第4章-图像获取与处理
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第4章数字图像处理教学内容
根据这个模型，每幅彩色影像包括3个独立的 基色平面，或者说可以分解到3个平面上，反 过来如果一幅影像可以被表示为3个平面，使
用这个模型比较方便，在处理多频谱的遥感 影像时常采用RGB模型。
（2）HIS色彩模型
就人眼视觉感受而言，各种颜色从其波长不同 来相互区分是不完全的，还应该同时采用色调 (Hue）、色饱和度(Saturation)和亮度 (Iniensity)三个量。
（2）BIL(Band Interleaved By Line)格式 BIL格式是逐行按波段次序排列，数据排列遵循 以下规律：第一波段第一行第一个像素位居第 一，第一波段第一行第二个像素位居第二，依次 类推，第一波段第一行第n个像素位居第n位；然 后第二波段第一行第一个像素位居n+1位，第二 波段第一行第二个像素位居n+2位；其余数据排 列位置依次类推。
第4章数字图像处理
1)光学图象
连续的光密度函数.像片上的密度随坐标X,Y的变化而 变化.我们用连续变化的函数来表示.光学图像、照片以 及人的眼睛看到的一切景物，都是模拟图像， 这类图像 无法直接用计算机处理。
2)数字图象
为了使图像能在电子计算机中作处理运算，必须将模 拟图像转化为离散数字所表示的图像，即所谓的数字图 像。是一个二维离散的光密度函数,相对于光学图象,它 在空间坐标(X,Y)和密度上都离散化。
二维离散傅立叶变换为：
F(m,n)
1
N1 N1
j2 (m i *n k )
f (i,k)e N N
N i0 k0
逆变换：
f (i,k)
1
N1 N1
j2 (m i *n k )
F(m,n)e N N
N m0 n0
《PS》课件——第四章 图像的编辑与修饰
或者使用快捷键 Ctrl + M 即可调出曲线面板
04 图像的颜色调整
色彩平衡
调整图像颜色。在菜单栏图像位置点击下拉菜单， 鼠标放置调整命令，在弹出的二级菜单里面找到
色彩平衡并单击。
04 图像的颜色调整
抠像
选中所需素材，用磁性套索工具选中人物并羽化， 再用选择工具拖动人物到风景图像上。
04 图像的颜色调整
立体效果
按住Ctrl键不松，鼠标点击图中圆形黄色区域，确 定选区，然后按住Alt键不松，点击键盘上的方向
键移动位置，直至理想的效果。
02 图像的变换
立体效果
接下来填充颜色，Ctrl + D 取消选区
02 图像的变换
投影效果
复制一个图层，拖动到下方，然后Ctrl + T 弹出菜 单，选择垂直翻转，重复扭曲、透视调整位置， 直至最佳，再右侧第二张图中的圆形黄色区域调
01 图像的基本编辑
总结
图像的变换
Image transformation
02 图像的变换
缩放、旋转
水平与垂直翻转
变换 效果
斜切、扭曲 透视、变形
02 图像的变换
文字工具
使用文字工具书写文字，注意字体、类型、字号、 颜色等内容，确定无误点击图中黄色区域对号
√ （ ），完成确认。
02 图像的变换
栅格化文字
文字变换扭曲前，一定要记得进行栅格化处理
02 图像的变换
透视
点击菜单栏，弹出菜单，鼠标放置变换，弹出二 级菜单，找到透视，鼠标左键单击
02 图像的变换
效果确定
左键点击透视后，用鼠标拖动文字边缘小方块， 然后右键点击文字弹出菜单，找到缩放和透视，
多次重复操作，直至效果完美，双击确定。
04 图像的颜色调整
色彩平衡
调整图像颜色。在菜单栏图像位置点击下拉菜单， 鼠标放置调整命令，在弹出的二级菜单里面找到
色彩平衡并单击。
04 图像的颜色调整
抠像
选中所需素材，用磁性套索工具选中人物并羽化， 再用选择工具拖动人物到风景图像上。
04 图像的颜色调整
立体效果
按住Ctrl键不松，鼠标点击图中圆形黄色区域，确 定选区，然后按住Alt键不松，点击键盘上的方向
键移动位置，直至理想的效果。
02 图像的变换
立体效果
接下来填充颜色，Ctrl + D 取消选区
02 图像的变换
投影效果
复制一个图层，拖动到下方，然后Ctrl + T 弹出菜 单，选择垂直翻转，重复扭曲、透视调整位置， 直至最佳，再右侧第二张图中的圆形黄色区域调
01 图像的基本编辑
总结
图像的变换
Image transformation
02 图像的变换
缩放、旋转
水平与垂直翻转
变换 效果
斜切、扭曲 透视、变形
02 图像的变换
文字工具
使用文字工具书写文字，注意字体、类型、字号、 颜色等内容，确定无误点击图中黄色区域对号
√ （ ），完成确认。
02 图像的变换
栅格化文字
文字变换扭曲前，一定要记得进行栅格化处理
02 图像的变换
透视
点击菜单栏，弹出菜单，鼠标放置变换，弹出二 级菜单，找到透视，鼠标左键单击
02 图像的变换
效果确定
左键点击透视后，用鼠标拖动文字边缘小方块， 然后右键点击文字弹出菜单，找到缩放和透视，
多次重复操作，直至效果完美，双击确定。
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。
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
第4章多媒体技术与应用图像处理教程
图象的大小.
