《彩色数字图像基础》教学课件

《彩色数字图像基础》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《彩色数字图像基础》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使主要内容颜色理论与人的色觉颜色空间数字图像的根本知识计算机图形学根底知识图像与图形的文件格式动画与数字视频主要内容颜色理论与人的色觉问题1：什么是图像？图像是自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生的视觉感受。人们在观察景物时，视觉的第一印象乃是色彩的感觉。色彩在视觉艺术中具有十分重要的美学价值。§3.1视觉系统对颜色的感知问题1：什么是图像？§3.1视觉系统对颜色的感知问题2：什么是颜色？颜色是视觉系统对可见光的感知结果。1666年，英国科学家牛顿第一个提醒了光的色学性质和颜色的秘密。他用光的色散实验说明太阳光是各种颜色的混合光，并发现光的颜色决定于光的波长。问题2：什么是颜色？1.光的色学性质光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长覆盖范围很广。电磁波中只有一小局部能够引起眼睛的兴奋而被感觉，其波长大约在380nm~780nm〔lnm=10-9m〕之间，我们称为可见光。1.光的色学性质光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长图光的波长与颜色的关系500600紫400700750紫蓝蓝蓝绿绿绿黄黄橙橙红红350眼睛感知的颜色和波长之间的关系如图。图光的波长与颜色的关系500600紫4007007颜色的实质是光波。其存在必须的3个实体是：光线、被观察对象和观察者。观察对象的颜色是指该对象在光线的照射下，所反射的各光谱成分作用于人眼的综合效果；对于透射对象那么是透过该物体的光谱综合作用的结果。颜色的实质是光波。其存在必须的3个实体是：光线、被观察对象和2.物体的颜色物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质上决定于物质的构造，不同的物质构造对不同波长的光吸收能力不同。光是由光子组成的。不同波长的光由不同能量的光子组成。波长λ和能量E间的关系为E=hc/λ式中h为普朗克常数，c为光速。2.物体的颜色物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或电子发生跃迁时所需能量一样时，就易被物质吸收，其它波长的光就不易被吸收。物质对光的选择吸收，就造成了各自的颜色。同一种物质，当改变其内部构造时，颜色也会改变。如碘化汞在正方晶系时呈红色，而加温到127℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质构造的改变，对光的选择吸收也发生了改变。当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或3.人的色觉特点不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不同的感觉，这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来区分物体的颜色，一般人的眼睛可分辨120多种颜色，如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下，有经历的人可分辨13000多种颜色。3.人的色觉特点不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世界的颜色，每个神经元或者是一个对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的某种锥体细胞〔cone〕，或者是一个对颜色不敏感的在光功率极端低的条件下才能起作用的杆状体〔rod〕。当眼睛承受了混合光之后，三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来；产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世界的颜色。锥状光敏细胞〔cone〕：光强与颜色，对红、绿、蓝颜色敏感程度不同。杆状光敏细胞〔rod〕：光强，对颜色不敏感，在光功率极端低的条件下才能起作用。三种色觉细胞产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世400600700500/nm0.00.20.40.60.81.0感知度蓝绿红亮度图1视觉系统对颜色和亮度的响应特性400600700500/nm0.00.20.40.604.颜色描述与度量纯颜色通常使用光的波长定义，称为光谱色〔spectralcolor〕。使用不同波长的光进展组合时可以产生一样的颜色感觉。国际照明委员会〔CommissionInternationaldel‘EclairageCIE〕使用人对颜色的感觉对描述颜色做了定义。4.颜色描述与度量纯颜色通常使用光的波长定义，称为光谱色〔颜色的三个特性以人类对颜色的感觉为根底，颜色的3种根本特性是：色调/色相、饱和度、亮度。色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色。颜色的三个特性以人类对颜色的感觉为根底，颜色的3种根本特性是图色环图色环亮度〔Y〕：光的强和弱。是颜色的相对明暗程度，通常用从0%〔黑色〕至100%〔白色〕的百分比来度量。亮度〔Y〕：光的强和弱。是颜色的相对明暗程度，通常用从0%饱和度〔S〕：是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用从0%〔灰色〕至100%〔完全饱和〕的百分比来度量。在标准色轮上，饱和度从中心到边缘递增。饱和度〔S〕：是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量5.三基色原理人眼的颜色感觉取决于色光谱分布，但并不能从看到的颜色来判断它们的光谱分布。即一定的光谱分布对应着一种惟一确定的颜色；但同一颜色可以由不同光谱分布所组成，这种现象称为“同色异谱〞现象。重现颜色并非要求重现原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与原景物一样的彩色感觉。5.三基色原理人眼的颜色感觉取决于色光谱分布，但并不能从看什么是三基色〔RGB〕？理论上，任何一种颜色都可以用三种根本颜色按照不同比例混合得到，这三种颜色是红、绿、蓝。自然界中的任何一种颜色都可以由R、G、B这三种颜色值之和来确定，它们构成一个三维的RGB矢量空间。什么是三基色〔RGB〕？可以选择其他三种颜色为三基色，但是，三种颜色必须是相互独立的，即任何一种颜色都不能由其他两种颜色合成。由于人眼对红、绿、蓝三种色光最敏感，因此由这三种颜色相配所得的彩色范围也最广。可以选择其他三种颜色为三基色，但是，三种颜色必须是相互独立的人眼对三基色的主观感受由于人眼对于一样亮度单色光的主观亮度感觉不同，所以，用一样亮度的三基色混色时，如果把混色后所得的单色光亮度定为100%的话，那么人的主观感觉是：绿光仅次于白光是三基色中最亮的。红光次之，亮度约占绿光的一半；蓝光最弱，亮度约占红光的1/3。人眼对三基色的主观感受由于人眼对于一样亮度单色光的主观亮度感亮度公式当白光的亮度用Y来表示时，它和红、蓝、绿三色的关系可用如下的方程来描述：

Y=0.299R+0.587G+0.114B这就是常用的亮度公式，它是根据美国国家电视制式委员会的NTSC制式推导得到的。亮度公式当白光的亮度用Y来表示时，它和红、蓝、绿三色的关系可§3.2颜色模式要正确地描述各种色彩之间的差异，必须对它们进展数值化的处理，才可以进展记录、编辑以及印刷。根据记录的角度不同，使用不同的色彩系统，即所谓的颜色模式/颜色空间。常见的颜色模式有RGB颜色模式、CMYK颜色模式、HSB颜色模式、Lab颜色模式和YUV等。§3.2颜色模式要正确地描述各种色彩之间的差异，必须对1.RGB颜色空间采用红、绿、蓝三种基色来匹配所有颜色的模型称为RGB颜色空间。CIE将3种单色光的波长分别定义为700nm〔红〕、546.1nm〔绿〕、453.8nm〔蓝〕。1.RGB颜色空间采用红、绿、蓝三种基色来匹配所有颜色的模配色方程在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写为：

