第5章-多媒体技术

章数字图像处理技术1第一节数字图像处理概论2什么是图像图像：物体或事物的一种表示、写真…一个生动的或图形化的描述…一种用以表示其他事物的东西。在一般意义下，一幅图像是另一个事物的一种表示，包含了有关其所表示物体的描述信息。例如：一幅照片以可见方式显示了有关客观世界的信息。3数字图像的获取方式1、数字图像库的利用（比如从素材光盘及其他途径获取图像）2、用绘图软件创建数字图像（如从PS里绘制）3、用数字化设备摄入数字图像 目前可与计算机相连的数字化摄入设备包括数字照相机和数字摄像机。4、用数字转换设备采集数字图像 影像或视频可通过视频采集卡转换，对于平面图像而言，最常用的设备是扫描仪，它可以将各种照片、平面图画、幻灯片、艺术作品等变换成不同质量的数字图像5、利用抓图热键获取图像。4数字图像的输出 1、数字图像的输出方式（1）屏幕显示（2）打印输出 2、输出设备 常用的硬输出设备有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机等，按色彩类型又可分为黑白和彩色打印两类。5数字图像处理技术数字图像处理：用计算机对图像进行处理，它是将图像信号转化成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。 图像的处理包括图像的获取或输入、图像的编辑处理和图像的输出应用。获得数字图像后，一般要经过再处理后才能符合设计需要或令人满意。数字图像处理所涉及到的领域：光学、图形学、电子学、数学、计算机技术等多种学科的结合。6数字图像处理系统自然图像－－图像数字化设备－－输入图像存储－－计算机（带有处理软件）－－存储－－终端显示。图像处理系统的三个部件是：处理图像的计算机、图像数字化设备、图像显示设备。7图形与图像区别图形与图像的数据结构不同，图形采用矢量结构，而图像采用的是栅格结构。图形又叫矢量图，它实际上就用计算机生成、处理和显示图形的一门科学。图像又叫位图，它一般由摄影摄像设备拍摄得到。8矢量图矢量图（图形）一般指计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等矢量图有许多优点。如当需要编辑每一小块图形时，矢量图非常有效；对象图形的移动、缩放、旋转、复制、属性的改变（如线条的宽窄、颜色等）也很容易做到。 然而，当图变得很复杂时，计算机就要花费很长的时间去执行绘图指令才能把一幅图显示出来。对于一幅复杂的彩色照片，就很难用数学来描述，也很难用矢量图来表示。9位图位图（图像）是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。又称点阵图。它能够忠实地记录图像中每一个象素的颜色、位置和亮度。一幅位图是由许多描述每个像素的数据组成的，这些数据通常称为图像数据，而这些数据作为一个文件来存贮，这种文件称为图像文件。位图可以采用将自然图像进行模数转换的方式来获取，这个过程称为图像的扫描。10位图与矢量图的比较文件内容容量显示速度应用特点矢量图图形指令与图的复杂程度有关图越复杂，需

执行的指令越

多，显示越慢易于编辑，适于“绘制”和“创建”。但表现力受限位图图像点阵数据与图的尺寸、色彩有关与图的容量有关适于“获取”和“复制”，表现力丰富，但编辑较复杂11矢量图与点位图在计算机中，表达图像和计算机生成的图形图像有两种常用的方法：矢量图法、点位图法记录信息：圆心的坐标圆的半径及色彩编码记录信息：记录各个坐标点上有哪些颜色的像素00000001000000001000010000010000001000001000100000000010000012图像处理：按照特定的目标，用一系列的特定的操作来“改造”图像。例如，根据像素的微观不同来调制。改善图像质量图示处理前处理后13图形学中生成图形图示图形学：研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像的领域。14数码相机的工作原理15数字照相机结构16影像传感器（Sensors）作用将落在它上面的镜头成像的光信号转换为电信号种类CCD（ChargeCoupledDevice）CMOS（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor）17面型影像传感器18第二节色彩的基本知识19一、色彩基本概述1、物体的颜色某一景物的颜色，是在特定光源照射下，所反射的某些可见光谱成份在人眼所引起的视觉效果，称彩色视觉（colorvision）或彩色感。彩色感或者色感是人眼主观和客观光源及其反射、吸收相结合所引起的生理—物理过程。我们经验中对形成的颜色观念基本上是建立在以太阳为光源的基础上的。20色彩基本概述2、同色异谱现象由不同的光谱成分混合出相同颜色的现象，称为同色异谱比如，如果用波长540nm的绿光和700nm的红光按照一定比例混合，同时作用于人眼时，可以得到相当于580nm的黄光色感；此时，人眼感分辨不出是单色黄光，还是由红、绿两种光混合而成的黄光。