第三章-数字图像处理.ppt
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1、3/8/20231目录退出下一页上一页最后一页 第3章 数字图像的处理 3.1 图像的基础知识 3.2 图像在计算机中的实现 3.3 图像输入设备 3.5用屏幕抓图软件采集素材 3.6用Photoshop CS3处理图像上一页 3.4 摄影艺术 3/8/20232目录退出下一页上一页最后一页 3.1 3.1 图像的基础知识图像的基础知识 多媒体计算机需要计算机综合处理声、文、图、像信息,人们在获取周围信息时,通过视觉得到的信息量约为总信息量的80左右,通过听觉得到的信息量约为总信息量的15左右。随着电子技术、通信技术、计算机技术的进一步发展,人们的交流、通信方式已悄悄发生变化,相片、胶片、电影
2、、传真、电视已成为人们获取信息与交流的常见工具。媒体依人的感官可分为视觉类媒体和听觉类媒体两大类。数字图像和数字音频分属于这两类。3/8/20233目录退出下一页上一页最后一页 什么是图像呢?图像是指景物在某种介质上的再现。3)高效率 人们可以在很短的时间内,通过视觉接受到比声音信息多得多的大量信息。2)直观性 同样的内容,若能用图来描述,看图显然比听声音甚至看文字更为形象、直观,印象深刻,易于理解。1)确切性 用图、文表达某项事物,总是比用声音讲述更容易确认,这便是“耳听为虚,眼见为实”的道理。与声音信息相比,图像信息具有一系列优点:3/8/20234目录退出下一页上一页最后一页 3 32
3、2 计算机中的计算机中的图像图像 一副黑白静止平面图像中各点的灰度值可用其位置坐标(x,y)的函数f(x,y)来描述。函数f(x,y)是连续函数,无法用计算机进行处理。图像要在计算机中实现,首先必须数字化。3.2.1 图像信息的数字化图像信息的数字化3/8/20235目录退出下一页上一页最后一页 图像信息的数字化包括采样、量化两个过程。(2)(2)量化量化 由于计算机中只能用0和1两个数值表示数据,用有限个数字0和1表示某一电平范围的模拟离散图像信号称为图像的量化。(1)(1)采样采样 图像在空间上的离散化称为采样,采用频率大于2倍的信号最大频率时,能够不失真重建原图像。常用的量化标准有:8位
4、(256色)、16位(64K增强色)、24位(24位真实彩色)、32位(32位真实彩色)几个等级。3/8/20236目录退出下一页上一页最后一页 1 1颜色概述颜色概述 颜色亦称彩色,是可见光的基本特征,用亮度、色调和饱和度来描述。亮度、色调和饱和度是彩色的基本参数。亮度是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、光源及人的视觉特性有关。3.2.2 颜色的表示颜色的表示 色调是指当人眼看一种或多种波长的光所产生的彩色感觉,它反映颜色的种类,是决定颜色的基本属性。饱和度是指颜色的纯度即掺入白光的程度,或者说是指颜色的深浅程度。3/8/20237目录退出下一页上一页最后一页 2 2常用
5、彩色空间常用彩色空间 (1)RGB彩色空间 红(R)、绿(G)、蓝(B)成为物理三基色,它们的波长为700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B)。RGB彩色空间是指用红(R)、绿(G)、蓝(B)物理三基色表示颜色的方法。在计算机中有RGB 8:8:8方式。在这种方式中,R、G、B分别用8位二进制表示。如(255、255、255)表示白色,(0、0、0)表示黑色。(2)YUV彩色空间 在彩色电视中,由于要与黑白电视系统兼容,而采用YUV空间配色法。其中,Y为亮度信号,U、V为两个色差信号。3/8/20238目录退出下一页上一页最后一页 图像在计算机中的实现是通过扫描将空间图像转换
6、为像素阵列,用RGB彩色空间表示像素,并用图像文件方式组织编排像素阵列来实现的。组织编排像素阵列方法可分为两类:1 1代码法代码法 PCX图像格式引入了调色板,奠定了代码方法组织编排像素阵列的基础,PCX图像也就成为位图标准。调色板是指在图像文件中,增加一个区域,用于专门存储该图像所使用的颜色的原始RGB信息。3.2.3 图像文件在计算机中的实现方法图像文件在计算机中的实现方法 实际组织编排像素阵列时,采用它在调色板中的位置码来代替其原始RGB信息。3/8/20239目录退出下一页上一页最后一页 2 2直接法直接法 对256色以上图像,由于系统使用颜色数很多,存储调色板的附加开销将非常巨大。为