像素深度
指存储每个象素所用的位数，图像深度用来确定彩色 图像的每个像素可能有的颜色数 。
真彩色、伪彩色与直接色
✓真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有r，g，b三个基色分量， 每个基 色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。 真彩色图通常是指r：g：b =8:8:8，即图像的颜色数等于2的24次方，也常称为全彩色 (full color)图像。
4.1.2色彩模型
CMYK 颜色模式 Lab 颜色模式 HSB 颜色模式
就是针对印刷设计出的一种色彩模式. 由品红,品黄,品蓝,黑色组成. 当颜色相互叠加后产生黑色,反之为白色, 成为减色法.
就是通过2个色调参数A(由绿到红的光 谱变化),B(由蓝到黄的光谱变化)和一个 光亮强度(0-100)来控制色彩. 当RGB和CMYK转换时需先转换为Lab 模式来减少转换中的损耗.
1.新建图像文件 新建文件->photoshop新建窗口
2.存储图像文件
3.打开图像文件
调整图像大小: 图像-> 图像大小
调整画布大小:
图像->画布大小
4.4.3 图像基本编辑操作
1.图像的选取（Photoshop图像选区）
(1)选框工具组 选框工具组
样式列表
(2)套索工具组
(3)魔棒工具与“色彩范围”命令 魔棒工具组
Photoshop是平面图像处理业界霸主Adobe公司推出的 跨越PC和MAC两界首屈一指的大型图像处理软件。
Photoshop支持众多的图像格式，对图像的常见操作和变换 做到了非常精细的程度，使得任何一款同类软件都无法望其 颈背;它拥有异常丰富的插件(在Photoshop中叫滤镜) 。
多媒体应用技术：第4章 图像处理初步
● 使用要求
● 硬盘≮150MB，内存≮64MB ● 彩色模式≥16位，显示≥ 800×600 ● 若安装到C: 盘以外的驱动器时，C: 盘至少保留16MB的可用空间 ● Photoshop版本：5、6、7、8、CS
教学进程
● 启动与界面
● 双击Photoshop图标 等待启动
● Photoshop界面
教学进程
● 数字图像－－位图图像
图像像点
● 图像由基本显示单元“像点”构 成 ● 像点由若干个二进制位进行描述
● 二进制位代表图像颜色的数量
● 二进制位（数）与图像像素之 间存在严格的“位映射”关系
● 具有位映射关系的图叫作“位图”
8bit ( 28 = 256色 ) 16bit ( 216 = 65536色 ) 24bit ( 224 = 16M色 )
第4章
图像处理初步
4.1 什么是图像 4.1.1 图像与图形的区别 4.1.2 图像的属性 4.1.3 图像文件的格式与数据量 4.1.4 如何得到图像
4.2 怎样浏览图像 4.2.1 浏览图像 4.2.2 图像文件操作 4.2.3 建立或取消文件关联
4.3 如何处理图像 4.3.1 图像处理软件Photoshop 4.3.2 打开图像 4.3.3 调整色相、饱和度和明度 4.3.4 调整亮度与对比度 4.3.5 设置选区 4.3.6 移动、复制局部图像 4.3.7 改变几何形状 4.3.8 色调调整 4.3.9 文字输入与编辑
教学进程
4.3.2 打开图像
(1) 选择“文件／打开”菜 单 (2) 选择图像文件
单击“打开” 按 钮 ● 判断图像类型
(3) 选择“图像／模式” 菜 单 (4) 观察菜单中的“√” 项 ● 可编辑、添加滤镜的图像
● 硬盘≮150MB，内存≮64MB ● 彩色模式≥16位，显示≥ 800×600 ● 若安装到C: 盘以外的驱动器时，C: 盘至少保留16MB的可用空间 ● Photoshop版本：5、6、7、8、CS
教学进程
● 启动与界面
● 双击Photoshop图标 等待启动
● Photoshop界面
教学进程
● 数字图像－－位图图像
图像像点
● 图像由基本显示单元“像点”构 成 ● 像点由若干个二进制位进行描述
● 二进制位代表图像颜色的数量
● 二进制位（数）与图像像素之 间存在严格的“位映射”关系
● 具有位映射关系的图叫作“位图”
8bit ( 28 = 256色 ) 16bit ( 216 = 65536色 ) 24bit ( 224 = 16M色 )
第4章
图像处理初步
4.1 什么是图像 4.1.1 图像与图形的区别 4.1.2 图像的属性 4.1.3 图像文件的格式与数据量 4.1.4 如何得到图像
4.2 怎样浏览图像 4.2.1 浏览图像 4.2.2 图像文件操作 4.2.3 建立或取消文件关联
4.3 如何处理图像 4.3.1 图像处理软件Photoshop 4.3.2 打开图像 4.3.3 调整色相、饱和度和明度 4.3.4 调整亮度与对比度 4.3.5 设置选区 4.3.6 移动、复制局部图像 4.3.7 改变几何形状 4.3.8 色调调整 4.3.9 文字输入与编辑
教学进程
4.3.2 打开图像
(1) 选择“文件／打开”菜 单 (2) 选择图像文件
单击“打开” 按 钮 ● 判断图像类型
