第3章图像图形数据

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(1)图像的分辨率(Image Resolution)
确立组成一幅图像的像素数目,用每英寸 多少点(DPI)表示,指组成一幅图像像素 密度的度量方法。
对同样大小的一幅原图,如果数字化时图 像分辨率高,则组成该图的像素点数目越 多,看起来就越逼真。图像分辨率在图像 输入和输出时起作用,它决定图像的像素 点阵数。
图像数据量大小 = 垂直像素总数×水平像素总数×色彩深度÷8
图像的分辨率
5. 图像种类
(1)矢量图和位图 矢量图是用一系列计算机指令来表示一幅图,如
画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等。这种方 法实际上是用数学方法来描述一幅图。 矢量图的优点是: (1)缩放、旋转、移动时图像不会失真。 (2)存储和传输时数据量较小。 矢量图的缺点是: (1)图像显示时花费时间比较长。 (2)真实世界的彩色图像难以转化为矢量图。
4. 相加与相减混色
把三基色按照不同的比例混合获得彩色的 方法称为混色法。
混色法有相加混色和相减混色之分。
4. 相加与相减混色
(1)相加混色
红光+绿光=黄光
红光+蓝光=紫(品)光
绿光+蓝光=青光 红光+绿光+蓝光=白光
上式中各关系式均是按各基色光等量相加的结果; 若改变它们之间的混合比例,经相加混色便可获得各 种颜色的彩色光。
不同采样方式所获取的图像信号是不同的。
图像的采样
理论篇-数字图像基础
2. 图像的采样和量化
量化就是对采样后的连续灰度值进行数字 化的过程,以还原真实的图像
图像的量化分为两类:
等间隔量化——即将采样值的灰度范围进 行等间隔分于像素灰度值在黑-白范围内均 匀分布的图像,其量化误差可变得最小化。
定比例混合得到。 (3)三个基色的混合比例,决定了混合色的色调和
饱和度。 (4)混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的
亮度之和。 三基色原理是彩色图像的摄取、传输和重现的重
要理论依据。
说明:
(1)原则上三基色的选择不是唯一的。 选择红、绿、蓝作为三基色,主要原因是人眼
对这三种颜色的光较敏感;自然界中所能观察 到的各种彩色几乎都能由它们相混配出。 (2)彩色光可用不同比例混合的三基色光束等 效表示,与用亮度、色度描述彩色光是同一事 物的两种不同表示形式。
4. 图像的重要参数
(5)显示深度(Display Depth) 表示显示缓存中记录屏幕上一个点的位数,
即显示器可显示颜色数。 显示一幅图像时,屏幕呈现颜色效果与图
像深度有关也与显示深度有关。
显示深度大于图像深度
屏幕上的颜色能够比较真实 地反映图像文件的颜色效果
显示深度小于图像深度
屏幕上的颜色不能够真实反 映图像文件颜色效果,失真
在文件的首部,作为文件头出现 其中文件识别信息通常包含图像文件的识
别码以及版本号:如,PCX图像文件的识别 码为0x0A
图像数据
流式存储 是否压缩 对非压缩图像数据:扫描、存储方式问题
(如BMP格式,自下而上,自左而右)
压缩技术
压缩技术并不是必须的 采用压缩技术的目的是为了节省图像的存
图像的分类
矢量图
点位图
5. 图像种类
(2)灰度图和彩色图 灰度图——按照灰度等级的数目来划分。 只有黑白两中颜色的图像称为单色图像
标准单色图
标准灰度图
5. 图像种类
(2)灰度图和彩色图 彩色图——可按照颜色的数目来划分。 例 如 256 色 图 像 和 真 彩 色 (2^24 = 16 777
显示深度等于图像深度
若用真彩色显示模式显示真彩色图像或显示调色板与图像调色板一致,则 屏幕上的颜色能较真实地反映图像色彩效果。反之,显示颜色会出现失真
4. 图像的重要参数
(6)图像容量 指图像文件的数据量,其计量单位是字节
(Byte)。 影响因素:色彩的数量、画面的大小、图
像的格式等 计算公式:
1. 数字图像和图形
图形(graphic),又 称为矢量图,是由计 算机运算而形成的抽 象化结果。
是具有方向和长度的 矢量线段组成。