F=r[R]+g[G]+b[B]其中r、g、b为三色比例系数；r[R]、g[G]、b[B]为F色光的三色分量。配色方程在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写为：图RGB颜色空间图RGB颜色空间Photoshop的RGB模式Photoshop的RGB模式使用RGB模型，为彩色图像中每个像素的RGB分量指定一个介于0〔黑色〕到255〔白色〕之间的强度值。例如，亮红色可能R值为246，G值为20，而B值为50。当这3个分量的值相等时，结果是中性灰色。当所有分量的值均为255时，结果是纯白色；当该值为0时，结果是纯黑色。Photoshop的RGB模式Photoshop的RGB模RGB模型通常用于彩色阴极射线管和彩色光栅图形显示器。各个原色光叠加在一起产生复合色。在多媒体计算机技术中，用得最多的是RGB彩色空间表示。因为计算机彩色显示器的输入需要RGB三个彩色分量。不管多媒体系统中采用什么形式的彩色空间表示，最后的输出一定要转换成RGB彩色空间表示。RGB模型通常用于彩色阴极射线管和彩色光栅图形显示器。各个原颜色相加图加色法RGB由于RGB颜色合成可以产生白色，因此也称它们为加色。将所有颜色加在一起可产生白色，即所有可见光波长都传播回眼睛。颜色相加图加色法RGB由于RGB颜色合成可以产生白色，因阴极射线管阴极射线管〔cathoderaytube,CRT〕是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红、绿、蓝三种波长的光，并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色。CRT阴极射线管阴极射线管〔cathoderaytube,CR图孔状荫罩式显像管图孔状荫罩式显像管图彩色显象管产生颜色的原理图彩色显象管产生颜色的原理2.CMY模型CMY模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为根底。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收，而其它波长那么被反射回眼睛。理论上，纯青色(C)、洋红(M)和黄色(Y)色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。这些颜色因此称为减色。2.CMY模型CMY模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特性相减色和相加色之间的关系相加混色相减混色生成的颜色RGBCMY000111黑001110蓝010101绿011100青100011红101010品红110001黄111000白相减色和相加色之间的关系相加混色相减混色生成的颜色RGBCM四色印刷由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生成深咖啡色，必须与黑色(K)油墨合成才能生成真正的黑色。(为防止与蓝色混淆，黑色用K而非B表示〕将这些油墨混合重现颜色的过程称为四色印刷。四色印刷由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生颜色相减图减色法CMYK相减：白光照在某种颜色的物体上，部分波长的光波被吸收，剩下波长的光波进入人的眼睛。颜色相减图减色法CMYK相减：白光照在某种颜色的物体上3.Lab模型Lab颜色模型是在1931年国际照明委员会(CIE)制定的颜色度量国际标准模型的根底上建立的。1976年，该模型经过重新修订并命名为CIEL*a*b。Lab颜色与设备无关，无论使用何种设备〔如显示器、打印机、计算机或扫描仪〕创立或输出图像，这种模型都能生成一致的颜色。3.Lab模型Lab颜色模型是在1931年国际照明委图Lab模型图Lab模型色域(Photoshop)色域是颜色系统可以显示或打印的颜色范围。人眼看到的色谱比任何颜色模型中的色域都宽。在Photoshop使用的各种颜色模型中，Lab具有最宽的色域，包括RGB和CMYK色域中的所有颜色。色域(Photoshop)色域是颜色系统可以显示或打印的颜色图色域比照图色域比照4.色调-饱和度-亮度

颜色模型H定义颜色的波长，称为色调；S定义颜色的强度，表示颜色的深浅程度，称为饱和度；B定义为掺入的白光量，称为亮度。HSB颜色模式4.色调-饱和度-亮度

颜色模型H定义颜色的波长，图RGB图像和与之对应的HSB图像分量图RGB图像和与之对应的HSB图像分量5.YUV和YIQ彩色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量信号，分别经放大和校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进展编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV彩色空间。5.YUV和YIQ彩色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三现代彩色电视系统现代彩色电视系统目前采用的彩色空间有三种：YIQ,YUV和YCrCb。在PAL彩色电视制式〔欧洲电视系统〕中使用YUV模型。在YUV中，Y表示亮度，U、V表示色差。在NTSC彩色电视制式〔北美电视系统〕中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q是两个彩色分量。目前采用的彩色空间有三种：YIQ,YUV和YCrCb。YUV彩色空间的好处YUV表示法的亮度信号〔Y〕和色度信号〔U，V〕是相互独立的，Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、V信号构成的另外两幅单色图是相互独立的。人眼对彩色图像细节的分辨本领比对黑白的低得多，因此对色度信号U、V，可以采用“大面积着色原理〞。YUV彩色空间的好处YUV表示法的亮度信号〔Y〕和色度信号〔用亮度信号Y传送细节，用色差信号UV进展大面积涂色。彩色图像的清晰度由亮度信号的带宽保证〔PAL制亮度信号Y的带宽采用4.43MHz〕，而把色度信号的带宽变窄〔PAL制色度信号带宽限制在1.3MHz〕。用亮度信号Y传送细节，用色差信号UV进展大面积涂色。例如：要存储RGB为8：8：8的彩色图像，图像的大小为640×480像素：640×480×24/8=921600字节如果使用YUV来表示同一幅彩色图像，图像大小仍是640×480像素，Y分量用8位表示，而对每四个相邻像素〔2×2〕的UV值分别使用一样的一个值表示：〔640×480×8+640×480×16/4〕/8=640×480×1.5=460800字节例如：YIQ彩色空间美国、日本等国采用的NTSC制，使用YIQ彩色空间，但I、Q与U、V是不同的，其区别是色度矢量图中的位置不同。在色度矢量图中，人眼对处在红、黄之间，相角为123°的橙色及其相反方向相角为303°的青色，具有最大的彩色分辨能力，我们把它称为I轴，它表示人眼最敏感的色轴。与I轴正交的色度信号轴称为Q轴，表示人眼最不敏感的色轴。YIQ彩色空间美国、日本等国采用的NTSC制，使用YIQ彩色图IQ轴与UV轴的关系F33°33°IVQU图IQ轴与UV轴的关系F33°33°IVQUI、Q与V、U之间的关系可以表示成： I=Vcos33o–Usin33o Q=Vsin33o+Ucos33oI、Q与V、U之间的关系可以表示成：在传送分辨力弱的Q信号时，可以利用较窄的频带，而传送分辨力较强的I信号时，可使用较宽的频带。在NTSC制中，I的带宽取1.3~1.5MHz，和PAL制的U、V差不多，而Q的传送带宽只是0.5MHz，仅是I的带宽的1/3。在传送分辨力弱的Q信号时，可以利用较窄的频带，而传送分辨力较YUV与RGB彩色空间变换RGB和YUV的对应关系可以近似地使用下面的方程式表示：

Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436BV=0.615R-0.515G-0.100BYUV与RGB彩色空间变换RGB和YUV的对应关系可以近似地YIQ与RGB彩色空间变换RGB和YIQ的对应关系可以近似地使用下面的方程式表示：

