图像的数字化表示
数字图像处理第2章图像数字化
续图像的频谱与它的平移复制品重叠。
的高频分量混入到它的中频或低频部分，这种现象称为
混叠。在这种情况下，由函数的采样值重建的图像将产生失真。如图 2-1-4 所示，由于采样间隔不满足
奈奎斯特条件，采样图像的频谱在阴影区及其附近产生了混叠。当我们用图示的低通滤波器
取
出
重建图像时，将会带来两个问题：
(1) 图像信号损失了一部分高频分量，致使图像变得模糊。
像，但需要付出更大的存储空间作为代价。
连续图像
在二维空间域里进行采样时，常用的方法是对
进行均匀采样。取得各点的亮
度值，构成一个离散的函数 函数来表示，即
。若是彩色图像，则以三基色 R、G、B 的亮度作为分量的三维向量
1
相应的离散向量函数用(1.1.7)表示。
图 2-1-2 采样示意图(2) 评价连续图像经过采样获得数字图像的效果，采用如下一些参数。 图像分辨率是指采样所获得图像的总像素。例如，640×480 图像的总像素数为 307 200 个。在购买 具有这种分辨率的数码相机时，产品性能介绍上会给出 30 万像素分辨率这一参数。 采样密度是指在图像上单位长度所包含的采样点数。采样密度的倒数就是像素间距。 采样频率是指一秒钟内采样的次数。它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，丢失的信息 越少，采样后获得的样本更细腻逼真，图像的质量更好，但要求的存储量也就更大。 扫描分辨率表示一台扫描仪输入图像的细微程度。它指每英寸扫描所得到的点，单位是 dpi (dot per inch)。数值越大，表示被扫描的图像转化为数字化图像越逼真，扫描仪质量也越好。无论采用哪种评价 参数，实际上在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的参数。
(a) 中央上升型
(b) 中央平稳型
图像数字化
图像数字化是计算机图像处理之前的基本步骤，目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的存储格式。
数字化过程分为采样与量化处理两个步骤，采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，比如，一幅640×480的图像，就表示这幅图像是由307200个点所组成。
量化是指要使用多大范围的数值，来表示图像采样之后的每一个点。
这个数值范围包括了图像上所能使用的颜色总数，例如，以4个bits存储一个点，就表示图像只能有16种颜色，数值范围越大，表示图像可以拥有越多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。
量化的结果是图像能够容纳的颜色总数。
两者的基本问题都是视觉效果与存储空间的取舍问题。
一个图像是如何数字化的呢？不妨从一张玩具鸭子图片说起。
首先要把图片打格子分成若干小块，每块用一个数字来表示一种颜色。
如果图像是纯黑白两色的，那每块只用1或0表示即可。
若图像是16色的，每块用4位二进数表示，因为2^4=16，即4位二进制有16种组合，每种组合表示一种颜色就行了。
真彩色位图的每个小块，都是由不同等级的红绿蓝三种色彩组合的，如图所示，每种颜色有2^8个等级，所以共有2^24种颜色，因此每小块需要24位二进制数来表示。
可见，数字图像越艳丽，则需要记录的二进制数就越多越长。
除此之外，打的格子越密，则一副图的总数据量就越大，此例中鸭子图片分成了11×14=154块，按真彩色位图来计算，则总数据量为154×24=3696比特。
这些小格子显然是太大了，不能表现图片的细节，实际中的格子要密得多，例如1024×768，这是大家都熟悉的显示分辩率。
看这张滑雪图，人体的色彩变化比较大，而天空和雪的色彩却非常单调，可以想象，代表每个小格颜色的数值也应该非常接近，图右下的原始数据是8个相邻格子的色彩数据，由于两个相邻格子的数据差异很小，所以可以用第一个格式数据当作第二个格子数据的预测值，经实际测量后，把真实值与预测值的差值求出来，并用这个差值来表示第二个格子的色彩。
数字图像处理 第2章 图像的数字化与显示
（2.20）
2.3.3 空间与灰 度级分辨率
对一幅图像，当量化级数Q一定 时，采样点数 M×N 对图像质量有着显 著的影响。采样点数越多，图像质量越 好；当采样点数减少时，图像越小，图 上的块状效应就逐渐明显。
图像的采样与数字图像的质量
图像的量化与数字图像的质量
量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越 差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像出现假轮廓。
2.2 图像场取样
2.2.1 取样和量化的基本概念
数字化包括取样和量化两个过程 ：