(3) 选择“图像／模式” 菜 单 (4) 观察菜单中的“√” 项 ● 可编辑、添加滤镜的图像
Photoshop_CS图像处理课程第4章
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1）普通复制
– 如果创建了图像选区，选择【编辑】→ 如果创建了图像选区，选择【编辑】→ 【拷贝】命令或按【Ctrl+C】 【拷贝】命令或按【Ctrl+C】组合键，然 后再选择【编辑】→【粘贴】命令或按 后再选择【编辑】→ 【Ctrl+V】组合键粘贴即可。 Ctrl+V】
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本章导读
• 图像合成：通过移动、复制、删除和自由
变换图像等操作合成图像。 • 图像调整：通过裁切图像与调整图像及画 布大小，使图像更加符合实际需求。 • 图像分离：通过创建选区和移动、抽出图 像等操作将图像从背景中分离出来。 • 图像特效：通过液化和制作图案等方法制 作特殊的图像效果。
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5．撤销与重做图像编辑
• 在进行图像处理的过程中，难免会进行一些误操
作，或在操作后才发现操作不得当，这时可以通 过“还原”、“重做”命令和“历史记录”面板 还原” 重做”命令和“历史记录” 来撤销或还原一些操作。撤销与还原操作可以通 过如下几种方法进行： – 选择【编辑】→【还原】命令可以撤销最近一 选择【编辑】→ 次进行的操作；撤销后选择【编辑】→【重做】 次进行的操作；撤销后选择【编辑】→ 命令又可恢复该步操作；每选择一次【编辑】 →【返回】命令可以向前撤销一步操作；每选 择一次【编辑】→ 择一次【编辑】→【向前】命令可以向后重做 一步操作。
1）变换图像
– 选择【编辑】→【变换】→【扭曲】命 选择【编辑】→【变换】→ 令，然后拖动变换框4 令，然后拖动变换框4个角上的控制点或 边，可以对选区中的图像进行扭曲变换。 – 选择【编辑】→【变换】→【透视】命 选择【编辑】→【变换】→ 令，然后拖动变换框4 令，然后拖动变换框4个角上的控制点， 可以对选区中的图像进行透视变换。
1）普通复制
– 如果创建了图像选区，选择【编辑】→ 如果创建了图像选区，选择【编辑】→ 【拷贝】命令或按【Ctrl+C】 【拷贝】命令或按【Ctrl+C】组合键，然 后再选择【编辑】→【粘贴】命令或按 后再选择【编辑】→ 【Ctrl+V】组合键粘贴即可。 Ctrl+V】
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本章导读
• 图像合成：通过移动、复制、删除和自由
变换图像等操作合成图像。 • 图像调整：通过裁切图像与调整图像及画 布大小，使图像更加符合实际需求。 • 图像分离：通过创建选区和移动、抽出图 像等操作将图像从背景中分离出来。 • 图像特效：通过液化和制作图案等方法制 作特殊的图像效果。
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5．撤销与重做图像编辑
• 在进行图像处理的过程中，难免会进行一些误操
作，或在操作后才发现操作不得当，这时可以通 过“还原”、“重做”命令和“历史记录”面板 还原” 重做”命令和“历史记录” 来撤销或还原一些操作。撤销与还原操作可以通 过如下几种方法进行： – 选择【编辑】→【还原】命令可以撤销最近一 选择【编辑】→ 次进行的操作；撤销后选择【编辑】→【重做】 次进行的操作；撤销后选择【编辑】→ 命令又可恢复该步操作；每选择一次【编辑】 →【返回】命令可以向前撤销一步操作；每选 择一次【编辑】→ 择一次【编辑】→【向前】命令可以向后重做 一步操作。
1）变换图像
– 选择【编辑】→【变换】→【扭曲】命 选择【编辑】→【变换】→ 令，然后拖动变换框4 令，然后拖动变换框4个角上的控制点或 边，可以对选区中的图像进行扭曲变换。 – 选择【编辑】→【变换】→【透视】命 选择【编辑】→【变换】→ 令，然后拖动变换框4 令，然后拖动变换框4个角上的控制点， 可以对选区中的图像进行透视变换。
第四章图像处理技术
学生：
全院选修
第四章图像处理技术
4影响图像质量的几个因素 分辨率：是在单位长度中，所表达或包含的像素数目。分辨率的高低 直接影响到图像的质量，一般其数值越大，像点密度越高，图像对细 节的表现能力越强，清晰度越高。按应用场合不同，可将分辨率分为 屏幕分辨率、显示分辨率、打印分辨率三种。 屏幕分辨率：用每英寸行数表示，数值越大图形（图像）质量越好 。 显示分辨率：指画面由多少像素构成，数值越大，图像也就越清晰。 显示器的最大分辨率与显示区域的大小、点距、视频带宽等因素有关， 可用公式计算：显示区域的宽或高/点距。如：640X480. 打印机分辨率又叫输出分辨率：指打印图像中存储的信息量，通常以 “点/英寸”（DPI）表示，也称打印精度。衡量输出设备的精度，以每 英寸的像素点数表示。
