第1講_數(shù)字圖像處理技術(shù)

1、授課內(nèi)容簡(jiǎn)介,了解數(shù)字圖像處理的概念  了解計(jì)算機(jī)圖像處理的歷史  了解數(shù)字圖像的常用名詞與概念  了解計(jì)算機(jī)圖像的壓縮和文件格式,本講概述,數(shù)字圖像處理技術(shù)，是指針對(duì)數(shù)字化圖形圖像，借助計(jì)算機(jī)為代表的輔助工具，進(jìn)行數(shù)字編輯創(chuàng)作的過(guò)程。數(shù)字圖像處理技術(shù)，也是一門(mén)方興未艾的實(shí)用技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷發(fā)展與擴(kuò)大。就目前而言，其主要的行業(yè)應(yīng)用有：平面設(shè)計(jì)，網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)，廣告，

2、藝術(shù)，影視，攝影，印刷，動(dòng)漫，教育，醫(yī)療，科研等。范圍相當(dāng)?shù)膹V泛。,數(shù)字圖像處理技術(shù)概述,本門(mén)課程內(nèi)容主要討論平面數(shù)字圖像的處理技巧，了解數(shù)字化圖形圖像的特點(diǎn)，熟悉計(jì)算機(jī)圖像的使用環(huán)境，掌握以Adobe Photoshop CS2為代表的數(shù)字圖像處理軟件，達(dá)到獨(dú)立編輯處理平面數(shù)字圖像的能力。,本課程特點(diǎn),由于數(shù)字圖像處理的應(yīng)用非常廣泛，其內(nèi)容不可能在一門(mén)課程全部掌握。就目前的學(xué)習(xí)來(lái)看，書(shū)籍和網(wǎng)絡(luò)資料不少，但大多或只介紹理論，或只介紹實(shí)例

3、。能夠?qū)⒗碚摵蛯?shí)例統(tǒng)一的很少。因此本門(mén)課程的選材，主要從理論結(jié)合實(shí)踐的角度考慮。對(duì)圖像處理中的主流運(yùn)用、需掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)，從實(shí)踐出發(fā)，都有深入淺出的描述，并附有針對(duì)性的練習(xí)。本課程力求成為學(xué)習(xí)者的良師益友，為想學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理的朋友，快速學(xué)習(xí)和提高自己的眼界和技能。由于水平所限，課程設(shè)計(jì)的不足之處，歡迎大家批評(píng)指正。,本課程特點(diǎn),相關(guān)書(shū)籍：1、《照相館的故事》 出版社：北京希望電腦公司 作者：鑒君，

4、王且力 講述版本：PS5.02、《Photoshop解像》 出 版 社：中國(guó)青年出版社 作者：游閔州 講述版本：PS6.0或PS7.0相關(guān)網(wǎng)站：1、火星時(shí)代 http://www.hxsd.com.cn2、中國(guó)Photoshop聯(lián)盟 http://www.photoshopcn.com3、白沙數(shù)碼教育網(wǎng)

5、 http://www.bsweb.com.cn,學(xué)習(xí)參考,計(jì)算機(jī)在圖形方面的應(yīng)用，比起計(jì)算機(jī)在數(shù)學(xué)計(jì)算方面的應(yīng)用要晚得多，由于圖形設(shè)計(jì)要求有較高的色彩還原度，真彩色的顯示方式，高質(zhì)量、方便而廉價(jià)的輸出設(shè)備，因此對(duì)計(jì)算機(jī)的要求相對(duì)較高。真正滿足數(shù)字圖像處理應(yīng)用的環(huán)境，至今不過(guò)才幾年時(shí)間。所以，計(jì)算機(jī)在圖像方面的應(yīng)用普及時(shí)間并不長(zhǎng)，我們可以將計(jì)算機(jī)在圖形方面的應(yīng)用分為五個(gè)階段：,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,80年代中期，計(jì)算機(jī)在圖形

6、方面的運(yùn)用開(kāi)始推廣，此時(shí)主要用于工程制圖和數(shù)學(xué)線性圖， 此時(shí)的處理特點(diǎn)，是以線和點(diǎn)為主的圖形，而色彩等參數(shù)常常被忽略，只需要滿足客戶在準(zhǔn)確度方面的要求就行。 操作者主要是一些工程計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)硬件方面的知識(shí)，需要編制程序，熟悉圖形學(xué)，熟悉數(shù)學(xué)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，也不方便。,（一）輔助設(shè)計(jì)階段,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,80年代中后期，隨著微型機(jī)的大批上市和普及，軟件也開(kāi)始不斷豐富，雖

