能（Input）。
由图形输入设备将所设计的图形形体的几何参数（例如大小、位置等）和各种绘图命令输入到图形系统中。
4）输出功能（Output）。
图形系统应有文字、图形、图像信息输出功能。
在显示屏幕上显示设计过程当前的状态以及经过图形编辑后的结果。
同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出，以便长期保存。
5）交互功能（Interactive）。
可通过显示器或其他人－机交互设备直接进行人－机通信，对计算结果和图形，利用定位、拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员执行的错误给予必要的提示和帮助。
以上5种功能是一个图形系统所具备的最基本功能，至于每一功能中具有哪些能力，则因不同的系统而异。
2.1.2.计算机图形系统的结构根据基本功能的要求，一个交互式计算机图形系统的结构如图2-2 所示。
可以看到，它由计算机图形硬件和计算机图形软件两部分组成。
图2-2 计算机图形系统的结构1.图形软件图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件三部分。
计算机图形学课件之第2章图形输入输出设备
颜色模式决定了图像中颜色的表示方式，常见的颜色模式有RGB、CMYK等。不 同的颜色模式适用于不同的应用场景，例如RGB适用于显示器显示，CMYK适用 于印刷。
扫描速度
扫描速度
扫描速度是指扫描仪在单位时间内能够扫描的面积，通常以 平方英寸/分钟（sq in/min）或毫米/秒（mm/s）表示。扫 描速度越快，扫描大型图像所需的时间就越短。
扫描类型
扫描类型包括平板扫描、胶片扫描和3D扫描等，不同类型的 扫描仪适用于不同的应用场景。平板扫描仪适用于普通文档 和照片扫描，胶片扫描仪适用于胶片扫描，3D扫描仪适用于 物体表面形状和纹理的扫描。
打印速度
打印速度
打印速度是指打印机在单位时间内能够打印的页面数量，通常以页/分钟（ ppm）或页/秒（pps）表示。打印速度越快，打印大型文件所需的时间就越短 。
打印技术
打印技术是影响打印速度的重要因素，常见的打印技术有喷墨、激光、热转印 等。不同类型的打印技术适用于不同的应用场景，例如喷墨打印机适用于彩色 打印，激光打印机适用于黑白文档打印。
04
图形输入输出设备的 应用
办公自动化
文字处理
使用图形输入设备如键盘和鼠标 进行文档编辑，输出设备如打印 机进行打印输出。
数据可视化
利用图形输出设备展示数据，如 柱状图、饼图等，便于理解和分 析。
图像处理
图片编辑
使用图形输入设备如数码相机、扫描 仪获取图片，通过图形处理软件进行 编辑，再由输出设备如打印机输出。
特效制作
利用图形处理软件进行特效制作，如 滤镜、色彩调整等，丰富图像表现力 。
计算机辅助设计（CAD）
绘图设计
等。
触摸屏在移动设备和一些桌面应 用中广泛使用。
图形图像处理 概述
CAD另一个非常重要的研究领域，是基于工 程图纸的三维形体重建。 三维形体重建就是从二维信息中提取三维信 息，通过对这些信息进行分类、综合等一系列处 理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的 三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑关系， 从而实现形体的重建。
47
图形化的用户接口 一个友好的图形化用户界面能大大提高软件的 易用性，随着Apple公司图形化操作系统的推出，特 别是微软windows操作系统的普及，标志着图形学已 经融入计算机的方方面面。 如今，在任何一台普通计算机上都可看到图形学 在用户接口方面的应用，操作系统和应用软件中图 形、图标和动画的广泛使用，使程序直观易用。很 多软件，不用看说明书，根据它的图形界面指示就 可进行操作。 目前正在研究下一代用户界面，开发面向主流 应用的自然、高效多通道的用户界面。研究多通道 语义模型、多通道整合算法及其软件结构和界面范 式是当前用户界面和接口方面研究的主流方向，而 图形学在其中起主导作用。
