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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),請(qǐng)單擊鼠標(biāo)左鍵換頁!,第2章 圖像的根本知識(shí),.圖像都是以模擬圖像的形式存在，它們是由連續(xù)的有不同色彩及亮度等屬性的顏色點(diǎn)組成的。,.要利用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理模擬圖像，就必須將模擬圖像轉(zhuǎn)換為用數(shù)字方式表示的數(shù)字圖像文件，即所謂的數(shù)字圖像。,.將模擬圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像的過程稱為圖像數(shù)字化過程。,.根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理圖像的特點(diǎn)，本章將從圖像文件的分類、屬性、色彩通道、色彩模式、層次及文件格式等方面介紹有關(guān)圖像的一些根本知識(shí)。,退出,2.1 圖像文件及其分類,2.2 圖像文件的屬性,2.3 圖像的色彩通道,2.4 圖像的

2、色彩模式,2.5 圖像的層次,2.6 圖像文件的常見格式,2.1 圖像文件及其分類,.數(shù)字圖像是以計(jì)算機(jī)圖像文件的形式存在的。,.根據(jù)計(jì)算機(jī)具有的處理圖像的特殊方式及各種類圖像本身具有的不同的表現(xiàn)形式與用途等因素，圖像文件一般可按計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)方式與圖像本身的顏色來進(jìn)行分類。,.按前者分有矢量格式與位圖格式，按后者分有黑白圖像、灰度圖像及彩色圖像。,1.按在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)方式分類,a.矢量格式(向量格式)是用一系列的繪圖指令與參數(shù)及數(shù)學(xué)式來表示一幅圖，如點(diǎn)、直線、矩形、圓以及一些復(fù)雜的曲線和曲面等。見圖2-1。,.常見的有.DXF、.3DS、.MAX、.WMF等。,.處理矢量圖形的軟件通常稱為繪圖軟

3、件Draw Program，常見的有AutoCAD、CorelDRAW以及Adobe II1ustrator等軟件。,.矢量圖形有許多優(yōu)點(diǎn):,(1)如對(duì)矢量格式的圖形移動(dòng)、縮放、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制、顏色的改變、線條粗細(xì)的變化等很方便。,(2)可以將常見的圖形作為構(gòu)成復(fù)雜圖形的根本元素預(yù)先繪制好，存儲(chǔ)在系統(tǒng)的圖形庫中加以利用。,(3)另外，矢量圖形與設(shè)備的分辯率無關(guān)，一般可對(duì)矢量圖形進(jìn)行任意縮放或變形而不影響其清晰度和光滑性等。,(4)矢量圖形一般適合表示有規(guī)律的線條組成的圖形，如三維造型、工程圖或藝術(shù)字等。,b.位圖格式是直接描述像素點(diǎn)屬性的圖像文件格式。,.計(jì)算機(jī)屏幕上圖像是由屏幕上發(fā)光點(diǎn)常稱像素構(gòu)

4、成，對(duì)每個(gè)點(diǎn)可用二進(jìn)制數(shù)據(jù)來描述其顏色與亮度等屬性。,.像素是構(gòu)成點(diǎn)陣圖像的根本元素，它是離散的，就像是在繪圖紙上一樣排列成矩陣形式。由連續(xù)區(qū)域內(nèi)的像素構(gòu)成的圖像稱為點(diǎn)陣圖像，也稱位圖像。全部像素形成的矩陣就構(gòu)成位圖。見圖2-2。,.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)位圖圖像時(shí)，是存儲(chǔ)圖像各像素的位置和顏色數(shù)據(jù)等。擴(kuò)展名為.BMP、.TIF及.GIF等的是圖像文件。用來繪制位圖圖像的軟件稱為畫圖軟件，如Photoshop等。,.位圖適用于表示具有顏色、陰影、色調(diào)等的變化的圖像，如各類照片或繪畫作品等。,位圖放大后，其清晰度和光滑度都要受到影響。見圖2-3與圖2-4。,.位圖圖像中的水平方向上的像素個(gè)數(shù)和垂直方向上的像