7、然這是還是單顯的天下，但已經(jīng)有不少的學(xué)習(xí)用和游戲用軟件出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)微機(jī)中的主打型是8位機(jī)—APPLE機(jī)，圖形主要應(yīng)用在游戲畫(huà)面和教學(xué)畫(huà)面的繪制上，這些圖形主要是矢量圖形，由程序控制，也主要由程序繪制，編程者要求掌握一定的C、BASIC、匯編等程序語(yǔ)言的知識(shí)。,（二）圖形應(yīng)用的初級(jí)階段,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,到了80年代末，隨著光筆、鼠標(biāo)的運(yùn)用，特別是后來(lái)視窗類軟件的出現(xiàn)，出現(xiàn)了良好的人機(jī)交互界面，美術(shù)工作者不再需要學(xué)編程，給不是專業(yè)計(jì)

8、算機(jī)程序員的人們帶來(lái)了福音。熱升華、蠟轉(zhuǎn)印、彩色激光等高質(zhì)量的輸出設(shè)備陸續(xù)出現(xiàn)。圖形的輸出問(wèn)題也得到了較大程度上的解決，彩色顯示器開(kāi)始普遍應(yīng)用，計(jì)算機(jī)在圖形處理方面的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)。這時(shí)候擁有開(kāi)放式的介面的第一批圖形軟件面市，其中包括CorelDRAW 1、Freehand、Photoshop 1 、Dimensions等，廣告和排版企業(yè)開(kāi)始大規(guī)模的采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，但這時(shí)的計(jì)算機(jī)主要是MAC機(jī)。,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,（

9、三）平面設(shè)計(jì)的初級(jí)階段,90年代初，隨著計(jì)算機(jī)價(jià)格的不斷下降和配置的不斷提高，PC已經(jīng)能夠完全勝任平面設(shè)計(jì)的工作，因此平面設(shè)計(jì)開(kāi)始除去神秘面紗，得以普及，一般用戶都可以使用這些專業(yè)軟件進(jìn)行創(chuàng)作。同時(shí)三維立體圖或三維動(dòng)畫(huà)軟件也開(kāi)始在國(guó)內(nèi)運(yùn)用起來(lái)，形成了平面和三維圖形圖像設(shè)計(jì)的各自風(fēng)格。,（四）平面設(shè)計(jì)的普及階段,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,到了90年代中后期，計(jì)算機(jī)技術(shù)有了很大的發(fā)展，多媒體技術(shù)開(kāi)始普遍應(yīng)用，加之網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻完善，計(jì)算機(jī)已

10、經(jīng)由單一的平面設(shè)計(jì)走向了動(dòng)畫(huà)、音樂(lè)相結(jié)合的多媒體時(shí)代。這時(shí)候的計(jì)算機(jī)圖形軟件更加豐富，但劃分也就更加細(xì)致，也就是說(shuō)專業(yè)性更強(qiáng)了，各個(gè)方面都有很出色的軟件新產(chǎn)品。 同時(shí)對(duì)軟件的使用人員素質(zhì)，也有了越來(lái)越高的要求。,（五）多媒體技術(shù)廣泛運(yùn)用的階段,計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用的發(fā)展歷史,矢量圖是用一系列計(jì)算機(jī)指令來(lái)表示一幅圖，如畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)線、畫(huà)曲線、畫(huà)圓、畫(huà)矩形等。矢量圖特點(diǎn)：易于修改、文件小、不宜用于復(fù)雜圖像,一、矢量圖與位圖,注意：矢量圖與位圖如何轉(zhuǎn)

11、換,位圖也叫點(diǎn)陣圖，是把一幅彩色圖分成許多的像素，每個(gè)像素用若干個(gè)二進(jìn)制位來(lái)指定該像素的顏色、亮度和屬性。位圖特點(diǎn)：不宜修改、文件大、顯示速度快,常規(guī)概念和名詞,二、色彩深度，單色圖、灰度圖與彩色圖,色彩深度也叫圖像深度，是指描述圖像中每個(gè)像素的數(shù)據(jù)所占的位數(shù)。圖像中的每一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通?？梢允且晃唬╞it）或多位字節(jié)，用來(lái)存放該像素點(diǎn)的顏色、亮度等信息。因此如果數(shù)據(jù)位數(shù)越多，所對(duì)應(yīng)的顏色種數(shù)也就越多。單色圖像：只有黑白兩中顏色

