第5章静态图像信息处理

4.YUV颜色模式 YUV模式由一个亮度信号Y和两个色差信号U、V组成。
Y 0.299 0.587 0.114 R
U
V
=
-0.147 -0.289
-0.615 -0.515
-0.436
-0.100
G
B
■ 与YUV颜色模式类似的一种称为YCrCb模式，主要适
用于数字电视系统，是数字视频信号的世界标准。 YCrCb代表和YUV相同的颜色空间，它们的分量使用使 用Y、Cr、Cb来表示
■图像数据压缩
■静态图像压缩标准JPEG
5.6图像文件格式和标准 5.7图像的捕获与输出
■图像的捕获 ■图像的输出
5.8图像编辑软件 Photoshop
5.1 视觉彩色空间的几种表示方法及转换
5.1.1颜色的基本概念
■颜色
■亮度、色调和饱和度
亮度:亮度是色彩的明暗程度，它和色彩吸收光线的 程度有关。 色调:简单说色调就是颜色，如红色、蓝色。 饱和度:饱和度也常称为纯度或对比度，用来表示色 彩浓或淡的程度，即颜色掺入白色光的程度。 ■三基色原理
5．PCX格式的图像文件
PCX由PC Paintbrush而得名， Zsoft公司研制开发，文件扩 展名是“.pcx”，一个文件存 储一幅图像，它采用ＲＬＥ压 缩算法存储数据，读写PCX时 需要一段RLE和解码程序。
6．JPEG格式的图像文件
JPEG格式图像文件的扩展名是 “.jpg”或“.jpeg”，是最常用 的图形文件格式。它采用高效 率有损编码方式,形式灵活，具 有调节图形质量的功能，允许 用不同的压缩比例对文件进行 压缩。
2．TIFF格式的图像文件
TIFF(Tag Image File Format)，是一种通用的位图 映射图像文件格式。由Aldus 公司开发，文件的扩展名是 “.tif”，它支持从单色模式 到32bit彩色模式的所有图像， 可用于多种操作平台和应用 软件。TIFF文件具有多种数 据压缩存储方式，使解压过 程变得复杂化。
5.8.1 Photoshop简介
Photoshop是美国Adobe公式开发的图像编辑软件， 它提供了多种图像涂抹、修饰、编辑、创建、合成、 分色与打印的方法，并给出了许多增强图像的特殊手 段，可广泛地应用于美工设计、广告及桌面印刷、动 画设计、影视特技等领域，是计算机数字图像处理的 有力工具。 Photoshop运行在Windows图形操作环境中，支持 TIF、TGA、PCX、GIF、BMP、JPEG等各种流行的图像 文件格式，能方便地与文字处理、图形应用、桌面印 刷等软件或程序交换图像数据。
■
2．颜色深度
即像素的所有分量的二进制位数之和，它决定 了不同颜色的最大数目，或者确定灰色图像的每个 象素的灰度级别 。
3．图像文件的体积
图像文件的体积与组成图像的像素数量和颜色 深度有关，其数据量由下面的公式计算： s=(h×w×c)/8
4．真彩色、伪彩色与直接色
■ 真彩色(true
color) ■ 伪彩色(pseudo color) ■ 直接色(direct color)
■状态栏
■图像窗口 ■浮动面板
路径选择工具
钢笔工具 注释工具 抓手工具 前景色和背景色 编辑模式
矩形工具
吸管工具 缩放工具
屏幕模式
跳转Imageready
5.8.3 图层
■图层是画面的物
设臵图层间混合模式
调板菜单
理层，各层编辑手 段完全相同 ■输入文字、粘贴 剪贴板的内容将自 动产生新图层 ■保存之前需拼合 图层
5.3.3 图形与图像的关系
■图形是矢量的概念，它的基本元素是图元，也就是图
形指令。而图像是位图的概念，它的基本元素是像素。 ■图像的数据量相对较大，图形的数据量相对较小。 ■图像的像点之间没有内在的联系，在放大与缩小时， 部分像点被丢失或重复添加时，会导致清晰度受影响。 而图形受运算关系支配，放大或缩小不会影响图形的特 征。 ■适用范围不同。 ■ 图形和图像之间使可以相互转化 ：由图形转换成图 像采用栅格化技术（Rasterizing），由图像转换成图 形用跟踪技术（Tracing）。
第
5章
静态图像信息处理
5.4图像的显示技术
■图像的数字化 ■显示系统
5.1 视觉彩色空间的几种
表示方法及转换 ■颜色的基本概念 ■ 视觉彩色空间的表示方 法及转换 5.2图像数据及特征 ■图像的概念 ■图像的技术参数 5.3图形数据及特征 ■图形的概念 ■图形的特点 ■图形与图像的关系
5.5图像的压缩技术
5.6 图像文件格式和标准
1．BMP格式的图像文件
BMP 是 Bitmap 的 缩 写 ， 意 为 “位图”，它是微软公司在 Windows操作系统下使用的一 种标准图像文件格式，以 “.bmp”作为文件扩展名。每 个BMP文件只能存放一幅图像， 因此该文件所表示的图像是 静止的。BMP是一种典型的位 映射存储形式，可以以多种 彩色模式保存图像，如16色、 256 色 、 24 位 真 全 彩 色 模 式 （16777216色）。
5.5.2 静态图像压缩标准JPEG
