圖形圖像處理技術(shù)

第3章圖形圖像處理技術(shù)3.1圖形與圖像的基本概念

3.2顏色的基本概念與表示方法3.3圖形處理技術(shù)3.4圖像處理技術(shù)3.5常見圖像文件格式

3.6Photoshop圖像處理3.1圖形與圖像的基本概念

3.1.1圖形

在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，一般稱圖形（Graphics）為矢量圖（VectorGraphics）。圖形是用一個(gè)指令集合來描述的。這些指令描述構(gòu)成一幅圖的所有直線、園、圓弧、曲線和矩形等的位置、維數(shù)和大小、形狀、顏色。顯示時(shí)需要相應(yīng)的軟件讀取這些命令，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠聊簧纤@示的形狀和顏色。

產(chǎn)生圖形的程序通常稱為繪圖（Draw）程序。圖形與分辨率無關(guān)，用戶可以將它們縮放到任意尺寸，可以按任意的分辨率打印，而不會(huì)遺漏細(xì)節(jié)或降低清晰度。多用于工程計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫、圖標(biāo)等3.1圖形與圖像的基本概念

3.1.2圖像

圖像是由許多顏色與亮度不同的像素點(diǎn)組成的，位圖。它適合表現(xiàn)：層次細(xì)致、色彩豐富、包含大量細(xì)節(jié)的對(duì)象（如照片）。

圖像與分辨率有關(guān)，用戶將它們縮放或低于創(chuàng)建的分辨率打印時(shí)，將丟失其中的細(xì)節(jié)，并出現(xiàn)鋸齒狀（馬賽克）。圖形與分辨率無關(guān)，用戶可以將它們縮放到任意尺寸，可以按任意的分辨率打印，而不會(huì)遺漏細(xì)節(jié)或降低清晰度。3.2顏色的基本概念與表示方法

3.2.1顏色的基本概念

顏色：人的視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果。物體由于構(gòu)成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，受光線照射后，一部分光線被吸收，其余的被反射或投射出來。

由于物體的表面具有不同的吸收光線與反射光的能力，反射光不同，眼睛就會(huì)看到不同的顏色。

顏色通常使用光的波長來定義，用波長定義的顏色叫做光譜色。國際照明委員會(huì)(CIE)定義了顏色的特性：色調(diào)(hue)、飽和度(saturation)和明度(brightness)。色調(diào)

用于區(qū)別顏色的種類。色調(diào)是視覺系統(tǒng)對(duì)一個(gè)區(qū)域所呈現(xiàn)顏色的感覺。如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、靛、紫等。飽和度顏色的純潔性，用來區(qū)別顏色的程度。當(dāng)一種顏色滲入其他光成分愈多時(shí)，顏色愈不飽和。明度視覺系統(tǒng)對(duì)可見物體輻射或者發(fā)光多少的感知屬性。3.2顏色的基本概念與表示方法

亮度

用反映視覺特性的光譜敏感函數(shù)加權(quán)之后得到的輻射功率.

用單位面積上反射或者發(fā)射的光的強(qiáng)度表示。由于明度很難度量，通?？梢杂昧炼葋矶攘?。

3.2顏色的基本概念與表示方法

3.2.2顏色空間表示與轉(zhuǎn)換顏色常用顏色空間

來表示：

用一種數(shù)學(xué)方法形象化表示顏色，用來指定和產(chǎn)生顏色。顏色

常用代表3個(gè)參數(shù)的3維坐標(biāo)來描述，其顏色就取決于所使用的坐標(biāo)。

3.2顏色的基本概念與表示方法

在顯示技術(shù)和印刷技術(shù)中，顏色空間經(jīng)常被稱為顏色模型。

顏色空間側(cè)重于顏色的表示，而顏色模型側(cè)重于顏色的生成。在一個(gè)典型的多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常常涉及到用幾種不同的顏色空間表示圖形和圖像的顏色，以對(duì)應(yīng)于不同的場(chǎng)合和應(yīng)用，各種顏色空間可以方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。1．RGB顏色空間計(jì)算機(jī)顏色顯示器顯示顏色的原理與彩色電視機(jī)一樣，都是采用紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）相加混色的原理，通過發(fā)射出3種不同強(qiáng)度的電子束，使屏幕內(nèi)側(cè)覆蓋的紅、綠、藍(lán)熒光材料發(fā)光而產(chǎn)生顏色的。

這種顏色的表示方法稱為RGB顏色空間表示:

(3-1)在RGB顏色空間，任意色光F都可以用R、G、B這3色不同分量的相加混合而成，即:

(3-1)任何顏色都可以表示為RGB顏色空間中的一個(gè)點(diǎn)。當(dāng)三基色分量都為0（最弱）時(shí)，混合得到的是黑色光，故黑色在RGB顏色空間中的坐標(biāo)為(0,0,0)，即為坐標(biāo)原點(diǎn)；當(dāng)三基色分量都為1（最強(qiáng)）時(shí)，混合色為白色光，故白色在RGB顏色空間中的坐標(biāo)為(1,1,1)；而紅色、綠色、藍(lán)色的坐標(biāo)分別是（1,0,0）、（0,1,0）、（0,0,1）。2．HSI顏色空間HSI（Hue，SaturationandIntensity）模型中，H表示色調(diào)，S表示飽和度，I表示亮度，

HSI反映了人的視覺系統(tǒng)觀察顏色的方式。

通常把色調(diào)和飽和度通稱為色度，用來表示顏色的類別與深淺程度。

由于人的視覺對(duì)亮度的敏感程度遠(yuǎn)強(qiáng)于對(duì)顏色濃淡的敏感程度，為了便于顏色處理和識(shí)別，人的視覺系統(tǒng)經(jīng)常采用HSI顏色空間，比RGB顏色空間更符合人的視覺特性。2．HSI顏色空間

在圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺中大量算法都可在

HSI顏色空間中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨(dú)立的。在HSI顏色空間可以大大簡化圖像分析和處理的工作量。2．HSI顏色空間RGB顏色空間可與HSI空間相互轉(zhuǎn)換，HSI顏色空間與RGB顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

色調(diào)飽和度亮度任意色光3．YUV顏色空間YUV顏色空間稱為電視信號(hào)彩色坐標(biāo)系統(tǒng)。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常把得到的彩色圖像信號(hào),經(jīng)分色分別放大校正得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R-Y、B-Y，最后發(fā)送端將亮度和色差3個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這就是常用的YUV顏色空間。YUV彩色電視信號(hào)傳輸時(shí)，將R、G、B改組成亮度信號(hào)和色度信號(hào)。對(duì)于PAL制式：將R、G、B3色信號(hào)改組成Y、U、V信號(hào)，Y：信號(hào)亮度，U、V：信號(hào)色差信號(hào)。3．YUV顏色空間采用YUV顏色空間的重要性是它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的。如果只有Y信號(hào)分量而沒有U、V分量，那么這樣表示的圖就是黑白灰度圖。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色信號(hào)。根據(jù)美國國家電視制式委員會(huì)NTSC制式的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)白光的亮度用Y來表示時(shí)，它和紅、綠、藍(lán)3色光的關(guān)系可用如下式的方程描述：

這就是常用的亮度公式。色差U、V是由B-Y、R-Y按不同比例壓縮而成的。YUV顏色空間與RGB顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

3．YUV顏色空間(3-3)(3-4a)（3-4b)4．CMYK顏色空間計(jì)算機(jī)屏幕顯示通常用RGB顏色空間，它是通過相加來產(chǎn)生其他顏色，這種做法通常稱為加色合成法。彩色印刷或彩色打印的紙張不能發(fā)射光線，因而只能使用一些能夠吸收特定光波而反射其它光波的油墨或顏料。