12、灰度圖：圖像的畫(huà)面由白到黑共256級(jí)色度組成,即從白,淡灰,淺灰,中灰......一直到黑,共有256級(jí),即2的8次方.比如黑白照片.彩色圖像：可按照顏色的數(shù)目來(lái)劃分：如真彩色圖、256色圖、16位彩色圖,24位真彩一共有256*256*256=1670萬(wàn)種顏色.,常規(guī)概念和名詞,三、分辨率,1、簡(jiǎn)介分辨率是和圖像相關(guān)的一個(gè)重要概念，表示圖像數(shù)字信息的數(shù)量或密度，它是衡量圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)力的技術(shù)參數(shù)，與像素和網(wǎng)格特性有著直接的聯(lián)系。

13、分辨率的種類有很多，其含義也各不相同。,常規(guī)概念和名詞,2、圖像分辨率是指圖像中存儲(chǔ)的信息量。這種分辨率有多種衡量方法，典型的是以每英寸的像素?cái)?shù)（PPI）來(lái)衡量。圖象分辨率和圖象尺寸的值一起決定文件的大小及輸出質(zhì)量，該值越大圖形文件所占用的磁盤(pán)空間也就越多。,常規(guī)概念和名詞,三、分辨率,（二）圖象分辨率,圖一：30ppi 圖二：300ppi圖三：偽300ppi 思考：為什么要用高分辨率的數(shù)碼相機(jī),常規(guī)概念和名詞,（三

14、）設(shè)備分辨率,又稱輸出分辨率，指的是各類輸出設(shè)備每英寸上可產(chǎn)生的點(diǎn)數(shù)，如顯示器、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)、繪圖儀的分辨率。這種分辨率通過(guò)DPI來(lái)衡量，目前，PC顯示器的設(shè)備分辨率在60至120DPI之間。而打印設(shè)備的分辨率則在360至1440DPI之間。,（四）掃描分辨率,指在掃描一幅圖象之前所設(shè)定的分辨率，它將影響所生成的圖象文件的質(zhì)量和使用性能，它決定圖象將以何種方式顯示或打印，掃描儀的分辨率又分光學(xué)分辨率和插值分辨率,光學(xué)分辨率是指

15、掃描儀的實(shí)際分辨率。,常規(guī)概念和名詞,（五）顯示分辨率,顯示分辨率是指顯示屏上能夠顯示出的像素?cái)?shù)目。例如，顯示分辨率為640×480表示顯示屏分成480行，每行顯示640個(gè)像素，整個(gè)顯示屏就含有307200個(gè)顯像點(diǎn)。屏幕能夠顯示的像素越多，說(shuō)明顯示設(shè)備的分辨率越高，顯示的圖像質(zhì)量也就越高。在計(jì)算機(jī)上，顯示分辨率可人為設(shè)定。,常規(guī)概念和名詞,（六）圖像分辨率的選擇,思考：報(bào)紙、商業(yè)印刷和戶外的噴繪是如何選擇分辨率的。,一般情況下

16、，圖象分辨率應(yīng)該是網(wǎng)幕頻率的2倍，這是目前中國(guó)大多數(shù)輸出中心和印刷廠都采用的標(biāo)準(zhǔn)。然而實(shí)際上，圖象分辨率應(yīng)該是網(wǎng)幕頻率的1.5倍，具體到不同的圖象本身，情況也各不相同。,常規(guī)概念和名詞,（七）像素總量和文件大小,像素總量：　　像素總量=寬度*高度（以像數(shù)點(diǎn)計(jì)算）　　例如：1024*768=786432個(gè)像素　　文件大?。骸　∥募笮?像素總量*色彩深度（byte）,常規(guī)概念和名詞,色彩模型是指計(jì)算機(jī)為了表示、模擬和描述圖像色彩

17、空間的方法，也稱色彩（色調(diào)）模型。常用的色彩空間模型有：RGB（紅/綠/藍(lán)）色彩模型；CMYK（青、洋紅、黃、黑）色彩模型；LAB （亮度/綠紅/藍(lán)黃）也稱CIELAB色彩模型；HSB （色相/飽和度/亮度）色彩模型；,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,四、色彩空間模型,上頁(yè),下頁(yè),RGB色彩模式，是（紅、綠、藍(lán)）三種發(fā)光管作用于屏幕上，如顯示器、電視機(jī)，是一種加色模式。,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,四、色彩空間模型,上頁(yè),下頁(yè),CMYK色彩模式