Y=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.275G-0.321BQ=0.212R-0.523G-0.311BYIQ与RGB彩色空间变换RGB和YIQ的对应关系可以近似地§3.3数字图像的根本知识问题1：什么是图像？图像：抽象地讲，就是定义在一个矩形区域上的各个点光强值的连续函数f(x,y)。问题2：什么是数字图像？§3.3数字图像的根本知识问题1：什么是图像？为了能够在计算机中用数字方式表示图像，要在离散的点上对这个函数进展采样，采样得到的光强值经过量化就形成了离散的亮度级。一幅数字图像就是一个由量化后的光强值组成的矩阵。设I是一个二维矩阵，那么I(r,c)就代表行r列c点的光强值。数字图像为了能够在计算机中用数字方式表示图像，要在离散的点上对这个函采样对连续图像彩色函数f(x,y)，沿x方向以等间隔x采样，采样点数为N，沿y方向以等间隔y采样，采样点数为N，于是得到一个NN的离散样本阵列[f(m,n)]NN.为了到达由离散样本阵列[f(m,n)]NN.以最小失真重建原图的目的，采样密度必须满足Whittaker-Kotelnikov-Shannon采样定理。采样对连续图像彩色函数f(x,y)，沿x方向以等间隔x采样Whittaker-Kotelnikov-Shannon

采样定理采样定理阐述了采样间隔与f(x,y)频带之间的依存关系，频带愈窄，相应的采样频率可以降低，采样频率是图像变化频率二倍时，就能保证由离散图像数据无失真地重建原图。实际情况是空域图像f(x,y)一般为有限函数，而它的频域带宽不可能有限，卷积时混叠现象也不可防止，因而用数字图像表示连续图像时总会有些失真。Whittaker-Kotelnikov-Shannon

采量化采样是对图像数据函数f(x,y)的空间坐标〔x,y〕进展离散化处理，而量化是对每个离散点——像素的灰度或颜色样本进展数字化处理。具体说就是在样本幅度值的动态范围内进展分层、取整，以正整数表示。量化采样是对图像数据函数f(x,y)的空间坐标〔x,y〕进展问题例如一幅黑白灰度图像，在计算机中灰度级以2的整数幂表示，即

G=2m当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为多少？

问题例如一幅黑白灰度图像，在计算机中灰度级以2的整数幂表示，当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为256、128、64，和2。2级的灰度等级构成二值图像，画面只有黑白之分，没有灰度层次。通常的A/D变换设备产生256级灰度，以保证有足够的灰度层次。彩色幅度的量化方法取决于所选用的彩色空间表示。当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为256、1像素图像上的采样点叫图像元素，称为像素。像素的光强值叫灰度级〔我们对颜色进展了编码〕，像素的光强值用整数表示，它取决于图像函数在这一点附近区域颜色的平均效果。通常使用纵横均匀分布的网格进展采样。网格点之间的距离影响图像表示的准确程度，决定了可以表现的细节层次。像素图像上的采样点叫图像元素，称为像素。图一幅图像由许多像素组成图一幅图像由许多像素组成图像的根本属性1.分辨率〔1〕显示分辨率〔dpi,dotperinch〕描述一台显示器在同一时间可以显示的总信息量。计算机用的CRT和家用电视机用的CRT之间的主要差异是显像管玻璃面上的孔眼掩膜和所涂的荧光物质不同。图像的根本属性1.分辨率PC机常见的显示器分辨率有如下几种：640×480800×6001024×7681152×864具有较多像素的图像在屏幕上显示时会比较大。PC机常见的显示器分辨率有如下几种：620×400像素图像

在屏幕显示的大小取决于图像的像素尺寸、显示器尺寸以及显示器分辨率设置620×400像素图像

在屏幕显示的大小取决于图像的像素尺寸〔2〕图像分辨率〔ppi,pixelperinch〕指单位长度上存在的描述图像的像素数。用每英寸多少点〔dotsperinch，DPI〕来表示。通常用这个参数衡量图像的细节表现能力，数值越大，图像包含的细节就越多。如果用300DPI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。〔2〕图像分辨率〔ppi,pixelperinch〕图像分辨率左边是72ppi的图像，右边是300ppi图像；小插图缩放比为200%图像分辨率左边是72ppi的图像，右边是300ppi图像；小图像文件的大小图像的长度（英寸）×图像的分辨率(ppi)=图像长度方向的像素数图像的宽度（英寸）×图像的分辨率(ppi)=图像宽度方向的像素数图像文件的大小图像的长度（英寸）×图像的分辨率(ppi)像素与像素值像素(pixel)：一幅彩色图像由许多个点组成，每个单个的点称为像素。每个像素都有一个值，称为像素值。它表示该点的颜色。一个像素值用RGB三个分量表示。像素与像素值像素(pixel)：一幅彩色图像由许多个点组成，2.像素深度/颜色深度像素深度：存储每个像素所用的二进制位数。它决定彩色图像的每个像素可能有颜色数或确定灰度图像的每个像素可能有的灰度等级数。例如，一幅彩色图像的每个像素用RGB三个分量表示，假设每个分量用8位二进制数表示，那么一个像素用24位表示，称为像素深度为24bit。每个像素可以是224种颜色的一种。2.像素深度/颜色深度像素深度：存储每个像素所用的二进制位数不同的颜色深度Black＆WhiteGrayScale黑白图像的颜色深度为1，只能表示出两种色彩，即黑和白。灰度图，图像颜色深度为8，以256个灰度级的形式表示图像的层次变化。不同的颜色深度Black＆WhiteGrayScale黑白RGBColor8色图，图像颜色深度为3，利用三基色组合可产生8种颜色。索引16色图，图像颜色深度为4，通过建立调色板，可以任选16种颜色供图像使用，调色板中的颜色根据不同的图像可以进行改变。Indexed16-Color不同的颜色深度RGBColor8色图，图像颜色深度为3，利用三基色组合可不同的颜色深度索引256色图，图像颜色深度为8，可任选256种颜色供图像使用。真彩色图，图像颜色深度为24,可表示1670万种颜色，其像素的色彩数由3个字节组成，分别代表R（红）、G（绿）和B（蓝）三色值。Indexed256-ColorRGBTrueColor不同的颜色深度索引256色图，图像颜色深度为8，可任选256图像色彩模式Black＆White（黑白图）GrayScale（灰度图）RGBColor8色图Indexed16-Color(索引16色图)Indexed256-Color(索引256色图)RGBTrueColor(真彩色图)图像色彩模式Black＆White（黑白图）GraySca3.真彩色和伪彩色真彩色〔truecolor〕：是指组成一幅彩色图像的每一个像素值中，有RGB三个根本分量，每个分量直接决定显示设备的基色强度。3.真彩色和伪彩色真彩色〔truecolor〕：是指组成一伪彩色〔pseudocolor〕：表示彩色图像的每个像素值不分RGB，把像素值作为彩色查找表的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的RGB强度值，用查找出的RGB强度值产生的彩色称为伪彩色。伪彩色〔pseudocolor〕：表示彩色图像的每个像素值图真彩色和伪彩色图像之间的差异图真彩色和伪彩色图像之间的差异§3.4图像的种类在计算机系统中，有两种不同的图形编码方法：位图(bitmap)/位映射矢量画(vector-drawn)/向量图形§3.4图像的种类在计算机系统中，有两种不同的图形编码1.位图计算机通过指定每个独立的点〔或像素〕在屏幕上的位置来存储位图图像。即位图图像是由描述图像中各个像素点的颜色的数位集合而成。