油墨或顏料的3基色是：

青(Cyan)、品紅(Magenta)和黃(Yellow)，簡稱為CMY。理論上，任何一種由顏料表現(xiàn)的顏色都可以用這3種基色按不同的比例混合而成，這種顏色表示方法稱CMY顏色空間表示法。彩色打印機(jī)采用CMY顏色空間，而在印刷工業(yè)上則通常用CMYK表色系統(tǒng)(K表示黑色)，它通過顏色相減來產(chǎn)生其他顏色的，稱這種方式為減色合成法。

CMY空間正好與RGB空間互補(bǔ)，也即用白色減去RGB空間中的某一顏色值就等于同樣顏色在CMY空間中的值。

CMY空間與RGB空間的顏色值互補(bǔ)關(guān)系如表3-1所示。根據(jù)這個(gè)原理，很容易把RGB空間轉(zhuǎn)換成CMY空間。4．CMYK顏色空間表3-1CMY空間與RGB空間的顏色值互補(bǔ)關(guān)系RGB空間值CMY空間值合成的顏色RGB空間值CMY空間值合成的顏色(0,0,0)(1,1,1)黑(1,0,0)(0,1,1)紅(0,0,1)(1,1,0)藍(lán)(1,0,1)(0,1,0)品紅(0,1,0)(1,0,1)綠(1,1,0)(0,0,1)黃(0,1,1)(1,0,0)青(1,1,1)(0,0,0)白理論上，青色(C)、品紅(M)和黃色(Y)能合成吸收所有光線的黑色?，F(xiàn)實(shí)中，所有打印油墨都包含一些雜質(zhì)，這三種油墨合成實(shí)際上產(chǎn)生一種土灰色，必須與黑色油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色。在印刷工業(yè)上通常用CMYK系統(tǒng)在CMY三色基礎(chǔ)上增加了一種黑色K。這里用K表示黑色，而不用Black中的首字母B表示黑色，是為了避免和RGB三基色中的藍(lán)色（Blue，用B表示）發(fā)生混淆。

4．CMYK顏色空間3.3圖形處理技術(shù)3.3.1圖形處理技術(shù)概述圖形通常由點(diǎn)、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線性、線寬等非幾何屬性組成。

用概念或數(shù)學(xué)描述表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)或幾何模型進(jìn)行處理(顯示、存儲(chǔ)、修改、完善等)操作，這樣的過程叫做計(jì)算機(jī)圖形處理。圖形處理研究的方向包括如何通過計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形。研究計(jì)算機(jī)圖形處理的學(xué)科分支叫計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容涉及用計(jì)算機(jī)對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的硬件和軟件兩個(gè)方面的技術(shù):(主要圍繞著計(jì)算機(jī)圖形信息的輸入、表達(dá)、存儲(chǔ)、顯示、變換以及表示物體的圖形的準(zhǔn)確性、真實(shí)性和實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)算法進(jìn)行研究)。

3.3圖形處理技術(shù)3.3.2常用圖形繪制軟件1.

CorelDraw軟件CorelDraw是加拿大Corel軟件公司（官方中文網(wǎng)站http://）的產(chǎn)品。CorelDraw是融合了繪畫與插圖、文本操作、繪圖編輯、桌面出版及版面設(shè)計(jì)、追蹤、文件轉(zhuǎn)換、等高品質(zhì)的輸出于一體的矢量圖繪圖軟件，在工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品包裝造型設(shè)計(jì)，網(wǎng)頁制作、建筑施工與效果圖繪制等設(shè)計(jì)領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。CorelDraw的功能可大致分為兩大類：繪圖與排版。它除了支持矢量圖形處理以外，也支持位圖圖像處理。

3.3圖形處理技術(shù)3.3.2常用圖形繪制軟件2.Illustrator軟件Illustrator是大名鼎鼎的ADOBE公司推出的專業(yè)繪圖工具，是出版、多媒體和在線圖形圖像工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)插畫繪圖軟件。它的優(yōu)勢(shì)在于處理矢量圖形方面，能夠非常精確地控制矢量圖形的位置、大小，是工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的繪圖軟件。它在文字處理和圖表方面也有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是它將矢量圖形、字體和圖表有機(jī)地結(jié)合起來，非常適合于制作海報(bào)、網(wǎng)頁、廣告等宣傳資料。

3.3圖形處理技術(shù)3.3.2常用圖形繪制軟件3.Freehand軟件FreeHand是Macromedia公司的產(chǎn)品。

與前面兩款軟件相比，有它自身的優(yōu)勢(shì)：體積不像Illustrator、CorelDRAW那樣龐大，運(yùn)行速度快。

與Macromedia的其它產(chǎn)品如Flash,Fireworks等相容性極好。Freehand主要具有以下特點(diǎn)：、透視網(wǎng)格功能、即時(shí)打包功能、精繪工具功能、交互變形功能、方便快捷的符號(hào)素材庫、完善的選擇功能、透明功能、放大功能、多頁面管理。

3.3圖形處理技術(shù)3.3.2常用圖形繪制軟件4.高級(jí)編程語言VisualBasicVisualBasic是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，同時(shí)也是一個(gè)高效、實(shí)用的圖形界面軟件開發(fā)環(huán)境。VisualBasic具有很強(qiáng)的圖形圖像處理功能，并廣泛應(yīng)用于圖形設(shè)計(jì)、圖像處理及多媒體技術(shù)的其它領(lǐng)域中。與目前常用的程序設(shè)計(jì)語言相比，VisualBasic6在圖形開發(fā)方面具有如下特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的圖形方法。（2）用戶設(shè)定空間較大。（3）圖形編程不依賴于硬件。（4）開發(fā)流程簡單，易于掌握。3.3圖形處理技術(shù)3.3.2常用圖形繪制軟件5.高級(jí)編程語言MatlabMatlab是一種以矩陣為基本數(shù)據(jù)類型的科學(xué)計(jì)算程序設(shè)計(jì)語言。其功能已經(jīng)大大超出了單純科學(xué)計(jì)算的范圍。除了Matlab具有接近數(shù)學(xué)描述的及簡單語法，它還有豐富的內(nèi)部函數(shù)，方便的矩陣操作，內(nèi)建的復(fù)數(shù)運(yùn)算，完整和詳細(xì)的在線幫助文檔。豐富的擴(kuò)展工具箱。方便強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖形顯示功能。直接調(diào)用Matlab的內(nèi)置圖形函數(shù)即可輕松實(shí)現(xiàn)繪圖。Matlab的圖形函數(shù)可以分為6大類，即：二維圖形函數(shù)、三維圖形函數(shù)、特殊圖形函數(shù)、動(dòng)畫圖形函數(shù)、文件圖形操作函數(shù)、以及GUI圖形函數(shù)。Matlab可以實(shí)現(xiàn)所有方式的圖形繪制（3D，餅圖，矢量場(chǎng)等等）。3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

數(shù)字化后的圖像叫做數(shù)字圖像。

計(jì)算機(jī)圖像處理也叫做數(shù)字圖像處理。數(shù)字化后的圖像是由許多顏色或灰度不同的像素點(diǎn)組成的，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)表示形式是一組二維陣列數(shù)據(jù)，其數(shù)學(xué)模型是一個(gè)二維函數(shù)f(i,j)，i和j是描述點(diǎn)的位置的二維平面的行、列坐標(biāo)。

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

坐標(biāo)取值為非負(fù)整數(shù)，在（i，j）位置處的函數(shù)值f(i,j)反映該位置點(diǎn)的像素顏色或灰度，稱為(i,j)點(diǎn)的像素值，每個(gè)點(diǎn)的像素值的大小由圖像本身決定。

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

圖3-3所示是數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表示形式。當(dāng)一幅圖像每一行有N個(gè)像素、每一列有M個(gè)像素時(shí)，常常將圖像的大小（按像素?cái)?shù)）記為N×M。

屏幕上每個(gè)像素點(diǎn)由于很小，看上去是一個(gè)個(gè)小圓點(diǎn)；放大后實(shí)際上是一個(gè)個(gè)小正方形。3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

