数字图像基础

1.图像的三个基本属性 显示分辨率和图像分辨率有什么差别? 图像分辨率是确定组成一幅图像的像素数目，而显示分辨率是确 定显示图像的区域大小。
显示分辨率: 显示分辨率有最大显示分辨率和当前显示分辨率之别。最大显示分 辨率是由物理参数，即显示器和显示卡（显示缓存）决定的。当前显 示分辨率是由当前设置的参数决定的。
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图像分辨率: 图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法。在用扫描仪 扫描彩色图像时，通常要指定图像的分辨率，用每英寸多少点(dots per inch，DPI)表示。 如果用300 DPI来扫描一幅8″×10″的彩色图像，就得到一幅 2400×3000个像素的图像。分辨率越高，像 素就越多。
在下述情況下顯示效果會怎么樣？
(1)、显示深度大于图像深度 (2)、显示深度等于图像深度 (3)、显示深度小于图像深度
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图像数据量的計算公式：
在扫描生成一幅图像时，实际上就是按一定的图像分辨率和一定的图像 深度对模拟图片或照片进行采样，从而生成一幅数字化的图像。如果是按照 像素点及其深度映射的图像数据大小可用下面的公式来估算：
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图像分辨率
图像A：200dpi 253×265个像素
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图像B：50dpi 63×66个像素
图像C：图像B放大四倍
如果要使图像B在屏幕上达到图 像A的大小，则需把图像B的点 阵放大，如一点变成颜色相同的 四点
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在用32位表示一个像素时，若R，G，B分别用8位表示，剩下的8位常称为 α通道(alpha channel)位，或称为复盖(overlay)位、中断位或属性位。
例如在一幅彩色图像上叠加文字说明，而又不想让文字把图复盖掉，就 可以用这种办法来定义像素，而该像素显示的颜色又有人把它称为混合 色(keycolor)。在图像产品生产中，也往往把数字电视图像和计算机生产 的图像混合在一起，这种技术称为视图混合(video keying)技术，它也采 用α通道。
数字图像基础
•Joyas zhu •Dec. 10th 06
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目錄
1.图像的三个基本属性 •分辨率 •像素深度 •真/伪彩色 2.點距
3.图像的表示法和种类 附：AV 、S-Video和色差信號的簡要介紹
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真彩色、伪彩色与直接色的差別： 直接色与真彩色系统相比，相同之处是都采用R，G，B分量决定基 色强度，不同之处是前者的基色强度直接用R，G，B决定，而后者的 基色强度由R，G，B经变换后决定。因而这两种系统产生的颜色就有 差别。 直接色与伪彩色系统相比，相同之处是都采用查找表，不同之处是 前者对R，G，B分量分别进行变换，后者是把整个像素当作查找表的 索引值进行彩色变换。
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3、S视频输入：
S-Video可以说是AV端子的改革,具体英文全称叫Separate Video（也称二分量视 频接口）。Separate Video的意义就是将Video信号分开传送，也就是在AV接口的基础 上将色度信号C 和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，它出现并发展 于上世纪9 0 年代后期通常采用标准的4 芯（不含音效） 或者扩展的7 芯（ 含音效）。 带S-Video接口的显卡和视频设备（譬如模拟视频采集/ 编辑卡电视机和准专业级监视器 电视卡/电视盒及视频投影设备等）当前已经比较普遍，同AV 接口相比由于它不再进行 Y/C混合传输因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道 在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰 度。 但S-Video 仍要将两路色差信号（Cr Cb）混合为一路色度信号C，进行传输然后再 在显示设备内解码为Cb 和Cr 进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真 （这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现），而且由于Cr Cb 的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制，所以S -Video虽然已经比较优秀但离完美 还相去甚远。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素， 它还是应用最普遍的视频接口。
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图像深度和显示深度的區別： 图像深度是图像文件中记录一个像素点所需要的位数；显示深 度表示显示缓存中记录屏幕上一个点的位数（bit），也即显示器可 以显示的色彩数。因此，显示一幅图像时，屏幕上呈现的色彩效果 与图像文件所提供的色彩信息有关，也即与图像深度有关；同时也 与显示器当前可容纳的色彩容量有关，也即与显示深度有关。
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(3). 直接色(direct color) 每个像素值分成R，G，B分量，每个分量作为单独的索引值对它做变 换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的R，G， B强度值产生的彩色称为直接色。它的特点是对每个基色进行变换。
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在同一分辨率的情况下怎么评价两幅图质量的好坏? 像素深度： 像素深度是指存储每个像素所用的位数，它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。
例如，一幅彩色图像的每个像素用R，G，B三个分量表示，若每个分量用8位，那 末一个像素共用24位表示，就说像素的深度为24，每个像素可以是2^24=16 777 216种 颜色中的一种。在这个意义上，往往把像素深度说成是图像深度。表示一个像素的位 数越多，它能表达的颜色数目就越多，而它的深度就越深。
