董華松3.1色彩與構(gòu)圖3.1.1色彩的來源色彩是圖像至關(guān)重要的組成部分，那么色彩是如何產(chǎn)生的呢?色彩始于光，也源于光。1672年牛頓用三棱鏡將太陽光（白光）分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫（品紅）順序排列漸變的彩帶，這種現(xiàn)象稱作色散（dispersion）。3.1認(rèn)識(shí)色彩3.1.2色彩的三要素從人的視覺系統(tǒng)看，色彩可用色調(diào)（Hue）、亮度（Lightness）和飽和度（Saturation）來描述。人眼看到的任一彩色光都是這三個(gè)特性的綜合效果，這三個(gè)特性被稱為色彩的三要素。3.1認(rèn)識(shí)色彩1．色調(diào)物體的色調(diào)（Hue）與光波的波長(zhǎng)有關(guān)，不同的波長(zhǎng)反映不同的顏色感。色調(diào)是物體在日光照射下，所反射的光譜成分作用到人眼的綜合效果，或者是當(dāng)我們看到一種或多種波長(zhǎng)的光時(shí)所產(chǎn)生的彩色感覺。它反映顏色的種類，是決定顏色的基本特性。3.1認(rèn)識(shí)色彩2．亮度亮度（Lightness）是指光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺是指色彩明暗深淺的程度。亮度有兩種特性：(1)同一物體因受光不同會(huì)產(chǎn)生亮度上的變化。照射的光越強(qiáng)，反射光也越強(qiáng)，看起來越亮。(2)強(qiáng)度相同的不同色光，亮度感不同。在純正光譜中，黃色的亮度最高，顯得最亮；其次是橙、綠；再其次是紅、藍(lán)；紫色亮度最低，顯得最暗。3.1認(rèn)識(shí)色彩3．飽和度飽和度（Saturation）是指顏色的純度，或者說是指顏色的深淺程度，即摻入白光的程度。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，飽和度越深顏色越鮮明，或越純。飽和度還和亮度有關(guān)，同一色調(diào)越亮或越暗越不純。3.1認(rèn)識(shí)色彩3.1.3色彩模型色彩模型是指彩色圖像所使用的顏色描述方法，也叫顏色模型。使用色彩模型的目的是盡可能多地和有效地描述各種顏色，以便需要時(shí)能方便地加以選擇。1.RGB模型自然界常見的各種顏色，都可以由紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三種中顏色光按不同比例相配而成。由于人眼對(duì)這三種色光最為敏感，RGB三種顏色相配所得到的彩色范圍也最廣，所以一般都選這三種顏色作為基色，這就是色度學(xué)的基本原理——三基色原理。3.1認(rèn)識(shí)色彩2.HSL模型HSL（Hue、Lightness、Saturation）模型是使用H、S和L三個(gè)參數(shù)來生成顏色。H為顏色色調(diào)，改變它的數(shù)值可生成不同的顏色表示；S為顏色的飽和度，改變它可使顏色變亮或變暗；L為顏色的亮度參量。3.1認(rèn)識(shí)色彩3.CMY模型CMY模型（Cyan、Magenta、Yellow）是采用青、粉紅、黃色三種基本顏色按一定比例合成顏色的方法。CMY模式和RGB模式不同，色彩的產(chǎn)生不是直接來自于光線的色彩，而是由照射在顏料上放射回來的光線所產(chǎn)生。顏料會(huì)吸收一部分光線（“減去”光），而未吸收的光線會(huì)反射出來，成為視覺判定顏色的依據(jù)，所以這種色彩的產(chǎn)生方式稱減色法。所有的顏料都加入后才能成為純黑，當(dāng)顏料減少時(shí)才開始出現(xiàn)色彩，顏料全部除去后才成為白色。3.1認(rèn)識(shí)色彩圖設(shè)計(jì)完成后，按照CMYK模型，到印刷工廠發(fā)排，分別輸出四色膠片如圖所示3.1.2構(gòu)圖1.線條藝術(shù)3.2圖像數(shù)據(jù)的獲取與表示1.圖像數(shù)據(jù)的獲取圖像數(shù)據(jù)的獲取是圖像數(shù)字化的基礎(chǔ)。圖像獲取的過程實(shí)質(zhì)上是模擬信號(hào)的數(shù)字化過程。它的處理步驟大體分為3步。3.2圖像數(shù)據(jù)的獲取與表示（1）采樣。圖像采樣就是將二維空間上模擬的連續(xù)亮度（即灰度）或彩色信息，轉(zhuǎn)化為一系列有限的離散數(shù)值來表示。3.2圖像數(shù)據(jù)的獲取與表示（2）量化。采樣是對(duì)圖像的空間坐標(biāo)進(jìn)行離散化處理，而量化是對(duì)每個(gè)離散點(diǎn)——像素的灰度或顏色樣本進(jìn)行數(shù)字化處理，把模擬量的亮度值使用數(shù)字量來表示3.2圖像數(shù)據(jù)的獲取與表示（3）編碼。