摄影摄像与图像处理观察认识获取和处理图像.pptx

第一章绪论OnepictureisworthmorethantenthousandwordsOnepictureisworthmorethantenthousandwords人类从外界获得的信息约有人类从外界获得的信息约有75%75%来自视觉系统来自视觉系统 第1页/共65页第2页/共65页第3页/共65页第4页/共65页picturepicture：图象图象 ImageImage：图像图像PhotoPhoto：照片：照片 我我们们介介绍绍的的图图像像是是基基于于照照片片的的图图像像，理理解解这这些些图图像像的的获获取取过过程程、质质量评价并努力改善之。量评价并努力改善之。第5页/共65页本课程的主要内容本课程的主要内容本课程的主要内容本课程的主要内容 认识相机认识相机 了解人眼的视觉特点了解人眼的视觉特点 了解摄影的基本技艺并掌握重要的核心内容了解摄影的基本技艺并掌握重要的核心内容 根据视觉特点与图像增强的原理，用根据视觉特点与图像增强的原理，用PhotoshopPhotoshop进行图像处理进行图像处理第6页/共65页相机与成像第7页/共65页照照相相机机：就就是是一一个个不不透透光光的的盒盒子子。是是用用感感光光材材料料反反景景物物拍拍摄摄下下来来的的摄摄影影器器材材。它它的的发发明经历了漫长的岁月。明经历了漫长的岁月。我我国国对对光光和和影影像像的的研研究究，有有着着十十分分悠悠久久的的历历史史。早早在在公公元元前前四四百百多多年年，我我国国的的墨墨经经一一书书就就详详细细记记载载了了光光的的直直线线前前进进、光光的的反反射射，以以及及平平面面镜镜、凹凹面面镜镜、凸凸面面镜镜的的成成像像现现象象。到到了了宋宋代代，在在沈沈括括所所著著的的梦梦溪溪笔笔谈谈（10311031至至10951095年年）一一书书中中，还还详细叙述了详细叙述了“小孔成像匣小孔成像匣”的原理。的原理。第8页/共65页 在在1616世纪文艺复兴时期，欧洲出现了供绘画用的世纪文艺复兴时期，欧洲出现了供绘画用的“成像暗箱成像暗箱”。在在1717，1818世纪的欧洲，许多画家用暗箱来帮助他们绘制风光、建筑甚至肖像。一世纪的欧洲，许多画家用暗箱来帮助他们绘制风光、建筑甚至肖像。一个典型的暗箱非常象现代的单镜头反光照相机。光线由镜头进入，在箱内经过一块个典型的暗箱非常象现代的单镜头反光照相机。光线由镜头进入，在箱内经过一块镜子的反射，在上面的磨砂玻璃屏上呈现左右颠倒的实像。画家就是把一张很薄的镜子的反射，在上面的磨砂玻璃屏上呈现左右颠倒的实像。画家就是把一张很薄的纸铺在磨砂屏上，描下图形，以求达到最真实的透视效果。纸铺在磨砂屏上，描下图形，以求达到最真实的透视效果。第9页/共65页 18391839年法国画家达盖尔年法国画家达盖尔(Daguerre)(Daguerre)发明了银版摄影法。同时，出现了世界上第发明了银版摄影法。同时，出现了世界上第一台真正的照相机。这是一台装有新月型透镜的伸缩木箱照相机一台真正的照相机。这是一台装有新月型透镜的伸缩木箱照相机 第10页/共65页19001900年美国生产了一台巨大的年美国生产了一台巨大的相机。芝加哥和沃顿铁道公司相机。芝加哥和沃顿铁道公司为了给他们新生产的豪华列车为了给他们新生产的豪华列车照一张完美的相片，定制了这照一张完美的相片，定制了这架名叫架名叫“Mammoth”Mammoth”的相机。的相机。这架相机重达这架相机重达1 1，400400磅，用磅，用500500磅重的玻璃干板（感光材料）磅重的玻璃干板（感光材料），它的操作小组通常有，它的操作小组通常有1515人；人；运输时需要一台专门设计的列运输时需要一台专门设计的列车；拍出的车；拍出的4.5*84.5*8英尺照片一次英尺照片一次需要用需要用1010加仑显影液。加仑显影液。MammothMammoth只使用过一次，就只使用过一次，就从摄影史上消失了。从摄影史上消失了。第11页/共65页18881888年，美国柯达公司的乔治年，美国柯达公司的乔治.