第02章 圖像與視覺系統(tǒng)

1、第2章 圖像與視覺系統(tǒng) 本章將介紹視覺過程、光度學基本原理、采樣和量化、圖像類型和圖像文件格式。本章目錄（1）l2.1 視覺過程l2.1.1 光學過程l2.1.2 化學過程l2.1.3 神經處理過程l2.2 光度學基本原理l2.2.1 點光源l2.2.2 擴展光源l2.2.3 亮度l2.2.3.1 亮度的適應范圍l2.2.3.2 主觀亮度l2.2.4 照度l2.3 采樣和量化l2.3.1 存儲和處理l2.3.2 質量和效果本章目錄（2）l2.4 圖像類型l2.4.1 二值圖像l2.4.2 灰度圖像l2.4.3 偽彩色圖像l2.4.4 真彩色圖像l2.5 圖像文件格式l2.5.1 BMP格式l2

2、.5.2 TIFF格式l2.5.3 JPEG格式l2.5.4 GIF格式l2.5.5 PCX格式l作業(yè)2.1 視覺過程（1）l視覺過程包括“視”過程和“覺”過程。l“視”過程是一個圖像采集的過程。l“覺”過程是一個圖像感知的過程。l視覺過程流程如下：l（1）視覺過程從光源發(fā)光開始。l（2）光的模式通過場景中的物體反射進入作為視覺感受器官的左右眼睛并同時作用在視網膜上引起視感覺。l視感覺主要是從分子的觀點來理解對光反應的基本性質（如亮度、顏色）。l（3）光刺激在視網膜上經神經處理產生的神經沖動沿視神經纖維傳出眼睛，通過視覺通道傳到大腦皮層進行處理并最終引起視知覺。l視知覺主要論述從客觀世界接受視

3、覺刺激后如何反應及反應所采用的方式。2.1 視覺過程（2）l視覺過程流圖如圖2.1.1所示。l視覺過程由以下三個順序的過程構成：l（1）光學過程l（2）化學過程l（3）神經處理過程圖圖2.1.1 視覺過程流圖視覺過程流圖2.1.1 光學過程（1）l圖2.1.2是人眼水平橫截面示意圖，這可看作一個光學系統(tǒng)的光路圖。l眼睛是一個平均直徑約為20mm的球體。l晶狀體（lens）對應于照相機的鏡頭。l晶狀體前的瞳孔（pupil）對應于照相機的光圈。l視網膜（retina）對應于照相機的膠片。l視網膜是含有光感受器和神經組織網絡的薄膜。圖圖2.1.2 人眼水平橫截面示意圖人眼水平橫截面示意圖2.1.1

4、光學過程（2）l物體在視網膜上成像尺寸的計算。l原理：l晶狀體的屈光能力從最小變到最大時，晶狀體聚焦中心和視網膜間的距離可以從約17mm變到約14mm。l當眼睛聚焦在一個3m以外的物體時，晶狀體具有最小的屈光能力，即晶狀體聚焦中心和視網膜間的距離為約17mm。l方法：l設：x表示以mm為單位的視網膜上的成像尺寸l則：15/100=x/172.1.2 化學過程l人眼球的斷面圖如同2.1.3。l化學過程基本確定了成像的亮度和顏色。l視網膜表面分布有光接受細胞，分為兩類：l錐細胞：l數(shù)量少，分辨率較高，對顏色很敏感。l錐細胞視覺稱為適亮視覺。l柱細胞：l數(shù)量多，分辨率較低，不感受顏色。l柱細胞視覺稱

5、為適暗視覺。l現(xiàn)象：在日光下鮮艷的彩色物體在月光下變得像無色的。l因為，日光下由錐細胞感受顏色，月光下只有柱細胞在工作。圖圖2.1.3 人眼球的斷面圖人眼球的斷面圖2.1.3 神經處理過程l視網膜結構模型如圖2.1.4。l神經處理過程是一個在大腦神經系統(tǒng)里進行轉換的過程。l（1）每個視網膜接收單元都與一個神經元細胞借助突觸(synapse)相連。l（2）每個神經元細胞借助其他的突觸再與其他細胞相連，從而構成光神經網絡。l（3）光神經進一步與大腦中的側區(qū)域（side region of the brain）連接，并到達大腦中的紋狀皮層（striated cortex）。l（4）在紋狀皮層處，對光