數(shù)字化得到的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息。在一定意義上講，編碼壓縮技術(shù)是實(shí)現(xiàn)圖像傳輸與存儲(chǔ)的關(guān)鍵。3.2圖像數(shù)據(jù)的獲取與表示2．?dāng)?shù)字圖像的表示從數(shù)字圖像的獲取過程可以知道，一幅采樣圖像由M（行）N（列）個(gè)采樣點(diǎn)組成，每個(gè)采樣點(diǎn)(像素)是組成圖像的基本單位。黑白圖像的像素只有1個(gè)亮度值，彩色圖像的像素是矢量，它由多個(gè)彩色分量組成,因此，采樣圖像在計(jì)算機(jī)中的表示方法是：?jiǎn)紊珗D像用一個(gè)矩陣來表示；彩色圖像用一組（一般是3個(gè)）矩陣來表示.矩陣的行數(shù)稱為圖像的垂直分辨率，列數(shù)稱為圖像的水平分辨率，矩陣中的元素是像素顏色分量的亮度值，使用整數(shù)表示。彩色圖像的表示如圖所示。3.3圖像屬性3.3.1圖像的分辨率我們經(jīng)常遇到的分辨率有兩種：顯示分辨率和圖像分辨率。1.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640×480=307200個(gè)顯像點(diǎn)。屏幕能夠顯示的像素越多，說明顯示設(shè)備的分辨率越高，顯示的圖像質(zhì)量也就越高。3.3圖像屬性2.圖像分辨率圖像分辨率是指組成一幅圖像的像素密度的度量方法。對(duì)同樣大小的一幅圖，如果組成該圖的圖像像素越多，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。3.3圖像屬性3.3.2圖像的像素深度像素深度是指存儲(chǔ)每個(gè)像素所用的位數(shù)，像素深度決定了彩色圖像的每個(gè)像素可能有的顏色數(shù)，或者確定灰度圖像的每個(gè)像素可能有的灰度級(jí)數(shù)。3.3圖像屬性對(duì)于彩色圖像，每個(gè)像素用R、G、B三個(gè)分量表示，若每個(gè)分量用8位，那么一個(gè)像素共用24位表示，每個(gè)像素可以是224=16777216種顏色中的一種。在這個(gè)意義上，往往把像素深度說成是圖像深度。表示一個(gè)像素的位數(shù)越多，它能表達(dá)的顏色數(shù)目就越多，而它的深度就越深。在用二進(jìn)制數(shù)表示彩色圖像的像素時(shí)，除R，G，B分量用固定位數(shù)表示外，往往還增加1位或幾位作為屬性（Attribute）位。例如，RGB5∶5∶5表示一個(gè)像素時(shí)，用2個(gè)字節(jié)共16位表示，其中R，G，B各占5位，剩下一位作為屬性位。在這種情況下，像素深度為16位，而圖像深度為15位。3.3圖像屬性3.3.3圖像的大小圖像數(shù)字化后形成數(shù)字圖像放在圖像文件中，圖像文件的大小是指在磁盤上存儲(chǔ)整幅圖像所有像素的字節(jié)數(shù)（Bytes），可按下面的公式計(jì)算：圖像數(shù)據(jù)量=圖像水平分辨率×圖像垂直分辨率×像素深度/83.3圖像屬性3.3.4圖像的真彩色、偽彩色與直接色1.真彩色（TrueColor）真彩色是指圖像中的每個(gè)像素都分成R、G、B三個(gè)基色分量，每個(gè)基色分量直接決定其基色的強(qiáng)度，這樣產(chǎn)生的色彩稱為真彩色。2.偽彩色（PseudoColor）偽彩色是指圖像中每個(gè)像素的顏色不是由每個(gè)基色分量的數(shù)值直接決定，而是把像素值當(dāng)作彩色查找表（colorlook-uptable，CLUT）的表項(xiàng)入口地址，去查找一個(gè)顯示圖像時(shí)使用的R，G，B強(qiáng)度值，用查找出的R，G，B強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為偽彩色。3.3圖像屬性3.直接色（DirectColor）每個(gè)像素值分成R,G,B分量，每個(gè)分量作為單獨(dú)的索引值對(duì)它做變換。也就是通過相應(yīng)的彩色變換表找出基色強(qiáng)度，用變換后得到的R，G，B強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為直接色。它的特點(diǎn)是對(duì)每個(gè)基色進(jìn)行變換。用這種系統(tǒng)產(chǎn)生顏色與真彩色系統(tǒng)相比，相同之處是都采用R，G，B分量決定基色強(qiáng)度，不同之處是前者的基色強(qiáng)度直接用R，G，B決定，而后者的基色強(qiáng)度由R，G，B經(jīng)變換后決定這種系統(tǒng)與偽彩色系統(tǒng)相比，相同之處是都采用查找表，不同之處是前者對(duì)R，G，B分量分別進(jìn)行變換，后者是把整個(gè)像素當(dāng)作查找表的索引值進(jìn)行彩色變換。