2.1.2图形、图像的数字化表示
多媒体技术应用(选修)PPT课件
我们应该树立人是第一因素的技术应用理念，在平时的学习中 提高自己的信息素养。
多媒体技术应用（选修）
1.2.3 多媒体技术应用的未来
多媒体的未来是激动人心的。多媒体正在以 迅速的、意想不到的方式进入人们生活的多个方 面，大的趋势是各个方面都将朝着新技术综合的 方向发展，包括大容量光碟存储器、国际互联网、 交互电视等。
多媒体技术应用（选修）
颜色深度
16色
256色
颜色深度越大，色彩越逼真
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修） 2.1.1 位图（点阵图）与矢量图
多媒体技术应用（选修） 2.1.3 图形、图像的存储格式
我们上面讲到有两种类型的图形、图像：一种是矢量图、另一种是位图或叫点阵图。
问题：我们平时是通过什么来区分各种文件格式的？ 最直接的方法就是看该文件的扩展名。
1.什么是多媒体技术？ 2.多媒体技术的特征有哪些？ 3.多媒体技术的发展历史？ 4.多媒体技术的发展趋势？
多媒体技术应用（选修）
1.1.1 多媒体技术的概念、特征及发展
多媒体技术是指利用计算机获取、处理、编辑、存储 和显示多种媒体信息，实现通过图形、图像、声音、视频、 文本的组合交互进行沟通、交流、传递信息的一整套技术。
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修）
第一章 多媒体技术应用概述
1.1 走进多媒体世界 1.2 多媒体技术应用
多媒体技术应用（选修）
1.1走进多媒体世界
本节学习目标： • 理解多媒体技术的概念，了解其特征 • 了解多媒体技术的发展历史与发展趋势 • 明确多媒体的关键技术以及其他相关技术的发展
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相关性技术
数字图像处理复习题
第一章绪论一.选择题1.一幅数字图像是：(B)A、一个观测系统；B、一个有许多像素排列而成的实体；C、一个2-D数组中的元素D、一个3-D空间的场景。
提示：考虑图像和数字图像的定义2.半调输出技术可以：(B)A、改善图像的空间分辨率；B、改善图像的幅度分辨率；C、利用抖动技术实现；D、消除虚假轮廓现象。
提示：半调输出技术牺牲空间分辨率以提高幅度分辨率3.一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是：(A)A、256KB、512KC、1M C、2M提示：表达图像所需的比特数是图像的长乘宽再乘灰度级数对应的比特数。
4.图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于：(A)A、图像的灰度级数不够多造成的；B、图像的空间分辨率不够高造成；C、图像的灰度级数过多造成的D、图像的空间分辨率过高造成。
提示：平滑区域内灰度应缓慢变化，但当图像的灰度级数不够多时会产生阶跃，图像中的虚假轮廓最易在平滑区域内产生。
5.数字图像木刻画效果的出现是由于下列原因所产生的：（A）A、图像的幅度分辨率过小；B、图像的幅度分辨率过大；C、图像的空间分辨率过小；D、图像的空间分辨率过大；提示：图像中的木刻效果指图像中的灰度级数很少6.以下图像技术中属于图像处理技术的是：（AC）（图像合成输入是数据，图像分类输出是类别数据）A、图像编码B、图像合成C、图像增强D、图像分类。
提示：对比较狭义的图像处理技术，输入输出都是图像。
二.简答题1.数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。
2.什么是图像识别与理解？3.简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。
4.简述数字图像处理的至少4种应用。
5.简述图像几何变换与图像变换的区别。
解答:1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。
