第三讲图形图像处理技术

第三讲图形图像处理技术内容摘要：

何图形对象，文件中存储的是对应的绘制命令和参数，因此数据量很小， 图形与分辨率无关，使用者可以任意进行变形重组而不改变它的光滑程度和清晰程度。 矢量图能精确的表示三维景物，并通过计算机生成所需的不同视图，还能方便 地对每个图像元素进行编辑修改。 图形不能由扫描仪或数码相机输入，而必须用 Illustrator、 CoreDraw 等图形创作软件创作。 而位图处理的基本单位是像素，文件中存储的也是像素，因而文件的数据量巨大。 图像有固定的分辨率，放大或缩小都会造成图像失真。 放大时，由于要增加像素，而这些增加的像素不一定和原图像协调，所以看起来图像边缘会呈现扭曲、锯齿状；图像一般通过扫描仪或数码相机输入，也可以通过一些绘图软件如 Photoshop、 Painter 等直接在电脑上绘制。 图像 能真实地表现自然景物，生成图像时并不需要复杂计 算。 四、 图像的数字化过程 图像数字化是计算机图像处理之前必做的基本步骤，现实中的图像是一种模拟信号， 在其自然形式下，物理图像（景物、图片）并不能直接与由计算机进行处理。 图像数字化的目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的显示和存储格式，即特定的连续数字。 图像的数字化过程分为采样、量化和编码三个步骤。 图像的采样 图像采样就是把图像分割成为一系列小区域，用特定的数值来表示每一个小区域的亮 8 度、色彩等特征，这些小区域称之为像素点。 由于图像是一种二维分布的信息，所以具体的 做法就是对图 像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，被分割的图像若水 平方向有 M 个间隔，垂直方向上有 N 个间隔，则一幅图像画面就被表示成 M N 个像素构 成的离散像素点的集合， M N 称为图像的分辨率。 采样频率是指采样的次数 的大小 ，它反映了采样之间的间隔大小。 在进行采样时，采样频率是影响图像质量的重要指标，它决定了采样后所得到的图像是否能真实地反映原图像 的程度。 采样频率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量就越高，但存储量就越 大。 采样时，对于黑白图像，得到各个像素点的亮度值；而彩色图 像的每个像素点则分解成 R、 G、 B 三种基色，每一种基色的数据代表特定的颜色强度，当这三种基色的数据在计算 机中重新混合时会显承出原来的颜色。 图像的量化 图像的量化就是将取样后图像的每个样点的取值范围分成若干区间，并仅用一个数值代表每个区间中的所有取值。 在量化时所确定的离散取值个数称为量化级数，表示量化的亮度值 (或色彩值 )所需的二进制位数称为量化字长，也称 色彩 深度。 例如，对于一个黑白图像 (灰度图像 )，若只有黑白之分，则可用“ 0”或“ 1”两个位 (1 个位 )来表示，这种图称为二值图，量化级数为 2，量化字长为 l。 当量化字长为 8时，可表示 256 级的灰度值。 彩色图像的表示取决于它所选用的色彩空间，可用几个分量的量化值来表示。 对于单色灰度图像，只有一个位平面。 彩色图像若用 RGB 三个分量来表示，则有三个位平面，其颜色深度为该图像的所有位平面的颜色深度之和。 量化字长越大，就越能真实反映图像的原有效果，但得到的数字 图像 的容量就越大。 图像的编码和压缩 图像的编码就是按照一定的格式把图像经过采样和量化得到的离散数据记录下来。 图像中的 9 分辨率越高，图像的深度越大，则图像的数据量就越大。 数字化后得到的图像数据量 十 分巨大，必 须采用压缩技术进行编码，减少图像信息的数据量。 小房子图片的还原动画演示 —— 位图数字化过程的逆过程 一行二进制数字 → 二进制矩阵 → 像素矩阵 → 图像 静止图像的数字化过程：  第一步：拆解像素 —— 将画面拆分为像素矩阵。 （像素是构成图像的基本单元，是最小不可再分的单元）  第二步：将每个像素的色彩（亮度）用二进制数字表示。  第三步：将像素矩阵中的数字按照一定顺序排列起来，这个过程也可以称为扫描。 五、图像的主要性能参数 分辨率 分辨率用于衡量图像细节的表现能力。 在图形图像处理中，常常涉及到的分 辨率概念有以下几种不同的形式。 1） 图像分辨率 图像分辨率是指确定组成一幅图像的像素数目。 以水平的和垂直的像素点表示。 图像分辨率是指单位图像线性尺寸中所包含的像素数目，通常以像素 /英寸（ PPI）为计量单位。 打印尺寸相同的两幅图像，高分辨率的图像比低分辨率的图像所包含的像素多。 例如，打印尺寸为 1 平方英寸的图像，如果分辨率为 72PPI，包含的像素数目为 72*72=5184， 如果分辨率为 300PPI，图像中包含的像素数目则为 90000。 高分辨率的图像在单位区域内使 用更多的像素表示，打印时它们能够比低分辨率的图像 重现更详细和更精细的颜色变化。 要注意的是，如果原始图像的分辨率较低，由于图像中包含的原始像素的数目有限，因此，简单地提高图像分辨率不会提高图像品质。 2）显示分辨率 显示分辨率是指 显示器 显示图像区域的大小，即构成全屏显示的像素点的个数。 以水平和垂图像像素尺寸 图像输出尺寸 图像分辨率 10 直像素表示。 如 800 600，是指屏幕水平方向有 800 个像素点，垂直方向有 600 个像素点。 在同样大小的显示器屏幕上，显示分辨率越高，像素的密度越大，显示的图像越精细。 标屏 分辨率 宽屏 分辨率 QVGA 320240 WQVGA 400240 VGA 640480 WVGA 800480 SVGA 800600 WSVGA 1024600 XGA 1024768 WXGA 1280768/1280800 SXGA 12801024 WXGA+ 1440900 SXGA+ 14001050 WSXGA+ 16801050 UXGA 16001200 WUXGA 19201200 QXGA 20481536 WQXGA 25601536 3）打印分辨率和扫描分辨率 打印机分辨率又称为输出分辨率，是 指在打印输出时横向和纵向两个方向上每英寸最多能够打印的点数，通常以“点 /英寸”即 dpi（ dot per inch）表示。 打印分辨率是衡量打印机打印质量的重要指标，它决定了打印机打印图像时所能表现的精细程度，它的高低对输出质量有重要的影响，因此在一定程度上来说，打印分辨率也就决定了该打印机的输出质量。 分辨率越高，其反映出来可显示的像素个数也就越多，可呈现出更多的信息和更好更清晰的图像。 打印分辨率一般包 括纵向和横向两个方向，它的具体数值大小决定了打印效果的好坏与否。 需要指出的是，印刷行业计算的网点大小（ Dot）和计算机屏幕上显示的像素（ Pixel）是不同的。 扫描分辨率是指每英寸扫描所得到的点，单位也是 dpi，它表示一台扫描仪输入图像的精细程度，数值越大，表示被扫描的图像转化为数字图像越逼真，效果越好。 颜色深度 颜色深度是指记录每个像素所使用的二进制位数，对于彩色图像来说，颜色深度决定了该图像可以使用的最大颜色数目：对于灰度图像来说，颜色深度决定了该图像可以使用的亮度级别数目。 颜色深度值越大，显示的图像色彩越丰富，画面越好，但数据量也随之增长。 当图像的颜色深度达到或超过 24 时， 这样产生的颜 色称为真彩色。 例如，图像深度为 24， 11 用 R： G： B＝ 8： 8： 8 来表示颜色，则 R、 G、 B 各占用 8 位来表示各自基色分量的强度，每个基色分量的强度等级为 28=256 种。 可以表示的颜色数达到 224=16777216 种， 16M 种色彩。 这样得到的颜色可以。