18、，是（青、品紅、黃色、黑色）四種礦物質(zhì)，相互混合疊加在印刷品上，是一種減色模式。,RGB->CMYK的顏色失真問(wèn)題,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,四、色彩空間模型,上頁(yè),下頁(yè),LAB色彩模型，是由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）制定的，它與設(shè)備無(wú)關(guān)，色調(diào)成分的某一值既可描述打印、又可描述顯示色調(diào)。Lab的顏色光譜囊括了RGB和CMYK的顏色光譜。Lab模型由照明發(fā)光率（Luminance）和兩個(gè)顏色軸通道組成。L指發(fā)光率和亮度值；a表示從綠到紅

19、的顏色軸通道；b表示從藍(lán)到黃的顏色軸通道。Lab模型能表達(dá)的色彩空間比RGB、CMYK模型所表達(dá)顏色范圍大。,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,四、色彩空間模型,上頁(yè),下頁(yè),HSB色彩模式，最能符合人的眼睛所看到的色調(diào)空間，是模擬人眼感知色彩的一種方法。HSB模型描述色彩比較自然，但在實(shí)際應(yīng)用中需進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如顯示時(shí)需轉(zhuǎn)換成RGB模型，打印時(shí)轉(zhuǎn)換為CMYK模型。HSB模型采用色相（Hue）、飽和度（Saturation）、亮度（Brightnes

20、s）來(lái)描述一個(gè)顏色（像素色），H為光譜中的單色（純色）等級(jí)值，S為顏色純度的等級(jí)值，B為顏色明度等級(jí)值。,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,四、色彩空間模型,上頁(yè),返回,顏色模式范例,RGB、CMYK、單色相，灰度，位圖(黑白)，二色圖（黑白）,計(jì)算機(jī)圖像的色彩模式,上頁(yè),下頁(yè),（一）圖像壓縮的主要目的,圖像大小表示圖像在磁盤(pán)上存儲(chǔ)所需要的空間。我們一般用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的基本單位字節(jié)來(lái)度量。圖像文件的大小主要受圖像分辨率、色彩數(shù)和圖像大小三個(gè)因素.一

21、張A4(210mm*297mm) 幅面的照片，若用中等分辨率（300dpi）的掃描儀按真彩掃描，其數(shù)據(jù)量為多少？圖像壓縮的主要目的是為了減少存儲(chǔ)空間，根據(jù)對(duì)原素材的影響，主要分為無(wú)損壓縮和有損壓縮。,計(jì)算機(jī)圖像的壓縮,上頁(yè),（二）圖像的壓縮編碼,RLE行程長(zhǎng)度編碼把一系列的重復(fù)值用一個(gè)單獨(dú)的值再加上一個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)取代。 (2)哈夫曼編碼(Huffman Encoding) 出現(xiàn)頻率越高的值對(duì)應(yīng)的編碼長(zhǎng)度越短，反之出現(xiàn)頻率越低的值，

22、其對(duì)應(yīng)的編碼長(zhǎng)度越短 (3) JPEG壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG是目前靜態(tài)圖象中壓縮比最高的編碼標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛地應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中。 此外：LZW編碼 、預(yù)測(cè)編碼 、變換編碼 、模型法編碼 、混合編碼 。在目前的實(shí)際使用中，大多采用混合編碼。,返回,計(jì)算機(jī)圖像的壓縮,什么是文件格式,上頁(yè),下頁(yè),當(dāng)打開(kāi)或保存文件時(shí)，首先要考慮采用什么文件格式。文件格式反映了文件的存儲(chǔ)方式和壓縮模式，并可通過(guò)它，初步了解其所存儲(chǔ)文件的特性。將文件保存

23、為不同的格式，就類似于將一本書(shū)翻譯成不同的語(yǔ)言。,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,上頁(yè),下頁(yè),psd格式：是Photoshop內(nèi)部固有的文件格式，其采用無(wú)損壓縮，支持Photoshop可處理的任何內(nèi)容，包括圖層、蒙版、樣通道、路徑、切片以及注解等。在作業(yè)尚未完成時(shí)應(yīng)采用該格式 。,tif格式：是一種掃描儀、桌面出版系統(tǒng)及電子出版CD-ROM系統(tǒng)使用的通用圖像文件格式。TIFF文件允許在同一個(gè)文件中存儲(chǔ)多幅圖像。該文件又分為壓縮和非壓縮兩類。在Ph