主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。
③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。
(重点)多媒体技术及应用 考试(1-4章)复习大纲
第1章多媒体技术基础1.1 多媒体技术概述1.1.1 多媒体技术的发展1.1.2 多媒体技术的基本概念1.1.1 多媒体技术的应用1.1.4 多媒体的关键技术1.2 多媒体硬件系统1.2.1 多媒体输入输出设备1.2.2 多媒体接口设备1.2.3 多媒体存储设备1.3 多媒体软件系统1.3.1 多媒体软件1.3.2 多媒体应用系统的设计流程1.1.1 多媒体技术的发展1.1.2 多媒体技术的基本概念1.媒体的含义⏹表示信息的载体：如文字、声音、图像、动画、视频、语言等。
⏹存储信息的实体：如磁盘、磁带、光盘、纸张等。
⏹传播信息的载体：如电视、电影、报纸、杂志、网络等。
2.媒体的类型¡ª¡ª CCITT（国际电报电话咨询委员会)⏹感觉媒体：指能直接作用于人的感官，使人能直接产生感觉的一类媒体。
如语言、音乐，自然界的各种声音、图形、图像、文字、数据等。
⏹表示媒体：即感觉媒体的表示媒介。
如图像编码、文本编码和声音编码等。
⏹显示媒体：即输入输出媒体的设备，如键盘、显示器、话筒，喇叭和打印机等。
⏹存储媒体：用来存放表示媒体的物理载体，如磁盘、磁带、光盘等。
⏹传输媒体：传输媒体的物理载体。
如空气、电话线、电波、电缆和光缆等。
1.1.2 多媒体技术的基本概念3. 多媒体（Multimedia）主要包括文字、图形、图像、音频、动画和视频等多种信息载体。
⏹文字：指各种字母、数字和符号等文本信息；⏹图形：由描述点、线、面的大小、形状、维数和位置的图形指令生成的几何图形(矢量图形) ⏹图像：由许多的像素点构成，每个像素点用若干二进制位来表示颜色和亮度等信息(位图)⏹音频：包括语音、音乐和各种声音效果；⏹动画：通过计算机自动生成关键帧之间的连续图像，按照一定速度连续播放形成动画；⏹视频：若干静态图像画面的连续播放形成了视频，每一幅画面称为一帧；4. 多媒体技术利用计算机及相应的多媒体设备，采用数字化处理技术，将文字、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体有机结合起来进行处理的技术。
数字图像处理第2章图像数字化
续图像的频谱与它的平移复制品重叠。
的高频分量混入到它的中频或低频部分，这种现象称为
混叠。在这种情况下，由函数的采样值重建的图像将产生失真。如图 2-1-4 所示，由于采样间隔不满足
奈奎斯特条件，采样图像的频谱在阴影区及其附近产生了混叠。当我们用图示的低通滤波器
取
出
重建图像时，将会带来两个问题：
(1) 图像信号损失了一部分高频分量，致使图像变得模糊。
像，但需要付出更大的存储空间作为代价。
连续图像
在二维空间域里进行采样时，常用的方法是对
进行均匀采样。取得各点的亮
度值，构成一个离散的函数 函数来表示，即
。若是彩色图像，则以三基色 R、G、B 的亮度作为分量的三维向量
1
相应的离散向量函数用(1.1.7)表示。
图 2-1-2 采样示意图(2) 评价连续图像经过采样获得数字图像的效果，采用如下一些参数。 图像分辨率是指采样所获得图像的总像素。例如，640×480 图像的总像素数为 307 200 个。在购买 具有这种分辨率的数码相机时，产品性能介绍上会给出 30 万像素分辨率这一参数。 采样密度是指在图像上单位长度所包含的采样点数。采样密度的倒数就是像素间距。 采样频率是指一秒钟内采样的次数。它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，丢失的信息 越少，采样后获得的样本更细腻逼真，图像的质量更好，但要求的存储量也就更大。 扫描分辨率表示一台扫描仪输入图像的细微程度。它指每英寸扫描所得到的点，单位是 dpi (dot per inch)。数值越大，表示被扫描的图像转化为数字化图像越逼真，扫描仪质量也越好。无论采用哪种评价 参数，实际上在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的参数。