6、刺激產生的響應經過一系列處理最終形成關于場景的表象，從而將對光的感覺轉化為對景物的知覺。圖圖2.1.4 視網膜結構模型視網膜結構模型2.2 光度學基本原理l研究光的強弱的學科稱為光度學。l研究各種電磁輻射強弱的學科稱為輻射度量學。l本節(jié)內容包括：l2.2.1 點光源l2.2.2 擴展光源l2.2.3 亮度l2.2.4 照度2.2.1 點光源（1）l點光源的概念：l當光源的強度足夠小，或距離觀察者足夠遠，以至于眼睛無法分辨其形狀時，可稱為點光源。l光通量（）l在光度學中，光通量（luminous flux）用來表示光輻射的功率或光輻射量，單位是lm（流明）。l立體角l（1）定義：l從一點（稱為立

7、體角的頂點）出發(fā)通過一條閉合曲線上所有點的射線圍成的空間部分，表示由頂點看閉合曲線時的視角。l（2）度量：l以立體角的頂點為球心所作的球面上截出的部分面積與球面半徑的平方之比，單位是sr（球面度）。2.2.1 點光源（2）l（3）立體角的定義可由將弧度表示平面角度大小的定義（弧長除以半徑）推廣到三維空間中得到。如圖2.2.1。圖圖2.2.1 (a)平面角（單位平面角（單位:弧度弧度rad），），(b)立體角（立體角（單位單位:球面度球面度sr）2.2.1 點光源（3）l點光源的發(fā)光強度（luminous intensity）l點光源Q沿某個方向r的發(fā)光強度I定義為沿此方向上單位立體角內發(fā)出的光

8、通量。如圖2.2.2。l如果以r為軸取一個立體角元d，設d內的光通量為d，則點光源在沿r方向的發(fā)光強度I為： I= d / dl發(fā)光強度I的單位：cd(坎德拉)，1cd=1lm/sr。rdrd擴展光源點光源(a)(b)NSSddQ圖圖2.2.2 點光源點光源2.2.1 點光源（4）l1cd的物理意義：“全輻射體”加溫到鉑的熔點（2024K）時從1平方厘米表面面積上發(fā)出的光的1/60。l所謂“全輻射體”就是某一物質加熱到某一溫度時，它發(fā)出的能量分布在整個可見光范圍內。l理論上的“全輻射體”就是一個完全黑體，當冷卻后，它將吸收所有入射到它上面的光。l據此，光通量（）也可以理解為是每秒鐘內光流量的度

9、量。l1lm表示與1cd的光源相距單位距離，并與入射光相垂直的單位面積上每秒鐘流經的光流量。2.2.2 擴展光源l擴展光源的概念：l實際中的光源總有一定的發(fā)光面積，稱為擴展光源。l擴展光源的發(fā)光強度l擴展光源表面的每塊面元dS沿某個方向r有一定的發(fā)光強度I，擴展光源在沿r方向的總發(fā)光強度為各個面元沿r方向的發(fā)光強度之和。如圖2.2.3。rdrd擴展光源點光源(a)(b)NSSddQ圖圖2.2.3 擴展光源擴展光源2.2.3 亮度（1）l亮度的定義：l設：方向r與面元dS的法線N的夾角為，l則：迎著r的方向觀察時，其投影面積為dS=dScos。l則：面元dS沿r方向的（光度學）亮度（bright

10、ness）B定義為在r方向上單位投影面積的發(fā)光強度，或者說在r方向上的單位投影面積在單位立體角內發(fā)出的光通量：l亮度B的單位：cd/m2(坎德拉每平方米)cos d dd cos ddddSSISIB（2.2.1）2.2.3 亮度（2）l例子：若一個光源的輸出光通量為3000lm，求在距離它50m處的亮度是多少？l解：在這樣的距離范圍內，可將光源看作點光源。l設：以點光源為球心，r=50為半徑作一球面，在距離點光源50m處的亮度即為l則：發(fā)光強度I= / = /(4r2/r2) = /(4)l則：亮度B = I / S = I / (4r2) = /(4) / (4r2) = /(4r)2 l