24、otoshop7中，該文件格式支持Photoshop固有格式的內(nèi)容，包括圖層、蒙版、樣通道、路徑、切片以及注解等。,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,常用圖像文件格式及特點(diǎn),上頁(yè),下頁(yè),bmp格式：是在Windows系統(tǒng)下使用的與硬件設(shè)備無(wú)關(guān)的基本位圖格式文件。幾乎所有Windows環(huán)境下圖像處理軟件都支持該格式。該文件采用位映射存儲(chǔ)格式，即將數(shù)字圖像中的各個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)。一般不采用壓縮，因此占用存儲(chǔ)空間很大。在廣告制作中，通常不直接使用該格式文

25、件，只是用它保持最真實(shí)的圖像效果，編輯和處理完后再轉(zhuǎn)換到其他文件格式。,dib(Device Independent Bitmap)是一種類似于*.bmp的圖形文件格式，描述圖像的能力與*.bmp基本相同，并且能夠運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上，只是文件較大。,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,上頁(yè),下頁(yè),jpg格式：是一種采用JPEG聯(lián)合圖片專家組標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍非常廣泛的圖像文件格式。該文件一般采用有損壓縮編碼技術(shù)。JPEG文件支持2

26、4位真彩色，但不支持透明色系及動(dòng)畫(huà)。該文件具有較高的圖像保真度和較高的壓縮比。用戶可根據(jù)需要選擇壓縮比。當(dāng)壓縮比為16：1時(shí)獲得的圖像效果與原圖像難以區(qū)分；當(dāng)壓縮比達(dá)到50：1甚至更高，仍可以保持很好的效果。因此該文件比較適合存儲(chǔ)照片以及在網(wǎng)上的嵌入。,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,上頁(yè),下頁(yè),gif格式：是一種用于Web上常用的文件格式。該文件的數(shù)據(jù)是采用了無(wú)損壓縮技術(shù)，最多支持256種彩色，占用空間小，在網(wǎng)頁(yè)制作中可減少下載瀏覽時(shí)間。同TI

27、FF文件一樣GIF文件可存儲(chǔ)多副圖像，并具有交錯(cuò)顯示（下載最初以低分辨率顯示，以后逐漸達(dá)到高分辨率）。同時(shí)，GIF文件可設(shè)置和存儲(chǔ)透明色（去背處理），并支持簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)效果。因此該文件比較適合存儲(chǔ)圖示、按鈕、標(biāo)題圖片以及顏色較少、構(gòu)圖簡(jiǎn)單的圖片。,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,上頁(yè),下頁(yè),png格式：是一種可攜帶式網(wǎng)絡(luò)圖片的文件存儲(chǔ)格式。該文件支持48位真彩色和透明階層效果，同時(shí)采用了比GIF更有效率的無(wú)損壓縮技術(shù)，保留了圖像中每個(gè)像素，但不支持

28、動(dòng)畫(huà)，且比特空間較JPEG和GIF要大。該文件集中了GIF和JPEG等文件格式的優(yōu)點(diǎn)，因此也是一種重要的圖像文件格式。,eps/dsc格式：是一種用途十分廣泛的Photoshop文件格式。Photoshop允許使用3種模式保持文件：EPS、DCS1和DCS2，EPS是其中最小的一種。DCS1.0可將文件分為5個(gè)更小的文件：青、品紅、黃、黑以及一個(gè)預(yù)覽文件。而DCS2.0可多于5個(gè)文件，可保存Alpha通道和選擇單個(gè)、多個(gè)文件保存。,計(jì)算

29、機(jī)圖像的文件格式,tga(Tagged Graphic)是True Vision公司為其顯示卡開(kāi)發(fā)的一種圖像文件格式，創(chuàng)建時(shí)間較早，最高色彩數(shù)可達(dá)32位，其中包括8位Alpha通道用于顯示實(shí)況電視。該格式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于PC機(jī)的各個(gè)領(lǐng)域。,此外還有:cdr ,pdf,dwg, pic, wmf , emf , ico 等等,注：HyperSnap-DX 屏幕抓圖軟件,計(jì)算機(jī)圖像的文件格式,課后練習(xí),1、