(a) 中央上升型
(b) 中央平稳型
图形图像数字化分析PPT课件
补充：图形、图像的颜色
感知颜色的原理
光的存在 （光源色）
人眼的视觉 功能
物体的表面 特性（物体 色）
多媒体技术应用
补充：图形、图像的颜色
颜色感知
•眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(human retina)通过神经元来感知外部世界 的颜色，每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone)，或者是一个对颜色不敏 感的杆状体(rod)。 •视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞 •红(L-cone)、绿(M-cone)和蓝(S-cone)三种锥体细胞对不同频率、不同亮度的光感 知程度不同，人们可以使用数字图像处理技术来降低数据率而不感到图像质量明显 下降。
1、比较模拟图像和数字图像
特点
模拟图像
数字图像
电信号表示 连续变化的信号波形
方波
存储介质
纸、胶片等
U盘、硬盘、光盘等
处理速度 相对较快，如拍照、录像
相对较慢，如处理
灵活性 传输
相对较差，只能简单放大、 缩小
物理载体，如邮寄
由0、1构成，处理灵活 网络
再现性
保存性差，重复利用性差
永久保存
多媒体技术应用
采样 量化 编码
计算机按照一定的规律，对模拟图像的位 点所呈现出的特性，用数据的方式记录下 来的过程。
在幅度轴上对采样后的脉冲进行离散化， 即把采样后的信号并到有限个电平等级上 去。
将经过上述两个步骤后的信号值转换成数 字符号的过程。
多媒体技术应用
2.1.2、图形、图像数字化表示
（1）、采样原理
（a）连续图像
多媒体技术应用
2.1.1、图形、图像的视觉意义与特点
图形、图像的区别
2.1多媒体作品中的图形图像一
采样
采样
像素 是构成某些图片类 型的最小单位，其画面的精
细程度和清晰度，取决于组 成这幅图的像素数目的多少。 由于像素的分布是沿水平和 垂直两个方向排列的，任何 一个位图总是有一定数目的 水平像素和垂直像素。
分辨率 是用来描述图片所 包含的像素多少的，它最基 本的作用就是用来说明数字 图像信息的数量和密度的。
分辨率——输出分辨率
上图展示的是惠普403D黑白激光打印机，它的输出分辨率是600dpi。
采样
位图的色彩深度
2位灰阶
8位灰阶
RGB24位真彩色
色彩深度就是指位图图像中用来表示每个像素点 颜色的二进制数的位数。
很明显，位数越高，能描述的色彩范围越广。
采样
位图的色彩深度
色彩深度为4位的位图
色彩深度为16位的位图
采样
图像分辨率
分辨率
输入分辨率 （数码相机、扫描仪） 设备的分辨率 输出分辨率（打印机）
显示分辨率 （显示器）
分辨率的表述方式： ①以总信息量来描述，例如 800 X 600像素 ②以每英寸的点数（DPI）来描述，例如：72dpi分辨率的1英寸 X 1英寸的图像 总共包含 72 X 72 个像素。
热身活动
流感病毒长什么样子？
描述：
流感病毒呈球形，其结构自外而内可分为 包膜、基质蛋白以及核心三部分。 核心包含了螺旋状的遗传物质 基质蛋白构成了病毒的外壳骨架 包膜上有糖蛋白形成的突起—刺突。
热身活动 流感病毒到底什么样子？
1.图形图像的视觉意义与特点
图形、图像不仅能够恰当地表现和传达 信息、承载大量而丰富的信息之外，还具有 更为生动直观的视觉特性，所以有效设计的 图形、图像既能充分地展示信息主题，又能 启发人的思维，引起共鸣，这正是图形、图 像的视觉意义所在。
数字图像处理 第2章 图像的数字化与显示
（2.20）
2.3.3 空间与灰 度级分辨率
对一幅图像，当量化级数Q一定 时，采样点数 M×N 对图像质量有着显 著的影响。采样点数越多，图像质量越 好；当采样点数减少时，图像越小，图 上的块状效应就逐渐明显。
图像的采样与数字图像的质量
图像的量化与数字图像的质量