储在计算机中的图像信息，这些图像可以是照片、绘画等等。在计 算机中，图像都是由一些排成行列的点（像素）组成的数字阵列信 息，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点(称为像素点)的强 度与颜色等信息。 3 图像与图形的区别： 1）图像数据量大，图形数据量小。 2）图像的像点之间没有内在联系，在放大或缩小时，部分像点被丢 失或重复添加，导致图像的 清晰度受影响；图形由运算关系支配， 放大或缩小不会影响图形的特征。 3）图像的表现力强，适于表现自然；图形适于表现变化的曲线等。
单位：计算机学院
2009-3-29 下午6时22分
色调值 0 ~ 255
P
课程：多媒体技术与应用
教师： 安文
学生：
全院选修
第四章图像处理技术
（3）常见的彩色空间
在多媒体技术中，用得最多的是RGB彩色空间，它对任意彩色光F， 其配色方程可写成：F＝r[R]＋g[G]＋b[B] 其中r，g，b为三色系数，[R]，[G]，[B]为F色光的三色分量。 可以表达24位颜色，相当于256*256*256=16,777,216种颜色
第4章--图像编辑
1.撤消打开图像后所用旳操作
当顾客打开一种图像文件后，系统将自动把该图像文件旳初始状态统 计在快照区中，顾客只要单击该快照，即可撤消打开文件后所执行旳 全部操作。
2.撤消指定环节后所执行旳系列操作
要撤消指定环节后所执行旳系列操作，顾客只需在操作环节区中单击 该步操作即可。
3.恢复被撤消旳环节
快
假如撤消了某些环节，而
第4章 图像编辑
图像旳基本编辑 调整图像大小与辨别率 自由变换图像 操作旳反复与撤消
4.1 图像旳基本编辑
4.1.1 移动图像
在Photoshop中,使用“移动工具”能够将选区内或目前图层中旳图像 移到同一图像旳其他位置或其他图像中。
在同一图像中移动
将图像移入其他图像
4.1.2 复制图像
4.1.3 “合并拷贝”与“贴入”命令旳使用
➢使用“合并拷贝”命令能够将选区内显示旳多种图层中旳图像合并拷 贝到剪贴板，以便将其用于其他图像。
➢“贴入”命令可将选区内旳图像只能复制到其他旳选区中，其实该命 令是创建一种带蒙版旳图层。
全选图像并执行 “合并拷贝”命令
执行“贴入”命令
执行“贴入”命令 后旳“图层”调板
照
且还未执行其他操作，则
区
还可恢复被撤消旳环节，
此时只需在“历史统计”
调板中旳操作环节区单击
要恢复旳操作环节即可。
4.4.3 使用“快照”暂存图像处理状态
在Photoshop中，利用“快照”功能能够将图像旳目前状 态保存为一种快照，要恢复该状态时，只需在“历史统计” 调板旳快照区中单击该快照名称即可。
4.2 调整图像大小与辨别率
4.2.1 变化图像大小与辨别率
在Photoshop中，经过变化图像旳大小与辨别率能够有效地节省电脑 旳磁盘空间，还能够更加好旳输出图像。要调整图像旳大小与辨别率， 可选择“图像”>“图像大小”菜单，打开“图像大小”对话框，在 其中更改有关参数即可。
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随着计算机技术的发展，把图像数字化，进而使用计算 机对图像进行处理，已经成为现实。
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4.1.1
图像信号的分类
图像是指绘制、摄制或印刷的形象。数字图像是指经由数码照相机，摄 像机或扫描仪等设备输入、并以数字式存储在计算机中的图像信息，这些图 像可以是照片、绘图等等。图像通常有位图和矢量图。
3/65
RGB 与 CMY 的转换
32/65
4.2.4
颜色空间
● 颜色空间转换
YUV 与 RGB 的转换 YIQ 与 RGB 的转换
HSI 与 RGB 的转换
在实际应用中，一幅图像在计算机中显示、在彩色电视系统中 表示、在计算机图像处理中编辑、在打印机中输出、在印刷系统中
套印彩色印刷品，要使用到不同的颜色空间。
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4.2.3
颜色构成
● 相减混色
在白光中减去不需要的颜色，留下所需要的颜色，称为相减混色。
黄色 青色 红色 黑色
= 白色 = 白色 - 白色 = 白色
- 蓝色 - 红色 - 蓝色 - 蓝色 - 绿色 - 绿色 - 红色
在彩色印刷系统中，通常使用青（C），品红（M），黄（Y） 三基色。CMY 印刷三基色又称为减色三基色：减色混和后亮度会 越来越暗。
颜色空间是组织和描述颜色的方法之一，也可以称之为颜色模型。在一 个典型的多媒体计算机系统中，常常涉及到用几种不同的颜色空间表示图形 和图像的颜色，以对应于不同的场合和应用。
27/65
4.2.4
颜色空间
● RGB颜色空间
● 一个能发光波的物体颜色由其发出的光波决定，用 RGB 相加混色模型 ● 通过 RGB 不同比例相加，在计算机显示屏幕上合成所需要的任意颜色 ● 任意彩色光 C = R ( 红色百分比 ) + G ( 绿色百分比 ) + B ( 蓝色百分比 )
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4.2.4
颜色空间
● HSI颜色空间