3.3圖像屬性3.3.5圖像的種類1.矢量圖與位圖矢量圖是用一系列計(jì)算機(jī)指令來表示一幅圖，如畫點(diǎn)、畫線、畫曲線、畫圓、畫矩形等。這種方法實(shí)際上是數(shù)學(xué)方法來描述一幅圖，然后變成許多的數(shù)學(xué)表達(dá)式，再編程，用語言來表達(dá)。在計(jì)算顯示圖時(shí)，也往往能看到畫圖的過程。3.3圖像屬性位圖法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)制位來指定該像素的顏色、亮度和屬性。因此一幅圖由許多描述每個(gè)像素的數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)通常稱為圖像數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)作為一個(gè)文件來存儲(chǔ)，這種文件又稱為圖像文件。3.3圖像屬性2.灰度圖與彩色圖灰度圖（gray-scaleimage）按照灰度等級(jí)的數(shù)目來劃分。只有黑白兩種顏色的圖像稱為單色圖像（monochromeimage）3.4圖像文件格式圖像在存儲(chǔ)媒體（如磁盤、光盤）中的存儲(chǔ)格式，稱為圖像的文件格式。圖像文件的格式有多種，如：BMP、GIF、JPEG、TIFF、PSD等格式。3.4圖像文件格式3.4.1BMP格式BMP是英文Bitmap（位圖）的簡(jiǎn)寫，它是Windows操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，能夠被多種Windows應(yīng)用程序所支持。這種格式的特點(diǎn)是包含的圖像信息較豐富，幾乎不進(jìn)行壓縮，但由此導(dǎo)致了它與生俱生來的缺點(diǎn)——占用磁盤空間過大。所以，目前BMP在單機(jī)上比較流行。3.4圖像文件格式BMP文件由4個(gè)部分組成：位圖文件頭（bitmap-fileheader）、位圖信息頭（bitmap-informationheader）、顏色表（colortable）和定義位圖的字節(jié)陣列，如表所示。1/14/20233:36AM30structBMP_FILE{ structBITMAPFILEHEADERbitmapfileHead;structBITMAPINFObitmapinfo; BYTEbitmap[];};1/14/20233:36AM31typedefstruct{UINTbfType;

DWORDbfSize;

UINTbfReserved1;

UINTbfReserved2;

DWORDbfOffBits;}BITMAPFILEHEADER;typedefstruct{ BITMAPINFOHEADERbmiHeader; RGBQUADbmiColors[n];}BITMAPINFO;typedefstruct{ DWORDbiSize; LONGbiWidth; LONGbiHeight; WORDbiPlanes; WORDbiBitCount;

DWORDbiCompression;

DWORDbiSizeImage; LONGbiXPelsPerMeter; LONGbiYPelsPerMeter; DWORDbiClrUsed; DWORDbiClrImportant;}BITMAPINFOHEADER;typedefstruct{ BYTErgbBlue;

BYTErgbGreen; BYTErgbRed; BYTErgbReserved;

}RGBQUAD;1/14/20233:36AM32intloadBMP(char*file,charimage[][])/*8位無壓縮的灰度值BMP*/{ structBMP_BITMAPFILEHEADERfilehead; structBMP_BITMAPINFOHEADERbmi; FILE*fp; fp=fopen(file,"rb");/*打開圖像文件*/ if(fp!=NULL) { fread(&filehead,sizeof(filehead),1,fp);/*讀位圖文件頭*/ fread(&bmi,sizeof(bmi),1,fp);/*讀位圖信息頭*/ /*以下取出圖像參數(shù)*/ if(bmi.biCompression==0){ fseek(fp,filehead.biOffBits,SEEK_SET);for(i=1;i<bmi.biWidth;i++){for(j=0;j<bmi.biHeight;j++){fread(image[i][j],1,1,fp);}}/*讀像素?cái)?shù)據(jù)到image*/fclose(fp);/*關(guān)閉圖像文件*/}return(1);}注:以上程序,只具有參考價(jià)值.3.4圖像文件格式1.