伊斯曼伊斯曼(George Eastman)(George Eastman)发明了将卤化银乳剂发明了将卤化银乳剂 均匀均匀涂布在明胶基片上的新型感光材料涂布在明胶基片上的新型感光材料-胶卷。同胶卷。同年，柯达公司推出了世界上第年，柯达公司推出了世界上第 一台装胶卷的照一台装胶卷的照相机相机-柯达柯达1 1号号柯达公司以柯达公司以2525美元的价格出售装好胶卷的相机。美元的价格出售装好胶卷的相机。使用者拍完使用者拍完100100张胶片，把相机寄回柯达公司，张胶片，把相机寄回柯达公司，在那里胶卷被取出来并加工为照片。第一卷是在那里胶卷被取出来并加工为照片。第一卷是免费加工的，为了得到第二卷胶片，使用者要免费加工的，为了得到第二卷胶片，使用者要寄给柯达公司寄给柯达公司1010美元，就可以收到装好胶卷的美元，就可以收到装好胶卷的相机，这钱还包括第二卷的加工费。相机，这钱还包括第二卷的加工费。第12页/共65页19131913年，德国莱茈公司的巴纳克年，德国莱茈公司的巴纳克(Barnack)(Barnack)为测试电影胶片的感光度而试制为测试电影胶片的感光度而试制了一了一 台小型相机台小型相机-莱卡莱卡UU型。这是世界上型。这是世界上第一台使用第一台使用3535毫米胶片的相机，为摄影史拉毫米胶片的相机，为摄影史拉开了新的一页。开了新的一页。第13页/共65页莱卡莱卡I I型型-现代相机的鼻祖现代相机的鼻祖 第14页/共65页旁轴相机双镜头反光相机单镜头反光相机第15页/共65页海鸥58-I-第一台国产相机第16页/共65页海鸥4型双反相机-国产第一台120相机第17页/共65页凤凰DN66第18页/共65页美能达700SI第19页/共65页第一台数码相机第一台数码相机第20页/共65页索尼在1981年推出的MAVICA数码相机试制机型第21页/共65页背面图使用软盘作为存储介质，无液晶屏幕第22页/共65页富士在1988年推出的DS-1P是一款使用了数字化存储媒体的产品具有专门的存储卡。第23页/共65页富士在1989年推出的DS-X首款被批量生产的数码相机产品第24页/共65页1992年卡西欧宣布数码相机将配备液晶显示屏，并且计划推出QV-10时展示的一款模型产品第25页/共65页卡西欧1991年推出的DC-90这是后来推出QV-10的试验机型，一共制造了两台，一台叫做“热子”，另一台叫做“重子”主要是从发热量和重量的角度来命名的 第26页/共65页这是非常有历史意义的卡西欧QV-10，在1995年推出，具有液晶显示屏幕，镜头部分可以转动，很受欢迎。售价为65000日元，约合人民币4100元 第27页/共65页索尼首次推出的普及型数码相机索尼首次推出的普及型数码相机cybershotF1cybershotF1，这也是后来索尼比较知名的，这也是后来索尼比较知名的F88F88等机型的始祖。等机型的始祖。这种机身结构是一个相当经典的设计这种机身结构是一个相当经典的设计 第28页/共65页宾得EI-C90，1997年推出的一款机型，液晶屏幕是可以拆卸的 第29页/共65页奥林巴斯CAMEDIAC-1400L，1997年推出的一款数码单反相机，不过只有140万像素第30页/共65页上图是两款佳能的数码单反，分别是EOSD2000和EOSD6000，是佳能在1998年推出的。机身采用了佳能EOS1N胶片单反。第31页/共65页尼康的E-3，是尼康1998年推出的具有140万像素的数码单反相机 第32页/共65页F505，索尼在1999年推出的一款cybershot数码相机产品，采用了弯折式机身设计。在后来的F707,F717上这一设计很受欢迎 第33页/共65页尼康D系列始祖D1，1999年推出，售价65万日元，大约人民币4万元 第34页/共65页1999年富士还推出了内置打印功能的FinPixPR21 第35页/共65页索尼CD1000，2000年推出的使用CD-R盘片作为存储介质的数码相机 第36页/共65页使用容量为120MB的超级软盘存储的松下RQ132S。