第4章多媒体技术与应用图像处理教程

4.1图像技术基础4.2图像数字化过程4.3图像文件基本格式及转换4.4图像处理软件Photoshop4.5图像处理实例学习目标1.掌握图像技术的概念及基本原理2.了解色彩原理及色彩模型3.知道图像文件的转换4.掌握Photoshop图像处理的基本技术与方法5.能应用Photoshop软件处理简单的图像4.1图像技术基础多媒体图像处理又称之为数字图像处理或计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字格式并利用计算机对其进行处理的过程。图像，色彩是图像处理的基础，下面从色彩基础，色彩模型，图像的基本属性，图像分类4个方面来简单叙述图像技术基础。4.1.1色彩基础色彩一般分为无色彩和有色彩两大类。无彩色有彩色是指白，灰，黑等不带颜色的色彩，即反射白光的色彩。有彩色是指红，黄，绿等带有颜色的色彩。色彩的基本要素是颜色的基本特征，指一种颜色区别与其它颜色的最基本和最显著的特征。相色明度纯度是指色彩的明暗程度。取值范围为0-256，即白色和黑色。对于同一色相，明度可能不同，色彩的明度和亮度是由区别的。亮度是指物体表面反射色彩的光亮程度，而明度是人们对色彩明暗程度的感知，它以亮度为基础，去不等同于亮度。是指色彩的饱和程度，即某种颜色含改颜色的量值。纯度增加，亮度增加，相当于在颜色中增加白色；纯度降低，颜色变暗，相当于在颜色中增加黑色。4.1.2色彩模型RGB颜色模式索引色彩模式灰度颜色模式位图颜色模式CMYK颜色模式Lab颜色模式HSB颜色模式4.1.2色彩模型RGB颜色模式索引色彩模式灰度颜色模式位图颜色模式就是黑白模式,它只能用黑色白色来表示图像.只有灰度模式可以转为位图模式.就是用0-255的不同灰度值来表示图像,它可以表示从黑到白的整个系列灰色色调.就是用0-256来表示图像.图象占硬盘空间较少,质量不高,适用于多媒体动画和网页图像制作就是以红,黄,蓝为原色的色彩模式,产生颜色的方法为加色法,没有光时为黑色,加入RGB的光产生颜色,每一色都有0-255中亮度变化,光亮最大时为白色.4.1.2色彩模型CMYK颜色模式Lab颜色模式HSB颜色模式就是针对印刷设计出的一种色彩模式.由品红,品黄,品蓝,黑色组成.当颜色相互叠加后产生黑色,反之为白色,成为减色法.就是通过2个色调参数A(由绿到红的光谱变化),B(由蓝到黄的光谱变化)和一个光亮强度(0-100)来控制色彩.当RGB和CMYK转换时需先转换为Lab模式来减少转换中的损耗.就是将色彩分为色相,饱和度,亮度,其颜色沿着0-360度的色环来进行变换,只有在色彩编辑时才可以看到这种色彩模式.4.1.3图像的基本属性伪彩色图像是是把像素值当作彩色查找表的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的r，g，b强度值，用查找出的r，g，b强度值产生的彩色称为伪彩色。分辨率像素深度真彩色、伪彩色与直接色经常遇到的分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目.图象分辨率是指组成一幅图象的像素密度,也就是水平和垂直的像素来表示的,即没一英寸多少点表示数字化图象的大小.指存储每个象素所用的位数，图像深度用来确定彩色图像的每个像素可能有的颜色数。真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有r，g，b三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。真彩色图通常是指r：g：b=8:8:8，即图像的颜色数等于2的24次方，也常称为全彩色(fullcolor)图像。每个像素值分成r，g，b分量，每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的r，g，b强度值产生的彩色称为直接色。4.1.4图像的分类一、位图位图又称为点阵图像，它是连续色调图像最常用的电子媒介。在计算机中，它是将屏幕上的图像分成若干点阵（像素），每个像素都被分配一个特定的屏幕位置参数和颜色值，许许多多不同色彩的像素组合在一起，便构成了一幅图像。矢量图二、矢量图与点位图相比，显示点位图文件比显示矢量图文件要快；矢量图侧重于“绘制”、去“创造”，而点位图偏重于“获取”、去“复制”；矢量图和点位图之间可以用软件进行转换，由矢量图转换成点位图采用光栅化(rasterizing)技术，这种转换也相对容易。4.2图像数字化过程压缩编码量化采样采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，采样的结果就是通常所说的图像分辨率。量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。就是采用编码技术来压缩其信息量4.2图像数字化过程4.2.1图像的采样采样时，对于黑白图像，得到各个像素点的亮度值；而彩色图像的每个像素点则分解成R、G、B三种基色，每一种基色的数据代表特定的颜色强度，当这三种基色的数据在计算机中重新混合时又显示出原来的颜色。图像的采样涉及到图像的分辨率这一概念，它是影响数字图像质量的重要因素，不同采样精度所获得的图像分辨率不同，采样后，图像分辨率就表示数字化图像尺寸的大小。4.2图像数字化过程4.2.2图像的量化采样后得到的亮度值（或色彩值）在取值空间上仍然是连续值。把这些连续量表示的像素值离散化为整数值的操作叫量化。图像量化实际就是将图像采样后的样本值的范围分为有限多个区域，把落入某区域中的所有样本值用同一值表示，是用有限的离散数值量来代替无限的连续模拟量的一种映射操作。在量化时所确定的离散取值个数称为量化级数，表示量化的亮度值（或色彩值）所需的二进制位数称为量化字长，也称图像深度。4.2图像数字化过程3.2.2图像的量化一个黑白图像（灰度图像），若只有黑白之分，则可用“0”或“1”两个值来表示，量化级数为2，量化字长为1。当量化字长为8时，可表示256级的灰度值。1位（2色）2位（4色）4位（16色）8位（256色）对于单色灰度图像，只有一个位平面。