图像处理基础知识

DPI和PPI
ppi :图像的采样率 (在图像中，每英寸所包含的像素数目) dpi : 打印分辨率 (每英寸所能打印的点数，即打印精度)
例如:希望打印照片的尺寸是4*3inch，而打印分辨率横向和竖向都 是300dpi，则需要照相机采集的像素数至少为 (300*4)*(300*3)=1080000像素，约一百万像素。采集的像素数过低 会降低图像的打印质量，过高也不能提升打印质量。
图像处理基础知识
1、位图和矢量图
位图：亦称为点阵图像或绘制图像，是由称作像素(图 片元素)的单个点组成的。这些点可以进行不同的 排列和染色以构成图样。当放大位图时，可以看见 赖以构成整个图像的无数单个方块。扩大位图尺寸 的效果是增大单个像素，从而使线条和形状显得参 差不齐。然而，如果从稍远的位置观看它，位图图 像的颜色和形状又显得是连续的。
256灰度级
16灰度级
8灰度级
4灰度级
5、图像的质量
灰度层次
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• 灰度层次：表示灰度级的数量 图像数据的实际层次越多，视觉效果就越好。
256个层次的图像 64个层次的图像
16个层次的图像
5、图像的质量
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5、图像的质量
与清晰度相关的主要因素
3．颜色的三基色原理（加色系统和减色系统）

2.1.4 图像的颜色 证明白光是由不同颜色（这些颜色不能再进一步分解）的光线相混
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17世纪，牛顿通过用三棱镜研究对白光的折射发现，白光可被分解 成一系列从红到紫的连续光谱。
合而组成的。

一个物体反射的光若在所有的可见光波长范围内是平衡的，对观察 者来说显示白色。若一个物体对有限的可见光谱范围反射，则物体 呈现某种颜色。
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5、图像的质量
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亮
度
5、图像的质量
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图像尺寸大小
5、图像的质量
图像保存大小直接决定图像质量
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拍摄照片的压缩率不同：最常用的文件格式为JPEG格 式，它使用了有损压缩方法。相机提供三种：正常：好： 极佳不同的图像质量级别。较高的压缩率只能得到较低 的图像质量。
保存文件时有图像选项: 品质有4个选项、12级，分别是 最佳12--10 高9--7 中6--4 低3-1
同样像素的照片，保存级别不同，图像质量相差较大。
6、图像颜色
1．颜色的形成
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人眼能够根据不同波长的光分辨颜色。太阳光所代表的 白色光，包含了可见光光谱范围内的所有颜色。
0.47 0.5 0.56 0.59 0.62 0.76(m)
6、图像颜色
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1) RGB模型
杨―赫姆霍尔兹视觉三基色假说:
C=R+G+B 视网膜锥体细胞感红感绿感蓝色素，对光的响应峰 值分别在红、绿、蓝区，由此综合形成色觉信息。 CCD技术直接感知R,G,B三个分量 是图像成像、显示等设备的基础
矢量图和位图区别 矢量图以几何图形居多，图形可以无限放大，不变色、 不模糊。常用于图案、标志、VI、文字等设计。常用软 件有：Coreldraw、Illustrator、Freehand、XARA等。 位图是象素集合，又称光栅图，一般用于照片品质的图 像处理，是由许多像小方块一样的像素组成的图形。由 像素的位置与颜色值表示，能表现出颜色阴影的变化。 简单说，位图就是以无数的色彩点组成的图案，当你无 限放大时你会看到一块一块的像素色块，效果会失真。 常用于图片处理、影视婚纱效果图等，象常用的照片， 扫描，数码照片等，常用的工具软件PHOTOSHOP， PAINTER等。
3、图像的像素
图像的像素
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y
图像是像素 的二维排列
x 数字图像由二维的元素组成，每一个元素具有一个特
定的位置（x,y）和幅值f(x,y)，这些元素就称为像素。
图像像素基本属性

