第4章多媒体技术与应用图像处理教程

4.1图像技术基础4.2图像数字化过程4.3图像文件基本格式及转换4.4图像处理软件Photoshop4.5图像处理实例

第四章多媒体图像处理技术学习目标1.掌握图像技术的概念及基本原理2.了解色彩原理及色彩模型3.知道图像文件的转换4.掌握Photoshop图像处理的基本技术与方法5.能应用Photoshop软件处理简单的图像4.1图像技术基础多媒体图像处理又称之为数字图像处理或计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字格式并利用计算机对其进行处理的过程。图像，色彩是图像处理的基础，下面从色彩基础，色彩模型，图像的基本属性，图像分类4个方面来简单叙述图像技术基础。4.1.1色彩基础色彩一般分为无色彩和有色彩两大类。无彩色有彩色是指白，灰，黑等不带颜色的色彩，即反射白光的色彩。有彩色是指红，黄，绿等带有颜色的色彩。色彩的基本要素是颜色的基本特征，指一种颜色区别与其它颜色的最基本和最显著的特征。相色明度纯度是指色彩的明暗程度。取值范围为0-256，即白色和黑色。对于同一色相，明度可能不同，色彩的明度和亮度是由区别的。亮度是指物体表面反射色彩的光亮程度，而明度是人们对色彩明暗程度的感知，它以亮度为基础，去不等同于亮度。是指色彩的饱和程度，即某种颜色含改颜色的量值。纯度增加，亮度增加，相当于在颜色中增加白色；纯度降低，颜色变暗，相当于在颜色中增加黑色。4.1.2色彩模型RGB颜色模式索引色彩模式灰度颜色模式位图颜色模式CMYK颜色模式Lab颜色模式HSB颜色模式4.1.2色彩模型RGB颜色模式索引色彩模式灰度颜色模式位图颜色模式就是黑白模式,它只能用黑色白色来表示图像.只有灰度模式可以转为位图模式.就是用0-255的不同灰度值来表示图像,它可以表示从黑到白的整个系列灰色色调.就是用0-256来表示图像.图象占硬盘空间较少,质量不高,适用于多媒体动画和网页图像制作就是以红,黄,蓝为原色的色彩模式,产生颜色的方法为加色法,没有光时为黑色,加入RGB的光产生颜色,每一色都有0-255中亮度变化,光亮最大时为白色.4.1.2色彩模型CMYK颜色模式Lab颜色模式HSB颜色模式就是针对印刷设计出的一种色彩模式.由品红,品黄,品蓝,黑色组成.当颜色相互叠加后产生黑色,反之为白色,成为减色法.就是通过2个色调参数A(由绿到红的光谱变化),B(由蓝到黄的光谱变化)和一个光亮强度(0-100)来控制色彩.当RGB和CMYK转换时需先转换为Lab模式来减少转换中的损耗.就是将色彩分为色相,饱和度,亮度,其颜色沿着0-360度的色环来进行变换,只有在色彩编辑时才可以看到这种色彩模式.4.1.3图像的基本属性伪彩色图像是是把像素值当作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r，g，b强度值，用查找出的r，g，b强度值产生的彩色称为伪彩色。分辨率像素深度真彩色、伪彩色与直接色经常遇到的分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率

显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目.图象分辨率是指组成一幅图象的像素密度,也就是水平和垂直的像素来表示的,即没一英寸多少点表示数字化图象的大小.指存储每个象素所用的位数，图像深度用来确定彩色图像的每个像素可能有的颜色数。真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有r，g，b三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。真彩色图通常是指r：g：b=8:8:8，即图像的颜色数等于2的24次方，也常称为全彩色(fullcolor)图像。每个像素值分成r，g，b分量，每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的r，g，b强度值产生的彩色称为直接色。4.1.4图像的分类一、位图位图又称为点阵图像，它是连续色调图像最常用的电子媒介。在计算机中，它是将屏幕上的图像分成若干点阵（像素），每个像素都被分配一个特定的屏幕位置参数和颜色值，许许多多不同色彩的像素组合在一起，便构成了一幅图像。矢量图

