《图像与图形.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《图像与图形.ppt（35页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、5.2 图像与图形,5.2.1 数字图像的获取5.2.2 图像的表示与压缩编码5.2.3 数字图像处理与应用5.2.4 计算机图形,5.2.1 数字图像的获取,图像的获取过程,从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取”常用的图像获取设备：扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等图像获取过程：,将画面划分为 M N个网格，每个网格称为 一个取样点,将彩色图像取样点的颜色分解成R，G，B三个基色,测量每个取样点的每个分量（基色）的亮度值,对取样点每个分量的亮度值进行A/D转换，使用数字整型量表示,5.2.2 图像的表示与压缩编码,数字(取样)图像的组成,数字取样图像由M(列)N(行)个取样点组成取
2、样点是组成数字取样图像的基本单位，称为“像素”彩色图像的像素通常由3个彩色分量组成灰度图像和黑白图像的像素只包含1个亮度分量,例1：黑白图象的表示,黑白图像,黑白图像的每个像素只有一个分量，且只用1个二进位表示，其取值仅“0”(黑)和“1”(白)两种,例2：灰度图象的表示,灰度图像,灰度图像的每个像素也只有一个分量，一般用812个二进位表示，其取值范围是：02n-1，可表示2n个不同的亮度,例3：彩色图象的表示,彩色图像的每个像素有三个分量，分别表示三个基色的亮度，假设3个分量分别用n,m,k个二进位表示，则可表示2n+m+k种不同的颜色,数字(取样)图像的主要参数,图像大小（图像分辨率）：用
3、来表示组成该图像的行列数目，亦即图像所包含的像素数目使用 水平分辨率x垂直分辨率 表示对在屏幕上显示出来的大小有影响颜色空间的类型，指彩色图像所使用的颜色描述方法，如：RGB(红、绿、蓝)模型，显示器使用CMYK(青、品红、黄、黑)模型，彩色打印机使用HSB(色彩、饱和度、亮度)模型，用户界面中使用YUV(亮度、色度)模型，彩色电视信号传输时使用像素深度，即像素的所有颜色分量的二进位数目之和,举例：分辨率与图像尺寸的关系,520 x376,260 x188,130 x94,在显示比例相同时，显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比,数字图像的数据量,数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）：数
4、据量=水平分辨率垂直分辨率像素深度8 几种常用格式的图像的数据量：,例：数字图像传输时间的计算假设数据传输速率为56 kb/s（电话上网），则传输一幅分辨率为640480的6.5万种颜色的未压缩图像的时间为：(640 x480 x16)/56000=87.8秒,数字图像的数据压缩,图像数据压缩的必要性：节省存储数字图像所需要的存储器容量提高图像的传输速度，减少通信费用 图像数据压缩的可能性：数字图像中有大量的数据冗余人眼视觉有局限性，允许图像有一些失真图像数据压缩的两种类型：无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差压缩编码方法的评价,
5、数字图像的常用文件格式,不同的图象文件格式采用了不同的数据压缩技术和数据组织方法，有不同的应用常用的图像文件格式有：,图像文件格式例1：BMP格式,BMP图像格式是Windows操作系统下使用的一种标准图像格式支持单色、16色、256色、真彩色图像一个文件一幅图像，可以进行无损压缩，也可不压缩非压缩的BMP文件是一种通用的图像文件格式，几乎所有Windows 应用软件都能支持,图像文件格式例2：GIF 图像,颜色数目不超过256色，适合用作插图、剪贴画等色彩数要求不高的场合，文件特别小，适合网络传输GIF图像格式具有累进显示功能，适合网络浏览器观看 GIF图像格式能支持透明背景（JPEG不支持
6、）GIF图像格式能支持动画,GIF动画之例,透明背景,图像文件格式例3：JPEG图像,JPEG是静止图像数据压缩编码的国际标准，采用JPEG标准的图像文件扩展名是.jpgJPEG特别适合各种连续色调的彩色或灰度图像，在计算机和数码相机中已得到广泛应用 JPEG的最新标准是JPEG2000（图像文件扩展名是.jp2），它采用更先进的技术，可取得更好的效果JPEG与JPEG2000的比较之例,5.2.3 数字图像处理与应用,数字图象处理：目的与内容,目的：(1)提高图像的视觉质量(2)恢复与重建有失真和畸变的图像(3)图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等(4)图像数据的变换、编码和数据压缩(5
