印前图文处理原理与技术.ppt

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1、第五章 印前图文处理原理与技术主要内容n图像的数字化n图像清晰度强调n图像颜色处理原理与技术n图像阶调处理原理与技术扫描仪种类与工作原理扫描的特性参数扫描参数的控制及色彩校正图像的数字化扫描仪的图像采集技术模拟图像和数字图像图像的模拟/数字转换第一节 图像的数字化一、图像的数字化一、图像的数字化1、模拟图像和数字图像、模拟图像和数字图像模拟图像模拟图像空间上连续、信号取值连续的图像。特征：l 空间上连续l 信号取值连续n由离散的像素构成；由离散的像素构成；n信号取值只有有限多种；信号取值只有有限多种；n仅能表达有限种颜色。如仅能表达有限种颜色。如8位图，其信号取值有位图，其信号取值有28=25

2、6种。种。1、模拟图像和数字图像、模拟图像和数字图像数字图像数字图像空间上离散、信号取值分为有限等级、用二进制数字编码表示的图像。染料颗粒银颗粒以细微颗粒聚集体形式存在的图像以细微颗粒聚集体形式存在的图像n采样（sampling）图像空间离散化的过程。n量化（quantizing）将图像信号数值分为有限个等级的过程。n编码（encoding）将采样且量化后的信号转换成二进制数码的过程2、图像的模拟、图像的模拟/数字转换数字转换是将模拟图像信号转换成数字图像信号的过程。长缩写为A/D。（1 1）模拟图像转换的过程）模拟图像转换的过程n采样频率 单位长度内采集模拟图像的信号的次数，单位为像素/英寸

3、（pixels）采样频率越高，单位面积内获取的像素数就越高，分辨图像细节的能力就越强。（2 2）模拟）模拟/数字转换的参数数字转换的参数n量化位数 决定数字信号所划分的等级数。L=2B 量化位数越高，信号划分的等级数就越多，容纳图像信号层次的能力就越强。8位1位2位3位4位1、扫描仪种类与工作原理、扫描仪种类与工作原理按照结构和工作原理的不同，扫描仪一般分为台式扫描仪和滚筒扫描仪根本的区别：感光元件不同二、扫描仪的图像采集技术二、扫描仪的图像采集技术平台式扫描仪的结构及工作原理平台式扫描仪的结构及工作原理图像信号处理器 光源沿垂直方向扫过整个原稿，每扫一行就得到原稿横向一行的图像信息,照射到原

4、稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成横向光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带，分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后传送至计算机并在计算机内部逐步形成原稿的全图。平台式扫描仪的核心元件平台式扫描仪的核心元件-CCD-CCD滚筒式扫描仪的结构及工作原理滚筒式扫描仪的结构及工作原理图像原稿贴在滚筒上，滚筒在旋转的过程中，扫描光源及扫描头沿着滚筒轴线方向移动。从原稿上反射或投射出来的光线被扫描

5、镜头接受，光束穿过光孔到达一组干涉滤色片被分解成R、G、B三部分，分别到达一个光电倍增管（PMT）进行放大，并进行模数转换进而获得每一个扫描像素点的红、绿、蓝三原色的分色颜色值。光光 源源扫描原稿扫描原稿聚焦镜头聚焦镜头光圈光圈干涉滤干涉滤色片色片模模/数转换数转换虚光蒙版信号虚光蒙版信号滚筒式扫描仪的核心元件滚筒式扫描仪的核心元件-PMT-PMT标题栏菜单栏工具选项栏状态栏工具箱调板组调板窗图像编辑窗口信噪比信噪比动态范围和密度范围动态范围和密度范围光学分辨率光学分辨率位深度位深度清晰度清晰度2、扫描仪的特性参数、扫描仪的特性参数所谓信噪比就是指信号和干扰噪声之间的比例关所谓信噪比就是指信号

6、和干扰噪声之间的比例关系，信噪比越高，对有用信号的提取就越准确和清系，信噪比越高，对有用信号的提取就越准确和清晰，扫描的图像就越准确和清晰。信噪比会随着温晰，扫描的图像就越准确和清晰。信噪比会随着温度的升高而降低度的升高而降低。信噪比信噪比 动态范围：给定设备所能探测到的最浅颜色和最深颜色动态范围：给定设备所能探测到的最浅颜色和最深颜色之间的之间的密度差值密度差值。它表示了一个相对密度区间的概念，这个。它表示了一个相对密度区间的概念，这个区间越宽，表明设备再现色调细微变化的能力，或者说是区区间越宽，表明设备再现色调细微变化的能力，或者说是区别相近颜色之间细微差别的能力就越强。别相近颜色之间细微