二、矢量图与点位图相比，显示点位图文件比显示矢量图文件要快；矢量图侧重于“绘制”、去“创造”，而点位图偏重于“获取”、去“复制”；矢量图和点位图之间可以用软件进行转换，由矢量图转换成点位图采用光栅化(rasterizing)技术，这种转换也相对容易。4.2图像数字化过程

压缩编码量化采样采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，采样的结果就是通常所说的图像分辨率。量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。就是采用编码技术来压缩其信息量4.2图像数字化过程

4.2.1图像的采样

采样时，对于黑白图像，得到各个像素点的亮度值；而彩色图像的每个像素点则分解成R、G、B三种基色，每一种基色的数据代表特定的颜色强度，当这三种基色的数据在计算机中重新混合时又显示出原来的颜色。图像的采样涉及到图像的分辨率这一概念，它是影响数字图像质量的重要因素，不同采样精度所获得的图像分辨率不同，采样后，图像分辨率就表示数字化图像尺寸的大小。4.2图像数字化过程

4.2.2图像的量化

采样后得到的亮度值（或色彩值）在取值空间上仍然是连续值。把这些连续量表示的像素值离散化为整数值的操作叫量化。图像量化实际就是将图像采样后的样本值的范围分为有限多个区域，把落入某区域中的所有样本值用同一值表示，是用有限的离散数值量来代替无限的连续模拟量的一种映射操作。在量化时所确定的离散取值个数称为量化级数，表示量化的亮度值（或色彩值）所需的二进制位数称为量化字长，也称图像深度。4.2图像数字化过程

3.2.2图像的量化

一个黑白图像（灰度图像），若只有黑白之分，则可用“0”或“1”两个值来表示，量化级数为2，量化字长为1。当量化字长为8时，可表示256级的灰度值。

1位（2色）2位（4色）4位（16色）8位（256色）对于单色灰度图像，只有一个位平面。彩色图像若用RGB三个分量来表示，则有三个位平面，其颜色深度为该图像的所有位平面的颜色深度之和。4.2图像数字化过程

4.2.3图像的编码与压缩图像的编码，就是按照一定的格式把图像经过采样和量化得到的离散数据记录下来。图像中的分辨率越高，图像的深度越大，则图像的数据量就越大。一幅未经压缩的数字图像的数据量为：图像数据量=图像的分辨率×图像深度/8数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用压缩技术进行编码，减少图像信息的数据量。压缩编码技术是实现图像传输与存储的关键。常用的图像压缩编码有预测编码和变换4.3.1图像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式

PNG格式GIF格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）是由CompuServe公司为了制定彩色图像传输协议而发的图像格式文件。它最多只能支持256种颜色的调色板，通常用于以较大色块而非连续色阶呈现的图像。在多媒体制作和网页制作中经常用到这种格式的文件。GIF格式已成为主页图片的标准格式，除了它的文件较小，可以减少下载时间外，另外有3个主要特点：（1）交错显示（2）透明（3）动画效果是为了替代GIF格式,专门为WEB创造的.常用于超文本至标语言方式显示索引彩色图象,广泛应用于INTERNET和其他在线服务.PNG格式不仅限于256色.BMP文件是Windows使用的标准图像文件格式，Windows系统的图标和背景都采用这种格式。BMP是一种典型的位映射存储形式，它支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式。BMP格式4.3.1图像文件基本格式

TIFF格式JPEG格式PCX格式JPEG是按图像专家联合组制订的压缩标准DCT来压缩存储的图像文件格式，JPEG使用一种有损压缩算法，但是损失很小，以至于人们很难察觉。用户可以根据自己的需要选择JPEG文件的压缩比。JPEG图像文件格式是目前应用范围非常广泛的一种图像文件格式。TIFF（TagImageFileFormat）称为标记图像文件格式。它是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌面出版系统研制开发的较为通用的图像文件格式PCX是为Zsoft公司研制开发的图像处理软件PCPaintbrush设计的文件格式。PCX图像文件格式与特定图形显示硬件有关。PCX文件在存储时都要经过RLE压缩，读写PCX时需要一段RLE编码和解码程序。4.3.1图像文件基本格式

