數(shù)字圖像處理其中的第4部分學(xué)習(xí)使用

1、第4章 數(shù)字圖像處理本PPT來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，給我學(xué)習(xí)幫助很大。2022/9/251學(xué)習(xí)目標(biāo)了解圖象的表示掌握?qǐng)D像數(shù)據(jù)壓縮編碼常用算法的基本原理了解常用圖形、圖像文件的基本格式及特點(diǎn)理解靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG的工作原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)了解圖像信息獲取的基本原理和方法掌握用Photoshop處理圖像的基本方法2022/9/252學(xué)習(xí)內(nèi)容第1節(jié) 圖像處理概述第2節(jié) 數(shù)字圖象第3節(jié) 靜態(tài)圖象壓縮標(biāo)準(zhǔn)與圖像文件格式 第4節(jié) 圖像的獲取技術(shù)第5節(jié) 圖像處理軟件2022/9/253第3節(jié) 靜態(tài)圖象壓縮標(biāo)準(zhǔn)與圖像文件格式JPEG簡(jiǎn)介靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGJPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)圖形和圖像文件格式2022/9/

2、254JPEG簡(jiǎn)介JPEG（Joint Photographic Experts Group）是聯(lián)合圖像專家小組的英文縮寫，這個(gè)專家組開發(fā)的算法稱為JPEG算法，并且成為國(guó)際上的彩色、灰度、靜止圖像的第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此又稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn)。 JPEG是一個(gè)適用范圍很廣的靜態(tài)圖象數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，既可用于灰度圖象又可用于彩色圖象。目前JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法：采用以離散余弦變換DCT為基礎(chǔ)的有損壓縮算法；采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法。使用有損壓縮算法時(shí)，在壓縮比為25:1的情況下，壓縮后還原得到的圖象與原始圖象相比較，非圖象專家難于找出它們之間的區(qū)別，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 JP

3、EG算法與彩色空間無(wú)關(guān)。JPEG算法處理的彩色圖像是單獨(dú)的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來(lái)自不同彩色空間的數(shù)據(jù)，如RGB、YCbCr和CMYK。2022/9/255JPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。（1）使用正向離散余弦變換（FDCT）。 （2）使用加權(quán)函數(shù)對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行量化。 （3）使用哈夫曼可變字長(zhǎng)編碼器對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行編碼。2022/9/256靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEG1）JPEG基本系統(tǒng)2）FDCT和IDCT3）量化與反量化4）對(duì)量化系數(shù)的處理和組織5）編碼6）應(yīng)用舉例2022/9/2571）JPE

4、G基本系統(tǒng)以8*8的圖像塊為基本單位進(jìn)行編碼；將RGB轉(zhuǎn)換為亮度-色調(diào)-飽和度系統(tǒng)，并重新采樣；壓縮編碼過(guò)程解壓縮編碼過(guò)程2022/9/258YIQ（NTSC制）與YUV（PAL制）Y：指顏色的明視度、亮度、灰度值； I或U：指色調(diào)； Q或V：指飽和度。Y=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.247G-0.322BQ=0.211R-0.523G+0.312BU=0.148R-0.289G+0.473BV=0.615R-0.515G-0.1B2022/9/259JPEG編碼思想思想：人對(duì)亮度比對(duì)色彩敏感，在光線不足的情況下，所觀察物體都是黑白的。因此可以對(duì)色調(diào)和飽和度做

5、粗略處理。方法：對(duì)8*8圖像塊矩陣，Y成分?jǐn)?shù)據(jù)不變，U每2*2個(gè)數(shù)據(jù)求平均，V每2*1個(gè)數(shù)據(jù)求平均。稱為YUV421系統(tǒng)。除此, 還有YUV422, 411, 420等系統(tǒng).2022/9/25102）FDCT與IDCT思想：人眼對(duì)低頻數(shù)據(jù)比對(duì)高頻數(shù)據(jù)敏感。 FDCT 為前向離散余弦變換,JPEG標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)定FDCT和IDCT的算法。方法:（1）首先把一幅圖像劃分成一系列的圖像塊，每個(gè)圖像塊包含88個(gè)像素。如果原始圖像有640480個(gè)像素，則圖片將包含80列60行的方塊。如果圖像只包含灰度，那么每個(gè)像素用一個(gè)8比特的數(shù)字表示。因此可以把每個(gè)圖像塊表示成一個(gè)8行8列的二維數(shù)組。數(shù)組的元素是0255的

6、8比特整數(shù)。離散余弦變換就是作用在這個(gè)數(shù)組上。 (2) 如果圖像是彩色的，那么每個(gè)像素可以用24比特、相當(dāng)于三個(gè)8位比特的組合來(lái)表示。因此，可以用三個(gè)8行8列的二維數(shù)組表示這個(gè)88的像素方塊。每一個(gè)數(shù)組表示其中一個(gè)八位比特組合的像素值。離散余弦變換作用于每個(gè)數(shù)組。 2022/9/2511DCT變換是做什么的 ？簡(jiǎn)單的說(shuō)，是用一個(gè)8行8列的二維數(shù)組產(chǎn)生另一個(gè)同樣包含8行8列二維數(shù)組的函數(shù)，也就是說(shuō)，把一個(gè)數(shù)組通過(guò)一個(gè)變換，變成另一個(gè)數(shù)組。如圖下圖所示，對(duì)每個(gè)圖像塊做離散余弦變換。通過(guò)DCT變換可以把能量集中在矩陣左上角少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。 f(i,j)經(jīng)DCT變換之后得到F(i,j)，其中F(0,0