7、)图像的存储、管理与检索(6)图像内容与知识产权的保护 内容：去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等,数字图像处理的应用,(1)图像通信，包括图像传输、电视电话、电视会议等。(2)遥感(3)医疗诊断(4)工业生产中的应用，如产品质量检测，生产过程自动控制等(5)机器人视觉(6)军事、公安、档案管理等其他方面的应用,X光图像,CT图像,核磁共振图像,指纹图像,常用的图像编辑软件,Word和PowerPoint具有基本的图像编辑功能Windows附件中的“画图”软件微软Office工具中的Picture ManagerACD System公司的ACDSee32Adobe PhotoS
8、hop,Word和PowerPoint的图像编辑功能 使用“图片工具栏”编辑图片,使用快捷菜单，屏幕上显示“图片”工具栏，进入图片编辑状态：,Word和PowerPoint的图像编辑功能 图片编辑举例(外形修改),缩小,压扁,放大,拉长,原始图片,Word和PowerPoint的图像编辑功能 图片编辑举例(裁剪与旋转),旋转90度,裁剪底部,裁剪左部,旋转任意角度,原始图片,Word和PowerPoint的图像编辑功能 图片编辑举例(图像属性修改),增加对比度,降低对比度,增加亮度,降低亮度,灰度图片,黑白图片,原始图片,5.2.4 计算机图形,什么是计算机图形(graphics),通过计算机
9、和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述(称为“建模”)，然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况，生成该景物的图形(称为“绘制”或“图像合成”)计算机图形也称为计算机合成图像计算机制作图形的步骤如下：,景物的2种描述(建模)方法,计算机图形的绘制过程,从景物模型绘制出图形的过程，实际上也是把景物的描述(模型)转换成为点阵(像素阵列)的过程，它包括下列步骤：,将各个物体的所有表面用小的多边形（三角形或四边形）进行近似表示,用户选择一个观测位置，并设定一个取景范围，将景物向成像平面作透视投影；然后将景物中不在取景范围内的部分裁剪掉，同时还把景物中所有被遮挡而看不见的部分隐去,根据景物表面材料的性质
10、和环境光源的设定，计算出物体可见面上每一点(像素)的颜色及其亮度,计算出物体所产生的本影和半影；根据景物表面和背景使用的材料，选择合适的纹理映射到物体的表面,美国康乃尔大学Suzanne Smits 和Priamos Georgiades建模并绘制的俄罗斯茶壶,例1:俄罗斯茶壶,例2：计算机绘制的钢笔画和铅笔画,木 桶,玻璃瓶,引用自：Georges Winkenbach,D.Salesin(Univ.of Washington)pp.469-476,SIGGRAPH96,计算机图形与显卡(图形卡),图形绘制过程中，每一个像素的颜色及其亮度都要经过大量的计算才能得到，因此绘制过程的计算量很大，
11、特别是三维图形和动画目前PC机所配置的图形卡（显卡）上安装了功能很强的专用绘图处理器，它能承担绘制过程中的大部分计算任务,计算机图形的应用,(1)计算机辅助设计和辅助制造(CADCAM)。(2)利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等。(3)作战指挥和军事训练。(4)计算机动画和计算机艺术。(5)其它：电子出版、数据处理、工业监控、辅助教学、软件工程等。,矢量绘图软件,专业绘图软件：AutoCAD（机械、建筑等）MAPInfo、ARCInfo（地图、地理信息系统）办公与事务处理、平面设计、电子出版等领域：Corel公司的CorelDraw，Adobe 公司的Illustrator，Macromedia公司的FreeHand，微软公司的Microsoft Visio等内嵌的绘图软件：Word 和 PowerPoint中的绘图功能（简单的二维图形）,小结：图像与图形的比较,计算机中的图像按其生成方法可以分为两大类：通过数字化设备获取的图像，它们称为取样图像、点阵图像，或位图图像等，通常简称图像（image）通过计算机建模并绘制而成的图像，称为矢量图形，通常简称图形（graphics）；两者在外观上很难区分，但它们有许多不同的属性，一般需要使用不同的软件进行处理,图 形,小结：图像与图形的对比,