取样(sampling)：对空间连续坐标(x, y)的 离散化 量化(quantization)：幅值 f (x, y)的离散化
（a）连续图像
（b）数字化结果
图2.1 图像的数字化过程
(a)
(b)
图2.2 采样网格 (a) 正方形网格; (b) 正六角形网格
截止频率。
u U c , v Vc u U c , v Vc
（2.8）
其中 U c , Vc 对应于空间位移变量x和y的最高
则当采样周期
x, y满足
（2.9）
1 u s 2U c x 1 vs 2Vc y
此时，通过采样信号 f ( mx, ny ) 能唯一地恢 复或重构出原图像信号f (x,y)。该条件称为 Nyquist采样定理。
• 2.3.1
•
标量量化
标量量化：将数值逐个量化 。 例：假设抽样信号的范围是0~5 V，将它分为8等
分，这样就有8个量化电平，分别是5/8 V，10/8 V，15/8 V，…，35/8 V。 对每一个采样将它量化为离它最近的电平。 在量化后，为了能在数字信号处理系统中处理 二进制码，还必须经过编码操作。
数字图像处理知识点总结
数字图像处理知识点总结第一章导论1.图像：对客观对象的一种相似性的生动性的描述或写真。
2.图像分类：按可见性（可见图像、不可见图像），按波段数（单波段、多波段、超波段)，按空间坐标和亮度的连续性(模拟和数字）。
3.图像处理：对图像进行一系列操作，以到达预期目的的技术。
4.图像处理三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解.5.图像处理五个模块：采集、显示、存储、通信、处理和分析.第二章数字图像处理的基本概念6.模拟图像的表示：f（x，y)＝i（x，y）×r（x，y)，照度分量0< i（x，y)〈∞ ，反射分量0 <r(x,y）<1。
7.图像数字化:将一幅画面转化成计算机能处理的形式-—数字图像的过程。
它包括采样和量化两个过程。
像素的位置和灰度就是像素的属性。
8.将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样.采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。
采样方式：有缝、无缝和重叠.9.将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化.10.表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级(或灰度值或灰度）。
11.数字图像根据灰度级数的差异可分为:黑白图像、灰度图像和彩色图像.12.采样间隔对图像质量的影响：一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差,严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应;采样间隔越小，所得图像像素数越多,空间分辨率高,图像质量好，但数据量大。
13.量化等级对图像质量的影响:量化等级越多,所得图像层次越丰富，灰度分辨率高,图像质量好，但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓现象，图像质量变差,但数据量小.但在极少数情况下对固定图像大小时，减少灰度级能改善质量,产生这种情况的最可能原因是减少灰度级一般会增加图像的对比度.例如对细节比较丰富的图像数字化。
14.数字化器组成:1)采样孔：保证单独观测特定的像素而不受其它部分的影响。
2)图像扫描机构:使采样孔按预先确定的方式在图像上移动。
图形图像数字化表示与存储
图形图像数字化表示与存储南阳中学肖子恒一、教材、课题分析1、教材地位和作用本课题《图形图像数字化表示与存储》是中国地图出版社《多媒体技术应用》选修模块第一单元（认识多媒体）第二节（多媒体技术）的图形图像的数字化表示与存储的内容。
图形图像数字化表示与存储的知识在整本教材中有着举足轻重的作用。
学生在学习信息技术的时候，数字化可以说是一个过渡性很强的知识，引领学生从现实模拟世界的认识过渡到数字化世界的认识。
在《信息技术基础》必修模块的学习中，学生对信息数字化过程有了初步的认识，但只停留在表面，作为对《多媒体技术应用》的学习，该课题的作用及重要性是显而易见，通过本课题的学习，让学生真正体会到计算机是如何具体地表示图形图像的，这对于学生学习其它形式媒体的数字化有实现一定的迁移作用。
2、课时安排：1个课时（45分钟）二、学情分析学生通过对《信息技术基础》必修模块的学习，对计算机系统和常见工具的操作有了一定的认识和尝试，也知道了初步认识到计算机是用二进制进行表示信息的，但对计算机内部具体怎么样存储和表示信息的认识很肤浅，甚至根本不认识，这样的基础促进了学生对本节课形成可贵的求知欲和浓厚的兴趣，同时这节课对学生来说难度也摊出来了，所以这节课的学习适当渗透了背景知识的学习，如模拟图像、数字图像、数据量单位换算、二进制编码数等知识。
