單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,請單擊鼠標左鍵換頁!,第2章 圖像的根本知識,.圖像都是以模擬圖像的形式存在，它們是由連續(xù)的有不同色彩及亮度等屬性的顏色點組成的要利用數(shù)字計算機處理模擬圖像，就必須將模擬圖像轉換為用數(shù)字方式表示的數(shù)字圖像文件，即所謂的數(shù)字圖像將模擬圖像轉換成數(shù)字圖像的過程稱為圖像數(shù)字化過程根據(jù)計算機系統(tǒng)處理圖像的特點，本章將從圖像文件的分類、屬性、色彩通道、色彩模式、層次及文件格式等方面介紹有關圖像的一些根本知識退出,2.1 圖像文件及其分類,2.2 圖像文件的屬性,2.3 圖像的色彩通道,2.4 圖像的色彩模式,2.5 圖像的層次,2.6 圖像文件的常見格式,2.1 圖像文件及其分類,.數(shù)字圖像是以計算機圖像文件的形式存在的根據(jù)計算機具有的處理圖像的特殊方式及各種類圖像本身具有的不同的表現(xiàn)形式與用途等因素，圖像文件一般可按計算機的存儲方式與圖像本身的顏色來進行分類按前者分有矢量格式與位圖格式，按后者分有黑白圖像、灰度圖像及彩色圖像1.按在計算機存儲方式分類,a.矢量格式(向量格式)是用一系列的繪圖指令與參數(shù)及數(shù)學式來表示一幅圖，如點、直線、矩形、圓以及一些復雜的曲線和曲面等。

見圖2-1常見的有.DXF、.3DS、.MAX、.WMF等處理矢量圖形的軟件通常稱為繪圖軟件Draw Program，常見的有AutoCAD、CorelDRAW以及Adobe II1ustrator等軟件矢量圖形有許多優(yōu)點:,(1)如對矢量格式的圖形移動、縮放、旋轉、復制、顏色的改變、線條粗細的變化等很方便2)可以將常見的圖形作為構成復雜圖形的根本元素預先繪制好，存儲在系統(tǒng)的圖形庫中加以利用3)另外，矢量圖形與設備的分辯率無關，一般可對矢量圖形進行任意縮放或變形而不影響其清晰度和光滑性等4)矢量圖形一般適合表示有規(guī)律的線條組成的圖形，如三維造型、工程圖或藝術字等b.位圖格式是直接描述像素點屬性的圖像文件格式計算機屏幕上圖像是由屏幕上發(fā)光點常稱像素構成，對每個點可用二進制數(shù)據(jù)來描述其顏色與亮度等屬性像素是構成點陣圖像的根本元素，它是離散的，就像是在繪圖紙上一樣排列成矩陣形式由連續(xù)區(qū)域內(nèi)的像素構成的圖像稱為點陣圖像，也稱位圖像全部像素形成的矩陣就構成位圖見圖2-2計算機存儲位圖圖像時，是存儲圖像各像素的位置和顏色數(shù)據(jù)等擴展名為.BMP、.TIF及.GIF等的是圖像文件用來繪制位圖圖像的軟件稱為畫圖軟件，如Photoshop等。

位圖適用于表示具有顏色、陰影、色調(diào)等的變化的圖像，如各類照片或繪畫作品等位圖放大后，其清晰度和光滑度都要受到影響見圖2-3與圖2-4位圖圖像中的水平方向上的像素個數(shù)和垂直方向上的像素個數(shù)決定了該幅圖像的分辨率如屏幕上顯示的圖像的分辨率為640480，表示其水平方向上有640個像素，垂直方向上有480個像素，那么屏幕上的總像素有640480=307200個像素，即有307200個發(fā)光點位圖圖像文件一般比矢量圖形文件要大影響位圖文件的大小的因素主要有兩個，即圖像的分辨率與位深2.按顏色分類,.圖像按顏色分有黑白圖像、灰度圖像及彩色圖像等a.黑白圖像是最簡單的一種圖像，它只包含黑白兩種信息，占用很少的存儲空間黑白圖像又可分為兩種不同的類型，即線條圖和半色調(diào)圖線條圖是一種簡單的黑白線條組成的圖像，包括如鉛筆或鋼筆的素描圖或如機械藍圖等單一顏色類的彩圖半色調(diào)圖是一種模擬灰度圖像的黑白圖見圖2-5b.灰度圖像除包含黑色和白色，還包含實際的灰色調(diào)見圖2-6c.彩色圖像包含豐富的圖像信息，在計算機中通常采用RGB紅、綠、藍三原色的模型來表示RGB三原色可以組合成世界上所有的顏色彩色圖像中的每個像素是用多個位來表示的，常用的是24-bit彩色圖像，它是由三個8-bit的RGB通道組成，可以記錄1670萬種色彩，這種圖像常稱為真彩色圖像。

