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1、第3章 数字图像处理技术,3.1 色彩基本知识,3.1.1 色彩三要素 视觉所感知的一切色彩现象，都具有亮度、色调、饱和度三种特性，这三种特性称为色彩三要素，人眼看到的色彩都是这三个要素的综合效果。 1亮度（Lightness） 亮度是指光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。它与被观察物体的发光强度有关。对于不发光的物体，人们看到的是反射光的强度。 2色调（Hue） 色调与物体发射或反射的光波的波长有关。 眼睛通过对不同光波波长的感受，可以区分不同的颜色。 3饱和度（Staturation） 饱和度指的是颜色的深浅程度。它是按各种颜色中掺入白光的程度来表示的。 饱和度还和亮度有关，在饱和的彩色
2、中增加白光的成分，彩色的亮度就会增加，变得更亮，但是它的饱和度降低了。,3.1 色彩基本知识,3.1.2 三基色原理 三基色原理是指自然界常见的各种可见光，都可由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种颜色光按不同比例相配而成。同样，绝大多数可见光也可以分解成红、绿、蓝三种色光。 三基色的选择不是惟一的，但是，三基色的三种颜色必须是独立的。由于人的眼睛对红、绿、蓝三种色光最为敏感，由这三种颜色相配得到的颜色范围最广，因此一般都选红（R）、绿（G）、蓝（B）为三基色。 三基色（RGB）原理是色度学最基本的原理。,3.1 色彩基本知识,3.1.3 图像色彩空间的表示及其关系 1RGB色彩
3、空间 在RGB色彩空间中，图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的色彩称为真彩色。 在多媒体计算机技术中，用的最多的是RGB色彩空间，通过三个分量的不同比例，在显示屏幕上合成所需要的任意颜色，所以不管多媒体系统中采用什么形式的彩色空间表示，最后的输出一定要转换成RGB色彩空间表示。 RGB色彩空间产生色彩的方法称为加色法。没有光是全黑，各种光色按不同强度加入后才产生色彩，当各种光色都加到极限时成为白色，即全色光。,3.1 色彩基本知识,3.1.3 图像色彩空间的表示及其关系 2HSL色彩空间 HSL（Hue、Saturation、Lightn
4、es）色彩空间是用H、S和L 3个参数来生成颜色。其中，H为颜色的色调，改变它的数值可以生成不同的颜色；S为颜色的饱和度，改变它可以改变颜色的深浅；L为颜色的亮度，改变它可以使颜色变亮或变暗。 HSL色彩空间更符合人的视觉特性，更接近人对彩色的认识和解释。对某一颜色，人眼分辨不出其中R、G、B的比例，但可以感觉到它的颜色的种类、深浅和明暗程度。,3.1.4 调色板（Color Palette） 在某些特定的场合需要将真彩色的数字图像转换成具有8位颜色的数字图像，这就需要建立颜色转换的调色板。 调色板实际上是一种颜色速查表，在这个表中，将16M种颜色对应为256或64K种颜色，通过这种对应关系将
5、原来真彩色的数字图像转换为8位或16位颜色的图像。 在调色板中，图像的每个像素值实际上是颜色查找表中的一个索引值或代码，用以存放并索引图像中的颜色。这种用查找映射的方法产生的色彩称为伪彩色。用这种方式产生的色彩本身是真的，不过它不一定反映原图的色彩。如果原图像中的某种颜色没有出现在该表中，则程序将选取现有颜色中最接近的一种，或使用现有颜色模拟该颜色。,3.1 色彩基本知识,3.2.1 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度、色彩等特征。 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，所形成的矩形微小区域，称之为像素点。一
6、幅图像画面可被表示成MN个像素构成的离散像素点的集合， MN称为图像的分辨率。,3.2 图像的数字化过程,3.2.1 图像的采样 在进行采样时，采样频率是影响图像质量的重要指标。采样频率是指一秒钟内采样的次数，它反映了采样之间的间隔大小。采样频率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量越高。采样频率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。,1616像素 3232像素 6464像素,3.2 图像的数字化过程,3.2.1 图像的采样 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
7、据在计算机中重新混合时又显示出原来的颜色。 图像的采样涉及到图像的分辨率这一概念，它是影响数字图像质量的重要因素，不同采样精度所获得的图像分辨率不同，采样后，图像分辨率就表示数字化图像尺寸的大小。,3.2 图像的数字化过程,3.2.2 图像的量化 采样后得到的亮度值（或色彩值）在取值空间上仍然是连续值。把这些连续量表示的像素值离散化为整数值的操作叫量化。 图像量化实际就是将图像采样后的样本值的范围分为有限多个区域，把落入某区域中的所有样本值用同一值表示，是用有限的离散数值量来代替无限的连续模拟量的一种映射操作。 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
8、制位数称为量化字长，也称图像深度。,3.2 图像的数字化过程,3.2.2 图像的量化 一个黑白图像（灰度图像），若只有黑白之分，则可用“0”或“1”两个值来表示，量化级数为2，量化字长为1。当量化字长为8时，可表示256级的灰度值。,1位（2色） 2位（4色） 4位（16色） 8位（256色）,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。,3.2 图像的数字化过程,3.2.3 图像的编码与压缩 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。图像中的分辨率越高，图像的深度越大，则图像
