论文,二值化处理

1、图像对彩色二值化处理摘要:研究了 Photoshop抖动处理的原理与过程，巧妙定义二值图案，然后对此二值图案进行 模糊化处理，形成一个灰度图案，而这个灰度图案就对应一个抖动矩阵:对要处理的彩色图 象灰度化，结合定义图案所形成的抖动矩阵对灰度图象进行抖动处理，使彩色图象变成了一 幅由自定义图案所组成的二值化图象 关键词:二值化;图案;图象;模糊化;抖动AbstractStudied on the procedure of dithering about Photoshop. Define a binary pattern and blurit to a scale pattern. The sc

2、alepattern is directed to a dithering matrix. After scale and dither the self-selected image, the image is made up of lots of little pattern.Key words Thresholding; Pattern; Image; Blurring; Dithering二值化图象是非常常见的图象，所有的单色打印机输出的图象实际上就是二值图象，在打印 的过程中，要么在纸张上输出墨点要么不输出。只是由于打印机输出的墨点有大、小、稠、 密之分（针式打印机只有稠、密之分），

3、使我们看上去好像是输出了“灰度”象，而形成的”度” 级是由墨点的大、小、稠、密决定的。那么能小能自己定义图案通过改变图案的大小而形成 图象的灰度等级呢?回答是肯定的。Photoshop软件有很强的图象处理功能，对于图象的艺术 处理各种各样，对图象的二值化处理就是其中的一个方面以很方便地进行二值化处理，但遗 憾的是，它只提供几种简单的图案，斜线、圆形、椭圆、菱形等几种基本的图案，虽然它也 提供自定义图案的接日，但是由于没有明确说明定义图案与最后二值化图象之问的关系，因 此往往是定义了图案，最后的二值化效果却不尽人如意。那么能小能自己定义图案并使图象 达到自己所定义的图象效果呢?笔者仔细研究了 P

4、hotoshop的二值化原理与过程，经过巧妙 处理自定义图案，就能够达到最后的二值化效果，然后利用Photoshop提供的接u，把定义 的图案运用到二值化过程并产生预期的图象。例如，笔者用”心”型图案去填充一个彩色图 象灰度化后的图象，产生了很强的”艺术”效果，图象中较黑的部分用较大的”心川，填充”， 图象中比较亮的地方用较小的”心川，填充”，整个图象就是用”心”型图案填充。对于同 一幅图，单位而积中”心”的个数是小变的，但是”心”的大小不一，因而可形成灰度。在激光艺术雕刻、印章雕刻中，工艺中一般需要二值图象， 笔者用此方法在电路板上进行图象雕刻的尝试，产生了意想小到的效果。卜而笔者就把 彩色

5、图象用自定义符号二值化的整个制作介绍如下。1彩色图象处理1.1彩色图象的灰度化处理进行二值化处理，首先要进行图象的灰度化处理，把彩色图象处 理成为黑白灰度图象，例如，给定一个24位彩色图象，可以根据彩色图象与灰度图象对应 的关系转化成灰度图象，对于24位彩色图象的每一个象素占用3个字节，每个字节分别表 示R, G, B值的大小，那么只要在RGB之前分别乘上一个系数相加就可以产生相应的灰 度等级，然后根据灰度等级把相应的象素u出来就转化成灰度图象了。灰度等级与R, G, B 的关系是:H=aR+bG+cR满足约束a+b+c=1小同格式的彩色图像的a. b. c比例因子小完全一样（例如有的比例关系

6、是:0.3. 0.59. 0.11）。为 了简单起见，这里可以取三者相同，即a=b=c，进行这个换算以后，彩色图象变成了灰度图 象了。如果利用图象处理工具进行灰度处理，可以不需要了解那么多。1.2灰度图象的二值 化处理过程就是将灰度图象的每个象素用只有两种颜色的象素进行表示的过程，但是要保证不丢失图像信息，就小能用一个二色象素替代一个多灰度象素，而是用一个二色象素矩阵替 代一个灰度象素，对于在Photoshop中用自定义符号二值化的过程，可以不需要知道这些。 但是了解此过程有助于对用自定义图案进行填充的原理与过程的理解。下面以一个16色灰 度图像说明二值化的原理与过程。设V (x,y)为输出象

7、素值，C (ij)为输入象素灰度值，D(x,y)为mm的矩阵，称为抖动矩阵，如图1就是一个抖动矩阵。m是灰度的平方根值，则抖动过程可以用下式表示：V(X,Y)=0123158411721411310695由于每一个象素是16色的，为了把16色表示出来，用一个4x4的黑白二色象素方阵表示一 个16色灰度象素，把16个二色象素进行编号，如图1。在二值化的过程中，若一个 象素的灰度为x，把x与抖动矩阵中的每个值进行比较，若x大于该值则输出为1,否则输出 为0。例如若某点的象素灰度为10，只要把大于10的置为0，其他置为1，如图2。把灰 度图象的每一个象素进行如此处理，然后进行拼接就成了二值图象。按照

8、图1方式进行编号 处理出来的二值图象是比较“匀称”的二值图象，若改变抖动矩阵的编号次序，就可以在二 值化过程中形成一定的图案，因此编号的次序就决定着产生的图案，决定着图象二值化的效 果。下面Photoshop中自定义图案中灰度象素的编号次序作一个较详细的分析。1010110110100111图1白象素矩阵的编号次序图2灰度为10的象素矩阵的变化结果2定义图案及模糊化先定义图案的基本形状，如心形、圆形、环形、菱形、苹果型等，本例中定义基本图形为心 形。然后进行模糊化处理，用Photoshop工具很容易进行模糊化处理，需要说明的是，模糊 结果的好坏直接影响最后二值化的效果。把此模糊化图案作为二值化

9、处理的比较图案，此图 案就是Photoshop产生抖动矩阵的依据。在此灰度图案中，象素越黑，抖动矩阵中对应的值 越小。如果mm小于图象的灰度级，则抖动矩阵中的个别数值必须对应多个灰度级，因此， 在作模糊化处理时，最好是一个编号对应一个灰度级，这样对图象二值化的效果最好，图象 的层次也最精细。用Photoshop模糊化时，虽然小是最精细，也可以达到比较好的效果。定 义图案和模糊化处理是填充彩色图象的两个基本点关键的步骤，图案定义得大一些，可以使 图案有较多的变化层次，但是二值化的单位颗粒就比较大，近看二值化后的图象，就显得比 较粗糙，图案定义得小一些，虽然颗粒小一些，但是图案变化层次相对比较少。

10、因此这里有 一个折衷的问题。为了尽可能利用图案块所能表达的信息能力，在进行模糊化处理时，尽可 能使每一点的灰度等级均小相同。使图案表示尽可能多得灰度等级。如果编号次序定义好， 可以使图案在从最黑到最白的过渡过程中依次出现大小形状小同的图案，填充结果非常有趣。 由于定义的图案是整个图象填充的基础，因此一定要精心制作。3应用举例下面用Photoshop5.0说明制作过程。制作黑白两色图案，如图3;对图案进行模糊化处理，如图4,模糊化处理后的图案，是对图象二值化的基础；任意选择一幅彩色图象，转换成灰度图象；把灰度图象的小透明度修改为90%，这样处理后，虽然图象的对比度有所损失，纯黑色已经变成了深灰色，但是带来的好处是填充后的图象小再有大而积的纯黑色，这样 一来，在图象二值化后，我们就能够看出大而积的深灰色变成了用自己定义的图案紧密“排 列的图象。当然要根据图象的实际情况来决定，如果图象本身没有大而积