在數(shù)字圖像中，一方面，采樣點(diǎn)的數(shù)目是有限的（即圖像大小有限），因此i和j的取值范圍是有限的。在Matlab中表示圖像，行、列下標(biāo)的取值范圍是1～M和1～N的整數(shù)形式。另一方面，由于數(shù)字圖像的顏色值或灰度值是量化的離散值，故函數(shù)值f(i,j)也是有限的。064128168641001680942551006401001280一幅4×4大小的8位灰度圖像的像素值矩陣及其放大圖像A(3,2)=255是最白的點(diǎn)3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

對(duì)于典型的量化位數(shù)為8位的灰度圖像，每一點(diǎn)像素值的取值范圍就是[0,255]范圍的整數(shù),共256個(gè)灰度級(jí)。8位灰度圖像的像素最小值為0（對(duì)應(yīng)最黑點(diǎn)）；像素最大值為255（對(duì)應(yīng)最白點(diǎn)）。064128168641001680942551006401001280一幅4×4大小的8位灰度圖像的像素值矩陣及其放大圖像A(3,2)=255是最白的點(diǎn)3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

量化位數(shù)為1位的圖像，每一像素點(diǎn)的像素值取值只能是[0,1]范圍的整數(shù)，共2個(gè)等級(jí)，這種圖像被稱為二值圖像。圖像中只有黑點(diǎn)與白點(diǎn)兩種，沒有中間的灰色點(diǎn)；像素值為0的點(diǎn)是黑點(diǎn)，像素值為1的點(diǎn)是白點(diǎn)。

二值圖像:只有黑、白兩種點(diǎn)，黑點(diǎn)用像素值0表示，白點(diǎn)用像素值1表示。

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

彩色圖像是由三幅基色圖像組合而成的。計(jì)算機(jī)中一般用RGB顏色模型表示彩色圖像，圖像中的一個(gè)位置點(diǎn)的像素值包括它的紅R值、綠G值、藍(lán)B值。255000255255255022802550025525502551320025502550255255108綠G分量藍(lán)B分量紅R分量一幅3×3大小的真彩色圖像的像素值數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)圖像如：對(duì)于真彩色圖像，圖像的R、G、B三個(gè)基色分量圖像的像素值都有256級(jí)(28)，即每一種基色的像素值用8位二進(jìn)制表示，因此存儲(chǔ)每個(gè)點(diǎn)的像素值需要3×8位＝3字節(jié)。255000255255255022802550025525502551320025502550255255108綠G分量藍(lán)B分量紅R分量一幅3×3大小的真彩色圖像的像素值數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)圖像3.4圖像處理技術(shù)

3.4.1圖像的數(shù)據(jù)表示

顏色RGB紅25500綠02550藍(lán)00255黃2552550紫2550255青0255255白255255255黑000灰128128128表3-2常見顏色的RGB組合值3.4圖像處理技術(shù)

3.4.2圖像的數(shù)字化1．圖像數(shù)字化的步驟取樣：

就是每隔一定的時(shí)間間隔T，抽取模擬信號(hào)的一個(gè)瞬時(shí)幅度值(采樣值)，采樣后所得出的一系列在時(shí)間上離散的采樣值稱為樣值序列。取樣實(shí)際上就是要用多少點(diǎn)來描述一幅圖像，在圖像分辨率（點(diǎn)密度）一定時(shí)，總的點(diǎn)數(shù)越多圖像越大，需要的存儲(chǔ)空間也越大。

量化指要使用多大范圍的數(shù)值來表示圖像取樣之后的每一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)數(shù)值范圍決定了圖像上所能使用的顏色總數(shù)，這個(gè)顏色總數(shù)由存儲(chǔ)一個(gè)圖像點(diǎn)所使用的二進(jìn)制位數(shù)決定。如:用k位二進(jìn)制碼組來表示該樣值的大小，那么：

k位二進(jìn)制碼組就能表示M=2k個(gè)離散樣值。例如，采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為28=256個(gè)

量化級(jí)(即樣值序列中就可能有256種不同值)編碼把采樣、量化后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼脈沖，這一過程稱為編碼。最簡單的編碼方式是二進(jìn)制編碼。編碼前一般要確定兩個(gè)因素：（1）每一個(gè)量化值的編碼位數(shù)，它決定量化精度；（2）每一組代碼與量化值對(duì)應(yīng)的規(guī)則（如，常用自然二進(jìn)制碼，即編碼值對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)）。(編碼與圖像文件所采用的格式以及壓縮編碼方式有關(guān))。3.4圖像處理技術(shù)

3.4.2圖像的數(shù)字化2．圖像數(shù)字化的設(shè)備圖像數(shù)字化輸入的設(shè)備通常有掃描儀和數(shù)碼相機(jī)。掃描儀是一種典型的靜態(tài)圖像輸入設(shè)備，其基本功能就是將反映圖像特征的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。數(shù)碼相機(jī)(攝像)用光電傳感器和存儲(chǔ)器取代了傳統(tǒng)相機(jī)的感光膠片，當(dāng)拍攝完畢后，通過相機(jī)上的液晶顯示屏就可以看到拍攝的效果，并以圖像文件的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中供計(jì)算機(jī)調(diào)用處理。

圖像數(shù)字化的設(shè)備（輸）圖像數(shù)字化輸出的設(shè)備通常有顯示屏、投影儀

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.2圖像的數(shù)字化3．?dāng)?shù)字圖像的基本概念

（1）分辨率①屏幕分辨率：計(jì)算機(jī)的顯示屏幕由若干點(diǎn)（也稱為像素）組成，屏幕分辨率是指屏幕上的像素總數(shù)，即屏幕上的最大顯示區(qū)域，以水平方向的像素點(diǎn)行數(shù)和垂直方向的像素點(diǎn)列數(shù)表示。②圖像分辨率：表示圖像采樣的點(diǎn)數(shù)，用點(diǎn)的“行數(shù)×列數(shù)”表示如:數(shù)碼像機(jī)常用的圖像分辨率為:640×480、1024×786、1128×764等。(1128*764=86萬像素,如10000000一千萬像素)或：用單位面積上的像素dpi(點(diǎn)數(shù)/英寸)表示(也可：為ppi（PixelPerInch，ppi），即“像素／英寸”)反映了圖像的像素密度.注：有時(shí)人們也把“圖像的像素大小”稱作圖像分辨率。

③像素分辨率：指一個(gè)像素的高和寬之比，通常為1:1，這時(shí)每個(gè)像素為1個(gè)微小正方形。3.4圖像處理技術(shù)

3.4.2圖像的數(shù)字化3．?dāng)?shù)字圖像的基本概念（2）顏色深度

圖像中可能出現(xiàn)的不同顏色的最大數(shù)目，用一個(gè)像素點(diǎn)所占據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)表示。如某圖像中每個(gè)點(diǎn)(像素)的顏色用24個(gè)二進(jìn)制位來描述，則該圖像的顏色深度為24，可以包含（224＝）16777216種不同的顏色(24位真彩色)像素深度值越大，圖像能表示顏色數(shù)越多，色彩越豐富逼真，占用的存儲(chǔ)空間越大。注：黑白，對(duì)應(yīng)是灰度。（3）圖像的數(shù)據(jù)量

圖像的分辨率和像素顏色位深度決定了圖像文件的大小。估算公式（單位：字節(jié)）：位圖數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)(大小)＝圖像分辨率(高×寬)×圖像深度/8(字節(jié))例:

圖像文件的大小估算

一幅640×480的圖像，位深度是24位（真彩色圖像），則文件大小為：640(列)×480(行)×24(bit)/8（Byte）=921600B(Bytes)約900kB

