数字图像处理与制版技术

数字图像处理与制版技术

《数字图像处理与制版技术》单元教学设计

新课导入讨论：什么是数字图像？

引导语：请同学们考虑：什么是数字图像？举例说明？【步骤二】新知识的引入（时间： 45分钟）

一、图像的数字化

图像的种类

按图像的点空间位置和灰度的大小变化方式，图像可分为连续图像和离散图像两类

连续图像：是指在二维坐标系中具有连续变化的空间位置和灰度值的图像。例如：彩色照片、眼睛所观察到的图像等。

离散图像：是指在空间位置上被分割成点，灰度值大小也分为不同级数的图像。数字图像就是典型的离散图像。

根据图像记录方式的不同，图像分为模拟图像和数字图像

模拟图像：通过某种物理量的强弱变化来表现图像上各个点的颜色信息。例如：印刷品（由墨的浓淡或网点的大小来表示颜色信息）、相片（通过染料的深浅来表现图像上的各点不同的颜色）等。

数字图像：将图像分解成若干个点（像素），每个点的颜色以不同的量化值来表示。数字图像必须依靠数字设备来产生和保存，易于处理和保存。例如：扫描的图片、数码相机所拍图片等。

数字图像的特点

易于处理、加工

方便保存，不会失真

图像的数字化

对一幅图像沿横竖两个方向取离散的点，这些点就是图像的像素，通过全部像素的颜色值来表示整个图像信息。由于像素点是有限的，因此数字图像的信息与原图像相比一定有损失。图像只有经过数字化处理才能在计算机中处理。

假如：一幅图像在水平方向上用Ｍ个像素表示，在垂直方向上用Ｎ个像素表示，则整幅图像用Ｍ＊Ｎ个像素表示，对于同一幅图像所用的像素越多，其与原图像的误差越小，图像也越清晰。如：对于电脑屏幕只要用1024*768大小的图像就可以将整个屏幕覆盖。对数码相机，相机采集像素量已经成为衡量相机功能的指标之一。

对于像素颜色值是如何量化的呢？

研究表明，人眼所能分辨的灰度级数不会超过256级，目前在单色数字图像中将每个像素细分为256级，即有８bit（１byte）来表示一个像素。对彩色图像如果是RGB色彩模式，则用3byte来表示一个像素。因此就一个像素而言，它在理论上可能表示256*256*256种颜色。

由于分析，数字图像像素越多（分辨率）、灰度级数越高（色彩位图），数字图像越与原始图像接近，但存储空间越大。

图像的种类

数字图像分为两种类型：位图和矢量图

１）位图

前面所述的以像素来表示图像就是位图。由于位图信赖所采集的像素（分辨率）的多少，故将它放大时会出现丢失细节和出现锯齿现象。

２）矢量图

矢量图是由被称为适量的、用数学对象定义的直线和曲线组成，是根据图像的几何特性来描述图形，不依赖分辨率，可以任意放大。

３）矢量图与位图图像之间的互相转换

在coreldraw中可以将矢量图形转化为位图图像：导出——设定色彩模式、图像大小和分辨率。

图像的分辨率：

图像分辨率：指每单位长度上的像素，即直观看到的图像的清晰与模糊程度，单位为ppi。另外，图像的尺寸、图像的分辨率和图像文件的大小三者之间有着很密切的联系。图像的尺寸越大，图像的分辨率越高，图像文件也就越大，调整图像的大小和分辨率即可以改变图像文件的大小。

输入分辨率：指图象被输入时，输入设备对图象细节的分辨能力，即单位长度内所能获得的采样点的个数，单位为dpi

输出分辨率：指单位长度内输出设备所能输出的点数，单位为

dpi

其他概念

连续调：指在一幅图像上，由淡到浓或由深到浅的色调变化，并且浓淡或深浅是以单位面积成像物质颗粒密度来构成的。网目调：半色调通常是指经过特殊加工后的印刷品上的由浅到深或由淡到浓的变化，是由网点面积大小构成来表现的。

阳图：阳图底片指底片上的图像和原稿相同，即原稿上空白部分反映在底片上是完全透明的，原稿的黑色(或其他颜色)线条或文字，反映在底片上仍是黑色的，原稿上颜色较深的部分反映在底片上是成数较高的网点。

阴图：阴图底片和阳图底片正相反，底片上的图像和原稿相反．即原稿上的空白部分反映在底片上是完全黑色的．原稿上的黑色(或其他颜色)线条或文字，反映在底片上是完全透明的，原稿上较深色的部分反映在底片上是成数较低的网点。密度：颜色物体的光现象一般有透射、反射、选择性吸收。密度表示了物体吸收光量大小的性质。物体吸收光量大，其密度就高：物体吸收光量小，其密度就低。密度是印刷业衡量胶卷的透光率、印刷品颜色深浅的一个常用物理量。

【步骤三】通过具体的案例分析来阐述以上问题（时间：20分钟）

【步骤四】新知识的引入（时间：45分

钟）

二、数字图像的颜色模式和色域空间

数字图像的颜色模式

常用的颜色模式主要有RGB、CMYK、HSB、CIElab等。其中最用的有两种模式：RGB、CMYK

RGB颜色模式

RGB是色光的色彩模式，其中R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色Photoshop中最常用的一种色彩模式，RGB模式的图像有很多优点，比如图像处理起来很方便，图像文件小，并且在RGB模式下可以使用Photoshop所有的命令和滤镜。

CMYK颜色模式

CMYK模式是一种印刷模式，CMYK代表印刷上用的四种颜色，C 代表青色，M代表品红色，Y代表黑色，CMYK模式是最佳的打印模式。

HSB

H表示色相，S表示饱和度，B表示亮度

CIElab

Lab模式是国际照明协会（CIE）公布的一种色彩模式，它是一种过渡模式，我们一般不会直接接触到，它是目前色彩模式中包含色彩范围最广泛的模式。

Lab模式定义色彩有三个参数：L，代表亮度；a，是由绿到红的光谱变化；b，是由蓝到黄的光谱变化。

灰度模式：灰度模式图像的像素是由8bits的位分辨率来记录的，因此能够表现出256种色调

注意：灰度模式的图像可以和彩色图像及黑白图像相互转换，但要指出的是，彩色图像转换为灰色图像要丢掉颜色信息，灰色图像转换为黑白图像时要丢失色调信息，所以从彩色图像转换成灰度图像，然后由灰度图像转换为彩色图像时已不再是彩色了。

色相环

为了直观表示色相，有一个环状来表示颜色。

颜色模式之间的互相转换

RGB颜色模式与CMYK颜色模式的相互转换

方法：图像——模式——CMYK

在转换过程中，先转换为Lab，然后再转换为ＣＭＹＫ

因为两种色空间的大小不等，转换过程中必定存在损失，因此不适宜在两中颜色模式之间频繁转换。

RGB图像、CMYK图像与Lab图像间的转换

Ｌab色空间是与设备无关的色空间，RGB颜色模式与CMYK颜色模式的相互转换时以其做为枢纽和基准是为了减少转换时颜色损失。

RGB、CMYK和Lab的色域空间

色域是指某种表色模式所能表达的颜色数量所构成的范围区域。自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间，该色域