其基本的组成单元是 描点和路径。
2. 图像的采样和量化
图像的采样是指将图像转变成为像素集合 的一种操作。
在采样过程中,采样孔径和采样方式决定 了采样得到的图像信号。
伪彩色
伪彩色图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码 值,该代码值作为颜色查找表 (CLUT) 中某一项入口 地址,根据该地址可查找出包含实际 R、G、B 的强度 值,这种用查找映射方法产生的色彩称为伪彩色。
注: 用此方式产生的颜色本身是真的,不过它不一定
反映原图颜色。伪彩色一般用于 65K (216) 色以下的
背景景色清晰 度高、层次细腻
前景人像清晰 度低、层次粗糙
该图像是在一幅背景图上叠上人群像和文字,输入时采用了不同的 分辨率。可看出:不同的分辨率会造成不同的图像清晰度。
比如如果一要用点使2变图00成像DP颜BI 色扫 在
相描 屏同幕一的上幅四达彩点到色,图照所像片得的A到局的的部大,
图则 小像,得则C到若需与一用要图幅把5像0图D2P5A像3I×相B2比的65
5. 图像种类
(1)矢量图和位图 点位图是将一副图像在空间上离散化,即将图像
分成许许多多的像素,每个像素用若干个二进制 位来指定该像素的颜色或灰度值。 点位图的优点是: (1)显示速度快。 (2)真实世界的图像可以通过扫描仪、数码相机、 摄像机等设备方便的转化为点位图。 点位图的缺点是: (1)存储和传输时数据量比较大。 (2)缩放、旋转时算法复杂且容易失真。
色彩是通过光被我们所感知的,而光实际上是一 种按波长辐射的电磁能。
1. 颜色的来源
电磁波谱
可见波谱
2. 色彩三要素
亮度 明亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的
感觉。一般来说,彩色光能量大则显得亮,反之 则暗。
同一物体因受光不同而产生亮度上的变化
2. 色彩三要素
色调 是颜色最基本的特征。 是指颜色之间主要的区别,比如绿、红、
配,色彩出现偏差
调配色
调配色的获取是通过每个像素点的 R、G、B 分量, 分别作为单独的索引值进行变换,经相应的颜色变 换表找出各自的基色强度,使用变换后的 R、G、B 强度值产生的色彩。
调配调色与配伪色彩与色相真比彩,色相相同之比处,是相都采同用之查处找是表,都不采同用之处R是、前G、 者B对分R量、G来、B决分定量基分色别进强行度查,找变不换同,之后者处是是把前整者个像的素基当色作查强 找度的由索引R进、行G查、找B变经换变。因换此后,得调配到色,的而效后果一者般是比直伪彩接色用好。R、 G、B 决定。
蓝、黄、青就属于不同的色调。 色调是由光的光谱成分决定,不同波长的
色光给人不同的色彩感觉。
人眼能辨别的色调有180多种。
2. 色彩三要素
饱和度 饱和度是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯
洁程度。 高饱和度的彩色光可因掺入白光而降低纯
度或变浅,变成低饱和度的色光。100%饱 和度的色光就代表完全没有混入白光的纯色 光。
4. 图像的重要参数
(3)图像深度(Image Depth)
描述图像每个像素数据所占的二进制位数
它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数, 或灰度图像中最大灰度等级数。
图像深度与色彩的关系
4. 图像的重要参数
(4)颜色类型 图像颜色需要使用三维空间表示,而颜色
空间表示法不惟一,所以每个像素点的图 像深度分配与图像所使用的颜色空间有关。
储空间(如不压缩,一幅A4 幅面的真彩色 图像就需要6M字节的存储空间) 压缩=编码 解压缩=解码 编码和解码均需要时间开支
在图像文件中
识别信息和图像数据是必不可少的基本组 成部分
压缩方式则是作为一个选项出现,用户可 以根据实际需要决定是否采用压缩方式以 及采用何种压缩算法
3. 图像的存储格式
以RGB颜色空间为例,图像深度与颜色的映 射关系主要包括真彩色、伪彩色和调配色
真彩色
真彩色是指图像中的每个像素值都分成 R、G、B 三 个基色分量,每个基色分量直接决定其基色的强度, 这样产生的颜色称为真彩色。真彩色可以反映原图 的真实色彩。
