多媒体技术应用之图形图像处理技术讲义课件

生了不同的颜色感觉。色觉是视觉系统的基本机 能，对于图像和物体的检测具有重要意义。 ➢ 对人眼而言，可见光线的波长在380～780 mμ范围 内，一般可分辨出包括紫、蓝、青、绿、黄、橙 、红等7种主要颜色在内的120～180种不同的颜色 。
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颜红橙黄绿青蓝紫 色色色色色色色色 波 700 620 580 546 480 436 380 长
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第三章 图形图像处理技术
3.1图形图像基本原理 3.1.1人类视觉特性 3.1.2计算机图形 3.1.3数字图像
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计算机图形学、图像处理是计算机理论与应用领域 的2个分支学科，其相关技术已经在各行各业中得 到了广泛的应用。
图形图像处理指的是使用图形图像输入/输出设备、 图形图像算法与软件在计算机上处理和生成静态 或动态的图形图像。
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不可麻痹大意，要防微杜渐。20.12.120.12.102:01:54 02:01:54Dece mber 1, 2020
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➢ 3.1.3数字图像
➢ 根据记录方式的不同，图像可以分为两大 类：模拟图像和数字图像，前者通过某种 物理量（如光和电）的强弱变化来记录图 像上各点的灰度信息，后者则是使用数字 来记录图像灰度信息的。
➢ 数字图像是一种可以在计算机中显示、编 辑、保存和输出的图像。
➢ 3.1.3数字图像 ➢ 1．数字图像处理 ➢ 2．灰度与图像数据的表示 ➢ 3．位图图像的表示特点 ➢ 4．矢量图与位图文件的对比
➢ 3.1.2计算机图形 ➢ 2．计算机图形与图形基元
➢ 计算机图形是一个广义的概念，它既包括 了描述图形，也包括了自然图形。
➢ 从构成图形的要素来看，图形是由点、线 、面、体等几何要素以及明暗、灰度、色 彩等非几何要素构成的。
➢ 可以这样来描述计算机图形：它是从客观 世界的物体中抽象出来的、具有灰度或色 彩以及具有形状的图或形。事实上，这样 16
➢ 3.1.3数字图像 ➢ 4．矢量图与位图文件的对比
表3-1
类别
矢量图
表示原理
用数学方法描述
位图 通过采样、量化等步骤
文件大小 灵活性 色彩 适用类型
体积小
体积大
旋转、放大、缩小、倾斜等变换操作容易， 且不变形、不失真 单一缺乏变化
简单的几何图形
操作不容易，易变形、 失真
丰富逼真
较复杂的图像（如照片 ）
➢ 像素是数字图像中的基本单位，一幅m×n 大小的图像由m×n个明暗不等的像素组成 。实际上，像素所具有的明暗程度就是由 灰度值( )来标识的。
Fra Baidu bibliotek
➢ 3.1.3数字图像 ➢ 3．位图图像的表示特点 ➢ 位图图像适合表现具有细致层次和丰富色
彩等特点的图像 。
➢ 位图图像文件较大，需消耗大量的存储空 间。
不同的比例进行组合，就可以引起人眼对 自然界的全部颜色感觉。
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 2．色觉 ➢ 颜色空间模型： ➢ 1）颜色空间，由三种基本颜色红、绿、蓝
组成。 ➢ 2）颜色空间，色调、饱和度、 亮度组成。 ➢ 3）颜色空间， Y表示亮度信号，U、V表示
色度信号，是构成颜色的两分量。 ➢ 4）颜色空间，青（）、品红（）和黄（）
➢ ① 通过降低图像数据的相关性。
➢ ② 利用人眼视觉特性对系数进行自适应量 化。
➢ 3.2.1 ➢ 3．压缩效果 ➢ 彩色自然景物和人像的测试图片: ➢ 压缩到0.15位/像素时，图像可识别； ➢ 压缩到0.25位/像素时，解码后的图像可评
价为“有用”； ➢ 压缩到约0.75位/像素时，被认为是“极佳”
➢ ④ 对分解后的小波系数进行量化并组成矩 形的编码块。
➢ 3.2.2 2000 ➢ 3．核心算法 ➢ （1）小波变换 ➢ （2）量化 ➢ （3）熵编码
➢ 3.2.2JPEG 2000
4．应用
JPEG 2000的应用领域可概略分成两部分： 一是传统JPEG的市场，如打印机、扫描仪、数码相机等； 再一个就是新兴应用领域，如网络传输、无线通信、数字图
多媒体技术应用
数学与计算机学院 陈永强 163
2013-2014-2
第三章 图形图像处理技术
3.1图形图像基本原理
3.1.1人类视觉特性
3.1.2计算机图形
3.1.3数字图像
