第1讲-图像处理基本概念与基本操作

第1讲_图像处理基本概念与基本操作1教师信息授课教师：袁野电

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星期二5-8节1-16周；

星期三1-4节1-16周自习辅导时间：星期三9-10节1-10周ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics2教学内容图像的数字化数字图像的色彩模式和文件格式AdobePhotoshopCS4简介PhotoshopCS4常用工具ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics3图像的数字化4图像处理技术图形、图像是多媒体中极其重要的媒体，人们获取信息的70%来自视觉系统，其中主要是图形、图像。图像处理，是对图像进行分析、加工、和处理，使其满足视觉以及其他要求的技术。目前大多数的图像是以数字形式存储，因而图像处理很多情况下指数字图像处理。数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics5图像的数字化方法扫描仪以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的装置。扫描仪存储图片的质量主要与光学分辨率有关，分辨率越高图像越清晰。数字摄影通过成像感光器件生成数字图形图像分辨率同样是数字摄影一个重要指标，常用的有1600×1200(200百万)像素和2048×1536(300百万)像素（图像长度×宽度）。计算机绘图计算机绘图是运用相应的绘图软件，能高效率、高质量的完成绘图。视频捕捉卡采集视频图像帧或静止画面。图像质量一般。6ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图形与图像计算机中的图，从存储角度来看，有两种形式，一种是矢量图形，称为图形；另一种是点阵位图图像，称为图像。图形的特征由图元(直线、曲线、圆、矩形等形状)组成不会因为放大缩小而失真(矢量图)图形编辑处理软件：AutoCAD、AdobeIllustrator、CorelDraw等图像的特征通过摄像机、照相机或扫描仪输入到计算机图像由像素构成，随着图像的放大缩小会出现失真(位图)图像编辑处理软件：PhotoShop、画图等7ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics位图与矢量图位图也称像素图或点阵图像，由若干细小方块(像素点)组成。位图图像的大小和质量取决于图像中像素点的多少，放大后图像会显得模糊或呈锯齿状（马赛克现象）。矢量图通过设计软件生成，是由数学计算法产生的曲线和直线构成的，它能够以任意比例缩放而不会降低图像的质量。对于矢量图，无论放大和缩小多少倍，不产生马赛克现象，图形都有一样平滑的边缘和清晰的视觉效果。矢量图形文件比位图图像文件小。8ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics像素和分辨率像素像素是计算机生成和再现图像的基本单位，是构成位图图像的最小单位；在位图图像中，点组成线，线组成面，所以可以将一幅位图看成是由无数个点组成的，组成图像的一个点就是一个像素；像素的属性包括：色相、彩度和亮度等。分辨率单位英寸中所包含的像素点数如一幅图像的分辨率为72ppi，表示该图像中每英寸包含72个像素；同样大小的一幅图像，分辨率越高，图像越清晰，看起来就越逼真，当然图像文件所需的存储空间也就越大。9ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics分辨率的分类屏幕分辨率计算机屏幕上呈现出的横向与纵向像素点的个数。如，分辨率1600×1200的意思是水平方向含有像素数为1600个，垂直方向像素数1200个。屏幕尺寸一样的情况下，分辨率越高，显示效果就越精细和细腻。图像分辨率指图像中存储的信息量，是每英寸图像内有多少个像素点，分辨率的单位为PPI(PixelsPerInch)，通常叫做:像素每英寸。扫描分辨率扫描仪每扫描1英寸图像所得到的像素点数，单位是dpi。数字越大，扫描得到的数字图像质量越高，扫描仪性能越好。打印分辨率打印机的打印头在每英寸打印纸上所产生的墨点数，单位是dpi。高清打印机的打印分辨率可以超过600dpi。10ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics分辨率的分类屏幕分辨率计算机屏幕上呈现出的横向与纵向像素点的个数。如，分辨率1600×1200的意思是水平方向含有像素数为1600个，垂直方向像素数1200个。屏幕尺寸一样的情况下，分辨率越高，显示效果就越精细和细腻。图像分辨率指图像中存储的信息量，是每英寸图像内有多少个像素点，分辨率的单位为PPI(PixelsPerInch)，通常叫做:像素每英寸。扫描分辨率扫描仪每扫描1英寸图像所得到的像素点数，单位是dpi。数字越大，扫描得到的数字图像质量越高，扫描仪性能越好。打印分辨率打印机的打印头在每英寸打印纸上所产生的墨点数，单位是dpi。高清打印机的打印分辨率可以超过600dpi。11ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics色阶

12ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics色彩平衡色彩平衡是通过对图像的色彩平衡处理,可以校正图像色偏，过饱和或饱和度不足的情况，也可以根据自己的喜好和制作需要，调制需要的色彩，更好的完成画面效果。该命令在调整图像的颜色时，根据颜色的补色原理,要减少某个颜色，就增加这种颜色的补色。色彩平衡命令计算速度快,适合调整较大的图像文件。其中红、绿、蓝为三原色，青、洋红和黄为它们的补色。13ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics数字图像的量化计算机在采集模拟图像时(数码相机、扫描仪)，对图像的采样有三个参数采样频率一秒钟内采样次数采样频率越高丢失信息越少，图像质量越高，存储量也越大图像样本的量化等级图像样本量化后一共可取多少个像素点量化等级越高，图像质量越高，存储量也越大通道数通道数越高，图像质量越高，存储量也越大14保存图像颜色信息的通道称为颜色通道。每个图像都有一个或多个颜色通道，图像中默认的颜色通道数取决于其颜色模式，即一个图像的颜色模式将决定其颜色通道的数量。例如，CMYK图像默认有4个通道，分别为青色、洋红、黄色、黑色。在默认情况下，位图模式、灰度、双色调和索引颜色图像只有一个通道。RGB和Lab图像有3个通道，CMYK图像有４个通道。数字图像的色彩模式和文件格式图像的色彩模式色彩模式又称色彩空间模型，是计算机为了表示、模拟和描述图像色彩空间的方法。RGB模式由红、绿、蓝这3种颜色按不同的比例混合而成，也称真彩色模式，能很好的模拟自然界颜色效果；是最常见的一种色彩模式，适用于显示器、投影仪、扫描仪、数码相机等。。CMYK模式是一种印刷模式，通过青、洋红、黄、黑4种不同的印板在印刷机中印刷色调连续的颜色；此模式下的图像文件会占用很大的存储空间。Lab模式一种描述颜色的科学方法。它将颜色分成3种成分：亮度（L）、A和B；亮度成分描述颜色的明暗程度；“A”成分描述从红到绿的颜色范围；“B”成分描述从蓝到黄的颜色范围。位图模式是只由黑和白两种像素来表示图像的颜色模式。灰度模式只有灰度颜色而没有彩色，在灰度模式图像中，每个像素都是介于0(黑色)～255(白色)中的一种；黑白之间256级平滑过渡。多通道模式该模式多用于特定的打印或输出，图像转换为多通道模式时，原始图像中的颜色通道在转换后的图像中变为专色通道；通过将RGB图像转换为多通道模式，可以创建青色、洋红、黄色专色通道。HSB模式其中H代表色相(Hue)表示光谱中的单色等级值；S代表饱和度(saturation)是指颜色的强度或纯度；B代表亮度(brightness)是颜色的明暗程度。ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics16图像色彩模式的转换图像色彩模式转换运用“图像/模式”菜单命令17ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图像的压缩高分辨率的图像需要占用大量的内存和磁盘空间，通常会通过压缩来减少图像的存储数量。无损压缩被压缩的图像还原后与压缩前一样的压缩方式无损压缩方法能够比较好地保存图像的质量，但压缩率较低有损压缩被压缩的图像无法还原到与压缩前完全一样状态的压缩方式有损压缩通常丢弃图像中高频成分(人眼不敏感部分)有损压缩可以大大压缩图像文件，但对图像显示质量影响不大(JPEG)18ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图像文件类型PSD图像格式是Photoshop图像处理软件专用的图像格式保存的图像可以包含图层、蒙版、通道及色彩模式等图像编辑信息PSD图像格式是不压缩的。JPG/JPEG图像格式具有较高压缩率和较高图像质量，压缩率和显示质量可以调节JPG/JPEG图像格式是属于有损压缩，会丢失掉部分人眼不易察觉的数据，不适合印刷。BMP图像格式Windows标准的图像文件格式；BMP图像格式可以压缩，也可以不压缩。WMF图像文件格式Windows系统支持的一种矢量图格式。GIF图像格式GIF图像格式最多支持256种色彩；可以将多张图像存成一个文件而形成动画效果。