2000年推出 第37页/共65页柯达DCS420（1994）在尼康N90相机机身的基础上，由柯达公司制造完成；具有150万像素CCD传感器；使用尼康F-Movnt镜头；连拍模式-在记录到存储器前速度可达5张/2.25秒；相当于2.6X的焦距；相机需要外接红外线减轻滤光镜。早期的一些专业数码相机第38页/共65页柯达DCS460（1995）在尼康N90相机机身的基础上，由柯达公司制造完成；具有600万像素CCD传感器；使用尼康F-Movnt镜头；连拍模式-在存储器前，速度可达到1fps。第39页/共65页佳能/柯达EOSDCS1（1995）在佳能EOS-1N机身的基础上，由柯达公司制造完成。具有600万像素的CCD传感器；使用佳能EOSEOF系列镜头和电子闪光灯；具备快速连拍模式-存储前可以以3.5fps的速度拍摄12张照片；基础元件和功能与柯达DCS460相同，最大限度的连拍为0.6fps，可连拍2张照片；相当于1.3X的焦距；相机需要外接红外线减轻滤光镜。第40页/共65页美能达RD-175在Maxxum500SiAF机身的基础上，由美能达公司制造完成；使用三块CCD，分辨率为175万像素；兼容所有美能达AF镜头和美能达XI和SI系列电子闪光灯；ISO800（唯一）；相当于2.0X的焦距；PCMCIATypeII/III内存卡格式；所有格式的图像需要美能达驱动或装入Photoshop。第41页/共65页尼康尼康尼康尼康E2NE2N和和和和E2NSE2NS（1995199619951996）在尼康在尼康在尼康在尼康F4F4机身的基础上制机身的基础上制机身的基础上制机身的基础上制造而成，外形与富士造而成，外形与富士造而成，外形与富士造而成，外形与富士DS-515DS-515非非非非常相似；常相似；常相似；常相似；130130万像素万像素万像素万像素CCDCCD；两；两；两；两款相机都可以款相机都可以款相机都可以款相机都可以1fps1fps连拍，连拍，连拍，连拍，E2NSE2NS在连拍模式时速度可达在连拍模式时速度可达在连拍模式时速度可达在连拍模式时速度可达3fps3fps，最多可拍摄，最多可拍摄，最多可拍摄，最多可拍摄7 7张照片；张照片；张照片；张照片；内置红外线减轻和低通传感器；内置红外线减轻和低通传感器；内置红外线减轻和低通传感器；内置红外线减轻和低通传感器；可选择的可选择的可选择的可选择的ISO 800ISO 800或或或或32003200；PCMCIA Type II/IIIPCMCIA Type II/III内存卡格式；内存卡格式；内存卡格式；内存卡格式；JPEGJPEG或或或或TIFFTIFF图像格式；可选图像格式；可选图像格式；可选图像格式；可选择的择的择的择的NTSCNTSC或或或或PALPAL视频输出。视频输出。视频输出。视频输出。第42页/共65页尼康E3和E3S在尼康F4机身基础上制造而成；140万像素CCD；其它参数与E2和E2S相同第43页/共65页目前的一些高端相机徕卡中画幅数码单反S2 2009年7月31日，徕卡公司公布去年9月发布的自动对焦中画幅DSLRS2 定于今年10月开始销售 第44页/共65页徕卡徕卡S2S2具有自动对焦功能，定位于专业用户。具有自动对焦功能，定位于专业用户。其采用了其采用了37003700万像素的万像素的30 x45mm30 x45mm光学传感器光学传感器(传感器面积比全画幅还要大传感器面积比全画幅还要大56%)56%)，机身背面，机身背面采用采用4646万像素万像素3.03.0英寸液晶显示器。徕卡英寸液晶显示器。徕卡S2S2的的“S”S”体统利用全新的双快门技术，能够达到镜体统利用全新的双快门技术，能够达到镜头叶片与高速闪光同步的速度头叶片与高速闪光同步的速度(机身快门最高速机身快门最高速度度 1/40001/4000秒秒)。支持。支持DNGDNG文件格式和文件格式和SDSD卡卡/CF/CF卡存储格式。并具有防水防尘特点。卡存储格式。并具有防水防尘特点。