三、学法分析基于本节课的教学内容、教学目标与学生基础的特点、学生的学习习惯，安排学生可以采用自主探索和小组合作学习方法来完成《图形图像数字化表示与存储》课题的学习。
自主探索、小组合作性学习：根据建构主义学习理论所强调的：以学生为主体，学生由知识的灌输对象转变为提高信息素养的主体。
在本节课中，我始终引导学生带着浓厚的兴趣与求知欲望进行分析和思考问题，通过自主探索和小组讨论解决问题。
以自主和小组合作性学习展开，实现知识的传递、迁移和融合，发展能力，训练思维。
同时也增强了学生的协作和团队精神，培养了学生良好的信息素养。
图像的数字化表示ppt课件
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
巩固与练习
图像
尺寸 总像素数 色彩深度 该图像占用多少位存储空间？ 该图像大小为多少B(字节)？ 该图像大小为多少KB？ 该图像大小为多少MB
一个1G的U盘能够存储多少幅这样的图像
3648*2736 24
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
总结：
X方向的像素点
分辨率
图
Y方向的像素点
像
的 大
小
色彩深度（单色图（1位）、两位灰
度图、8位灰度图、24位彩色图）
800×600×16÷8÷1024÷1024 ≈0.916MB
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一个时间为2分钟，分辨率为640*480，24位色பைடு நூலகம்的数字无 声视频。如果视频以25帧/秒的速度播放，则这段视频要播放 的数据量大约（不压缩）是（）。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
彩色图像
24位彩色图像
RGB分别表示什么？ 彩色图像的每个像素是怎样呈现出来的？
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
图像信息的数字化表示和存储说课稿.docx
《图像信息的数字化表示和存储》说课稿教材分析。
木节课选自《多媒体技术应用》选修教材第一单元第二节“多媒体技术”，内容是介绍媒体信息数字化表示利存储的原理，阐释多媒体技术的基础和内涵。
使学生进一步认识多媒体技术的实质一一数字化。
从原理上对其有一个理性的认知，为后续单元的学习奠定基础。
其中，图像信息的数字化表示与存储是重点内容。
学生分析。
高一年级下学期的学生，在《信息技术基础》必修课学过相关内容，知道信息数字化的基本原理，是用0和1来表示信息。
但对各种媒体信息数字化的具体原理不清楚，对数字化表示的核心——舟二进制进行编码的思想不了解。
他们缺乏有关二进制的专业知识，对深奥抽象的原理不是特别感兴趣。
所以，如何以一种生动直观的方式，深入浅出地讲解专业的技术和原理这是本课成功与否的关键。
教学目标了解数据冗余和压缩的简单原理；掌握常用图像文件格式。
理解图像信息数字化表示和存储的原理和二进制编码的思想，能计算图像的存储容量。
学习从方法论的方向和角度思考问题，建立科学的原理认知观。
说重点难点图像信息的数字化表示和存储和二进制编码的思想说教法与学法分组教学法、游戏教学法自主实践说教学策略教学中可能遇到的问题解决问题的策略学生对纯理论的内容不感兴趣避免平铺直叙地讲解，将深奥、抽象的知识溶解在贯穿课堂的实践活动中，以课堂游戏“数字拼图”让学生从理论和实践的相互交融中深切感受知识的魅力。
一幅完整的图像包含众多像素，研究起来比较麻烦截取图像的一小部分作为研究对象，并制作模型图作为教具。
使复杂抽象的问题简单化、具体化。
学生缺乏二进制的专业知识，难以理解用二进制编码的思想通过讲解颜色编码引入二进制说教学过程我将整个教学内容分成四个相对独立的环节。
并以循序渐进的方式为主线，分别向学生创设了4个连续的情境。
“黑白图像的数字化-二进制编码-彩色图像的数字化-图像的存储容量”这条主线的环节既独立，又是4个层层递进的问题，从而沿着“图像信息数字化和存储”这个主题，探究、思考、讨论。
数字图像处理课后习题答案
数字图像处理课后习题答案数字图像处理课后习题答案数字图像处理是计算机科学与技术领域的重要分支，它研究如何对图像进行数字化处理，以获取更好的图像质量和更多的信息。
在学习数字图像处理的过程中，课后习题是巩固知识、提高技能的重要环节。
本文将为大家提供一些常见的数字图像处理课后习题答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、图像的数字化表示1. 什么是数字图像？数字图像是由离散的像素点组成的，每个像素点都有一定的灰度值或颜色值。
它可以用矩阵或数组表示。
2. 数字图像的灰度级是什么？数字图像的灰度级是指每个像素点的灰度值的取值范围。
例如，8位灰度图像的灰度级为0-255。