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.3圖像變換由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及的計(jì)算量很大。因此，往往采用各種圖像變換方法(如：傅立葉變換(FFT)（圖3.7）、離散余弦變換(DCT)、離散小波變換(DWT)等間接處理技術(shù))，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域的處理，不僅可以減少計(jì)算量，而且可獲得更有效的信息。

圖像變換還包括傳統(tǒng)的幾何變換，例如圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)、平移、投影轉(zhuǎn)換等。在震驚全國的周克華抓捕行動(dòng)中，高科技成果發(fā)揮了重要作用。在長沙，警方為了獲取周克華的信息，調(diào)取了大量視頻。“當(dāng)時(shí)光網(wǎng)吧視頻就達(dá)３００多萬份。”國防科技大學(xué)教授謝劍斌說，他們使用“海量視頻檢索系統(tǒng)”，通過對(duì)原始低質(zhì)量圖像信息進(jìn)行增強(qiáng)并在海量視頻、圖像數(shù)據(jù)中自動(dòng)搜索相似人員，不到兩周時(shí)間就將范圍縮小到4個(gè)可疑目標(biāo)人很快確定周克華無偽裝生活視頻?！叭绻麊慰咳肆?，幾百名警員可能需要花上幾年時(shí)間才能完成”

3.4圖像處理技術(shù)

3.4.3圖像變換1.離散傅里葉變換(FFT)傅里葉變換源于傅里葉分析，傅里葉分析:把一個(gè)任意函數(shù)展開成所謂的傅里葉級(jí)數(shù)，它的基本目的是要把一個(gè)信號(hào)(時(shí)間或空間變量的函數(shù))分解為不同頻率的分量之和。

(Matlab語言中有一個(gè)內(nèi)部函數(shù)fft2可以實(shí)現(xiàn)二維傅里葉變換的快速算法；同樣有一個(gè)內(nèi)部函數(shù)ifft2能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的二維傅里葉逆變換。)3.4圖像處理技術(shù)

3.4.3圖像變換1.離散傅里葉變換(FFT)驗(yàn)證圖像二維傅里葉變換的Matlab程序：ex_for_fft.m圖3.7原始圖像與FFT和IFFT變換后的圖像比較(a)lena原圖;(b)經(jīng)過FFT變換后的頻譜圖像;(c)經(jīng)IFFT后的圖像3.4.3圖像變換

2.

離散余弦變換（DCT）

離散余弦變換是離散傅里葉變換的一種特殊情況。在傅里葉級(jí)數(shù)展開式中，如果被展開的函數(shù)是實(shí)偶函數(shù)。那么，其傅里葉級(jí)數(shù)中只包含余弦項(xiàng)，再將其離散化由此可導(dǎo)出離散余弦變換DCT（DiscreteCosineTransform）。(實(shí)數(shù)函數(shù),偶函數(shù):關(guān)于y軸（直線x=0）對(duì)稱)

二維離散偶余弦正變換公式為：

式中，x,y,u,v＝0，1……，N-1。其中：

頻域的直流分量c(0,0)等于空域所有像素的和除以N：3.4.3圖像變換

2.離散余弦變換（DCT）二維離散偶余弦逆變換公式為：式中，x,y,u,v＝0，1……，N-1。

，當(dāng)u=v=0時(shí)。

，當(dāng)u=1，2…，N-1；v=1，2…，N-1時(shí)。3.4.3圖像變換

2.離散余弦變換（DCT）3.4.3圖像變換

2.

離散余弦變換（DCT）二維離散余弦變換具有可分離特性，所以其正變換和逆變換均可將二維變換分解成一維變換（行、列）進(jìn)行計(jì)算。同傅里葉變換一樣，DCT變換也存在快速算法，這里就不做介紹了。在Matlab語言中，可以用名為dct2和idct2的內(nèi)部函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)二維圖像的DCT和逆DCT快速算法。

DCT可以應(yīng)用在圖像的變換編碼中?；贒CT變換的圖像編碼流程如圖3-8所示。

首先將圖像分成一個(gè)個(gè)不重疊的K×K小塊，然后對(duì)每個(gè)小塊分別進(jìn)行變換。對(duì)每一子塊經(jīng)正交變換得到變換系數(shù)，并對(duì)變換系數(shù)經(jīng)過量化和取舍，然后采用熵編碼等方式進(jìn)行編碼后，再由信道傳輸?shù)浇邮斩恕?在接收端，經(jīng)過解碼、反量化、逆變換后，得到重建的圖像。

3.4.3圖像變換

2.離散余弦變換（DCT）3.4.3圖像變換

3.

離散小波變換（DWT）小波變換集成了傅里葉變換的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了它的許多缺點(diǎn)，在圖像處理中有非常重要的應(yīng)用。DWT在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖像壓縮領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并且已經(jīng)成為某些圖像壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)（如MPEG-4）的重要環(huán)節(jié)。

今天的影像壓縮中，動(dòng)態(tài)影像的壓縮一般采用MPEG算法，靜態(tài)圖像的壓縮多采用JPEG算法。MPEG和JPEG均基于DCT(離散余弦變換)；使用DCT進(jìn)行圖像壓縮的缺陷在于圖像的細(xì)節(jié)、精細(xì)消息損失太多，人工處理的痕跡較明顯。而靜態(tài)圖像壓縮的另一種更新的算法是JPEG2000算法，JPEG2000算法則是采用了DWT(離散小波變換)。圖像量化所需數(shù)據(jù)量大。圖像和視頻的龐大數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)的處理速度、存儲(chǔ)容量都提出過高的要求。因此必須進(jìn)行數(shù)據(jù)量壓縮。從傳送的角度來看，在信道帶寬、通信鏈路容量一定的前提下，采用編碼壓縮技術(shù)，減少傳輸數(shù)據(jù)量，是提高通信速度的重要手段。因此，更要求數(shù)據(jù)量壓縮。3.4.4圖像的壓縮編碼

1.編碼壓縮的必要性

視頻由一幀一幀的圖像組成，而圖像的各像素之間，無論是在行方向還是在

列方向，都存在著一定的相關(guān)性，即冗余度。

應(yīng)用某種編碼方法提取或減少這些冗余度，便可以達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的。

3.4.4圖像的壓縮編碼

2.編碼壓縮的可能性常見的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)冗余包括：1).空間冗余這是靜態(tài)圖像存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余。一幅圖像記錄了畫面上可見景物的顏色。同一景物表面上各采樣點(diǎn)的顏色之間往往存在著空間連貫性，從而產(chǎn)生了空間冗余。2).時(shí)間冗余在視頻的相鄰幀間，往往包含相同的背景和移動(dòng)物體，因此，后一幀數(shù)據(jù)與前一幀數(shù)據(jù)有許多共同的地方，即在時(shí)間上存在大量的冗余。3).結(jié)構(gòu)冗余

在有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。例如，方格狀的地板圖案等。我們稱這種冗余為結(jié)構(gòu)冗余。3.4.4圖像的壓縮編碼

2.編碼壓縮的可能性4).知識(shí)冗余有些圖像的理解與某些知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性。例如，人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。（如：鼻子下面是嘴巴）這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由先驗(yàn)知識(shí)和背景知識(shí)得到，我們稱此類冗余為知識(shí)冗余。

5).視覺冗余事實(shí)表明，人類的視覺系統(tǒng)對(duì)圖像場(chǎng)的敏感性是非均勻的和非線性的。然而，在記錄原始圖像數(shù)據(jù)時(shí)，通常假定視覺系統(tǒng)是線性的和均勻的，對(duì)視覺敏感和不敏感的部分同等對(duì)待，從而產(chǎn)生了比理想編碼更多的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余。

3.4.4圖像的壓縮編碼

2.編碼壓縮的可能性6).圖像區(qū)域的相同性冗余

是指在圖像中的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的所有像素值相同或相近，從而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)重復(fù)性存儲(chǔ)，這就是圖像區(qū)域的相似性冗余7).紋理的統(tǒng)計(jì)冗余有些圖像紋理盡管不嚴(yán)格服從某—分布規(guī)律，但是它在統(tǒng)計(jì)的意義上服從該規(guī)律。