9、的数据量就越大。 一幅未经压缩的数字图像的数据量为： 图像数据量=图像的分辨率图像深度/8 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。压缩编码技术是实现图像传输与存储的关键。 常用的图像压缩编码有预测编码和变换编码。,3.2 图像的数字化过程,3.2.4 数字图像的文件格式 1BMP格式 BMP文件是Windows使用的标准图像文件格式， Windows系统的图标和背景都采用这种格式。 BMP是一种典型的位映射存储形式，它支持 RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式。 2JPEG格式 JPEG是按图像专家联合组制订的压缩标准DCT来压缩存储的图像文件格式，
10、JPEG使用一种有损压缩算法，但是损失很小，以至于人们很难察觉。用户可以根据自己的需要选择JPEG文件的压缩比。JPEG图像文件格式是目前应用范围非常广泛的一种图像文件格式。,3.2 图像的数字化过程,3.2.4 数字图像的文件格式 3GIF格式 GIF（Graphics Interchange Format）是由CompuServe公司为了制定彩色图像传输协议而发的图像格式文件。它最多只能支持256种颜色的调色板，通常用于以较大色块而非连续色阶呈现的图像。在多媒体制作和网页制作中经常用到这种格式的文件。 GIF格式已成为主页图片的标准格式，除了它的文件较小，可以减少下载时间外，另外有3个主要
11、特点： （1）交错显示（2）透明 （3）动画效果 4PSD格式 PSD格式是Adobe公司开发的图像处理软件PhotoShop中自建的标准文件格式，是PhotoShop的默认文件格式，它支持PhotoShop的所有功能，能保存没有合并的图层、通道和蒙板等信息。,3.2 图像的数字化过程,3.2.4 数字图像的文件格式 5PCX格式 PCX是为Zsoft公司研制开发的图像处理软件PC Paintbrush设计的文件格式。 PCX图像文件格式与特定图形显示硬件有关。PCX文件在存储时都要经过RLE压缩，读写PCX时需要一段RLE编码和解码程序。 6 TIFF格式 TIFF（Tag Image Fi
12、le Format）称为标记图像文件格式。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,3.2 图像的数字化过程,3.3.1 数字图像素材的获取 数字图像素材的获取可以根据不同的来源采取不同的方法。 1 利用抓图热键获取图像 2使用扫描仪扫入图像 3使用摄像机捕捉 4使用数字照相机拍摄 5从素材光盘及其他途径获取图像 6利用绘图软件创建图像,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 1Photoshop 7.0中文版的工作界面,工具箱,属性栏,工作窗口,控制面板,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop
13、 7.0及其基本操作 2新建一个文件 要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,“名称”选项后面的文本框中可以输入新建图像的文件名。,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 2新建一个文件 要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,可以在“预设大小”选项后面的下拉列表框中选择固定格式的文件大小,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 2新建一个文件 要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,
14、也可以在“宽度”和“高度”选项后面的数值框内输入需要设置的数值,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 2新建一个文件 要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,“分辨率”选项后面的数值框中可以输入需要设置的分辨率,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 2新建一个文件 要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,“模式”选项用于设定图像的颜色模式,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 2新建一个文件
15、要制作一个新的图像，就要在Photoshop中新建一个图像文件。打开“新建”对话框 。,“图像大小”后面显示当前图像文件的大小,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 3打开现有文件 要打开现有文件，可使用“文件”“打开”命令，弹出“打开”对话框，选取正确的路径、文件类型和想要打开的文件，单击“打开”按钮。 在“文件”菜单中，还有一个与“打开”类似的命令：“打开为”。它可以指定打开文件所使用的文件格式，在打开文件的同时转换文件的格式。 4改变图像的显示比例 当打开一个图像文件时，在工作窗口的标题栏和“导航器”控制面板的左下角，会显示出现该图像的显示比例。,3.
16、3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 5图像尺寸的调整 在平面设计过程中，打开“图像大小”对话框，可以对图像的尺寸进行调整。,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 6恢复操作 如果在图像的编辑过程中出现误操作或对所编辑的效果不满意，可以使用历史记录面板取消误操作或恢复图像编辑过程中的任何状态。如果产生了无可挽回的错误操作，可通过“文件”菜单下的“恢复”命令，恢复到文件打开时的初始状态。,3.3 数字图像处理,3.3.2 Photoshop 7.0及其基本操作 7保存图像效果 要保存一个新建的图像文件或把已经保存过的图像文件保存为一个新文件，可使用“文件”“存储为”命令 。,3.3 数字图像处理,3.3.3 图像的绘制 1选择工具的使用 2填充颜色 3填充图案 4复制图像 5使用渐变工具制作按钮 6使用路径,3.3 数字图像处理,3.3.