7、差别的能力就越强。动态范围和密度范围动态范围和密度范围 动态范围有时也被称为密度范围，但它们是有区别的。动态范围有时也被称为密度范围，但它们是有区别的。动态范围是指扫描仪器件级的能够扫描的密度区间的最大值，动态范围是指扫描仪器件级的能够扫描的密度区间的最大值，它主要是由扫描仪所使用的光学采集器件的性能决定的一种它主要是由扫描仪所使用的光学采集器件的性能决定的一种能力指标。而普通的密度范围概念往往是指在扫描工艺参数能力指标。而普通的密度范围概念往往是指在扫描工艺参数设置中人为设定的从最大密度设置中人为设定的从最大密度DmaxDmax到最小密度到最小密度DminDmin之间的工之间的工作密度范围，

8、它是一种工艺上的参数。作密度范围，它是一种工艺上的参数。光学分辨率是指一个扫光学分辨率是指一个扫描系统在扫描方向上的实际描系统在扫描方向上的实际采样密度，也就是在单位长采样密度，也就是在单位长度上的采样点数。决定扫描度上的采样点数。决定扫描系统光学分辨率的各种因素系统光学分辨率的各种因素和具体的设备有关。在平台和具体的设备有关。在平台扫描仪中是由扫描仪中是由CCDCCD光学器件光学器件中采集单元的数目和扫描幅中采集单元的数目和扫描幅面相除而算出的。面相除而算出的。分辨率分辨率 插值分辨率是指在光学插值分辨率是指在光学分辨率的基础上，在软件算法分辨率的基础上，在软件算法的帮助下，在两个光学实际像

9、的帮助下，在两个光学实际像素之间增加新的像素，并由此素之间增加新的像素，并由此产生的一种伪分辨率。插值算产生的一种伪分辨率。插值算法不会增加新的细节，只是在法不会增加新的细节，只是在相邻像素间求出颜色和灰度数相邻像素间求出颜色和灰度数据的平均值，在性能上还有一据的平均值，在性能上还有一定的欺骗性。定的欺骗性。光学分辨率光学分辨率插值分辨率插值分辨率 当图像分辨率不足时，可以通过已经获得的图像像素数据，计算出未知的像素点上的数据，称为“图像插值”。有三种插值方法：1 临近像素插值法 2 双线性插值法 3 双三次插值法1)临近像素插值法：在未知像素的位置上，根据该位置距离已知像素的远近，将距离最近

10、的已知像素数据作为未知像素的数值。实际上是：最临近像素“拷贝”的过程。2)双线性插值法 先求出(xm,y)点信号U1：U1=U(x,y)+a*U(x+1,y)-U(x,y)U1=U(x,y)+a*U(x+1,y)-U(x,y)再求出(xm,y+1)点信号U2：U2=(1-a)U(x,y+1)+a*U(x+1,y+1)U2=(1-a)U(x,y+1)+a*U(x+1,y+1)(xm,ym)在(xm,y)和(xm,y+1)之间，可以按距离b求得U(xm,ym)U(xm,ym)=(1-b)*(1-a)*U(x,y)+(1-U(xm,ym)=(1-b)*(1-a)*U(x,y)+(1-b)*a*U(x

11、+1,y)b)*a*U(x+1,y)+b*(1-+b*(1-a)*U(x,y+1)+a*b*U(x+1,y+1)a)*U(x,y+1)+a*b*U(x+1,y+1)3)双三次插值法:Photoshop中的分辨率插值方法n实践：比较实践：比较photoshop中几种插值中几种插值分辨率的效果分辨率的效果 位深度位深度位深度表示一个扫描设备可以在它扫描的每个位深度表示一个扫描设备可以在它扫描的每个像素上检测出的最大颜色和灰度级，即每个像素储像素上检测出的最大颜色和灰度级，即每个像素储存信息量的多少。当位深度增加时，至少从理论上存信息量的多少。当位深度增加时，至少从理论上来说扫描设备可以捕获的细节数