GIF图像格式属于无损压缩PNG图像格式Adobe公司针对网络图像开发的文件格式，容量比GIF更小PNG图像格式支持48位真彩色PNG图像格式使用无损压缩。19ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图像处理软件AdobePhotoshop最常用的的图象处理软件,在处理图片和拍摄的照片时,有非常强大的功能。是众多平面设计师进行平面设计，图形、图像处理的首选软件。AdobeIllustrator平面矢量绘图软件illustrator适合用来搞艺术创作，它和Photoshop界面很像，上手容易。Fireworks一款专为网络图形设计的图形编辑软件，它大大简化了网络图形设计的工作难度。可以在直观、可定制的环境中创建和优化用于网页的图像并进行精确控制。AutoCAD对于追求精确尺寸的计算机辅助设计来说，没有其他软件可以比得上CAD，比如设计机械零件、绘制建筑施工图。CorelDRAW作为世界一流的平面矢量绘图软件，被专业设计人员广泛使用，它的集成环境(称为工作区)为平面设计提供了先进的手段和最方便的工具。20ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsAdobePhotoshopCS4简介21Photoshop概述Photoshop是由Adobe公司开发的图形处理系列软件之一，主要应用于在图像处理、广告设计的一个电脑软件。在平面图像处理领域成为行业权威和标准。Photoshop软件源于20世纪80年代中期，Michigan大学的一位研究生ThomasKaon编制的一个在MacintoshPlus机上显示不同图形文件的程序。Photoshop版本1.0于1990年2月正式发行。第一个版本只有一个800KB的软盘（Mac）。Photoshop只是在Apple机（MAC）上使用，后来由于Windows在PC机上的出色表现，也开发出了forwindow的版本。PhotoshopCS4版本在2008年9月23日正式发行Photoshop的专长在于图像处理，而不是图形创作。图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加工；图形创作软件是按照自己的构思创意，使用矢量图形来设计图形，这类软件主要有Illustrator、Freehand和Coreldraw。22ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoShop应用PhotoShop的应用领域很广泛的，在图像、图形、文字、视频、出版各方面都有涉及。平面设计修复照片广告摄影影像创意艺术文字网页制作建筑效果图后期修饰绘画绘制或处理三维帖图婚纱照片设计视觉创意图标制作界面设计23ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoShop的工作界面24浮动面板菜单栏工具箱状态栏工作区工具选项栏ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoShop的浮动面板在PhotoshopCS4中共提供了23种浮动面板。利用这些浮动面板可以对当前图像的色彩、大小显示、样式以及相关的操作等进行设置和控制。浮动面板的操作浮动面板的显示与隐藏运用“窗口”菜单命令，可以实现浮动面板的显示与隐藏浮动面板的展开与折叠单击浮动面板上方的深灰色区域，可以展开与折叠浮动面板浮动面板的拆分与组合鼠标左键点击面板选项卡，并向工作区中拖曳，可将需要分离的面板从组中分离出来同样可以将分离的浮动面板重新组合成组25ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoShop的工具箱工具箱的默认位置位于界面窗口的左侧，包含各种图形绘制和图像处理工具。(图1)鼠标左键点击工具箱上方的灰色区域，并拖曳即可移动工具箱的位置。单击双箭头按钮，可以将工具箱转换为双列显示。(图2)将鼠标光标移动到工具箱中的任一按钮上时，该按钮将突起显示，如果鼠标光标在工具按钮上停留一段时间，鼠标光标的右下角会显示该工具的名称。(图3)多数工具按钮的右下角带有黑色的小三角形，表示该工具是个工具组，还有其他同类隐藏的工具，将鼠标光标放置在这样的按钮上按下鼠标左键不放或单击鼠标右键，即可将隐藏的工具显示出来。(图4)26·图1图2图3图4ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics工具箱及其所有展开的工具按钮图示27ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoShop的图像处理技术图像选取选框工具、套索工具、魔棒工具。图像变换通过“编辑/变换”菜单，实现移动、缩放、旋转、翻转（镜像）、斜切、透视、扭曲和变形等操作。