C03图形与图像媒体

第6章

MULTIMEDIATECHNOLOGY天津师范大学教育科学学院柳彩志多媒体技术图形与图像媒体第3章3.1图像原理

3.1.1图像与图形

3.1.2图像分辨率

3.1.3图像颜色表示3.2图像文件

3.2.1图像文件格式

3.2.2图像文件结构3.3图像的获取

3.3.1获取途径

3.3.2图像扫描技术3.3.3数码拍摄技术3.4图像处理技术

3.4.1图像的点处理

3.4.2图像的组处理

3.4.3图像的几何处理

3.4.4图像的帧处理

3.4.5图像的识别处理3.5图形原理

3.5.1图形的定义及构成

3.5.2图形的特点及处理

3.5.3图形文件格式3.1.1图像与图形3.1图像原理●图像：直接量化的原始信号形式●图像的最小单位是像点●用于表现自然影像●图形：运算形成的抽象化产物●图形由具有方向和长度的矢量表示●用于分析运算结果，简单图形表示●位图图像●图像由基本显示单元“像点”构成图像像点8bit(28=256色)16bit(216=65536色)24bit(224=16M色)●8位图像●16位图像●24位图像●

二进制位与图像之间存在严格的“位映射”关系●

像点由若干个二进制位进行描述●

二进制位代表图像颜色的数量●

具有位映射关系的图叫作“位图”●

“位图”特指图像●Resolution(分辨率)单位图像分辨率●dpi的数值越大，图像越清晰dpi(displaypixels/inch)每英寸显示的像点数300dpi96dpi21dpidpi视觉效果清晰度绝对清晰度3.1.2常见分辨率●●显示器：96dpi●

显示用图片：96dpi●

动画、视频：96dpi●平板扫描仪：1200dpi●底片扫描仪

4800dpi●激光打印机：

600~1200dpi●喷墨打印机：

720～2880dpi●

印刷图片:300～600dpi图像颜色与颜色深度3.1.3●与自然界中的影像不同，数字化图像的颜色数量具有准确的数量级，这是采用一定长度的二进制数描述颜色的缘故。●

颜色深度颜色深度——图像中描述每个像素所需的二进制位数，单位为bit。彩色或灰度图像分别用4bit、8bit、16bit、24bit和32bit二进制数表示。当彩色深度达到或高于24bit位时，图像的颜色数量已经足够多，基本上还原了自然影像，习惯上把这种图像叫做“真彩色”图像。●根据量化的颜色深度不同，图像颜色有两种模式。1)二值图像——仅由两种颜色组成，用一位二进制数表示。2)彩色与灰度图像——颜色数量大于两种的图像。图像的颜色数量多，表现力较强，色彩丰富。色彩模式CMYK模式(用于印刷)●特点:色彩灰暗分色胶片印版印辊印纸成品RGB模式(用于显示打印)●特点:色彩鲜艳●●单色图像——色族单一的图像，但并非只有一种颜色的图像单色图像“二值”图像只有黑、白两色简单形式“灰度”图像具有256级灰度复杂形式单色图像用途●

简单形式：文本显示、木刻、版画效果的图像●复杂形式：书籍用图片、报纸用图片●TGA、JPG、TIF、PCX等单色图像格式色彩模式●●

RGB——红、绿、蓝

R

G

BR

G

BR数组—8bit表示(256阶梯)G数组—8bit表示(256阶梯)B数组—8bit表示(256阶梯)最大表示：28×28×28=224=16777216(13.7M)色彩模式●●

CMYK青、品红、黄、黑C

KM

YC

M

YKC数组—8bit表示(256阶梯)M数组—8bit表示(256阶梯)Y数组—8bit表示(256阶梯)K数组—8bit表示(256阶梯)最大表示：28×28×28×28=232=4294967296(4294M)色彩模式●文件颜色与分辨率用途.GIF256/96dpi用于动画、多媒体程序界面，网页界面.BMP256～224/*dpi用于Windows环境下的任何场合.TIF256～232/*dpi用于专业印刷.JPG216