位图图像与分辨率有关。1.位图计算机通过指定每个独立的点〔或像素〕在屏幕上的位置图位图与像素图位图与像素像素与分辨率Pixel（像素）PictureElement分辨率是用来说明数字信息的数量或密度，它与像素、图像尺寸等有密切的联系，对扫描得到的图像效果和图像的输出影响很大。在数字影像领域内，其内涵和表示方法不是单一的、固定的：输入分辨率、显示分辨率、输出分辨率和图像分辨率。像素与分辨率Pixel（像素）PictureElement灰度图和彩色图灰度图〔gray-scaleimage〕按照灰度等级的数目来划分。只有黑白二色的图像称为单色图像〔monochromeimage〕。VGA模式下，水平方向是640个像素，垂直方向是480个像素。对于单色图像来说，计算存储图像的字节数如下：640480=307200像素/8=38400字节灰度图和彩色图灰度图〔gray-scaleimage〕按照单色图像单色图像BitmapgraphicBitmapgraphic灰度图像用灰色按比例显示图像，和黑白照片相似。256级灰度需要使用多少个比特呢？28=256一幅640480的256级灰度图像需要的存储空间是307200个字节。灰度图像用灰色按比例显示图像，和黑白照片相似。灰度图像灰度图像图像的计算彩色图像〔colorimage〕有16色、256色、16256色或1.670万色。

16色：6404804/8=153600字节256色：6404808/8=307200字节图像的计算彩色图像〔colorimage〕有16色、2561,670万种颜色的彩色图像称为24位或真彩色图像。每个像素需要24个比特〔3个字节〕来表示。一幅这样的图像占用的存储空间为：64048024/8=921600字节1,670万种颜色的彩色图像称为24位或真彩色图像。每个像素彩色图像彩色图像问题：1分别用3和4位表示的一幅图像，问该幅图像的颜色数目最多各是多少？2如果有一幅256色的图像，问该图的颜色深度是多少？问题：2.矢量图像矢量根据图像的几何特性描绘图像。由一串可重构图像的指令构成。这些指令包括描述构成该图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等的位置、维数和形状。其中每一个对象都是独立的个体，它们有各自的颜色、形状、尺寸及位置坐标等属性。绘制和显示这种图的软件通常称为绘图程序〔drawprograms〕。2.矢量图像矢量根据图像的几何特性描绘图像。由一串可重构图矢量图矢量图矢量图像与位图矢量图像与位图矢量图的叠加矢量图的叠加矢量图命令举例RECT0,0,200,200RECT0,0,200,200,RED,BLUE上述对一个彩色正方形的描述中，所用字母、数字不到30个字节；如使用位图，对黑白图像而言需占用200200/8=5000B对256色图像而言需占用200200=40KB矢量图命令举例RECT0,0,200,矢量图和位图的比较位图需占用大量的空间即使图形复杂，位图的刷新速度也比较快矢量图的数据较少当图形变得复杂时，用矢量图计算机要花大量的时间去计算矢量图和位图的比较位图需占用大量的空间矢量图的数据较少矢量图欣赏——国外名家标志设计矢量图欣赏——国外名家标志设计矢量图欣赏——美式矢量图矢量图欣赏——美式矢量图矢量图欣赏——花束矢量图欣赏——花束矢量图欣赏——风景矢量图欣赏——风景图形和图像的简单比较图像是用像素来描述的数据量较大计算机中多数的图都是用图像表示的。图形是用许多基本图形（如直线、矩形、圆、多边形等）来描述的数据量较小，处理容易图形用来表示包含有许多细节的照片之类有困难图形和图像的简单比较图像是用像素来描述的图形是用许多基本图形§3.6图像文件格式数字化图像、图形信息，都是以文件的形式存储到计算机的存储器中。称为静态图像文件格式。§3.6图像文件格式数字化图像、图形信息，都是以文件的图像文件的内容——图像数据存储图像实际上存储的是一个二维数组，数组中的值就是图像中对应点的数据。对于二值图像，这个值只有一个二进制位；对于彩色图像这个值可以有如下几种组合：图像文件的内容——图像数据存储图像实际上存储的是一个二维数组图像文件的内容——图像数据表示像素颜色中红、绿、蓝颜色强度分量的三个数值；表示在红、绿、蓝颜色表中索引值的三个数值；一个三元组颜色表的索引值；其他能表示颜色的数据构造的索引号；每种颜色的4到5个光谱采样值。图像文件的内容——图像数据表示像素颜色中红、绿、蓝颜色强度分图像文件的内容——识别信息文件识别信息：包括图像文件的识别码与版本识别码，用于判断这个文件应为哪种文件格式；图像识别信息：如图像的长、宽、色彩深度、调色板数据、作者姓名等。图像文件的内容——识别信息文件识别信息：包括图像文件的识别码位图图像及其格式图像是由一些排成行和列的点组成的，通常称为位图或点阵图。图像文件在计算机中的存储格式有多种，常用的位图图像格式有BMP、PCX、GIF、TIFF、JPEG、TGA、PSD等。位图图像及其格式图像是由一些排成行和列的点组成的，通常称为1．BMP格式位图是现在最常用的表示方法，是Windows系统下的标准位图格式，具有多种分辨率。其构造简单，未经过压缩，一般图像文件会比较大。它最大的好处就是能被大多数软件“承受〞，可称为通用格式。1．BMP格式BMP是bitmap的缩写，即为位图图片。位图图片是用一种称作“像素〞的单位存贮图像信息的。这些“像素〞其实就是一些整齐排列的彩色〔或黑白〕点，如果这些点被慢慢放大，您就会看到一个个的“像素〞中添充着自己的颜色，这些“像素〞整齐地排列起来，就成为了一幅BMP图片，并以.bmp〔.rle，.dib等〕为扩展名。BMP是bitmap的缩写，即为位图图片。“位图表示〞是将一幅图像分割成栅格，栅格的每一点〔象素〕的亮点值都单独记录。位图区域中数据点的位置确定了数据点表示的像素。位图比较适合于具有复杂的颜色、灰度等级或形状变化的图像，如照片、绘图和数字化了的视频图像。有些图像原来就是按照位图格式组织的，比方计算机屏幕显示。“位图表示〞是将一幅图像分割成栅格，栅格的每一点〔象素〕的亮BMP图片BMP图片2．PCX格式PCX图像文件最先出现在ZSOFT公司推出的名叫PCPaintbrush的用于绘画的商业软件包中，PCX是最早支持彩色图像的一种文件格式，最高可达24位彩色。PCX采用行程编码方案来对数据进展压缩，占用磁盘空间较少，并具有压缩及全彩色的优点。2．PCX格式法国影星