● 从人视觉系统出发， 用色调（H）、 饱和度（S）和亮度（I）描述颜色 ● 人视觉对亮度敏感程度强于对颜色敏感程度，为了便于颜色处理和识别 ● 人视觉系统常采用 HIS 颜色空间， 比 RGB 颜色空间更符合人视觉特性
31/65
4.2.4
颜色空间
● 颜色空间转换
适合 “获取” 和 100% 位图放大到 800% 的效果 与图内容有关 “复制”。表现力 强 但是编辑较复杂
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4.1.2
图像信号的指标
● 显示分辨率
● 分辨率
确定屏幕上显示图像区域的大小，即构成全屏显示的像素点个数，以 每行拥有的像素点数×屏幕显示行数来表示。
● 图像分辨率
确立组成一幅图像的像素数目，即该图像的水平和垂直方向上的像素 个数，用 dpi（每英寸多少点）表示。
● 调配色
通过每个像素点 R、G、B 分量分别作为索引值进行变换，经相应颜
色变换表找出各自基色强度，用变换后的 R、G、B 强度值产生颜色。
15/65
4.1.2
图像信号的指标
16 色标准 VGA 调色板
● 颜色类型
16/65
4.1.2
图像信号的指标
● Alpha 通道
又可以写成α通道，是一个 8 位灰度通道，用 256 级灰度记录图像中透 明度信息，定义透明、不透明和半透明区域。其中：黑表示全透明，白表 示不透明，灰表示半透明。
门软件读取并解释这些指令，再将它们转成屏幕上显示的形状和颜色，最 后通过使用实心的或有等级深浅的单色或色彩填充一些区域而形成图形。
8/65
4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图特点
● 矢量图
● 压缩后不变形：尺寸可以任意变化而不损失图像质量，压缩后不会变形
● 局部可处理性：各部件相对独立，无论放大、缩小或旋转等都不会失真 ● 文件数据量小：对图像进行抽象化，它使用图形指令集合取代原始图像
紫，合称十二色相或色调。把不同 色调按顺序衔接起来形成一个色环
20/65
4.2.2
颜色描述
白色
饱和度 黄 绿 蓝
色调
红 品红 黑色
颜色环
青
亮度
一般把色调和饱和度通称为色度，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。
21/65
4.2.3
颜色构成
● RYB颜料三基色
● YUV和YIQ颜色空间
● 在现代彩色电视系统中用 YUV(PAL) 和 YIQ(NTSC) 模型表示彩色图像 ● PAL 制式：Y 表示亮度信号， U、V 表示色差信号， 构成颜色两个分量 ● NTSC 制式：Y 表示亮度信号，I、Q 表示色差信号，构成颜色两个分量 ● 亮度分量构成的黑白灰度图,与色差分量构成的另外两幅单色图相互独立 ● 由于亮度和色差三个分量是独立的， 所以可对这些单色图分别进行编码
4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图定义
空间和亮度上已离散化了的图像，由数字阵列信息组成，阵列中的各
项数字描述构成图像各点亮度与颜色信息，与显示器上的点一一对应。
4/65
4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图分类
根据量化的颜色深度的不同，又可以分为单色图像、灰度图像和彩色
图像三大类。
单色图像
主要知识点：
4.1 图像基本概念
4.2 图像颜色构成
第4章
4.3 数字化图像 图像获取与处理
4.4 数字图像处理
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4.1 图像基本概念
图形图像作为一种视觉媒体，很久以前就已成为人
类信息传输、思想表达的重要方式之一。在日常生活中， 由于图的直观性和可理解性，有时使用语言和文字难以
表述的事物，用一张简单的图就能精辟而准确地表达。
深度为 24 位。计算该图像可以表达的颜色数目是多少。 解: 可以表达的颜色数目为 224 = 16 777 216。
16 24 32 65536(216) 16772216(224) 4294967296(232) 8 256(28)
4
16(24)
索引 16 色图像
索引 256 色图像
HI-Color 图像（实际只显示 32768 种颜色） True Color 图像（真彩色） True Color 图像（真彩色）
● 不易描述复杂图：对复杂图，计算机要花费很长的时间去执行绘图指令
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4.1.1
图像信号的分类
矢量图像与位图图像的比较 文件内容 文件容量
与图的复 杂程度有关
显示速度
图越复杂，需要执行 指令越多，显示越慢
应用特点
易于编辑，适合 “绘制” 和 “创 建” 但是表现力受限
矢量图
图形指令
100% 矢量图放大到 800%与图尺寸 的效果 位 图 图像点阵数据 及彩色有关
● 打印ห้องสมุดไป่ตู้辨率
打印机输出图像时采用的分辨率。不同打印机最高分辨率不同的，而