11、故：亮度B = 3000 /(43.1450)2 = 7.60710-3(cd/m2)2.2.3 亮度（3）l常見光源和景物的亮度數(shù)值和它們所處的視覺區(qū)域如表2.2.1所示。表表2.2.1 一些日常所見光源和景物的亮度（單位：一些日常所見光源和景物的亮度（單位：cd/m2）2.2.3.1 亮度的適應范圍l人的視覺系統(tǒng)能適應的總體亮度范圍是很大的，從暗視覺門限到眩目極限之間的范圍達1010量級。如圖2.2.4。l但是，人的視覺系統(tǒng)在同一時刻所能區(qū)分亮度的具體范圍比總的適應范圍要小得多。l在一定的條件下，一個視覺系統(tǒng)當前的敏感度叫做亮度適應級。l人眼在某一時刻所能感受到的具體范圍是以亮度適應級為中

12、心的一個小范圍。l一般范圍在102量級，可以觀察到1020個亮度級的變化。圖圖2.2.4 視覺系統(tǒng)的亮度范圍視覺系統(tǒng)的亮度范圍2.2.3.2 主觀亮度（1）l人的視覺系統(tǒng)感受到的物體的亮度稱為主觀亮度。l主觀亮度受到物體表面與周圍環(huán)境亮度之間相對關系的影響。l同樣的物體（反射相同亮度）放在較暗的背景里會顯得比較亮，放在較亮的背景里會顯得比較暗。l同時對比度表明人眼對某個區(qū)域感覺到的主觀亮度并不僅僅依賴于該區(qū)域本身的亮度。如圖2.2.5。l所有位于中心的小正方形都有完全相同的亮度。l但是，當小正方形處在暗背景時看起來要亮些，處在亮背景時看起來要暗些。圖圖2.2.5 同時對比度示例同時對比度示例2

13、.2.3.2 主觀亮度（2）l人類視覺系統(tǒng)有趨向于過高或過低估計不同亮度區(qū)域邊界值的現(xiàn)象。l馬赫帶效應是一個典型的例子。如圖2.2.6。l各條帶內部的亮度是常數(shù)（如“亮度折線”所示）。l觀察到的條帶有強烈的邊緣效應，特別是在條帶的邊界區(qū)域（如“主觀亮度曲線”所示） 。圖圖2.2.6 馬赫帶效應示意圖馬赫帶效應示意圖2.2.4 照度l照度（illumination）的定義：l照射在物體單位面積上的光通量。l從輻射學的角度也稱輻照度（irradiance），表示單位面積的入射功率。l設：面元dS上的光通量為d ，l則：此面元上的照度E為：l照度E的單位：lx(勒克斯)，1lx=1lm/m2。l一些

14、實際情況下景物的照度數(shù)值如表2.2.2。 d dSE表表2.2.2 一些實際情況下的照度（單位：一些實際情況下的照度（單位：lx-lm/m2）2.3 采樣和量化（1）l一副連續(xù)圖像f(x,y)必須在空間和幅度上都離散化后才能被計算機處理。如圖2.3.1。l空間坐標的離散化叫做空間采樣（簡稱采樣），它確定了圖像的空間分辨率。l灰度值的離散化叫做灰度量化（簡稱量化），它確定了圖像的幅度分辨率。圖圖2.3.1 (a)連續(xù)圖像投影到傳感器陣列，連續(xù)圖像投影到傳感器陣列，(b)圖像采樣和量化的結圖像采樣和量化的結果果2.3 采樣和量化（2）l采樣和量化的數(shù)學語言描述。l設：lF，X和Y均為實整數(shù)集。l采

