多媒体图像处理技术

多媒体图像处理技术内容摘要：

DX)进行视频截图也非常方便。 3．屏显抓图 屏显抓图是针对计算机操作系统而言的，指抓取屏幕当前显示的内容并保存为一张静态的图片的操作过程。 在计算机操作比如制作多媒体课件中经常需要屏显抓图，这也是我们常用的图像获取方式。 屏显抓图的操作方法十分简单。 首先要保证有用的图像信息毫无遮盖地显示在当前的屏幕上，按 Print Screen 键，此时屏幕显示的信息被保存在操作系统的剪贴板中，选择 windows 操作系统的【开始】→【程序】→【附件】→“画图” 命令，运行“画图”工具软件，或者运行 Photoshop 等图像处埋软件并新建一个空白文件，按快捷键【 Ctrl+V】把图像粘贴到软件中，最后再为其命名、保存就可以了。 屏显抓图所得到的图像区域是整个屏幕区域，分辨率等同于屏幕显示分辨率。 所以得到的图像信息往往需要利用图像处理软件对其进行再处理。 现在网上有许多体积很小的抓图软件，虽名不见经传，却非常实用。 比如 EPSnap 软件，功能主要有捕捉屏幕的规则或不规则区域、捕捉网页全图、捕捉单个窗口和捕捉视频画面等。 4．软件制图 在图像处 理软件中，都提供了制作图形、图像的基本工具，但利用图像处理软件制作精美的图片，不但工作量极大，而且实用意义很小。 软件制作图像主要指绘制矢量图形，如工程图纸、地图等，在这个领域比较著名的软件有 CorelDraw、 FreeHand 等。 5．硬件制图 硬件绘制需要软、硬件两方面的支持，常见的硬件如数字化仪和光笔，在使用前需要安装驱动程序。 数字化仪是在专业应用领域中一种用途非常广泛的图形输入设备，它的主体是由电磁感应板和游标组成的。 在电磁感应板上移动游标到指定位置，并将十字叉的中心点对准某 一点位，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的位置坐标值排列成一组有序信息，然后通过接口 (多为串口 )传送到计算机。 在许多专业应用领域中，需要绘制面积很大的图纸，仅靠 CAD 系统是很难完成图纸绘制的，并且由于绘制时显示设备的局限，在精度上也很容易出现较大的偏差。 因此可以利用数字化仪来满足绘制需求。 光笔是一种与显示器或特殊的书写板配合使用的输入设备。 其形状类似常用的书写笔，通过数据线与计算机相连。 使用时，用光笔指向屏幕或书写板上的某一点，可以在屏幕或书写板上进行作图或改图等操作。 6．网上下载 从网上搜索并下载图片是我们获取图像的重要途径。 互联网上有丰富的图像素材资源，很多网站都提供图片下载的服务，可以直接从网站的资源库中下载图片。 而对于网页上显示的图片，可以在图片上右击，在弹出的快捷菜单中选择“图片另存为”命令，这时会弹出对话框，要求指定保存路径和文件名，按要求输人并单击【确定】按钮，就能把图片下载到计算机中了。 7．扫描 扫描也是获取图像的一种常用手段，通常用于获取纸质图像信息。 扫描设备可以将它所辨识的图像信息直接传输到计算机中，常见的扫描设备有扫描仪、激光打印一体机等。 三、 图像压缩方法概述 1．图像压缩编码的发展 第一代图像编码技术是 Shannon(香农 )于 1948 年在他的经典论文《通信的数学原理》中首次提出的，与此同时提出的还有信息率失真函数的概念。 1959 年，他又进一步确立了码率失真理论，从而奠定了信息编码的理论基础。 此后，图像压缩编码理论和方法都有很大发展，主要的编码方法有预测编码、变换编码和统计编码，也称为三大经典编码方法。 第二代图像编码技术是 Kunt 等人于 1985 年提出的，他们认为图像编码不局限于信息论的框架，要求充分利用人的视觉 、生理、心理和图像信源的各种特征，才能获得较高的压缩比。 这类编码技术的代表性方法有子带图像编码。 