利用這種性質(zhì)也可以減少表示圖像的數(shù)據(jù)量，所以我們稱之為紋理的統(tǒng)計(jì)冗余。

3.4.4圖像的壓縮編碼

2.編碼壓縮的可能性如圖3-10所示，一個(gè)壓縮系統(tǒng)包括兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)塊：一個(gè)編碼器和一個(gè)解碼器。

圖像

f(x,y)輸入到編碼器中，這個(gè)編碼器可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成一組符號(hào)。在通過信道進(jìn)行傳輸之后，將經(jīng)過編碼的表達(dá)符號(hào)送入解碼器，經(jīng)過重構(gòu)后，就生成了輸出圖像。

3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型信源編碼器的任務(wù)是減少或消除輸入圖像中的冗余。編碼的框圖如圖3-11(a)所示。

3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—1)信源編碼器和解碼器

信源:在通信中，向另一部件(信宿)發(fā)出信息的部件

圖3-11從原理來看主要分為三個(gè)階段：第一階段將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以減少輸入圖像中像素間冗余的數(shù)據(jù)的集合。第二階段設(shè)法去除原圖象信號(hào)的相關(guān)性，例如對(duì)電視信號(hào)就可以去掉幀內(nèi)各種相關(guān)，還可以去除幀間相關(guān)。這樣有利于編碼壓縮。第三階段就是找一種更近于熵，又利于計(jì)算機(jī)處理的編碼方式。

圖3-11圖3-11(b)中顯示的信源解碼器僅包含兩部分：一個(gè)符號(hào)解碼器和一個(gè)反向轉(zhuǎn)換器。這些模塊的運(yùn)行次序與編碼器的符號(hào)編碼器和轉(zhuǎn)換模塊的操作次序相反。3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—1)信源編碼器和解碼器圖3-11編解碼器模型(a)信源編碼器;(b)信源解碼器符號(hào)解碼器信道:在兩點(diǎn)之間用于收發(fā)信號(hào)的單向或雙向通路當(dāng)信道帶有噪聲或易于出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，信道編碼器和解碼器就在整個(gè)譯碼\解碼處理中扮演了重要的角色：檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。最經(jīng)典的一種信道編碼技術(shù)是由R.w.Hamming提出的，用該技術(shù)得到的編碼稱為漢明（Hamming）碼。3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—2)信道編碼器和解碼器

為了便于討論漢明碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理，先給出下列幾個(gè)概念的定義：碼字：表示一個(gè)數(shù)（或字符）的若干位二進(jìn)制代碼。碼元：碼字中的一位二進(jìn)制數(shù)。碼組：滿足一定規(guī)則的碼字集合。碼距：兩個(gè)碼字之間的相應(yīng)位置碼元不同的位置數(shù)，如1100與1111之間的碼距為2。

ASCII碼的最小碼距為1(如0000000與0000001之間)。因此ASCII碼沒有檢錯(cuò)能力。道理：由于任何兩個(gè)碼字的碼距為1，因此當(dāng)ASCII碼的碼字中只要有1個(gè)碼元出錯(cuò)時(shí)，所生成的錯(cuò)誤代碼仍可以是ASCII碼中的另一個(gè)合法碼字，這樣就無法判斷其真?zhèn)?。要能檢測(cè)1位出錯(cuò)，必須構(gòu)造一個(gè)最小碼距大于或等于2的碼組。

3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—2)信道編碼器和解碼器

顯然，要能檢測(cè)2位出錯(cuò)，則必須構(gòu)造一個(gè)最小碼距大于或等于3的碼組。

漢明碼技術(shù)就是基于這樣的思想：

向被編碼數(shù)據(jù)中加入足夠的位數(shù)以確?？捎玫拇a字間變化的位數(shù)最小為3。

例如，利用Hamming碼將3位冗余碼加到4位字上，使得任意兩個(gè)有效碼字間的距離為3，則所有的一位錯(cuò)誤都可以檢測(cè)出來并得到糾正。與4位二進(jìn)制數(shù)b3b2b1b0相聯(lián)系的7位Hamming(7，4)碼字h1h2…h(huán)5h6h7是：3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—2)信道編碼器和解碼器

異或運(yùn)算⊕的運(yùn)算規(guī)則是:

相同的數(shù)異或結(jié)果為0，相異的數(shù)異或結(jié)果為1。h1、h2和h4位分別是位字段b3b2b0、b3b1b0和b2b1b0的偶校驗(yàn)位。(3-11)為了將漢明（Hamming）編碼結(jié)果進(jìn)行解碼，信號(hào)解碼器必須為先前設(shè)立的偶校驗(yàn)的各個(gè)位字段進(jìn)行奇校驗(yàn)并檢查譯碼值。一位錯(cuò)誤由一個(gè)非零奇偶校驗(yàn)字C1C2C4給出，其中C1C2C4由公式(3-12)計(jì)算：

3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—2)信道編碼器和解碼器

如果在信道傳輸過程中沒有產(chǎn)生任何碼位錯(cuò)誤，則C1C2C4將有下列結(jié)果：(3-12)(3-11)即校驗(yàn)字C1C2C4=000的結(jié)果對(duì)應(yīng)傳輸無錯(cuò)的情況。如果發(fā)現(xiàn)C1、C2或C4中有非零值1存在，則意味著在傳輸信道中有錯(cuò)誤產(chǎn)生

。3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—2)信道編碼器和解碼器

比如，若C4=1(C1和C2仍都為0)，C1C2C4=001(即十進(jìn)制值1)；則發(fā)生錯(cuò)誤的碼位只可能是h1。

如此類推，若校驗(yàn)字C1C2C4對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制值為n，則發(fā)生錯(cuò)誤的碼位就是hn。這樣，解碼器根據(jù)校驗(yàn)字C1C2C4的值就能確定出錯(cuò)位置，于是只要簡單地將該位置的數(shù)碼取反即可糾正該位的錯(cuò)誤；再從糾正后的二進(jìn)制值中提取h3h5h6h7就得到發(fā)送端發(fā)出的正確信息，從而實(shí)現(xiàn)了解碼。無損壓縮可以精確無誤的從壓縮數(shù)據(jù)中恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。用于保真高的需要,如CT片。常見的無損壓縮技術(shù)有：霍夫曼編碼算術(shù)編碼行程編碼詞典編碼有損壓縮是以丟失部分信息為代價(jià)來換取高壓縮比。用于一般圖象,音/視頻。常見的有損壓縮技術(shù)有：預(yù)測(cè)編碼變換編碼基于模型編碼分形編碼其它編碼3.4.4圖像的壓縮編碼

3.編碼模型—3)編碼壓縮方法分類

一個(gè)適用于彩色和單色多灰度或連續(xù)色調(diào)靜止數(shù)字圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。它包括基于DPCM(差分脈沖編碼調(diào)制、DCT(離散余弦變換)和Huffman編碼的兩個(gè)部分?；綣PEG算法操作可分成以下三個(gè)步驟：

通過離散余弦變換(DCT)去除數(shù)據(jù)冗余；

使用量化表對(duì)以DCT系數(shù)進(jìn)行量化。

(量化表是根據(jù)人類視覺系統(tǒng)和壓縮圖像類型的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化的量化系數(shù)矩陣)；

對(duì)量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行編碼使其熵達(dá)到最小(即采用熵編碼)。熵編碼采用Huffman可變字長編碼。3.4.5常見圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)

1.JPEG標(biāo)準(zhǔn)

