多媒體技術(shù)應(yīng)用圖形圖像處理技術(shù)

多媒體技術(shù)應(yīng)用圖形圖像處理技術(shù)1第一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.1圖形圖像基本原理

3.1.1人類視覺(jué)特性

3.1.2計(jì)算機(jī)圖形

3.1.3數(shù)字圖像3.2常用圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1JPEG

3.2.2JPEG20003.3常用圖形圖像處理軟件

3.3.1繪圖設(shè)計(jì)軟件AutoCAD

3.3.2圖像處理軟件Photoshop2第二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.1圖形圖像基本原理3.1.1人類視覺(jué)特性3.1.2計(jì)算機(jī)圖形3.1.3數(shù)字圖像3第三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理是計(jì)算機(jī)理論與應(yīng)用領(lǐng)域的2個(gè)分支學(xué)科，其相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。圖形圖像處理指的是使用圖形圖像輸入/輸出設(shè)備、圖形圖像算法與軟件在計(jì)算機(jī)上處理和生成靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的圖形圖像。

4第四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性眼睛對(duì)光的感覺(jué)被稱為光覺(jué)，對(duì)顏色的感覺(jué)被稱為色覺(jué)，它們是眼睛的基本特性。1．光覺(jué)2．色覺(jué)

5第五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性1．光覺(jué)

視覺(jué)系統(tǒng)要產(chǎn)生光感覺(jué)，就需要有一定量的光進(jìn)入眼球，我們把產(chǎn)生光覺(jué)的最小亮度稱為光覺(jué)門限或光覺(jué)閾。光覺(jué)門限與刺激面積有密切關(guān)系，這種關(guān)系可以使用里克（Ricco）定理和里波（Riper）定理來(lái)描述。6第六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性1．光覺(jué)

當(dāng)刺激面積較小時(shí)，服從里克定理，光覺(jué)門限與刺激面積成反比。當(dāng)刺激面積較大時(shí)，服從里波定理，光覺(jué)門限與刺激面積的開(kāi)二次方成反比。一般情況下，里克定理和里波定理可以統(tǒng)一起來(lái)表達(dá)，這兩個(gè)定理被統(tǒng)稱為里波定理。光覺(jué)門限與時(shí)間的關(guān)系由布洛克（Block）定理來(lái)描述，光覺(jué)門限與刺激時(shí)間成反比。7第七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性2．色覺(jué)人們對(duì)色覺(jué)的普遍認(rèn)識(shí)是：光線波長(zhǎng)的不同而產(chǎn)生了不同的顏色感覺(jué)。色覺(jué)是視覺(jué)系統(tǒng)的基本機(jī)能，對(duì)于圖像和物體的檢測(cè)具有重要意義。對(duì)人眼而言，可見(jiàn)光線的波長(zhǎng)在380～780mμ范圍內(nèi)，一般可分辨出包括紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅等7種主要顏色在內(nèi)的120～180種不同的顏色。8第八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日顏色紅色橙色黃色綠色青色藍(lán)色紫色波長(zhǎng)7006205805464804363809第九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性2．色覺(jué)目前，一般采用“三原色學(xué)說(shuō)”來(lái)解釋色覺(jué)機(jī)理。顏色三要素：色調(diào)、飽和度、亮度。色調(diào)（色相）：就是顏色的相貌，表示顏色的種類，由可見(jiàn)光譜中各分量的波長(zhǎng)來(lái)確定。飽和度：表示顏色的純凈程度。亮度：指顏色所引起的人眼對(duì)明暗程度的感覺(jué)。

10第十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性2．色覺(jué)三基色原理：將紅、綠、藍(lán)三種顏色按照不同的比例進(jìn)行組合，就可以引起人眼對(duì)自然界的全部顏色感覺(jué)。11第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性2．色覺(jué)顏色空間模型：1）RGB顏色空間，由三種基本顏色Red紅、Green綠、Blue藍(lán)組成。2）HSB顏色空間，Hue色調(diào)、Saturation飽和度、Brightness/Intensify亮度組成。3）YUV顏色空間，Y表示亮度信號(hào)，U、V表示色度信號(hào)，是構(gòu)成顏色的兩分量。4）CMYK顏色空間，青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡(jiǎn)稱為CMY，K（Black）表示黑色。12第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1人類視覺(jué)特性2．色覺(jué)RGB，HSI，YUV，CMY(K)等不同的顏色空間只是對(duì)顏色的不同表示方法，可以通過(guò)數(shù)學(xué)公式的相互轉(zhuǎn)換。實(shí)際應(yīng)用中，一幅圖像在計(jì)算機(jī)中用RGB空間顯示；用RGB或HSI空間編輯處理；打印或印刷時(shí)要轉(zhuǎn)換成CMY(K)空間。13第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形1．計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2．計(jì)算機(jī)圖形與圖形基元3．計(jì)算機(jī)圖形的表示特點(diǎn)