彩色图像若用RGB三个分量来表示，则有三个位平面，其颜色深度为该图像的所有位平面的颜色深度之和。4.2图像数字化过程4.2.3图像的编码与压缩图像的编码，就是按照一定的格式把图像经过采样和量化得到的离散数据记录下来。图像中的分辨率越高，图像的深度越大，则图像的数据量就越大。一幅未经压缩的数字图像的数据量为：图像数据量=图像的分辨率×图像深度/8数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用压缩技术进行编码，减少图像信息的数据量。压缩编码技术是实现图像传输与存储的关键。常用的图像压缩编码有预测编码和变换4.3.1图像文件基本格式PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式ScitexCT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式PNG格式GIF格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）是由CompuServe公司为了制定彩色图像传输协议而发的图像格式文件。它最多只能支持256种颜色的调色板，通常用于以较大色块而非连续色阶呈现的图像。在多媒体制作和网页制作中经常用到这种格式的文件。GIF格式已成为主页图片的标准格式，除了它的文件较小，可以减少下载时间外，另外有3个主要特点：（1）交错显示（2）透明（3）动画效果是为了替代GIF格式,专门为WEB创造的.常用于超文本至标语言方式显示索引彩色图象,广泛应用于INTERNET和其他在线服务.PNG格式不仅限于256色.BMP文件是Windows使用的标准图像文件格式，Windows系统的图标和背景都采用这种格式。BMP是一种典型的位映射存储形式，它支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式。BMP格式4.3.1图像文件基本格式TIFF格式JPEG格式PCX格式JPEG是按图像专家联合组制订的压缩标准DCT来压缩存储的图像文件格式，JPEG使用一种有损压缩算法，但是损失很小，以至于人们很难察觉。用户可以根据自己的需要选择JPEG文件的压缩比。JPEG图像文件格式是目前应用范围非常广泛的一种图像文件格式。TIFF（TagImageFileFormat）称为标记图像文件格式。它是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌面出版系统研制开发的较为通用的图像文件格式PCX是为Zsoft公司研制开发的图像处理软件PCPaintbrush设计的文件格式。PCX图像文件格式与特定图形显示硬件有关。PCX文件在存储时都要经过RLE压缩，读写PCX时需要一段RLE编码和解码程序。4.3.1图像文件基本格式PDF格式PICT格式ScitexCT格式TGA格式在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式支持灰度级图象,RGB图象,CMYK图象是ZSOFT公司的PCPAINTBRUSH图象软件所支持的格式.由文件头和图象数据构成.4.3.1图像文件基本格式PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式ScitexCT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式ScitexCT格式TGA格式4.3.1图像文件基本格式PDF格式PICT格式TIFF格式JPEG格式BMP格式PNG格式GIF格式PCX格式ScitexCT格式TGA格式4.3.2图像文件格式转换1.利用图像编辑软件图像编辑软件(如Windows自带的“画图”程序、Photoshop等)支持且能处理绝大部分格式的图像。2.利用图像格式转换软件图像格式转换软件较常用的有GIF2SWF2.5汉化版、QuickConvertV2.3.0、MagicImg2AniV1.1汉化版和ZTonicImageCocoonV1.60.54.图像处理软件Photoshop4.4.1Photoshop概述Photoshop是平面图像处理业界霸主Adobe公司推出的跨越PC和MAC两界首屈一指的大型图像处理软件。Photoshop支持众多的图像格式，对图像的常见操作和变换做到了非常精细的程度，使得任何一款同类软件都无法望其颈背;它拥有异常丰富的插件(在Photoshop中叫滤镜)。4.4.2图像文件基本操作1.新建图像文件新建文件-photoshop新建窗口2.存储图像文件3.打开图像文件调整图像大小:图像-图像大小调整画布大小:图像-画布大小4.4.3图像基本编辑操作1.图像的选取（Photoshop图像选区）(1)选框工具组选框工具组样式列表(2)套索工具组(3)魔棒工具与“色彩范围”命令魔棒工具组使用魔棒工具可以选取图像中颜色相同或相似的图像区域，方法如下：用鼠标单击需要选取图像区域中的任意一点，附近与它颜色相同或相似的区域便会自动被选取。2.编辑选区(1)移动选区(2)增减选区(3)扩大或缩小选区(4)羽化选区(5)取消选择和重新选择(6)反选选区(7)变换选区(8)存储和载入选区3.图层的基本操作图层面板工具栏(1)新建图层(2)复制和删除图层(3)移动图层的排列顺序(4)链接图层(5)合并图层图层的基本操作4.编辑图像删除图像复制图像移动图像4.4.4图像高级编辑操作蒙版通道路径滤镜1.滤镜滤镜工作组(1)扭曲1）切变扭曲滤镜子菜单切变对话框2）扩散亮光扩散亮光滤镜能使图像产生光热弥漫的效果，常用来表现强烈的光线和烟雾效果。3）挤压挤压滤镜可以使全部图像或选区图像产生向外或向内的挤压变形效果，主要利用图4-23中的“数量”选项来实现。在这里，数量指的是调整挤压程度，其取值范围为-100%～+100%，取正值时使图像向内收缩，取负值时使图像向外膨胀。图4-23挤压对话框4）旋转扭曲旋转扭曲滤镜可产生旋转风轮效果，旋转中心为物体的中心，常用于制作漩涡效果5）极坐标极坐标滤镜可以将图像从直角坐标系转化成极坐标系或从极坐标系转化成直角坐标系，产生一种图像极端变形效果6）水波水波滤镜可产生类似水面上起伏的水波纹和旋转效果，