多媒体技术及应用第三章

第三章多媒体图像处理技术第三章图像处理技术主编：马武第三章图像处理技术学习目标理解颜色的基本理论知识；理解图像的基本概念；了解常见图像文件的格式及其特点；掌握PhotoShop处理图像的基本操作和图像的编辑技术。第三章图像处理技术图像概述颜色通常可以分为非彩色和彩色两种类型。非彩色包括黑色、白色和介于两色之间深浅不一的灰色，其它的颜色均属于彩色。3.1.1图像的颜色第三章图像处理技术亮度色调饱和度1．颜色的三要素第三章图像处理技术．三基色原理任何一种颜色都可以用红、绿、蓝这3种基本颜色按不同比例混合得到，同样，任何色光都可以分解成这3种颜色光，这就是所谓的三基色原理。实际上，基本颜色的选择并不是唯一的，只要颜色相互独立，任何一种颜色都不能由另外2种颜色合成，就可以选择这3种颜色为三基色。然而由于人眼对红、绿、蓝3种颜色光最为敏感，所以通常都选择它们作为基色。第三章图像处理技术由于各种颜色都可以用三种基色混合而成，基于三基色原理，人们还提出了相加混色和相减混色的理论。(1)相加混色把3种基色光按不同比例相加称之为相加混色。三基色混合的比例决定混合色的色调，当三基色的比例相同时得到的是白色。三基色进行等量相加混合得到颜色的关系如：红色+绿色=黄色，红色+蓝色=品红，绿色+蓝色=青色，红色+绿色+蓝色=白色，红色+青色=绿色+品红=蓝色+黄色=白色等等。（2）相减混色相减混色利用了滤光特性，即在白光中减去一种或几种颜色而得到另外的颜色。比如黄色=白色－蓝色，红色=白色－绿色－蓝色等。第三章图像处理技术．颜色空间颜色空间是颜色描述的一种方法，也称为颜色模型。在计算机和多媒体系统中，表示图像的颜色常常涉及不同的颜色空间，如RGB颜色空间、CMY颜色空间、YUV颜色空间等。不同的颜色空间有各自的特点，分别有不同的应用场合。第三章图像处理技术（1）RGB颜色空间利用红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）3种颜色来表示所有颜色的方法称为RGB颜色空间。计算机系统中的彩色图像一般都用R、G、B等3个分量表示，分别对应红、绿、蓝3种颜色。（2）CMY颜色空间利用青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）3种颜色来表示所有颜色的方法称为CMY颜色空间。（3）YUV颜色空间在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD（电荷耦合器件）摄像机。这些设备把摄取的彩色图像信号经过分色、放大和校正得到R、G、B三基色，再经过矩阵变换得到的亮度信号Y和两个色差信号U（R-Y）与V（B-Y），最后发送端将这3个信号分别进行编码，用同一信道发送出去，这就是所谓的YUV颜色空间。第三章图像处理技术．真彩色和伪彩色（1）真彩色真彩色是指组成一幅彩色图像的每个像素值中有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示的基色强度，这样表示的颜色称为真彩色。在计算机系统中，如果把R、G、B分量都用8位字长来表示，就可生成28×3＝16777216种颜色，每个像素的颜色都是由其中的数值直接决定的。这样得到的颜色在人眼能分辨的范围内可以完全反映原图像的真实色彩，所以叫真彩色。（2）伪彩色伪彩色是相对于真彩色而言的。在计算机系统中，为了减少彩色图像的存储空间，在生成图像时，对图像中不同颜色进行采样，产生包含各种颜色的颜色表，即颜色查找表。图像中每个像素的颜色不是由三个基色分量的数值直接表达，而是把像素值作为地址索引，在颜色查找表中查找这个像素实际的R、G、B分量值。这样表示的颜色被称为伪彩色。第三章图像处理技术图像的分辨率图像的分辨率是指组成一幅图像的像素密度，是衡量图像质量最基本的标准。分辨率用单位面积内水平和垂直方向所包含的像素数表示，即每英寸多少点（dpi）。例如，用300dpi的标准扫描一幅2×2.5英寸大小的彩色照片，就能得到一幅600×750个像素点的图像。对同样大小的一幅图，如果组成该图像的像素数目越多，则图像的分辨率越高，图像看起来就越细腻、逼真。因此，不同的分辨率决定不同的图像清晰度。第三章图像处理技术图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。图像分辨率确定的是组成一幅图像像素数目，而显示分辨率是表示能显示图像的区域大小。当图像分辨率大于显示分辨率时，在屏幕上只能显示图像的一部分；当图像分辨率小于屏幕分辨率时，显示的图像只占屏幕的一部分。第三章图像处理技术图像的深度图像深度是指记录每个像素信息所占二进制数的位数。图像深度确定了彩色图像的每个像素所能显示的颜色数，因而决定了彩色图像中可能出现的最多颜色数或灰度图像中的最大灰度等级。如果一幅图像的图像深度为n位，则该图像的最多颜色数或灰度级为2种。n第三章图像处理技术图像的种类计算机中显示的图像一般可以分为矢量图和位图两大类。（1）矢量图矢量图使用由线连接的点来描述图像，图像的元素是点和线。矢量图形先被分解为单个的线条、文字、圆形、矩形等图形元素，再利用代数表达式分别表示每个元素。这些图形元素都具有各自的颜色、形状、大小等属性，在图像中是相对独立的实体。