圖象基礎(chǔ)知識(shí)1第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第1章

圖像基礎(chǔ)知識(shí)

2第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1.1數(shù)字圖像與圖像處理1.1.1圖像圖像上的點(diǎn)通常稱為像素(Pixel)3第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像與像素4第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像與像素0123m0123n5第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像及圖像的類型彩色圖像黑白灰階圖像黑白二值圖像多光譜圖像立體圖像動(dòng)態(tài)序列圖像6第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖形與圖像(1.1.2-4)比較的內(nèi)容圖形圖像實(shí)例工程圖紙照片基本元素矢量(如直線、圓和形狀等圖形元素)像素存儲(chǔ)數(shù)據(jù)各個(gè)矢量的參數(shù)(屬性)各個(gè)像素的灰度或顏色分量顯示過(guò)程逐個(gè)矢量繪制，繪制過(guò)程的長(zhǎng)短與圖形的復(fù)雜程度有關(guān)，元素愈多，時(shí)間愈長(zhǎng)整幅圖像“粘貼”，不經(jīng)壓縮圖像的顯示過(guò)程的長(zhǎng)短與圖像的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫數(shù)字圖像處理、界面制作表1-2計(jì)算機(jī)圖形與計(jì)算機(jī)圖像的比較7第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

圖像處理的主要內(nèi)容(1.1.3)圖像編碼專門的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。不失真壓縮，失真有損壓縮圖像的增強(qiáng)與復(fù)原圖像增強(qiáng)以清晰為目標(biāo)，用以改善供人觀看的圖像的主觀質(zhì)量圖像復(fù)原以逼真為目標(biāo)，找出圖像降質(zhì)的原因，并盡可能消除它，使圖像恢復(fù)本來(lái)面目圖像分析(1)分割按灰度、顏色或幾何性質(zhì)等把一些物體或區(qū)域加以分離(2)描述用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)語(yǔ)言(如圖論、句法、形態(tài)學(xué)等)來(lái)表示已分離區(qū)域或物體的結(jié)構(gòu)與統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，或表示區(qū)域間的關(guān)系(3)分類8第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

圖像處理的主要內(nèi)容(1.1.3)圖像重建投影重建例如，利用X射線等手段取得物體的許多幅來(lái)自不同角度的投影圖，再通過(guò)計(jì)算獲得物體內(nèi)部各層橫截面的圖像(CT)三維重建利用陰影、運(yùn)動(dòng)等圖像信息恢復(fù)三維物體形狀9第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六顏色模式(1.2)彩色的特性彩色有3種特性HSV，即色調(diào)(Hue)、飽和度(Saturation)和亮度(Value、Brightness、Lightness、Intensity)10第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六色調(diào)(Hue)色調(diào)是彩色彼此相互區(qū)分的特性，如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等通常，色調(diào)用“度(°)”來(lái)表示，分別為紅(0°或360°)、黃(60°)、綠(120°)、青(180°)、藍(lán)(240°)和品紅(300°)11第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飽和度(Saturation)飽和度是指彩色的純潔性?？梢?jiàn)光譜的各種單色光是最飽和的彩色。當(dāng)光譜色摻入白光(灰色光)成分愈多時(shí)，就愈不飽和。通常，飽和度用百分比表示，百分比愈大，飽和度愈高12第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六亮度(Value)彩色光的亮度愈高，人眼就愈感覺(jué)明亮，或者說(shuō)有較高的亮度。非彩色只有亮度的差別，而沒(méi)有色調(diào)和飽和度這兩種特性13第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六顏色輪顏色輪是一個(gè)表示顏色的理想示意圖，用它可以表達(dá)顏色混合的各種規(guī)律性。若把飽和度最高的光譜色依順序圍成一個(gè)圓環(huán)便構(gòu)成顏色輪，每一顏色都在輪上或輪內(nèi)占一確定位置，白色位于圓圈的中心。顏色愈不飽和，其位置愈靠近中心。在顏色混合時(shí)，為了推測(cè)兩顏色的混合色，可以把兩顏色看做是兩個(gè)重量，根據(jù)二者比重的大小用計(jì)算質(zhì)量重力中心的原理來(lái)確定混合色的位置。14第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六顏色輪凡兩顏色相混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色為互補(bǔ)色。顏色輪圓心對(duì)邊的任何兩種顏色都是互補(bǔ)色，按適當(dāng)比例相混時(shí)得到白色或灰色例如將黃色和藍(lán)色按適當(dāng)比例混合便產(chǎn)生白色或灰色。15第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RGB顏色模式(1.2.2)

0123RGBRGBRGBRGB0122518913401230123416第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RGB顏色模式(1.2.2)