15、樣過程可看作將圖像平面劃分成規(guī)則網格，每個網格中心點的位置由一對笛卡爾坐標(x,y)決定。l其中，x是X中的整數(shù)，y是Y中的整數(shù)。lf()是給點對(x,y)賦予灰度值的函數(shù)。lf是F中的整數(shù)。l那么：lf(x,y)就是一副數(shù)字圖像，這個賦值過程就是量化過程。2.3.1 存儲和處理（1）l如果一副圖像的尺寸（空間分辨率）為MN，則表明：l在成像時采了MN個樣，圖像包含MN個像素。l如果對每個象素都用G個灰度值中的一個來賦值，則表明：l在成像時量化成了G個灰度級（幅度分辨率）。l數(shù)字圖像像素示意圖如圖2.3.2。圖圖2.3.2 數(shù)字圖像像素示意圖數(shù)字圖像像素示意圖2.3.1 存儲和處理（2）l在數(shù)

16、字圖像處理中，一般將這些量均取為2的整數(shù)次冪：l圖像水平尺寸M：M=2m ，m為正整數(shù)。l圖像垂直尺寸N：N=2n ，n為正整數(shù)。l像素灰度級數(shù)L：L=2k ，k為正整數(shù)。l圖像所需比特數(shù)b：b=MNkl如果M=N，則：b = N2klN和k變化時圖像存儲的比特數(shù)如圖2.3.3。圖圖2.3.3 N和和k變化時圖像存儲的比特數(shù)變化時圖像存儲的比特數(shù)2.3.1 存儲和處理（3）l例2.3.1圖像分辨率與存儲和處理l（1）一幅512512，256個灰度級的圖像，將占用512 5128=2097152比特，或5125121=262144字節(jié)。l（2）一副10241024的彩色圖像，將占用1024102

17、43=3145728字節(jié)，約3.15兆字節(jié)（可存儲750頁的書）。l（3）視頻是由連續(xù)的圖像幀組成，以PAL制式25幀/秒為例：l若彩色視頻的每幀圖像為10241024，則一秒鐘的數(shù)據量為10241024325=78643200字節(jié)。l若對一個像素的處理需要10個浮點運算（FLOPS-floating-point operations），則一秒鐘視頻的處理需要102410241025=262144000個浮點運算。l若應用并行策略來加快處理速度，最樂觀的估計認為并行運算的時間可減少為串行運算的lnJ/J（J為并行處理器的個數(shù)），則使用10個并行處理器來處理一秒鐘的視頻，每個處理器需要具有262

18、144000/10ln10/10=6036089次/秒的運算能力。2.3.2 質量和效果（1）l普通電視顯示屏的長寬比為4:3，高清電視顯示屏的長寬比為16:9。l將高清電視節(jié)目轉換到普通電視顯示屏上的轉換方式包括：l上下框格式：保持原節(jié)目的長寬比不變。l特點：保留了全局畫面但減少了細節(jié)辨識率。l全掃描格式：截取原節(jié)目寬度中的一部分。l特點：保留了部分畫面但細節(jié)辨識率不變。圖圖2.3.4 高清電視顯示畫面轉化為普通電視顯示畫高清電視顯示畫面轉化為普通電視顯示畫面面2.3.2 質量和效果（2）l空間分辨率變化-幅度分辨率不變所產生的效果。如圖2.3.5。l(a)10241024分辨率，256級灰

19、度 (b)512512分辨率，256級灰度l(c)256256分辨率，256級灰度 (d)128128分辨率，256級灰度l(e)6464分辨率，256級灰度 (f)3232分辨率，256級灰度l采樣方法：后一幅圖像從前一幅圖像中每隔一行或一列刪除一行或一列。圖圖2.3.5 空間分辨率變化空間分辨率變化-幅度分辨率不變所產生的效果（幅度分辨率不變所產生的效果（1）2.3.2 質量和效果（3）l圖2.3.5中的每一幅圖像的差別很難被看出，故進行采樣處理：分別對每一幅圖像進行復制行和列的操作，依次得到圖2.3.6中的每一幅圖像。圖圖2.3.6 空間分辨率變化空間分辨率變化-幅度分辨率不變所產生的效