熵shang的定義：

1：物理學(xué)上指熱能除以溫度所得的商，標(biāo)志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度。2:科學(xué)技術(shù)上用來描述、表征系統(tǒng)不確定程度的函數(shù)。亦被社會(huì)科學(xué)用以借喻人類社會(huì)某些狀態(tài)的程度。3：傳播學(xué)中表示一種情境的不確定性和無組織性。

JPEG2000目標(biāo)是高壓縮（低碼率），其壓縮率比JPEG高約30％左右。

JPEG2000與傳統(tǒng)的JPEG最大的不同，在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換為主的區(qū)塊編碼方式，而改用以小波變換作為其核心編解碼器算法。此外，JPEG2000還采用了算術(shù)編碼及嵌入式分層組織，較以往的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜，它在同一個(gè)碼流中實(shí)現(xiàn)了無損和有損壓縮、分辨率和信噪比的累進(jìn)性以及隨機(jī)訪問等優(yōu)良特性。3.4.5常見圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)

2.JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)

圖像增強(qiáng)處理是指根據(jù)一定的要求，突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得到加強(qiáng)的信息處理方法。

根據(jù)增強(qiáng)處理過程所在的空間不同，圖像增強(qiáng)技術(shù)可分為基于空間域和基于頻率域的增強(qiáng)方法兩類。3.4.6圖像增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)的方法主要有直方圖均衡化法、灰度值調(diào)整法、空域?yàn)V波法、頻域?yàn)V波法以及彩色增強(qiáng)法等。圖3-12給出了一個(gè)基于圖像灰度值調(diào)整的圖像增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（用Matlab語言實(shí)現(xiàn)）。(a)原始圖像(b)增強(qiáng)后的圖像圖3-12基于灰度值調(diào)整的圖像增強(qiáng)一幅描述物體的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理后，得到一個(gè)二維數(shù)組，這個(gè)過程把圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。如果有一組與物體圖像有關(guān)的物理數(shù)據(jù)，反過來建立圖像，就是圖像重建所要解決的問題。所謂圖像重建，是指根據(jù)對(duì)物體的探測(cè)所獲取的數(shù)據(jù)來建立數(shù)字圖像的過程，(該圖像可以反映被探測(cè)物體某個(gè)平面的物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài))，稱為物體的重建圖像。3.4.7圖像恢復(fù)與重建

常見的圖像重建方法有：投影重建方法、變換重建方法、級(jí)數(shù)展開重建方法和綜合重建方法等。由圖像的多個(gè)一維投影重建該物體的圖像，是一種特殊的圖像復(fù)原技術(shù)。醫(yī)學(xué)CT掃描(計(jì)算機(jī)斷層掃描)成像就是這種圖像重建方法的典型實(shí)例。如圖3-13所示，用x射線在許多不同方向記錄的投影重建物體截面的二維圖像。每換一個(gè)方向照射(讓發(fā)射器與接收器都轉(zhuǎn)一個(gè)角度，但兩者始終保持嚴(yán)格平行)，又可以得到一維投影；如此反復(fù)，即可得到多個(gè)一維投影。由物體截面的多個(gè)一維投影即可建立該截面的數(shù)字圖像。3.4.7圖像恢復(fù)與重建

圖3-13由圖像的多個(gè)一維投影重建該物體圖像的示意3.5常見文件格式

圖形文件的格式是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)這幅圖的格式與對(duì)數(shù)據(jù)壓縮編碼方法的體現(xiàn)，不同的文件格式通過不同的文件擴(kuò)展名來區(qū)分。

3.5.1BMP格式BMP是BitMapped(比特映射)的縮寫，是Microsoft公司為Windows自行開發(fā)的一種位圖文件格式。BMP格式是一種與硬件設(shè)備無關(guān)的圖像文件格式，故又稱之為DIB(DeviceIndependentBitmap)，其應(yīng)用非常廣。除了圖像深度可選以外，它不采用任何壓縮，因此BMP文件所占用的空間很大。BMP文件的圖像深度可選1bit、4bit、8bit及24bit，因此這種格式的圖像文件可以是2色、16色、256色或16777216色。3.5常見文件格式

3.5.2GIF格式GIF(GraphicsInterchangeFormat)的原意是“圖像互換格式”。目前，幾乎所有相關(guān)軟件都支持GIF格式。GIF圖像文件的數(shù)據(jù)是經(jīng)過壓縮的，而且采用了可變長度等壓縮算法。GIF的圖像深度為1~8bit，也即GIF最多支持256種色彩的圖像。GIF格式的另一個(gè)特點(diǎn)是：在一個(gè)GIF文件中可以存多幅彩色圖像，如果把存于一個(gè)文件中的多幅圖像數(shù)據(jù)逐幅讀出并顯示到屏幕上，就可構(gòu)成一種最簡單的動(dòng)畫。

3.5常見文件格式

3.5.3TIF(TIFF)格式

TIFF是TagImageFileFormat的縮寫，是一種包容性十分強(qiáng)大的位圖圖像文件格式，它可以包含許多種不同類型的圖像，甚至可以在一個(gè)圖像文件內(nèi)放置一個(gè)以上的圖像(所以TIFF文件頭被設(shè)計(jì)為有“彈性”的，文件頭是由不同的標(biāo)記所組成的，而且包含了固定的和可變動(dòng)部分的圖像)。TIFF格式支持的色彩數(shù)量可高達(dá)16M種。TIFF格式獨(dú)立于操作平臺(tái)和軟件，因此在PC和蘋果機(jī)之間交換圖像通常都采用這種格式。3.5常見文件格式

3.5.4PCX格式

PCX圖像格式是由Zsoft公司在20世紀(jì)80年代初期設(shè)計(jì)的，專用于存儲(chǔ)該公司開發(fā)的PCPaintbrush繪圖軟件所生成的圖像畫面數(shù)據(jù)。幾乎所有的編輯軟件都支持這種文件格式。PCX圖像格式使用行程編碼的方法進(jìn)行壓縮。雖然在顯示到屏幕上或是存儲(chǔ)成磁盤文件時(shí)，都需要花費(fèi)額外的時(shí)間來做壓縮編碼或解碼的工作，但是可節(jié)省30%左右的存儲(chǔ)空間。3.5常見文件格式

3.5.5JPEG格式

JEPG是JointPhotographicExpertsGroup(聯(lián)合圖像專家組)的縮寫。JPEG是利用基于DCT變換壓縮技術(shù)來存儲(chǔ)靜態(tài)圖像的文件格式。JPEG是一種很靈活的格式，具有調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量的功能，允許用不同的壓縮比例對(duì)文件進(jìn)行壓縮，支持多種壓縮級(jí)別，壓縮比率通常為10:1~40:1，壓縮比越大，品質(zhì)就越低。

3.5常見文件格式

3.5.6TGA格式

TGA(TaggedGraphics)是由美國Truevision公司為其顯示卡開發(fā)的一種圖像文件格式，已被國際上的圖形、圖像應(yīng)用領(lǐng)域所接受。TGA的結(jié)構(gòu)比較簡單，屬于一種圖形、圖像數(shù)據(jù)的通用格式，在多媒體領(lǐng)域有很大影響。特點(diǎn)：可以將動(dòng)畫通過視頻軟件轉(zhuǎn)入電視，是計(jì)算機(jī)生成圖像向電視轉(zhuǎn)換的一種首選格式。

3.5常見文件格式

3.5.7PNG格式

PNG（PortableNetworkGraphics）是一種能存儲(chǔ)32位信息的位圖文件格式，是網(wǎng)景公司為支持新一代WWW標(biāo)準(zhǔn)而制定的較為新型的圖形格式，它綜合了JPG和GIF格式的優(yōu)點(diǎn)。支持24位色彩，壓縮不失真并支持透明背景和漸顯圖像的制作，所以稱它為傳統(tǒng)GIF的替代格式，其圖像質(zhì)量遠(yuǎn)勝過*.gif。*.png圖像使用了高速交替顯示方案，顯示速度很快，只需要下載1/64的圖像信息就可以顯示出低分辨率的預(yù)覽圖像。與*.gif不同的是：*.png圖像不支持動(dòng)畫。3.5常見文件格式