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像素深度
在计算机的世界里，所有的位图均是由许多的像素 所构成。这些像素以矩阵的方式排列，矩阵中的每 一个元素都对应图像中的一个像素，存储这个像素 的颜色信息。 像素深度是指存储每个像素所用的位数。像素深度 决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确 定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。

分辨率
分辨率是指每一英寸所包含的像素值，用dpi表示。 分辨率越高，图像越清晰。分辨率一般分为输入分 辨率、屏幕分辨率、图像分辨率和输出分辨率四种。
图像像素基本属性
数码照片分辨率，印刷冲印照片图片的分辨率，是 不同的概念。 数码照片的分辨率以像素为单位的，比如说数码照 片是3000X2000 像素，是指横有3000个像素，像 素是一没有尺寸大小数量单位而已。 冲印照片图片的分辨率dpi是个打印设置，也就是每 寸有多少个墨点。同样一张图，如果设置成较低的 dpi，图片就可以打印得比较大，但画质会低一些； 如果设置的较高，则打印出来会小一些，但画质高。 dpi可以任意修改的。
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CIE模型
6、图像颜色
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蓝
(0,0,1)
青 白
洋红
黑
(1,0,0)
绿
(0,1,0)
红
黄
RGB模型
6、图像的颜色
最直接的方法是使用红，绿，蓝的亮度值，大小限定 到一定范围，如0到1或0到255。我们把这种约定称为 RGB格式。每个像素（任何可能要量化的颜色）都能用 三维空间中第一象限的一个点来表示，如上页图中的彩 色立方体所示。 在RGB彩色空间的原点上，任一基色均没有亮度， 即原点为黑色。三基色都达到最高亮度时则表现为白色。 亮度较低的等量的三种基色产生灰色的影调。所有这些 点均落在彩色立方体的对角线上，该对角线被称为灰色 线。彩色立方体中有三个角对应于三基色—红、绿和蓝 色。剩下的三个角对应于黄色，青色和洋红（品红）。
– 模糊 – 对比度 – 颜色饱和度 – 亮度 – 图像尺寸大小
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5、图像的质量
模 糊
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5、图像的质量
对比度 是指一幅图像中灰 度反差的大小
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对比度 = 最大亮度/最小亮 度
5、图像的质量
颜色饱和度
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80万像素 有效786432， 像素1024X768。 可冲洗照片尺寸7X5
50万像素 有效480000， 像素800X600。 可冲洗照片尺寸5X4 30万像素 有效307200， 像素640X480。 可冲洗照片尺寸4X3
4 、图像的数字化
• 图像的量化与数字图像的质量
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–
–
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3、图像的像素
合理设定图片的分辨率
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分辨率指单位打印长度显示的像素数目，通常用像素/英寸表示。 高分辨率图像比相同尺寸低分辨率图像细腻清晰。 打印用图像分辨率：普通：200--300像素/英寸 ； PVC卡片：600像素/英寸 网络用图像分辨率：72像素/英寸
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6、图像的颜色
不同比例的三基色光相加得到的彩色称为相加混。 规律如下： 红＋绿＝黄 红＋蓝＝紫 蓝＋绿＝青 红＋蓝＋绿＝白
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6、图像的颜色
加色系统（加色法）
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所谓加色法，就是用红、绿、蓝三原色光按不同比例相加 而取得其他色彩的一种方法。一种色光与另一种特定的 色光按一定比例混合，可以得到白色光。混合后产生白 色光的两种色光的色，称做互补色。

