小結圖像處理技術

小結圖像處理技術1第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖像圖像是指繪制、攝制或印制的形象。圖像處理是將已有的圖像改變成一幅新的，更好的圖像.2第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖像的基本概念

圖像的基本屬性

圖像的像素數目（Pixeldimensions），是指位圖圖像的寬度和高度方向上含有的像素數目。一幅圖像在顯示器上的顯示效果由像素數目和顯示器的設定共同決定。3第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖像分辨率（Imageresolution）指組成一幅圖像的像素密度的度量方法，通常使用單位長度上的圖像像素的數目多少，即用每英寸多少點(dotperinch，dpi)表示。對同樣大小的一幅圖，如果組成該圖的圖像像素數目越多，則說明圖像的分辨率越高，看起來就越逼真。相反，圖像顯得越粗糙。在同樣大小的面積上，圖像的分辨率越高，則組成圖像的像素點越多，像素點越小，圖像的清晰度越高。4第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日顯示分辨率顯示分辨率是確定顯示圖像的區(qū)域大小。如果顯示屏的分辨率為640×480，那么一幅320×240的圖像只占顯示屏的1／4；相反，2400×3000的圖像在這個顯示屏上就不能顯示一個完整的畫面。5第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖像深度（ImageDepth）也稱圖像的位深，是指描述圖像中每個像素的數據所占的二進制位數。圖像的每一個像素對應的數據通?？梢允?位（bit）或多位，用于存放該像素的顏色、亮度等信息，數據位數越多，可以表達的顏色數目就越多。

6第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日位圖圖像●圖像由基本顯示單元“像點”構成圖像像點8bit(28=256色)16bit(216=65536色)24bit(224=16M色)●8位圖像●16位圖像●24位圖像●

二進制位與圖像之間存在嚴格的“位映射”關系●

像點由若干個二進制位進行描述●

二進制位代表圖像顏色的數量●

具有位映射關系的圖叫作“位圖”●

“位圖”特指圖像第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日●Resolution(分辨率)單位圖像分辨率●dpi的數值越大，圖像越清晰dpi(displaypixels/inch)每英寸顯示的像數300dpi96dpi21dpidpi視覺效果清晰度絕對清晰度第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日常見分辨率●平板掃描儀：1200dpi●底片掃描儀

4800dpi●

印刷圖片普通：300dpi

高精度：600dpi●噴墨打印機：720～2880dpi●激光打印機：600~1200dpi第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日矢量圖像矢量圖像，也稱為面向對象的圖像或繪圖圖像。在數學上定義為一系列由線連接的點。矢量圖主要用于工程圖、白描圖、卡通漫畫、圖例和三維建模等。矢量文件中的圖形元素稱為對象。每個對象都是一個自成一體的實體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小和屏幕位置等屬性。在維持它原有清晰度和彎曲度的同時，多次移動和改變它的屬性，而不會影響圖例中的其它對象。例如：一個圓可以表示成圓心在(x1,y1)，半徑為r的圖形；一個矩形可以通過指定左上角坐標(x1,y1)和右下角坐標(x2,y2)的四邊形來表示。

基于矢量的繪圖同分辨率無關。存盤后文件的大小與圖形中元素的個數和每個元素的復雜程度成正比10第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日位圖圖像位圖圖像，亦稱為點陣圖像或繪制圖像，是由稱作像素的單個點組成的。這些點可以進行不同的排列和染色以構成圖樣。當放大位圖時，可以看見賴以構成整個圖像的無數單個方塊。擴大位圖尺寸的方法是增多單個像素，從而使線條和形狀顯得參差不齊。由于每一個像素都是單獨染色的，可以通過以每次一個像素的頻率操作選擇區(qū)域而產生近似相片的逼真效果?？s小位圖尺寸也會使原圖變形，因為它是通過減少像素使整個圖像變小的。不能單獨操作（如移動）局部位圖。11第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日矢量圖和位圖的局部放大

12第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日灰度圖和單色圖像灰度圖按照灰度等級的數目來劃分。只有黑白兩種顏色的圖像稱為單色圖像（monochromeimage），圖中的每個像素值用1位存儲，它的值只有“0”或者“1”，一幅640×480的單色圖像需要占據37.5KB的存儲空間。如果每個像素的像素值用一個字節(jié)表示，灰度值級數就等于256級，每個像素可以是0～255之間的任何一個值?；叶葓D單色圖13第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日圖像色彩與色彩空間生氣勃勃的大自然色彩向人們展示著物質、生命、存在和運動狀態(tài)。視覺是人們認識世界的窗口，客觀世界作用于人的視覺器官，通過視覺器官形成信息，從而使人產生感覺和認識。14第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日顏色顏色的實質光波，視覺系統(tǒng)對可見光的感知結果。被觀察對象吸收或反射不同波長的光波形成可見光波長

380nm～780nm之間的電磁波。眼睛看到的光常為多種不同波長的光組合成。當各種不同的光信號一起進入眼睛某點時，視覺器官將其混合，作為一種顏色接收。15第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日可見光的波長范圍光色波長λ（nm)代表波長紅（Red）780～630700橙（Orange）630～600620黃（Yellow）600～570580綠（Green）570～500550青（Cyan）500～470500藍（Blue）470～420470紫（Violet）420～380420400nm700nm紫外光紅外光可見光區(qū)546.1nm435.8nm780nm16第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日顏色的度量

