第4章 静态图像信息处理
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数字图像处理其中的第4部分学习使用
（1）首先把一幅图像划提成一系列旳图像块，每个图像块包括8×8个 像素。假如原始图像有640×480个像素，则图片将包括80列60行旳 方块。假如图像只包括灰度，那么每个像素用一种8比特旳数字表达。 所以能够把每个图像块表达成一种8行8列旳二维数组。数组旳元素 是0～255旳8比特整数。离散余弦变换就是作用在这个数组上。
JPEG编码思想
思想：人对亮度比对色彩敏感，在光线不足旳情况下，所观察 物体都是黑白旳。所以能够对色调和饱和度做粗略处理。
措施：对8*8图像块矩阵，Y成份数据不变，U每2*2个数据求平 均，V每2*1个数据求平均。称为YUV421系统。
除此, 还有YUV422, 411, 420等系统.
2）FDCT与IDCT 思想：人眼对低频数据比对高频数据敏感。 FDCT 为前向 离散余弦变换,JPEG原则不要求FDCT和IDCT旳算法。 措施:
组旳函数，也就是说，把一种数组经过一种变换，变成另一种数组。 如图下图所示，对每个图像块做离散余弦变换。经过DCT变换能够把能量集
中在矩阵左上角少数几种系数上。
f(i,j)经DCT变换之后得到F(i,j)，其中F(0,0)是直流系数，
称为DC系数，其他为交流系数，称为AC系数。
2023/10/10
思想：将每个DCT系数除以各自量化步长并四舍五入后取整， 得到量化系数。
F
u,
v
INT
F S
u,v u,v
0.5
F u,v F u,vS u,v
JPEG系统分别要求了亮度分量和色度分量旳量化表，显然色 度分量相应旳量化步长比亮度分量大。
4)对量化系数旳处理和组织
思想：JPEG采用定长和变长相结合旳编码措施。 直流系数：一般相邻8*8图像块旳DC分量很接近，所以
JPEG编码思想
思想：人对亮度比对色彩敏感，在光线不足旳情况下，所观察 物体都是黑白旳。所以能够对色调和饱和度做粗略处理。
措施：对8*8图像块矩阵，Y成份数据不变，U每2*2个数据求平 均，V每2*1个数据求平均。称为YUV421系统。
除此, 还有YUV422, 411, 420等系统.
2）FDCT与IDCT 思想：人眼对低频数据比对高频数据敏感。 FDCT 为前向 离散余弦变换,JPEG原则不要求FDCT和IDCT旳算法。 措施:
组旳函数，也就是说，把一种数组经过一种变换，变成另一种数组。 如图下图所示，对每个图像块做离散余弦变换。经过DCT变换能够把能量集
中在矩阵左上角少数几种系数上。
f(i,j)经DCT变换之后得到F(i,j)，其中F(0,0)是直流系数，
称为DC系数，其他为交流系数，称为AC系数。
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思想：将每个DCT系数除以各自量化步长并四舍五入后取整， 得到量化系数。
F
u,
v
INT
F S
u,v u,v
0.5
F u,v F u,vS u,v
JPEG系统分别要求了亮度分量和色度分量旳量化表，显然色 度分量相应旳量化步长比亮度分量大。
4)对量化系数旳处理和组织
思想：JPEG采用定长和变长相结合旳编码措施。 直流系数：一般相邻8*8图像块旳DC分量很接近，所以
第4章 图像信息处理
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无失真压缩 (熵编码) 图 像 压 缩 算 法 有失真 压 缩
哈夫曼编码、香农编码、LZW编码、游程编码、算术编码
预测编码：点线性预测、帧内预测、帧间预测 变换编码：KL、DFT、DCT、DST、HADAMARD、小波 量化编码：标量量化、矢量量化 子带编码：子带编码、块切割法 模型编码：结构模型、知识基模型 混合编码：H.2 61 、JPEG、MPEG、H.2 63 等等
12
• 采样的方法有两类：读取各离散点上的信号值， 所得结果就是一个样点值阵列， 所以也称为点 阵取样； 另一类是先将图像函数进行正交变换， 用其变换系数作为取样值，故称为正交系数取 样。
• 对样点灰度级值的离散化过程称为量化，量化 也可分为两种： 一种是将样点灰度级值等间隔 分档取整， 称为均匀量化；另一种是将样点灰
10
R 复 合 视 频 信 号
亮 色 分
Y
A/D变换
映 射 量 化 编 码 编 码 数据流
G B
U
A/D变换 变 换
离
V
A/D变换
图4.1-1 彩色图像信号分量编码系统的基本框图
11
§4.2 图像信号数字化
• 图像信号数字化与音频数字化一样主要包 括两方面的内容：采样和量化。 • 图像在空间上的离散化称为取样， 即使空 间上连续变化的图像离散化， 也就是用空 间上部分点的灰度值来表示图像， 这些点 称为样点（或像素、样本）。 一幅图像应 取多少样点呢？其约束条件是： 由这些样 点采用某种方法能够正确重建原图像。