PDF格式PICT格式Scitex

CT格式TGA格式在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式支持灰度级图象,RGB图象,CMYK图象是ZSOFT公司的PCPAINTBRUSH图象软件所支持的格式.由文件头和图象数据构成.4.3.1图像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式

PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式Scitex

CT格式TGA格式4.3.2图像文件格式转换

1.利用图像编辑软件

图像编辑软件(如Windows自带的“画图”程序、Photoshop等)支持且能处理绝大部分格式的图像。2.利用图像格式转换软件图像格式转换软件较常用的有GIF2SWF2.5汉化版、QuickConvertV2.3.0、MagicImg2AniV1.1汉化版和ZTonicImageCocoonV1.60.54.图像处理软件Photoshop

4.4.1Photoshop概述

Photoshop是平面图像处理业界霸主Adobe公司推出的跨越PC和MAC两界首屈一指的大型图像处理软件。Photoshop支持众多的图像格式，对图像的常见操作和变换做到了非常精细的程度，使得任何一款同类软件都无法望其颈背;它拥有异常丰富的插件(在Photoshop中叫滤镜)。4.4.2图像文件基本操作

1.新建图像文件新建文件->photoshop新建窗口2.存储图像文件3.打开图像文件调整图像大小:

图像->图像大小调整画布大小:

图像->画布大小4.4.3图像基本编辑操作

1.图像的选取（Photoshop图像选区）

(1)选框工具组

选框工具组

样式列表(2)套索工具组(3)魔棒工具与“色彩范围”命令魔棒工具组

使用魔棒工具可以选取图像中颜色相同或相似的图像区域，方法如下：用鼠标单击需要选取图像区域中的任意一点，附近与它颜色相同或相似的区域便会自动被选取。2.编辑选区(1)移动选区(2)增减选区(3)扩大或缩小选区(4)羽化选区(5)取消选择和重新选择(6)反选选区(7)变换选区(8)存储和载入选区3.图层的基本操作图层面板工具栏(1)新建图层(2)复制和删除图层(3)移动图层的排列顺序(4)链接图层(5)合并图层图层的基本操作4.编辑图像

删除图像复制图像移动图像4.4.4图像高级编辑操作

蒙版通道路径滤镜1.滤镜滤镜工作组(1)扭曲1）切变扭曲滤镜子菜单切变对话框2）扩散亮光

扩散亮光滤镜能使图像产生光热弥漫的效果，常用来表现强烈的光线和烟雾效果。

3）挤压

挤压滤镜可以使全部图像或选区图像产生向外或向内的挤压变形效果，主要利用图4-23中的“数量”选项来实现。在这里，数量指的是调整挤压程度，其取值范围为-100%～+100%，取正值时使图像向内收缩，取负值时使图像向外膨胀。图4-23挤压对话框4）旋转扭曲

旋转扭曲滤镜可产生旋转风轮效果，旋转中心为物体的中心，常用于制作漩涡效果5）极坐标极坐标滤镜可以将图像从直角坐标系转化成极坐标系或从极坐标系转化成直角坐标系，产生一种图像极端变形效果6）水波水波滤镜可产生类似水面上起伏的水波纹和旋转效果，可以用“数量”、“起伏”和“样式”三个参数来实现。7）波浪波浪滤镜可以使图像产生波浪的效果。相对来讲，波浪滤镜对话框中的选项和参数复杂一些，包括类型、生产器数、波长、波幅、比例等8）波纹

波纹滤镜可以产生水波荡漾的涟漪效果，主要用数量和大小两个参数来实现，其中数量表示波纹的数量，值越大，产生的涟漪效果越强烈，但图片会失真；大小表示波纹的大小。9）海洋波纹