12
1.2
计算机图形学的发展与应用
计算机图形学的发展
1.2.1
计算机图形学的研究起源于美国麻省理工学院 (MIT,Massachusettes Institute of Technology)，20 世纪50年代初到60年代中期，麻省理工学院积极从 事计算机辅助设计/制造技术研究。计算机图形 (Computer Graphics)一词在1962年美国麻省理工学 院林肯实验室的Ivan E.sutherland发表的一篇题为 “Sketchpad:一个人—机通信的图形系统”的博士 论文中首次使用。它证明了交互式计算机图形学是 一个可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机 图形学作为一个崭新的学科分支的独立地位。
第二章计算机图形处理技术 ppt课件
学习内容
1.概述 2.图形变换 3.图形消隐技术 4.图形的光照处理技术 5.图形裁剪技术
2. 图形变换
图形变换指对图形的几何信息经过几何变换后产生新 的图形，提出的构造或修改图形的方法。
除图形的位置变动外，可以将图形放大或缩小，或者对图
形作不同方向的拉伸来使其扭曲变形…
• 坐标系统 • 窗口－视区变换 • 几何变换基础 • 二维图形基本几何变换 • 二维图形的复合变换 • 三维图形的几何变换
2. 图形变换
坐标系统
从定义一个零件的几何外形到图形设备上生成相应图形， 需要建立相应的坐标系统来描述，并通过坐标变换来实现 图形的表达
世界坐标系（World Coordinate System ）
设备坐标系（Device Coordinate System ）
规格化设备坐标系（Normalized Device Coordinate System ）
2. 图形变换
(4)以直线y=x为对称线的对称变换
变换后，图形点集的x和y坐标对调
矩阵形式
(5)以直线y=－x为对称线的对称变换
变换后，图形点集的x和y坐标对调，符号相反
矩阵形式
2. 图形变换
旋转变换
旋转变换是将图形绕 固定点顺时针或逆时 针方向进行旋转
图形绕原点沿逆时 针方向旋转θ角，变 换后的点（x* , y*） 的数学表达式:
2. 图形变换
窗口－视区变换
工程设计中，需要突出图形的某一部 分而用一个局部视图单独画出来。
在计算机图形学里，如何把指定的局 部图形从整体中分离出来，并对这部分图 形进行清晰、正确的显示，我们把“窗口” 这个词引用到计算机图形学中来，即通过 在整图中开“窗口”的方法解决上述问题。
计算机图形图像技术-名词解释
名词解释：计算机图形学（CG）是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
或者说计算机图形学研究关于计算机图形对象的建模、处理与绘制等方面的理论和技术。
图形：计算机图形学的研究对象广义上讲，图形是指能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，它包括人眼观察到的自然景物、拍摄到的图片、绘图工具得到的工程图、用数学方法描述的图形等等。
即对图像、图片、绘图、照片、插图等的统称。
矢量图：由短的直线段（矢量）组成的图形（又叫线图、图形、Graphics ）点阵图：由一系列点（象素）组成的图形（又叫点图、图像、Image）Virtual Reality 或称虚拟环境（Virtual Environment)是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
齐次坐标：用n＋1维向量表示一个n维向量.如n维向量(P1,P2, …,Pn)表示为（hP1,hP2, hPn,h），其中h称为哑坐标。
几何变换是指对图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形，是图形在方向、尺寸和形状方面的变换。