21色彩基本概述同色异谱现象为人工仿造自然界彩色提供了理论依据人们可以用少数几种颜色的混合色来代替光谱色，同样可以还原出自然景物的色彩。22色彩基本概述2、太阳光谱和单色光 1672年牛顿用三棱镜将太阳光（白光）分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫（品红）顺序排列渐变的彩带，这种现象称作色散（dispersion）只具有单一波长的色光或者所占波谱宽度小于5nm的色光，称作单色光23色彩基本概述 可见光波长与色的对应关系：一定波长的光与某种颜色相对应；且一定波长范围的光可引起相同色感，即色对光的反映关系并不是单一的；色光名称紫蓝青绿黄绿黄橙红波长范围(nm)380-430430-470470-500500-530530-560560-590590-620620-78024 不同颜色的光，强度相同时照射同一物体也会产生不同的亮度感觉。 色彩的三要素在纯正光谱中，黄色的明度最高，显得最亮；其次是橙、绿；再其次是红、蓝；紫色明度最低，显得最暗。25二、色彩的三要素 1、亮度： 光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。 同一物体因受光不同会产生明度上的变化。26 2、色调： 是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。

某一物体的色调，是指该物体在日光照射下，所反射的各光谱成分作用于人眼的综合效果，对于透射物体则是透过该物体的光谱综合作用的结果。色彩的三要素273、饱和度：是指颜色的深浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明。

淡色的饱和度比浓色要低一些。饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越不纯。通常把色调和饱和度通称为色度。对于同一色调的彩色光，饱和度越深，颜色越鲜明或说越纯，相反则越淡。色彩的三要素281、基色基色是指互为独立的单色，任一基色都不能由其他两种基色混合产生（类似空间的基向量）。2、三基色三基色是根据人眼对彩色视觉的大量实验证明，选择红色、绿色和蓝色这三种相互独立的基色，按照不同比例组合，可以配出的大部分颜色与自然界的色彩相符，能引起人眼各种不同的彩色感。同样绝大多数颜色也可以分解成红绿蓝三种色光。三、三基色原理29 绝大多数颜色也可以分解成红绿蓝三种色光。三基色（RGB）原理： 自然界常见的各种彩色光，都可由红（R）、绿（G）、蓝（B）三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本原理——三基色原理。 三基色的选择不是唯一的，但是，三种颜色必须是相互独立的，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，所以一般都选这三种颜色作为基色。三基色原理30三基色原理三基色图红色+绿色=黄色红色+蓝色=品红绿色+蓝色=青色红色+绿色+蓝色=白色互补色：凡是两种色光相混合而成白光，这两种色光互为补色。如上图所示R、C；G、M；B、Y互为补色。31三基色原理3233图像深度（色彩位数）图像深度是指存储每个像素所用的位数，用来度量图像的分辨率。它决定彩色图像每个像素可能有的颜色数，或灰度图像每个像素可能有的灰度级数。所用二进制数多少，决定图象质量每种原色色彩位数总色彩位数为2N8位24位1678万种10位30位10.7亿种12位36位 687亿种 34图像深度又称为像素深度，用色彩位数来表示。例如，一幅彩色图像的每个像素用R，G，B三个分量表示，若每个分量用8位，那么一个像素共用24位表示，就说像素的深度为24，每个像素可以是224=16777216种颜色中的一种。色彩位数第三节图像的基本属性35图像数字化过程中先要了解的问题1、什么是像素？2、我们通常所说的手机有1000万像素指的是什么含义？3、每个像素都包含着哪些信息？4、什么是图像深度？5、图像的大小如何计算？36图像的基本属性描述一幅图像需要使用图像的属性图像的属性包含：像素和分辨率像素深度真/伪彩色图像的表示法和种类37什么是像素？“像素”（Pixel）是由Picture(图像)和Element(元素)这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位，我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。38像素可以用一个数表示，譬如“640乘480显示器”，它有横向640像素和纵向480像素，因此其总数640×480=307200像素。数字图像均是以矩形方块的象素点来表示。