3. 如何将彩色图像转换为灰度图像？可以使用灰度化公式将彩色图像转换为灰度图像：Gray = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B。
二、图像的基本处理操作1. 什么是图像的平滑处理？图像的平滑处理是指通过去除图像中的噪声和细节，使图像变得更加模糊和平滑。
常见的平滑处理方法有均值滤波、中值滤波等。
2. 什么是图像的锐化处理？图像的锐化处理是指通过增强图像的边缘和细节，使图像变得更加清晰和锐利。
常见的锐化处理方法有拉普拉斯算子、Sobel算子等。
3. 如何进行图像的直方图均衡化？图像的直方图均衡化是一种增强图像对比度的方法，通过对图像的灰度直方图进行变换，使得图像的灰度分布更加均匀。
可以使用以下步骤进行直方图均衡化：（1）计算图像的灰度直方图；（2）计算累积直方图；（3）根据累积直方图进行像素值映射。
三、图像的特征提取与分析1. 什么是图像的边缘检测？图像的边缘检测是指通过识别图像中颜色或灰度值变化剧烈的区域，来提取图像的边缘信息。
常见的边缘检测算法有Sobel算子、Canny算子等。
2. 什么是图像的特征提取？图像的特征提取是指通过对图像进行分析和处理，提取出具有代表性的特征，用于图像的分类、识别等任务。
常见的特征提取方法有颜色特征、纹理特征、形状特征等。
第二章 图像的数字化
所以，要使数字图像保有一定的空间分辨 率，从而不丢失原连续图像所表达的信息， 图像采样间隔就必须依一定的规则选取合 图像采样间隔就必须依一定的规则选取合 适的值。 这个规则就是二维采样定理。 这个规则就是二维采样定理。
二维采样定理：如果二维信号f 二维采样定理：如果二维信号f (x, y)的二维傅立叶 y)的二维傅立叶 频谱F 频谱F (u, v)满足: v)满足: 其中,Uc、Vc为相应于空间位移变量x 其中,Uc、Vc为相应于空间位移变量x和y的最高截 至频率，则当采样周期△x、△y满足 至频率，则当采样周期△x、△y 奈奎斯特条件 时，用采样信号f 时，用采样信号f (m △x, n △y) m, n = -∞,…,∞,…,1,0,1,…,+∞ 能唯一地恢复出原信号f (x, y)。 能唯一地恢复出原信号f y)。
Байду номын сангаас
图像传感器 主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种 。 主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种 CCD即电荷偶合器件，可分为线型与面型两种，其中线 CCD即电荷偶合器件，可分为线型与面型两种，其中线 型应用于影像扫瞄器及传真机上；面型主要应用于数码相 机、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。 CMOS即互补金属氧化物半导体，分为被动式像素传感器 CMOS即互补金属氧化物半导体，分为被动式像素传感器 CMOS与主动式像素传感器CMOS，应用于数码相机、电 CMOS与主动式像素传感器CMOS，应用于数码相机、电 脑摄像头、可视电话、手机、视频会议、智能型保全系统、 汽车倒车雷达等。 CIS即“接触式图像传感器”，一般是以硫化镉作感光材 CIS即“接触式图像传感器”，一般是以硫化镉作感光材 料，清晰度不高，主要应用于扫描仪、复印机、传真机等
数字图像基础
数字图像定义：数字图像可以定义为与之相对应的物体的数字表示。
通常用一个二维数组表示一幅图像，也可以认为一幅图像就是一个二维矩阵。
二维矩阵的每个位置对应于图像上的每个像素点，而二维矩阵每个位置上存储的数值对应于图像上每个像素点所具有的信息，比如：灰度等等。
既然数字图像可以用二维矩阵来表示，那么数字图像的处理就可以认为是对对二维矩阵的操作。
图像的数字化：将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机上创建生成一个二维矩阵的过程。
数字化过程包括三个步骤：扫描、采样、量化。
扫描：就是按照一定的先后顺序（如：行优先）对图像进行遍历的过程。
像素是遍历过程中寻址的最小单位，对应于数组寻址的单位。
采样：即遍历过程中在在图像的每个最小寻址单位即像素位置上测量灰度值，采样的结果是得到每一像素的灰度值。
量化：就是将采样得到的像素灰度值经过模数转换等器件转化为离散的整数值。
数字图像处理中的基本图像类型： 二值图像：二值图像的矩阵仅有两个值构成即“0”和“1”。
0 表示黑色，1表示白色。
因此二值图像在计算机中的数据类型为一个二进制位。
灰度图像：灰度图像的二维矩阵每个元素的值可能都不一样，它有一个范围【0~255】，其中0表示纯黑色，255表示纯白色，中间数字表示由黑到白的过度。
其数据类型一般为8位无符号数。
索引图像：索引图像可以表示彩色图像，其结构比较复杂，除了存储图像数据的二维矩阵以外，还有一个存储RGB 颜色的二维矩阵，称为颜色索引矩阵（COLORMAP ）。