在RGB顏色空間中，最高強(qiáng)度的紅、綠、藍(lán)相加就產(chǎn)生白色；等值的紅、綠、藍(lán)組合在一起就產(chǎn)生自然的灰色陰影，低值則產(chǎn)生深灰色，而高值則產(chǎn)生淺灰色。當(dāng)白光的亮度用Y來(lái)表示時(shí)，它和紅、綠、藍(lán)三色光的關(guān)系(亮度公式)：Y=0.299R+0.587G+0.114B (1.2.1)此式是據(jù)NTSC(美國(guó)國(guó)家電視制式委員會(huì))電視制式推得的17第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六調(diào)色板(1.3.3)調(diào)色板實(shí)際上是一種內(nèi)存圖象數(shù)據(jù)與顯示器圖象顯示顏色數(shù)值的轉(zhuǎn)換器它一方面能將種類更多的內(nèi)存色彩數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換種類相對(duì)較少的顯示器顏色數(shù)值，另一方面它通過(guò)硬件加速色彩數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

3RGB0123289133446521287343251891…235465255834587251891調(diào)色板內(nèi)存圖象數(shù)據(jù)顯示顏色的圖象18第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六調(diào)色板(1.3.3)19第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六修改像素顏色的方法直接修改顯示存儲(chǔ)器中的內(nèi)容修改調(diào)色板的內(nèi)容

3RGB0123289133446521287343251891…235465255834587251891調(diào)色板內(nèi)存圖象數(shù)據(jù)圖象顯示顏色20第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像文件概述(1.4)圖像文件的結(jié)構(gòu)(1.4.2)文件頭文件頭用于存放圖像的各種特征參數(shù)、像素?cái)?shù)據(jù)與調(diào)色板數(shù)據(jù)在文件中的存放位置，以及文字注解等像素?cái)?shù)據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)以位圖的形式存放，有壓縮、不壓縮之分調(diào)色板數(shù)據(jù)調(diào)色板數(shù)據(jù)是指二值、16色和256色彩色圖像的色調(diào)數(shù)據(jù)真彩色圖像的像素?cái)?shù)據(jù)中已有顏色分量，故不再需要調(diào)色板數(shù)據(jù)

21第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六BMP圖像文件(1.5)BMP文件結(jié)構(gòu)由位圖文件頭、位圖信息和像素?cái)?shù)據(jù)3部分組成位圖信息又由位圖信息頭和調(diào)色板數(shù)據(jù)組成位圖文件頭位圖信息位圖信息頭調(diào)色板數(shù)據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)22第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六BMP文件結(jié)構(gòu)－位圖文件頭數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)符內(nèi)容CharbfType[2]ASCII字符'BM'DWORDBfSize文件大小(以4字節(jié)為單位)WORDbfReserve1備用單元1WORDbfReserve2備用單元2DWORDBfOffBits圖像開始處的字節(jié)偏移23第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六BMP文件結(jié)構(gòu)－位圖信息頭位圖文件頭長(zhǎng)度為40數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)符內(nèi)容DWORDbiSize信息頭大小，40字節(jié)DWORDbiWidth圖像寬度，以像素為單位DWORDbiHeight圖像高度，以像素為單位WORDbiPlanes位平面數(shù)總為1WORDbiBitCount每像素位數(shù)，為1、4、8或24DWORDbiCompression壓縮類型，0為不壓縮DWORDbiSizeImage壓縮圖像大小的字節(jié)數(shù)DWORDbiXpelspermeter水平分辨率DWORDbiYpelspermeter垂直分辨率DWORDbiCIrUsed使用的色彩數(shù)DWORDbiClrImportant重要色彩數(shù)位圖文件頭位圖信息位圖信息頭調(diào)色板數(shù)據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)24第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)符內(nèi)容DWORDbiSize信息頭大小，40字節(jié)DWORDbiWidth圖像寬度，以像素為單位DWORDbiHeight圖像高度，以像素為單位WORDbiPlanes位平面數(shù)，總為1WORDbiBitCount每像素位數(shù)，為1、4、8或24DWORDbiCompression壓縮類型，0為不壓縮DWORDbiSizeImage壓縮圖像大小的字節(jié)數(shù)DWORDbiXpelspermeter水平分辨率DWORDbiYpelspermeter垂直分辨率DWORDbiCIrUsed使用的色彩數(shù)DWORDbiClrImportant重要色彩數(shù)25第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六BMP文件結(jié)構(gòu)－調(diào)色板調(diào)色板數(shù)據(jù)從第54字節(jié)開始存放，其數(shù)量由圖像的類型決定，它的每個(gè)項(xiàng)有4個(gè)分量，分別為藍(lán)、綠、紅和0分量26第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六27