5、素個(gè)數(shù)決定了該幅圖像的分辨率。如屏幕上顯示的圖像的分辨率為640480，表示其水平方向上有640個(gè)像素，垂直方向上有480個(gè)像素，那么屏幕上的總像素有640480=307200個(gè)像素，即有307200個(gè)發(fā)光點(diǎn)。,.位圖圖像文件一般比矢量圖形文件要大。影響位圖文件的大小的因素主要有兩個(gè)，即圖像的分辨率與位深。,2.按顏色分類,.圖像按顏色分有黑白圖像、灰度圖像及彩色圖像等。,a.黑白圖像是最簡單的一種圖像，它只包含黑白兩種信息，占用很少的存儲(chǔ)空間。,.黑白圖像又可分為兩種不同的類型，即線條圖和半色調(diào)圖。線條圖是一種簡單的黑白線條組成的圖像，包括如鉛筆或鋼筆的素描圖或如機(jī)械藍(lán)圖等單一顏色類的彩圖。

6、半色調(diào)圖是一種模擬灰度圖像的黑白圖。見圖2-5。,b.灰度圖像除包含黑色和白色，還包含實(shí)際的灰色調(diào)。見圖2-6。,c.彩色圖像包含豐富的圖像信息，在計(jì)算機(jī)中通常采用RGB紅、綠、藍(lán)三原色的模型來表示。RGB三原色可以組合成世界上所有的顏色。,.彩色圖像中的每個(gè)像素是用多個(gè)位來表示的，常用的是24-bit彩色圖像，它是由三個(gè)8-bit的RGB通道組成，可以記錄1670萬種色彩，這種圖像常稱為真彩色圖像。,2.2 圖像文件的屬性,圖像的屬性主要有圖像的分辨率、顏色、尺寸及存儲(chǔ)方式等，這些屬性確定了圖像的表現(xiàn)形式、操作方式及其適用領(lǐng)域等。,1.圖像的分辨率,.計(jì)算機(jī)不能直接處理連續(xù)的圖像信息，而只能

7、處理離散的像素。數(shù)字化設(shè)備的主要作用之一就是將信息分成可以進(jìn)行獨(dú)立處理的單元，即像素。,.像素作為圖像元素是可以用來度量圖像數(shù)據(jù)的最小單元。計(jì)算機(jī)圖像是由像素點(diǎn)組成的，在同樣大小的面積上，組成圖像的像素點(diǎn)越多，圖像的清晰度就越高。,a.分辨率表示圖像數(shù)字信息的數(shù)量或密度；它與像素和網(wǎng)格特性有著直接的聯(lián)系，而像素與網(wǎng)格是掃描設(shè)備或輸出設(shè)備再現(xiàn)光柵圖像的根底成分。,顯示器是以像素的形式顯示圖像的。例如一個(gè)14英寸的顯示器在寬與高方向上分別可顯示640與480個(gè)像素，而每個(gè)像素的寬度一般為1/72英寸，那么一般稱此時(shí)該顯示器分辨率為640480，或者說該顯示器的屏幕分辨率為72dpidot per

8、inch 每英寸點(diǎn)數(shù)。,顯示器的分辨率可以在一定范圍內(nèi)作調(diào)整。一般的圖像處理軟件均可以通過一定的算法調(diào)整圖像像素與屏幕像素的對(duì)應(yīng)方式，以使圖像在屏幕上按一定的分辨率進(jìn)行顯示。,如圖2-7所示為分辨率不同的兩幅圖像，左邊圖像的分辨率比右邊的高，顯得更清晰。,b.圖像的分辨率依據(jù)應(yīng)用對(duì)象或環(huán)境的不同可以分為幾種類型或描述方式，如輸入掃描分辨率、光學(xué)分辨率、內(nèi)插分辨率、顯示器分辨率、圖像分辨率、輸出分辨率及打印機(jī)分辨率等。,圖像分辨率、顯示器分辨率及輸出分辨率等是圖像設(shè)計(jì)與處理中的重要參數(shù)。,(1)輸入或掃描分辨率是指在每英寸或每厘米原始圖像上，一臺(tái)掃描設(shè)備可捕獲的信息量，它受掃描設(shè)備所具有的最高光