位圖文件頭位圖文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有BMP文件的類型、文件大小和位圖起始位置等信息。2.位圖信息頭位圖信息頭數(shù)據(jù)用于說明位圖的尺寸等信息。3.顏色表顏色表用于說明位圖中的顏色，它有若干個(gè)表項(xiàng)，每一個(gè)表項(xiàng)是一個(gè)RGBQUAD類型的結(jié)構(gòu)，定義一種顏色。4.位圖數(shù)據(jù)位圖數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個(gè)像素值或該對(duì)應(yīng)像素的顏色表的索引值，圖像記錄順序是在掃描行內(nèi)是從左到右，掃描行之間是從下到上。這種格式我們又稱為Bottom_Up位圖，當(dāng)然與之相對(duì)的還有Up_Down形式的位圖，它的記錄順序是從上到下的，對(duì)于這種形式的位圖，也不存在壓縮形式。3.4圖像文件格式3.4.2GIF格式1．GIF文件的結(jié)構(gòu)GIF文件的結(jié)構(gòu)可分為文件頭（FileHeader）、GIF數(shù)據(jù)流（GIFDataStream）和文件終結(jié)器（Trailer）三個(gè)部分。文件頭包含GIF文件署名（Signature）和版本號(hào)（Version）；GIF數(shù)據(jù)流由控制標(biāo)識(shí)符、圖像塊（ImageBlock）和其他的一些擴(kuò)展塊組成；文件終結(jié)器只有一個(gè)值為0x3B的字符（‘；’）表示文件結(jié)束。下表顯示了一個(gè)GIF文件的組成結(jié)構(gòu)：3.4圖像文件格式2．GIF圖像的顯示3.4圖像文件格式3.4.3JPEG格式JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG壓縮技術(shù)十分先進(jìn)，它用有損壓縮方式去除冗余的圖像數(shù)據(jù)，在獲得極高的壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富生動(dòng)的圖像。JPEG格式壓縮的主要是高頻信息，對(duì)色彩的信息保留較好，適合應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)，可減少圖像的傳輸時(shí)間，可以支持24bit真彩色，也普遍應(yīng)用于需要連續(xù)色調(diào)的圖像。3.4圖像文件格式1．支持多種壓縮級(jí)別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。壓縮比率通常在10：1到40：1之間，壓縮比越大，品質(zhì)就越低；相反地，壓縮比越小，品質(zhì)就越好3.4圖像文件格式2．文件格式JPEG文件由兩部分構(gòu)成：標(biāo)記碼和壓縮數(shù)據(jù)。JFIF文件格式直接使用JPEG標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用程序定義的許多標(biāo)記，因此JFIF格式成了事實(shí)上的JPEG文件交換格式標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)記碼記錄了JPEG圖像的所有信息，在每個(gè)標(biāo)記碼之前可以有個(gè)數(shù)不限的填充字節(jié)0XFF。3.4圖像文件格式下列是其中的8個(gè)標(biāo)記：–SOI0xD8圖像開始–APP00xE0JFIF應(yīng)用數(shù)據(jù)塊–APPn0xE1-0xEF其他的應(yīng)用數(shù)據(jù)塊（n，1～15）–DQT0xDB量化表–SOF00xC0幀開始–DHT0xC4霍夫曼(Huffman)表–SOS0xDA掃描線開始–EOI0xD9圖像結(jié)束在JPEG文件存儲(chǔ)格式中，每一個(gè)標(biāo)記都是JPEG文件的一個(gè)部分，因此JPEG文件實(shí)際上就是由上述的8個(gè)部分組成。3.4圖像文件格式3．圖像漸進(jìn)顯示為了幫助用戶在下載和顯示圖像時(shí)，快速了解圖像的整體結(jié)構(gòu)，GIF格式提供了交錯(cuò)下載特性。而對(duì)于JPEG格式，它提供另外一種稱作“漸進(jìn)圖”的格式，同樣可以幫助用戶及時(shí)了解圖像整體信息。