我们平时肉眼看不到方块，是因为图像的象素非常多，方块非常小，如果无限放大，象上图左边所示，就是一个个的象素点，在一个方块内就只有一种单纯的颜色，严格来说我们看到的数字图像，颜色是不连续的。这有别于我们看到的颜色是绝对连续的真实世界，这主要是我们眼睛的分辨能力也只有百万种颜色左右。计算图像的大小，就是计算象素点的多少，以及表达一种象素点信息所用的字节数。40揭秘“12亿像素”政协开幕照能看清每个人表情41解析通常一个记者用的普通单反相机拍摄的照片大约有1200万像素左右，也就是说一张照片的长边约有4000像素，宽边约有3000像素。“而这张亿像素的照片，长边约有4万像素，宽边约有3万像素，整个画面实际上就有12亿像素。这就意味着，一张亿像素照片所包含的信息量是一张普通照片的几十倍乃至数百倍。”42拍摄的方法就是在现场地毯式地拍摄一堆局部的照片，然后用后期软件拼起来。这但就对现场和拍摄者有一些要求被摄场景要相对静态，拍摄者要尽量快地拍完全部照片。否则场景中的人物动了两张照片接缝处就拼不起来了。当然每张照片的边缘肯定不是严丝合缝地跟下一张接合的。”43所以，它其实就是由数百张照片通过后期电脑制作拼接而成的”要完成这样一张照片，大概需要三步：首先是视觉信息的采集，就是把画面拍摄下来，然后再通过电脑技术处理，将这些照片拼接起来；最后再通过网络技术发布出来，可以让读者随意放大缩小，浏览体验类似于百度地图。从拍摄到后续的合成，一张全景照片需要数十个小时的工作。44美国航天局为科研而特别研制的相机使用了40亿像素的感光元件。40亿像素可以拍摄出88000×44000的超大分辨率，这种尺寸的数码照片，如果不压缩的话，一张照片的容量将达到惊人的24GB！早在2007年，瑞士赛兹照相机公司生产的具有1.6亿像素的全景数码相机亮相，这款相机机身售价为30多万元。45图像分辨率图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙。一台数码相机的最高分辨率就是其能够拍摄最大图片的面积。在技术上说就是数码相机能产生在每寸图像内的点数最多的图片。分辨率越大，图片的面积越大。像素越大，分辨率越高，照片越清晰，可输出照片尺寸也可以越大。46图像分辨率分辨率和图象的像素有直接的关系，一张分辨率为640x480的图片，那它的分辨率就达到了307200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600x1200的图片，它的像素就是200万。这样，我们就知道，分辨率表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。因此，显示分辨率是1024*768，图像也是这个分辨率，那么显示的时候就是完整的全屏，如果比他小，就只能显示在屏幕的一部分47显示分辨率显示分辨率是指在某一种显示模式下计算机屏幕上最大的显示区域，以水平和垂直的像素来表示，也即是指显示屏上能够显示出的像素数目，例如，显示分辨率为640×480表示显示屏分成480行，每行显示640个像素，整个显示屏就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多，说明显示设备的分辨率越高，显示的图像质量也就越高。最大显示分辨率是衡量显示系统性能优劣的主要技术指标之一，48扫描分辨率 按照不同的图像分辨率来扫描图像，可以看出图像分辨率与显示分辨率的关系和不同。如果图像的点数大于显示分辨率的点数，则该图像在显示器上只能显示出图像的一部分。只有当图像大小与显示分辨率相同时，一幅图像才能充满整屏。通过扫描元件将扫描对象每英寸可以被表示成的点数。扫描仪中图像的分辨率，用每英寸多少点(dotsperinch，DPI)表示，单位是dpi，dpi值越大，扫描的效果就越好。它的表示方式是用垂直分辨率和水平分辨率相乘表示。49扫描分辨率对于14英寸的显示器，当显示分辨率设置为800×600时，屏幕上的一英寸约有72个像素点，这时若用72dpi的图像分辨率来扫描一幅图像，则屏幕上显示的图像大小基本就是原图的大小。如某款产品的分辨率标识为：600×1200dpi，就表示它可以将扫描对象每平方英寸的内容表示成水平方向600点、垂直方向1200点，两者相乘共720000个点。如果用300DIP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。分辨率越高，像素就越多。50不同的分辨率会造成不同的图像清晰度 说明：该图是在一幅背景图上叠上人群像和文字。由于人群像在扫描输入时采用的分辨率不够，故造成背景清晰度高、层次细腻，而前景人像清晰度不够、层次粗糙。51按照不同的图像分辨率来扫描图像图像A：200dpi图像B：50dpi图像C：图像B放大四倍52打印分辨率如果打印机的分辨率为360，就是指在用该打印机输出图像时，在每英寸打印纸上可以打印出360个表征图像输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，输出的图像效果就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。