1．JPEG简介 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是 一个由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专 家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标 准，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且 成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准。 2．JPEG 2000 JPEG 2000是JPEG 2000工作组制定的并于2000 年底陆续公布的基于JPEG标准的最新静止图像压 缩编码的国际标准。
白 亮度 饱和度 色调 青 红
黑
HIS彩色空间与RGB空间只是同一 物理量的不同表示方法，因而它们之 间存在着转换关系，转换公式如下： RG B I= 3 S=1R G B H=[90-arctan （ （G B） +(0, ） 3 G>B;180,G<B)]
■
min R, G , B） （ I
3.CMY颜色模式 CMY模式由青（Cyan）、品红 （ Magenta ） 、 黄 (Yellow)3 种基本颜色组成。这种模式 的创建基础与RGB不同，它不 是增加光线，而是减去光线。
■ 因为CMY空间正好与RGB空间互补，即用白色减去
RGB空间中的某一色彩值就等于同样色彩在CMY空间中 的值。 ■ 由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的CMY三 基色得到的黑色并不是真正的黑色，因此常添加一种 真正的黑色（黑色用K来表示，区别于RGB三基色中的 蓝色B），所以CMY又写成CMYK。
3．TGA格式的图像文件
TGA(Targa Image Format) 由 Truevision公司开发， TGA格式图像文件的扩展名是 “.tga”，它支持1bit到32bit 彩色的所有图像具有很强的颜 色表达能力，特别适合影视广 播中的动画制作。
4．GIF格式的图像文件
GIF(Graphics Interchange Format) 的扩展名是“.gif”， 1989年推出的GIF89a允许一个 文件存储多个图像，可实现动 画功能。GIF格式的图像文件 适合于动画制作、网页制作以 及样式文稿制作等方面
5.1.2 视觉彩色空间的表示方法及转换
1.RGB颜色模式 自然界中所有的颜色都可 以用红、绿、蓝（RGB）这 三种波长颜色按不同的比 例相加混色得到，如果将R、 G、B看成三个变量，就形 成RGB三维彩色空间。
2.HIS颜色模式 HIS颜色模式是基于人对颜 色的心理感受的颜色模式。 用H（色调）、I（光的亮 度或强度）、S（饱和度） 3个参数来描述彩色特性。
5.8.2 Photoshop CS的运行界面
菜单栏
工具选项栏 图像窗口 工具箱 控制面板
状态栏
移动工具
选框工具 套索工具 裁切工具 修复画笔工具 ■菜单栏 ■工具箱 ■工具选项栏 仿制图章工具 橡皮擦工具 模糊工具 魔棒工具 切片工具 画笔工具 历史纪录画笔工具 渐变工具 减淡工具 横排文字工具
3．有损压缩和无损压缩 根据图像编码压缩过程中是否存在信息的损失把数据编 码分为两大类： ■ 无损编码压缩算法，也称为冗余度压缩，信息保持 编码或熵编码，是为了保留原始多媒体对象而设计的， 主要针对图像中的像素间冗余量进行压缩，所能达到的 压缩率不高。 ■ 有损编码压缩算法，也称为信息量压缩、失真度编 码或熵压缩编码，该算法不仅考虑了图像像素间固有的 冗余量，而且考虑了人眼的视觉生理特点和人对图像的 视觉心理等因素，通过对图像中的心理视觉冗余量的压 缩而获取更高的压缩率，其中动态视频图像的压缩比可 达100：1到200：1。
5.7 图像的捕获与输出
5.7.1图像的捕获
1. 图像扫描仪 2. 数码照相机 3．用绘图软件创建数字图像 4．Windows界面的获取和制作
5.7.2图像的输出
最常见的图像输出设备是打印机和显示器，打 印机有很多种类：针式打印机、喷墨打印机、 激光打印机、热升华打印机、热蜡打印机等。
5.8 图像编辑软件Photoshop
5.4.2 显示系统
1．显示器 ■ 显示器的功能是将显卡的图形图像信号转换成图 像反映在显示屏幕上 ■实现技术大体上分为CRT、LCD（液晶） 2．显卡 ■ 显卡又称显示器适配卡, 作用是控制显示器的显 示方式 ■ 显卡的技术规格 ■ 显卡类型
5.5 图像的压缩技术
5.5.1 图像数据压缩
1．数据压缩的可能性 ■ 空间冗余 ■ 时间冗余 ■ 视觉冗余 ■ 知识冗余 2．影响数据压缩的因素 ■ 压缩比 ■ 算法的复杂性和运算速度 ■ 失真度
5.3 图形数据及特征 5.3.1 图形的概念
■ 矢量图形是以一组指令的形式存在的。这些指令
描述了一幅图中所包含的直线、曲线、圆、矩形、 圆弧等的位臵坐标、大小和形状等参数，也可以用 更复杂的形式表示图像中的曲面、光照、材质等效 果。 ■一般将图形分为二维图形和三维图形， 二维图形使用的相当广泛，组成二维图形的基 本单位为图元。 三维图形就是在三维空间实现图形的显示和变 换。