20、果（幅度分辨率不變所產生的效果（2）2.3.2 質量和效果（4）l(a)512512分辨率，256級灰度 (b)256256分辨率，256級灰度l(c)128128分辨率，256級灰度 (d)6464分辨率，256級灰度l(e)3232分辨率，256級灰度 (f)1616分辨率，256級灰度圖圖2.3.7 空間分辨率變化空間分辨率變化-幅度分辨率不變所產生的效果（幅度分辨率不變所產生的效果（3）2.3.2 質量和效果（5）l(a)512512分辨率，256級灰度 (b)512512分辨率，64級灰度l(c)512512分辨率，16級灰度 (d)512512分辨率，8級灰度l(e)512512分

21、辨率，4級灰度 (f)512512分辨率，2級灰度圖圖2.3.8 空間分辨率不變空間分辨率不變-幅度分辨率變化所產生的效果幅度分辨率變化所產生的效果2.3.2 質量和效果（6）l(a)256256分辨率，128級灰度 (b)181181分辨率，64級灰度l(c)128128分辨率，32級灰度 (d)9090分辨率，16級灰度l(e)6464分辨率，8級灰度 (f)4545分辨率，4級灰度圖圖2.3.9 空間分辨率和幅度分辨率同時變化所產生的效果空間分辨率和幅度分辨率同時變化所產生的效果2.4 圖像類型l圖像類型指圖像的顏色深度與像素顏色之間的關系。l顏色深度的概念：l數(shù)字圖像的顏色深度表示每一

22、個像素的顏色值所占的二進制位數(shù)。l例如：顏色深度為8，表示每一個像素的顏色值占8個二進制位，即1個字節(jié)。l顏色數(shù)的概念：l數(shù)字圖像的顏色數(shù)表示每一個像素所有可能的顏色值的個數(shù)，即圖像顏色表的表項數(shù)。l例如：顏色深度為8的圖像的顏色數(shù)為28=256。2.4.1 二值圖像l二值圖像也稱單色圖像或1位圖像，即顏色深度為1的圖像。l顏色深度為1表示每個像素點僅占1位。l一般地，0表示黑，1表示白。l一幅二值圖像如圖2.4.1所示，其對應的圖像數(shù)據如圖2.4.2所示。圖圖2.4.1 二值圖像示例二值圖像示例0101010101010101010101010圖圖2.4.2 二值圖像對應的圖像數(shù)據二值圖像對

23、應的圖像數(shù)據2.4.2 灰度圖像l灰度圖像是包含灰度級（亮度）的圖像。l灰度圖像的特點包括：l（1）灰度圖像的存儲文件包含圖像顏色表，該顏色表有256項，每一項由紅、綠、藍顏色分量組成，且紅、綠、藍顏色分量的值都相等。fG(x,y)=fR(x,y)=fB(x,y)l（2）每個像素由8位組成，其值范圍從0255，表示256種不同的灰度級。l（3）像素的像素值f(x,y)是圖像顏色表的表項入口地址。圖圖2.4.3 (a)24位真彩色圖像，位真彩色圖像，(b)真彩色圖像對應的灰度圖像真彩色圖像對應的灰度圖像(a) (b)2.4.3 偽彩色圖像l偽彩色圖像的特點包括：l（1）其存儲文件包含圖像顏色表，

24、該顏色表有256項，每一項由紅、綠、藍顏色分量組成，且紅、綠、藍顏色分量的值不全相等。fG(x,y) fR(x,y) fB(x,y)l（2）像素的像素值f(x,y)是圖像顏色表的表項入口地址。l偽彩色圖像的分類：l256色彩色圖像l每個像素由8位組成，其值范圍從0255，表示256種不同的顏色。l256色圖像有照片效果，比較真實。l16色彩色圖像l每個像素由4位組成，其值范圍從015，表示16種不同的顏色。圖圖2.4.4 (a)24位真彩色圖像，位真彩色圖像，(b)256色色彩色圖像，彩色圖像，(c)16色彩色圖像色彩色圖像(a) (b) (c)2.4.4 真彩色圖像l真彩色圖像的特點包括：l