由于矢量图形可通过数学公式计算获得，所以矢量图形文件体积一般较小。（2）位图位图图像也叫点阵图像或绘制图像，是由像素点按照一定的顺序排列组成的。这些点以不同的排列顺序和颜色来表示图像。第三章图像处理技术类型文件内容存储量显示速度几何变换应用特点矢量图表达式与图的复杂度有关图越复杂，需执行的指令越多，显示越慢不失真易于编辑位图点阵与图的尺寸有关与组成图的元素数量有关失真视觉效果好，编辑较麻烦矢量图与位图比较表第三章图像处理技术数字化图像计算机的工作方式决定了计算机存储和处理的图像信息都是数字化的，即以二进制代码序列表示图像信息。因此通过多媒体计算机系统存储或处理的图像信息，必须要转换为二进制代码的形式，即数字图像信息。把图像信息转换成计算机能够识别的数字代码格式的过程称为图像的数字化。数字化过程分为采样与量化两个步骤。采样实质上就是要用多少个点来描述一张图像。比如，一幅分辨率为640×480的图像，就表示这幅图像是由307200个点组成。量化是指要使用多大的数值来表示图像采样之后的每一个点。这个数值限定了图像上所能显示的颜色总数。第三章图像处理技术图像的压缩数字图像的分辨率越高、图像深度越深，效果就越逼真，但是数据量也会越大。由于数字图像中数据的相关性很强，或者说数据的冗余度很大，因此对数字图像进行大幅度的数据压缩是完全可能的。而且人的视觉系统有一定的局限性，即使压缩前后的图像有一定程度的失真，只要限制在一定的范围之内，也丝毫不会影响图像的使用。数据压缩可分成两类，一类是无损压缩，另一类是有损压缩。1．图像压缩的必要性第三章图像处理技术．静态图像的压缩标准目前静态图像通用的编码及压缩标准是JPEG算法标准。JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是一个由ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态和数字图像数据压缩编码标准，其开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像，又可用于彩色图像。JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是以离散余弦变换（DiscreteCosineTransform，DCT）为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。第三章图像处理技术常见的图像文件格式BMP格式JPEG格式GIF格式TIFF格式PNG格式PSD格式第三章图像处理技术数字图像的获取拍摄视频截图屏显抓图软件制图硬件制图网上下载扫描第三章图像处理技术数字图像处理软件PhotoShopFireworksCorelDrawACDSeeUleadPhotoImpact第三章图像处理技术数字图像的处理PhotoShop是Adobe公司推出的图像处理软件，它功能强大、操作简单、界面友好，被广泛地应用到广告设计、图书封面设计、网页图像制作、照片处理及印刷等各个领域。现在PhotoShop已经成为图像处理应用领域不可缺少的基本工具软件。就目前而言，使用PhotoShop进行简单的图像处理和制作已经成为图像处理技术的一种基本技能。3.3.1PhotoShop简介第三章图像处理技术工作界面第三章图像处理技术工作界面菜单栏属性栏工具箱工作区调板第三章图像处理技术工具箱第三章图像处理技术①选框工具选框工具中常用的有矩形选框和椭圆形选框，用来在图像中选择一个矩形或圆形的区域以供操作处理。②移动工具用于移动被选中的区域，对应的操作是鼠标拖动。如果按住键盘上“shift”键再使用鼠标拖动选取区域，可以沿标准的45度角方向移动选区；按住键盘上“Alt”键拖动选区，则移动的是所选区域的图像信息复制，原选区保持不变。③套索工具套索包含三个工具：一个是不规则套索，用于选中任意形状的区域；第二个是多边形套索，用于选择规则多边形的区域；另外一个是磁性索套工具，用于选择两边颜色值差别较大对象的轮廓边沿。④魔棒工具用于选取具有相同或相近的颜色值的区域，而选择区域范围是根据魔棒工具选项中的容差值来设置的。工具箱第三章图像处理技术⑤仿制图章用于复制某个图像区域。⑥画笔工具PhotoShop为用户提供了各种各样的画笔工具其中画笔用于绘制柔和的线条，铅笔用于绘制硬线条。⑦文字工具文字工具可自动创建一个新的图层并在其中生成文本，或者说PhotoShop中的文字信息保存在单独的图层中，这样更有利于文本的编辑。⑧渐变工具渐变工具可根据属性栏的各项属性值的设定，得到千变万化的渐变效果。⑨油漆桶工具在选区中填充所选的颜色。⑩缩放工具缩放工具用来调整图像的显示比例。第三章图像处理技术文件操作启动PhotoShop软件后，工作区没有被显示。如果需要新建一个图像文件，其操作步骤如下：①选择“文件|新建”命令，弹出如图所示的“新建”对话框。②在“名称”文本框中输入文件名为新文件命名。1.新建文件第三章图像处理技术④在“颜色模式”下拉选择列表框中选择颜色模式，一般选择RGB颜色模式（默认选择）。⑤在“背景内容”下拉列表框中设定新图像的背景层颜色。⑥单击“好”按钮，完成新图像文件的创建。新建图像文件第三章图像处理技术若需要对已