3.2常用图像压缩标准
3.2.1
3.2.2 2000
3.3常用图形图像处理软件
3.3.1绘图设计软件
3.3.2图像处理软件
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弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。02:01:54 02:01:5402:0112/1/2020 2:01:54 AM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.102: 01:5402:01Dec -201- Dec-20
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重于泰山，轻于鸿毛。02:01:5402:01:5402:01Tuesda y, December 01, 2020
➢ 3.1.3数字图像 ➢ 4．矢量图与位图文件的对比 ➢ （1）图形图像格式是指计算机中存储图形
图像文件的方法，它们代表不同的图形图 像信息——包括矢量图形和点阵图像。
➢ （2）图形图像处理软件通常会提供多种图 形图像文件格式，每一种格式都有它的特 点和用途。
➢ （3）在选择图形图像文件的输出格式时， 应考虑图形图像的应用目的和应用环境。
➢
对于单色黑白图像来说，灰度即是黑
白程度等级；
➢
对于彩色图像来说，因为任何彩色图
像都可以分解成红、绿、蓝三种单色图像
，所以彩色图像的灰度指的是这三种单色
图像的灰度。
➢ 3.1.3数字图像
➢ 2．灰度与图像数据的表示
➢ 数字图像在计算机上是以位图的形式存在 的，位图是一个矩形点阵，上面的每一个 点被称为像素。
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 2．色觉 ➢ 目前，一般采用“三原色学说”来解释色觉
机理。
➢ 颜色三要素：色调、饱和度、亮度。
➢ 色调（色相）：就是颜色的相貌，表示颜 色的种类，由可见光谱中各分量的波长来 确定。
➢ 饱和度：表示颜色的纯净程度。
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 2．色觉 ➢ 三基色原理：将红、绿、蓝三种颜色按照
书馆、医疗图像等。对JPEG 2000热情最大的是数码相机 厂商。
20.12.102:01:5402:0 102:0120.12.120.12. 102:01
谢谢
02:01 20.12 102:0
2020年12月1日星期二2时1分54秒
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踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.120.12.1T uesday , December 01, 2020
➢ 标准可用于自然景象或任何连续色调图像 的数字数据的压缩编码和解码。
➢ 3.2.1 ➢ 1．工作方式 ➢ 2．编码算法 ➢ 3．压缩效果
➢ 3.2.1
➢ 1．工作方式
➢ （1）顺序方式 ：图像被分割为成行成列的 小块，编码时由左而右、由上而下地逐行 逐列对每个小块进行运算，直到所有小块 都被编码为止。
➢ 位图图像的编辑也比较困难 。
➢ 位图图像缺乏灵活性 。
➢ 3.1.3数字图像
➢ 4．矢量图与位图文件的对比
➢ 图形图像文件大致上可以分为两大类：一 类为位图（又称光栅或像素图）文件；另 一类称为描绘类、矢量类或面向对象图形 图像文件。前者以点阵形式描述图形图像 ，后者是以数学方法描述的一种由几何元 素组成的图形图像。
➢ 3.1.3数字图像
➢ 1．数字图像处理
➢ （1）主要研究内容 ：图像信息的获取、 存储、传输 、处理、输出与显示。
➢ （2）典型的应用领域：遥感图像处理、 医学应用、图像通信领域、安全保障领域 、教学与科研领域。
➢ 3.1.3数字图像
➢ 2．灰度与图像数据的表示
➢ 灰度是指图像上各点处的颜色深浅程度的 信息。
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➢ 3.1.2计算机图形
➢ 1．计算机图形学
➢ 计算机图形学是研究图形处理技术（利用 计算机来处理图形）的学科，包括图形处 理的原理、方法和技术等内容。
➢ （1）主要研究内容：图形的生成和表示技 术；图形的运算方法；图形输入/输出设 备及相应的输入/输出技术；图形系统与 支持部件；图形信息的描述和表示；几何 模型的构造技术与动画技术；图形的实时15
➢ （2）渐进方式 ：整个图像首先以一种低于 最终质量要求的质量标准（如分辨率或数 据精度）进行编码，完成后再以较上次高 一级的质量要求进行一次编码，仅传输为