7、)是直流系數(shù)，稱為DC系數(shù)，其他為交流系數(shù)，稱為AC系數(shù)。 2022/9/2512假設(shè)離散余弦變換的數(shù)組如下：2022/9/25133）量化與反量化思想：將每個(gè)DCT系數(shù)除以各自量化步長(zhǎng)并四舍五入后取整，得到量化系數(shù)。JPEG系統(tǒng)分別規(guī)定了亮度分量和色度分量的量化表，顯然色度分量相應(yīng)的量化步長(zhǎng)比亮度分量大。 為了達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的，DCT系數(shù)需做量化。量化是對(duì)經(jīng)過(guò)FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化，這是一個(gè)多到一映射的過(guò)程。量化的目的是減小非0系數(shù)的幅度以及增加0值系數(shù)的數(shù)目，在一定的主觀保真的前提下，丟掉那些對(duì)視覺(jué)效果影響不大的信息，量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。2022/9/25144)對(duì)

8、量化系數(shù)的處理和組織思想：JPEG采用定長(zhǎng)和變長(zhǎng)相結(jié)合的編碼方法。直流系數(shù)：通常相鄰8*8圖像塊的DC分量很接近，因此JPEG對(duì)量化后的直流分量采用無(wú)失真DPCM編碼。通常JPEG要保存所需比特?cái)?shù)和實(shí)際差值。交流系數(shù)：經(jīng)過(guò)量化后，AC分量出現(xiàn)較多的0。JPEG采用對(duì)0系數(shù)的行程長(zhǎng)度編碼。而對(duì)非0值，則要保存所需數(shù)和實(shí)際值。2022/9/2515用色度量化表進(jìn)行量化，也就是用數(shù)組F中的各元素分別除以量化數(shù)組中的相應(yīng)元素。2022/9/2516以上是編碼時(shí)對(duì)圖像塊的正向離散余弦變換和量化過(guò)程，解碼的時(shí)候要進(jìn)行逆量化和逆向離散余弦變換，并且在逆向離散余弦變換之后，對(duì)重構(gòu)圖像中的每個(gè)樣本數(shù)據(jù)加了128

9、，最后得到重構(gòu)圖像樣本：2022/9/25175）編碼對(duì)于直流系數(shù)的差值，采用Huffman編碼。JPEG標(biāo)準(zhǔn)為亮度和色度分量分別擬定了Huffman碼表。對(duì)于交流系數(shù)的行長(zhǎng)，采用Huffamn編碼。同樣JPEG標(biāo)準(zhǔn)為亮度和色度分量分別擬定了Huffman碼表。計(jì)算每像素的平均比特稱為碼率。0.250.50圖像質(zhì)量中等，滿足某些應(yīng)用0.500.75質(zhì)量好，滿足多數(shù)應(yīng)用0.751.50極好，滿足大多數(shù)應(yīng)用1.502.0與原始圖像質(zhì)量一樣2022/9/2518編碼過(guò)程Z字形排序。對(duì)于量化后的二維數(shù)組，我們還要對(duì)其進(jìn)行線性化，然后再進(jìn)行壓縮加以傳輸。一個(gè)合理的線性化方法可能是一次傳輸Q的一行。由于出

10、現(xiàn)這么多的0，可以使用行程編碼。這是可行的，但還有更好的方法。直流系數(shù)的編碼。88圖像塊經(jīng)過(guò)DCT變換之后得到的DC直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn)，一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰88圖像塊的DC系數(shù)值變化不大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，JPEG算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼（DPCM）技術(shù)，對(duì)相鄰圖像塊之間量化DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼2022/9/2519（3）交流系數(shù)的編碼。量化AC系數(shù)的特點(diǎn)是164矢量中包含有許多0系數(shù)，并且許多0是連續(xù)的，因此可以使用非常簡(jiǎn)單和直觀的游程長(zhǎng)度編碼（RLE）對(duì)它們進(jìn)行編碼。 JPEG使用了1個(gè)字節(jié)的高4位來(lái)表示連續(xù)0的個(gè)數(shù)，而使用它的低4位來(lái)表示編碼下一個(gè)非0系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后

11、面的是量化AC系數(shù)的數(shù)值。（4）熵編碼。使用熵編碼還可以對(duì)DPCM編碼后的直流DC系數(shù)和RLE編碼后的交流AC系數(shù)作進(jìn)一步的壓縮。 在JPEG有損壓縮算法中，使用哈夫曼編碼器來(lái)減少熵。 JPEG編碼的最后一個(gè)步驟是把各種標(biāo)記代碼和編碼后的圖像數(shù)據(jù)組成一幀一幀的數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了便于傳輸、存儲(chǔ)和譯碼器進(jìn)行譯碼，這樣組織的數(shù)據(jù)通常稱為JPEG位數(shù)據(jù)流 。2022/9/2520編碼比特率與質(zhì)量因子通常在圖像傳輸時(shí)要求固定比特率，JPEG通過(guò)設(shè)定一個(gè)質(zhì)量控制因子Q，在量化時(shí)用該因子與量化表中的量化步長(zhǎng)相乘作為實(shí)際的量化步長(zhǎng)。要求較高比特率時(shí)，Q取較小值如0.1；否則取大值。Q與比特流一起傳送給解

12、碼端。2022/9/25216) 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEG應(yīng)用舉例Lenna圖像的一個(gè)8*8方塊只舉亮度塊為例.每個(gè)圖像塊包含88個(gè)像素。原始圖像有640480個(gè)像素，則圖片將包含80列60行的方塊。2022/9/2522經(jīng)過(guò)FDCT后的變換系數(shù)矩陣2022/9/2523根據(jù)亮度量化表量化后得到的量化系數(shù)矩陣2022/9/2524假設(shè)上一編碼塊的直流量化系數(shù)為77，則直流差值為2。則該圖像塊編碼為2022/9/2525反量化2022/9/2526反變換2022/9/2527壓縮率9.2壓縮率18.4壓縮率51.62022/9/2528JPEG 2000JPEG靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),具有中端和高