9、學(xué)分辨率或內(nèi)插分辨率的限制。,(2)光學(xué)分辨率指掃描儀或無膠片照相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)采樣的最大信息量或最高信息密度，對(duì)于掃描儀是指水平的每一英寸或厘米的信息量，對(duì)于數(shù)字照相機(jī)一般表示為一個(gè)固定的量。,(3)內(nèi)插分辨率適用于輸入和輸出階段。在輸入情況下，內(nèi)插分辨率是指掃描儀通過硬件或軟件算法可以模擬的最高信息密度。,(4)顯示器分辨率指計(jì)算機(jī)屏幕一次可顯示的總信息量如1024768像素，或指顯示器在水平方向每一英寸的點(diǎn)數(shù)如72dpi。顯示器分辨率影響使用者對(duì)圖像進(jìn)行處理工作時(shí)的方便性及視覺效果，但不會(huì)影響圖像數(shù)據(jù)的輸出質(zhì)量。,(5)圖像分辨率指圖像中儲(chǔ)存的信息量，這種分辨率有多種衡量法，一種是以圖像水

10、平和垂直方向上的像素點(diǎn)數(shù)量ppi來表示，如分辨率640480的圖像表示這幅圖像水平方向上有640個(gè)像素，垂直方向上有480個(gè)像素。另外一種表示方法是以每英寸的像素dpi來衡量，如300dpi圖像分辨率表示圖像上每英寸有300個(gè)像素點(diǎn)。,(6)輸出分辨率適用于打印或印刷，它表示將最終文件發(fā)送到激光照排機(jī)或打印機(jī)時(shí)所需的每英寸像素?cái)?shù)ppi或dpi。印刷復(fù)現(xiàn)方法、掛網(wǎng)約定、選定的輸出設(shè)備的分辨率等綜合在一起，可以決定圖像確實(shí)切的輸出分辨率。,(7)打印機(jī)分辨率可用來度量輸出設(shè)備在水平和垂直方向可以產(chǎn)生的每英寸點(diǎn)數(shù)。打印機(jī)或激光照排機(jī)的分辨率越高，它所產(chǎn)生的點(diǎn)就越小，圖像的色調(diào)就顯得越連續(xù)。,2.圖像

11、的顏色與深度,a.圖像顏色是指圖像中所具有的最多的顏色種類。,.圖像中的每一個(gè)像素都有其自己的顏色或灰度值，當(dāng)像素很小且相鄰像素的顏色或色調(diào)變化不大時(shí)，圖像會(huì)顯示一種連續(xù)色調(diào)的視覺效果。,.圖像中的細(xì)節(jié)由像素尺寸和色調(diào)可取范圍確定，而像素尺寸與分辨率有關(guān)，色調(diào)范圍是由掃描設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍確定的。,b.圖像深度是指描述圖像中每個(gè)像素的數(shù)據(jù)所占的位數(shù)。圖像的每一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通?？梢允?位bit或多位字節(jié)，用來存放該像素點(diǎn)的顏色、亮度等信息。,.數(shù)據(jù)位數(shù)越多，所對(duì)應(yīng)的顏色種數(shù)就越多。圖像深度一般有1位、2位、4位、8位、16位、24位、32位及36位等幾種。圖像顏色數(shù)與圖像深度有著密切的關(guān)系，即顏

12、色數(shù)2圖像深度。,3.圖像的尺寸,a.圖像的尺寸是指圖像的長與寬，根據(jù)不同的需要，尺寸可以用不同的單位來度量，如可用像素點(diǎn)pixels的數(shù)量來表示顯示器屏幕上顯示的圖像的尺寸。,.注意，描述顯示器分辨率的640640與描述圖像尺寸的640640是有不同含義的，前者表示屏幕一次可以顯示的總信息量。而后者對(duì)圖像而言是確定的，如果利用圖像處理軟件改變該值，那么圖像本身就發(fā)生了變化。,.圖像在顯示器上顯示的尺寸與圖像在打印機(jī)上輸出的尺寸是沒有直接關(guān)系的，它們分別與圖像本身的尺寸、顯示器的分辨率與尺寸及打印機(jī)的分辨率等有關(guān)。,.一般在描述圖像的尺寸時(shí)常用dpidot per inch-每英寸的像素、in