53图像的色彩二值图像（binaryimage），即图像上的每一个像素只有两种可能的取值或灰度等级状态，人们经常用黑白、B&W、单色图像表示二值图像。彩色图像，每个像素通常是由红（R）、绿（G）、蓝（B）三个分量来表示的，分量介于（0，255）。54灰度图像灰度图像（grayimage）是每个像素只有一个采样颜色的图像，这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度，尽管理论上这个采样可以是任何颜色的不同深浅，甚至可以是不同亮度上的不同颜色。灰度图像与黑白图像不同，在计算机图像领域中黑白图像只有黑色与白色两种颜色；但是，灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。用于显示的灰度图像通常用每个采样像素8位的尺度来保存，这样可以有256级灰度（如果用16位，则有65536级）。55单色图灰度图灰度图与彩色图注：彩色图示可以转换灰度图的。56灰度和亮度的区别亮度：是指的屏幕的整体亮度；灰度：是指图像层次比即对比度的过渡等级。灰度值是形容黑白图像的；亮度值是形容彩色图像的。如果你要把彩色图像转换成黑白图像，亮度值就会作为转换后的黑白图像的灰度值。57问题两幅图像灰度不同的叠加在一起比原来是变亮了还是变暗了？8位灰度图像的灰度值范围是0-255，0为最暗色（黑），255为最亮色（白），两幅图像相加后每个像素的灰度值都增加了，即向白色接近了，所以会变亮第四节数字图像的数字化59连续图像的数学描述一幅图像可以被看作是空间各点光强度的集合。如果只考虑光的能量而不考虑其波长，则图像在视觉上表现为灰色影像，称之为灰度图像。60模拟与数字数字化(Digital)就是以数字来表示，例如用数字去记录一张桌子的长宽尺寸，各木料间的角度，这就是一种数字化。跟数字常常一起被提到的字是模拟(Analog/Analogue)，模拟的意思就是用一种相似的东西去表达，例如将桌子用传统相机拍下来，将声音用电信号的高低记录下来等等就是一种模拟的记录方式。61图像的数字化1、为什么要对图像进行数字化？2、数字化的定义：将图像从其原来的形式转化为数字形式的处理过程，使计算机能够对其进行处理。3、数字化的逆过程是显示（display)即由一幅数字图像生成一幅可见的图像，也就是人们常说的“回放”、图像重建”62图像的数字化过程图像的数字化就是将图像以数字的形式进行表示，并且要做到既不失真，又便于计算机进行处理。目的是以最小的数据量来不失真的描述图像信息。图像数字化也包括三个过程：采样、量化和编码63图像的采样什么是采样？采样是指将空间域或时域上连续分布的模拟图像变换成离散采样点（象素）集合的一种操作。换句话说：采样就是在水平方向和垂直方向上等间隔的将图像分割成矩形网状。采样，即对空间连续坐标(x,y)的离散化64图像的采样在一幅图像的每个象素位置上测量的灰度值，这个值代表这个象素的明暗程度。采样一般由图像传感器元件完成。它将每个象素处的亮度转化为与其成正比的电压值。通过采样，被分成若干象素，每个象素位置的数值反映了图像上对应点的亮度。65图像采样就是把图像分割成为一系列小区域，用特定的数值来表示每一个小区域的亮度、色彩等特征。具体的做法就是对图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，所形成的矩形微小区域，称之为像素点。一幅图像画面可被表示成M×N个像素构成的离散像素点的集合，M×N称为图像的分辨率。图像的采样66在进行采样时，采样频率是影响图像质量的重要指标。采样频率是指一秒钟内采样的次数，它反映了采样之间的间隔大小。采样频率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量越高。采样频率决定了采样后所得到的图像是否能真实地反映原图像的程度。图像的采样67影响采样精度的因素16×16像素32×32像素64×64像素1、采样点的间隔选取，网格点之间的距离越小，图像表现的越精细，色彩越丰富。

2、不同采样精度所获得的图像分辨率不同。68（a）连续图像（b）数字化结果图像的数字化过程69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。图像的采样70问题：1、与音频采样有什么区别？2、对于运动图像的采样应该是怎么样的？71图像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。量化是指将图像的明暗信息（测量的灰度值）以离散的数字（整数）来表示出来，即将抽样结果所得的象素连续的灰度值离散化，并且变为整数值的操作由于计算机只能处理数字，因此必须将连续的测量值转化为离散的整数。在图像传感器后面经常跟随一个模数转换器，将电压值转化成一个整数。