错切变换也称剪切、错位、错移变换，用于产生弹性物体的变形处理。
复合变换又称级联变换，指对图形做一次以上的几何变换。
用户域：指程序员用来定义草图的整个自然空间（WD），也称为用户空间、用户坐标系。
是连续的、无限的。
窗口区：指用户指定用户域中输出到屏幕上的任一区域（Window）。
在计算机图形学中，是将在用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域。
窗口区W小于或等于用户域WD，任何小于WD的窗口区W都叫做WD的一个子域。
目的是为了使规格化设备坐标系（NDC）上所显示的世界坐标中物体有一个合适的范围与大小。
将窗口内的图形在视区中显示出来，必须经过将窗口到视区的变换（Window-V iewport Transformation）处理，这种变换就是观察变换（V iewing Transformation）。
多媒体技术应用教程之图形图像处理技术
多媒体技术应用教程之图形图像处理技术图形图像处理技术是多媒体技术中非常重要的一部分，它可以对图形和图像进行编辑、增强、修复等处理，使其更加符合需求。
本教程将为大家介绍图形图像处理技术的基本概念和常见应用。
一、图形图像处理技术的基本概念图形图像处理是通过计算机对图形和图像进行处理和编辑的技术。
它可以通过改变图像的色彩、亮度、对比度等参数来调整图像的质量和效果。
另外，图形图像处理还可以进行图像复原、图像增强、图像分割、图像合成等操作，以满足各种需求。
二、图形图像处理技术的常见应用1. 图像修复：通过图形图像处理技术，可以修复老照片中的划痕、污渍等瑕疵，使其恢复原貌。
同时，还可以修复被删减或损坏的图像区域，使其完整。
2. 图像增强：通过调整图像的亮度、对比度、色彩等参数，可以使图像的细节更加清晰，色彩更加鲜明。
这对于照片的后期处理、广告设计等领域非常重要。
3. 图像分割：图像分割可以将图像划分为不同的区域，以便对不同的区域进行不同的处理。
例如，可以将一张照片中的前景物体与背景进行分离，以便对它们进行不同的编辑。
4. 图像合成：图像合成可以将不同的图像元素组合在一起，形成新的图像。
例如，可以将一个人的头像放在一个景色图像的背景中，生成一张具有艺术感的图片。
5. 图像识别和分类：通过图形图像处理技术，可以对图像进行特征提取和模式识别，从而实现图像的自动识别和分类。
例如，可以通过图像识别技术来识别人脸、车牌等。
三、图形图像处理技术的工具和软件图形图像处理技术通常使用图形图像处理软件来实现。
目前市面上有很多成熟的图形图像处理软件，例如Adobe Photoshop、GIMP、Pixlr等。
这些软件提供了丰富的工具和功能，可以满足各种图形图像处理的需求。
四、图形图像处理技术的学习资源如果想要学习图形图像处理技术，可以参考一些优秀的学习资源。
例如，可以阅读相关的教材和图像处理技术的研究论文，参加相关的培训课程和学习班，还可以通过在线教育平台学习相关的视频课程。
第二章计算机图形学和计算机辅助设计技术概述
1975年Phong提出了著名的简单光照模型Phong 模型。
80年代：高分辨率，大尺寸，彩色显示设备 ，各种输入设备，软件标准化趋势；与设备无关的 驱动程序，各种图形软件包。
Whitted光透视模型，第一次给出光线跟踪算 法的范例；
图像处理
图像
计 算
模
机
式
图 形 学
识 别
特征数据 几何模型
计算几何
CAD/CAM 计算机艺术 计算机动画 计算机视觉
计算机图形学的研究内容
图形的输入：研究如何把要处理的图形输入到计算机 内，以便让计算机进行各种处理。
图形的生成、显示和输出：如何利用计算机生成图形 并在显示屏上显示或在绘图机等输出设 备上输出图形。
图像(Image)
图像处理-------将客观世界中原来存在的物 体映象处理成新的数字化图像。
例如: 卫星遥感中的资源勘测 气象预报中的云图和海图处理 人体的CT扫描 工业中的射线探伤 金相图谱分析
图像处理中关心的问题： 滤去噪声、压缩图像数据、对比度增强、图
像复原、三维图像重建。