例: 图像深度为 24,用 R : G : B = 8 : 8 : 8 来表示颜色,则 R、G、B 各占用 8 位来表示各自 基色分量的强度,每个基色分量的强度等级为 28 = 256 种。图像可容纳 224 = 16 777 216 = 16M 种色 彩。这样得到的颜色称为真彩色。
非等间隔量化——即将小的灰度值的级别 间隔细分,而将大的灰度值的级别间隔粗 分的方法
图像的量化
3. 图像的存储格式
图像文件的组成
识别信息 图像数据 压缩技术(可选项)
识别信息
图像宽度 图像高度 图像分辨率 ……
识别信息
主要包括文件识别和图像识别两个部分 识别信息被设计成一定的数据结构,放置
白 相加混色圆图
空间混色法
利用人眼空间细节分辨力差的特点。 将三原色光分别投射到同一表面上相邻的三个点
上,只要这些点相距足够小且充分近,则人眼在 离开一定距离处观看,由于人眼的分辨率有一定 限度,将产生3种原色光相混合的彩色感觉。这就 是视频色彩的空间混色法。
时间混色法
利用人眼的视觉惰性。 将三原色光按一定顺序轮流投射到同一表面上,只要
图像文件一般格式
文件头——软件信息和图像参数
文件体——图像数据和彩色变换表
文件尾——用户信息(可选)
3. 图像的存储格式
常用的静态图像文件格式 (1)JPEG格式 (2)BMP格式 (3)GIF格式 (4)PNG格式 (5)TIFF格式 (6)TGA格式 (7)PSD格式
4. 图像的重要参数
216种颜色)等。
彩色图
256色标准图像
24位标准图像
256色标准图像转换成的灰度图 24位标准图像转换成的灰度图
1.颜色的来源
物体由于内部物质的不同,受光线照射后,产生 光的分解现象。一部分光线被吸收,其余的被反 射或投射出来,成为我们所见的物体的色彩
色彩和光有密切关系,同时还与被光照射的物体 有关,并与观察者有关
A
显个 像然素像很点素粗扫阵的糙相放图。同大像的。A画。
C
面,则得到
6366 个像
素的图像 B
B
对于 14 英寸的显示器,当显示分辨率设置为 800×600 时,屏幕上 的 1若英图寸像约像有素7点2 个数像大素于点显,示这分时辨若率用像素72点DP数I ,的则图该像图分像辨在率显来示扫器描上一幅只 能图显像示,一则部屏分幕上。显只示有的当图二像者大相小同基时本,上一就幅是图原像图才的能大充小满整。屏。
显示方式中。标准调色板是在 256K 色谱中按色调均匀
地选取 16 种或 256 种色彩。一般应用中,有的图像
往往偏向于某一种或几种色调,此时若采用标准调色板
则颜真色彩色失显真示较不需多调。因此调,色同板一与原幅图图匹 像采用调不色同板与调原色图不板匹显
示可色能板会,色出彩现无偏不差同的颜色配,效色果彩偏。差小
4. 图像的重要参数
(2)显示分辨率(Display Resolution) 确定屏幕上显示图像区域的大小,即构成
全屏显示的像素点个数,以每行拥有的像 素点数×屏幕显示行数来表示。
显示分辨率有最大显示分辨率和当前显示 分辨率之分:最大显示分辨率由物理参数, 即显示器和显示卡(显示缓存)决定,当 前显示分辨率由当前设置的参数决定。
2. Hale Waihona Puke Baidu彩三要素
对于同一色调的彩色光,饱和度越深,颜色越鲜明或说越纯, 相反则越淡
同一色调越亮或越暗,饱和度越不纯
3. 三基色原理
只要选取三种不同颜色的单色光按一定比 例混合就可以得到自然界中绝大多数彩色, 具有这种特性的三个单色光叫基色光,对 应的三种颜色称三基色。
3.三基色原理
(1)三基色必须是相互独立的。 (2)自然界中的大多数颜色,都可以用三基色按一
第三章 图形图像数据
主要内容
理论篇
数字图像基础 色度学基础 数字图像处理 图像压缩标准JPEG
实践篇
典型图像处理工具简介 图像的获取 图像的基本处理
1. 数字图像和图形
理论篇-数字图像基础
图像(image),又被称为“位 图”,是直接量化的原始信号形式。
是由像素点 组成的。
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