海洋波纹滤镜可以使图像产生类似海洋表面的波纹效果。其实现与前面类似，值得注意的是，当波纹幅度为0时，无论波纹大小值怎样改变，图像都无变化。10）玻璃

玻璃滤镜可以产生一种透过玻璃观察图片的效果，用扭曲度、平滑度和纹理三个参数调整来实现。11）球面化

球面化滤镜模拟将图像在球面上进行扭曲和伸展，从而产生球面化效果，用数量和模式两个参数来实现。12）置换

置换滤镜可以使图像产生移位效果，图像的移位方向与对话框中的参数设置和位移图有关系。置换图像的前提是要有两个文件，一个图像是要编辑的图像文件，一个是位移图像文件，位移图像充当移位模板，用来控制位移的方向。(2)模糊

滤镜组主要通过削弱相邻间像素的对比度，使相邻像素间过渡平滑，从而产生边缘柔和及模糊效果。包括很多子滤镜。1）动感模糊

动感模糊滤镜可以将静态的图像产生运动的动态效果，它实质上是通过对某一方向上的像素进行线性位移来产生运动模糊效果。2）径向模糊

径向模糊滤镜用于产生旋转模糊效果，用数量、中心模糊、旋转、缩放和平质几个参数来实现，如图3）特殊模糊

特殊模糊滤镜通过找出图像的边缘以及模糊边缘内的区域，产生一种清晰边界的模糊效果，用半径、阈值、平质和模式四个参数调节来实现。4）高斯模糊

高斯模糊滤镜可以将图像以高斯曲线的形式对图像进行选择性的模糊，产生浓厚的模糊效果，可以将图像从清晰逐渐模糊，用半径参数来实现，调节图像的模糊程度，如图：5）镜头模糊

镜头模式滤镜可以模仿镜头的方式对图像进行模糊，用深度映射、光圈、镜面高光和杂色等参数的调节来实现，如图：2.路径路径是一种绘制矢量图形工具，它对Photoshop

提供了多种辅助功能，借助它可以创建更精确的选区，而且还不受封闭的限制。对它可以进行填充、描边等操作，而且还可以生成剪裁路径，以便用于排版软件。各种路径1路径控制面板2路径子菜单

在路径控制面板中可以对路径执行填充、描边以及转换为选区等操作，在图层面板组中单击“路径”标签或选择“窗口”菜单的“路径”命令即可将其打开。3.通道

通道是以单一颜色信息记录图像的形式，一幅图像通过多个通道显示它的色彩。不同的色彩模式决定了不同的颜色通道。在Photoshop中，每一幅图像由多个颜色通道（如红、绿、蓝通道或青、品、黄、黑通道）构成，每一个颜色通道分别保存相应颜色的颜色信息；还可以使用

Alpha通道来存储图像的透明区域，主要为3d、多媒体、视频制作透明背景素材；还可以使用专色通道，为图像添加专色，主要用于在印刷时添加专色印版。(1)认识通道面板窗口->通道(2)颜色通道的类型Lab通道CMYK通道RGB通道RGB模式的图像文件由3个通道组成：R、G和B单色通道。RGB颜色空间几乎可以表现自然界所有的色彩。CMYK模式的图像有青色、洋红色、黄色和黑色通道组成采用两个颜色极性通道和一个明度通道，其中a通道为绿色到红色之间的颜色，b通道为蓝色到黄色之间的颜色；明度通道为整个画面的明暗强度。4.蒙版

对图像的某部分内容进行编辑修改时，如果希望不会影响到其他部分的图像，除了可以创建选区外，还可以使用蒙版将其保护起来。与选区相比，使用蒙版可以更加精确地绘制选区，并且自由地修改保护区域处的选区。(1)快速蒙版的使用

(2)图层蒙版的使用1）创建图层蒙版2）编辑图层蒙版3）删除图层蒙版（3）矢量蒙版的使用1）创建矢量蒙版2）编辑矢量蒙版3）删除