16
• 按照信息论的角度， 数字图像压缩方法 一般可分为： （1） 可逆编码（Reversible Coding 或Information Preserving Coding）， 也称为无损压缩。 这种方法的解码图像 与原始图像严格相同， 压缩是完全可恢 复的或无偏差的， 无损压缩不能提供较 高的压缩比。
《静态图形图像》课件
详细描述
静态图形图像是数字图像的一种，它以像素为单位，通过每个像素的色彩值来表示图像 的细节。与动态图像相比，静态图形图像没有时间变化，只是单一的静态画面。由于其 直观、易于理解的特点，静态图形图像广泛应用于各种领域，如平面设计、网页制作、
印刷出版等。
静态图形图像的应用领域
总结词
静态图形图像在商业广告、印刷出版、 网页设计等领域有广泛应用。
在处理图片时，可以将多张图片进行 合成，以实现更丰富的视觉效果和创 意表达。常见的合成方式包括拼接、 叠加、混合等。
04
静态图形图像的输出与展 示
分辨率设置
分辨率
分辨率决定了图像的清晰度，分辨率越高，图像越清晰。在 制作PPT时，应根据展示需求选择合适的分辨率，如屏幕分 辨率、打印分辨率等。
设 计
色彩搭配
01
02
03
色彩基础
了解色彩的基本原理，如 色轮、对比度、饱和度等 。
色彩心理学
掌握不同色彩所传达的情 感和意义，如红色代表热 情，蓝色代表冷静。
色彩搭配技巧
学习如何将不同的色彩进 行和谐搭配，以创造出理 想的视觉效果。
构图技巧
规则与打破规则
了解传统的构图规则，如 三分法、黄金分割等，并 学习如何打破这些规则以 获得创新。
文学、艺术和科学作品等。
版权保护的意义
通过版权保护，可以鼓励创作者 创作更多优秀作品，促进文化多
样性和创新。
版权保护的措施
版权保护的措施包括版权标记、 版权注册、版权执法等，以打击 侵权行为和维护创作者的权益。
使用许可
使用许可概述
使用许可是指在未经创作者同意的情况下，使用其作品需要获得 创作者的授权或许可。
侵权行为的后果
静态图形图像是数字图像的一种，它以像素为单位，通过每个像素的色彩值来表示图像 的细节。与动态图像相比，静态图形图像没有时间变化，只是单一的静态画面。由于其 直观、易于理解的特点，静态图形图像广泛应用于各种领域，如平面设计、网页制作、
印刷出版等。
静态图形图像的应用领域
总结词
静态图形图像在商业广告、印刷出版、 网页设计等领域有广泛应用。
在处理图片时，可以将多张图片进行 合成，以实现更丰富的视觉效果和创 意表达。常见的合成方式包括拼接、 叠加、混合等。
04
静态图形图像的输出与展 示
分辨率设置
分辨率
分辨率决定了图像的清晰度，分辨率越高，图像越清晰。在 制作PPT时，应根据展示需求选择合适的分辨率，如屏幕分 辨率、打印分辨率等。
设 计
色彩搭配
01
02
03
色彩基础
了解色彩的基本原理，如 色轮、对比度、饱和度等 。
色彩心理学
掌握不同色彩所传达的情 感和意义，如红色代表热 情，蓝色代表冷静。
色彩搭配技巧
学习如何将不同的色彩进 行和谐搭配，以创造出理 想的视觉效果。
构图技巧
规则与打破规则
了解传统的构图规则，如 三分法、黄金分割等，并 学习如何打破这些规则以 获得创新。
文学、艺术和科学作品等。
版权保护的意义
通过版权保护，可以鼓励创作者 创作更多优秀作品，促进文化多
样性和创新。
版权保护的措施
版权保护的措施包括版权标记、 版权注册、版权执法等，以打击 侵权行为和维护创作者的权益。
使用许可
使用许可概述
使用许可是指在未经创作者同意的情况下，使用其作品需要获得 创作者的授权或许可。
侵权行为的后果
图像信息处理概述
• • • •
制
旋
剪
图
作
转
切
片
背
图
图
浏
景
片
片
览
2024/7/18
10
总结
图像信息处理概述 浏览软件ACDSee
2024/7/18
1）图像的概念 2）图像的分类 3）计算机如何处理图像信息 4）数字图像与模拟图像的区别 5）图像文件的格式 6）计算机图像信息的处理技术 7）图像处理技术的作用
11
例如：位图文件（bitmap_file,bmp)格式是Windows 采用的图像文件存储格式，在Windows环境下运行 的所有图像软件都支持这种格式。
2024/7/18
7
7、计算机图像信息的处理技术
模拟图像 扫描仪 数字图像
步骤：
光学扫描 传送
光电转换器 变为
变换 数字信号 接口 计算机
模拟电信号
2024/7/18
1
2、图像的概念
图像可以定义为景物在某种介质上的再现。
例如：图片、电影、传真、电视、等介质都 可以使人们获得图像信息。
注：通常我们所指的图像大部分是静止 图像。
2024/7/18
2
3、图像的分类
模拟图像
传统相机拍摄的照片，用 线条画的图，画
数字图像
数码相机拍摄的照片，在 计算机中显示的图像等
思 绘图时使用的任何一种颜色都可以由
考
哪三种颜色调配而成?