7、此,对256色以上图像,由于系统使用颜色数很多,存储调色板的附加开销将非常巨大,一般采用从左到右,从上到下,直接用原始颜色信息的方法组织编排像素阵列,这便是直接法。直接法适合于64K增强色、24位真实彩色和32位真实彩色图像。3/8/202310目录退出下一页上一页最后一页 1 1GIFGIF格式格式 GIF(Graphics Interchange Format)格式是Compu-Serve公司在1987年6月为了制订彩色图像传输协议而开发的文件格式。它是一种压缩存储格式,采用LZW压缩算法,压缩比高,文件长度小。2 2PCXPCX格式格式PCX格式图像是Z-soft公司为存储PCPaint
8、brush软件包产生的图而建立的图像文件格式。PCX文件格式较简单,使用游程长编码方法进行压缩,压缩比适中,压缩与解压缩速度都比较快,支持黑白、16色、256色、灰色图像,但不支持真实彩色。3.2.4 常见图像文件格式常见图像文件格式3/8/202311目录退出下一页上一页最后一页 3 3TIFFTIFF格式格式 TIFF(Tag Image File Format)格式是由Aldus和Microsoft公司为扫描仪和台式计算机出版软件开发的文件格式,支持黑白、16色、256色、灰色图像以及RGB真实彩色图像等各种图像规格。4 4BMPBMP格式格式 BMP(Bitmap)格式是Microso
9、ft公司Windows操作系统使用的一种图像格式文件。它是一种与设备无关的图像格式文件,支持黑白、16色、256色、灰色图像以及RGB真实彩色图像等各种图像规格。3/8/202312目录退出下一页上一页最后一页5 5JPGJPG格式格式 JPG格式图像是JPEG(Joint Photographic Experts Group)联合图像专家小组制订的JPEG标准中定义的图像文件格式。是一个已经产品化了的国际标准,支持黑白、16色、256色、灰色图像以及RGB真实彩色图像等各种图像规格。3/8/202313目录退出下一页上一页最后一页 一幅彩色图像可以看成是二维连续函数,其颜色是位置的函数,从二
10、维连续函数到离散的矩阵表示,涉及到不同空间位置。取亮度和颜色作为样本,并用一组离散的整数值表示,这个过程称为采样量化,即图像的数字化。图像输入计算机需要一些专门的设备,如扫描仪数码相机等。3.3 图像输入设备图像输入设备 3/8/202314目录退出下一页上一页最后一页 3.3.1 3.3.1 扫描仪扫描仪 扫描仪是一种图像输入设备,利用光电转换原理,通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动,把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中,它还用于文字识别、图像识别等新的领域。1扫描仪的结构、原理扫描仪的结构、原理(1)结构扫描仪由CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件阵列)
11、、光源及聚焦透镜组成。CCD排成一行或一个阵列,阵列中的每个器件都能把光信号变为电信。光敏器件所产生的电量与所接收的光量成正比。3/8/202315目录退出下一页上一页最后一页(2)信息数字化原理 以平面式扫描仪为例,把原件面朝下放在扫描仪的玻璃台上,扫描仪内发出光照射原件,反射光线经一组平面镜和透镜导向后,照射到CCD的光敏器件上。来自CCD的电量送到模数转换器中,将电压转换成代表每个像素色调或颜色的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动,每移动一步,即获得一行像素值。扫描彩色图像时分别用红、绿、蓝滤色镜捕捉各自的灰度图像,然后把它们组合成RGB图像。有些扫描仪为了获得彩色图像,扫描头