第45页/共65页 Leica S2 BlackLeica S2 Black，售价折合人民币，售价折合人民币179800179800元元 Leica S2-P Black(Leica S2-P Black(白金版白金版)，售价折合人民币，售价折合人民币214600214600 SUMMARIT-S 1:2.5/70 ASPHSUMMARIT-S 1:2.5/70 ASPH，售价折合人民币，售价折合人民币3480034800元元 SUMMARIT-S 1:2.5/70 ASPH CSSUMMARIT-S 1:2.5/70 ASPH CS，售价折合人民币，售价折合人民币4524045240 APO-TELE-ELMAR-S 1:3.5/180APO-TELE-ELMAR-S 1:3.5/180，售价折合人民币，售价折合人民币5104051040元元 APO-TELE-ELMAR-S 1:3.5/180 CSAPO-TELE-ELMAR-S 1:3.5/180 CS，售价折合人民币，售价折合人民币5800058000 APO-MACRO-SUMMARIT-S 1:2.5/120APO-MACRO-SUMMARIT-S 1:2.5/120，售价，售价5104051040 APO-MACRO-SUMMARIT-S 1:2.5/120 CSAPO-MACRO-SUMMARIT-S 1:2.5/120 CS，售价，售价5800058000元元 SUMMARIT-S 1:2.5/35 ASPHSUMMARIT-S 1:2.5/35 ASPH，售价，售价4060040600元元 SUMMARIT-S 1:2.5/35 ASPH CSSUMMARIT-S 1:2.5/35 ASPH CS，售价，售价4756047560元元 Multifunction handgrip S(Multifunction handgrip S(电池手柄电池手柄)，售价，售价95659565元元第46页/共65页哈苏H3DII-50198990元感光器件CCD有效像素（万）5000最高分辨率（dpi）54127212传感器尺寸3648mm第47页/共65页相机的组成部分相机的组成部分 镜头镜头 取景器取景器 光圈光圈 快门快门 测光组件测光组件 感光系统感光系统第48页/共65页镜头的作用：让景物在焦点平面位置（感光片上）形成清晰的影像。镜头的作用：让景物在焦点平面位置（感光片上）形成清晰的影像。镜头成像原理：凸透镜聚光成像。镜头成像原理：凸透镜聚光成像。取景器：观察被摄景物的装置。取景器：观察被摄景物的装置。作作用用有有3 3个个。一一是是观观察察被被摄摄景景物物；二二是是用用于于界界定定被被摄摄景景物物的的范范围围；三三是是用用来来确确定对景物的取舍和安排画面的布局。定对景物的取舍和安排画面的布局。第49页/共65页物距物距被摄物体至镜头中心的距离；被摄物体至镜头中心的距离；像距像距镜头中心至所成影像间的距离。镜头中心至所成影像间的距离。焦距：焦距焦距：焦距由镜头中心到焦点的距离。来自由镜头中心到焦点的距离。来自无限远处的平行光线，经过镜头的折射，在镜头主无限远处的平行光线，经过镜头的折射，在镜头主轴上聚成一个清晰的点。这个点就是焦点。焦距长，轴上聚成一个清晰的点。这个点就是焦点。焦距长，成像大；焦距短，成像小。成像大；焦距短，成像小。镜头焦距增加，感光片所在位置获得的光量减少。镜头焦距增加，感光片所在位置获得的光量减少。（光的传播特性：传播距离增加，则光的亮度减弱）（光的传播特性：传播距离增加，则光的亮度减弱）镜头通光量镜头通光量与光束直径成正比，与焦距成反与光束直径成正比，与焦距成反比比第50页/共65页光圈：能根据外界光线变化来调节通光孔大小的光圈：能根据外界光线变化来调节通光孔大小的装置。装置。现代相机光圈口径是可变的。可变的口径叫现代相机光圈口径是可变的。可变的口径叫“相相对口径对口径”。大小用系数表示。大小用系数表示。