量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越 差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像出现假轮廓。
2.2 图像场取样
2.2.1 取样和量化的基本概念
数字化包括取样和量化两个过程 ：
取样(sampling)：对空间连续坐标(x, y)的 离散化 量化(quantization)：幅值 f (x, y)的离散化
（a）连续图像
（b）数字化结果
图2.1 图像的数字化过程
(a)
(b)
图2.2 采样网格 (a) 正方形网格; (b) 正六角形网格
截止频率。
u U c , v Vc u U c , v Vc
（2.8）
其中 U c , Vc 对应于空间位移变量x和y的最高
则当采样周期
x, y满足
（2.9）
1 u s 2U c x 1 vs 2Vc y
此时，通过采样信号 f ( mx, ny ) 能唯一地恢 复或重构出原图像信号f (x,y)。该条件称为 Nyquist采样定理。
• 2.3.1
•
标量量化
标量量化：将数值逐个量化 。 例：假设抽样信号的范围是0~5 V，将它分为8等
分，这样就有8个量化电平，分别是5/8 V，10/8 V，15/8 V，…，35/8 V。 对每一个采样将它量化为离它最近的电平。 在量化后，为了能在数字信号处理系统中处理 二进制码，还必须经过编码操作。
数字图像处理基础2
数字图像处理基础2第二章数字图像处理基础2.1 图像数字化技术2.2 数字图像类型2.3 常用图像文件格式2.4 像素间的基本关系2.5 图像的几何变换2.1 图像数字化技术2.2 数字图像类型2.3 常用图像文件格式2.4 像素间的基本关系2.5 图像的几何变换简单的图像成像模型一幅图像可定义成一个二维函数f(x,y)。
由于幅值f 实质上反映了图像源的辐射能量，所以f(x,y)一定是非零且有限的，也即有：0<f(x,y)</f(x,y)图像是由于光照射在景物上，并经其反射或透射作用于人眼的结果。
所以，f(x,y)可由两个分量来表征：一是照射到观察景物的光的总量，二是景物反射或透射的光的总量。
设i(x,y)表示照射到观察景物表面(x,y)处的白光强度，r(x,y)表示观察景物表面(x,y)处的平均反射(或透射)系数，则有：f(x,y)=i(x,y)r(x,y)其中：0 < i(x,y) < A 1, 0 ≤r(x,y) ≤1对于消色光图像(有些文献称其为单色光图像)，f(x,y)表示图像在坐标点(x,y)的灰度值l ，且：l=f(x,y)这种只有灰度属性没有彩色属性的图像称为灰度图像。
显然：L min ≤l ≤L mxa区间[L min ，L max ]称为灰度的取值范围。
在实际中，一般取L min 的值为0，L max =L-1。
这样,灰度的取值范围就可表示成[0，L-1]。
当一幅图像的x 和y 坐标及幅值f 都为连续量时，称该图像为连续图像。
为了把连续图像转换成计算机可以接受的数字形式，必须先对连续的图像进行空间和幅值的离散化处理。
图像数字化：将模拟图像经过离散化之后，得到用数字表示的图像。
图像的数字化包括采样和量化两个过程。
连续图像空间离散数字图像幅度离散采样量化采样：是将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。
即：空间坐标的离散化。
量化：把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。
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图形图像视觉意义
1 身长八尺, 豹头环眼, 燕颔虎须, 声若巨雷, 势如奔马。
2 资貌奇伟， 奇骨冠顶。
身长八尺, 豹头环眼, 燕颔虎须, 声若巨雷, 势如奔马。
资貌奇伟， 奇骨冠顶。
1、比较模拟图像和数字图像 单反相机为例
什么是单反相机
什么是单反 相机、为什么 叫单反相机
彩色图像的显示（LED显示屏为例）
LED显示屏背面
分辨率-----显示分辨率