阿佳妮·伊莎贝拉

一幅PCX文件格式的图像法国影星

阿佳妮·伊莎贝拉

一幅PCX文件格式的图像3．GIF格式〔图形交换格式〕GIF图像文件格式是最先使用在网络中用于图形数据的在线传输，特别是应用在互联网的网页中。GIF是主要为数据流而设计的一种传输方式，而不只是作为文件的存储格式，它具有顺序的组织形式。GIF分为静态GIF和动画GIF两种，支持透明背景图像，适用于多种操作系统，"体型"很小，网上很多小动画都是GIF格式。3．GIF格式〔图形交换格式〕GIF格式图片GIF格式图片GIF是将多幅图像保存为一个图像文件，从而形成动画，所以归根到底GIF仍然是图片文件格式。GIF是经过无损压缩的图像文件格式，大多用在网络传输上，速度要比传输其他图像文件格式快得多。GIF最大缺点是最多只能处理256种色彩，故不能用于存储真彩色的图像文件。GIF是将多幅图像保存为一个图像文件，从而形成动画，所以归根4．TIF格式标记图像文件格式TIFF是图像文件格式中最复杂的一种，它是一种多变的图像文件格式，图像格式的存放灵活多变，它的优点是独立于操作系统和文件系统。4．TIF格式存储的图像质量高，但占用的存储空间也非常大，信息较多，有利于原稿阶调与色彩的复制。tiff文件被用来存储一些色彩绚丽、构思奇妙的贴图文件，它将3DS、Macintosh、PhotoShop有机地结合在一起。

存储的图像质量高，但占用的存储空间也非常大，信息较多，有利于Painter绘制的彩粉图(TIF格式)Painter绘制的彩粉图(TIF格式)5．JPG格式也是应用最广泛的图片格式之一，它采用一种特殊的有损压缩算法，将不易被人眼觉察的图像颜色删除，从而到达较大的压缩比(可到达2:1甚至40:1)。5．JPG格式可以用不同的压缩比例对这种文件压缩，其压缩技术十分先进，对图像质量影响不大，因此可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。由于它优异的性能，所以应用非常广泛，而在Internet上，它更是主流图形格式。可以用不同的压缩比例对这种文件压缩，其压缩技术十分先进，对图JPG格式图片〔赫本〕JPG格式图片〔赫本〕JPG格式图片

3D作品[护花使者]欣赏JPG格式图片

3D作品[护花使者]欣赏PSD

图像处理软件Photoshop的专用图像格式，图像文件一般较大。其存取速度比其它格式快很多，功能也很强大，支持Alpha通道。PSDPNG是一种新兴的网络图形格式，采用无损压缩的方式，与JPG格式类似,网页中有很多图片都是这种格式，压缩比高于GIF，支持图像透明，可以利用Alpha通道调节图像的透明度。Fireworks的默认格式就是PNG。PNGPNG格式图片PNG格式图片PDF〔可移植文档格式〕使用称为AdobeAcrobat的程序能够翻开PDF文档，进展放大缩小、单击突出显示等操作。PDF是Postscript打印语言的变种，用户只能在屏幕上查看用电子方法产生的文档。PDF〔可移植文档格式〕图形格式图形格式是用图形元素及其属性来描述的。图形元素包括直线、矩形、圆、椭圆及用文本描述的二维或三维物体。支持哪些图元取决于具体的图形软件包，而图形的外观还受到如线型、线宽、颜色这样的图元属性的影响。图形格式图形格式是用图形元素及其属性来描述的。图形元素包括直图形元素及其属性表现的是高层信息，因为图形不是用像素矩阵表示的。在图像处理过程中有时需要将这种高层表现形式复原为低层表现形式即位图。图形元素及其属性表现的是高层信息，因为图形不是用像素矩阵表示矢量图形及其格式常用的矢量图格式有WMF、DRW、CDR、DXF、FLI、FLC、CG、EMF等。DXF

三维模型设计软件AutoCAD的专用格式，文件小，所绘制的图形尺寸、角度等数据十分准确，是建筑设计的首选。CDR

著名的图形设计软件--CorelDRAW的专用格式，属于矢量图像，最大的优点"体重"很轻，便于再处理。矢量图形及其格式常用的矢量图格式有WMF、DRW、CDR、DWG

是AutoCAD中使用的一种图形文件格式。WMF

是MicrosoftWindows中常见的一种图元文件格式，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成局部拼接而成，但其图形往往较粗糙，并且只能在MicrosoftOffice中调用编辑。EMF

是由Microsoft公司开发的Windows32位扩展图元文件格式。其目的是要弥补WMF文件格式的缺乏，使得图元文件更加易于使用。DWG

是AutoCAD中使用的一种图形文件格式。§3.7动画和数字视频1.动画的工作原理“视觉留存〞：人类的眼睛具有一种“视觉留存〞的生物现象。在观察过物体之后，物体的映象将在人眼的视网膜上保存一短暂的时间。这样，一系列的、每次变化很小、很快的图像会使人们在视觉上产生一种物体在连续运动的错觉。§3.7动画和数字视频1.动画的工作原理2.动画技术动画技术是把一系列的逐渐变化的图形一帧一帧分别拍摄在电影胶片的每一帧上，在放映时每秒放映24帧，这样画面就动起来。3.计算机动画

是采用计算机生成一系列可供实时演播的连续的画面的技术。主要有三种：关键帧动画、造型动画、基于物理的动画。2.动画技术关键帧动画关键帧动画：是以动画设计师提供的一组关键帧为根底，再由计算机自动生成中间帧的计算机动画技术。所谓“关键帧〞，是一个动作的起点和终点两个画面，基于这两个画面，再由软件工具在这两个关键帧中间插入假设干帧，获得中间画面。使之看起来就象传统动画的每一帧是在逐渐变化一样。关键帧动画关键帧动画：是以动画设计师提供的一组关键帧为根底，造型动画造型动画是对每一个运动的物体分别进展设计，赋予每个动元一些特征，然后用这些动元构成完整的帧画面。动元的表演和行为是由制作表组成的脚本来控制。存储动画的文件格式有FLC、MMM等。造型动画造型动画是对每一个运动的物体分别进展设计，赋予每个动4.数字视频(Video)/活动影像数字视频的内容是被计算机捕捉并数字化了的摄像机或电影胶片。视频是由一幅幅单独的画面序列〔帧frame〕组成，这些画面以一定的速率〔fps〕连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。视频文件的存储格式有AVI、MPG、MOV等。4.数字视频(Video)/活动影像数字视频的内容是被视频数字化视频内容从摄像机或录象带上转到电脑上的过程叫做资料数字化或采集。与此同时还要将它播放出来。这个过程既可以使用专门的视频采集软件，也可以用视频编辑软件来完成。视频采集还可以使用硬件采集卡来完成。视频采集卡接收模拟视频信号，然后将其转换成数字视频数据。视频数字化视频内容从摄像机或录象带上转到电脑上的过程叫做资料视频是由一系列的帧组成。一秒钟需要播放30帧或24帧。

一幅全屏的、分辨率为640480的256色图像1秒视频需要多少存储空间呢？640480830/8=9216000字节两个小时的电影需要66355200000个字节，超过66GB！视频是由一系列的帧组成。一秒钟需要播放30帧或24帧。