13、端比特速率上的良好的速率畸變特性，但在低比特率范圍內(nèi)，將會(huì)出現(xiàn)很明顯的方塊效應(yīng)，其質(zhì)量變得不可接受。JPEG不能在單一碼流中提供有損和無(wú)損壓縮，并且不能支持大于6464 K的圖像壓縮。同時(shí)，盡管當(dāng)前的JPEG標(biāo)準(zhǔn)具有重新啟動(dòng)間隔的規(guī)定，但當(dāng)碰到比特差錯(cuò)時(shí)圖像質(zhì)量將受到嚴(yán)重的損壞。 JPEG 2000是JPEG工作組制定的并于2000年底陸續(xù)公布的基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)的最新的靜止圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它之所以比JPEG標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)越，主要是不再采用離散傅立葉變換DCT算法為主的編碼方法，改用以DWT（Discrete Wavelet Transformation，離散小波變換算法）為主的多解析編碼方法。

14、 2022/9/2529它與JPEG的基本系統(tǒng)相比有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）既支持有損壓縮，也支持無(wú)損壓縮方式。（2）在壓縮時(shí)，可指定圖片感興趣的區(qū)域，并指定壓縮質(zhì)量；在解壓縮時(shí)，對(duì)這些區(qū)域指定解壓縮順序及解壓縮質(zhì)量。因?yàn)樽硬ㄔ跁r(shí)域及頻域上具有局域性，有可能完全恢復(fù)或以高分辨率恢復(fù)圖像的某個(gè)局部。（3）在高壓縮比下，仍能保持較高的圖像質(zhì)量。在類似質(zhì)量的前提下，JPEG 2000的壓縮比比JPEG高10%30%。JPEG 2000主要由6個(gè)部分組成：第一部分，圖像編碼系統(tǒng)，它是標(biāo)準(zhǔn)的核心系統(tǒng)。第二部分，擴(kuò)展系統(tǒng)，在核心系統(tǒng)上添加一些功能。第三部分，運(yùn)動(dòng)JPEG 2000，針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像提出的解決方案。第

15、四部分，兼容性。第五部分，參考軟件。第六部分，復(fù)合圖像格式，主要是針對(duì)印刷和傳真應(yīng)用。2022/9/2530（4）支持漸進(jìn)式傳輸，即開始時(shí)顯示一個(gè)模糊、不清晰且質(zhì)量低的圖像，隨著數(shù)據(jù)進(jìn)一步被接收，圖像清晰度和質(zhì)量逐步提高，最后顯示出一個(gè)高清晰度且高質(zhì)量的圖像。JPEG 2000在節(jié)約和充分利用有限帶寬方面顯得更加優(yōu)越。（5）在有限帶寬上進(jìn)行文件傳輸時(shí)，有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，在用戶指定文件尺寸時(shí)，能保證較高的再現(xiàn)圖像質(zhì)量，以致在無(wú)線領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。（6）可對(duì)編碼流進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)和處理，因?yàn)樗膲K編碼是獨(dú)立的，且編碼流具有包裹式結(jié)構(gòu)。 （7）使用Alpha通道，以滿足圖形藝術(shù)和Internet的發(fā)展和

16、需求；（8）在彩色圖像處理方面，JPEG 2000可處理256個(gè)通道的信息。2022/9/2531JPEG與JPEG 2000的性能比較2022/9/2532常用圖形、圖像文件的格式 計(jì)算機(jī)包含兩種類型的圖形格式：矢量圖（Vector Based Image）和位圖（Bit Mapped Image）。矢量圖(圖形) 主要用于工程圖、白描圖、圖例、卡通漫畫和三維建模等。位圖是直接量化的原始圖像信號(hào)形式,圖像的最小單位是像點(diǎn), 用于表現(xiàn)自然影像。通過(guò)軟件，矢量圖很容易轉(zhuǎn)化為位圖，而位圖轉(zhuǎn)化為矢量圖則需要復(fù)雜而龐大的數(shù)據(jù)處理。2022/9/2533位圖與矢量圖的不同點(diǎn)：1）位圖的容量一般較大，與圖

17、的尺寸和顏色有關(guān)；矢量圖一般較小，與圖的復(fù)雜程度有關(guān)。2）位圖的文件內(nèi)容是點(diǎn)陣數(shù)據(jù)；矢量圖的文件內(nèi)容是圖形指令。3）位圖的顯示速度與土的容量有關(guān)；矢量圖的顯示速度與圖的復(fù)雜程度有關(guān)。4）從應(yīng)用特點(diǎn)看，位圖適于“獲取” 和“復(fù)制”，表現(xiàn)力豐富，但編輯較復(fù)雜；矢量圖易于編輯，適于“繪制” 和“創(chuàng)建”，但表現(xiàn)力受限。2022/9/2534文件頭的主要內(nèi)容包括產(chǎn)生或編輯該圖像文件的軟件信息以及圖像本身的參數(shù) 。文件體主要包括圖像數(shù)據(jù)以及色彩變換查找表或調(diào)色板數(shù)據(jù)。這部分是文件的主體，對(duì)文件容量的大小起決定作用。文件尾可包含一些用戶信息 。文件頭軟件ID軟件版本號(hào)圖像分辨率圖像尺寸圖像深度色彩類型編碼方

18、式壓縮算法文件體圖像數(shù)據(jù)色彩變換表文件尾用戶名注釋開發(fā)日期工作時(shí)間位圖文件結(jié)構(gòu)示意位圖的文件結(jié)構(gòu)2022/9/2535BMP圖像文件格式 是微軟公司為其Windows環(huán)境設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像格式。Windows系統(tǒng)軟件中內(nèi)含了一系列支持BMP圖像處理的API函數(shù)。非壓縮格式是BMP圖像文件所采用的一種通用格式。 兩種壓縮方式：如果圖像為16色模式，則采用RLE4壓縮方式；若圖像為256色模式，則采用RLE8壓縮方式?？梢源鎯?chǔ)單色、16色、256色以及真彩色4種圖像數(shù)據(jù) 。2022/9/2536GIF圖像文件格式 是最早由CompuServe公司于1987年制定的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于網(wǎng)絡(luò)圖形數(shù)據(jù)的在線傳輸和