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CMYK颜色模式：
–



灰度颜色模式 位图颜色模式 索引颜色模式 Lab 颜色模式 HSB颜色模式
图2-4 RGB颜色模式
图2-5 CMYK颜色模式
6、图像的颜色
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6、图像的颜色
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RGB图像
R分量图像
G分量图像
B分量图像
6、图像的颜色
光 谱 分 析
6、图像颜色
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γ 射 X 线 线
可见光 射 紫 外 红外线 线
无线电波 微波 超 短 中 长 短 波 波 波 1km 100km
0.01nm 1nm 0.1μ 10μ
0.1cm 10cm 10m
电磁波谱分布 紫 0.38 0.43 蓝 青 绿 黄 橙 红
真彩色、 伪彩色、 假彩色
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计算机表示颜色也是用二进制。16位色的发色总数是6553真 彩色，也就是2的16次方；24位色被称为真彩色，它可以达到 人眼分辨的极限，发色数是1677万多色，也就是2的24次方。 图像显示的时候可能涉及到真彩色显示、伪彩色显示和假彩色 显示等方式。
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2、常见的图像文件格式
常见的图像文件格式
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PNG格式：使用无损压缩，画质好，背景或任何一种颜色可以透明化。 不支持动画应用效果。 GIF格式：适合色彩简单的图片，背景或任何一种颜色可以透明化，可 以做成逐帧动画。 JPEG格式 ；画面色彩比较丰富时，文件体积较小。不支持透明图像、 不支持动画应用效果。 BMP格式 ：BMP是英文Bitmap（位图）的简写，它是Windows操作系 统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持。 TIFF格式 ：是一种比较灵活的图像格式，支持256色、24位真彩色、32 位色、48位色等多种色彩位，文件体积较大 。 PDF格式 ：支持矢量图形，可无损放大打印，Adobe Acrobat Professional 和常用的作图软体如 Photoshop 、Illustrator 都可编辑 PDF格式。纽约摄影教材01.pdf WMF格式 ：它们是属于矢量类图形，是由简单的线条和封闭线条（图 形）组成的矢量图，其主要特点是文件非常小，可以任意缩放而不影响 图像质量。
6、图像颜色
人类感光细胞的敏感曲线
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三种不同频率响应的锥细胞，各对红、绿、 蓝具有最强的响应，彩色的识别功能
100
光 吸 收 特 性 % 80 60 40 20 波长（nm) 400 450 500 550 600 650 700 蓝 绿 红
0
6、图像颜色
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2．颜色的三要素
– –
–
饱和度：饱和度亦即彩度，是颜色鲜艳程度的指标。当饱和度为 零时，只有从白到黑的明亮度差别。 色度：色度亦即色相，汇聚了不同的颜色，可根据光波的长短来 区别，其表达方式为：由红开始，转向蓝，再到绿，然后返回原 来的红色。 明亮度：明亮度亦即亮度，是光作用于人眼时所引起的明亮程度 的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。
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1、位图和矢量图
矢量图：是用一系列计算指令来表示的图，因此矢量 图是用数学方法描述的图，本质上是很多个数学表 达式的编程语言表达。根据几何特性来绘制图形， 矢量可以是一个点或一条线，矢量图只能靠软件生 成 。与分辨率无关。
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1、位图和矢量图
减色系统（减色法）
是指按黄、品红、青三原色料(如颜料、油墨)减色混合原 理成色的方法。
6、图像的颜色

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RGB颜色模式：
–
是工业界的一种颜色标准，通过对红（R）、绿（G）、蓝（B） 三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的 颜色 是另一种专门针对印刷业设定的颜色标准，通过对青（C）、洋红 （M）、黄（Y）、黑（K）四个颜色变化以及它们相互之间的叠 加来得到各种颜色
3、图像的像素
冲印照片数据对照表
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根据150PPI计算的数码相机可冲洗最大照片的数据对照表（英寸） 500万像素 有效4915200，像素2560X1920。可冲洗照片尺寸17X13 400万像素 有效3871488，像素2272X1704。可冲洗照片尺寸15X11 300万像素 有效3145728，像素2048X1536。可冲洗照片尺寸14X10 200万像素 有效1920000，像素1600X1200。可冲洗照片尺寸11X8 130万像素 有效1228800，像素1280X960。 可冲洗照片尺寸9X6