3.5.8WM格式這是一種矢量圖形格式，Word中內(nèi)部存儲(chǔ)的圖片或繪制的圖形對(duì)象屬于這種格式。

無論放大還是縮小，圖形的清晰度不變，WMF是一種清晰簡潔的文件格式。3.5常見文件格式3.5.9EPS格式它是Adobe公司矢量繪圖軟件Illustrator本身的向量圖格式，EPS格式常用于位圖與矢量圖之間交換文件。在PhotoShop打開EPS格式時(shí)是通過“文件”菜單的“導(dǎo)入”命令來進(jìn)行點(diǎn)陣化轉(zhuǎn)換的。(EPS文件雖然采用矢量描述的方法，但可容納點(diǎn)陣圖像，它并非將點(diǎn)陣圖像轉(zhuǎn)換為矢量描述，而是將所有像素?cái)?shù)據(jù)整體以象素文件的描述方式保存。)3.6Photoshop圖像處理

3.6.1PhotoShop軟件界面與功能3.6.2Photoshop圖像基本操作3.6.3Photoshop的圖層3.6.4Photoshop的路徑3.6.5Photoshop的通道3.6.6Photoshop的濾鏡3.6.7Phtotoshop制作實(shí)例PhotoshopCS(簡稱PS)的界面主要由菜單欄、工具選項(xiàng)欄、工具箱、控制面板、工作區(qū)和狀態(tài)欄組成。

3.6.1PhotoShop軟件界面與功能

菜單欄

工具選項(xiàng)欄工具箱狀態(tài)欄工作區(qū)控制面板1．菜單欄菜單欄包含執(zhí)行任務(wù)的菜單。這些菜單是按主題進(jìn)行組織的，共9個(gè)菜單項(xiàng)組成。3.6.1PhotoShop軟件界面與功能2．工具選項(xiàng)欄工具選項(xiàng)欄提供了當(dāng)前正在使用的工具箱中工具的選項(xiàng)。因此，選項(xiàng)欄與上下文相關(guān)，并且會(huì)隨所選工具的不同而變化。3．工具箱工具箱中存放著用于創(chuàng)建和編輯圖像的各種工具。單擊工具箱內(nèi)的工具圖標(biāo)可選擇相應(yīng)的工具。工具箱是人們操作最頻繁的地方，可以借助鼠標(biāo)指向一個(gè)工具了解該工具的提示信息，根據(jù)提示信息可以大概了解該工具的作用。

3.6.1PhotoShop軟件界面與功能圖3-22工具箱中的“選擇工具”4．控制面板控制面板也叫做調(diào)板，它們可幫助監(jiān)視和修改圖像。Photoshop中提供了17種控制面板，分別為導(dǎo)航器、動(dòng)畫、信息、顏色、色板、樣式、工具預(yù)設(shè)、畫筆、字符、段落、圖層、直方圖、圖層預(yù)設(shè)、路徑、通道、歷史記錄和動(dòng)作。5．工作區(qū)工作區(qū)即為當(dāng)前正在處理的圖像區(qū)域，顯示當(dāng)前打開的圖像。如果圖像由多個(gè)圖層組成，那么看到的內(nèi)容將是圖層疊加的整體效果。當(dāng)對(duì)圖像進(jìn)行加工處理時(shí)，可以在這里實(shí)時(shí)看到處理的效果。

3.6.1PhotoShop軟件界面與功能1．選擇圖像區(qū)域Photoshop提供了針對(duì)不同選擇任務(wù)定制的選擇工具，可以使用不同工具來選取所需要的圖像區(qū)域。

1）使用魔棒工具選擇背景：

如果對(duì)象主要是在一種顏色的背景上具有定義精確的形狀，則可以使用魔棒工具選擇背景。操作方法：選擇魔棒工具，然后在背景中的任何位置單擊鼠標(biāo)。背景區(qū)域周圍的選框指明背景現(xiàn)在處于可編輯狀態(tài)（背景部分被選定了）。3.6.2PhotoShop圖像基本操作

2）使用橢圓選框工具來選擇細(xì)節(jié)該工具可以選定一個(gè)橢圓區(qū)域。操作方法是：

選擇橢圓選框工具，然后拖移以圍繞對(duì)象中的細(xì)節(jié)繪制選區(qū)邊框；放開鼠標(biāo)后就創(chuàng)建了選區(qū)。1．選擇圖像區(qū)域Photoshop提供了針對(duì)不同選擇任務(wù)定制的選擇工具，可以使用不同工具來選區(qū)所需要的圖像區(qū)域。

3）使用磁性套索來選擇部分對(duì)象磁性套索適合用于選定一個(gè)不規(guī)則的區(qū)域，比一般套索工具得到的選區(qū)邊界更精細(xì)，它是套索工具下隱藏的子工具。

操作方法：選擇磁性套索工具（單擊工具箱中套索工具右下角的小三角形展開子工具可以得到），然后在照片中的一部分對(duì)象周圍單擊并拖移鼠標(biāo)。3.6.2PhotoShop圖像基本操作

4）添加到選區(qū)

適用于事先選定了一個(gè)區(qū)域后，還想將另一部分區(qū)域添加到選區(qū)范圍。操作方法：a首先選擇選框工具,并粗略地選擇照片中的對(duì)象b

選擇磁性套索工具，然后在選項(xiàng)工具欄中按下“添加到選區(qū)”選項(xiàng)按鈕。通過沿對(duì)象的外側(cè)拖移來細(xì)調(diào)選區(qū)。松開鼠標(biāo)按鍵。1．選擇圖像區(qū)域5）反向選擇

反選就是使選區(qū)反相。比如一幅圖像中已經(jīng)被選定的區(qū)域稱之為A區(qū)，余下的非選定區(qū)域稱之為B區(qū)，如果這時(shí)想使得被選區(qū)由A變?yōu)锽，最簡單的辦法就是反選操作。反選的操作：使用磁性套索來選擇部分對(duì)象選取“選擇”→“反選”，或按快捷鍵“Shift＋Ctrl＋I(xiàn)”。要取消選區(qū)，執(zhí)行“選擇”→“取消選擇”操作步驟。3.6.2PhotoShop圖像基本操作

2.擦除或刪除圖像區(qū)域使用橡皮擦工具可直接擦除不需要的圖像區(qū)域。也可以在選定擦除區(qū)域后，用與該區(qū)域背景色相同的前景色填充。如果要擦除一個(gè)形狀不規(guī)則的區(qū)域，可以先選定區(qū)域，然后按“Delete”鍵刪除該區(qū)域內(nèi)容即可。3.移動(dòng)圖像使用移動(dòng)工具，可以將一個(gè)圖層上的整個(gè)圖像或選定區(qū)域中的部分圖像移動(dòng)到畫布的任意位置。

4.編輯圖像使用“編輯”菜單中的命令可以對(duì)選區(qū)內(nèi)的圖像內(nèi)容執(zhí)行復(fù)制、剪切、粘貼、填充、描邊、自由變換、變換和顏色設(shè)置等操作。圖像的“自由變換”操作與“選擇”菜單中的變換選區(qū)操作類似。3.6.2PhotoShop圖像基本操作

5.裁剪圖像

裁剪圖像就是將圖像選區(qū)以外的部分切除。具體方法是：

用裁剪工具畫出選區(qū)（選框上出現(xiàn)8個(gè)調(diào)節(jié)塊，可以改變裁剪區(qū)域的大小和傾斜角度），然后按回車鍵或雙擊選區(qū)，選區(qū)外的部分就被自動(dòng)裁剪掉。

