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1、 图形图像处理潘荣江山东大学计算机科学与技术学院 1、图形与图像 图像：直接量化的原始信号形式图像：直接量化的原始信号形式 图像的最小单位是像素图像的最小单位是像素 用于表现自然影像用于表现自然影像 图形：运算形成的抽象化产物图形：运算形成的抽象化产物 图形由具有方向和长度的图形由具有方向和长度的矢量表示矢量表示 用于分析运算结果，简单用于分析运算结果，简单图形表示图形表示Images and Graphics2 获取图像n三维坐标(W1,W2,W3)二维坐标(r,s)nProjection of real world to image plane following the central
2、 projection equation:采样、量化、编码2 levels 16 levels 256 levels5 bit (32色) 4 bit (16色) 3 bit(8色) 2 bit(4色) 1 bit(2色) nPicture Elements: PixelnColor imagesngray-value images nbinary images (e.g., values 1 for black, 0 for white)位图图像位图图像 图像由基本显示单元图像由基本显示单元“ “像素像素” ”构成构成图像像点图像像点8bit ( 28bit ( 28 8= 256 = 25
3、6色色 ) )16bit ( 216bit ( 21616 = 65536= 65536色色 ) )24bit ( 224bit ( 22424 = 16M= 16M色色 ) ) 8 8位图像位图像 1616位图像位图像 2424位图像位图像 二进制位与图像之间二进制位与图像之间存在严格的存在严格的“ “位映射位映射” ”关系关系 像像素素由若干个二进制位进行描述由若干个二进制位进行描述 二进制位代表图像颜色的数量二进制位代表图像颜色的数量 具有位映射关系的图叫作具有位映射关系的图叫作“ “位图位图” ” “ “位图位图” ”特指图像特指图像 Resolution (Resolution (分
4、辨率分辨率) )单位单位图像分辨率图像分辨率 dpidpi的数值越大，图像越清晰的数值越大，图像越清晰dpi (display pixels / inch)dpi (display pixels / inch)每英寸显示的线数每英寸显示的线数300 dpi 96 dpi 21 dpi300 dpi 96 dpi 21 dpidpidpi视觉效果视觉效果清晰度清晰度 绝对清晰度绝对清晰度常见分辨率常见分辨率 平板平板扫描仪：扫描仪：1200 dpi1200 dpi 底片扫描仪底片扫描仪4800 dpi4800 dpi 印刷图片印刷图片普通：普通：300dpi300dpi高精度：高精度：600 d
5、pi600 dpi 显示器：显示器：96 dpi96 dpi 显示用图片：显示用图片：96 dpi96 dpi 动画、视频：动画、视频：96 dpi96 dpi 喷墨打印机：喷墨打印机：7207202880 dpi2880 dpi 激光打印机：激光打印机：6001200 dpi6001200 dpi像素深度 n像素深度是指存储每个像素所用的位数n像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数 ，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数 。n例如，一幅彩色图像的每个像素用R，G，B三个分量 表示，若每个分量用8位，那末一个像素共用24位表 示，就说像素的深度为24，每个像素可以是224=16 7
6、77 216种颜色中的一种。n往往把像素深度说成是图像深度。表示一个像素的 位数越多，能表达的颜色数目就越多。真彩色、伪彩色与直接色 n真彩色(true color) 指在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设备的 基色强度。真彩色图通常是指RGB 8:8:8，即图像的颜色数等于 224，也常称为全彩色(full color)图像。n伪彩色(pseudo color) 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(color look-up table，CLUT)的表项入口地址，去查找一个显示图 像时使用的R，G，
7、B值，用查找出的R，G，B值产 生的彩色称为伪彩色。 n直接色(direct color)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。也就是通 过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换 后得到的R，G，B强度值产生的彩色称为直 接色。nCapturing / Recording format:nSpatial resolution pixel x pixelnPlanesnColor coding bits/pixelnStorage format:n2-dimensional matrix representing pixelsnExample: Bitmap matr
8、ix containing binary valuesnColor image: four important approachesn3 numbers representing intensities for red, green, blue (RGB) or (“true color“ if numbers fine-grained enough, e.g., 8-bit; very common)n3 numbers representing pointers to color table (1 color per entry-R,G, or B)n1 number as pointer