RGB(红、绿、蓝）
2024/7/18
5
5、数字图像与模拟图像的区别
数字
模拟Leabharlann 显示优质优质
存储 编辑
长期保存 可以
【学习课件】第四章_静态图像压缩与编码技术(1)
多媒体信息技术October
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.2 多媒体数据压缩的可能性
▪ 听觉冗余：人耳对不同频率的声音的敏感性是不同
的，并不能察觉所有频率的变化，对某些频率不必 特别关注，因此存在听觉冗余。
▪ 信息熵冗余：信源编码时，当分配给第i个码元类
的比特数b(yi)=－log pi ，才能使编码后单位数 据量等于其信源熵，即达到其压缩极限。但实际中 各码元类的先验概率很难预知，比特分配不能达到 最佳。实际单位数据量d>H(S)，即存在信息冗余熵。
PAL720× 480×30 NTSC720× 576×25
亮度 13.5 4:2:2
亮度、色差 共 16
HDTV 亮度信号
1280×720 ×60
60
8
270
1620 1620
3600
多媒体信息技术October
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1） 数据压缩的好处
✓时间域压缩──迅速传输媒体信源 ✓频率域压缩──并行开通更多业务 ✓空间域压缩──降低存储费用 ✓能量域压缩──降低发射功率
有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构，重构 后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原 始资料表达的信息造成误解。有损压缩适用于重构 信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。
多媒体信息技术October
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1） 4.1
.5 数 据 压 缩 技 术 的 分 类
▪ 小波 ▪ 分形
▪ 多媒体数据压缩编码的国际标准
多媒体信息技术October
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
第4章 图像信息处理技术
– – – – R,G,B：三原色，基色 1bpp：黑、白——单色图像 16bpp：增强色，R,G,B各取5bpp 24bpp：真彩，R,G,B各取8bpp
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
一、相关的主要技术参数 数据量：所占存储空间
– 计算公式：B=(h×w ×c)/8 h,垂直像素数 w,水平像素数 c,颜色深度 – 640 ×480 24bpp图像占 921600 Byte
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
4.1 图像信号概述
一、相关的主要技术参数
分辨率：水平、垂直方向像素个数
– 屏幕分辨率：屏幕像素个数，800×600 – 图像分辨率：一幅图像像素个数 – 像素分辨率：一个像素的长、宽比
颜色深度：每个像素的颜色量化为二进制后所占 的位数，单位：bpp(bits per pixel)
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
例2：MDDDDDDDDDDG用M10DG表示 例3：000011111000用0453表示，第1位0表 示该串首码是0，第2位4表示有4个0，第 3位5表示5个1，第4位3表示3个0。因为 二进制非0即1。
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
四、预测编码 考虑相邻像素之间的相关性，当前像 素的灰度或颜色信号的数值，可用前面 出现的像素值，进行预测，得到一个预 测的值，然后对实际值与预测值求差， 对这个差值信号进行编码、传递。
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
例1.