72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，它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。也就是幅值f(x,y)的离散化。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。图像量化73量化位数量化时所确定的离散取值个数叫量化级数，表示量化的亮度值所需要的二进制位数叫量化字长。如8位、16位、24位或更高字长来表示图像的亮度。也称图像深度。量化字长越大，就越能真实的反映原图像的色彩，但得到的图像的容量也越大。根据字长把最暗象素点的值到最亮象素点的值的区间分成若干个级别，然后用某种码来表示亮度。74一个黑白图像（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。黑白图像的量化75（c）像素（d）灰度级图像的数字化过程76扫描、采样和量化这三个步骤组成了数字化的主要过程，经过数字化以后得到数字图像，这个过程的逆过程就是对数字图像进行显示。图像的每个像素的位置，图像的亮度被采样和量化，每个像素都具有两个属性：位置和灰度，位置由采样点的坐标来决定，灰度就是该像素位置上明暗程度。77图像的压缩编码数字化后的图像的数据量非常巨大，因此必须要采用编码压缩技术进行压缩信息量。编码压缩技术是实现图像传输与存储的关键。78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，然后通过一定的算法进行压缩编码。压缩编码技术是实现图像传输与存储的关键。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。常用的图像压缩编码有预测编码和变换编码。图像的编码与压缩79数字化图像所需的主要硬件采样孔：采样；图像扫描机构：确定采样的方式；光传感器：测量象素的亮度；量化器：将亮度用整数值表示；输出存储体：固态存储器或磁盘。80第五节图像的文件格式81BMP格式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。82BMP是Bitmap的缩写，意为“位图”扩展名：.bmpMicrosoft公司特为Windows环境应用图像设计的图像是静止的可以多种彩色模式保存图像，如16色，256色、24bit真彩色，最新版本的BMP格式允许32bit真彩色83图像数据量的计算高*宽*图像深度（量化等级）/8单位为字节.图像数据量＝图像的总像素×图像深度/8（Byte）比如：一幅640×480、真彩色的图像，其文件大小约为： 640×480×24/8=1MByte位图数据记录了位图的每一个像素值记录顺序：在扫描行内是从左到右扫描行之间是从下到上位图的一个像素值所占的字节数:当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;85（1）800*600的16位bmp图像（2）400*300的256色bmp图像（3）400*300的单色bmp图像计算以下图像数据量大小（记得带上单位）86BMP位图格式①bmp格式是微软制定的图形标准。②兼容性好，所有的机器都适用。开发windows环境下的软件时，ＢＭＰ格式是最不容易出问题的格式③文件几乎不压缩，占用磁盘空间较大。④文件基本不失真。文件扩展名为BMP87JPEG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。2、JPEG格式88全称是JointPhotograghCodingExpertsGroup（联合照片（摄影）专家组）是一种基于DCT的静止图像压缩和解压缩算法。它由ISO(国际标准化组织)和CCITT(国际电报电话咨询委员会)共同制定，并在1992年后被广泛采纳后成为国际标准。可以压缩到原图像的百分之一（压缩比100:1）。在存储容量有限的条件下进行携带和传输，如网络传输89JPEG格式①它是一种压缩标准产生的压缩格式。②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，对图象质量影响不大③在Internet上，它更是主流图形格式90GIF（GraphicsInterchangeFormat）是由Compuserve公司于1987年推出，主要为了制定彩色图像传输协议和网络传输以及BBS用户使用图像文件而设计的。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。目前GIF格式的图像文件已经是网络传输和BBS用户使用最频繁的文件格式。其扩展名是.gifGIF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3．