數(shù)字圖像的基本知識PPT課件

1、（2） 用 YUV 分量描述像素 Y 亮度分量 ，U 藍(lán)差分量，V 紅差分量已知RGB，可求出YUV：Y = 0.30R + 0.59G + 0.11BU = BY= 0.30R 0.59G + 0.89BV= RY = 0.7R 0.59G 0.11B矩陣形式：BGRVUY11. 059. 070. 089. 059. 030. 011. 059. 030. 0 亮度分量代表像素的明暗程度，對于圖像的清晰度起決定性作用。 由于U、V分量是三基色分量中扣除色度信號的結(jié)果，因此不包括 亮度成分。 U、V分量代表像素的顏色，根據(jù)“大面積著色原理”，對圖像的清 晰度影響不大。第1頁/共20頁（3）

2、用 YSC 分量描述像素 Y 亮度分量 ，S 色飽和度分量，C 色調(diào)分量已知YUV ，可求出YSC：22VUSUVactgC 色飽和度 S 代表顏色的深淺，色調(diào) C 代表顏色的種類。S和C統(tǒng)稱為色度。UVCS0建立直角坐標(biāo)系U-V，則:S為色度的大小，C為色度的輻角第2頁/共20頁例：純紅色像素，三基色值為 R=255，G=0，B=0。分別用YUV和YSC 計色制表示該像素。 Y=0.3255 + 0.590 + 0.110=76.5 77 U=BY=0 77= 77 V=RY=255 77= 178 S= (-77)2 + (178) 2 0.5 = 193.9 C=arctg ( 178

3、/77) = arctg(2.31 ) = 113UVC=113S=193.9077178第3頁/共20頁8 種標(biāo)準(zhǔn)顏色的 YSC 值如下表：名稱名稱白白紅紅綠綠藍(lán)藍(lán)黃黃青青品品黑黑R,G,B1,1,11,0,00,1,00,0,11,1,00,1,11,0,10,0,0Y1.00.30.590.110.890.70.410S00.760.830.90.90.760.830C無意義無意義 1131356173293 45無意義無意義UV紅113將標(biāo)準(zhǔn)顏色畫在U-V坐標(biāo)系中，稱為彩色矢量圖。青293品45綠225藍(lán)354黃173第4頁/共20頁例：有一像素，三基色值為 R=100，G=50，B=

4、200。試判斷該像素的顏色。 Y=0.3100 + 0.5950 + 0.11200 = 81.5 （較暗） U=BY=50 81.5= 31.5 V=RY=100 81.5= 19.5 S= ( 31.5)2 + (19.5) 2 0.5 = 37 (顏色深淺中等） C=arctg ( 19.5 / 31.5) = arctg(0.62 ) = 32（紫偏藍(lán)）若知一個像素的三基色值，由彩色矢量圖，很容易判斷該像素的顏色。R=100，G=50，B=200UV紅113青293品45綠225藍(lán)354黃173第5頁/共20頁2.2 位圖圖像的組成位圖（BITMAP）： 由逐行逐列的像素排列構(gòu)成的圖像

5、。 各像素的存儲順序與像素在圖像中的坐標(biāo)位置成一定的影射關(guān)系。 沒有經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，圖像質(zhì)量高。但數(shù)據(jù)量大。 顯示時不存在解壓縮過程，顯示速度快。圖像文件： 圖像文件的格式主要有： 位圖文件 .BMP。 Windows系統(tǒng)定義的一種圖像文件，直接記錄 三基色，未壓縮，圖像質(zhì)量高。 .JPG文件。采用專門方法進(jìn)行壓縮，壓縮是有損的，圖像質(zhì)量有 一定的損失。允許損失越大，能獲得的壓縮比越高。 其他格式。如 .GIF、.TIFF等。 本節(jié)將重點介紹.BMP文件的結(jié)構(gòu)。2.2.1 基本概念第6頁/共20頁 BMP文件由4部分組成： 文件頭、信息頭、彩色表（調(diào)色板）、位圖點陣2.2.2 BMP文件的結(jié)構(gòu)文

6、件頭文件頭信息頭信息頭彩色表彩色表位圖位圖點陣點陣（1）文件頭，共14字節(jié)。在VC中用一個結(jié)構(gòu)類型描述：tydef sturct WORD bfType; /.BMP文件的標(biāo)志,必須為“BM”的ASC碼 DWORD bfSize; /.BMP文件的大小（以字節(jié)為單位） WORD bfReserved1; /保留，必須為0X0000 WORD bfReserved2; /保留，必須為0X0000 DWORD bfOffBits; /從文件開頭到位圖數(shù)據(jù)開始的字節(jié)數(shù) BITMAPFILEHEADER;第7頁/共20頁文件頭文件頭信息頭信息頭彩色表彩色表位圖位圖點陣點陣（2）信息頭，共40個字節(jié)。在

7、VC中用一個結(jié)構(gòu)類型描述：tydef sturct DWORD biSize； /本信息頭占用的字節(jié)數(shù): 0 x28 LONG biWidth；/圖像的寬度（以像素點為單位） LONG biHeight；/圖像的高度（以像素點為單位） WORD biPlanes；/彩色表。24位.BMP文件為0 x1，無彩色表 WORD biBitCount； /一個像素點數(shù)據(jù)的位數(shù) DWORD biCompression；/壓縮方式，0 x0為未壓縮 DWORD biSizeImage； /圖象尺度 LONG biXPelsPerMeter； /水平分辨率 LONG biYPelsPerMeter； /垂直