分辨率：图像的清晰程度，由像素点的多少决定。 可分为：显示分辨率、输入输出分辨率、图像分辨率。
显示分辨率：显示分辨率是显示 器在显示图像时的分辨率，分辨 率是用点来衡量的，显示器上这 个“点”就是指像素。 例如：显示器的分辨率有 800×600、1024×768等
左边五行五列的编码
0000 0
0000 0
0000 0
0000 0
0011 1
在实际的编码过程中， 要比我们举得例子复杂 得多，而且不同的设备 ，不同的软件，不同的 厂家，都有不同的编码 方式和算法。
1、黑白及彩色图 像的原理
四个字的区别
黑白图像：引入名词--灰度 由于景物各点的颜色及亮度不同，摄成的黑白照片上或电视接收机重 现的黑白图像上各点呈现不同程度的灰色。
模拟图像
数字图像
慢 （过去冲洗照片，排版等）
快 直接应用
相对较差，只能简单处理
较强 处理方式多，随时处理
慢 以实物为载体，传输困难
快 网络发达，更为快捷
差 多次反复利用，效果不同
好 图像质量不变
高 多次利用，成本重复
几乎没有
新技术对传统产业的致命冲击
过去一张照片的成本（民用，不算商业、电影） 交卷：20元（36张），冲洗10元，冲印0.5元 合计：至少50元， 每张1.5元 现在：几乎无人冲印照片（艺术照，毕业照等）
15×15
分辨率-----输入/输出分辨率
输入分辨率：输入设备，每平方英寸，捕捉，信息量 例如：扫描仪的分辨率单位为DPI，即每平方英寸的像素点 数
输出分辨率：图像输出到设备上的信息密度 如：张激光打印机与针式打印机
分辨率-----图像分辨率
图像分辨率：以像素数来表示数字图像的总信息量。 以佳能相机图像设置为例
柯达：最有实力，历史最悠久体育赞助商，破产
柯达曾经是影像的代言词。它创建于1880年，业务遍布 全世界，全球员工超过8万。柯达的市值最高达到310亿美 元。然而，2012年柯达申请破产，从一家世界最大的胶卷 生产商，变成了一家目前市值不到十亿美元的商业图文影像 处理公司。
柯达创造了第一台数码相机，却死在了数码相机手中
创新：要有创新意识，更要有实实在在的基础
如何创新，怎么创新。必须在旧的，基础的东西上才谈 得上创新，否则就是无源之水，无本之木。
2、图形图像的数字化原理
在计算机中，计算机只能识别二进制代码。这个过程如何实现呢？我们
以最简单的黑白图为例。我们用0代表白，1代表黑。行列数均为15，
同学可以将全部编码写出
把白色与黑色之间按对数关系分成 若干级，称为“灰度等级”。范围 一般从0到255，白色为255，黑 色为0，故黑白图片也称灰度图像
彩色图像：三原色（RGB） 三原色指色彩中不能再分解的三种基本颜色，我们在此说的 三原色是指色光三原色，是指红、绿、蓝三色。 光的三原色 ，按一定比例混合可以呈现出各种光色。 进而显示出各种图形
光学示意图
成像示意图
剖面图
胶片单反相机后视图 黑色金属片为快门
光圈示意图
光圈实拍图
成像过程
胶片相机（感光介质为胶片）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数码相机（感光介质为感光芯片）
根据感光芯片大小分类
全幅单反（价格昂贵）
卡片机（价格低）
特点 处理速度 灵活性 传输速度 再现性 后期成本
模拟图像与数字图像优缺点对比
最高分辨率
最低分辨率
最高分辨率
最低分辨率
数字图像的表现方式
标准：放大后是否失真
常见的存储格式 BMP：位图，在Windows下广泛使用 GIF：动画既有位图的，也有矢量图的
JPG：位图，压缩的格式，数码相机常用的格式
一 图形图像的意义与特点 二 图形图像的数字化表示 三 图形图像存储格式 四 图形图像的获取
图形图像的历史 人类早期利用图形的例子
象形文字 青铜器
岩画
韩熙载夜宴图
目前图形图像应用更加广泛
网页
手机APP
自从有了人类，人类就一直利用图形图像记录自己的生活， 表达自己的感情现在更是如此，图形图像承载大量信息，而且 生动、直观。现在我们面对海量信息，越来越注重对信息的提 取和利用。广告、网页、手机APP中，图形、图像、视频、表 情包是人们获取信息和表达需求最有效和最基本的方式。