TV接口又称RF射频输入，毫无疑问，这是在电视机上最早出现的接 口。TV接口的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编 码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由 于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码，所以会导致信号互相干扰， 所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。
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3图像的种类
(1).矢量图与点位图 (2).灰度图与彩色图
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LCD TV各端口的简要介绍
•By PE/Joyas •2006/11/6
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1.TV接口
图像数据量＝图像的总像素×图像深度 / 8 （Byte） 一幅640×480、真彩色的图像，其文件大小约为：640×480×24/ 8 = 1MByte；
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பைடு நூலகம்
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什么是真彩色、伪彩色与直接色？ （1）.真彩色(true color) 真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R，G，B三个基色 分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真 彩色。例如用RGB 5∶5∶5表示的彩色图像，R，G，B各用5位，用R，G， B分量大小的值直接确定三个基色的强度，这样得到的彩色是真实的原图彩 色。 如果用RGB 8:8:8方式表示一幅彩色图像，就是R，G，B都用8位来表 示，每个基色分量占一个字节，共3个字节，每个像素的颜色就是由这3 个字节中的数值直接决定，可生成的颜色数就是224 ＝16 777 216种。 但用3个字节表示的真彩色图像所需要的存储空间很大，而人的眼睛 是很难分辨出这么多种颜色的，因此在许多场合往往用RGB 5:5:5来表 示，每个彩色分量占5个位，再加1位显示属性控制位共2个字节，生成 的真颜色数目为215 = 32K。
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虽然像素深度或图像深度可以很深，但各种VGA的颜色深度却受到限制。例 如，标准VGA支持4位16种颜色的彩色图像，多媒体应用中推荐至少用8位 256种颜色。 但是，由于设备的限制，加上人眼分辨率的限制，一般情况下，不一定要 追求特别深的像素深度。此外，像素深度越深，所占用的存储空间越大。相 反，如果像素深度太浅，那也影响图像的质量。 属性位: 在用二进制数表示彩色图像的像素时，除R，G，B分量用固定位数表 示外，往往还增加1位或几位作为属性(Attribute)位。例如，RGB 5∶5∶5 表示一个像素时，用2个字节共16位表示，其中R，G，B各占5位，剩下一 位作为属性位。在这种情况下，像素深度为16位，而图像深度为15位。 属性位用来指定该像素应具有的性质。例如在CD-I系统中，用RGB 5∶5∶5表示的像素共16位，其最高位(b15)用作属性位，并把它称为透明 (Transparency)位，记为T。T的含义可以这样来理解：假如显示屏上已经 有一幅图存在，当这幅图或者这幅图的一部分要重叠在上面时，T位就用 来控制原图是否能看得见。例如定义T=1，原图完全看不见；T=0，原图 能完全看见。
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2、AV端子：
AV接口又称（RCARCA）可以算是TV的改进型接口，外观方面有了 很大不同。分为了3条线， 通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口，
它通常采用RCA（俗称莲花头）进行连接，使用时只需要将带莲花头的标准AV 线缆 与相应接口连接起来即可。 AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致 的图像质量下降，但由于AV 接口传输的仍然是一种亮度/色度（Y/C）混合的视频信 号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离 的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干 扰从而影响最终输出的图像质量。 AV还具有一定生命力，但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些 追求视觉极限的场合中使用。 (RCA俗称莲花头，各声道独立输入，接触牢靠，接触面积大。) RCA：标准视频输入接口。标准视频信号在输出时要进行编码，将信号压缩后输 出，接收时还要进行解码。这样会损失一些信号。
在许多场合，真彩色图通常是指RGB 8:8:8，即图像的颜色数等于 224，也常称为全彩色(full color)图像。但在显示器上显示的颜色就不 一定是真彩色，要得到真彩色图像需要有真彩色显示适配器。
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（2). 伪彩色(pseudo color) 伪彩色图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直 接决定，而是把像素值当作彩色查找表(color look-up table，CLUT)的表项 入口地址，去查找一个显示图像时使用的R，G，B值，用查找出的R，G ，B值产生的彩色称为伪彩色。 彩色查找表CLUT是一个事先做好的表，表项入口地址也称为索引号。 例如16种颜色的查找表，0号索引对应黑色，... ，15号索引对应白色。彩 色图像本身的像素数值和彩色查找表的索引号有一个变换关系，这个关系 可以使用Windows 95/98定义的变换关系，也可以使用你自己定义的变换 关系。使用查找得到的数值显示的彩色是真的，但不是图像本身真正的颜 色，它没有完全反映原图的彩色。
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2.點距 计算机用的CRT和家用电视机用的CRT之间的主要差别? (1).显像管玻璃面上的孔眼掩模和所涂的荧光物不同. (2).点距不同. (3).顯示最大分辨率的能力不同
孔眼之间的距离称为点距(dot pitch)。因此常用点距来衡量一个显示屏 的分辨率。电视机用的CRT的平均分辨率为0.76 mm，而标准SVGA显示器 的分辨率为0.28 mm。孔眼越小，分辨率就越高，这就需要更小更精细的荧 光点。这也就是为什么同样尺寸的计算机显示器比电视机的价格贵得多的原 因。 早期用的计算机显示器的分辨率是0.41 mm，随着技术的进步，分辨率 由0.41→0.38→0.35→0.31→0.28 一直到0.26 mm以下。显示器的价格主要集中体现在分辨率上，因此在购买 显示器时应在价格和性能上综合考虑。