同一台打印机也可以使用不同分辨率打印，用 dpi 表示。
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4.1.2
图像信号的指标
dpi 的数值越大，图像越清晰
● 分辨率
300 dpi
清晰度
96 dpi
绝对清晰度
21 dpi
视觉效果
dpi
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4.1.2
图像信号的指标
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4.2.3
颜色构成
● 亮度方程
人眼对于相同亮度单色光的主观亮度感觉不同。当用相同亮度的三基 色混色时，如果规定混色后所得单色光亮度为 100%，那么人对亮度的主 观感觉是：绿光，红光，蓝光。
当白光亮度用 Y 表示时，它和 R、G、B 三色光的关系有如下亮度方程
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4.2.4
颜色空间
直接。人们在观察景物时，视觉的第一印象就是颜色的 感觉。显然，颜色在视觉艺术中具有十分重要的美学价
值。现代色彩生理、心理实验结果表明，颜色能唤起人
们各种不同的情感联想。
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4.2.1
颜色来源
● 物体由于内部物质的不同，受光线照射后，产生光的分解现象 ● 颜色是人视觉系统对可见光的一种感知结果，感知的颜色由光波频率决定 ● 光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长覆盖的范围很广
● 缺乏灵活性能：当位图图像被放大时，图像的清晰度会降低并出现锯齿
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4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图定义
● 矢量图
用一组计算机指令集合描述图形内容，这些指令描述构成该图形所有
直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等。
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4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图原理
● 矢量图
用数学方式来描述一幅图形。在计算机上显示一副图时，先要使用专
灰度图像
彩色图像
R
G
B
只有黑、白两色
具有 256 级灰度
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4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图特点
● 表达图像逼真：与图像复杂程度无关，表现力强，适合表现细节和层次
● 对硬件要求高：当处理高质量彩色图像时，对计算机硬件平台要求较高 ● 文件数据量大：由大量不同亮度和颜色像素点组成，因此文件数据量大
关；强度大小决定人的感觉亮或暗。用从 0%(黑) 至 100%(白) 来度量。
● 色调或色相
当人眼看到一种或多种波长光时产生的彩色感觉，反映颜色种类，决
定颜色的基本特性。色调是颜色的属性，相对连续变化，描述真正色彩。
太阳光带中有六个标准色：红、橙、
● 饱和度或纯度
颜色纯度，即掺入白光的程度，或说指颜色的深浅程度。用从 0%(灰 黄、绿、蓝、紫；六个中间色：红 色) 至 100%(完全饱和，纯色) 来度量。饱和度是颜色的另一个属性。 橙，黄橙，黄绿，蓝绿，蓝紫，红
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4.1.1
图像信号的分类
图像是指绘制、摄制或印刷的形象。数字图像是指经由数码照相机，摄 像机或扫描仪等设备输入、并以数字式存储在计算机中的图像信息，这些图 像可以是照片、绘图等等。图像通常有位图和矢量图。
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RGB 与 CMY 的转换
32/65
4.2.4
颜色空间
● 颜色空间转换
YUV 与 RGB 的转换 YIQ 与 RGB 的转换
HSI 与 RGB 的转换
在实际应用中，一幅图像在计算机中显示、在彩色电视系统中 表示、在计算机图像处理中编辑、在打印机中输出、在印刷系统中
套印彩色印刷品，要使用到不同的颜色空间。
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4.2.3
颜色构成
● 相减混色
在白光中减去不需要的颜色，留下所需要的颜色，称为相减混色。
黄色 青色 红色 黑色
= 白色 = 白色 - 白色 = 白色
- 蓝色 - 红色 - 蓝色 - 蓝色 - 绿色 - 绿色 - 红色
在彩色印刷系统中，通常使用青（C），品红（M），黄（Y） 三基色。CMY 印刷三基色又称为减色三基色：减色混和后亮度会 越来越暗。