2.2 圖像文件的屬性,圖像的屬性主要有圖像的分辨率、顏色、尺寸及存儲方式等，這些屬性確定了圖像的表現(xiàn)形式、操作方式及其適用領域等1.圖像的分辨率,.計算機不能直接處理連續(xù)的圖像信息，而只能處理離散的像素數(shù)字化設備的主要作用之一就是將信息分成可以進行獨立處理的單元，即像素像素作為圖像元素是可以用來度量圖像數(shù)據(jù)的最小單元計算機圖像是由像素點組成的，在同樣大小的面積上，組成圖像的像素點越多，圖像的清晰度就越高a.分辨率表示圖像數(shù)字信息的數(shù)量或密度；它與像素和網(wǎng)格特性有著直接的聯(lián)系，而像素與網(wǎng)格是掃描設備或輸出設備再現(xiàn)光柵圖像的根底成分顯示器是以像素的形式顯示圖像的例如一個14英寸的顯示器在寬與高方向上分別可顯示640與480個像素，而每個像素的寬度一般為1/72英寸，那么一般稱此時該顯示器分辨率為640480，或者說該顯示器的屏幕分辨率為72dpidot per inch 每英寸點數(shù)顯示器的分辨率可以在一定范圍內(nèi)作調(diào)整一般的圖像處理軟件均可以通過一定的算法調(diào)整圖像像素與屏幕像素的對應方式，以使圖像在屏幕上按一定的分辨率進行顯示如圖2-7所示為分辨率不同的兩幅圖像，左邊圖像的分辨率比右邊的高，顯得更清晰。

b.圖像的分辨率依據(jù)應用對象或環(huán)境的不同可以分為幾種類型或描述方式，如輸入掃描分辨率、光學分辨率、內(nèi)插分辨率、顯示器分辨率、圖像分辨率、輸出分辨率及打印機分辨率等圖像分辨率、顯示器分辨率及輸出分辨率等是圖像設計與處理中的重要參數(shù)1)輸入或掃描分辨率是指在每英寸或每厘米原始圖像上，一臺掃描設備可捕獲的信息量，它受掃描設備所具有的最高光學分辨率或內(nèi)插分辨率的限制2)光學分辨率指掃描儀或無膠片照相機的光學系統(tǒng)采樣的最大信息量或最高信息密度，對于掃描儀是指水平的每一英寸或厘米的信息量，對于數(shù)字照相機一般表示為一個固定的量3)內(nèi)插分辨率適用于輸入和輸出階段在輸入情況下，內(nèi)插分辨率是指掃描儀通過硬件或軟件算法可以模擬的最高信息密度4)顯示器分辨率指計算機屏幕一次可顯示的總信息量如1024768像素，或指顯示器在水平方向每一英寸的點數(shù)如72dpi顯示器分辨率影響使用者對圖像進行處理工作時的方便性及視覺效果，但不會影響圖像數(shù)據(jù)的輸出質量5)圖像分辨率指圖像中儲存的信息量，這種分辨率有多種衡量法，一種是以圖像水平和垂直方向上的像素點數(shù)量ppi來表示，如分辨率640480的圖像表示這幅圖像水平方向上有640個像素，垂直方向上有480個像素。

另外一種表示方法是以每英寸的像素dpi來衡量，如300dpi圖像分辨率表示圖像上每英寸有300個像素點6)輸出分辨率適用于打印或印刷，它表示將最終文件發(fā)送到激光照排機或打印機時所需的每英寸像素數(shù)ppi或dpi印刷復現(xiàn)方法、掛網(wǎng)約定、選定的輸出設備的分辨率等綜合在一起，可以決定圖像確實切的輸出分辨率7)打印機分辨率可用來度量輸出設備在水平和垂直方向可以產(chǎn)生的每英寸點數(shù)打印機或激光照排機的分辨率越高，它所產(chǎn)生的點就越小，圖像的色調(diào)就顯得越連續(xù)2.圖像的顏色與深度,a.圖像顏色是指圖像中所具有的最多的顏色種類圖像中的每一個像素都有其自己的顏色或灰度值，當像素很小且相鄰像素的顏色或色調(diào)變化不大時，圖像會顯示一種連續(xù)色調(diào)的視覺效果圖像中的細節(jié)由像素尺寸和色調(diào)可取范圍確定，而像素尺寸與分辨率有關，色調(diào)范圍是由掃描設備的動態(tài)范圍確定的b.圖像深度是指描述圖像中每個像素的數(shù)據(jù)所占的位數(shù)圖像的每一個像素對應的數(shù)據(jù)通常可以是1位bit或多位字節(jié)，用來存放該像素點的顏色、亮度等信息數(shù)據(jù)位數(shù)越多，所對應的顏色種數(shù)就越多圖像深度一般有1位、2位、4位、8位、16位、24位、32位及36位等幾種圖像顏色數(shù)與圖像深度有著密切的關系，即顏色數(shù)2圖像深度。