12、量也会增加。来说扫描设备可以捕获的细节数量也会增加。指图像边缘过渡像素的多少，清晰度高的扫描仪输出的指图像边缘过渡像素的多少，清晰度高的扫描仪输出的图像锐利，线条平直且黑白反差大。一个图像清晰与否表现图像锐利，线条平直且黑白反差大。一个图像清晰与否表现在以下现象上：在以下现象上：图像层次的质感的细微精细程度。图像层次的质感的细微精细程度。图像颜色的过渡轮廓边界处的虚实程度，也称为锐图像颜色的过渡轮廓边界处的虚实程度，也称为锐度。度。其实就是边界颜色渐变的宽度。清晰度越高，其实就是边界颜色渐变的宽度。清晰度越高，这种渐变宽度也越小。这种渐变宽度也越小。清晰度清晰度人眼清晰度增强的特性人眼清晰度增

13、强的特性人眼对图像细节边缘具有自动提升反差的特性清晰度增强清晰度增强虚光蒙版法虚光蒙版法Photoshop中的虚光蒙版法中的虚光蒙版法清晰度增强清晰度增强卷积锐化法卷积锐化法采用一个3*3个系数组成的矩阵（称为“卷积核”），与3*3个图像数据位置对应，把图像像素数据与对应位置上的系数相乘，再把9个乘积加起来，作为中心点处理后的新像素数据。-1.0 0.0 -1.0 0.0 5.0 0.0-1.0 0.0 -1.0特点：特点：“突出自我，压低邻居突出自我，压低邻居”的的“自私自私”性能性能3 3、扫描参数的控制与色彩校正、扫描参数的控制与色彩校正 扫描分辨率的设定扫描分辨率的设定调幅加网调幅加网

14、，作为现在使用最普遍的加网方式，其网，作为现在使用最普遍的加网方式，其网点的位置和角度是固定的，通过网点的大小变化获得连点的位置和角度是固定的，通过网点的大小变化获得连续调的复制效果。续调的复制效果。量原稿而行量原稿而行不要使用内插分辨率不要使用内插分辨率 按照整除分辨率和整除放大倍数扫描按照整除分辨率和整除放大倍数扫描扫描分辨率的设定原则扫描分辨率的设定原则线条稿线条稿是扫描技术中的一个难点，指只有黑白两是扫描技术中的一个难点，指只有黑白两色的原稿，如工程技术图纸、黑白文字版面等。扫描色的原稿，如工程技术图纸、黑白文字版面等。扫描时要将扫描模式设成线条稿方式，生成的图像只有一时要将扫描模式设

15、成线条稿方式，生成的图像只有一位深度，即黑白两色。位深度，即黑白两色。对线条稿件的扫描一般都是用对线条稿件的扫描一般都是用扫描仪的最高光学分辨率进行。扫描仪的最高光学分辨率进行。扫描仪的光敏器件和照相胶片十分相似，不同的扫描仪的光敏器件和照相胶片十分相似，不同的曝光量能够产生不同的电压输出。合理地使用曝光量曝光量能够产生不同的电压输出。合理地使用曝光量可以整体地移动原稿的密度范围。可以整体地移动原稿的密度范围。曝光量的调整曝光量的调整原稿曝光量的评估。原稿曝光量的评估。调整扫描仪的曝光量就是对原稿曝光量情况的补调整扫描仪的曝光量就是对原稿曝光量情况的补充调整，以达到更加充分地采集原稿信息的目的

16、。充调整，以达到更加充分地采集原稿信息的目的。分别调整红、绿、蓝通道原色曝光量。可以使用分别调整红、绿、蓝通道原色曝光量。可以使用调整曝光量的办法来纠正图像中整体色偏。调整曝光量的办法来纠正图像中整体色偏。曝光量的调整原则曝光量的调整原则 在扫描仪控制软件中，对图像的层次和颜色所在扫描仪控制软件中，对图像的层次和颜色所做的调整工作称为前端校正。做的调整工作称为前端校正。色彩校正色彩校正扫描仪的前端校正扫描仪的前端校正扫描仪性能测试扫描仪性能测试（1）分辨率（2）色彩还原能力默认值扫描的结果反映了扫描仪捕捉色彩的能力。一次色二次色三次色RGBRGBRGB000012812812812812800128012825512812825500255025512812825512801280025525512825525502550128012825512812812800128025525512825525500255012825525512825502552552552552551280255255012812801282550（3 3）动态范围）动态范围 安装装有原稿的滚筒关门滚筒预扫白平衡定标裁切图片输入数据参数白场定标图片预扫黑场定标灰平衡校正清晰度校正自动灰色校正色彩校正层次校正精确扫描扫描结束拆除滚筒卸下原稿 扫描仪操作步骤扫描仪操作步骤