GIF文件格式91GIF格式是世界通用的图像格式，特别适合于动画制作、网页制作以及演示文稿制作等方面对于灰度图像表现最佳GIF格式的图像文件适用于各种个人计算机和许多UNIX工作站，并且可以在不同输入、输出设备之间方便地传送。92①GIF格式是经过压缩的格式，采用改进的LZW压缩算法处理图像数据磁盘空间占用较少，适合网络环境传输和使用色。②可以把多张图联合起来做成动画文件。③不支持24bit彩色模式，最多存储256色。也就是只支持256色的图象。GIF格式934．PSD格式PSD格式是Adobe公司开发的图像处理软件PhotoShop中自建的标准文件格式，是PhotoShop的专用图形文件格式，也是其默认文件格式。这种格式包含了图形中的色层、遮罩、色频、选取区等photoshop可以处理的属性，它支持PhotoShop的所有功能，能保存没有合并的图层、通道和蒙板等信息。这样全方位的储存如果运用得当的话，几乎可以将您创作的过程留下完整的纪录，以便日后的修改，但是文件占用空间比较大。945、tif格式①平面设计上最常使用到的一种图形格式，经常被用于印刷输出的场合。②属于跨平台的格式③占用磁盘空间较大。④压缩技术好，文件基本不失真。956．TIFF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支持从单色模式到32bit真彩色模式的所有图像，具有多种数据压缩存储方式。扩展名是.tif967．PCX格式PCX是为soft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。它是windows的一部分，使用这种格式的人比较少了，但是这种带有.pcx扩展名的文件在今天仍然常见。该格式支持RGB、灰度和位图色彩模式，但不支持Aplha通道。978、其他格式Fimstrip格式：即幻灯片，是premiere的一种输出格式。PNG格式：可移植性网络图像，作为gif格式的替代品开发的，能够避免使用gif文件所遇到的常见问题。EPS格式：专用的打印机描述语言。PDF格式：便携式文档格式。PhotoCD格式：专门往CD-ROM上传输幻灯片和胶片负片的文件格式。TGA格式：计算机生成图像向电视转换的首选格式，可以做出不规则形状的图形图像文件。98第六节图像文件结构99一、图像文件的一般结构一般的图像文件结构主要都包含有文件头、文件体和文件尾等三部分：软件ID软件版本号图像分辨率图像尺寸图像深度彩色类型编码方式压缩算法图像数据彩色变换表

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文件头文件体文件尾100 图像处理指对已有的数字图像进行再编辑和处理。图像处理的软件包很多，目前常用的有：加拿大Corel公司的Coredraw，美国Macromedia公司的Freehand，Adobe公司的Illustrator、 Photoshop等等。在Windows环境下，这些图像应用软件在其功能上都具有一定的共性，包括：图像处理软件的应用1011、支持多种图像数据格式，具有图像编辑、变形变换、优化处理等功能。2、可选定某个区域进行裁剪、复制、粘贴、水平或竖直翻转、镜像、旋转、变形、透视等操作。3、具有不同的效果处理功能，包括可调亮度、色度、去噪音、模糊、锐化、边界等等，还包括其他一些特技。4、具有一定的绘图功能。 不同的图像处理软件其基本功能是类似的，不同点主要在于功能的多少、实现功能的算法以及窗口界面的使用等等。102第七节图像色彩模式103什么是图像的色彩模式图像的色彩模式是指将颜色表现为数字形式的模式，如RGB模式。或者说是一种记录图像颜色的方式。在PS中，色彩模式分为位图模式、灰度模式、RGB模式、CMYK模式、Lab模式等多种模式。下面介绍几个常见模式。104一、RGB彩色空间 根据三基色原理，用基色光单位来表示光的量，则在RGB色彩空间，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成，任意彩色光F，其配色方程可写成： F＝r[R]+g[G]+b[B] 在RGB色彩空间中，图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的色彩称为真彩色。105RGB彩色空间RGB色彩空间产生色彩的方法称为加色法。没有光是全黑，各种光色按不同强度加入后才产生色彩，当各种光色都加到极限时成为白色，即全色光。在多媒体计算机技术中，用的最多的是RGB色彩空间，通过三个分量的不同比例，在显示屏幕上合成所需要的任意颜色，所以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色彩空间表示。106二、HSI色彩空间 HSI色彩空间是从人的视觉系统出发，用色调（Hue）、色饱和度（Saturation或Chroma）和亮度（Intensity或Brightness）来描述色彩。HSI色彩空间可以用一个圆锥空间模型来描述。