25、（1）真彩色圖像的圖像文件中不包含圖像顏色表。l（2）每個像素由R、G、B三個分量組成，每個分量各占8位，每個像素共占24位。l（3）每個分量fG(x,y)、 fR(x,y)、 fB(x,y)的取值范圍從0255。l圖2.4.3(a)或圖2.4.4(a) 都是真彩色圖像。l一幅真彩色圖像如圖2.4.5所示。圖圖2.4.5 真彩色圖像真彩色圖像2.5 圖像文件格式（1）l圖像文件概念：l指包含圖像數(shù)據的文件、文件內除圖像數(shù)據本身以外，一般還有對圖像的描述信息，以方便讀取、顯示圖像。l圖像表示的方式：l（1）矢量形式l圖像用一系列線段或線段的組合體來表示。l矢量文件像程序文件，里面有一系列命令和數(shù)

26、據，執(zhí)行這些命令可根據數(shù)據畫出圖案。l矢量文件主要用于圖形數(shù)據文件。2.5 圖像文件格式（2）l（2）光柵形式l光柵形式也稱位圖形式或像素形式。l優(yōu)點：l適合色彩、陰影或形狀變化復雜的圖像。l缺點：l缺少對像素間相互關系的直接表示。l限定了圖像的空間分辨率。l將圖像放大到一定程度會出現(xiàn)方塊效應。l將圖像縮小再恢復到原尺寸會變得比較模糊。l圖像數(shù)據文件的格式有很多，不同的系統(tǒng)平臺和軟件常使用不同的圖像文件格式。l常用的圖像數(shù)據文件格式包括：BMP格式、 TIFF格式、JPEG格式、GIF格式、PCX格式、TGA格式等。2.5.1 BMP格式（1）lBMP（bitmap）格式是Microsoft公

27、司為Windows環(huán)境的圖像應用而設計的一種標準，全稱是Microsoft設備獨立位圖（DIP-device independent bitmap），也稱位圖文件。l位圖文件的組成：l（1）位圖文件頭-BITMAPFILEHEADERl（2）位圖信息-BITMAPINFOl位圖信息頭-BITMAPINFOHEADERl顏色表-RGBQUADl（3）位圖數(shù)據2.5.1 BMP格式（2）l（1）位圖文件頭-BITMAPFILEHEADERl位圖文件頭在WINGDI.H中的定義為：typedef struct tagBITMAPFILEHEADER WORD bfType; /位圖文件類型，必須為“

28、BM” DWORD bfSize; /位圖文件大小，以字節(jié)為單位 WORD bfReserved1; /保留字1，必須為0 WORD bfReserved2; /保留字2，必須為0 DWORD bfOffBits; /位圖數(shù)據的起始位置，以相對于位圖文件頭的偏移量表示，以字節(jié)為單位 BITMAPFILEHEADER;2.5.1 BMP格式（3）l（2）位圖信息-BITMAPINFOl位圖信息的組成：l位圖信息頭-BITMAPINFOHEADERl顏色表-RGBQUADl位圖信息在WINGDI.H中的定義為：typedef struct tagBITMAPINFO BITMAPINFOHEADE

29、R bmiHeader; /位圖信息頭 RGBQUAD bmiColors1; /顏色表 BITMAPINFO2.5.1 BMP格式（4）l位圖信息頭-BITMAPINFOHEADERl位圖信息頭在WINGDI.H中的定義為：typedef struct tagBITMAPINFOHEADER DWORD biSize; /本結構占用的字節(jié)數(shù) LONG biWidth; /位圖寬度，以像素為單位 LONG biHeight; /位圖高度，以像素為單位 WORD biPlanes; /目標設備的級別，必須為1 WORD biBitCount; /像素占用的位數(shù)：1-雙色，4-16色，8-256色

30、，24-真彩色 DWORD biCompression; /位圖壓縮類型：0-不壓縮，1-BI_RLE8壓縮類型，2-BI_RLE4壓縮類型 DWORD biSizeImage; /位圖的大小，以字節(jié)為單位 LONG biXPelsPerMeter; /水平分辨率，像素點/米 LONG biYPelsPerMeter; /垂直分辨率，像素點/米 DWORD biClrUsed; /實際使用的顏色表中的顏色數(shù) DWORD biClrImportant; /顯示過程中重要的顏色數(shù) BITMAPINFOHEADER;2.5.1 BMP格式（5）l顏色表-RGBQUADl顏色表用于說明位圖中的顏色，它