13、ches英寸、cm厘米等來描述，它們之間可相互換算。,4.圖像文件的大小,圖像文件的大小確定圖像所需要的磁盤存儲(chǔ)空間，一般用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的根本單位字節(jié)byte來度量。不同色彩模式的圖像的每一像素所需要的字節(jié)數(shù)不同，如灰度圖像中的每一像素灰度用一個(gè)字節(jié)的數(shù)值表示；而彩色圖像中的每一像素一般最少用8個(gè)字節(jié)來度量。,圖像文件的大小主要受圖像分辨率、色彩數(shù)位深和圖像大小三個(gè)因素共同決定。,圖像分辨率也影響到圖像在屏幕上的顯示大小，如果在一臺(tái)設(shè)備分辨率為72dpi的顯示器上顯示的圖像的分辨率從72dni增大到144dpi且保持圖像尺寸不變，那么該圖像將以原圖像實(shí)際尺寸的2倍顯示。,5.色調(diào),指光所呈現(xiàn)的顏

14、色，如紅、綠、黃等。彩色圖像的色調(diào)決定于其在光照射下所反射的光的顏色。一般來說，發(fā)光物體的色調(diào)決定于其本身的光譜組成，而非發(fā)光物體的色調(diào)決定于光源及物體本身的反射與透射性質(zhì)。,6.飽和度,飽和度說明色彩的純度，它決定于物體反射或透射的特性。,.飽和度用與色調(diào)成一定比例的灰度數(shù)量來表示，取值范圍通常是0%飽和度最底100%飽和度最高。,.可見光中單色光是最飽和的色彩。飽和度為最大時(shí)每一色相顯示最純的色光。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，那么其顏色就越深，如深紅比淺紅的飽和度高。,.高飽和度的彩色光在參加白色后會(huì)被沖淡，變成低飽和度的彩色光。,7.色度,色度是色調(diào)和飽和度的合稱，表示光的顏色及

15、其深淺程度。,8.圖像的亮度,指圖像色彩的明暗程度，通常用0%最暗100%最亮間的值來表示。亮度為零時(shí)即為黑，最大亮度是色彩最鮮明的狀態(tài)。,亮度是人眼對(duì)物體明暗強(qiáng)度的感覺，發(fā)光物體的亮度或非發(fā)光物體的反射度越高，那么色彩的亮度均會(huì)顯得越高。,9.比照度,指圖像中的明暗比照或變化，或是指亮度大小的差異。,2.3 圖像的色彩通道,.計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的圖像的色彩通常是由紅Red、綠Green、藍(lán)Blue三種根本顏色混合而成的。,.三種根本色按不同比例進(jìn)行混合可以產(chǎn)生許多種顏色，每一種顏色所占的份量可以分別進(jìn)行調(diào)整，為此，保存每一種顏色信息及對(duì)其可進(jìn)行調(diào)整處理所提供的方式或途徑就是相應(yīng)顏色的色彩通道。

16、,.如對(duì)由紅綠藍(lán)三種顏色光按不同比例混合而成的RGB圖像，計(jì)算機(jī)中保存的是此幅圖像中的三種顏色的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的就有紅綠藍(lán)三種顏色的通道和一個(gè)RGB通道。,.由于應(yīng)用的領(lǐng)域或方式的不同，根本顏色的種類也有不同，如在印刷過程中，彩色圖像一般是經(jīng)過四個(gè)印版來印刷，每個(gè)印版分別印刷青色Cyan、品紅Magenta、黃色Yellow及黑色Black。一個(gè)通道即相當(dāng)于印刷中的一個(gè)印版，每個(gè)通道保存一種顏色的數(shù)據(jù)。CMYK圖像有青、品紅、黃及黑四種顏色的通道和一個(gè)CMYK通道。,顏色通道保存相應(yīng)顏色的信息，RGB和CMYK通道均是一個(gè)混合通道，保存所有顏色的信息，而所見到的圖像是由幾個(gè)通道疊加在一起所產(chǎn)生的綜合效果，如RGB色彩模式的圖像就像是由三種顏色通道確定的光投射到屏幕上所產(chǎn)生的影像效果。,2.4 圖像的色彩模式,顏色一般分為兩類，即彩色與非彩色。顏色可由某種色彩模式根據(jù)各種特性的幾種根本色彩光成分表示出來。,表示彩色特性的方法有許多，如RGB模式、CMYK模式、HSB模式及HLS模式等。在計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)中，根據(jù)各種需要或運(yùn)用環(huán)境的不同也提供了相應(yīng)的色彩應(yīng)用模式。如圖像的顏色可以由RGB三種