19、存儲(chǔ)。GIF提供了足夠的信息并很好地組織了這些信息，使得許多不同的輸入輸出設(shè)備能夠方便的交換圖像。它最多支持8位（256種顏色），圖像的大小最多是64K64K個(gè)像點(diǎn)。GIF的特點(diǎn)是LZW壓縮、多圖像和交錯(cuò)屏幕繪圖。 2022/9/2537JPEG圖像文件格式 JPEG（Joint Photographic Experts Group）圖像格式是一種比較復(fù)雜的文件結(jié)構(gòu)和編碼方式的文件格式。它是用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，在獲得極高壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富和生動(dòng)的圖像，適用于在Internet上作圖像傳輸。JPEG文件格式具有以下特點(diǎn)：適用性廣，大多數(shù)圖像類型都可以進(jìn)行JPEG編碼；

20、對(duì)于數(shù)字化照片和表達(dá)自然景物的圖片，JPEG編碼方式具有非常好的處理效果；對(duì)于使用計(jì)算機(jī)繪制的具有明顯邊界的圖形，JPEG編碼方式的處理效果不佳。 2022/9/2538TIFF圖像文件格式 是一種通用的位映射圖像文件格式。 TIFF文件格式具有以下特點(diǎn)：支持從單色到32位真彩色的所有圖像；適用于多種操作平臺(tái)和多種機(jī)器，如PC機(jī)和Macintosh機(jī)；具有多種數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)方式等。 2022/9/2539PNG圖像文件格式 是20世紀(jì)90年代中期開發(fā)的圖像文件格式，其目的是企圖替代GIF和TIFF文件格式，同時(shí)增加一些GIF文件格式所不具備的特性。PNG用來(lái)存儲(chǔ)彩色圖像時(shí)其顏色深度可達(dá)48位，存

21、儲(chǔ)灰度圖像時(shí)可達(dá)16位，并且還可存儲(chǔ)多達(dá)16位的Alpha通道數(shù)據(jù)。PNG文件格式具有以下特點(diǎn)：流式讀寫性能、加快圖像顯示的逐次逼近顯示方式、使用從LZ77派生的無(wú)損壓縮算法以及獨(dú)立于計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境等。 2022/9/2540PSD圖像文件格式 是Adobe公司的圖像處理軟件Photoshop的專用格式。PSD其實(shí)是Photoshop進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的一張“草稿圖”，它里面包含有各種圖層、通道、蒙板等多種設(shè)計(jì)的樣稿，以便于下次打開文件時(shí)可以修改上一次的設(shè)計(jì)。 2022/9/2541ZSOFT公司在開發(fā)圖像處理軟件Paint Brush時(shí)開發(fā)的一種格式，存儲(chǔ)格式從1位到24位，它是經(jīng)過(guò)壓縮的格式，

22、占用磁盤空間較少。它主要與商業(yè)性PC-Paint Brush圖像軟件一起使用。 PCX文件可以分成三類：各種單色PCX文件、不超過(guò)16種顏色的PCX文件、具有256顏色的PCX圖像文件。由于該格式出現(xiàn)的時(shí)間較長(zhǎng)，并且具有壓縮及全彩色的能力，所以PCX格式現(xiàn)在仍十分流行。PCX圖像文件格式2022/9/2542圖片類型說(shuō)明BMP鮮艷、細(xì)膩，但尺寸大GIF尺寸小，有小動(dòng)畫效果JPEG、JPG質(zhì)量高，尺寸小，略失真TIFF、TIF用于掃描儀、OCR系統(tǒng)PNG適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸及打開PSDPhotoshp專用，圖像細(xì)膩PCX壓縮比適中，能快速打開常見的位圖文件格式2022/9/2543常見的矢量圖格式

23、（1）WMF文件格式：是常見的一種圖元文件格式，是它具有文件短小、圖案造型化的特點(diǎn)，整個(gè)圖形常由各個(gè)獨(dú)立的組成部分拼接而成，但其圖形往往較粗糙。WMF文件的擴(kuò)展名為.wmf。 （2）EMF文件格式：是微軟公司開發(fā)的一種Windows 32位擴(kuò)展圖元文件格式。其總體目標(biāo)是要彌補(bǔ)使用WMF的不足，使得圖元文件更加易于接受。EMF文件的擴(kuò)展名為.emf。 2022/9/2544（3）EPS文件格式：是用PostScript語(yǔ)言描述的一種ASCII碼文件格式，即可以存儲(chǔ)矢量圖，也可以存儲(chǔ)位圖，最高能表示32位顏色深度，特別適合PostScript打印機(jī)。 （4）DXF文件格式：是AutoCAD中的矢量

24、文件格式，它以ASCII碼方式存儲(chǔ)文件，在表現(xiàn)圖形的大小方面十分精確。DXF文件可以被許多軟件調(diào)用或輸出。DXF文件的擴(kuò)展名為.dxf。 （5）SWF（Shockwave Format）文件格式：是二維動(dòng)畫軟件Flash中的矢量動(dòng)畫格式，主要用于Web頁(yè)面上的動(dòng)畫發(fā)布。目前，已成為網(wǎng)上動(dòng)畫的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。SWF文件的擴(kuò)展名為.swf。2022/9/2545 把自然的影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字化圖像的過(guò)程叫做“圖像獲取過(guò)程”，圖像獲取過(guò)程的實(shí)質(zhì)是進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，即通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備和軟件，把作為模擬量的自然影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 圖像獲取的一個(gè)重要途徑是使用專用計(jì)算機(jī)擴(kuò)展設(shè)備，如掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)等對(duì)圖像進(jìn)行