存储数据的二维矩阵里面存储的仍然是图像各个像素的灰度值，而颜色索引矩阵是一个【256】【3】形式的二维矩阵，256对应于0~255个灰度值，而每行的三个分量表示对应于每个灰度值的像素点，它的RGB 分量的值。
例如：COLORMAP[38][0~2]表示灰度值为38的像素点的RGB 各分量值。
由于每个像素只有256个灰度值，而每个灰度值决定了一种颜色，所以索引图像最多有256种颜色。
2.1.2图形、图像的数字化表示
一台显示器在同一时间内可以显示的像素的点数多少。常用 800×600、1024×768来表示。
二、色彩深度
记录图形、图像的色彩的数量。 位数高，色彩丰富，图像副真。
常用的有24位、16位。24 位用224种色彩渲染图像，16位 用 216种色彩渲染图像。
图形、图像的类型：
位图类型
图形、图像的类型
多媒体作品中的 图形、图像
？ 什么是多媒体技术
利用计算机获取、处理、显示、编辑、 存储文本、图形、图像、声音、视频，实 现用多种媒体或多种媒体的组进行沟通、 交流、传递信息的技术。
图形、图像在视觉与信 息表达中的意义
用图形、图像在表达信息时更形象再、见更能说明问题，
更能充分的表达主题，吸引读者。在信息交流中能生
动越有注趣重的对传图递形信、息图。像人的们利为用了. 更好地你交好流信息，越来 微笑
图像的输入
转换设备
图形、图像的数字化原理
图形、图像
二进制代码
思考：正弦函图像是如何画出的？
图形、图像的数字化基本原理一
把一副图像分解成一 个个的小方格
采样
图形、图像的数字化原理
用二进制编码记录 图像上的每一点，把 所有的点都记录下来， 就能完整的表示一副 图像。
矢量类型
由于对图ห้องสมุดไป่ตู้、图像的采样方式的同，图形、图像的类 型也不同。
请欣赏
图形、图像的格式：
位图图形、图像的格式： BMP
GIF
矢量图形、图像的格式
JPG PDF
TIFF wmf
对图形、图像的编码方式的同，图 形、图像的格式不同。
位图、矢量图的比较
位图图像 矢量图像
清晰程度
数字图像处理期末试卷及答案 (3)精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版XXXX 学院2020-2021学年学期期末考试卷课程《数字图像处理》考试时间： 120 分钟班级姓名学号一．填空题（每空1分，共20分）1.________是指由外部轮廓线条构成的矢量图，即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。
2. 图像根据色彩分为：彩色图像、___________和___________。
3. 对一幅连续图像f(x,y)在二维空间上的离散化过程称为___________，离散化后的采样点称为___________。
4. 图像分辨率包括___________和___________两部分，它们分别由采样点数和灰度级来控制。
5.普通彩色图像中，一个像素需要24比特构成，R、G、B各占______个比特，可能的颜色数有______种。
6. RGB模型，也叫______、______、______模型，广泛用于彩色显示器，高质量彩色摄像机中。
7. 在HSI空间中，彩色图像包含色调、___________和___________三个分量。
8. ______________是一种线性的积分变换，常在将信号在时域（或空域）和频域之间变换时使用，在物理学和工程学中有许多应用。
9. 灰度变换是数字图像增强技术的一个重要的手段，目的是使图像的__________动态范围扩大，图像的__________扩大，图像更加清晰，特征越发明显。
10. 图像的退化由系统特性和__________两部分引起。
11. _____________是利用图像数据的冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引起任何失真，压缩率受冗余度的理论限制。
12. _____________的目的是简化或改变图像的表示形式，使得图像更容易理解和分析。
二．选择题（每题2分，共20分）(请将答案填入下面表格中)1．________目的是改善图像质量，使图像更加符合人类的视觉效果，从而提高图像判读和识别效果的处理方法。
图形图像数字化表示
对治疗后的医学影像进行分析，评估治疗 效果和病情变化。
遥感图像处理
01
遥感数据预处理
对遥感图像进行辐射校正、几何校 正等操作，提高数据质量。
变化检测
比较不同时相的遥感图像，检测地 物变化情况。
03
02
地物分类
利用遥感图像处理技术，对地物进 行分类和识别。
三维重建
利用多角度的遥感数据，重建地物 的三维模型。
数字图像的存储与传
01
02
03
压缩技术
采用压缩算法减少图像数 据量，便于存储和传输。
存储介质
数字图像可以存储在硬盘、 光盘、闪存盘等介质中。