8、分辨率 DWORD biClrUsed； /使用的顏色數(shù) DWORD biClrImportant; /重要顏色數(shù) BITMAPINFOHEADER； 第8頁/共20頁文件頭文件頭信息頭信息頭彩色表彩色表位圖位圖點陣點陣（3）彩色表 對于24位BMP圖像，每像素的三基色分別用3個字節(jié)記錄，不需要彩色表。 對于256色BMP圖像，每像素用一個字節(jié)記錄，該字節(jié)表示顏色的編號。什么編號代表什么顏色，由彩色表決定。 通過像素編號查找彩色表，從而獲得該像素的RG B值。B0G0R0B1G1R1B255G255R2550號顏色1號顏色255號顏色第9頁/共20頁文件頭文件頭信息頭信息頭彩色表彩色表位圖位圖

9、點陣點陣（4）位圖點陣 24位BMP圖像，逐行逐列記錄各像素的三基色值： 每像素點占用3個BYTE，分別為B，G，R。則一行像素至少要占用3n個字節(jié)。位圖電陣用一維數(shù)組存放，順序為： （1）從最下面的一行開始，逐行存放，直到第0行； （2）當(dāng)一行占用的字節(jié)數(shù)不是4的整數(shù)倍時，應(yīng)補(bǔ)充13個無效字節(jié)，使一行占用的字節(jié)數(shù)能被4整除。所補(bǔ)充的無效字節(jié)可為任意值，不會影響圖像內(nèi)容。 例：設(shè)圖像為638480（寬高），則每行占用的有效字節(jié)數(shù)為6383=1914。但1914不能被4整除，應(yīng)補(bǔ)充兩個無效字節(jié)，即每行占用的字節(jié)數(shù)為1916。則： 第i行、第j 列像素的藍(lán)色分量在一維數(shù)組中的下標(biāo)為: (480-1

10、-i)1916+j3 第i行、第j 列像素的綠色分量在一維數(shù)組中的下標(biāo)為: (480-1-i)1916+j3 + 1第10頁/共20頁2.3 VC+下位圖文件數(shù)據(jù)的讀取與顯示BITMAPFILEHEADER FileHead; /存放文件頭BITMAPINFOHEADER InfoHead; /存放信息頭LPBYTE lpImage; /存放位圖點陣，顯示時需要/存放像素的三基色值，480列，640行struct BYTE B; /紅色分量 BYTE G; /藍(lán)色分量 BYTE R; /綠色分量 C3480640; /存放像素的YSC值， 480列，640行struct BYTE Y; /亮度

11、 BYTE S; /色飽和度 BYTE C; /色調(diào) YSC480640; （1）定義全局變量。一般在類的頭文件中定義第11頁/共20頁（2）打開BMP文件，讀取像素。關(guān)鍵代碼如下:CFile f;BOOL OK=f.Open( PathName, / PathName= BMP文件名 CFile:modeRead|CFile:typeBinary|CFile:shareExclusive, NULL );if(!OK) return; /如果打開失敗f.Read(&FileHead,sizeof(FileHead); /讀取文件頭f.Read(&InfoHead,sizeof

12、(InfoHead); /讀取信息頭short x,y,z; /計算每行字節(jié)數(shù)z=(InfoHead.biWidth/4)*4+(InfoHead.biWidth%4 = = 0 ? 0 : 4); f.Seek(FileHead.bfOffBits,0); /移動文件指針，指向像素點存放的開始位置f.Read(lpImage,InfoHead.biHeight*z*3); /讀取全部像素f.Close(); /關(guān)閉文件 第12頁/共20頁（3）顯示圖像。調(diào)用下面的程序斷可顯示位圖:CClientDC dc(this); /建立客戶區(qū)繪圖對象dc.SetStretchBltMode(COLOR

13、ONCOLOR); /按可延伸的彩色影射模式繪圖:StretchDIBits ( dc.GetSafeHdc(), /得到繪圖對象的句柄 0,0,640,480, /客戶區(qū)中的矩形（左上角坐標(biāo)，右下角坐標(biāo)） 0,0,InfoHead.biWidth,InfoHead.biHeight, /源圖像中的矩形 lpImage, /存放位圖點陣的內(nèi)存區(qū) (LPBITMAPINFO) &InfoHead, /存放信息頭的內(nèi)存區(qū) DIB_RGB_COLORS, /按三基色格式 SRCCOPY /將圖像拷貝到顯存);第13頁/共20頁（3）從位圖點陣中提取各像素的RGB分量,存放到C3數(shù)組中,進(jìn)而計

14、算YSC分量:double u,v,c;for(y=InfoHead.biHeight-1;y=0;y-) /逐行轉(zhuǎn)換 memcpy(C3y,lpImage+(InfoHead.biHeight-1-y)*z*3,z*3); /存儲到C3數(shù)組 for(x=0;xInfoHead.biWidth;x+) YSCyx.Y=C3yx.R*0.3+C3yx.G*0.59+C3yx.B*0.11; /計算灰度 u=(C3yx.B-YSCyx.Y)/(double)YSCyx.Y; /計算歸一化藍(lán)差分量 v=(C3yx.R-YSCyx.Y)/(double)YSCyx.Y; /計算歸一化紅差分量 c=atan2(