25、獲取。除硬件設(shè)備外，還需要設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、圖像處理工具等軟件。 圖像的處理須通過(guò)圖像處理軟件完成，目前使用最廣泛的是專業(yè)圖像處理軟件Photoshop 7.0。第4節(jié) 圖像的獲取與處理2022/9/2546圖像的獲取途徑主要有兩個(gè)：（1）利用彩色掃描儀和數(shù)碼照相機(jī)等設(shè)備進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。對(duì)于收集的圖像素材，如印刷品、照片以及實(shí)物等，使用彩色掃描儀對(duì)照片和印刷品進(jìn)行掃描，經(jīng)過(guò)少許的加工后，即可得到數(shù)字圖像。使用數(shù)碼照相機(jī)可直接拍攝景物，再傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。（2）從數(shù)字圖像庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)上獲取圖像。數(shù)字圖像庫(kù)通常采用光盤作為數(shù)據(jù)載體，多采用PCD文件格式和JPG文件格式。其中，PCD文件格式是Koda

26、k公司開發(fā)的PhotoCD光盤格式；JPG文件格式是壓縮數(shù)據(jù)文件格式。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的某些網(wǎng)站也提供合法的圖片素材，有些需要支付少量的費(fèi)用。圖像獲取的途徑2022/9/2547用掃描儀獲得高質(zhì)量的圖像依靠正確的掃描方法、設(shè)定正確的掃描參數(shù)、選擇合適的顏色深度，以及后期的技術(shù)處理。ScanWizard掃描軟件是現(xiàn)在相當(dāng)普及的掃描軟件,該軟件具有編輯和修改功能，能夠節(jié)約原本需在圖像處理軟件內(nèi)進(jìn)行修整的時(shí)間。1ScanWizard掃描軟件的功能（1）進(jìn)行預(yù)掃描。單擊“預(yù)視”鍵可完成真正掃描之前的預(yù)視結(jié)果，然后選擇最后需掃描的范圍，單擊“掃描”鍵可開始掃描。（2）可以檢查圖像被修改過(guò)后的RGB值。（3）

27、可建立多項(xiàng)掃描。（4）可選擇掃描圖像的類型。它既可以按原格式進(jìn)行掃描，也可以用別的格式掃描。例如：彩色圖像也可采用灰度及線條方式進(jìn)行掃描。（5）在預(yù)視提示下，圖像可通過(guò)設(shè)置窗口中的圖像增強(qiáng)工具進(jìn)行調(diào)整。這些工具能調(diào)整諸如圖像的亮度、對(duì)比度、暗調(diào)和高光或中間調(diào)、飽和度以及運(yùn)用其他濾波器的特殊效果等。在圖像增強(qiáng)對(duì)話框中，可實(shí)時(shí)對(duì)比處理前后的效果，且能直接切換至別的增強(qiáng)工具，該功能是ScanWizard掃描軟件的主要特點(diǎn)。用彩色掃描儀來(lái)獲取圖像2022/9/25482ScanWizard掃描軟件的四個(gè)作業(yè)窗口（1）預(yù)視窗口：包括控制掃描儀的各種命令和工具。（2）設(shè)置窗口：設(shè)置輸出掃描圖像的控制參數(shù)，

28、包含整個(gè)系統(tǒng)軟件的圖像增強(qiáng)工具，以及類型、分辨率等各項(xiàng)參數(shù)。（3）圖像信息窗口：顯示預(yù)視圖像的各種信息，如縮放值、像素以及色彩等。（4）掃描作業(yè)窗口：處理掃描作業(yè)的一些關(guān)鍵功能，如多任務(wù)設(shè)置等。2022/9/25493ScanWizard掃描軟件的使用（1）打開電源，打開掃描儀上蓋，將掃描原件有圖像的一面貼著玻璃面放好，合上上蓋。（2）啟動(dòng)圖像掃描軟件（以PhotoShop 5 02為例）。在“文件”菜單中選擇“輸入”，再選擇“選擇TWAIN_32源”，在彈出的對(duì)話框中選擇掃描儀，然后按“確定”按鈕，接著仍然從“輸入”菜單中選擇TWAIN_32。當(dāng)ScanWizard掃描窗口出現(xiàn)后，按下列步驟

29、進(jìn)行：1）在圖像類型窗口中選擇圖像的色彩提示。2）單擊“預(yù)視”，觀察預(yù)掃描后的結(jié)果。3）在預(yù)視圖像框中選出掃描范圍，方法是：選中“掃描范圍”工具，用鼠標(biāo)在預(yù)視圖中拉出一個(gè)范圍框，其中的內(nèi)容即為選擇掃描的圖像。4）可使用圖像增強(qiáng)工具改善圖像質(zhì)量。5）設(shè)置適當(dāng)掃描分辨率。6）單擊“掃描”按鈕，圖像即被掃入圖像處理軟件中。7）要退出ScanWizard掃描軟件只需單擊右上角的“關(guān)閉”按鈕即可。2022/9/25504針對(duì)不同掃描對(duì)象的處理（1）掃描黑白圖像（線條或半色調(diào)）。1）在設(shè)置窗口的圖像類型下拉菜單中選擇“線條圖像”。2）單擊預(yù)視窗口中的“預(yù)覽”按鈕，即可看到預(yù)掃描后的結(jié)果。3）選擇“掃描范圍