一常见的视频文件格式

文件后缀名

播放软件

特点

适用范围*.aviWindowsMediaPlayer将视频和音频信号混合，存储在一起，它是一种有损的压缩算法。Windows操作系统中常见*.movQuickTimeforWindows压缩率高，有损的压缩算法,视频质量较好,支持在线播放。网络环境中常用*.rm

RealPlayer流格式，支持在线播放；压缩率可控制；播放是可根据数据传输速率自适应的调整播放效果（既支持恒定速度的传输和变速传输）；网络环境中大数据量的视频*.mpegMediaPlayer标准化组织提供的压缩算法；不同的版本压缩率不同，视频质量也不同；

*.DATMediaPlayer基于MPEG标准VCD常见的视频文件格式

文件后缀名

播放软件

特点

适用范围*思考题〔1〕1音频信号的频率范围大约是多少？话音信号频率范围是多少？2什么叫模拟信号？什么叫数字信号？3什么叫采样？什么叫量化？什么叫线性量化？什么叫非线性量化？4采样频率根据什么原那么来确定？5按照带宽分级，声音质量有哪几种等级？它们的频率范围分别是什么？思考题〔1〕1音频信号的频率范围大约是多少？话音信号频率范思考题〔2〕6选择采样频率为22.050kHz和样本精度为16位的录音参数，在不采用压缩技术的情况下，录制20分钟的立体声音乐需要多少MB的存储空间？7什么叫MIDI?它和波形声音有什么不同？8用自己的语言说明FM合成声音和波表合成声音的思想。10什么是数字图像？数字图像有什么特点？思考题〔2〕6选择采样频率为22.050kHz和样本精度为思考题〔3〕11什么叫真彩色和伪彩色？12用YUV或YIQ彩色空间来表示彩色图像的优点是什么？为什么黑白电视机可以看彩色电视图像？13计算120分钟电影数字化后的不做压缩处理的数据量。〔提示：分辨率按照你的显示器分辨率来确定〕思考题〔3〕11什么叫真彩色和伪彩色？《彩色数字图像基础》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《彩色数字图像基础》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使主要内容颜色理论与人的色觉颜色空间数字图像的根本知识计算机图形学根底知识图像与图形的文件格式动画与数字视频主要内容颜色理论与人的色觉问题1：什么是图像？图像是自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生的视觉感受。人们在观察景物时，视觉的第一印象乃是色彩的感觉。色彩在视觉艺术中具有十分重要的美学价值。§3.1视觉系统对颜色的感知问题1：什么是图像？§3.1视觉系统对颜色的感知问题2：什么是颜色？颜色是视觉系统对可见光的感知结果。1666年，英国科学家牛顿第一个提醒了光的色学性质和颜色的秘密。他用光的色散实验说明太阳光是各种颜色的混合光，并发现光的颜色决定于光的波长。问题2：什么是颜色？1.光的色学性质光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长覆盖范围很广。电磁波中只有一小局部能够引起眼睛的兴奋而被感觉，其波长大约在380nm~780nm〔lnm=10-9m〕之间，我们称为可见光。1.光的色学性质光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长图光的波长与颜色的关系500600紫400700750紫蓝蓝蓝绿绿绿黄黄橙橙红红350眼睛感知的颜色和波长之间的关系如图。图光的波长与颜色的关系500600紫4007007颜色的实质是光波。其存在必须的3个实体是：光线、被观察对象和观察者。观察对象的颜色是指该对象在光线的照射下，所反射的各光谱成分作用于人眼的综合效果；对于透射对象那么是透过该物体的光谱综合作用的结果。颜色的实质是光波。其存在必须的3个实体是：光线、被观察对象和2.物体的颜色物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质上决定于物质的构造，不同的物质构造对不同波长的光吸收能力不同。光是由光子组成的。不同波长的光由不同能量的光子组成。波长λ和能量E间的关系为E=hc/λ式中h为普朗克常数，c为光速。2.物体的颜色物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或电子发生跃迁时所需能量一样时，就易被物质吸收，其它波长的光就不易被吸收。物质对光的选择吸收，就造成了各自的颜色。同一种物质，当改变其内部构造时，颜色也会改变。如碘化汞在正方晶系时呈红色，而加温到127℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质构造的改变，对光的选择吸收也发生了改变。当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或3.人的色觉特点不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不同的感觉，这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来区分物体的颜色，一般人的眼睛可分辨120多种颜色，如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下，有经历的人可分辨13000多种颜色。3.人的色觉特点不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世界的颜色，每个神经元或者是一个对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的某种锥体细胞〔cone〕，或者是一个对颜色不敏感的在光功率极端低的条件下才能起作用的杆状体〔rod〕。当眼睛承受了混合光之后，三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来；产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世界的颜色。锥状光敏细胞〔cone〕：光强与颜色，对红、绿、蓝颜色敏感程度不同。杆状光敏细胞〔rod〕：光强，对颜色不敏感，在光功率极端低的条件下才能起作用。三种色觉细胞产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。人的视网膜〔hamanretina〕通过神经元来感知外部世400600700500/nm0.00.20.40.60.81.0感知度蓝绿红亮度图1视觉系统对颜色和亮度的响应特性400600700500/nm0.00.20.40.604.颜色描述与度量纯颜色通常使用光的波长定义，称为光谱色〔spectralcolor〕。使用不同波长的光进展组合时可以产生一样的颜色感觉。国际照明委员会〔CommissionInternationaldel‘EclairageCIE〕使用人对颜色的感觉对描述颜色做了定义。4.颜色描述与度量纯颜色通常使用光的波长定义，称为光谱色〔颜色的三个特性以人类对颜色的感觉为根底，颜色的3种根本特性是：色调/色相、饱和度、亮度。色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色。颜色的三个特性以人类对颜色的感觉为根底，颜色的3种根本特性是图色环图色环亮度〔Y〕：光的强和弱。是颜色的相对明暗程度，通常用从0%〔黑色〕至100%〔白色〕的百分比来度量。亮度〔Y〕：光的强和弱。是颜色的相对明暗程度，通常用从0%饱和度〔S〕：是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用从0%〔灰色〕至100%〔完全饱和〕的百分比来度量。在标准色轮上，饱和度从中心到边缘递增。饱和度〔S〕：是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量5.三基色原理人眼的颜色感觉取决于色光谱分布，但并不能从看到的颜色来判断它们的光谱分布。即一定的光谱分布对应着一种惟一确定的颜色；但同一颜色可以由不同光谱分布所组成，这种现象称为“同色异谱〞现象。重现颜色并非要求重现原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与原景物一样的彩色感觉。5.三基色原理人眼的颜色感觉取决于色光谱分布，但并不能从看什么是三基色〔RGB〕？理论上，任何一种颜色都可以用三种根本颜色按照不同比例混合得到，这三种颜色是红、绿、蓝。自然界中的任何一种颜色都可以由R、G、B这三种颜色值之和来确定，它们构成一个三维的RGB矢量空间。什么是三基色〔RGB〕？可以选择其他三种颜色为三基色，但是，三种颜色必须是相互独立的，即任何一种颜色都不能由其他两种颜色合成。由于人眼对红、绿、蓝三种色光最敏感，因此由这三种颜色相配所得的彩色范围也最广。可以选择其他三种颜色为三基色，但是，三种颜色必须是相互独立的人眼对三基色的主观感受由于人眼对于一样亮度单色光的主观亮度感觉不同，所以，用一样亮度的三基色混色时，如果把混色后所得的单色光亮度定为100%的话，那么人的主观感觉是：绿光仅次于白光是三基色中最亮的。红光次之，亮度约占绿光的一半；蓝光最弱，亮度约占红光的1/3。人眼对三基色的主观感受由于人眼对于一样亮度单色光的主观亮度感亮度公式当白光的亮度用Y来表示时，它和红、蓝、绿三色的关系可用如下的方程来描述：