➢ 3.2.1 ➢ 2．编码算法 ➢ 标准规定了三种级别的编码算法：基本系
统（ ）、扩展系统（ ）和无失真系统（ ） 。
➢ 的基本系统算法可以归结为以下几个过程 ：
➢ 3.2.2 2000 ➢ 2．基本框架和实现
➢ 3.2.2 2000 ➢ 2．基本框架和实现 ➢ 整个 2000的编码过程可概括： ➢ ① 把原图像分解成各个成分（亮度信号和
色度信号）。
➢ ② 把图像和它的各个成分分解成矩形图像 片。图像片是原始图像和重建图像的基本 处理单元。
➢ ③ 对每个图像片实施小波变换。
图3-1 一幅计算机图形
➢ 3.1.2计算机图形 ➢ 2．计算机图形与图形基元
➢ 图形基元指的是最基本的图形元素。在计 算机图形学中，它实际上包括两层含义， 即静态含义和动态含义。
➢ 静态含义指的是图形基元的逻辑意义，即 前面所述的基本图形单元在计算机内的表 示；
➢ 动态含义指的是显示输出图形基元的过程 （被称为输出基元或图形输出原语），即 18
第三章 图形图像处理技术
3.2常用图像压缩标准 3.2.1 3.2.2 2000
对于静止的图像，已有多个国际标准。
制定了( )和（ ）标准，制定了G3、G4等标准。
在这些标准中，标准及其下一代的 2000标准运用的 最为广泛。
➢ 3.2.1
➢ 是关于静止图像编码的联合专家组名称的 缩写。该专家组的任务是开发一种用于连 续色调的（黑白的或真彩色的）静止图像 压缩编码的通用算法的国际标准。
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 眼睛对光的感觉被称为光觉，对颜色的感
觉被称为色觉，它们是眼睛的基本特性。 ➢ 1．光觉 ➢ 2．色觉
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 1．光觉 ➢ 视觉系统要产生光感觉，就需要有一定量
的光进入眼球，我们把产生光觉的最小亮 度称为光觉门限或光觉阈。 ➢ 光觉门限与刺激面积有密切关系，这种关 系可以使用里克（）定理和里波（）定理 来描述。
，简称为，K（）表示黑色。 12
➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 2．色觉 ➢ ，，，(K)等不同的颜色空间只是对颜色的
不同表示方法，可以通过数学公式的相互 转换。 ➢ 实际应用中，一幅图像在计算机中用空间 显示；用或空间编辑处理；打印或印刷时 要转换成(K)空间。
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➢ 3.1.2计算机图形 ➢ 1．计算机图形学 ➢ 2．计算机图形与图形基元 ➢ 3．计算机图形的表示特点
➢ 3.1.3数字图像
➢ 4．矢量图与位图文件的对比
➢ （1）位图文件的常见格式 ： 、、 、 、 、 、。
➢ （2）矢量图文件的常见格式 ： 、 、 、 、 。
一种位映射存储形式，不压缩，推荐格式 压缩的文件格式，可调整压缩比，失真率较小
压缩图象交换格式,可存放多幅图像，在浏览器中播放动画 用于网络传输而设计的图像格式，可取代和 矢量绘图软件和排版软件所使用的格式 专用文件格式，支持所有颜色模式以及图层、参考线和通道等 信息
➢ 3.1.2计算机图形 ➢ 3．计算机图形的表示特点 ➢ 在图形系统中，计算机图形是以指令的形
式来存放的。 ➢ 计算机通过指令和数学公式来建立矢量的
计算机图形。
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➢ 3.1.2计算机图形 ➢ 3．计算机图形的表示特点 ➢ 矢量图形式表示的计算机图形特点： ➢ （1）图形缩放不变形 ➢ （2）局部编辑特性 ➢ （3）存储空间小
；
➢ 压缩到约1.5位/像素时，基本上与原图像无
➢ 3.2.2 2000 ➢ 1．新特性 ➢ 2．基本框架和实现 ➢ 3．核心算法 ➢ 4．应用
➢ 3.2.2 2000 ➢ 1．新特性 ➢ 高压缩率 ➢ 无损压缩 ➢ 渐进传输 ➢ 感兴趣区域压缩 ➢ 码流的随机访问和处理 ➢ 容错性 ➢ 开放的框架结构 ➢ 基于内容的描述
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 1．光觉
➢ 当刺激面积较小时，服从里克定理，光觉 门限与刺激面积成反比。
➢ 当刺激面积较大时，服从里波定理，光觉 门限与刺激面积的开二次方成反比。
➢ 一般情况下，里克定理和里波定理可以统 一起来表达，这两个定理被统称为里波定 理。
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➢ 3.1.1人类视觉特性 ➢ 2．色觉 ➢ 人们对色觉的普遍认识是：光线波长的不同而产