9、 (index) to color table: “color lookup table CLUT“ (most common, apart from true color)ne.g., 8 bit-pointer: 256 colors possibleCLUT-entry 3 Bytes: one for each main color (256-out-of-16Mio)nindex to arbitrary data structures representing colors文件文件颜色与分辨率颜色与分辨率用途用途.GIF256 / 96dpi用于动画、多媒体程序界面，网页界面. B
10、MP. BMP256 224 / * dpi用于Windows环境下的任何场合. TIF256 232 / * dpi用于专业印刷. JPG. JPG216 232 / * dpi用于数字图片保存、传送. TGA256 224 / 96dpi用于专业动画影视制作. PCD216 232 / * dpi用于PHOTO CD 注意：图像文件的扩展名不要轻易修改，否则不能使用注意：图像文件的扩展名不要轻易修改，否则不能使用图像文件图像文件 数字化图像以文件的形式存在，其文件名有严格的约定数字化图像以文件的形式存在，其文件名有严格的约定PSnHistory:n Developed 1984 by Ad
11、oben First time fonts became important to the general publicnFunctionality:nIntegration of high-quality text, graphics and imagesnprogramming languagenfull-fledgednwith variables, control structures and filesnPostscript Level-1:nEarliest version developed in 1980iesnScalable font concept (in contras
12、t to fixed-size fonts available until then)nProblem: no patterns available to fill edges of letters resulting in medium qualitynPostscript Level-2:nHigh-quality pattern fillingnGreater number of graphics primitivesnColor concept both device-dependent or device-independentnFollow-up: Adobes PORTABLE
13、DOCUMENT FORMAT (PDF)GIFnGIF（Graphics Interchange Format）是由 CompuServe公司为了制定彩色图像传输协议而开发 的图像格式文件。n具有支持64000像素的图像，256到16M颜色的调色板 ，单个文件的多重图像，按行扫描迅速解码，有效 地压缩以及与硬件无关等特性。 nGIF文件在存储时都经LZW压缩，可以将文件的大小 压缩至20%-25%。nGIF可用于压缩复杂并极富变化的图像，因此适合于 需要高效率的图像处理。目前，在因特网上，GIF格 式已成为主页图片的标准格式。TIFFTIFF（Tag Image File Format）称为
14、标签图像文件 格式。它是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌面 出版系统研制开发的较为通用的图像文件格式。nTIFF的存储格式可以压缩也可不压缩，压缩的方法 也不只一种。TIFF不依赖于操作环境，具有可移植性。它不仅作 为图像信息交换的有效媒介，更可作为图像编辑程 序的基本内部数据格式，具有多用性。由于PC机和苹果MAC机同时支持TIFF格式，所以如果 制作的图像同时要在PC机及苹果MAC机系统上应用的 话，TIFF格式是个很好的选择。XBM and XPMn在UNIX下存储程序图标或背景图像n不压缩n灰度、256彩色nexample of the UNIX-worldncolor
15、imagesnSome datailsnHot spot: identifies cursor position where mouse selection can be appliednCoded as string array (header and list of strings)nColor substituted by ASCII valuenTransparency color: symbols (“s None”)PBMplusnPBMnPGMnPPMnAnymapn文本/二进制BMPnBMP(Bitmap)文件是一种与设备无关的图像文 件，是Windows软件推荐使用的一种格式，例 如BMP文件用于作为Windows系统的图标和背 景。nBMP是一种典型的位映射存储形式，可达24位 全彩色模式。n为了处理方便，BMP文件都不压缩。BMP图像文件结构 n位图文件头(bitmap-file header) BITMAPFILEHEADERn位图信息头(bitmap-information header) BITMAPINFOHE