符号 概率
哈夫曼编码方法过程演示
编码
A1
A2 A3 A4 A5
0.23
0.21 0.18 0.15 0.13
1
0
0.44
01
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
一、相关的主要技术参数 数据量：所占存储空间
– 计算公式：B=(h×w ×c)/8 h,垂直像素数 w,水平像素数 c,颜色深度 – 640 ×480 24bpp图像占 921600 Byte
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
4.1 图像信号概述
一、相关的主要技术参数
分辨率：水平、垂直方向像素个数
– 屏幕分辨率：屏幕像素个数，800×600 – 图像分辨率：一幅图像像素个数 – 像素分辨率：一个像素的长、宽比
颜色深度：每个像素的颜色量化为二进制后所占 的位数，单位：bpp(bits per pixel)
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
例2：MDDDDDDDDDDG用M10DG表示 例3：000011111000用0453表示，第1位0表 示该串首码是0，第2位4表示有4个0，第 3位5表示5个1，第4位3表示3个0。因为 二进制非0即1。
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
四、预测编码 考虑相邻像素之间的相关性，当前像 素的灰度或颜色信号的数值，可用前面 出现的像素值，进行预测，得到一个预 测的值，然后对实际值与预测值求差， 对这个差值信号进行编码、传递。
多媒体通信技术
江苏大学通信工程系
例1.
符号 概率
哈夫曼编码方法过程演示
编码
A1
A2 A3 A4 A5
0.23
0.21 0.18 0.15 0.13
1
0
0.44
01
静态图像处理
4.1 图像的基本知识
4.1.1 颜色与混色法 4.1.2 彩色空间 4.1.3 图像的显示和存储
2法
视觉特性
与某一单色光相同的彩色视觉，可由具有不同光谱成 分的色光组合所代替。利用这个原理，我们可以由几 个基本的色彩，配出其他的色彩。 人眼的亮暗感觉是相对的。人眼可以在相当宽的一个 亮度范围内工作，但是却不能同时感受到所有的亮度。 利用这一点，我们不需要恢复景物的真实亮度，也能 给人同样的亮度感觉。 人眼可产生色彩浓淡的感觉。通常，如果在颜色中混 入白光，颜色的饱和度就会降低。
2018/11/9
7
YUV与RGB的转换关系
亮度公式：Y＝0.3 R + 0.59 G + 0.11B
2018/11/9
8
HIS彩色空间
H (Hue) 表示颜色的色调，S (Saturation)表示颜色 的饱和度， I (Intensity)表示颜色的亮度。这种表 示法又叫画家表示法。如果S和I都设置为1 （100%），那么改变H值就可以得到不同的纯颜 色，减小S就得到了渗入白色光的效果，而减小I, 颜色就会变暗，相当于加入了黑色。 利用这种彩色空间，我们容易选择需要的颜色。
2018/11/9
16
变换编码
原理 变换编码的基本原理是将原始数据作某种正交变换， 这样原始数据就变换到了另外的一组正交的向量空间， 我们称之为变换域。原来在空间域具有很强相关性的 图像，经过变换之后，相关性被去除了，在变换域我 们对图像进行量化和压缩就达到了减小数据量的目的。 算法 主要成分变换（K-L变换） 傅利叶变换 阿达马变换 哈尔变换 离散余弦变换（DCT变换）
3
相减混色法
在印刷、绘图时，我们的纸张是不会发光的，它 只能反射环境光产生颜色。纸张上的内容产生的 色彩实际上是色彩颜料吸收了环境光中的特定波 长的光而导致的。我们在相减混色法中使用青色 （ Cyan ）、品红（ Magenta ）和黄色（ Yellow ） 作为基色，又叫CMY模型。 在实际中我们在产生黑色时，通常直接用黑色的 颜料，而不是使用三种颜料混合得到。因此我们 的减色模型模型实际上又多了一种颜色黑色 （ Black ）。因此我们又叫减色模型为 CMYK 模 型。
4.1.1 颜色与混色法 4.1.2 彩色空间 4.1.3 图像的显示和存储
2法
视觉特性
与某一单色光相同的彩色视觉，可由具有不同光谱成 分的色光组合所代替。利用这个原理，我们可以由几 个基本的色彩，配出其他的色彩。 人眼的亮暗感觉是相对的。人眼可以在相当宽的一个 亮度范围内工作，但是却不能同时感受到所有的亮度。 利用这一点，我们不需要恢复景物的真实亮度，也能 给人同样的亮度感觉。 人眼可产生色彩浓淡的感觉。通常，如果在颜色中混 入白光，颜色的饱和度就会降低。
