第四章数字图形图像基础

第四章数字图形图像基础杨亚河红河学院多媒体技术基础视觉系统对颜色的感知可见光是波长380nm~780nm之间的电磁波人眼是通过红绿蓝三种锥体细胞感知颜色自然界中任何一种颜色都可以由RGB之和来确定第一节图形图像的基本概念图形及图像图形与图像的区别图形及图像图形(Graphic)一般指计算机生成的各种有规则的图，如：直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线等几何图和统计图。X,YRR,G,B图形及图像图像(Image)是指人们最熟悉的事物，自然界中多姿多彩的景物和生物通过视觉感觉，在大脑中留下了印记，这就是图像。(X,Y)(R,G,B)图形与图像的区别图形的数据信息处理起来更灵活，而图像数据则与实际更加接近。图形图像扫描、三维渲染文字识别、面部识别等第二节图像的种类矢量图形与位图图像灰度图与彩色图图像的基本属性矢量图形与位图图像位图图像是指在空间和亮度上已经离散化的图像。把一幅彩色图分成许许多多的像素，用若干二进制位来表示该像素的颜色、亮度和属性。矢量图形与位图图像矢量图形与位图图像矢量图形是一种抽象化的图像，是把图像按某个标准进行分析而产生的结果。它不直接描述数据的每一点，而是描述产生这些点的过程和方法。是用数学方法来描述一幅图，然后通过一系列计算机指令来生成图形。矢量图形与位图图像矢量图形与位图图像位图图像矢量图形优点显示速度快色彩丰富、逼真可无失真放大容易编辑图形文件较小缺点编辑处理较难图像文件较大显示速度慢不适合记录复杂的彩色照片灰度图与彩色图灰度图彩色图单色图图像的基本属性分辨率显示分辨率：指显示屏上能够显示出的像素数目。屏幕分辨率：指某一种显示方式下，计算机屏幕上最大的显示区域，以水平的和垂直的像素表示。图像的基本属性分辨率图像分辨率:指数字化图像的大小，以水平和垂直的像素点表示。打印分辨率：打印机每英寸可以产生的墨点数像素分辨率：指一个像素的宽和长的比例（也称为像素的长宽比），一般为1：1。图像的基本属性图像深度（像素深度）像素深度是指存储每个像素所用的二进制位数。图像文件的大小文件字节数=图像分辨率（高×宽）×图像深度/8如一幅1024×768大小的真彩色图片所需存储空间大小为：1024×768×24/8=2359296B=2304K=2.25M真彩色、伪彩色与直接色图像文件图像R分量G分量B分量显示器真彩色：RGB三个基色分量直接决定显示设备的基色强度，所产生的彩色。真彩色、伪彩色与直接色图像文件图像G分量B分量R分量彩色查找表像素值显示器伪彩色：每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表的入口地址，去查找R、G、B的强度值，用该R、G、B强度值产生的彩色。真彩色、伪彩色与直接色图像文件图像G`分量B`分量R`分量彩色查找表显示器G分量B分量R分量真接色：每个像素值分成R、G、B分量，每个分量作为单独的索引值对它做变换，用变换后得到的R、G、B强度值产生的彩色称为直接色。真彩色、伪彩色与直接色图像文件图像R分量G分量B分量图像文件图像G分量B分量R分量彩色查找表像素值显示器显示器图像文件图像G`分量B`分量R`分量彩色查找表显示器G分量B分量R分量无损压缩与有损压缩无损压缩：使用数学方法来表示图像数据中的重复数据以达到减少数据量的目的。可逆压缩无损压缩与有损压缩有损压缩：把图像中超过人眼对细节和颜色的辨认极限的数据去掉的方法来达到减少数据量的目的。不可逆压缩第三节图像的颜色模式颜色的概念几种常见的颜色模式颜色的概念红、绿、蓝三种波长的光是自然界中所有颜色的基础。三基色颜色的概念计算机显示器是通过发射三种不同强度的光束，使屏幕内侧上覆盖的红、绿、蓝荧光材料发光而产生的。三基色几种常见的颜色模式在RGB颜色模式中，可以通过对红、绿、蓝三种颜色的值（亮度）进行组合来改变像素的颜色RGB模式几种常见的颜色模式CMYK的模式是基于色料减色法的色彩模式，采用青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black）四种油墨来组合出任意一幅彩色图像。颜料或染料的色彩与色光不同，它们通过吸收补色光，反射其本身的色光而呈现颜色的。主要用于打印色彩。CMYK模式几种常见的颜色模式RGB和CMYK与设备相关，而LAB模式是设备无关的色彩空间。LAB模式是在不同颜色模式之间转换时使用的内部颜色模式。LAB的色域最大，其次是RGB模式，色域最小的是CMYK模式。LAB模式LAB几种常见的颜色模式灰度模式：灰度模式中只存在灰度，并使用256级的灰色来模拟颜色的层次，每一个像素都是介于黑色和白色间的256种灰度值的一种。HSB模式就是根据人类对颜色分辨的直观方法，将自然界的颜色看做由色相（Hue）、饱和度（Saturation）、明亮度（Brightness）组成。