第三代图像编码技术是指标准化的压缩编码技术。 图像编码的研究内容是图像数据压缩，其主要应用领域是图像通信和图像信息存储。 当需要对所传输或存储的图像信息进行高比率压缩时，必须采取复杂的图像编码技术。 但是，如果没有一个共同的标准，不同系统之间不能兼容，各系统之间的连接将十分困难。 因此，近年来，国际标准化组织 (ISO)、国际电工委员会 (IEC)以及国际电信联盟电信标准部 (ITU— T)已经制定了一系列静止图像和运 动图像编码的国际标准，如 JPEG 标准、 MPEG 标准和 H． 261 标准。 由于这些国际标准的出现，图像编码尤其是视频图像压缩技术得到了飞速发展。 图像压缩编码技术总的来说就是利用图像数据固有的冗余性和相干性，将一个大的图像数据文件转换成较小的同性质的文件。 两个文件的大小之比 (压缩比 )确定了压缩的程度。 以压缩后的文件能否准确恢复原文件为界，将图像压缩编码技术分为无失真编码技术和有失真编码技术。 2．无失真编码方法 无失真编码方法又称可逆编码方法或无损压缩。 这类编码在压缩时不丢失数据，解压缩后 的还原图像与原始图像完全一致，但它不能提供较高的压缩比。 如霍夫曼编码、行程编码、算术编码等。 (1)霍夫曼编码在无失真编码方法中，霍夫曼编码是一种比较有效的编码方法。 霍夫曼编码是一种长度不均匀的、平均码率可以接近信息熵值的一种编码。 它的编码思想是：对于出现概率高的信息采用字短的码，对于出现概率低的信息采用字长的码，以达到缩短平均码长，从而实现数据的压缩。 霍夫曼编码的最高压缩比可达到 8： 1。 (2)行程编码 行程编码是相对简单的一种无失真编码方法。 它的编码思想是：将相同的连续符号串用一个符号 和串长的值来代替。 比如有一个符号串“ 777779999999555555”，则其行程编码为 (7， 5)(9，7)(5， 6)。 压缩前的符号串串长是 18，压缩后只需用 6 个字符或数值来表示，显然数据得到了压缩。 行程编码对传输误差很敏感，一个符号出错会影响整个编码效果，克服的办法是采用行同步或列同步，使其误差被控制在一行或一列之内。 (3)算术编码 算术编码是统计编码的一种，它的编码思想是：将被编码的信息表示成实数轴上 O 和1 之间的间隔，信息越长，间隔越小，表示这一间隔所需的二进制位数就越多。 由于行程编码的某 些方面优于霍夫曼编码，因此，在 JPEG 标准的扩展系统中，算术编码已经取代了霍夫曼编码。 3．有失真编码方法 有失真编码方法又称不可逆编码方法或有损编码。 这类编码在压缩时舍弃部分数据，解压缩后的还原图像与原始图像存在一定的误差，但视觉效果一般可以接受，即主观图像是令人满意的，能满足具体应用的要求，且可以提供较高的压缩比。 如预测编码、变换编码、矢量量化编码、子带图像编码、小波变换编码和分形图像编码等。 (1)预测编码 如果已知图像一个像素离散值，利用其相邻像素的相关性，预测它的下一个像 素 (水平方向或垂直方向 )的可能值，求其二者差，再量化编码。 预测编码方法计算简单，若采用霍夫曼编码技术，压缩比从 2： 1 到 4： 1 仍有满意的效果。 (2)变换编码 图像经过正交变换后能够实现图像数据压缩的本质在于：经过多维坐标系中的适当坐标旋转和变换，能够把散布在各坐标轴上的原始图像数据在新的适当的坐标系中集中到少数坐标轴上，因而有可能用较少的编码字节数来表示一幅图像，实现图像的压缩编码。 从数学上来看，可用于图像压缩编码的正交变换有很多种，如 Fourie 变换、 walsh Hadamard 变换、 Sine 变 换、 Cosine 变换 (DCT)、 Slant变换、 Haar 变换和 KL 变换等。 (3)矢量量化编码 前面介绍的预测编码、变换编码都属于标量量化，即先将图像经某种映射变换成一个数的序列，然后一个数一个数地进行量化编码。