～232/*dpi用于数字图片保存、传送.TGA256～224/

96dpi用于专业动画影视制作.PCD216～232/*dpi用于PHOTOCD●

注意：图像文件的扩展名不要轻易修改，否则不能使用图像文件●

数字化图像以文件的形式存在，其文件名有严格的约定。3.23.2.1图像文件格式A4幅面(横)24bit彩色300dpi分辨率图像文件的体积与保存.JPG883KB损失15%色重复保存,损失加剧.GIF4,501KB256色格式转换容易失真.BMP25,481KB真彩色●

数据量大.TGA25,481KB真彩色●

数据量大.PCD25,481KB真彩色●

数据量大.TIF25,697KB真彩色●

数据量大数据对比3.2.23.2.3常用图像文件●——Bitmap，Microsoft公司开发，用于Windows环境●使用要点

(1)用于表现打印、显示用图像

(2)不适于网络传送

(3)不适于提供印刷文件文件头调色板数据(反向排列)图像数据●特点

(1)扩展名采用“.bmp”(2)文件描述单一(静止)图像

(3)彩色模式:24~232(4)调色板RGB数据顺序反向排列

(5)以图像左下角为起点排列数据

(6)一般采用非压缩数据格式图像文件结构BMP格式TIFF格式TagImageFileFormat，Aldus公司开发，用于精确描述图像的场合●使用要点

(1)平面设计作品的最佳表现形式

(2)用于提供印刷文件

(3)不适于网络传送文件头标识信息区图像数据●特点

(1)扩展名采用“.tif”(2)文件描述单一(静止)图像

(3)彩色模式:21(单色)

~232(4)支持多平台(PC&Macintosh)(5)可采用多种压缩数据格式●3.2.3图像文件结构TGA格式●TagaImageFormat，Truevision公司开发，用于屏显和动画帧显示●使用要点

(1)用于表现影视广播级动画的帧

(2)不适于保存高质量印刷文件

(3)不适于网络传送●特点

(1)扩展名采用“.tga”(2)文件描述单一(静止)图像

(3)彩色模式:20(1色)

~232(显示模式依赖显示卡)(4)图像分辨率固定为96dpi文件头调色板信息图像数据数据补充区3.2.3图像文件结构GIF格式●GraphicsInterchangeFormat,

CompuServe公司开发,用于屏显和网络●使用要点

(1)用于屏幕显示图像和电脑动画

(2)用于网络传送

(3)不适于保存高质量印刷文件●特点

(1)扩展名采用“.gif”(2)具有87a、89a两种格式

87a——描述单一(静止)图像

89a——描述多帧图像

(3)彩色模式:28(256色)，分辨率96dpi(4)采用改进的LZW压缩算法文件头逻辑屏幕描述图像数据结束标志调色板信息3.2.3图像文件结构JPEG格式●JointPhotographicExpertsGroup，联合专家小组开发，用于彩色图像的存储和网络传送●使用要点

(1)用于保存表现自然景观的图像

(2)用于网络传送

(3)不适于表现有明显边界的图形

(4)不适用于高质量印刷文件●特点

(1)扩展名采用“.jpg”(2)采用有损压缩编码形式，数据量小

(3)彩色模式:232(真彩色)(4)经解压缩，方可显示图像，显示速度慢经压缩的图像数据各类压缩算法3.2.3图像文件结构图像的获取3.3●图像获取——把自然影像转换成数字化图像的过程。扫描仪数字图像3.3.1获取途径1)利用设备进行模数转换数码相机2)从光盘图像库或互联网上获取PCD、JPG格式互联网合法渠道图像扫描技术3.3.2扫描仪TWAIN扫描驱动程序●保证扫描质量的条件●

正确的扫描方法●

正确的扫描参数●

合适的颜色深度●

适当的后期处理增加锐度去网纹选择分辨率≮300dpi≮24bit调整亮度/对比度饱和度色调高分辨率扫描，转换分辨率使用!数码拍摄技术3.3.3●传统构图●个性构图强调个人意愿，画面比例独特，布局大胆且有新意。讲求均衡，画面比例规则，具有平衡感。●个性构图(宽)●个性构图(高)●传统构图(黄金分割)光圈与快门控制●●

