图像处理技术

S2 图像处理

S1.1 图像基础知识

S1.1.1 图形与图像

图像是直接量化的原始信号形式，构成图像的最基本元素是像素点。一个像素点有若干个二进制位描述，因此图像也叫位图。

图形是指经过计算机运算而形成的抽象化结果，由具有方向和长度的矢量线段构成。图形的描述不使用像素点数据，而是使用坐标数据、运算关系，以及颜色描述数据，因此图形也称为矢量图。

图像与图形的区别：

(1) 图像的数据量相对较大，图形的数据量相对较小。

(2) 图像的像素点之间没有内在联系，在放大与缩小时，部分像素点被丢失或被重复添加，导致图像的清晰度受影响；而图形由运算关系支配，放大与缩小都不会影响图形的各种特征。

(3) 图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适于表现自然的、细节的事物；图形则适于变现变化的曲线、简单的形状、运算的结果等。

S1.1.2 图像分辨率

图像分辨率的高低直接影响图像的质量。图像分辨率的单位是dpi，即每英寸显示的像素点数。如图像的分辨率为300dpi，则像素密度为每英寸300个。像素密度越高，图像对细节的表现力越强，清晰度也越高。

根据应用场合不同，选择不同的图像分辨率，如果用于在显示器上观看，图像分辨率设置为96dpi即可，如果用于印刷，图像分辨率至少应设置为150dpi、200dpi、300dpi。

S1.1.3 图像颜色与颜色深度

1、图像颜色

根据量化的颜色深度不同，图像颜色有两种模式：（1）单色图像（2）彩色图像与灰度图像

2、颜色深度

S1.2 图像文件

S1.2.1 图像文件格式

S1.2.2 图像文件的体积与保存

1、影响图像文件体积的因素

图像文件的体积与图像所表现的内容无关，而只与图像的尺寸、颜色数量，以及数据压缩形式有关。影响图像体积的因素是颜色深度、画面尺寸和文件格式。颜色越多，画面尺寸越大，数据量越大；文件格式与压缩算法紧密相关，同样会影响图像文件体积。

2、图像文件体积的计算

图像文件体积与组成图像的像素数量和颜色深度有关，计算公式如下：

图像文件体积=（图像水平像素数*图像垂直像素数*颜色深度）/8

例如，某图像采用24bit的颜色深度，图像尺寸为800*600像素，则图像文件的体积为：

S=[(800*600*24)/8]=1440000字节，约合1.37M

若图像尺寸为1024*768像素，则图像文件体积为：

S=[(1024*768*24)/8]=2359296字节，约合2.25M

由此可见，要减少图像文件的体积，在保持图像尺寸不变的前提下，尽可能采用颜色深度低的图像格式。

3、图像体积与文件格式的关系

同一幅图像若采用不同文件格式保存，体积也不一样，至于采用什么文件格式最合适，要根据使用场合决定。数码相机多采用JPG格式，互联网多使用GIF格式，印刷多采用TIFF 格式，Windows环境多采用BMP格式。

例如：某真彩色图像的颜色深度为24bit，分辨率为300dpi，画面尺寸为10cm*8cm （1811*944），分别以不同格式保存，其文件体积如下表。

S1.3 图像采集

图像通常用扫描仪、数码相机直接获取，也可以从互联网、光盘图片库等来源获取。

1、图像扫描技术

图像扫描借助与扫描仪进行，其图像质量主要依靠正确的扫描方法、设定正确的扫描参数、选择合适的颜色深度，以及后期的技术处理。扫描时，可选择不同的分辨率进行，分辨率的数值越大，图像的细节部分越清晰，但是图像的数据量会越大。

为保证图像质量，应遵循“先高分辨率扫描，后转换其他分辨率使用”的原则。即不论图像将来采用何种分辨率，都应采用300dpi或更高的分辨率扫描。

2、数码拍摄技术

数码拍摄技术是利用数码相机获取图像的最直接的途径。数码拍摄技术主要包括构图、光圈控制、光线运用等方面。

数码拍摄的注意事项：（1）尽量采用RAW格式拍摄；（2）曝光要准确，宁欠勿过；（3）同一场景尽量多拍摄几张，便于后期处理。

S1.4 图像浏览

软件：ACDSEE

1、图像格式转换

(1) 双击桌面上的ACDSEE图标，打开浏览窗口，如下图所示；

(2) 选择需要转换格式的文件，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“转换”，弹出“图像格式转换”对话框，如下图所示；

(3) 在“格式”列表中选择图像格式，单击“确定”按钮开始转换。

注：如果转换为JPEG格式，单击“格式设置”按钮可以设置转换后的图像品质；如果转换为TIFF格式，单击“格式设置”按钮可以设置压缩算法和图像分辨率；如果转换的源文件为GIF格式，单击“多页设置”按钮，可以设置转换的图像数量。

2、文件批量改名

(1) 启动ACDSEE，在文件窗口选择要改名的文件；

(2) 在选中的文件上单击鼠标右键，选择“批量重命名”；

(3) 在“批量重命名”对话框中，设置文件名前缀和数字格式，单击“确定”即可。

3、图像旋转

(1) 在文件窗口中选择要旋转的图像文件；

(2) 选择“工具”菜单中的“旋转/翻转”，打开对话框，如下图所示。

注：如果要实现任意角度的旋转，在图像文件上单击鼠标右键，选择“编辑”，打开编辑器窗口

如下图所示，在工具栏上，单击“旋转”按钮，打开对话框进行设置即可。

4、图像缩放

(1) 选择要缩放的图像，单击“工具”菜单中的“缩放”选项，打开“图像缩放”对话框，如下图所示；

(2) 在对话框中设置图像宽度和高度或图像比例。

5、曝光调整

(1) 选择要调整的图像文件，单击“工具”菜单中的“曝光”选项，打开“图像曝光调整”对话框；

(2) 在对话框中调整黑色和白色滑块的位置改变图像色阶。

S1.5 图像基本编辑

软件：光影魔术手

光影魔术手(nEO iMAGING)是一个对数码照片画质进行改善及效果处理的软件。简单、易用,不需要任何专业的图像技术,就可以制作出专业胶片摄影的色彩效果。

1、曝光调整（曝光、数码减光、数码补光）

2、白平衡调整

3、胶片效果（黑白、正片、负片）

4、人像处理（美容、磨皮、去斑）

5、边框设置

6、高级调整（色阶、曲线、通道混合器、色彩平横、模糊、锐化）

S1.6 图像高级编辑

软件：Photoshop

1、抠图

(1) 规则形状（椭圆、矩形选框工具）

(2) 不规则形状（套索工具、钢笔工具）

(3) 色彩选择（魔棒工具、色彩范围）

(4) 复杂图像（图层蒙版）

2、图像合成

3、文字编辑

4、数码照片处理