30、”工具，在預(yù)視圖中框選出需掃描的區(qū)域。4）選擇適當(dāng)?shù)膾呙璺直媛?，通常?00dpi。5）單擊“掃描”按鈕，即可將所框選的掃描范圍內(nèi)的圖像輸入到圖像編輯軟件中。（2）掃描灰度圖像。1）在設(shè)置窗口的圖像類型下拉菜單中選擇“256灰度”。2）與“掃描黑白圖像”步驟一致，此處需注意掃描分辨率的設(shè)置：如果使用熱升華打印機(jī)，可設(shè)置為和打印機(jī)一樣的分辨率；否則，將分辨率設(shè)置為72dpi或75dpi。使用激光打印機(jī)或噴墨打印機(jī)時(shí)，設(shè)置為75dpi至100dpi就可以了。如果使用1200dpi2400dpi的照排機(jī)輸出，掃描分辨率設(shè)為300dpi。2022/9/2551（3）掃描彩色圖像1）在設(shè)置窗口的圖像類型

31、下拉菜單中選擇“百萬(wàn)種彩色”。2）單擊“預(yù)視”按鈕即可看到預(yù)掃描后的結(jié)果。3）單擊“掃描范圍”工具，在預(yù)視圖中框選出需真正掃描的區(qū)域。4）如果預(yù)視圖像偏暗，可將設(shè)置窗口中的“彩色校正”選項(xiàng)選中。5）設(shè)置窗口中的“圖像增強(qiáng)”工具可調(diào)整圖像的質(zhì)量，從左到右依次為亮度、對(duì)比度、曝光量、色調(diào)和高光、曲線、濾波器以及其他選項(xiàng)。6）設(shè)置適當(dāng)掃描分辨率（參考“掃描灰度圖像”）。7）單擊“掃描”鍵，開始掃描并將掃描結(jié)果輸入到圖像處理軟件中。ScanWizard掃描軟件的操作界面非常簡(jiǎn)潔明了，獲取圖像非常方便，如果配合圖像增強(qiáng)工具的使用，則更能達(dá)到事半功倍的效果。2022/9/2552用數(shù)碼相機(jī)獲取圖像數(shù)碼相機(jī)

32、也叫數(shù)字式相機(jī)，是一種能將拍攝到的景物圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸?shù)恼障鄼C(jī)。傳統(tǒng)相機(jī)使用銀鹽感光材料-膠卷，感光時(shí)是形成以鹵化銀為中心的潛影，而數(shù)碼相機(jī)是用電荷耦合器件 CCD(charge-couple device) 進(jìn)行感光，并通過(guò)內(nèi)部處理器把拍攝到的景物轉(zhuǎn)換成以數(shù)字格式存儲(chǔ)的圖像2022/9/25531.數(shù)碼相機(jī)的特點(diǎn)數(shù)碼攝影獲取的數(shù)字圖像文件便于計(jì)算機(jī)處理和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸。多數(shù)數(shù)碼相機(jī)有兩個(gè)取景器，除了同傳統(tǒng)相機(jī)一樣的光學(xué)取景器外，還有一塊液晶顯示屏通常是.英寸或.英寸，可以進(jìn)行照片回放，按下快門幾秒鐘后就能看到自己的創(chuàng)作成果，發(fā)現(xiàn)不理想的圖片可隨時(shí)刪除不滿意可當(dāng)場(chǎng)補(bǔ)

33、拍。數(shù)碼相機(jī)在處理圖片上十分快捷、簡(jiǎn)便。數(shù)碼相機(jī)攝取的圖像以數(shù)字方式存儲(chǔ)，可反復(fù)使用。2.數(shù)碼相機(jī)的缺點(diǎn)價(jià)值相對(duì)較高用打印機(jī)打照片及用像紙輸出照片也都有成本高的缺憾圖像質(zhì)量有待提高2022/9/2554數(shù)碼相機(jī)和傳統(tǒng)相機(jī)一樣，也是由鏡頭、快門和光圈等部分組成，只不過(guò)傳統(tǒng)照相機(jī)將影像存放到感光膠片CCD上，而數(shù)碼相機(jī)則將影像存儲(chǔ)在內(nèi)存上。利用數(shù)碼相機(jī)獲取自然影像和使用傳統(tǒng)光學(xué)照相機(jī)差不多，其主要需解決硬件參數(shù)配置、取景和構(gòu)圖、光線運(yùn)用、鏡頭參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)傳送等問(wèn)題。3.數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)2022/9/2555CCD是數(shù)碼像機(jī)感光部件，它的性能和品質(zhì)直接關(guān)系到數(shù)碼相機(jī)成像的精度，CCD像素一般約等于數(shù)

34、碼相機(jī)提供的最大有效數(shù)值的乘積。鏡頭 采用優(yōu)質(zhì)的鏡頭可以提升成像的品質(zhì)。變焦 在數(shù)碼相機(jī)中有數(shù)碼變焦和光學(xué)變焦兩個(gè)概念。數(shù)碼變焦是通過(guò)一定的插值算法提高圖像的分辨率，起到放大圖像的作用。光學(xué)變焦是通過(guò)光學(xué)鏡頭的組合放大遠(yuǎn)出景物的效果。色深 常規(guī)的非專業(yè)數(shù)碼相機(jī)提供24BIT色深，高檔產(chǎn)品和專業(yè)級(jí)產(chǎn)品提供36BIT色深LCD 數(shù)碼相機(jī)的LCD可以作為取景器使用，也是照片預(yù)覽和狀態(tài)顯示的窗口。2022/9/2556閃光燈 絕大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)內(nèi)置有閃光燈，閃光燈的模式依照相機(jī)型號(hào)的不同也有多種：自動(dòng)、強(qiáng)制閃光、慢速同步閃光、消除紅眼、不閃光。輸出端口 USB接口已成為新一代數(shù)碼相機(jī)的標(biāo)志。在一些專業(yè)級(jí)