14第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形1．計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究圖形處理技術(shù)（利用計(jì)算機(jī)來(lái)處理圖形）的學(xué)科，包括圖形處理的原理、方法和技術(shù)等內(nèi)容。（1）主要研究?jī)?nèi)容：圖形的生成和表示技術(shù)；圖形的運(yùn)算方法；圖形輸入/輸出設(shè)備及相應(yīng)的輸入/輸出技術(shù)；圖形系統(tǒng)與支持部件；圖形信息的描述和表示；幾何模型的構(gòu)造技術(shù)與動(dòng)畫技術(shù)；圖形的實(shí)時(shí)性與真實(shí)感。（2）主要應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算可視化；圖形用戶界面；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；娛樂(lè)與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫；圖形實(shí)時(shí)繪制與自然景物仿真；計(jì)算機(jī)藝術(shù)。

15第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形2．計(jì)算機(jī)圖形與圖形基元計(jì)算機(jī)圖形是一個(gè)廣義的概念，它既包括了描述圖形，也包括了自然圖形。從構(gòu)成圖形的要素來(lái)看，圖形是由點(diǎn)、線、面、體等幾何要素以及明暗、灰度、色彩等非幾何要素構(gòu)成的?？梢赃@樣來(lái)描述計(jì)算機(jī)圖形：它是從客觀世界的物體中抽象出來(lái)的、具有灰度或色彩以及具有形狀的圖或形。事實(shí)上，這樣的定義也涵蓋了“圖像”這一概念。

16第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3-1一幅計(jì)算機(jī)圖形

第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形2．計(jì)算機(jī)圖形與圖形基元圖形基元指的是最基本的圖形元素。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，它實(shí)際上包括兩層含義，即靜態(tài)含義和動(dòng)態(tài)含義。靜態(tài)含義指的是圖形基元的邏輯意義，即前面所述的基本圖形單元在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示；動(dòng)態(tài)含義指的是顯示輸出圖形基元的過(guò)程（被稱為輸出基元或圖形輸出原語(yǔ)），即在輸出設(shè)備的指定位置使用最基本的輸出原語(yǔ)來(lái)生成確定的圖形幾何結(jié)構(gòu)。

18第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形3．計(jì)算機(jī)圖形的表示特點(diǎn)

在圖形系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)圖形是以指令的形式來(lái)存放的。計(jì)算機(jī)通過(guò)指令和數(shù)學(xué)公式來(lái)建立矢量的計(jì)算機(jī)圖形。

19第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2計(jì)算機(jī)圖形3．計(jì)算機(jī)圖形的表示特點(diǎn)矢量圖形式表示的計(jì)算機(jī)圖形特點(diǎn)：（1）圖形縮放不變形（2）局部編輯特性（3）存儲(chǔ)空間小

20第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像根據(jù)記錄方式的不同，圖像可以分為兩大類：模擬圖像和數(shù)字圖像，前者通過(guò)某種物理量（如光和電）的強(qiáng)弱變化來(lái)記錄圖像上各點(diǎn)的灰度信息，后者則是使用數(shù)字來(lái)記錄圖像灰度信息的。數(shù)字圖像是一種可以在計(jì)算機(jī)中顯示、編輯、保存和輸出的圖像。

第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像1．?dāng)?shù)字圖像處理2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示3．位圖圖像的表示特點(diǎn)4．矢量圖與位圖文件的對(duì)比

第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像1．?dāng)?shù)字圖像處理（1）主要研究?jī)?nèi)容：圖像信息的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理、輸出與顯示。（2）典型的應(yīng)用領(lǐng)域：遙感圖像處理、醫(yī)學(xué)應(yīng)用、圖像通信領(lǐng)域、安全保障領(lǐng)域、教學(xué)與科研領(lǐng)域。

第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示灰度是指圖像上各點(diǎn)處的顏色深淺程度的信息。對(duì)于單色黑白圖像來(lái)說(shuō)，灰度即是黑白程度等級(jí)；對(duì)于彩色圖像來(lái)說(shuō)，因?yàn)槿魏尾噬珗D像都可以分解成紅、綠、藍(lán)三種單色圖像，所以彩色圖像的灰度指的是這三種單色圖像的灰度。第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像2．灰度與圖像數(shù)據(jù)的表示數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)上是以位圖的形式存在的，位圖是一個(gè)矩形點(diǎn)陣，上面的每一個(gè)點(diǎn)被稱為像素。像素是數(shù)字圖像中的基本單位，一幅m×n大小的圖像由m×n個(gè)明暗不等的像素組成。實(shí)際上，像素所具有的明暗程度就是由灰度值(GrayLevel)來(lái)標(biāo)識(shí)的。