色彩调整通过“图像/调整”菜单，实现调整。色阶、曲线、亮度/对比度、阴影/高光主要用于调整色彩的明暗对比。色相/饱和度、色彩平衡、可选颜色、替换颜色等主要用于纠正色偏。滤镜、黑白、阈值、渐变映射等重要用于制作特殊的色彩效果。图层叠加调整图层排列次序、设置图层不透明度、使用图层样式、修改图层的混合模式等操作图像遮盖蒙版技术，是在不破坏图层的的情况下，控制图层的显示范围和显隐程度。滤镜特效13个滤镜组：风格化、模糊、扭曲、渲染、像素类、杂色、纹理、锐化、画笔描边、素描、艺术效果、像素化、视频、其他。28ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics文件管理新建文件通过“文件/新建”菜单命令，可以新建文件在“新建”对话框中可以设置文件大小(注意单位)、分辨率、颜色模式等。存储文件注意保存文件的格式(JPEG/PSD)29ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomicsPhotoshopCS4常用工具30辅助工具缩放工具缩放工具常用于查看图像局部区域。当打开图像时，为了方便观察图像的细节，这时就要用到缩放工具。抓手工具当图像放大到图像窗口无法完全显示的状态时，利用抓手工具拖动图像可查看图像的具体情况。31ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics选区的概念Photoshop中的选区可以在图像上创建的选取范围。在图像上创建选区以后，可以对选区内的图像进行调色、填充、移动复制等操作，而不会影响选区以外的图像。在Photoshop中利用标准选区创建工具、套索工具、智能选区创建工具可以根据不同的图像内容进行有选择的选区创建。32ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics选择工具矩形选框工具、椭圆选框工具在图像上创建一个矩形选区或椭圆选区Shift键，定义正方形选区或圆形选区Alt键，定义一个以起点为中心的矩形和椭圆形区域套索工具一般用于不规则的自由选区。多边形套索工具创建边缘由直线段组成的多边形选区磁性套索工具一般用于选择与背景颜色对比强烈且边缘复杂的对象，可沿着对象的边缘创建选区。魔棒工具用于选择图像中颜色相似的不规则区域可以设定容差33

ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics选区的操作反选选区运用“选择/反向”菜单命令实现取消选区运用“选择/取消选择”菜单命令实现或快捷键Ctrl+D选区加选SHIFT+选择工具加选选区减选ALT+选择工具减选34ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例1-选区的操作基本操作步骤：启动Photoshop，打开素材文件夹中“花瓶.jpg”文件，背景层解锁运用魔棒工具创建花瓶背景选区（注意调整魔棒工具的容差值）执行菜单命令“图像/调整/色彩平衡”，打开色彩平衡对话框，参考如图设置参数将图片保存为“花瓶-选区.jpg”35ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例2-选区工具、油漆桶工具基本操作步骤（参考实验指导P122）：启动Photoshop，打开素材文件夹中“FL18-3-1.jpg”文件，背景层解锁创建圆形选区，填充白色选择椭圆选框工具，按<shift>键拖动鼠标，创建圆形选区（如果需要移动选区，要用键盘方向键）将前景色设置为“白色”，使用“油漆桶工具”填充圆形选区（不要取消选区）编辑选区使用菜单命令“选择/修改/羽化”将圆形选区羽化4个像素使用菜单命令“选择/修改/扩展”将圆形选区扩展4个像素使用键盘方向键将选区移动到合适位置（注意不要用鼠标拖动）删除选区选择“吸管工具”，按住<Alt>键在图像蓝色区域采样，将背景色设置为蓝色删除选区内的像素，取消选区将图片保存为“月如钩.jpg”36ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图章工具仿制图章工具利用仿制图章工具修图时，先从图像中取样，然后将样本应用到其他图像或同一图像的其他部分，用于复制图像、修复缺陷图案图章工具利用选项栏中的图案进行绘画，即从图案库中选择图案或自己创建图案来进行绘画。