网络传输
通过互联网或局域网传输 数字图像，实现远程共享 和访问。
03 图形图像数字化的应用领 域
计算机视觉
目标检测
利用图像处理和机器学习技术 ，自动检测图像中的物体，如
高性能计算与存储
分布式计算
利用高性能计算集群进行图形图像数 据的处理和分析，提高计算效率和响 应速度。
存储优化
数据压缩
采用先进的数据压缩算法，对图形图 像数据进行压缩，减少存储空间占用 和传输带宽需求。
采用分布式存储和缓存技术，对图形 图像数据进行高效存储和快速访问。
人工智能在图形图像数字化中的应用
特点
数字化后的图形图像具有可编辑 、可复制、可传输、可存储等优 点，能够方便地进行处理、传输 和展示。
图形图像数字化的重要性
提高处理效率
数字化后的图形图像可以通过计 算机软件进行高效的处理，如编 辑、修改、合成等，提高了工作
效率。
方便传输与分享
数字化后的图形图像可以通过互联 网进行传输，方便异地合作和分享。
图像数字化
（位置，灰度/颜色）
2.3.丄数字图像的表示 2.3.2图像数字化过程 2.3.3采样、量化参数与数字化图像间的关系
2.3・4图像数字化设备
2.3.2数字图像的表示
数字图像用矩阵来描述：以一幅数字图像F左上角像素中心为小 标扁 点，一幅m x n的数字图像用矩阵表示为：
f (0,0) f (0,1) f (0, n -1) f (1,0) f (1,1) … f (1, n -1) f (m -1,0) f (m -1,1)…f (m -1, n -1)
又称为滚筒式扫描仪。鼓式扫描仪是专业印刷排版领域应用最广泛的 产品 。
滚筒式扫描仪的结构特殊，它的工作原理是把原图贴放在一个有机玻 璃滚 筒上，让滚筒以一定的速率围绕一个光电系统旋转，探头中的亮光源 发射出的光 线通过细小的锥形光圈照射在原图上，一个像素一个像素地进 行采样。
数字化器是扫描仪、数码相机和数码摄像机。
二、扫描仪工作原理
扫描仪是图像输入的常用设备。其工作步骤是：
L将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上。
i 2. 启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源 通过机械传动 机构卷
卷输电露鬲 空制下带动装着光学系统和ccb鬲扫描夹与图稿进行相对 运动来完成
扫描。 3. 照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成横向光带，又经 过一 组史无镜，由光学透镜衆焦并进入分光骚，经过棱镜和红蓝三色滤 色镜得到的 RGB三条彩色光带，分别照到各自的
CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号， 该信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
4.将数字电子信号传送至计算机存储起来。
量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率越高，质量越 好， 但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率 低，质量 变差，会出现假轮廓现象，但数据量小。下图为采样间 距福同时灰度 级数从256逐次减少为64、16> 8^ 4、2所得图後。
第3章_数字图像处理技术
居中。 在不太严格的场合，明度也可以看作是亮度。如果由明 而暗，制作一系列代表不同等级亮度(称为灰阶)的灰色方 块，则某个有色方块的亮度，可以在同一白光照射下， 忽略其色彩与饱和度属性，依靠视觉比较，找出亮暗感 觉相近的灰色方块，而以该灰色方块的亮度为其亮度
9
3.2 数字图像的基本概念
1. 图像的基本属性
图像的像素数目（Pixel
dimensions），是指位图图像 的宽度和高度方向上含有的像素数目。 一幅图像在显示器上的显示效果由像素数目和显示器的 设定共同决定。 (1)图像分辨率（Image resolution）指组成一幅图像的 像素密度的度量方法，通常使用单位打印长度上的图像 像素的数目多少，即用每英寸多少点(dot per inch，dpi) 表示。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素 数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。 相反，图像显得越粗糙。在同样大小的面积上，图像的 分辨率越高，则组成图像的像素点越多，像素点越小， 图像的清晰度越高。(图象清晰度、图象分解力) 10
矢量图主要用于工程图、白描图、卡通漫画、图例和三