颜色空间是组织和描述颜色的方法之一，也可以称之为颜色模型。在一 个典型的多媒体计算机系统中，常常涉及到用几种不同的颜色空间表示图形 和图像的颜色，以对应于不同的场合和应用。
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4.2.4
颜色空间
● RGB颜色空间
● 一个能发光波的物体颜色由其发出的光波决定，用 RGB 相加混色模型 ● 通过 RGB 不同比例相加，在计算机显示屏幕上合成所需要的任意颜色 ● 任意彩色光 C = R ( 红色百分比 ) + G ( 绿色百分比 ) + B ( 蓝色百分比 )
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4.2.4
颜色空间
● HSI颜色空间
● 从人视觉系统出发， 用色调（H）、 饱和度（S）和亮度（I）描述颜色 ● 人视觉对亮度敏感程度强于对颜色敏感程度，为了便于颜色处理和识别 ● 人视觉系统常采用 HIS 颜色空间， 比 RGB 颜色空间更符合人视觉特性
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4.2.4
颜色空间
● 颜色空间转换
适合 “获取” 和 100% 位图放大到 800% 的效果 与图内容有关 “复制”。表现力 强 但是编辑较复杂
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4.1.2
图像信号的指标
● 显示分辨率
● 分辨率
确定屏幕上显示图像区域的大小，即构成全屏显示的像素点个数，以 每行拥有的像素点数×屏幕显示行数来表示。
● 图像分辨率
确立组成一幅图像的像素数目，即该图像的水平和垂直方向上的像素 个数，用 dpi（每英寸多少点）表示。
● 调配色
通过每个像素点 R、G、B 分量分别作为索引值进行变换，经相应颜
色变换表找出各自基色强度，用变换后的 R、G、B 强度值产生颜色。
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4.1.2
图像信号的指标
16 色标准 VGA 调色板
● 颜色类型
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4.1.2
图像信号的指标
● Alpha 通道
又可以写成α通道，是一个 8 位灰度通道，用 256 级灰度记录图像中透 明度信息，定义透明、不透明和半透明区域。其中：黑表示全透明，白表 示不透明，灰表示半透明。
门软件读取并解释这些指令，再将它们转成屏幕上显示的形状和颜色，最 后通过使用实心的或有等级深浅的单色或色彩填充一些区域而形成图形。
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4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图特点
● 矢量图
● 压缩后不变形：尺寸可以任意变化而不损失图像质量，压缩后不会变形
● 局部可处理性：各部件相对独立，无论放大、缩小或旋转等都不会失真 ● 文件数据量小：对图像进行抽象化，它使用图形指令集合取代原始图像
紫，合称十二色相或色调。把不同 色调按顺序衔接起来形成一个色环
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4.2.2
颜色描述
白色
饱和度 黄 绿 蓝
色调
红 品红 黑色
颜色环
青
亮度
一般把色调和饱和度通称为色度，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。
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4.2.3
颜色构成
● RYB颜料三基色
● YUV和YIQ颜色空间
● 在现代彩色电视系统中用 YUV(PAL) 和 YIQ(NTSC) 模型表示彩色图像 ● PAL 制式：Y 表示亮度信号， U、V 表示色差信号， 构成颜色两个分量 ● NTSC 制式：Y 表示亮度信号，I、Q 表示色差信号，构成颜色两个分量 ● 亮度分量构成的黑白灰度图,与色差分量构成的另外两幅单色图相互独立 ● 由于亮度和色差三个分量是独立的， 所以可对这些单色图分别进行编码
4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图定义
空间和亮度上已离散化了的图像，由数字阵列信息组成，阵列中的各
项数字描述构成图像各点亮度与颜色信息，与显示器上的点一一对应。
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4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图分类
根据量化的颜色深度的不同，又可以分为单色图像、灰度图像和彩色
图像三大类。
单色图像
主要知识点：
4.1 图像基本概念