3.4圖像文件格式3.4.4TIFF格式TIFF（TaggedImageFileFormat）稱為標(biāo)記圖像文件格式。它是Aldus和Microsoft公司為掃描儀和桌面出版系統(tǒng)研制開發(fā)的較為通用的圖像文件格式。TIFF的存儲(chǔ)格式可以壓縮也可以不壓縮，壓縮的方法也不止一種。TIFF不依賴于操作環(huán)境，具有可移植性。最初設(shè)計(jì)TIFF的初衷就是要能夠?qū)呙璧膱D像在不同的平臺(tái)上進(jìn)行高質(zhì)量的打印。所以TIFF格式比較適合作為高質(zhì)量的保存原件的圖像存儲(chǔ)格式。TIFF格式允許RGB模式或者CMYK模式，因此TIFF圖像在顯示及打印兩方面都能保持較高質(zhì)量。3.4圖像文件格式3.4.5PSD格式這是Adobe公司開發(fā)的圖像處理軟件PhotoShop中自建的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，它可以將所編輯的圖像文件中的所有有關(guān)圖層和通道的信息記錄下來。所以，在編輯圖像的過程中，通常將文件保存為PSD格式，以便于重新讀取需要的信息。但是，PSD格式的圖像文件很少為其他軟件和工具所支持。所以，在圖像制作完成后，通常需要轉(zhuǎn)換為一些比較通用的圖像格式，以便于輸出到其他軟件中繼續(xù)編輯。另外，用PSD格式保存圖像時(shí)，圖像沒有經(jīng)過壓縮，當(dāng)圖層較多時(shí)，會(huì)占很大的硬盤空間。3.5圖像系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)應(yīng)由輸入、處理、輸出三部分組成，本節(jié)主要介紹圖像系統(tǒng)中常見的輸入、輸出設(shè)備。3.5.1顯示器顯示器是計(jì)算機(jī)必不可少的一種圖文輸出設(shè)備，其作用是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，使文字與圖像在屏幕上顯示出來。當(dāng)前顯示器所采用的顯示技術(shù)大體上可分為CRT、液晶（LCD）等形式，它們有不同的技術(shù)特點(diǎn)。3.5圖像系統(tǒng)組成1.CRT顯示器3.5圖像系統(tǒng)組成2.液晶顯示器3.5圖像系統(tǒng)組成3.主要性能參數(shù)無論是LCD還是CRT顯示器，下面是關(guān)于它們的一些主要性能參數(shù)：(1)顯示屏的尺寸與比例與電視機(jī)相同，計(jì)算機(jī)顯示器屏幕的大小也是以顯示屏的對(duì)角線長(zhǎng)度來度量，目前常用的顯示器有15英寸、17英寸、19英寸等。顯示屏的水平方向與垂直方向之比一般為4:3。(2)顯示器的分辨率分辨率是衡量顯示器的一個(gè)重要指標(biāo)，它指的是整屏可顯示像素的多少，一般用水平分辨率×垂直分辨率來表示，例如1024×768、1280×1024等。3.5圖像系統(tǒng)組成(3)刷新頻率刷新頻率指所顯示的圖像每秒鐘更新的次數(shù)。CRT的刷新頻率要達(dá)到85Hz以上，才不閃爍。而LCD即使在較低的刷新率（如60Hz）下，也不會(huì)出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，圖像穩(wěn)定。(4)帶寬帶寬是代表顯示器顯示能力的一個(gè)綜合指標(biāo)，指每秒鐘所掃描的像素個(gè)數(shù)，以MHz為單位。帶寬的詳細(xì)計(jì)算公式如下：理論上帶寬=水平分辨率×垂直分辨率×刷新頻率(即場(chǎng)頻）(5)可顯示顏色數(shù)目。像素可顯示出多少種顏色，由表示這個(gè)像素的二進(jìn)位位數(shù)決定3.5圖像系統(tǒng)組成(6)對(duì)比度對(duì)比度定義為最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑）的比值。隨著對(duì)比度的提高，顯示器還原的色彩也就越鮮艷，畫面色彩的層次感更加分明，色階過渡更細(xì)膩。(7)亮度亮度以每平方米燭光（cd/m2）或者nits為單位，一般來說，亮度越高，人眼感覺色彩就越鮮艷、越舒適。(8)響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗所需要的時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間越短則使用者在看動(dòng)態(tài)畫面時(shí)越不會(huì)有尾影拖曳的感覺。3.5圖像系統(tǒng)組成(9)可視角度?？梢暯嵌仁侵赣脩艨梢詮牟煌姆较蚯逦赜^察屏幕上所有內(nèi)容的角度。3.5圖像系統(tǒng)組成(10)接口。