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7
YUV与RGB的转换关系
亮度公式：Y＝0.3 R + 0.59 G + 0.11B
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8
HIS彩色空间
H (Hue) 表示颜色的色调，S (Saturation)表示颜色 的饱和度， I (Intensity)表示颜色的亮度。这种表 示法又叫画家表示法。如果S和I都设置为1 （100%），那么改变H值就可以得到不同的纯颜 色，减小S就得到了渗入白色光的效果，而减小I, 颜色就会变暗，相当于加入了黑色。 利用这种彩色空间，我们容易选择需要的颜色。
2018/11/9
16
变换编码
原理 变换编码的基本原理是将原始数据作某种正交变换， 这样原始数据就变换到了另外的一组正交的向量空间， 我们称之为变换域。原来在空间域具有很强相关性的 图像，经过变换之后，相关性被去除了，在变换域我 们对图像进行量化和压缩就达到了减小数据量的目的。 算法 主要成分变换（K-L变换） 傅利叶变换 阿达马变换 哈尔变换 离散余弦变换（DCT变换）
3
相减混色法
在印刷、绘图时，我们的纸张是不会发光的，它 只能反射环境光产生颜色。纸张上的内容产生的 色彩实际上是色彩颜料吸收了环境光中的特定波 长的光而导致的。我们在相减混色法中使用青色 （ Cyan ）、品红（ Magenta ）和黄色（ Yellow ） 作为基色，又叫CMY模型。 在实际中我们在产生黑色时，通常直接用黑色的 颜料，而不是使用三种颜料混合得到。因此我们 的减色模型模型实际上又多了一种颜色黑色 （ Black ）。因此我们又叫减色模型为 CMYK 模 型。
《图像信息处理技术》课件
详细描述
直方图均衡化是一种常用的图像增强技术，通过重新分配图 像像素强度，使得图像的对比度得到增强。它通过拉伸图像 的灰度直方图，使得图像的亮度分布更加均匀，从而提高图 像的视觉效果。
图像的锐化
总结词
通过增强图像边缘和细节，提高图像的清晰度和分辨率。
详细描述
图像的锐化是一种通过增强图像边缘和细节来提高图像清晰度和分辨率的技术。它通过提高高频成分 的强度，使得图像的边缘和细节更加突出，从而提高图像的视觉效果。
图像信息处理技术的应用领域
医学影像分析
利用图像信息处理技术对医学影像进行分析，辅助医生进行疾病诊断 和治疗。
安全监控
通过图像信息处理技术对监控视频进行分析，实现目标检测、跟踪和 识别等功能，提高安全监控的效率和准确性。
智能交通
利用图像信息处理技术对交通视频进行分析，实现车辆检测、车牌识 别、交通流量统计等功能，提高交通管理的智能化水平。
人脸识别技术
通过采集和比对人脸特征，实现身份验证和识别 。
应用场景
门禁系统、安全监控、智能家居等。
技术优势
非接触式、快速、准确。
车牌识别系统
车牌识别技术
通过图像处理和识别算法，提取车牌信息。
应用场景
交通管理、停车场管理、违章处理等。
技术优势
自动化、高效、准确。
遥感图像处理系统
遥感图像处理技术
01
图像的平滑化
总结词
通过模糊图像，减少噪声和细节，改善 图像质量。
VS
详细描述
图像的平滑化是一种通过模糊图像来减少 噪声和细节，改善图像质量的技术。它通 过将邻近像素的强度平均化，使得图像的 细节和噪声得到抑制，从而提高图像的视 觉效果。平滑化技术常用于去除图像中的 随机噪声和细节，如椒盐噪声等。
直方图均衡化是一种常用的图像增强技术，通过重新分配图 像像素强度，使得图像的对比度得到增强。它通过拉伸图像 的灰度直方图，使得图像的亮度分布更加均匀，从而提高图 像的视觉效果。
图像的锐化
总结词
通过增强图像边缘和细节，提高图像的清晰度和分辨率。
详细描述
图像的锐化是一种通过增强图像边缘和细节来提高图像清晰度和分辨率的技术。它通过提高高频成分 的强度，使得图像的边缘和细节更加突出，从而提高图像的视觉效果。
图像信息处理技术的应用领域
医学影像分析
利用图像信息处理技术对医学影像进行分析，辅助医生进行疾病诊断 和治疗。
安全监控
通过图像信息处理技术对监控视频进行分析，实现目标检测、跟踪和 识别等功能，提高安全监控的效率和准确性。
智能交通
利用图像信息处理技术对交通视频进行分析，实现车辆检测、车牌识 别、交通流量统计等功能，提高交通管理的智能化水平。
人脸识别技术
通过采集和比对人脸特征，实现身份验证和识别 。
应用场景
门禁系统、安全监控、智能家居等。
技术优势
非接触式、快速、准确。
