计算机图形图像处理

图形图像处理

第八

章本章内容提要8.1图形图像的根本概念8.1.1图形和图像的区别图形图像两者经常一起出现，常常被误认为一个概念，其实，数字图形和图像两者区别很大，这点在图像格式上表现尤其突出；图形一般指由各种可以运用数学方法生成的几何造型构成的图像，存储的一般是表示绘制图形的算法；图像较多地指由非几何造型构成的图，一般可以理解为点的集合形式。下面是一个图像处理过程示意图

1、输出设备显示输出设备CRT(cathode-ray-tube阴极显示管)显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)液晶显示器印刷输出设备打印机彩色喷墨打印机彩色激光打印机绘图仪8.1.2图形图像处理的硬件设备显示卡〔见以下图〕是图像处理工作必备的装置，它负责将CPU送来的影像资料处理成显示器可以理解的格式，再送到显示屏幕上形成影像。图像处理工作中选用的显示卡必须配备足够的专用显存和相应的图形图像处理加速芯片，具备一定图像预处理能力，而不是仅单纯的作为一个显示接口设备。8.1.2图形图像处理的硬件设备8.1.2图形图像处理的硬件设备显示卡示意图

图像处理用显示卡一般由接口、显卡芯片、显存和RAMDAC(DigitalAnalogConverter)几个局部组成。图像数据必须通过4个步骤，最后才会到达显示屏：〔1〕从总线(bus)进入显卡芯片〔将CPU送来的资料送到显卡芯片里面进行处理〕；〔2〕从videochipset进入videoRAM〔将芯片处理完的资料送到显存〕；〔3〕从显存进入DigitalAnalogConverter(DAC)〔显示显存读取出数据再送到RAMDAC进行数据转换的工作〕；〔4〕从DAC进入显示器(Monitor)〔将转换完的类比资料送到显示屏〕。8.1.2图形图像处理的硬件设备2、采集设备扫描仪

平板扫描仪底片扫描仪滚筒扫描仪图形图像处理的硬件设备数码照相机与数码摄像机数码相机是一种能够进行拍摄，并通过内部处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的图像的特殊照相机。与普通相机不同，数码相机并不使用胶片，而是使用固定的或者是可拆卸的半导体存储器来保存获取的图像。图形图像处理的硬件设备图像采集设备所做的工作就是将来源于现实世界中的光信号转换成计算机可以识别的数字信号。图像输出设备所做的工作那么是将这些数字信号再复原成人眼可以看的见的光信号。图像处理过程那么是指图像数字化输入以后到数字化输出以前的这一过程。因此，首先要解决数字图像在计算机内的表示方法。图像采集设备所做的工作就是将来源于现实世界中的光信号转换成计算机可以识别的数字信号。图像输出设备所做的工作那么是将这些数字信号再复原成人眼可以看的见的光信号。图像处理过程那么是指图像数字化输入以后到数字化输出以前的这一过程。因此，首先要解决数字图像在计算机内的表示方法。返回内容提要调色板返回内容提要调色板调色板由红、绿、蓝三种根本颜色实现调色，每种颜色被分成浓淡共256种级别〔0到255〕。不同的颜色值还具备色调〔色彩纯度〕、饱和度〔色彩浓度〕、亮度〔色彩2暗程度〕等属性，其取值范围也对应为0到255。对红、绿、蓝三种根本色彩取不同值混合就可产生256×256×256=224种颜色，这就是真彩色。调色板返回内容提要返回内容提要数字图像可分为两个根本类型：点阵图和矢量图。1、点阵图点阵图就是由一个个具有色彩的点构成的图，每个点的颜色由红、绿、蓝三基色的灰度值决定。典型的点阵图像格式有：(1)psd格式：psd格式是Photoshop的默认格式返回内容提要(2)bmp格式：bmp格式是Windows及OS/2操作系统的标准图像文件格式。bmp格式的文件可以用rle〔runlengthencoding，运行长度编码〕的无损失压缩方案进行压缩(3)tiff格式：tiff的全称为tagimagefileformat〔标记图像文件格式〕，它是Macintosh和PC平台上支持最广泛的图像格式(4)jpeg/jpg格式：jpeg的全称时jointphotographicexpertsgroup〔联合图像专家组〕，它是目前最优秀的数字化摄影图像的存储方式。返回内容提要(5)eps格式：eps的全称是encapsulatedpostscript格式。Postscript是由Adobe公司开发的打印机及其他输出设备的页面布局语言，现已成为桌面排版领域的工业标准，eps格式现在已开始用于图像的存储和交换。其最大特点是可以在排版软件中以低分辨率预览，而在打印时以高分辨率输出。(6)gif格式：gif是graphicsinterchangeformat〔可交换图像文件格式〕的缩写。在用于彩色和灰度文件时，gif格式将文档中的颜色数限制不超过256种。gif格式中单个像素只占用8位。通过位深的压缩，gif文件将变得很小，因此它在web页中得到了广泛的应用。返回内容提要(7)raw格式：raw是现在流行的数码相机常用的图像格式，是直接读取传感器〔CCD〕上的原始记录数据，也就是说这些数据尚未经过任何处理。(8)pdf格式：该格式是由Adobe公司推出的专为在线出版而制定的，它以PostscriptLevel2语言为根底，因此，可以支持矢量图像和位图图像，并且支持超链接。该格式可以保存多页信息，其中可以包含图形和文本。返回内容提要〔9〕png格式：该格式支持24bit色彩〔256*256*256〕，压缩不失真并支持透明背景和渐显图像的制作，所以称它为传统GIF的替代格式。在Web页面中，浏览器支持的格式有jpg、gif和png。〔10〕tga格式：该格式支持32位软件和8位α通道电视，是Windows与3DS进行图形交换的格式。在实用中可以将动画通过视频软件转入电视。返回内容提要2、矢量图矢量图像，也称为面向对象的图像或绘图图像，使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。由于每个对象都是一个自成一体的实体，所以可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，屡次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其它对象。这些特征使基于矢量的程序特别适用于图例和三维建模，因为它们通常要求能创立和操作单个对象。