35、數(shù)碼相機(jī)中已開始使用傳輸速度更快的IEEE1394接口。存儲(chǔ) 數(shù)碼相機(jī)按檔次都具備4-161MB存儲(chǔ)空間。主要的擴(kuò)展存儲(chǔ)器有SM卡、MEMORY STICK （內(nèi)存棒，用于SONY產(chǎn)品）、IBM迷你硬盤。電源 數(shù)碼相機(jī)的電源多種多樣，一般建議使用標(biāo)準(zhǔn)電池的機(jī)型2022/9/2557鏡頭光圈快門CCD數(shù)字圖像處理單元LCDDRAM存儲(chǔ)卡CPU日歷Fireware ROMADCUSB接口光敏元件CCD(電荷耦合元件),CMOS光敏元件模數(shù)轉(zhuǎn)換元件ADCLCD液晶顯示屏 DRAM存儲(chǔ)器整部DC與人類眼球的結(jié)構(gòu)相似，如果把鏡頭當(dāng)作“晶狀體”的話，那么CCD就好比最終聚焦的“視網(wǎng)膜”，而整個(gè)硬件回路就是

36、“視神經(jīng)”。2022/9/25584.數(shù)碼相機(jī)的評(píng)價(jià) 像素 量化比特?cái)?shù) 鏡頭 存儲(chǔ)器 壓縮方式 接口 電源 2022/9/2559像素 數(shù)碼相機(jī)的像素 數(shù)碼相機(jī)成像通過(guò)CCD上的像素點(diǎn)來(lái)完成的，平時(shí)所說(shuō)一款相機(jī)的“有效拍攝像素”達(dá)到多少多少，也就是指其CCD上有多少個(gè)像素點(diǎn)。很顯然，像素?cái)?shù)越高，畫面就會(huì)越清晰，所輸出的圖片尺寸就越大。因此，從理論上說(shuō)，CCD的像素?cái)?shù)量應(yīng)該越多越好。 CCD成像面積的大小 CCD的像素水平并不是決定成像的惟一要素，它和CCD面積還有密切的關(guān)系。正如前面所說(shuō)，每一副圖片都是由一個(gè)一個(gè)完成感光的像素點(diǎn)來(lái)構(gòu)成的，所以，這些單個(gè)像素點(diǎn)的感光性能如何，對(duì)成像品質(zhì)將有著關(guān)鍵

37、性的影響。就拿拍攝像素完全相同的2款相機(jī)來(lái)說(shuō)，誰(shuí)的CCD面積越大，其單個(gè)像素點(diǎn)的面積也就越大，感光性也就越好，成像品質(zhì)也就越高。 2022/9/2560是不是拍攝像素更高的相機(jī)擁有更好的成像品質(zhì)呢？ 從理論上講，如果2塊CCD面積相同，那么其綜合感光性能也基本相同。即便是其中一塊CCD的像素水平較高，那也不過(guò)是能輸出較大尺寸的圖片而已。再者來(lái)說(shuō)，如果CCD面積不增加而單純提高像素水平，那么單個(gè)像素點(diǎn)的感光面積就越小，各個(gè)像素點(diǎn)之間的電荷干擾也越嚴(yán)重，對(duì)成像品質(zhì)的傷害也就越大。從這個(gè)角度來(lái)看，在CCD面積相同的情況下，反而是較低的像素水平容易獲得更好的成像品質(zhì)。因此，我們?cè)诳疾煲豢钕鄼C(jī)的拍攝性能

38、時(shí)，一定要把像素水平和CCD面積納入綜合考慮的范圍。 不一定2022/9/2561量化比特?cái)?shù) 和分辨率數(shù)碼相機(jī)成像芯片上每個(gè)像素點(diǎn)接受被攝體成像光照后，會(huì)產(chǎn)生與光照成一定 比例關(guān)系的模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的位數(shù)稱作量化比特?cái)?shù)。數(shù)碼相機(jī)結(jié)構(gòu)中的ADC元件完成這一轉(zhuǎn)換.比特?cái)?shù)反映了數(shù)碼相機(jī)表現(xiàn)亮度和色彩的性能，比特?cái)?shù)越高，圖像層次感越強(qiáng)，色彩越逼真 。分辨率 Reslution這個(gè)詞翻譯成“分辨率”并不合適，正確的中文譯名應(yīng)該為“解像力”。所謂解像力就DC對(duì)被攝物體中細(xì)微點(diǎn)像的再現(xiàn)能力，通俗理解就是能夠通過(guò)肉眼從最終成像中分辯出很微妙的細(xì)節(jié)部分。解像力優(yōu)秀拍出的數(shù)碼照片必

39、定是毫發(fā)必現(xiàn)般地清晰，反之解像力不佳的成像則容易將許多肉眼可見的細(xì)節(jié)部分變得模糊，當(dāng)然這與“銳利度”（Sharpness）為影像的銳化程度,在某種意義上依賴于DC內(nèi)部的成像算法。 2022/9/2562DC解像力測(cè)試的工具是業(yè)內(nèi)權(quán)威的ISO12233標(biāo)準(zhǔn)卡,常用的分析軟件是日本奧林巴斯公司開發(fā)的HYRes。 一般測(cè)試解像力的方法是使用DC拍攝標(biāo)準(zhǔn)卡中黑白相間的、密度越來(lái)越大的橫豎條紋，利用成像中線條的反差對(duì)比來(lái)評(píng)估解像力的優(yōu)劣。當(dāng)拍攝出的照片中黑白線條的走勢(shì)越密集，而界線卻越清晰越分明時(shí)，這款DC的解像能力越高。2022/9/2563鏡頭 對(duì)于傳統(tǒng)照相機(jī)，鏡頭一直是影響成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，由于