计算机图形学与图象处理的重叠与交叉
计算机图形学所涉及的算法可分为以下几类1基于图形设备的基本图形元素的生成算法如用光栅图形显示器生成直线圆弧二次曲线封闭边界内的填色填图案反走样等2基本图形元素的几何变换投影变换窗口裁剪2基本图形元素的几何变换投影变换窗口裁剪3自由曲线和曲面的插值拟合拼接分解过渡光顺整体修改局部修改等4图形元素点线环面体的求交与分类以及集合运算5隐藏线隐藏面消除以及具有光照颜色效果的真实图形显示6不同字体的点阵表示矢量中西文字符的生成及变换7山水花草烟云等模糊景物的生成8三维或高维数据场的可视化9三维形体的实时显示和图形的并行处理10虚拟现实环境的生成及其控制算法等2
计算机图形图像基础
计算机图形图像基础计算机图形图像是计算机科学中一个重要的分支，一般来说，它是指使用计算机技术来绘制、模拟和分析真实世界中的三维物体、纹理和动画等。
计算机图形图像涉及技术广泛，它可以帮助工程师、科学家和艺术家以新的方式理解和表达世界。
这篇文章将重点介绍计算机图形图像的基础知识，以及它的内容和应用。
一、计算机图形图像的基本概念首先，将介绍计算机图形图像的一些基本概念，以便更好的理解它的特性和用途。
计算机图形图像包括两个主要的部分：计算机图形学和计算机图像学。
计算机图形学研究用于描述渲染三维物体的技术，包括变换(如平移、旋转和缩放)、映射(如线性和非线性)、光照和贴图等。
计算机图像学专注于计算机可以利用图像处理技术对图片进行处理和分析，包括图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
二、计算机图形图像的内容计算机图形图像的内容主要包括三维建模、渲染和动画、图像处理等。
三维建模是计算机图形图像的核心部分，它包含了模型建构(polygonal modeling)，曲面建模(surface modeling)，立体变换(stereoscopy)和三维扫描(3D scanning)等。
模型建构是利用计算机语言来描述三维物体的一种方法，曲面建模是利用计算机技术来创建复杂的曲面，立体变换则是利用计算机程序来实现立体图像的转换，三维扫描则是利用计算机技术来采集三维实物的一种技术。
渲染和动画主要用于利用计算机技术来模拟真实世界的复杂纹理和运动，以及模拟出自然环境中的照明、动画效果等。
在这里，可以用到模型建构，曲面建模，立体变换，三维扫描等技术来实现复杂的渲染和动画效果。
图像处理是计算机图形图像中的另一重要部分，其作用是利用计算机技术来优化和改善图像的质量。
常见的图像处理方法有图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
三、计算机图形图像的应用计算机图形图像的应用非常广泛，可以用于工程设计，科学研究，艺术创作，娱乐游戏，医学成像，机器视觉等。
图形图像处理基础入门指南
图形图像处理基础入门指南第一章：图形图像处理概述图形图像处理是一门应用广泛的技术，其目的是改善、增强或提取图像的特定特征。
本章将介绍图形图像处理的基本概念，包括图像的表示方式、像素及其属性等。
1. 图像的表示方式图像可表示为数字矩阵或二进制流的形式。
数字矩阵表示是将图像划分为像素，每个像素表示图像上一个点的颜色或亮度信息。
二进制流表示则是将图像编码为一串连续的比特流。
2. 像素及其属性像素是图像处理中最基本的单元，是对图像进行编码的最小单位。
每个像素可以包含多个属性，如亮度、颜色、透明度等。
这些属性会影响到后续的图像处理操作。
第二章：图形图像处理算法及工具本章将介绍图形图像处理常用的算法和工具，包括滤波、变换、分割等。
1. 滤波滤波是一种常用的图像处理方法，通过去除或增强图像的某些频率成分来实现图像的改善。
常见的滤波算法有均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
2. 变换变换是将图像从一个域映射到另一个域的过程。
常见的图像变换包括傅里叶变换、小波变换等，可以用于图像压缩、频域分析等应用。