维建模等。 矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自 成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕 位置等属性。在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多 次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其它对象。 例如：一个圆可以表示成圆心在(x1,y1)，半径为r的图形； 一个矩形可以通过指定左上角坐标(x1,y1)和右下角坐标 (x2,y2)的四边形来表示。 基于矢量的绘图同分辨率无关。存盘后文件的大小与图 形中元素的个数和每个元素的复杂程度成正比 19
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第二章图形、图像案例一图像的数字化表示（一）学习任务分析本节课主要是向学生介绍在信息技术设备中存储的图像是如何用数字形式表示出来的。
包括两部分：1.图像的分割，即以像素为基本单元，组成数字化图像；2.像素的数字化表示方法。
本节课的教学的顺利完成，对后续的课堂教学有着重要奠定基础的作用。
它是本课程理论部分教学的重点。
（二）学习者分析学生没有相关或类似先前经验，甚至由于初中的应试教育，导致学生对信息技术的更基础的二进制数字还相当陌生，因此，对学生进行课前针对性的补习辅导十分必要。
（三）学习目标分析1．知识与技能（1）了解图像在多媒体技术中的表示方法（2）理解图像数字化表示的相关概念（3）能够估算图像在计算机中存储的大小2．过程与方法（1）体会图形、图像的视觉意义（2）认识图形、图像表达信息的效果与特点（3）能主动利用数字化图像解决日常生活、学习中遇到的的问题（4）能主动利用数字化图像呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作3．情感态度与价值观（1）通过观看演示文稿，使学生感受图像在信息表达的独特作用，激发学生探求图像处理技术的欲望（2）感受数字化图像对日常生活的影响（3）引导学生负责地、健康地使用信息技术（四）教学策略的选择与设计教法：为了帮助学生正确理解图像的数字化表示方法，教师在每个教师环节努力为学生创设一个鲜活的教学情境，集中学生注意力，并激发学生学习兴趣，提出由浅入深、由表及里、循序渐进的启发性问题引起思考。
教学活动以启发式教学为主，根据各环节教学内容，灵活运用各种教学策略。
学法：独立思考与小组讨论，通过一些计算强化对概念和方法的理解（五）教学程序设计环节一：引入课题、体验和认识图像的信息化表达（一）课题的引入，依次提出如下问题：1．信息是以什么形式存储在计算机中?2．信息的载体有哪些形式？3．图像以什么形式存储在计算机中？4．我们要利用现代的信息技术存储、加工、传递图像，需要对图像进行如何处理？环节二：像素的概念1．情境创设本环节的情境与上环节情境相承接，在学生被运动员的奋力拼博、挑战自我、冲击极限的精神深深感染时，告诉学生还有几张更好的照片，因为某种原因，没有放入演示文稿，激发学生观看这些图像并发现问题的强烈愿望。
2．发现问题在此情境下，组织学生打开事先已存入服务器中的这些图像，在教师的引导下、学生通过操作、观察，发现没有放入演示文稿的原由：（1）这些图像太小（2）这些图像放大后，发生模糊3．问题启发，理解概念然后，再组织学生利用编辑软件，打开这些图像，再反复放大，缩小，通过操作、观察，提出问题：（1）存储在计算机中的这几幅图像是由什么组成的？（2）为什么这几张图像小？这两个问题为启发学生理解像素的概念，提供了问题性支架。
其中问题（1）引出像素的概念；问题（2）启发学生加深对像素概念的理解。
4．列举生活实例请学生列举生活中接触到像素的实例，并提问：（1）你接触到的数字图像设备是多少像素的？（2）作为数字图像设备的重要指标，为什么像素数越大越好？本步骤强化对知识的理解，并实现多媒体技术模块的课程目标中：“关注多媒体技术对人们的学习、工作、生活的影响”、及“了解多媒体技术在数字化信息环境中普遍性。
环节三：像素的数字化通过上一环节的学习，学生知道数字化图像是由像素组成的，这样探讨图像的数字化表示，只需要探讨像素的数字化表示方法。
本环节是本节课的重点，也是本节课的难点。
学生没有先前的相关或类似的经验，且学生对二进制没有真正消化理解，只有课前临时性的补充，只具备感性的、表面的认识。
为此，本环节采取由浅入深、循序渐近、通过问题启发，逐步推进最近发展区的策略。
为了激发学生学习兴趣，使学生能够仔细观察思考，沿着老师所引导的路线一步一步地摸索下去，从而实现教学目标。
本环节以学生普遍喜欢的一个明星照作为素材，并进行处理，形成四个图像作为学习情境，并作为学生观察分析的支架。
(一) 单色位图的数字化1．创设情境（展示图片）：2．在此情境下，依次提问（1）图像特点？（2）图像中每个像素的特点？（3）每个像素如何用二进制表示？本过程中提供的情境是最简单的数字图像，在启发学生回答第二个问题时，为帮助学生观察、分析，将图片放大并为像素加边框线，如图。