第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像3．位圖圖像的表示特點(diǎn)位圖圖像適合表現(xiàn)具有細(xì)致層次和豐富色彩等特點(diǎn)的圖像。位圖圖像文件較大，需消耗大量的存儲(chǔ)空間。位圖圖像的編輯也比較困難。位圖圖像缺乏靈活性。第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對(duì)比圖形圖像文件大致上可以分為兩大類：一類為位圖（又稱光柵或像素圖）文件；另一類稱為描繪類、矢量類或面向?qū)ο髨D形圖像文件。前者以點(diǎn)陣形式描述圖形圖像，后者是以數(shù)學(xué)方法描述的一種由幾何元素組成的圖形圖像。

第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對(duì)比類別矢量圖位圖表示原理用數(shù)學(xué)方法描述通過(guò)采樣、量化等步驟文件大小體積小體積大靈活性旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、傾斜等變換操作容易，且不變形、不失真操作不容易，易變形、失真色彩單一缺乏變化豐富逼真適用類型簡(jiǎn)單的幾何圖形較復(fù)雜的圖像（如照片）表3-1

第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對(duì)比（1）位圖文件的常見(jiàn)格式：PCX、TIFF、TGA、BMP、GIF、JPEG、PNG。（2）矢量圖文件的常見(jiàn)格式：WMF、EMF、EPS、DXF、SWF。

第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日BMP一種位映射存儲(chǔ)形式，不壓縮，Windows推薦格式JPGJPEG壓縮的文件格式，可調(diào)整壓縮比，失真率較小GIFGraphicsInterchangeFormat壓縮圖象交換格式,可存放多幅圖像，在Web瀏覽器中播放GIF動(dòng)畫PNG用于網(wǎng)絡(luò)傳輸而設(shè)計(jì)的圖像格式，可取代GIF和TIFEPS矢量繪圖軟件和排版軟件所使用的格式PSDPhotoshop專用文件格式，支持所有顏色模式以及圖層、參考線和Alpha通道等信息第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3數(shù)字圖像4．矢量圖與位圖文件的對(duì)比（1）圖形圖像格式是指計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)圖形圖像文件的方法，它們代表不同的圖形圖像信息——包括矢量圖形和點(diǎn)陣圖像。 （2）圖形圖像處理軟件通常會(huì)提供多種圖形圖像文件格式，每一種格式都有它的特點(diǎn)和用途。（3）在選擇圖形圖像文件的輸出格式時(shí)，應(yīng)考慮圖形圖像的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境。第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第三章圖形圖像處理技術(shù)3.2常用圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1JPEG

3.2.2JPEG2000第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于靜止的圖像，已有多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。ISO制定了JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)和JBIG（JoinBilevelImageGroup）標(biāo)準(zhǔn)，ITU制定了G3、G4等標(biāo)準(zhǔn)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，JPEG標(biāo)準(zhǔn)及其下一代的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用的最為廣泛。

第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2.1JPEGJPEG是關(guān)于靜止圖像編碼的聯(lián)合專家組名稱的縮寫。該專家組的任務(wù)是開(kāi)發(fā)一種用于連續(xù)色調(diào)的（黑白的或真彩色的）靜止圖像壓縮編碼的通用算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。JPEG標(biāo)準(zhǔn)可用于自然景象或任何連續(xù)色調(diào)圖像的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼。

第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2.1JPEG1．工作方式2．編碼算法3．壓縮效果

第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2.1JPEG1．工作方式（1）順序方式：圖像被分割為成行成列的小塊，編碼時(shí)由左而右、由上而下地逐行逐列對(duì)每個(gè)小塊進(jìn)行運(yùn)算，直到所有小塊都被編碼為止。（2）漸進(jìn)方式：整個(gè)圖像首先以一種低于最終質(zhì)量要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如分辨率或數(shù)據(jù)精度）進(jìn)行編碼，完成后再以較上次高一級(jí)的質(zhì)量要求進(jìn)行一次編碼，僅傳輸為改善質(zhì)量所需增加的那部分信息。

第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2.1JPEG2．編碼算法JPEG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種級(jí)別的編碼算法：基本系統(tǒng)（BaselineSystem