4.2 图像颜色构成
第4章
4.3 数字化图像 图像获取与处理
4.4 数字图像处理
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4.1 图像基本概念
图形图像作为一种视觉媒体，很久以前就已成为人
类信息传输、思想表达的重要方式之一。在日常生活中， 由于图的直观性和可理解性，有时使用语言和文字难以
表述的事物，用一张简单的图就能精辟而准确地表达。
深度为 24 位。计算该图像可以表达的颜色数目是多少。 解: 可以表达的颜色数目为 224 = 16 777 216。
16 24 32 65536(216) 16772216(224) 4294967296(232) 8 256(28)
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16(24)
索引 16 色图像
索引 256 色图像
HI-Color 图像（实际只显示 32768 种颜色） True Color 图像（真彩色） True Color 图像（真彩色）
● 不易描述复杂图：对复杂图，计算机要花费很长的时间去执行绘图指令
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4.1.1
图像信号的分类
矢量图像与位图图像的比较 文件内容 文件容量
与图的复 杂程度有关
显示速度
图越复杂，需要执行 指令越多，显示越慢
应用特点
易于编辑，适合 “绘制” 和 “创 建” 但是表现力受限
矢量图
图形指令
100% 矢量图放大到 800%与图尺寸 的效果 位 图 图像点阵数据 及彩色有关
● 打印ห้องสมุดไป่ตู้辨率
打印机输出图像时采用的分辨率。不同打印机最高分辨率不同的，而
同一台打印机也可以使用不同分辨率打印，用 dpi 表示。
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4.1.2
图像信号的指标
dpi 的数值越大，图像越清晰
● 分辨率
300 dpi
清晰度
96 dpi
绝对清晰度
21 dpi
视觉效果
dpi
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4.1.2
图像信号的指标
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4.2.3
颜色构成
● 亮度方程
人眼对于相同亮度单色光的主观亮度感觉不同。当用相同亮度的三基 色混色时，如果规定混色后所得单色光亮度为 100%，那么人对亮度的主 观感觉是：绿光，红光，蓝光。
当白光亮度用 Y 表示时，它和 R、G、B 三色光的关系有如下亮度方程
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4.2.4
颜色空间
直接。人们在观察景物时，视觉的第一印象就是颜色的 感觉。显然，颜色在视觉艺术中具有十分重要的美学价
值。现代色彩生理、心理实验结果表明，颜色能唤起人
们各种不同的情感联想。
18/65
4.2.1
颜色来源
● 物体由于内部物质的不同，受光线照射后，产生光的分解现象 ● 颜色是人视觉系统对可见光的一种感知结果，感知的颜色由光波频率决定 ● 光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长覆盖的范围很广
● 缺乏灵活性能：当位图图像被放大时，图像的清晰度会降低并出现锯齿
6/65
4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图定义
● 矢量图
用一组计算机指令集合描述图形内容，这些指令描述构成该图形所有
直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等。
7/65
4.1.1
图像信号的分类
● 矢量图原理
● 矢量图
用数学方式来描述一幅图形。在计算机上显示一副图时，先要使用专
灰度图像
彩色图像
R
G
B
只有黑、白两色
具有 256 级灰度
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4.1.1
● 位图
图像信号的分类
● 位图特点
● 表达图像逼真：与图像复杂程度无关，表现力强，适合表现细节和层次
● 对硬件要求高：当处理高质量彩色图像时，对计算机硬件平台要求较高 ● 文件数据量大：由大量不同亮度和颜色像素点组成，因此文件数据量大
关；强度大小决定人的感觉亮或暗。用从 0%(黑) 至 100%(白) 来度量。
● 色调或色相
当人眼看到一种或多种波长光时产生的彩色感觉，反映颜色种类，决
定颜色的基本特性。色调是颜色的属性，相对连续变化，描述真正色彩。
太阳光带中有六个标准色：红、橙、
● 饱和度或纯度
颜色纯度，即掺入白光的程度，或说指颜色的深浅程度。用从 0%(灰 黄、绿、蓝、紫；六个中间色：红 色) 至 100%(完全饱和，纯色) 来度量。饱和度是颜色的另一个属性。 橙，黄橙，黄绿，蓝绿，蓝紫，红