色調(色相）引起視覺的色光，可能是由數種波長的光波混合而成，但正常人眼均能感受出它最接近紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等純光譜色中的那一種，這種屬性稱為色調。而最接近的光譜色，一般也稱之為色光的色彩。太陽光譜中各色光的色彩，可以用其波長表示。因此單一波長的光，就稱為單色光。黑色與白色都沒有色彩，介于黑與白中間的是灰色。色調有一個自然的順序：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。在這個次序中，當人們混合相鄰顏色時，可以獲得在這兩種顏色之間連續(xù)變化的色調。

17第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日顏色的度量

飽和度

指的是顏色偏離灰色、接近純光譜色的程度。黑、白、灰色的飽和度最低（0%），而純光譜色的飽和度最高（100%）。純光譜色與白光混合，可以產生各種混合色光，其中純光譜色所占的百分比，就是該色光的飽和度。

18第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日顏色的度量

明度

指的是光所產生的亮暗感覺。是視覺系統(tǒng)對可見物體輻射或者發(fā)光多少的感知屬性。就白、黑、灰色而言，白色最亮，黑色則最暗，灰色則居中。19第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日三基色原理

現代顏色視覺理論中的三色學說認為人眼的錐狀細胞是由紅、綠、藍三種感光細胞組成的，自然界中的任何一種顏色都可以由R、G、B這3種顏色值之和來確定，它們構成一個3維的RGB矢量空間。這就是說，R、G、B的數值不同混合得到的顏色就不同，也就是光波的波長不同。20第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日相加混色任何一種顏色都可用三種基本顏色按不同的比例混合得到。三種顏色的光強越強，到達人眼的光就越多，它們的比例不同，看到的顏色也就不同，沒有光到達眼睛，就是一片漆黑。三基色的大小決定彩色光的亮度，混合色的亮度等于各基色分量亮度之和。三基色的比例決定混合色的色調，當三基色混合比例相同時，是灰色。

21第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日常用的相加混色方法有以下三種

時間混色法：將三基色按一定比例輪流投射到同一屏幕上，由于人眼的視覺惰性，只要交替速度足夠快，產生的彩色視覺與三基色直接相混時一樣。空間混色法：將三基色同時投射到彼此距離很近的點上，利用人眼分辨力有限的特性而產生混色，或者使用空間坐標相同的三基色光的同時投射產生合成光。生理混色法：利用兩只眼睛分別觀看兩個不同顏色的同一景象，也可獲得混色效果

22第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日相減混色相減混色利用濾光特性，在白光中減去不需要的彩色，留下所需要顏色。如印染、顏料等采用的相減混色。當兩種以上的色料相混和重疊時，白光就減去各種色料的吸收光，其剩余部分的反射色光混合結果就是色料混合或重疊產生的顏色。23第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日顏色空間

顏色空間是組織和描述顏色的方法之一，也可以稱之為顏色模型

RGB顏色空間采用紅、綠和藍3基色來匹配所有顏色的模型稱為RGB顏色空間。國際照明委員會將3種單色光的波長分別定義為紅色（700nm）、綠色（546.1nm）和藍色（453.8nm）。根據3基色原理，任意一種顏色可以由下式匹配：C=rR+gG+bB式中的系數r、g和b分別為3基色紅、綠和藍的比例系數。當r=g=b時，顏色C為標準的白色。24第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日RGB顏色模型通常用于彩色陰極射線管和彩色光柵圖形顯示器。各個原色的光能疊加在一起產生復合色。在正方體的主對角線上，各原色的量相等，產生由暗到亮的白色，即灰度。（0,0,0）為黑，（255,255,255）為白。正方體的其它六個頂點分別為紅、黃、綠、青、藍、品紅。黃(255,255,0)黑(0,0,0)綠(0,255,0)青(0,255,255)藍(0,0,255)品紅(255,0,255)白(255,255,255)紅(255,0,0)第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日CMYK顏色空間與RGB顏色模型不同，以紅、綠、藍的補色青（Cyan）、品紅（Magenta)、黃(yellow)為原色構成CMY顏色系統(tǒng)，常用于從白光中濾去某種顏色，故稱為減性原色系統(tǒng)。CMY顏色模型對應的直角坐標系的子空間與RGB模型所對應的子空間幾乎完全相同。區(qū)別僅在于前者的原點為白，而后者的原點為黑。前者是通過從白色中減去某種顏色來定義一種顏色，而后者是通過向黑色中加入某種顏色來定義一種顏色

26第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日靜電或噴墨繪圖儀、打印機、復印機等硬拷貝設備將顏色畫在紙張上時，使用的是CMY顏色系統(tǒng)。

由于彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術中經常加入一種真正的黑色（Black）。黑色用K表示，CMY顏色空間成為CMYK顏色空間

27第二十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日YUV顏色空間

電視系統(tǒng)中常用的顏色模式采用三管彩色攝像機或彩色CCD（點耦合器件）攝像機，它把攝得的彩色圖像信號，經分色、分別放大校正得到RGB，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個