车牌识别系统
车牌识别技术
通过图像处理和识别算法，提取车牌信息。
应用场景
交通管理、停车场管理、违章处理等。
技术优势
自动化、高效、准确。
遥感图像处理系统
遥感图像处理技术
01
图像的平滑化
总结词
通过模糊图像，减少噪声和细节，改善 图像质量。
VS
详细描述
图像的平滑化是一种通过模糊图像来减少 噪声和细节，改善图像质量的技术。它通 过将邻近像素的强度平均化，使得图像的 细节和噪声得到抑制，从而提高图像的视 觉效果。平滑化技术常用于去除图像中的 随机噪声和细节，如椒盐噪声等。
静态图像处理技术
12. 差值：从基色中减去混合色，或反之， 原则是，亮色减暗色。
13.色相 14.饱和度 15.亮度 16.颜色
基色
混合色
亮度、饱和度
√
色相、亮度
√
色相、饱和度
√
亮度
色相、饱和度
七、分辨率
单位长度内 点的数量
显示分辨率 • 图像在计算机显示器上显示时的分辨率 • 显示设备的固有参数 • 表示方法：长*宽，如800*600，1024*768等 • 数值越大，显示的范围越大 图像分辨率 （pixel per inch） • 图像单位长度上的像素点数量，单位：ppi • 图像采集设备的固有参数 • 表示方法：72ppi，300ppi，1200ppi等 • 数值越大，数字化后得到的图像像素数越多，画面质量越高 输出分辨率 （dot per inch） • 打印机等设备在输出图像时每英寸所产生的油墨点数 • 印刷：≥300dpi；打印：≥72dpi • 打印尺寸与图像分辨率和打印机的输出分辨率同时相关
白花：RGB三色成分相等 如果减少G成分，可使花偏洋红色 G通道中白花的亮度降低意味着减少绿 色成分 选中G通道中的白花 观察后发现B通道中白花与环境反差大
利用B通道建立Alpha通道存储白花选区 在G通道中载入白花选区并调整该范围的亮度
如何用通道实现白花上色
四、路径
路径组件
路径用途
❖ 锚点（平滑点、角点） ❖ 手柄（方向线、方向点）
• 基色：原稿颜色 • 混合色：准备施加的颜色 • 结果色：混合后人眼看到的颜色
• 混合模式，像素之间进行运算的特定法则。
1. 正常模式：
2. 溶解：基色与混合色随即替换
3. 变暗/变亮：每个通道中都选择基色与 混合色中的暗者，结果色变暗/亮
第4章 静态图像信息处理
● YCrCb的彩色空间
• 印刷机或彩色打印机就不能用RGB颜色来印刷 或打印，它只能使用一些能够吸收特定的光波 而反射其他光波的油墨或颜料来实现。油墨或 颜料的三基色是青（cyan）、品红（magenta） 和黄（yellow），简称为CMY。青色对应蓝绿 色，品红对应紫红色。理论上说，任何一种由 颜料表现的色彩都可以用这三种基色按不同的 比例混合而成，这种色彩表示方法称CMY色 彩空间表示法。
字化时使用YUV色彩模型；彩色印刷时采用
CMYK模式等。不同的彩色空间对应不同的应用
场合，在图像的生成、存储、处理及显示时对
应不同的彩色空间，需要做不同的处理于某种颜色可以由红（R）、绿（G）、蓝（B）三 种色光按不同的比例相加混色来得到，如果将R、G、 B看成三个变量，就形成RGB三维彩色空间。在多媒 体计算机中，用的最多的是RGB彩色空间 。不管其中 采用什么形式的彩色空间表示方法，多媒体系统最终 的输出一定要转换成RGB空间表示。 • 对任意彩色光F，其配色方程可写成： • F=r[R]+g[G]+b[B] • RGB色彩空间可以用一个三维的立方体来描述。 • 这一制式并不适合人的视觉特点。因而，产生了其他 不同的色彩空间表示法。
解决了黑白电视和彩色电视的兼容问题。 • YUV表示法可以利用人眼的特性来降低数字彩色图 像所需要的存储容量。
• 美国、日本等国家采用的NTSC电视制式选用 YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色 差信号，它们与U、V不同的是，在它们之间 存在着一定的转换关系。人眼的彩色视觉特性
表明，人眼分辨红、黄之间的颜色变化的能力
●HSI的彩色空间
• HSI色彩空间指从人的视觉系统出发，用色调（hue）、色 饱和度（saturation或chroma）和亮度（intensity或 brightrless）来描述色彩。HSI色彩空间可以用一个圆锥空 间模型来描述，其中以亮度I为纵轴，色调H为绕着圆锥截 面度量的色环，色饱和度S为穿过中心的半径横轴。亮度值 是沿着圆锥的轴线度量的，沿着圆锥轴线上的点表示完全不
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5.