3. 分割图像分割是将图像分成若干个子区域，使得每个区域具有一定的特征或属性。
常用的分割算法有阈值分割、边缘检测、聚类分割等。
第三章：图形图像处理应用领域本章将介绍图形图像处理在各个领域的应用，包括医学影像处理、卫星图像处理、数字艺术等。
1. 医学影像处理医学影像处理是图形图像处理的重要应用领域之一。
通过对医学影像的处理，可以辅助医生进行疾病的诊断和治疗。
常见的医学影像处理任务有图像增强、边缘检测、肿瘤分割等。
2. 卫星图像处理卫星图像处理是利用遥感技术对航天器观测到的地球表面图像进行处理和分析。
通过卫星图像处理，可以监测自然资源、环境变化，应用于气象预测、城市规划等领域。
3. 数字艺术图形图像处理技术在数字艺术中有着广泛的应用，如图像合成、特效处理、图像修复等。
这些技术不仅可以用于电影、电视剧的特效制作，也可以用于游戏、动画等数字娱乐产业。
第2章 数字图像的基础知识和基本概念
第2章数字图像的基础知识和基本概念一、数字图像数字图像是以二进制数字组形式表示的二维图像。
利用计算机图形图像技术以数字的方式来记录、处理和保存图像信息。
在完成图像信息数字化以后，整个数字图像的输入、处理与输出的过程都可以在计算机中完成，它们具有电子数据文件的所有特性。
通常把计算机图形主要分为两大类：位图（bitmap）图像和矢量（vector）图形（如图2-1所示）。
图2-1 计算机图形的主要分类1．关于位图图像（1）概念位图图像（在技术上称作栅格图像）使用图片元素的矩形网格（像素）表现图像。
每个像素都分配有特定的位置和颜色值。
在处理位图图像时，人们所编辑的是像素。
位图图像是连续色调图像（如照片或数字绘画）最常用的电子媒介，因为它们可以更有效地表现阴影和颜色的细微层次。
（2）分辨率位图图像与分辨率有关，也就是说它们包含固定数量的像素。
因此，如果在屏幕上以高缩放比率对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们，则将丢失其中的细节，并会呈现出锯齿，如图2-2所示。
图2-2 不同放大级别的位图图像示例（3）特点①位图图像有时需要占用大量的存储空间。
对于高分辨率的彩色图像，由于像素之间独立，所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。
②位图放大到一定倍数后会产生锯齿。
位图的清晰度与像素点的多少有关。
③位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越，尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化方面效果更佳。
④位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png等。
⑤处理软件：Photoshop、ACDSee、画图等。
2．关于矢量图形（1）概念矢量图形（又称矢量形状或矢量对象）是由称作矢量的数学对象定义的直线和曲线构成的。
矢量根据图像的几何特征对图像进行描述。
（2）分辨率矢量图形是与分辨率无关的，即当调整矢量图形的大小、将矢量图形打印到PostScript 打印机、在PDF文件中保存矢量图形或将矢量图形导入到基于矢量的图形应用程序中时，矢量图形都将保持清晰的边缘（如图2-3所示）。
《计算机图形学》第2章 图形显示设备2
两个液晶颗粒（光点）之间的距离
– 分辨率
指其真实分辨率 比如1024×768的含义就是指该液晶显示器含有 1024×768个液晶颗粒
30
LCD显示器（6/6）
显示效果有差距 但有后来居上之势
– 外观小巧精致，厚度只有6.5~8cm左右 – 响应速度快、无闪烁、无干扰 – 工作电压低，功耗小，省电 – 没有电磁辐射，对人体健康没有任何影响
5
视频控制器（显示控制器）
作用：控制图形的显示，建立帧缓存与屏幕像素之间的一一 对应关系，负责按固定刷新频率和扫描顺序刷新屏幕图形 逻辑结构
工作原理