31、有若干個表項，每個表項是一個RGBQUAD類型的結構,定義一種顏色。l若biBitCount=1：則有21=2個表項，即顏色數(shù)為2。l若biBitCount=4：則有24=16個表項，即顏色數(shù)為16 。l若biBitCount=8：則有28=256個表項，即顏色數(shù)為256 。l若biBitCount=24：則沒有表項。l顏色表中一般將最重要的顏色排在前面。l顏色表在WINGDI.H中的定義為：typedef struct tagRGBQUAD BYTE rgbBlue; /藍色的亮度（0255） BYTE rgbGreen; /綠色的亮度（0255） BYTE rgbRed; /紅色的亮度（0

32、255） BYTE rgbReserved; /保留，必須為0 RGBQUAD;2.5.1 BMP格式（6）l（3）位圖數(shù)據l位圖數(shù)據記錄了位圖的每一個像素值。l記錄順序是：掃描行間從下到上；掃描行內從左到右。l位圖的一個像素值所占用的字節(jié)數(shù)為：l若biBitCount=1：則8個像素占1個字節(jié)。l若biBitCount=4：則2個像素占1個字節(jié)。l若biBitCount=8：則1個像素占1個字節(jié)。l若biBitCount=24：則1個像素占3個字節(jié)。l位圖像素的顏色數(shù)（即顏色表的表項數(shù)）為：l若biClrUsed=0，則位圖顏色表的表項數(shù)是滿的。l即像素顏色位數(shù)為1，4，8時，顏色數(shù)分別為2

33、，16，256。l若biClrUsed不為0，則其值為位圖實際使用的顏色數(shù)。2.5.1 BMP格式（7）l位圖數(shù)據可以是不壓縮的，也可以是壓縮的。l對4位和8位位圖，可以采用RLE（游程長度編碼）壓縮，分別稱為RLE4和RLE8位圖。l位圖數(shù)據的存儲：l位圖數(shù)據以行為單位進行存儲，每行的存儲長度為4字節(jié)的倍數(shù)，不足時多余的位用“0”填充。l位圖行的存儲次序是顛倒的，位圖文件中第一行數(shù)據對應的是位圖的最底行。l對于像素位數(shù)為1的DIB位圖，每個像素只占1位，每個字節(jié)存儲8個像素，字節(jié)的最高位對應于最左邊的像素。l對于像素位數(shù)為24的DIB位圖，每個像素占3個字節(jié)，從左到右的每一個字節(jié)分別存儲藍、

34、綠、紅的顏色值。2.5.1 BMP格式（8）結構結構數(shù)據域數(shù)據域偏移量偏移量大小大小描述描述位圖文件頭位圖文件頭BITMAPFILEHEADER（14B）bfType0000H-0001HWORD位圖文件類型，必須為位圖文件類型，必須為“BM”bfSize0002H-0005HDWORD位圖文件大小，以字節(jié)為單位位圖文件大小，以字節(jié)為單位bfReserved10006H-0007HWORD保留字保留字1，必須為，必須為0bfReserved20008H-0009HWORD保留字保留字2，必須為，必須為0bfOffBits000AH-000DHDWORD位圖數(shù)據的起始位置，以相對于位圖文件頭的偏

35、移量表示，以字節(jié)為單位位圖數(shù)據的起始位置，以相對于位圖文件頭的偏移量表示，以字節(jié)為單位位圖信息頭位圖信息頭BITMAPINFOHEADER（40B）biSize000EH-0011HDWORD本結構占用的字節(jié)數(shù)本結構占用的字節(jié)數(shù)biWidth0012H-0015HLONG位圖寬度，以像素為單位位圖寬度，以像素為單位biHeight0016H-0019HLONG位圖高度，以像素為單位位圖高度，以像素為單位biPlanes001A-001BHWORD目標設備的級別，必須為目標設備的級別，必須為1biBitCount001CH-001DHWORD像素的位數(shù)：像素的位數(shù)：1-雙色，雙色，4-16色，色