返回内容提要典型的矢量图像格式有：(1)swf格式：利用Flash我们可以制作出一种后缀名为swf〔ShockwaveFormat〕的动画，这种格式的动画图像能够用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式。在图像的传输方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边看，因此特别适合网络传输。(2)wmf格式：wmf(Metafile)是一种矢量图形格式，Word中内部存储的图片或绘制的图形对象属于这种格式。无论放大还是缩小，图形的清晰度不变，wmf是一种清晰简洁的文件格式。返回内容提要(3)svg格式：svg为ScalableVectorGraphics，意思为可缩放的矢量图形。它是基于XML〔ExtensibleMarkupLanguage〕，由WorldWideWebConsortium〔W3C〕联盟进行开发的。用户可以直接用代码来描绘图像，可以用任何文字处理工具翻开svg图像，通过改变局部代码来使图像具有互交功能，并可以随时插入到HTML中通过浏览器来观看。svg文件比jpeg和gif格式的文件要小很多，因而下载也很快。返回内容提要(4)emf格式：emf〔EnhancedMetafile〕是微软公司为了弥补使用wmf的缺乏而开发的一种Windows32位扩展图元文件格式，也属于矢量文件格式，其目的是欲使图元文件更加容易接受。(5)dxf/dwg/dwf格式：这三种格式都是AutoCAD中的矢量文件格式，它们以ASCII码方式存储文件，在表现图形的大小方面十分精确。许多软件都支持dxf格式的输入与输出。返回内容提要返回内容提要数字图像范围返回内容提要分形图像(数学函数生成的图像)返回内容提要数字图像的表示形式

1、二值图像：一幅图像用数字0和1表示，如我们常见的黑白图像，下面是黑白图像的表示与效果图返回内容提要2、灰度图像，将从黑到白的变化划分为256种情况，像我们所见到的黑白照片返回内容提要3、彩色图像，将一幅图像中的每个点分别用红、绿、蓝三种根本颜色描述，在显示的时候实现叠加从而得到返回内容提要数字图像处理方法1、锐化处理想要使图像中的物体轮廓变得更清楚，与周围环境的差异更大，可以对图像做锐化处理。锐化处理的根本原那么是：为要处理物体轮廓上的点增加灰度值。其根本方法是：先将要处理的点的灰度值分别与周围8个点的值相减，在将相减后得到的结果和作为灰度值与该点原来的灰度值相加作为该点新的灰度值。下面是锐化处理效果比照示意图返回内容提要2、平滑处理想要去掉图像中的杂质、雪花点，可以对图像做平滑处理〔如以下图〕。平滑处理的根本原那么是：将图像中出现的异常点去掉或弱化。其根本方法是：将要处理的点的灰度值与周围8个点的值排序取中间大小的那个值或平均值作为该点新的灰度值。返回内容提要3、目标提取腐蚀处理和膨胀处理返回内容提要4、压缩变换压缩一般是为了消除一幅图像中存在数据冗余和主观视觉冗余，通过改变图像的描述方式，来实现图像的压缩。无损压缩：该方式通过改变对信息的表述方法来提高图像的编码效率，其压缩率一般不高，但可以保证接收方获得的信息与发送方相同。有损压缩：该方式采用忽略视觉不敏感的局部以提高压缩率方法。如DCT变换编码的设计思想就是希望在接收方不产生误解的前提下进行一定的信息丧失。有损压缩与解压过程如以下图所示：

返回内容提要有损压缩与解压过程与效果示意图

8.3常用图形图像处理软件目前，各种图形图像处理软件可谓百花齐放，针对于不同的应用领域，具有代表性的图形图像处理软件有Photoshop、AutoCAD、3DMAX、Flash等。8.3.1PhotoshopPhotoshop界面Photoshop的相关概念选择：这个概念是相当广泛的，将屏幕上某处选择，那么该选择反白显示，移动该区域时，其中的内容一并移动，同时在原始位置留下空白。作为一个图像处理软件，Photoshop将“选择〞变成一个独立的实体，即“层〞(Layer)。通道：也类似一个层，我们可称之为通道层。一个通道层同一个图像层之间最根本的区别在于：图层的各个像素点的属性是以红绿蓝三原色的数值来表示的，而通道层中的像素颜色是由一组原色的亮度值组成的。Photoshop常用图像处理的特技效果

Photoshop常用图像处理的特技效果Cutout〔彩纸剪切滤镜〕效果比照图Fresco〔壁画〕效果比照图Photoshop常用图像处理的特技效果PlasticWrap〔塑模封装〕效果比照PaintDaubs〔绘画涂抹〕效果比照Photoshop常用图像处理的特技效果PosterEdges〔海报边缘〕效果比照图RoughPastels〔粗糙蜡笔纹理覆盖〕效果比照图8.3.2AutoCAD

8.3.2AutoCAD

AutoCAD是目前世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第一。AutoCAD软件具有如下特点：善的图形绘制功能强大的图形编辑功能用多种方式进行二次开发或用户定制多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力支持多种硬件设备支持多种操作平台具有通用性、易用性，适用于各类用户AutoCAD启动主界面8.3.3MayaMAYA作品8.3.4FlashFlash〔见图8.30〕