CRT顯示器因?yàn)樵O(shè)計(jì)制造上的原因，只能接受模擬信號(hào)輸入，絕大多數(shù)使用的是15針D-Sub模擬信號(hào)接口。3.5圖像系統(tǒng)組成DVI（DigitalVisualInterface）數(shù)字顯示接口，是近年來隨著數(shù)字化顯示設(shè)備的發(fā)展而發(fā)展起來的一種顯示接口。目前的DVI接口分為兩種，一是DVI-D接口（圖3.39），只能接收數(shù)字信號(hào)，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，其中右上角的一個(gè)針腳為空，不兼容模擬信號(hào)。3.5圖像系統(tǒng)組成另外一種則是DVI-I接口（圖3.40），可同時(shí)兼容模擬和數(shù)字信號(hào)。兼容模擬信號(hào)并不意味著模擬信號(hào)的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個(gè)轉(zhuǎn)換接頭才能使用。3.5圖像系統(tǒng)組成(11)輻射和環(huán)保在顯示器領(lǐng)域，大名鼎鼎的TCO認(rèn)證，就對(duì)顯示器產(chǎn)品的環(huán)保提出了規(guī)范。2006年6月，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織TCODevelopment發(fā)布了最新的顯示器認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)TCO'06。TCO認(rèn)證是由瑞典專家委員會(huì)制定的世界上關(guān)于顯示器環(huán)保要求的最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)之一，要通過TCO認(rèn)證，必須在生態(tài)（ecology）、能源（energy）、輻射（emissions）以及人體工學(xué)（ergonomics）等四個(gè)方面都符合標(biāo)準(zhǔn)。3.5圖像系統(tǒng)組成4.顯示卡計(jì)算機(jī)的顯示系統(tǒng)包含顯示器和顯示卡（顯卡）兩部分，顯卡的用途是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的顯示信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并向顯示器提供行掃描信號(hào)，控制顯示器的正確顯示3.5圖像系統(tǒng)組成3.5.2掃描儀掃描儀（Scanner）是一種計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，它可將各種圖片、圖紙、書稿等資料掃描輸入到電腦，轉(zhuǎn)換成數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和使用。1.掃描儀的分類按掃描儀的結(jié)構(gòu)來分，掃描儀可分為手持式、平板式、膠片專用和滾筒式等幾種。3.5圖像系統(tǒng)組成2.掃描儀的工作原理掃描儀是基于光電轉(zhuǎn)換原理而設(shè)計(jì)的，上述幾種類型的掃描儀工作原理大體相同，只不過是結(jié)構(gòu)和使用的感光器件不同而已?，F(xiàn)以平板式掃描儀為例，介紹它的工作原理。3.5圖像系統(tǒng)組成3.掃描儀的性能指標(biāo)掃描儀的性能指標(biāo)主要有分辨率、色彩位數(shù)、掃描速度、掃描幅面等。除以上指標(biāo)外，用戶還要考慮與主機(jī)的接口形式、操作環(huán)境、隨機(jī)軟件是否豐富以及安裝的方便性等因素。3.5圖像系統(tǒng)組成4.圖像掃描工具軟件有些掃描軟件中直接集成了OCR（即文字識(shí)別軟件）功能，用戶不必再在遇到文字時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)OCR軟件進(jìn)行文字部分的掃描，掃描儀會(huì)自動(dòng)對(duì)文字部分采用合適的分辨率進(jìn)行掃描，比如對(duì)文字進(jìn)行300dpi掃描，而同時(shí)對(duì)圖像部分進(jìn)行1200dpi掃描，從而極大地提高了掃描速度和錄入效率。此外，一些產(chǎn)品將多字體識(shí)別和字體顏色識(shí)別技術(shù)與OCR技術(shù)結(jié)合在一起工作，使掃描文檔在計(jì)算機(jī)中保持硬拷貝文檔的原貌。3.5圖像系統(tǒng)組成3.5.3數(shù)碼相機(jī)1.數(shù)碼相機(jī)的工作原理3.5圖像系統(tǒng)組成2.