4.3 常用图形、图像文件的格式
4.3.1 常见的位图格式
1．图像的文件结构
软件ID 软件版本号 图像分辨率
文件头的主要内容包括产生 或编辑该图像文件的软件信 息以及图像本身的参数 文件体主要包括图像数据以 及色彩变换查找表或调色板 数据。这部分是文件的主体， 对文件容量的大小起决定作 用
文 件 头
4.1 彩色空间表示及其转换
4.1.1 颜色的基本概念 1．亮度、色调和饱和度 彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼看到任意 彩色光都是这三个特性的综合效果。
亮度是发射光或物体反射光明亮度程度的量度 色调是由于某种波长的颜色光使观察者产生的颜色感 觉，每个波长代表不同的色调 。它反映颜色的种类， 决定颜色的基本特性，例如红色、棕色等都是指色调。 某一物体的色调，是指该物体在日光照射下所反射的 各光谱成分作用于人眼的综合效果，对于透射物体则 是透过该物体的光谱综合作用的结果。
支持从单色到32位真彩色的所有图像；
适用于多种操作平台和多种机器，如PC机和 Macintosh机； 具有多种数据压缩存储方式等。
6．PNG图像文件格式
是20世纪90年代中期开发的图像文件格式，其目的是企图替 代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具 备的特性。 PNG用来存储彩色图像时其颜色深度可达48位，存储灰度图 像时可达16位，并且还可存储多达16位的Alpha通道数据。
PNG文件格式具有以下特点：
流式读写性能 加快图像显示的逐次逼近显示方式 使用从LZ77派生的无损压缩算法 独立于计算机软硬件环境等。
7．PSD图像文件格式
是Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专 用格式。 PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张 “草稿图”，它里面包含有各种图层、通道、 蒙板等多种设计的样稿，以便于下次打开文 件时可以修改上一次的设计。
4.4.1 Photoshop基础知识
知识讲解 典型案例——自定义工作界面
知识讲解
初次学习Photoshop前应掌握Photoshop的 基础知识，为后面的学习打下基础。本节 主要介绍Photoshop CS的启动与退出、工 作界面及Photoshop中的一些常用术语。
知识讲解
1．Photoshop与图像处理 2．启动Photoshop CS 3．Photoshop CS的工作界面 4．退出Photoshop CS 5．Photoshop的基本概念
第4章 静态图像信息处理
学习目标
l 了解多媒体数据压缩编码的重要性和分类 l 掌握图像数据压缩编码常用算法的基本原理 l 了解常用图形、图像文件的基本格式及特点 l 理解静态图像压缩标准JPEG的工作原理和实现技术
l 了解图像信息获取的基本原理和方法
l 掌握用Photoshop处理图像的基本方法
第4章 静态图像信息处理
我们称青色、品红和黄色为红、 绿、蓝三色的补色，从图4-1中 还可以看出： 红色+青色=绿色+品红= 蓝色+ 黄色= 白色
4.1.2 色彩的空间表示
在多媒体系统中常涉及到用几种不同的色彩空间表示
图形和图像的颜色，如计算机显示时采用RGB彩色空
间或色彩模型；在彩色全电视数字化时使用YUV色彩
模型；彩色印刷时采用CMYK模式等。不同的彩色空间 对应不同的应用场合，在图像的生成、存储、处理及 显示时对应不同的彩色空间，需要做不同的处理和转 换。
由其他两种颜色合成。因为人的眼睛对红、绿、蓝这 三种色光最敏感，因此，以这三种颜色作为基色相配 来获得彩色得到了最为广泛的应用。
把三种基色光按不同的比例相加称之为相加混色。
某种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来描述：
R（红色的百分比）＋G（绿色的百分比）＋B（蓝色的百分比）＝颜色 用公式表达如下： 红色（100%）+绿色（100%）+蓝色（0%）= 黄色 红色（100%）+蓝色（100%）+绿色（0%）= 品红 绿色（100%）+蓝色（100%）+红色（0%）= 青色 红色（100%）+绿色（100%）+蓝色（100%）= 白色
通常把色调、饱和度统称为色度，上述内容总结为亮
度表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类
别与深浅程度。
2．三基色（RGB）原理
自然界常见的各种颜色光，都可由红（R）、绿 （G）、蓝（B）三种颜色按不同的比例相配而成， 这就是色度学中最基本的原理——三基色原理。
三基色的选择必须遵循一条规律：任一种颜色都不能
8．PCX图像文件格式
是ZSOFT公司在开发图像处理软件Paint Brush时开
发的一种格式，存储格式从1位到24位，它是经过压
缩的格式，占用磁盘空间较少。它主要与商业性PC-
Paint Brush图像软件一起使用
PCX文件可以分成三类
各种单色PCX文件 不超过16种颜色的PCX文件 具有256颜色的PCX图像文件
常见的图像数据冗余
1.