有效口径：镜头的最大相对口径或称镜头的感光有效口径：镜头的最大相对口径或称镜头的感光力力(镜头最大通光能力镜头最大通光能力)，它决定着镜头成像的明，它决定着镜头成像的明亮程度。它的比值越大，感光力越强。亮程度。它的比值越大，感光力越强。相对口径：可变的镜头口径。大小用相对口径：可变的镜头口径。大小用f f表示。表示。f f系系数数=焦距相对口径。焦距相对口径。光圈的两重作用：光圈的两重作用：控制曝光量。控制曝光量。控制景深范控制景深范围。光圈越小，景深越大。围。光圈越小，景深越大。第51页/共65页 相机快门：控制曝光时间的装置。作用：相机快门：控制曝光时间的装置。作用：控制光线在控制光线在感光片上停留时间长短；感光片上停留时间长短；抓取被摄对象的动态，使动抓取被摄对象的动态，使动体体“凝固凝固”或使被摄体产生动感。或使被摄体产生动感。相机快门分类：按构造和操作方式不同分相机快门分类：按构造和操作方式不同分3 3类。类。一是机械式。一是机械式。镜间快门；镜间快门；焦平快门。优缺点主要反焦平快门。优缺点主要反映在快门速度和拍摄动体的变形上。映在快门速度和拍摄动体的变形上。二是电子式。二是电子式。三是程序式。三是程序式。焦平快门所带来的闪光同步速度的限制。在使用闪光灯时不能达到很高的快门速度。如快门速度太高，拍摄高速动体时会出现影像变形情况。第52页/共65页 对焦（测距）：根据被摄景物远近调整镜头中心至感光片之间的距离。利用共轭对焦（测距）：根据被摄景物远近调整镜头中心至感光片之间的距离。利用共轭关系原理。关系原理。对焦方式：（对焦方式：（1 1）连动测距式。（）连动测距式。（2 2）反光式。（）反光式。（3 3）后部磨砂玻璃式。（）后部磨砂玻璃式。（4 4）自）自动式。动式。电子视测。电子视测。超声波系统。超声波系统。红外线。红外线。眼控。眼控。第53页/共65页早期的相机是没有测光系统的，一般都是估计早期的相机是没有测光系统的，一般都是估计测光或者使用外置测光表，然后发展到了机身测光或者使用外置测光表，然后发展到了机身搭载测光表的方式，这种做法相当的不准确，搭载测光表的方式，这种做法相当的不准确，因为测光表所测到的读数只是它自己感受到的因为测光表所测到的读数只是它自己感受到的光量，而并非从镜头进入的光亮，随着电子技光量，而并非从镜头进入的光亮，随着电子技术的发展，术的发展，CdS(CdS(硫化镉硫化镉)测光元件已经可以缩小测光元件已经可以缩小到装在机身里面的地步之后，终于出现了到装在机身里面的地步之后，终于出现了TTLTTL(though the len(though the len，通过镜头，通过镜头)测光技术，测光技术，由于是直接测量的镜头收集到的光线，测光的由于是直接测量的镜头收集到的光线，测光的准确度大大提高了准确度大大提高了第54页/共65页感光材料感光材料要获得凝固的图像，需要采用一些感光材料来要获得凝固的图像，需要采用一些感光材料来记录照射的能量记录照射的能量胶片胶片CCD charge-coupled deviceCCD charge-coupled deviceCMOS(CMOS(Complementary Metal-Oxide SemiconductorComplementary Metal-Oxide Semiconductor)第55页/共65页图像传感器图像传感器(a)(a)单个图像传感器单个图像传感器(b)(b)线状图像传感器线状图像传感器(c)(c)传感器阵列传感器阵列第56页/共65页图像传感器元件图像传感器元件(a)CCD(a)CCD图像传感器图像传感器(b)CMOS(b)CMOS图像传感器及附件图像传感器及附件第57页/共65页传感器阵列成像传感器阵列成像第58页/共65页第59页/共65页第60页/共65页第61页/共65页第62页/共65页嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像(局部局部)第63页/共65页第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页