第四节数字图像文件格式BMP格式BMP格式是Windows操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持。BMP格式支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式，但不支持Alpha通道。特点是包含的图像信息较丰富，几乎不进行压缩，但文件占用了较大的存储空间。PSD格式是图像处理软件Photoshop的专用格式（PhotoshopDocument，PSD）。它里面包含有各种图层、通道等多种设计的样稿，以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。各种图像格式中，PSD的存取速度比其他格式快很多。但目前出Photoshop以外，只有很少的几种图像处理软件能够读取格式。TIFF格式TIFF全称是TaggedImageFileFormat（标记图像文件格式）。它是由Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌面出版系统研究开发的较为通用的图像文件格式。TIFF格式跨平台的格式适用于广泛的应用程序，它与计算机的结构、操作系统和图形硬件无关。因此，大多数扫描仪部能输出TIFF格式的图像文件。支持多种图像模式TIFF支持任意大小的图像，从二值图像到24位的真彩色图像（包括CMYK图像、索引图像、灰度图像和RGB图像），支持灰度图像，也支持在VGA上最常见的调色板式图像。TIFF格式支持Alpha通道TIFF格式是除Photoshop专用(PSD)格式外少数能保存Alpha通道信息的格式。支持多种压缩编码TIFF格式可以不压缩，也可以选择LZW、ZIP、JPEG图像压缩编码。GIF格式是compuserve公司开发的图像位图文件存储格式，分为Gif87a和Gif89a两种版本。GIF的全称是GraphicsInterchangeFormat，可译为图形交换格式，用于以超文本置标语言（HypertextMarkupLanguage）方式显示索引彩色图像，在因特网和其他在线服务系统上得到广泛应用。GIF格式文件体积小使用LZW压缩算法，是一种无失真压缩算法。索引彩色模式由一个最多256种颜色的调色板实现。支持透明背景支持简单动画GIF89a可以在一个文件中存放多幅彩色图形、图像，以制作简单动画。支持流式读写支持逐次逼近显示JPEG格式JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是由联合图片专家组(由ISO与IEC两个组织联合组成的专家组)开发的静态图像数据压缩标准。它定义了图片、图像的共用压缩和编码方法，这是目前为止最好的压缩技术。JPEG格式JPEG格式利用人的视觉系统特性进行压缩的一种有损压缩算法，其压缩效果比GIF的LZW算法好。支持包括CMYK图像、灰度图像和RGB图像。支持24位真彩色PNG格式PNG（PortableNetworkGraphics）流式网络图形格式，是Macromedia公司的Fireworks软件的默认格式。PNG是目前保证最不失真的格式，它汲取了GIF和JPEG二者的优点，存贮形式丰富，兼有GIF和JPEG的色彩模式，其图像质量远胜过GIF，与GIF不同的是，PNG图像格式不支持动画。PNG格式PNG格式保留GIF格式以下特性：•可使用256色彩色查找表•支持流式读写特性•支持逐次逼近显示•支持透明背景•使用无损压缩算法LZ77派生的压缩算法PNG格式PNG格式增加以下GIF格式没有的特性：•48位真彩色图像•16位灰度图像•支持Alpha通道信息•加快图像显示的逐次逼近显示方式DXF格式DXF（AutoDeskDrawingExchangeFormat）是AutoCAD中的矢量文件格式，它以ASCII码方式存储文件，在表现图形的大小方面十分精确。许多软件都支持DXF格式的输入与输出，如CoreIDRAW、3DSMAX可被等大型软件调用编辑。CDR格式CDR格式是著名绘图软件CoreIDRAW的专用图形文件格式，由于CoreIDRAW是矢量图形绘制软件。ICO格式ICO是Windows的图标文件格式。WMF格式wmf是MicrosoftWindows中常见的一种图元文件格式，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形往往较粗糙，并且只能在MicrosoftOffice中调用编辑。EMF格式emf是由Microsoft公司开发的Windows32位扩展图元文件格式。其总体设计目标是要弥补在MicrosoftWindows3.1(Win16)中使用的*.wmf文件格式的不足，使得图元文件更加易于使用。