數(shù)碼相機(jī)的性能指標(biāo)(1)像素?cái)?shù)目(2)存儲(chǔ)容量(3)接口外接電源接口外接視頻輸出接口USB接口3.5圖像系統(tǒng)組成3.5.4打印機(jī)打印機(jī)也是PC機(jī)的一種主要輸出設(shè)備，它把程序、數(shù)據(jù)、字符、圖形打印在紙上。目前使用較廣的打印機(jī)有激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)兩種。1.打印原理(1)激光打印機(jī)3.5圖像系統(tǒng)組成3.5圖像系統(tǒng)組成2.打印機(jī)的性能指標(biāo)(1)打印精度。(2)打印速度。(3)色彩數(shù)目。(4)其他。包括打印成本、噪音、打印幅面大小、可打印字體的數(shù)目及種類、功耗及節(jié)能功能、可打印的拷貝數(shù)目、與主機(jī)的接口類型等。3.6數(shù)字圖像處理3.6.1數(shù)字圖像處理的內(nèi)容1.空域圖像增強(qiáng)和復(fù)原2.頻域圖像變換1/14/20233:36AM66點(diǎn)處理與區(qū)域處理g(x,y)=T(f(x,y))(4)當(dāng)參與運(yùn)算的是1×1領(lǐng)域時(shí),T稱為灰度變換(映射).一般被表示為:S=T(r)圖象反轉(zhuǎn):s=L-1-r對(duì)數(shù)變換:s=clog(1+r)冪次變換:s=cr?設(shè)r和s分別表示圖象增強(qiáng)過程中，源圖象與目標(biāo)圖象的灰度級(jí)，并假定在源圖象中的像素值為r的像素的像素值，在目標(biāo)圖象中變?yōu)閟。r與s之間的關(guān)系由變換函數(shù)T表示，則s=T(r)稱為灰度變換（/映射）.1/14/20233:36AM67直接灰度變換灰度求反s=(L-1)-rrsL-1L-1O灰度變換1/14/20233:36AM68位面圖切割位面圖：由表示象素的各字節(jié)的相同位所組成的二值圖象。01原圖1/14/20233:36AM69Additionoftheimages+=1/14/20233:36AM70－=1/14/20233:36AM71×＝1/14/20233:36AM72÷＝1/14/20233:36AM73Subtractionoftheimages=－1/14/20233:36AM74Logicoperationsusedinimageprocessingare––Complement:notqg(x,y)=255-f(x,y)獲得一個(gè)陰圖象獲得一個(gè)子圖像的補(bǔ)圖1/14/20233:36AM75Or:porq（合并子圖像）And:pandq（求兩個(gè)子圖像的相交子圖）and=1/14/20233:36AM76圖象灰度直方圖是反映一幅圖象中的灰度級(jí)與出現(xiàn)這種灰度級(jí)的像素的概率之間的關(guān)系的圖形直方圖的作法a)將圖象的灰度級(jí)歸一化b)計(jì)算各灰度級(jí)的像素頻數(shù)(或概率)1/14/20233:36AM77c)作圖例直方圖的數(shù)學(xué)解釋：直方圖反映了圖象的像素的灰度分布1/14/20233:36AM781/14/20233:36AM791/14/20233:36AM80直方圖均衡化處理灰度變換設(shè)r和s分別表示圖象增強(qiáng)過程中，源圖象與目標(biāo)圖象的灰度級(jí)，并假定在源圖象中的像素值為r的像素的像素值，在目標(biāo)圖象中變?yōu)閟。r與s之間的關(guān)系由變換函數(shù)T表示，則s=T(r)稱為灰度變換（/映射）.概率論的兩個(gè)引理1/14/20233:36AM81引理1設(shè)T是如上所定義的函數(shù)，可微，X,Y是兩個(gè)隨機(jī)變量，且Y=T(X),它們的概率密度分別為pX(r)和pY(s),則有：引理2在引理1的假設(shè)下，若pX(r)>0,且則pY(s)=1。(4.4)1/14/20233:36AM82考察可知，(4.4)的離散形式，取如下函數(shù)比較合適：一般，用上式將圖象直方圖均衡化，增加圖像局部對(duì)比度，尤其是當(dāng)圖像的有用數(shù)據(jù)的對(duì)比度相當(dāng)接近的時(shí)候。通過這種方法，亮度可以更好地在直方圖上分布。這樣就可以用于增強(qiáng)局部的對(duì)比度而不影響整體的對(duì)比度，直方圖均衡化通過有效地?cái)U(kuò)展常用的亮度來實(shí)現(xiàn)這種功能。這種方法對(duì)于背景和前景都太亮或者太暗的圖像非常有用，這種方法尤其是可以帶來X光圖像中更好的骨骼結(jié)構(gòu)顯示以及曝光過度或者曝光不足照片中更好的細(xì)節(jié)。