若CCD获得的光线不足，将产生“躁点”，影响画面质量。●

光圈

2.845.68111622快门1/s光圈B

81530601252505001000

感光指数为常数时的关系2.845.68111622●

光圈与速度的关系

(1)速度↑曝光量↓

(2)光圈↑曝光量↑●

感光度

60°——感光速度慢，颗粒小，影像清晰，适于光照条件非常好的场合

100°——感光速度中等，颗粒中，影像较清晰，适于白天

400°——感光速度快，颗粒较粗，影像一般，适于傍晚、黎明、室内1000°——感光速度极快，颗粒粗，影像一般，适于高速运动物体的摄影景深控制●●景深是衡量照片纵深清晰度的指标，光圈可控制景深。景深——深景深——浅●光圈越大，景深越浅。●光圈越小，景深越深。光线运用●为了获得锐度好、光线明亮的数码照片，应在光线比较充足的时候拍摄。在光线不足时拍摄风光，不要打开闪光灯，否则效果不理想。傍晚和早晨的色彩丰富，拍摄风光不要使用闪光灯，为了避免“脱焦”，要支三脚架拍摄。逆光拍摄人物时，为了避免人物黑暗，使用闪光灯是必要的。光线运用●自然光+辅助光反射光反射光反光伞反光伞反光伞反射光反光板有源光柔光灯箱日光直射光图像处理技术3.43.4.1图像的点处理●点处理算法——图像基本算法，处理对象是像点。1．亮度调整对图像的所有像点加上一个常数或减少一个常数，可改变亮度值。2．对比度调整把像点亮度阀值以上的像点增加亮度，阀值以下的像点降低亮度。3．亮度反置处理用最大允许亮度值减去当前亮度值，用其差值作为该像点的新值。亮度处理对比度处理亮度反置处理图像的组处理3.4.2●组处理算法——处理对象是一组像点，又叫“区处理或块处理”。1．图像边缘处理增强边缘，使图像的轮廓清晰。用拉普拉斯变换、平移和差分运算、梯度边缘运算进行处理。2．图像锐化处理通过运算增加像点之间的亮度差异，使图像的亮度和色彩变得尖锐。3．图像柔化处理采用计算相邻像素平均值的方法实现。图像柔和、虚化、朦胧。图像边缘处理图像锐化处理图像柔化处理图像的几何处理3.4.31．图像的放大与缩小图像放大——把原图像的一个像点演变成若干个像点，使像点数量大于原图像，像点密度不变，体积增加。缩小图像——把原图像的多个像点演变成一个像点，细节丢失，像点数量减少，体积缩小。●图像整倍数缩放时，不产生畸变失真。非整倍数缩放时，则用线性差值取代产生的小数，会产生畸变失真。2．图像旋转图像旋转依据如下的算法进行：(x,y)(x’,y’)xyzx

=x0+(x-x0)cos-(y-y0)siny

=y0+(y-y0)cos+(x-x0)sin图像的帧处理3.4.4●图像的帧处理——将一幅以上的图像以某种特定的形式合成在一起，形成新的图像。1)进行“逻辑与”、“逻辑或”、“异或”的合成运算。2)按照相加、相减以及有条件的复合算法进行合成。3)覆盖、取平均值进行合成。亮度叠加效果图像的识别处理3.4.5●图像的识别——利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。●

图像识别技术应用目前，图像识别领域比较成熟的应用是OCR、指纹识别、车牌识别。●图像识别技术原理在计算机图像识别系统中，图像内容通常用图像特征进行描述。基于计算机的图像识别过程分为五个步骤：调整、标记、分组、提取和匹配。图形原理3.53.5.1图形的基本概念●

图形——也称矢量图形图形由基本图形元素构成。基本图形元素：点与线图元基本属性：位置、大小、颜色●图形是由运算形成的视觉图案●图形由具有方向和长度的矢量表示●用于分析运算结果，简单图形表示图形的特点及处理3.5.2●图形的特点——图形的大小与分辨率无关（图形缩放与显示质量无关）；图形文件的体积由包含图元的复杂度决定（比图象小）；图形不适合于表达真实感很高的自然场景。●

图形处理软件常用的图形处理软件有CorelDraw、AutoCAD、Flash