在工具箱中选择图案图章工具，在下拉列表中选择所定义的图像，设置笔刷等37原图为背景添加星光效果ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics图案图章工具38ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例3-仿制图章工具基本操作步骤（参考实验指导P126）：启动Photoshop，打开素材文件夹中“SY18-1-1.jpg”文件运用仿制图章工具，复制东方明珠电视塔画笔直径设置为45将光标定位于电视台顶部，按ALT键，同时单击鼠标取样松开Alt键，将光标移动到需要复制的位置，按鼠标复制图像将图片保存为“上海夜景-仿制图章.jpg”39ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics移动工具主要用于对选择的内容进行移动、复制、变形以及排列和分布等，复制（Alt+拖动）。40ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics修复工具Photoshop中的修复工具是使用选中的图像来修补替换选中的区域的工具，它也会将源区域和目标区的纹理、明暗等相匹配。41ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics修复工具污点修复画笔工具主要用于快速修复图像中的污点和其他的不理想部分。修复画笔工具能够修复图像中的瑕疵，使瑕疵与周围的图像融合。利用该工具修复时，同样可以利用图像或图案中的样本像素进行绘画。修补工具可以使用其他区域或图案中的像素来修复选区内的图像。修补工具与修复画笔工具不同的是，前者用画笔对图像进行修复，而后者是通过选区进行修复。红眼工具可以修复人物照片中的红眼，也能修复动物照片中的白色或绿色反光。42污点修复画笔工具修补工具红眼工具ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例4-修补工具基本操作步骤（参考实验指导P121）：启动Photoshop，打开素材文件夹中“FL18-2-1.jpg”文件选择修补工具，在选项栏上选择“源”选项在图像上用鼠标选择要修补的区域把光标定位于该选区内，将选区拖动到取样位置取消选区图片保存为“水果-修补.jpg”43ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics渐变工具组渐变工具工具是向图像文件中填充渐变色的工具有五种不同的渐变类型(直线、径向、角度、对称、菱形)渐变色可自定义（可在渐变编辑器中进行全面的编辑、保存），渐变时加Shift：可水平、垂直或45度方向。油漆桶工具可填充前景色和图案。颜色的设置(拾色器)通过拾色器可以设置前、背景色44ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例5-线性渐变工具基本操作步骤：启动Photoshop，打开素材文件夹中“孩子.jpg”文件用选择工具选中黑色背景运用渐变工具，将“橙色、黄色、橙色”渐变替换原来的黑色背景将图片保存为“孩子-渐变背景.jpg”45ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例6-径向渐变工具基本操作步骤（参考实验指导P120）：启动Photoshop，打开素材文件夹中“FL18-1-1.jpg”文件运用渐变工具设置径向渐变设置拾色器前景色为白色选择“渐变”工具，设置“前景到透明”方式和“径向渐变”类型，并选中选项栏中的“反向”在图片中心单击鼠标并拖曳到图片下方，完成渐变。将图片保存为“郁金香-渐变.jpg”46ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例7-阳光三毛练习仿制图章工具、选区、反选、显示网格、渐变设置、透明度。47ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例7-基本操作步骤启动Photoshop，打开素材文件夹中“阳光三毛.jpg”和“火炬.jpg”设置仿制图章并取样：选用“仿制图章”工具，选中按住Alt键同时在火炬中单击取样绘制火炬：切换到阳光三毛图片窗口，在适当位置单击并拖曳鼠标绘出火炬；显示网格：“视图/显示/网格”菜单命令；选择2小格宽度的边框：用“矩形选框”工具画一个方框，上下左右均留2小格；菜单上，“选择/反向”设置彩虹渐变：选择“渐变”工具，设置“透明彩虹”方式和“线性渐变”类型，并设置不透明度90%，从图片右上角单击鼠标并拖曳到图片左下角，完成渐变。执行“选择/取消选择”菜单命令图片存储为“阳光三毛-火炬.jpg”48ShanghaiUniversityofInternationalBusinessandEconomics示例8-色阶、橡皮擦工具基本操作步骤（参考实验指导P124）：启动Photoshop，打开素材文件夹中“FL18-5-1.jpg”文件使用“色阶”命令调整背景选择菜单命令“图像/调整/色阶”，在色阶对话框中，参考图所示设置色阶参数将图片保存为“书法-色阶.gif”49Shangh