– 刷新周期开始，光栅扫描发生器置X地址寄存器为0，置Y地址寄存器 为N-1，首先取出对应像素（0，N-1）的帧缓存单元的数值, 放入像素 值寄存器，用来控制像素的颜色，然后X的地址寄存器的地址加一，如 此重复，直到该扫描线上的最后一个像素。
第2章 交互式计算机图形处理系统
1
计算机图形处理系统
绘图仪
Computer
DPU
显示处理器
视频控制器 display
printer
控制图形的显示
输入设备
–应用程序发出绘图命令，解析成显示处理器可接受命令格式
–帧缓冲存储器（Frame Buffer)
–存放所有的绘图信息
–视频控制器（Video Controller)
单显
– 查色表固化
彩显
– 可修改、创建查色表
12
查色表（LUT）工作原理
是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色 它的长度由帧缓存单元的位数决定
– 例如：每单元有8位，则查色表的长度为28＝256
目的
– 在帧缓存单元的位数不增加的情况下
计算机图像处理_第二章课件
3.跟踪处理 选择满足适当条件的像素作为起始像素，检查输入
图像和已得到的输出结果，求出下一步应该处理的像素， 进行规定的处理，然后决定是继续处理下面的像素，还 是终止处理。这种处理形式称为跟踪处理。
4.位置不变处理和位置可变处理 输出像素JP(i，j)的值的计算方法与像素的位置(i，j)
n-1
210
3.分层结构
由原始图像开始依次构成像素数愈来愈少的一幅幅图 像，就能使数据表示具有分层性，其代表有锥形(金字塔) 结构。
锥形结构是对2k×2k个像素形成的 图像，看成是分辨率不同的k+1幅图像的 层次集合， 即20×20→2k×2k。但20×20 不具有反映输入图像的信息。
依序产如生图像2.6素.1数所纵示横，都从按输入1/2图递像减I的0开一始幅， 一像的幅I相i的的应各图的像像2×素I12的，像值I素2，，的…就平I是k均。它值此前(时一一，般个作采图为用像图平Ii-1 均值，但也可以采用能表示2×2像素的 性质的某个值)确定。
1 0 0
I
0
0
1
1 1 0
2.3.3 量化参数与数字化图像间的关系
数字化方式可分为均匀采样、量化和非均匀采样、量化。
所谓“均匀”，指的是采样、量化为等间隔方式。图像 数字化一般采用均匀采样和均匀量化方式。
非均匀采样是根据图象细节的丰富程度改变采样间距。 细节丰富的地方，采样间距小，否则间距大。
( 2 .5 2 )
大局处理
在局部处理中，输出像素JP(i,j)的值取决于输入图 像大范围或全部像素的值，这种处理称为大局处理。如 图２5.6。
图2.5.6 大局处理
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第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
• 图形又称为矢量图形（Vector Graphics）、几何图形或 矢量图，由一组指令的描述组成，这些指令给出构成该 画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、 颜色等各种属性和参数，也可以用更为复杂的指令表示 图像中的曲面、光照、阴影、材质等效果。计算机显示 图形就是从文件中读取指令并转化为屏幕上显示的图形 效果
用途
目录
第二章
计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
• 图像可以通过网上下载、图片库、扫描、数 码照相机拍摄、计算机绘制等方式获取。图 像的获取过程涉及图像的数字化。图像的数 字化包括采样、量化和编码三个步骤，称为 图像信号数字化的“三部曲”
第二章
计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
分辨率 颜色深度 图像的大小及压缩标准 图像的文件格式 JPEG图像优化和压缩工具:JPEG Optimizer 6. 显示设备 7. 常用的输入设备 1. 2. 3. 4. 5.