3.圖像的尺寸,a.圖像的尺寸是指圖像的長與寬，根據(jù)不同的需要，尺寸可以用不同的單位來度量，如可用像素點pixels的數(shù)量來表示顯示器屏幕上顯示的圖像的尺寸注意，描述顯示器分辨率的640640與描述圖像尺寸的640640是有不同含義的，前者表示屏幕一次可以顯示的總信息量而后者對圖像而言是確定的，如果利用圖像處理軟件改變該值，那么圖像本身就發(fā)生了變化圖像在顯示器上顯示的尺寸與圖像在打印機上輸出的尺寸是沒有直接關系的，它們分別與圖像本身的尺寸、顯示器的分辨率與尺寸及打印機的分辨率等有關一般在描述圖像的尺寸時常用dpidot per inch-每英寸的像素、inches英寸、cm厘米等來描述，它們之間可相互換算4.圖像文件的大小,圖像文件的大小確定圖像所需要的磁盤存儲空間，一般用計算機存儲的根本單位字節(jié)byte來度量不同色彩模式的圖像的每一像素所需要的字節(jié)數(shù)不同，如灰度圖像中的每一像素灰度用一個字節(jié)的數(shù)值表示；而彩色圖像中的每一像素一般最少用8個字節(jié)來度量圖像文件的大小主要受圖像分辨率、色彩數(shù)位深和圖像大小三個因素共同決定圖像分辨率也影響到圖像在屏幕上的顯示大小，如果在一臺設備分辨率為72dpi的顯示器上顯示的圖像的分辨率從72dni增大到144dpi且保持圖像尺寸不變，那么該圖像將以原圖像實際尺寸的2倍顯示。

5.色調(diào),指光所呈現(xiàn)的顏色，如紅、綠、黃等彩色圖像的色調(diào)決定于其在光照射下所反射的光的顏色一般來說，發(fā)光物體的色調(diào)決定于其本身的光譜組成，而非發(fā)光物體的色調(diào)決定于光源及物體本身的反射與透射性質6.飽和度,飽和度說明色彩的純度，它決定于物體反射或透射的特性飽和度用與色調(diào)成一定比例的灰度數(shù)量來表示，取值范圍通常是0%飽和度最底100%飽和度最高可見光中單色光是最飽和的色彩飽和度為最大時每一色相顯示最純的色光對于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，那么其顏色就越深，如深紅比淺紅的飽和度高高飽和度的彩色光在參加白色后會被沖淡，變成低飽和度的彩色光7.色度,色度是色調(diào)和飽和度的合稱，表示光的顏色及其深淺程度8.圖像的亮度,指圖像色彩的明暗程度，通常用0%最暗100%最亮間的值來表示亮度為零時即為黑，最大亮度是色彩最鮮明的狀態(tài)亮度是人眼對物體明暗強度的感覺，發(fā)光物體的亮度或非發(fā)光物體的反射度越高，那么色彩的亮度均會顯得越高9.比照度,指圖像中的明暗比照或變化，或是指亮度大小的差異2.3 圖像的色彩通道,.計算機屏幕上顯示的圖像的色彩通常是由紅Red、綠Green、藍Blue三種根本顏色混合而成的三種根本色按不同比例進行混合可以產(chǎn)生許多種顏色，每一種顏色所占的份量可以分別進行調(diào)整，為此，保存每一種顏色信息及對其可進行調(diào)整處理所提供的方式或途徑就是相應顏色的色彩通道。

如對由紅綠藍三種顏色光按不同比例混合而成的RGB圖像，計算機中保存的是此幅圖像中的三種顏色的數(shù)據(jù)，對應的就有紅綠藍三種顏色的通道和一個RGB通道由于應用的領域或方式的不同，根本顏色的種類也有不同，如在印刷過程中，彩色圖像一般是經(jīng)過四個印版來印刷，每個印版分別印刷青色Cyan、品紅Magenta、黃色Yellow及黑色Black一個通道即相當于印刷中的一個印版，每個通道保存一種顏色的數(shù)據(jù)CMYK圖像有青、品紅、黃及黑四種顏色的通道和一個CMYK通道顏色通道保存相應顏色的信息，RGB和CMYK通道均是一個混合通道，保存所有顏色的信息，而所見到的圖像是由幾個通道疊加在一起所產(chǎn)生的綜合效果，如RGB色彩模式的圖像就像是由三種顏色通道確定的光投射到屏幕上所產(chǎn)生的影像效果2.4 圖像的色彩模式,顏色一般分為兩類，即彩色與非彩色顏色可由某種色彩模式根據(jù)各種特性的幾種根本色彩光成分表示出來表示彩色特性的方法有許多，如RGB模式、CMYK模式、HSB模式及HLS模式等在計算機圖像處理系統(tǒng)中，根據(jù)各種需要或運用環(huán)境的不同也提供了相應的色彩應用模式如圖像的顏色可以由RGB三種。