40、數(shù)碼相機(jī)的CCD分辨率遠(yuǎn)低于鏡頭，因此，對(duì)鏡頭的分辨率沒(méi)有很高的要求。數(shù)碼相機(jī)標(biāo)明的鏡頭焦距不同于35毫米的普通相機(jī)。普通相機(jī)表明的f:50mm、f:28-85mm是針對(duì)35毫米相機(jī)而言的， 它的成像尺寸是135膠卷(24mm36mm)。數(shù)碼相機(jī)鏡頭上標(biāo)明f:7.4mm，f:5.2-1 5.6mm等數(shù)值，這是鏡頭焦距。而數(shù)碼相機(jī)中CCD成像尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通相機(jī)的成像尺寸。2022/9/2564存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器可分為內(nèi)置存儲(chǔ)器和可移動(dòng)存儲(chǔ)器。內(nèi)置存儲(chǔ)器安裝在相機(jī)內(nèi)部，用于臨時(shí)存儲(chǔ)圖像，裝滿后要及時(shí)向計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移文件，否則無(wú)法繼續(xù)存入圖像；可移動(dòng)存儲(chǔ)器(軟 盤、PC卡、CF(Compact Flash

41、)卡、SM(Smart Media)卡等)裝滿后可取出更換，就象普通相 機(jī)拍完可換膠卷一樣，所不同的是這些存儲(chǔ)器可以刪除和反復(fù)記錄，使用方便、靈活。 2022/9/2565壓縮方式 大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)設(shè)置二種或三種JPEG壓縮方式供拍攝選擇，有的數(shù)碼相機(jī)同 時(shí)還提供了非壓縮的TIFF(Tag Image )格式。壓縮比大，占用存儲(chǔ)空間小，但圖像細(xì)節(jié)被壓縮算法丟失多 ，圖像分辨率低；壓縮比小，可保留更多的圖像細(xì)節(jié)不被壓縮算法消除，圖像細(xì)膩，層次表 現(xiàn)豐富，質(zhì)感強(qiáng)，但占用存儲(chǔ)空間大。 2022/9/2566接口 接口是數(shù)碼相機(jī)連接外部設(shè)備的通道。常見數(shù)碼相機(jī)的接口有：串行接口、并行接口、USB(Uni

42、versal Serial Bus)接口、AV接口、電源輸入接口等，有的數(shù)碼相機(jī)還提供了閃光同步接口、紅外端口等。串行接口和并行接口是早期數(shù)碼相機(jī)與計(jì)算機(jī)的連接口，現(xiàn)在大多數(shù)采用USB接口，USB接口傳輸速度較前都快；紅外端口可以直接與計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)傳遞信息；閃光同步接口用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的閃光攝影。在選擇時(shí)應(yīng)考慮與相關(guān)設(shè)備連接匹配。 2022/9/2567電源數(shù)碼相機(jī)的液晶顯示屏耗電量非常大，記錄圖像也比傳統(tǒng)相機(jī)消耗 電能多。耗能大是數(shù)碼相機(jī)的一大弊端，目前市場(chǎng)上見到的數(shù)碼相機(jī)多采用四節(jié)5號(hào)電池供電，如使用普通堿性電池，用不了多久電池就會(huì)耗光。低耗能、大容量供電也是廠家逐步改進(jìn)和解決的問(wèn)題

43、，在選擇時(shí)應(yīng)注意備有外部供電端口和低耗大容量供電的數(shù)碼相機(jī)。 2022/9/2568佳能 PowerShot A7102022/9/2569佳能 PowerShot A710主要技術(shù)參數(shù)感光元件：1/2.5英寸740萬(wàn)有效象素CCD圖像分辯率：3,0722,304/3,0721,728/2,5921,944/2,0481,536/1,6001,200/640480象素 記錄格式：JPEGISO感光度：自動(dòng)，高感光度自動(dòng)，ISO80/100/200/400/800儲(chǔ)存媒體：SDHC/SDmemory card，MMC 鏡頭焦距：35210mm(35mm換算)/F2.84.8拍攝范圍：55cm、微

44、距:(廣角)155cm曝光模式：自動(dòng)，程序，光圈優(yōu)先，速度優(yōu)先，手動(dòng)，場(chǎng)景快門速度：151/2,500秒測(cè)光方式：平均，中央重點(diǎn)，點(diǎn)測(cè)光LCD屏幕：2.5英寸TFT，約11.5萬(wàn)象素PC連接：USB 2.0電池：5號(hào)堿干電池2節(jié)或5號(hào)鎳氫充電池2節(jié)動(dòng)態(tài)短片：640480象素/30fps拍攝張數(shù)(CIPA)：堿干電池:約100張，鎳氫充電電池:約360張實(shí)體尺寸：97.541.266.5mm(長(zhǎng)度進(jìn)深高)重量：約200g 2022/9/2570常見的圖片加工技術(shù)手段主要有：（1）色調(diào)調(diào)整：修正由于拍攝光線不足、照相機(jī)自身結(jié)構(gòu)等原因而產(chǎn)生的偏色現(xiàn)象。（2）增加銳度：掃描形成的圖片通常銳度不夠，適當(dāng)增加圖片的銳度，可提高清晰度。（3）修版：去掉圖片中的斑點(diǎn)、瑕疵和修補(bǔ)缺損等。（4）分辨率轉(zhuǎn)換：根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的分辨率。（5）彩色深度轉(zhuǎn)換：在大多數(shù)情況下，通常進(jìn)行高比特顏色深度到低比特顏色深度的轉(zhuǎn)換。例如某圖像在掃描時(shí)選擇的是24bit顏色深度（224=16777216色），如果用于顯示，則要轉(zhuǎn)換成8bit的顏色深度（28=256色）。（6）顏色模式轉(zhuǎn)換：圖像有若干種顏色模式，最常用的是RGB彩色模式和CMYK彩色模式。如果RGB模式圖像用于印刷，則要轉(zhuǎn)換成CMYK彩色模式。圖像處理軟件可對(duì)圖像進(jìn)行常規(guī)處理，例如圖像尺寸的放大與縮小、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、亮度調(diào)整、對(duì)比