36、，8-256色，色，24-真彩色真彩色biCompression001EH-0021HDWORD位圖壓縮類型：位圖壓縮類型：0-不壓縮，不壓縮，1-BI_RLE8壓縮類型，壓縮類型，2-BI_RLE4壓縮類型壓縮類型biSizeImage0022H-0025HDWORD位圖數(shù)據的大小，以字節(jié)為單位位圖數(shù)據的大小，以字節(jié)為單位biXPelsPerMeter0026H-0029HLONG水平分辨率，像素點水平分辨率，像素點/米米biYPelsPerMeter002AH-002DHLONG垂直分辨率，像素點垂直分辨率，像素點/米米biClrUsed002EH-0031HDWORD圖像中實際使用的顏色

37、數(shù)圖像中實際使用的顏色數(shù)biClrImportant0032H-0035HDWORD圖像中重要的顏色數(shù)圖像中重要的顏色數(shù)顏色表顏色表RGBQUAD（4B*顏色數(shù)）顏色數(shù)）rgbBlue0036HBYTE藍色的亮度（藍色的亮度（0255）rgbGreen0037HBYTE綠色的亮度（綠色的亮度（0255）rgbRed0038HBYTE紅色的亮度（紅色的亮度（0255）rgbReserved0039HBYTE保留，必須為保留，必須為0表表2.5.1 Windows位圖文件數(shù)據結構位圖文件數(shù)據結構2.5.1 BMP格式（9）l例3.4.1 一幅55的24位位圖如圖2.5.1所示。l其對應的位圖文件的

38、數(shù)據如圖2.5.2所示。圖圖2.5.2 對應的位圖文件數(shù)據對應的位圖文件數(shù)據圖圖2.5.1 55的的24位位圖文件位位圖文件2.5.2 TIFF格式lTIFF（Tag Image File Format）格式由Aldus公司于1986年推出，后來與Microsoft合作，得到進一步發(fā)展。其主要特點包括：l（1）該格式獨立于操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，很便于在軟件之間進行圖像數(shù)據的交換。l（2）該格式支持從單色模式到32bit真彩色模式的所有圖像。l（3）該格式的數(shù)據結構是可變的，文件具有可改寫性，使用者可以向文件中寫入相關信息。l該格式具有很強的描述能力，可以制定私人用的標識信息。l（4）一幅TIFF

39、文件可以存放多幅圖像，也可以存放多份調色板數(shù)據。l（5）具有多種數(shù)據壓縮存儲方式，使壓縮過程變得復雜化。l（6）該格式圖像文件的擴展名為“.tif”。2.5.3 JPEG格式（1）lJPEG（Joint Photographic Experts Group）是對靜止灰度或彩色圖像的一種壓縮標準。l該標準由國際標準化組織ISO的下屬專家小組提出。l該格式文件采用有損編碼方式，對于數(shù)字化照片和表達自然景觀的色彩豐富的圖片具有非常好的處理效果。l目前，數(shù)碼相機都使用這種格式。l該格式對于使用計算機繪制的具有明顯邊界的圖形的處理效果不佳。l使用JPEG格式圖像文件時需要解壓縮過程。2.5.3 JPEG

40、格式（2）lJPEG標準只是定義了一個規(guī)范的編碼數(shù)據流，并沒有規(guī)定圖像數(shù)據文件的格式。lJEPG格式的圖像文件一般具有兩種內部格式：lJFIFl由Cube Microsystems公司定義，叫做JPEG文件交換格式（JPEG file interchange format），目前被廣泛使用。lJPEG-in TIFFl該格式把JPEG圖像壓縮保存到TIFF格式文件中。l它在保存和讀取時，很容易受到外部條件的限制和影響，目前未被廣泛使用。lJPEG格式的圖像文件的擴展名為“.jpg”。2.5.4 GIF格式lGIF（Graphics Interchange Format）格式是CompuServe公司于1987年推出。其主要特點包括：l該格式是一種公用的圖像文件格式標準，