第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
• 图像又称点阵图像或位图图像，指在空间上和亮度上已 经离散化了的图像。我们可以把一幅位图图像理解为一 个矩形，矩形中的任一元素对应于图像上的一个点，称 为像素（Pixel）。像素是计算机图形与图像中能被单独 处理的最小基本单元，颜色等级越多，图像就越逼真
第二章 计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
亮度（Luminance） • 描述色光明暗变化强度的物理量称为亮度。亮度是 色光能量的一种描述，对于色调和饱和度已经固定 的光，当它的全部能量增加时，感觉亮；反之则感 觉暗淡
第二章
计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
2．常用的色彩模式 • 索引模式（Index） • 索引模式只能存储一个8bit色彩深度的文件， 即256种预先定义好的颜色。每幅图像的所 有颜色都定义在其图像文件中，即将所有的 色彩映射到一个色彩盘中，该色彩盘称为色 彩对照表。 • 打开图像文件时，Photoshop从同时被读入 的色彩对照表中找到最终的色彩值
第二章 计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
2．常用的色彩模式 • Lab模式 • Lab模式既不依赖于光线，也不依赖于颜料， 由亮度通道L、A和B两个色彩通道共三个通 道组成
第二章
计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
HSB模式 • HSB色彩模式只在色彩汲取窗口中出现。H 表示色相，即纯色，S表示饱和度，指色彩 的纯度。B表示亮度，指色彩的明亮度
• 2.1.2 图形与图像
第二章 计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
1．物体的颜色 • 色调（Hue） • 描述颜色的不同类别的物理量称为色调，如红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等，它取决于该颜色的主要波 长 • 饱和度（Saturation） • 描述颜色的深浅程度的物理量称为饱和度，它按颜 色混入白光的比例来表示。当某色光的饱和度为 100%时，表示该色光是完全没有混入白色光的单 色光，饱和度越高则颜色越浓。如果大量混入白光 降低饱和度，人的视觉会感到颜色变淡。例如，在 蓝色中加入白光，饱和度降低，蓝色被冲淡为淡蓝 色
第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
• 图形与图像的区别
图 数据来源 数据量 三维景物 获取方式 形 图 像 主观世界，较难表示自然景物 小 易于生成 ① 利用AutoCAD、CorelDraw、 Freehand、三维动画软件等绘图工具 （Draw Programs）绘制② 利用数字 化硬件设备绘制 可任意缩放、旋转、修改对象属性， 不引起失真 客观世界，易于表示自然景物 大，需要压缩 较难表示 ① 通过扫描仪、数码照相机等数字化采集 设备获得② 通过网上下载、光盘库、素材 库等方式获得③ 利用Photoshop等软件绘制 缩放、旋转等操作会引起失真
• CMYK模式 • CMYK模式采用了减色法原理，也称减色模 式，是人眼看物体的颜色和印刷时采用的模 式。CMYK代表印刷上用的4种颜色，C代表 青色，M代表品红色，Y代表黄色，由于在实 际应用时，青色、品红色和黄色很难叠加形 成真正的黑色，因此引入了K，代表黑色， 用于强化暗调，加深暗部色彩，CMYK模式 是最佳的打印模式，但比较慢，不是一个理 想的编辑模式
可操作度 研究重点
将数据和几何模型变成可视的图形， 将客观世界中存在的物体映像处理为新的数 这种图形可以是自然界根本不存在的， 字化图像，关心数据压缩、特征识别和提取、 即人工创造的画面 三维重建等内容 设计精细的线框型图案和商标，以及 适合于数学运算表示的美术作品、三 维建模等，在网络、工程计算中被大 量应用 用于表现自然景物、人物、动植物和一切引 起人类视觉感受的景物，特别适合于逼真的 彩色照片等
第二章 计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
• RGB模式 • RGB三种颜色各有256个亮度级，叠加后形 成1670万种颜色，即真彩色，通过它们足以 再现绚丽的世界
第二章
计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
• CMYK模式减色模式
第二章
计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
第2章 计算机图形图像技术
1. 图形图像概述
2. 图像的数字化 3. Photoshop图像制作与处理软件
2.1 图形图像概述
• 2.1.1 彩色的基本概念
1．物体的颜色
• 色调（Hue） • 饱和度（Saturation） • 亮度（Luminance）
2．常用的色彩模式
• • • • • • 索引模式（Index） RGB模式 CMYK模式 Lab模式 HSB模式 YUV与YIQ模型
第二章
计算机图形图像技术
2.1.1 彩的基本概念
• YUV与YIQ模型 • 彩色电视系统采用YUV或YIQ颜色模型表示 彩色图像，YUV适用于PAL和SECAM彩色电 视制式，YIQ适用于NTSC彩色电视制式
第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
计算机有两种绘图形式： • 图形（Graphics） • 图像（Images） • 它们是构成动画和视频的基础