1/14/20233:36AM83優(yōu)點(diǎn)：相當(dāng)直觀，并且是可逆操作，如果已知均衡化函數(shù)，那么就可以恢復(fù)原始的直方圖，并且計(jì)算量也不大。缺點(diǎn)：對(duì)處理的數(shù)據(jù)不加選擇，可能會(huì)增加背景雜訊的對(duì)比度并且降低有用信號(hào)的對(duì)比度。直方圖均衡化1/14/20233:36AM84直方圖均衡化算法：(1)統(tǒng)計(jì)圖象中各灰度級(jí)像素個(gè)數(shù)nk;(2)計(jì)算直方圖中應(yīng)變量的值：pk=nk/(M×N);(3)計(jì)算累計(jì)直方圖中應(yīng)變量的值：sk=Σpk;(4)取整Sk=int{(L-1)sk};(5)確定映射對(duì)應(yīng)關(guān)系：kSk;(6)對(duì)圖象進(jìn)行增強(qiáng)變換(kSk).其中L是灰度層次數(shù)，M×N是圖幅參數(shù)1/14/20233:36AM85例：假定有一幅64*64的8灰度級(jí)層次的圖象，其灰度分布如圖所示，則均衡化過程如圖所示。1/14/20233:36AM86求解得到的灰度變換Sk=T(k)為該圖象的一個(gè)局部均衡化后的結(jié)果注意：（1）直方圖均衡是近似的；（2）簡(jiǎn)并現(xiàn)象的發(fā)生1/14/20233:36AM87圖象平滑鄰域平均法鄰域：在一定意義下，與該像素相鄰的像素的集合3×3鄰域5×5鄰域4鄰域8鄰域3×3鄰域={(x+1,y),(x,y+1),(x-1,y),(x,y-1)}1/14/20233:36AM88簡(jiǎn)單鄰域平均法：加權(quán)鄰域平均法：閾值鄰域平均法：1/14/20233:36AM89例7a=imread('c:\1.jpg');b=a(:,:,1);c=[0.10.10.10.10.20.10.10.10.1];d=conv2(c,b);imshow(d,[0,255]);a=imread('c:\1.jpg');b=a(:,:,1);c=[0 0.100.1

0.60.10

0.10];d=conv2(c,b);imshow(d,[0,255]);1/14/20233:36AM90中值濾波(統(tǒng)計(jì)排序?yàn)V波器)中值濾波原理：將數(shù)字圖象中的每個(gè)像素的值用其鄰域中的各像素的中間值代替。1/14/20233:36AM91a=imread('1.jpg');b=a(:,:,1);d=medfilt2(b,[mn]);%[m,n]為濾波模板的規(guī)格7×75×53×3原圖1/14/20233:36AM92空間濾波基礎(chǔ)加權(quán)鄰域平均、中值濾波都是“基于鄰域的操作”。像素及其鄰域中的像素所參與的運(yùn)算，完全可以用所謂的“濾波器”來刻畫。加權(quán)鄰域平均w(i,j)=αi+2,j+2,

i,j=-1,0,11/14/20233:36AM93中值濾波以上類型的濾波器，又稱做掩模、核、模板或窗口1/14/20233:36AM94線性濾波器一般情況下，在M×N的圖象f上，用m×n大小的濾波器掩模進(jìn)行線性濾波由下式給出：上式也寫成：1/14/20233:36AM95圖象邊界處理策略1.忽略，不處理2.用部分模板處理3.加邊1/14/20233:36AM96主要內(nèi)容：1.圖象增強(qiáng)√2.直方圖修改技術(shù)√3.圖象平滑√4.圖象銳化1/14/20233:36AM97圖象銳化增強(qiáng)圖象邊緣及灰度跳變部分微分銳化微分設(shè)函數(shù)z=f(x,y)滿足可微條件,則在(x,y)處的各階微分的表達(dá)式可以寫為：1/14/20233:36AM98梯度向量grad[f(x,y)]指向f(x,y)的最大增加率的方向1/14/20233:36AM99差分一階差分二階差分1/14/20233:36AM100梯度算子則稱G(f)為f的離散梯度。為了加快運(yùn)算速度，通常改造G(f),一般地有以下幾種方法：其中第三種也稱為Robert算子。1/14/20233:36AM101梯度算子銳化（平滑區(qū)域變成了暗區(qū)）（不破壞平滑區(qū)的灰度值的前提下，能有效地強(qiáng)調(diào)圖象的邊緣）(給邊緣處的像素值規(guī)定一個(gè)特定的灰度級(jí))1/14/20233:36AM102(給背景像素的像素值規(guī)定一個(gè)特定的灰度級(jí))(強(qiáng)調(diào)邊緣的位置)1/14/20233:36AM103a=imread('a.jpg');b=double(a);c=b;xy=imfinfo('a.jpg');x=xy.Width;y=xy.Height;forj=3:x-2,fori=3:y-2,c(i,j)=abs(b(i,j)-b(i+1,j+1))