12、要分三遍扫描。另一些扫描仪中,通过旋转光源前的各种滤色镜使得扫描头只需扫描一遍。3/8/202316目录退出下一页上一页最后一页(1)按扫描方式分类 按扫描方式扫描仪分为四种:手动式、平板式、胶片式和滚筒式。2扫描仪的类型与性能扫描仪的类型与性能(3)按接口标准分类 扫描仪按接口标准分为三种:SCSI接口、EPP增强型并行接口、USB通用串行总线接口。(2)按扫描幅面分类幅面表示可扫描原稿的最大尺寸,最常见的为A4和A3幅面的台式扫描仪,此外,还有A0大幅面扫描仪。3/8/202317目录退出下一页上一页最后一页(4)按反射式或透射式分类 反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿,它利用光源照在原稿上
13、的反射光来获取图形信息;透射式扫描仪用于扫描透明胶片,如胶卷、X光片等。(5)按灰度与彩色分类 扫描仪可分灰度和彩色两种。用灰度扫描仪扫描只能获得灰度图形。彩色扫描仪可还原彩色图像。彩色扫描仪的扫描方式有三次扫描和单次扫描两种。三次扫描方式又分三色和单色灯管两种。3/8/202318目录退出下一页上一页最后一页 描述扫描仪的技术指标,主要包括扫描精度、灰度级、色彩深度、扫描速度等。3扫描仪的技术指标扫描仪的技术指标(1)扫描精度扫描精度通常用光学分辨率机械分辨率来衡。机械分辨率(垂直分辨率):指的是带动感光元件(CCD)的步进电机在机构设计上每英寸可移动的步数。最大分辨率(插值分辨率):指通过
14、数学算法所得到的每英寸的图像点数。光学分辨率(水平分辨率):指的是扫描仪上的感光元件(CCD)每英寸能捕捉到的图像点数。光学分辨率用每英寸点数DPI表示。光学分辨率取决于扫描头里的CCD数量。3/8/202319目录退出下一页上一页最后一页 灰度级是表示灰度图像的亮度层次范围的指标,是指扫描仪识别和反映像素明暗程度的能力。换句话说就是扫描仪从纯黑到纯白之间平滑过渡的能力。目前,多数扫描仪用8bit编码即256个灰度等级。彩色扫描仪要对像素分色,把一个像素点分解为R、G、B三基色的组合。对每一基色的深浅程度也要用灰度级表示,称为色彩精度。(2)灰度级(3)色彩精度3/8/202320目录退出下一
15、页上一页最后一页扫描仪的扫描速度也是一个不容忽视的指标,时间太长会使其它配套设备出现闲置等待状态。扫描速度不能仅看扫描仪将一页文稿扫入计算机的速度,而应考虑将一页文稿扫入计算机再完成处理总共需要的时间。鲜锐度是指图片扫描后的图像清晰程度。扫描仪必须具备边缘扫描处理锐化的能力。调整幅度应广而细致,锐利而不粗化。(4)扫描速度(5)鲜锐度3/8/202321目录退出下一页上一页最后一页在选购扫描仪时,首要的考虑因素是扫描仪的精度。扫描仪的精度决定了扫描仪的档次和价格。目前,12002400dpi的扫描仪已经成为行业的标准,而专业级扫描则要用24004800dpi以上的分辨率。4扫描仪的选择扫描仪的
16、选择其次要考虑扫描仪的色彩位数。色彩位数越多,扫描仪能够区分的颜色种类也就越多,所能表达的色彩就越丰富,能更真实地表现原稿。对普通用户24bit已经足够。再次考虑扫描仪的接口类型。3/8/202322目录退出下一页上一页最后一页以紫光1236UT为例说明扫描仪的使用。硬件连接与软件安装 步骤1 使用扫描仪随机附送的USB缆线的一端连接至扫描仪背面板,将另一端连接计算机的USB接口。步骤2 连接电源。步骤3 安装驱动程序,在安装时注意选USB为扫 描接口方式。步骤4 安装附送的OCR(文字识别)软件。5扫描仪的安装和使用扫描仪的安装和使用3/8/202323目录退出下一页上一页最后一页 数码照相
17、机使用电荷耦合器件作为成像部件。它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号,再经模/数转换器处理成数字信息,并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。3.3.2 数码照相机数码照相机3/8/202324目录退出下一页上一页最后一页 1.数码相机的结构数码相机的结构(1)CCD矩形网格阵列数码照相机的关键部件是CCD。数字相机的CCD阵列是排成一个矩形网格分布在芯片上,形成一个对光线极其敏感的单元阵列,使照相机可以一次摄入一整幅图像。CCD是数字照相机的成像部件,可以将照射于其上的光信号转变为电压信号。CCD芯片上的每一个光敏元件对应将来生成的图像的一个像素,CCD芯片上光敏元件的密度
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- 第三 数字图像 处理
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