用这种描述HSI色彩空间的圆锥模型相当复杂，但确能把色调、亮度和色饱和度的变化情形表现得很清楚。107HSI色彩空间HSI色彩空间是从人的视觉系统出发，用色调（Hue）、色饱和度（Saturation或Chroma）和亮度（Intensity或Brightness）来描述色彩。HSL（Hue、Saturation、Lightnes）色彩空间，是用H、S和L3个参数来生成颜色。其中，H为颜色的色调，改变它的数值可以生成不同的颜色；S为颜色的饱和度，改变它可以改变颜色的深浅；L为颜色的亮度，改变它可以使颜色变亮或变暗。108HSI色彩空间HSI色彩空间更符合人的视觉特性，更接近人对彩色的认识和解释。对某一颜色，人眼分辨不出其中R、G、B的比例，但可以感觉到它的颜色的种类、深浅和明暗程度。109三、YUV色彩空间 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（点耦合器件）摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y、B－Y，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV色彩空间。110111四、CMY色彩空间理论上说，任何一种由颜料表现的色彩都可以用这三种基色按不同的比例混合而成，这种色彩表示方法称CMY色彩空间表示法。彩色打印机和彩色印刷系统都采用CMY色彩空间。彩色印刷或彩色打印的纸张是不能发射光线的，因而印刷机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的光波而反射其它光波的油墨或颜料。油墨或颜料的三基色是青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow），而K代表黑色（Black）简称为CMY。四、CMY色彩空间 在制作需要印刷的图像时就需要用到CMYK颜色模式，将RGB图像转换为CMYK图像时会产生分色，如果原始图像是RGB图像，那么最好先在RGB颜色模式下进行编辑，编辑结束后再转换为CMYK颜色模式。112五、Lab模式Lab颜色模式是由照度L和有关色彩的a、b这三个要素组成，L表示照度，相当于亮度，a表示从红色到绿色的范围，b表示从黄色到蓝色的范围。Lab颜色模式的亮度分量L范围是从0到100，在拾色器和颜色面板中，a分量（绿到红）和b分量（蓝到黄）的范围是127到-128。114色彩空间在RGB色彩空间，图像深度与色彩的映射关系中，主要有真彩色、伪彩色和调配色。真彩色伪彩色调配色115真彩色真彩色(true-color)是指图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的色彩称为真彩色。例如图像深度为24，用R:G:B=8:8:8来表示色彩，则R、G、B各占用8位来表示各自基色分量的强度，每个基色分量的强度等级为2的8次方=256种。图像可容纳2的24次方=16M种色彩。116例如用RGB5:5:5表示的彩色图像，R，G，B各用5位，用R，G，B分量大小的值直接确定三个基色的强度，这样得到的彩色也是真实的原图彩色。如果用RGB8:8:8方式表示一幅彩色图像，就是R，G，B都用8位来表示，每个基色分量占一个字节，共3个字节，每个像素的颜色就是由这3个字节中的数值直接决定，可生成的颜色数就是224＝16777216种。117但其实自然界的色彩是不能用任何数字归纳的，这些只是相对于人眼的识别能力，这样得到的色彩可以相对人眼基本反映原图的真实色彩，故称真彩色。真彩色用3个字节表示的真彩色图像所需要的存储空间很大，而人的眼睛是很难分辨出这么多种颜色的，因此在许多场合往往用RGB5:5:5来表示，每个彩色分量占5个位，再加1位显示属性控制位共2个字节，生成的真颜色数目为215=32K。119伪彩色(pseudo-color)图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为色彩查找表CLUT(ColorLook-UpTable)中某一项的入口地址，根据该地址可查找出包含实际R、G、B的强度值。这种用查找映射的方法产生的色彩称为伪彩色。用这种方式产生的色彩本身是真的，不过它不一定反映原图的色彩。伪彩色120调配色(direct-color)也叫直接色，指通过每个像素值分成R，G，B分量，每个分量分别作为单独的索引值对它进行变换。也就是通过相应的彩色变换表找出各自的基色强度，用变换后得到的R，G，B强度值产生的彩色。调配色121调色板（ColorPalette）在某些特定的场合需要将真彩色的数字图像转换成具有8位颜色的数字图像，这就需要建立颜色转换的调色板。调色板实际上是一种颜色速查表，在这个表中，将16M种颜色对应为256或64K种颜色，通过这种对应关系将原来真彩色的数字图像转换为8位或16位颜色的图像。122三者的区别调配色与伪彩色相比，相同之处是都采用查找表，不同