空间冗余:在任何一幅图像中，均有由许多灰度或颜色都相同的邻近像 素组成的区域，它们形成了一个性质相同的集合块，即它们相互之间 具有空间（或空域）上的强相关性，在图像中就表现为空间冗余
结构冗余:在有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式。 例如，方格状的板图案等，我们称此为结构冗余。已知分布模式，可 以通过某一过程生成图像 时间冗余:这是序列图像（电视图像、运动图像）表示中经常包含的冗 余。图像序列中两幅相邻的图像有较大的相关，这反映为时间冗余 视觉冗余。人类视觉系统的一般分辨能力估计为26灰度等级，而一般 图像的量化采用的是28的灰度等级。像这样的冗余，我们称之为视觉 冗余 知识冗余。有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。例如：狗 的图像有固定的结构，比如，狗有四条腿，头部有眼、鼻、耳朵，有 尾巴等。这类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，我们称此 类冗余为知识冗余
2.
3.
4.
5.
2．数据压缩方法的分类
根据编、解码后数据是否一致来进行分类，数据 压缩的方法一般被划分为两类
1.
可逆编码（无损编码）。此种方法的解码图像与原始 图像严格相同，压缩比大约在2:1~5:1之间。主要编码有 Huffman编码、算术编码、行程长度编码等 不可逆编码（有损编码）。此种方法的解码图像与原 始图像存在一定的误差，但视觉效果一般可以接受，压 缩比可以从几倍到上百倍调节。常用的编码有变换编码 和预测编码。
适用性广，大多数图像类型都可以进行JPEG编码；
对于数字化照片和表达自然景物的图片，JPEG编码方式具 有非常好的处理效果；
对于使用计算机绘制的具有明显边界的图形，JPEG编码方 式的处理效果不佳。
5．TIFF图像文件格式
是一种通用的位映射图像文件格式。
TIFF文件格式具有以下特点：
2.
根据压缩的原理分为如下几种
1.
预测编码:它是利用空间中相邻数据的相关性来进行压缩数 据的。通常用的方法有脉冲编码调制（PCM）、增量调制 （DM）、差分脉冲编码调制（DPCM）等。这些编码主要 用于声音的编码
2.
变换编码:该方法将图像时域信号转换为频域信号进行处理。
这种转换的特点是把在时域空间具有强相关的信号转换到频 域上时在某些特定的区域内能量常常集中在一起，数据处理
两种压缩方式：
如果图像为16色模式，则采用RLE4压缩方式； 若图像为256色模式，则采用RLE8压缩方式
可以存储单色、16色、256色以及真彩色4种图 像数据
3．GIF图像文件格式
是最早由CompuServe公司于1987年制定的标准， 主要用于网络图形数据的在线传输和存储。
GIF提供了足够的信息并很好地组织了这些信息， 使得许多不同的输入输出设备能够方便的交换图 像。
4.2 图像数据压缩的基本算法
4.2.1 数据压缩编码简介
图像数据压缩的主要依据有两个：
一是图像数据中有许多重复的数据，使用数学方法来表示 这些重复数据就可以减少数据量；
另一个依据是人眼睛对图像细节和颜色的辨认有一个极限， 把超过极限的部分去掉，这也就达到了数据压缩的目的。
有损压缩技术和无损压缩技术 基于数据冗余的压缩技术是无损压缩技术，而基于人 眼视觉特性的压缩技术是有损压缩技术。实际上，图 像压缩技术是各种有损和无损压缩技术的综合实现。
时可以将主要的注意力集中在相对较小的区域，从而实现数
据压缩。一般采用正交变换，如离散余弦变换（DCT）、离 散傅立叶变换（DFT）
3.
量化与向量量化编码:对模拟信号进行数字化时要经历一个量 化的过程。为了使整体量化失真最小，就必须依据统计的概
率分布设计最优的量化器。
4.
信息熵编码:依据信息熵原理，让出现概率大的信号用较短 的码字表示，反之用较长的码字表示。常见的编码方法有 Huffman编码、Shannon编码以及算术编码 子带（subband）编码:将图像数据变换到频率后，按频率分 带，然后用不同的量化器进行量化，从而达到最优的组合。 或者分布渐进编码，在初始时，对某一个频带的信号进行解 码，然后逐渐扩展到所有频带
4.4 图像处理软件Photoshop CS
Photoshop基础知识
Photoshop是由美国Adobe公司推出的一款优秀的 图形图像处理软件。该软件集图像设计、扫描、编 辑、合成以及高品质输出功能于一体，深受计算机 美术设计人员的欢迎，是目前最优秀的平面图形图 像处理软件之一。