在启发学生回答第三个问题时，为帮助学生直观、形象理解每个像素的数字化表示方法，为学生播放如下图。
(二)灰度图像从复杂程度讲，灰度图像位于单色位图与彩色图像之间，本部分是本环节的难点，也就是本课的难点中的难点，为此将本部分再分为2位和8位两个步骤，从而降低学生的学习梯度。
1．2位灰度图像（1）展示2位图像如图（2）在此情境下，依次提问a)图像有几种颜色的像素？b)每个像素能否用一位二进数表示？为什么？c)每个像素如何用二进制表示？在学生回答出问题a)时，展示2位颜色列表（下图中的左侧），使更多同学通过颜色列表与图像的对比，清晰观察出每个像素的特点。
问题b)是为了使学生产生认知冲突，从而激发学生的思维动机，驱使学生积极思索。
在学生回答出问题c)时，展示出颜色列表中每个颜色对应的二进制数（下图中的右侧），使更多学生更清楚理解如何用二进制数表示逐渐变化的每个颜色。
2．8位灰度图像（1）展示8位灰度图像（2）提示：表示这幅图的颜色列表中有由黑到白共256种颜色（3）提问：a)表示这幅图像的每个像素应该用几位二进制数表示？b)颜色列表中最黑的颜色怎样用二进制表示，最白的颜色怎样用二进制数表示？8位灰度图像共256种颜色，不能用单色位图和2位灰度图像的教学方法，通过观察来发现问题和解决问题。
因此，这里需要老师进行必要的提示。
在学生掌握单色位图和2位灰度图像以后，学生可以较容易回答本步骤的两个问题，并顺利实现最近发展区的推进。
同样，这里也需要展示出颜色（示意图）列表及其对应的二进制数，使更多的学生清楚理解颜色列表与二进制数的对应关系。
(三)彩色图像2．展示24位彩色图像3．依次提问：（1）电脑显示器的色彩模式是什么？（2）RGB分别表示什么？（3）（展示颜色列表，提示：在电脑中每种颜色是按照由亮到暗逐渐变化规定出颜色列表的。
）彩色图像的每个像素是怎样呈现出来的？（4）如果每个列表中有256种颜色，那么每个列表中的每种颜色应怎样用二进制数表示呢？（5）（展示组成图像的颜色列表，提示，图像中每个像素就是由这三个颜色列表中，每个列表中取出一种颜色，将这三种颜色相加而成。
）图像中每个像素能不能用一个二进制数表示呢（提示：每个列表中有256种颜色）？表示每个像素需要用几位二进制数呢？（6）白色、黑色、红色、绿色、蓝色像素如何用二进制表示？在提出第（1）个问题时，由于前期理论课的不足，学生对每一个问题可能一时回答不出来，可以提供几个选项，从学生选择，这样可以调动学生先前不太清晰的经验。
第（2）个问题由先前经验加上英语知识的迁移，学生也可较顺利回答。
在第（1）（2）问题的回答基础上，学生很容易回答出第（3）、（4）、（5）问题。
这样学生根据已有的认知结构，逐步回答出由上位到下位的问题，沟通新旧知识间的内在联系。
环节四：巩固运用通过前面的学习，使学生对图像数字化表示的概念及表示方法有了一定的理解，本环节的目的是加深对所学内容的认识，了解与图像数字化表示相关的一些概念，感受图形编码的意义。
同时，促进陈述性知识向程序性知识转化，提高解决问题的能力。
1．教学情境：展示一幅由教师利用自己的数码相机拍摄的图像2．计算：a)学生打开服务器中文件“计算.xls”，由教师讲解表中相关概念b)然后，同学利用excel软件进行计算，并填写表格c)采用提问方法，核对学生计算结果在本环节学习中，还要向学生介绍表中一些相关的概念：a)像素：构成图像的最小单位位：二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit)，位是数据存储的最小单位。
b)色彩深度：表示每个像素的二进制数的位数c)字节（B）：1个字节等于8位二进制，即：1B=8位d)1KB=210B=1024Be)1MB=210KB=1024KBf)1GB=210MB=1024BM环节五：总结1．疏理本节课的知识2．对学生课堂表现进行评价环节六展示一组主题为“失意”的图像，该组图像是有关举重运动员因为种种原因在赛场上失意的画面。
本环节与开头呼应，再一次感受图像在信息表达的魅力；同时，本环节的设计有感于08年奥运中部分网民对刘翔的态度，意在对学生进行人文教育，教育学生要做一个善良的，有同情心的、有慈悲心的人，要学会爱人。
案例评析信息技术基本概念、原理是高中信息技术课程中的重要内容，在实际教学中怎样才能上好基本概念、原理的课呢？在课堂上怎样把学生带入学习状态？把学生带入怎样的学习状态？这是我们每一位高中信息技术教师都面临的、都需要思考的问题，本案例运用了基于情境的启发式教学，就是在鲜活的、恰当的教学情境下，使课程内容问题化，启发、诱导学生思考问题、解决问题，在和谐的课堂氛围中，顺利、高效地实现教学目标。
实践证明，这种教学方式适合基本概念和基本原理的教学特点，有助于实现高效教学，完成教学任务。
在实际教学中，我们还应该根据具体教学内容、老师的教学风格和学生的学习特点，灵活、恰当地采取各种不同的教学策略。