Y=0.299R+0.587G+0.114B这就是常用的亮度公式，它是根据美国国家电视制式委员会的NTSC制式推导得到的。亮度公式当白光的亮度用Y来表示时，它和红、蓝、绿三色的关系可§3.2颜色模式要正确地描述各种色彩之间的差异，必须对它们进展数值化的处理，才可以进展记录、编辑以及印刷。根据记录的角度不同，使用不同的色彩系统，即所谓的颜色模式/颜色空间。常见的颜色模式有RGB颜色模式、CMYK颜色模式、HSB颜色模式、Lab颜色模式和YUV等。§3.2颜色模式要正确地描述各种色彩之间的差异，必须对1.RGB颜色空间采用红、绿、蓝三种基色来匹配所有颜色的模型称为RGB颜色空间。CIE将3种单色光的波长分别定义为700nm〔红〕、546.1nm〔绿〕、453.8nm〔蓝〕。1.RGB颜色空间采用红、绿、蓝三种基色来匹配所有颜色的模配色方程在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写为：

F=r[R]+g[G]+b[B]其中r、g、b为三色比例系数；r[R]、g[G]、b[B]为F色光的三色分量。配色方程在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写为：图RGB颜色空间图RGB颜色空间Photoshop的RGB模式Photoshop的RGB模式使用RGB模型，为彩色图像中每个像素的RGB分量指定一个介于0〔黑色〕到255〔白色〕之间的强度值。例如，亮红色可能R值为246，G值为20，而B值为50。当这3个分量的值相等时，结果是中性灰色。当所有分量的值均为255时，结果是纯白色；当该值为0时，结果是纯黑色。Photoshop的RGB模式Photoshop的RGB模RGB模型通常用于彩色阴极射线管和彩色光栅图形显示器。各个原色光叠加在一起产生复合色。在多媒体计算机技术中，用得最多的是RGB彩色空间表示。因为计算机彩色显示器的输入需要RGB三个彩色分量。不管多媒体系统中采用什么形式的彩色空间表示，最后的输出一定要转换成RGB彩色空间表示。RGB模型通常用于彩色阴极射线管和彩色光栅图形显示器。各个原颜色相加图加色法RGB由于RGB颜色合成可以产生白色，因此也称它们为加色。将所有颜色加在一起可产生白色，即所有可见光波长都传播回眼睛。颜色相加图加色法RGB由于RGB颜色合成可以产生白色，因阴极射线管阴极射线管〔cathoderaytube,CRT〕是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红、绿、蓝三种波长的光，并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色。CRT阴极射线管阴极射线管〔cathoderaytube,CR图孔状荫罩式显像管图孔状荫罩式显像管图彩色显象管产生颜色的原理图彩色显象管产生颜色的原理2.CMY模型CMY模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为根底。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收，而其它波长那么被反射回眼睛。理论上，纯青色(C)、洋红(M)和黄色(Y)色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。这些颜色因此称为减色。2.CMY模型CMY模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特性相减色和相加色之间的关系相加混色相减混色生成的颜色RGBCMY000111黑001110蓝010101绿011100青100011红101010品红110001黄111000白相减色和相加色之间的关系相加混色相减混色生成的颜色RGBCM四色印刷由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生成深咖啡色，必须与黑色(K)油墨合成才能生成真正的黑色。(为防止与蓝色混淆，黑色用K而非B表示〕将这些油墨混合重现颜色的过程称为四色印刷。四色印刷由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生颜色相减图减色法CMYK相减：白光照在某种颜色的物体上，部分波长的光波被吸收，剩下波长的光波进入人的眼睛。颜色相减图减色法CMYK相减：白光照在某种颜色的物体上3.Lab模型Lab颜色模型是在1931年国际照明委员会(CIE)制定的颜色度量国际标准模型的根底上建立的。1976年，该模型经过重新修订并命名为CIEL*a*b。Lab颜色与设备无关，无论使用何种设备〔如显示器、打印机、计算机或扫描仪〕创立或输出图像，这种模型都能生成一致的颜色。3.Lab模型Lab颜色模型是在1931年国际照明委图Lab模型图Lab模型色域(Photoshop)色域是颜色系统可以显示或打印的颜色范围。人眼看到的色谱比任何颜色模型中的色域都宽。在Photoshop使用的各种颜色模型中，Lab具有最宽的色域，包括RGB和CMYK色域中的所有颜色。色域(Photoshop)色域是颜色系统可以显示或打印的颜色图色域比照图色域比照4.色调-饱和度-亮度

颜色模型H定义颜色的波长，称为色调；S定义颜色的强度，表示颜色的深浅程度，称为饱和度；B定义为掺入的白光量，称为亮度。HSB颜色模式4.色调-饱和度-亮度

颜色模型H定义颜色的波长，图RGB图像和与之对应的HSB图像分量图RGB图像和与之对应的HSB图像分量5.YUV和YIQ彩色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量信号，分别经放大和校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进展编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV彩色空间。5.YUV和YIQ彩色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三现代彩色电视系统现代彩色电视系统目前采用的彩色空间有三种：YIQ,YUV和YCrCb。在PAL彩色电视制式〔欧洲电视系统〕中使用YUV模型。在YUV中，Y表示亮度，U、V表示色差。在NTSC彩色电视制式〔北美电视系统〕中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q是两个彩色分量。目前采用的彩色空间有三种：YIQ,YUV和YCrCb。YUV彩色空间的好处YUV表示法的亮度信号〔Y〕和色度信号〔U，V〕是相互独立的，Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、V信号构成的另外两幅单色图是相互独立的。人眼对彩色图像细节的分辨本领比对黑白的低得多，因此对色度信号U、V，可以采用“大面积着色原理〞。YUV彩色空间的好处YUV表示法的亮度信号〔Y〕和色度信号〔用亮度信号Y传送细节，用色差信号UV进展大面积涂色。彩色图像的清晰度由亮度信号的带宽保证〔PAL制亮度信号Y的带宽采用4.43MHz〕，而把色度信号的带宽变窄〔PAL制色度信号带宽限制在1.3MHz〕。用亮度信号Y传送细节，用色差信号UV进展大面积涂色。例如：要存储RGB为8：8：8的彩色图像，图像的大小为640×480像素：640×480×24/8=921600字节如果使用YUV来表示同一幅彩色图像，图像大小仍是640×480像素，Y分量用8位表示，而对每四个相邻像素〔2×2〕的UV值分别使用一样的一个值表示：〔640×480×8+640×480×16/4〕/8=640×480×1.5=460800字节例如：YIQ彩色空间美国、日本等国采用的NTSC制，使用YIQ彩色空间，但I、Q与U、V是不同的，其区别是色度矢量图中的位置不同。在色度矢量图中，人眼对处在红、黄之间，相角为123°的橙色及其相反方向相角为303°的青色，具有最大的彩色分辨能力，我们把它称为I轴，它表示人眼最敏感的色轴。与I轴正交的色度信号轴称为Q轴，表示人眼最不敏感的色轴。YIQ彩色空间美国、日本等国采用的NTSC制，使用YIQ彩色图IQ轴与UV轴的关系F33°33°IVQU图IQ轴与UV轴的关系F33°33°IVQUI、Q与V、U之间的关系可以表示成： I=Vcos33o–Usin33o Q=Vsin33o+Ucos33oI、Q与V、U之间的关系可以表示成：在传送分辨力弱的Q信号时，可以利用较窄的频带，而传送分辨力较强的I信号时，可使用较宽的频带。在NTSC制中，I的带宽取1.3~1.5MHz，和PAL制的U、V差不多，而Q的传送带宽只是0.5MHz，仅是I的带宽的1/3。在传送分辨力弱的Q信号时，可以利用较窄的频带，而传送分辨力较YUV与RGB彩色空间变换RGB和YUV的对应关系可以近似地使用下面的方程式表示：

Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436BV=0.615R-0.515G-0.100BYUV与RGB彩色空间变换RGB和YUV的对应关系可以近似地YIQ与RGB彩色空间变换RGB和YIQ的对应关系可以近似地使用下面的方程式表示：

Y=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.275G-0.321BQ=0.212R-0.523G-0.311BYIQ与RGB彩色空间变换RGB和YIQ的对应关系可以近似地§3.3数字图像的根本知识问题1：什么是图像？图像：抽象地讲，就是定义在一个矩形区域上的各个点光强值的连续函数f(x,y)。问题2：什么是数字图像？§3.3数字图像的根本知识问题1：什么是图像？为了能够在计算机中用数字方式表示图像，要在离散的点上对这个函数进展采样，采样得到的光强值经过量化就形成了离散的亮度级。一幅数字图像就是一个由量化后的光强值组成的矩阵。设I是一个二维矩阵，那么I(r,c)就代表行r列c点的光强值。数字图像为了能够在计算机中用数字方式表示图像，要在离散的点上对这个函采样对连续图像彩色函数f(x,y)，沿x方向以等间隔x采样，采样点数为N，沿y方向以等间隔y采样，采样点数为N，于是得到一个NN的离散样本阵列[f(m,n)]NN.为了到达由离散样本阵列[f(m,n)]NN.以最小失真重建原图的目的，采样密度必须满足Whittaker-Kotelnikov-Shannon采样定理。采样对连续图像彩色函数f(x,y)，沿x方向以等间隔x采样Whittaker-Kotelnikov-Shannon

采样定理采样定理阐述了采样间隔与f(x,y)频带之间的依存关系，频带愈窄，相应的采样频率可以降低，采样频率是图像变化频率二倍时，就能保证由离散图像数据无失真地重建原图。实际情况是空域图像f(x,y)一般为有限函数，而它的频域带宽不可能有限，卷积时混叠现象也不可防止，因而用数字图像表示连续图像时总会有些失真。Whittaker-Kotelnikov-Shannon

采量化采样是对图像数据函数f(x,y)的空间坐标〔x,y〕进展离散化处理，而量化是对每个离散点——像素的灰度或颜色样本进展数字化处理。具体说就是在样本幅度值的动态范围内进展分层、取整，以正整数表示。量化采样是对图像数据函数f(x,y)的空间坐标〔x,y〕进展问题例如一幅黑白灰度图像，在计算机中灰度级以2的整数幂表示，即

G=2m当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为多少？

问题例如一幅黑白灰度图像，在计算机中灰度级以2的整数幂表示，当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为256、128、64，和2。2级的灰度等级构成二值图像，画面只有黑白之分，没有灰度层次。通常的A/D变换设备产生256级灰度，以保证有足够的灰度层次。彩色幅度的量化方法取决于所选用的彩色空间表示。当m=8、7、6、1时，其对应的灰度等级各为256、1像素图像上的采样点叫图像元素，称为像素。像素的光强值叫灰度级〔我们对颜色进展了编码〕，像素的光强值用整数表示，它取决于图像函数在这一点附近区域颜色的平均效果。通常使用纵横均匀分布的网格进展采样。网格点之间的距离影响图像表示的准确程度，决定了可以表现的细节层次。像素图像上的采样点叫图像元素，称为像素。图一幅图像由许多像素组成图一幅图像由许多像素组成图像的根本属性1.分辨率〔1〕显示分辨率〔dpi,dotperinch〕描述一台显示器在同一时间可以显示的总信息量。计算机用的CRT和家用电视机用的CRT之间的主要差异是显像管玻璃面上的孔眼掩膜和所涂的荧光物质不同。图像的根本属性1.分辨率PC机常见的显示器分辨率有如下几种：640×480800×6001024×7681152×864具有较多像素的图像在屏幕上显示时会比较大。PC机常见的显示器分辨率有如下几种：620×400像素图像

在屏幕显示的大小取决于图像的像素尺寸、显示器尺寸以及显示器分辨率设置620×400像素图像

在屏幕显示的大小取决于图像的像素尺寸〔2〕图像分辨率〔ppi,pixelperinch〕指单位长度上存在的描述图像的像素数。用每英寸多少点〔dotsperinch，DPI〕来表示。通常用这个参数衡量图像的细节表现能力，数值越大，图像包含的细节就越多。如果用300DPI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。〔2〕图像分辨率〔ppi,pixelperinch〕图像分辨率左边是72ppi的图像，右边是300ppi图像；小插图缩放比为200%图像分辨率左边是72ppi的图像，右边是300ppi图像；小图像文件的大小图像的长度（英寸）×图像的分辨率(ppi)=图像长度方向的像素数图像的宽度（英寸）×图像的分辨率(ppi)=图像宽度方向的像素数图像文件的大小图像的长度（英寸）×图像的分辨率(ppi)像素与像素值像素(pixel)：一幅彩色图像由许多个点组成，每个单个的点称为像素。每个像素都有一个值，称为像素值。它表示该点的颜色。一个像素值用RGB三个分量表示。像素与像素值像素(pixel)：一幅彩色图像由许多个点组成，2.像素深度/颜色深度像素深度：存储每个像素所用的二进制位数。它决定彩色图像的每个像素可能有颜色数或确定灰度图像的每个像素可能有的灰度等级数。例如，一幅彩色图像的每个像素用RGB三个分量表示，假设每个分量用8位二进制数表示，那么一个像素用24位表示，称为像素深度为24bit。每个像素可以是224种颜色的一种。2.像素深度/颜色深度像素深度：存储每个像素所用的二进制位数不同的颜色深度Black＆WhiteGrayScale黑白图像的