也可以用選區(qū)工具選定區(qū)域后，在“圖像”菜單中單擊“裁剪”命令。

3.6.2PhotoShop圖像基本操作

6.改變圖像大小

打開一個(gè)圖像文件后，在“圖像”菜單中單擊“圖像大小”命令，會(huì)彈出“圖像大小”對(duì)話框，在對(duì)話框的“像素大小”欄中重新設(shè)置圖像的寬度和高度值，或者調(diào)整分辨率。7.改變畫布大小

在“圖像”菜單中單擊“畫布大小”命令，會(huì)彈出“畫布大小”對(duì)話框。在對(duì)話框的“新建大小”欄中修改畫布的寬度和高度值。8.改變圖像的顯示比例（1）使用縮放工具：在工具箱中選擇縮放工具，然后單擊圖像窗口，可放大顯示圖像；按住Alt鍵，再單擊圖像窗口，可縮小顯示圖像。（2）使用導(dǎo)航控制面板：在導(dǎo)航控制面板中左右拖到滑塊，或直接在文本框中輸入百分比，可調(diào)整顯示比例。9.撤銷操作在編輯圖像的過程中，單擊“編輯”菜單中的“還原”或“重做”命令，可以取消或重做前一步的操作；若想撤銷或還原前幾步的操作，可以使用歷史記錄控制面板。3.6.2PhotoShop圖像基本操作

1．圖層的概念

圖層體現(xiàn)了數(shù)字作圖和物理作圖的根本區(qū)別；是Photoshop軟件的基礎(chǔ)。簡單說來，圖層就是重疊的透明層，每層獨(dú)立放置畫面，又依順序互相遮擋，用來對(duì)各個(gè)畫面進(jìn)行管理。圖層可以不斷添加，后加入的圖層將置于先有圖層上面。3.6.3Photoshop的圖層2.圖層控制面板

圖層控制面板列出了圖像中的所有圖層、組和圖層效果。可以使用圖層控制面板來顯示和隱藏圖層、創(chuàng)建新圖層以及處理圖層組。

可以在圖層控制面板菜單中訪問其它命令和選項(xiàng)。3.關(guān)于背景圖層

使用白色背景或彩色背景創(chuàng)建新圖像時(shí)，“圖層”控制面板中最下面的圖像為背景。一幅圖像只能有一個(gè)背景圖層；用戶無法更改背景的堆疊順序、混合模式或不透明度。但是，可以將背景轉(zhuǎn)換為常規(guī)圖層。4.將背景轉(zhuǎn)換為圖層(1)在“圖層控制面板”中單擊兩次“背景”，或者選取“圖層”→“新建”→“背景圖層”。(2)按住Alt鍵單擊“圖層控制面板”中的“新建圖層”按鈕或“創(chuàng)建新組”按鈕，以便顯示“新圖層”對(duì)話框并設(shè)置圖層選項(xiàng)。(3)單擊“確定”。5.將圖層轉(zhuǎn)換為背景

(1)在圖層控制面板中選擇圖層。(2)選取“圖層”→“新建”→“背景圖層”。圖層中的任何透明像素都會(huì)被轉(zhuǎn)換為背景色。

注意：不能通過將常規(guī)圖層重命名為“背景”來創(chuàng)建背景圖層，而必須使用“背景圖層”命令。3.6.3Photoshop的圖層6.創(chuàng)建新圖層或組

新圖層將出現(xiàn)在“圖層控制面板”中選定圖層的上方，或出現(xiàn)在選定組內(nèi)。在“圖層控制面板”中單擊“創(chuàng)建新圖層”按鈕或“創(chuàng)建新組”按鈕；單擊“確定”按鈕。還有其它4種方法。7.創(chuàng)建與現(xiàn)有圖層具有相同效果的新圖層

（1）在圖層控制面板中選擇現(xiàn)有圖層。（2）將該圖層拖移到圖層控制面板底部的“新建圖層”按鈕。新創(chuàng)建的圖層包含現(xiàn)有圖層的所有效果。8.將選區(qū)轉(zhuǎn)換為新圖層（1）建立選區(qū)。（2）執(zhí)行下列操作之一：①選取“圖層”→“新建”→“通過拷貝的圖層”，將選區(qū)拷貝到新圖層中。②選取“圖層”→“新建”→“通過剪切的圖層”，剪切選區(qū)并將其粘貼到新圖層中。3.6.3Photoshop的圖層9.隱藏或顯示圖層、組或樣式

執(zhí)行下列操作之一：①在“圖層控制面板”中，單擊圖層、圖層組或圖層效果旁的眼睛圖標(biāo)，眼睛消失，同時(shí)該圖層內(nèi)容在文檔窗口中隱藏；再次單擊圖層的該列，眼睛又出現(xiàn)，便會(huì)重新顯示該圖層。②按住Alt鍵單擊眼睛圖標(biāo)可以只顯示該圖層或組的內(nèi)容。注意：打印輸出圖層時(shí)只打印可視圖層。

3.6.3Photoshop的圖層路徑是由一些點(diǎn)、線段或曲線構(gòu)成的矢量對(duì)象，它提供的是一種精確勾勒或繪制圖像的方法，從而完成那些不能由繪圖工具完成的工作。

1.在路徑控制面板中創(chuàng)建新路徑（1）要?jiǎng)?chuàng)建路徑而不命名它，可單擊“路徑”控制面板底部的“創(chuàng)建新路徑”按鈕。（2）要?jiǎng)?chuàng)建并命名路徑，在確保沒有選擇工作路徑的情況下，從“路徑”控制面板菜單中選取“新建路徑”，或按住Alt鍵并單擊控制面板底部的“創(chuàng)建新路徑”按鈕。在“新路徑”對(duì)話框中輸入路徑的名稱，并單擊“確定”按鈕。

3.6.4Photoshop的路徑

2.通過繪制形狀圖層創(chuàng)建新的工作路徑（1）選擇形狀工具或鋼筆工具，然后點(diǎn)按選項(xiàng)欄中的“路徑”按鈕。（2）設(shè)置工具特定選項(xiàng)并繪制路徑。（3）如果需要，可繪制其它路徑組件。

3.存儲(chǔ)工作路徑

若要存儲(chǔ)路徑但不重命名它，請(qǐng)將工作路徑名稱拖移到“路徑”控制面板底部的“新路徑”按鈕。

若要存儲(chǔ)并重命名路徑，請(qǐng)從“路徑”控制面板菜單中選取“存儲(chǔ)路徑”，然后在“存儲(chǔ)路徑”對(duì)話框中輸入新的路徑名，并點(diǎn)按“確定”。

4.重命名存儲(chǔ)的路徑兩次單擊“路徑”控制面板中的路徑名，然后鍵入新的名稱，最后按Enter鍵。

3.6.4Photoshop的路徑

5.刪除路徑

（1）在“路徑”控制面板中單擊路徑名。（2）將路徑拖移到“路徑”調(diào)板底部的“刪除”圖標(biāo)中。

6.將路徑轉(zhuǎn)化為選區(qū)

路徑提供平滑的輪廓，可以將它們轉(zhuǎn)換為精確的選區(qū)邊框。任何閉合路徑都可以定義為選區(qū)邊框?？梢詮漠?dāng)前的選區(qū)中添加或減去閉合路徑，也可以將閉合路徑與當(dāng)前的選區(qū)結(jié)合。將路徑轉(zhuǎn)化為選區(qū)的具體操作如下：（1）在“路徑”控制面板中選擇要轉(zhuǎn)化的路徑。（2）執(zhí)行下列操作之一：①單擊“路徑”調(diào)板底部的“將路徑作為選區(qū)載入”按鈕。②按住Ctrl鍵并單擊“路徑”控制面板中的路徑縮覽圖。

3.6.4Photoshop的路徑

7.將選區(qū)轉(zhuǎn)化為路徑使用選擇工具創(chuàng)建的任何選區(qū)都可以定義為路徑。1）建立選區(qū)；從“路徑”控