圖形圖像處理

第八

章本章內容提要8.1圖形圖像的根本概念8.1.1圖形和圖像的區別圖形圖像兩者經常一起出現，常常被誤認為一個概念，其實，數字圖形和圖像兩者區別很大，這點在圖像格式上表現尤其突出；圖形一般指由各種可以運用數學方法生成的幾何造型構成的圖像，存儲的一般是表示繪制圖形的算法；圖像較多地指由非幾何造型構成的圖，一般可以理解為點的集合形式。下面是一個圖像處理過程示意圖

1、輸出設備顯示輸出設備CRT(cathode-ray-tube陰極顯示管)顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)液晶顯示器印刷輸出設備打印機彩色噴墨打印機彩色激光打印機繪圖儀8.1.2圖形圖像處理的硬件設備顯示卡〔見以下圖〕是圖像處理工作必備的裝置，它負責將CPU送來的影像資料處理成顯示器可以理解的格式，再送到顯示屏幕上形成影像。圖像處理工作中選用的顯示卡必須配備足夠的專用顯存和相應的圖形圖像處理加速芯片，具備一定圖像預處理能力，而不是僅單純的作為一個顯示接口設備。8.1.2圖形圖像處理的硬件設備8.1.2圖形圖像處理的硬件設備顯示卡示意圖

圖像處理用顯示卡一般由接口、顯卡芯片、顯存和RAMDAC(DigitalAnalogConverter)幾個局部組成。圖像數據必須通過4個步驟，最后才會到達顯示屏：〔1〕從總線(bus)進入顯卡芯片〔將CPU送來的資料送到顯卡芯片里面進行處理〕；〔2〕從videochipset進入videoRAM〔將芯片處理完的資料送到顯存〕；〔3〕從顯存進入DigitalAnalogConverter(DAC)〔顯示顯存讀取出數據再送到RAMDAC進行數據轉換的工作〕；〔4〕從DAC進入顯示器(Monitor)〔將轉換完的類比資料送到顯示屏〕。8.1.2圖形圖像處理的硬件設備2、采集設備掃描儀

平板掃描儀底片掃描儀滾筒掃描儀圖形圖像處理的硬件設備數碼照相機與數碼攝像機數碼相機是一種能夠進行拍攝，并通過內部處理把拍攝到的景物轉換成以數字格式存放的圖像的特殊照相機。與普通相機不同，數碼相機并不使用膠片，而是使用固定的或者是可拆卸的半導體存儲器來保存獲取的圖像。圖形圖像處理的硬件設備圖像采集設備所做的工作就是將來源于現實世界中的光信號轉換成計算機可以識別的數字信號。圖像輸出設備所做的工作那么是將這些數字信號再復原成人眼可以看的見的光信號。圖像處理過程那么是指圖像數字化輸入以后到數字化輸出以前的這一過程。因此，首先要解決數字圖像在計算機內的表示方法。圖像采集設備所做的工作就是將來源于現實世界中的光信號轉換成計算機可以識別的數字信號。圖像輸出設備所做的工作那么是將這些數字信號再復原成人眼可以看的見的光信號。圖像處理過程那么是指圖像數字化輸入以后到數字化輸出以前的這一過程。因此，首先要解決數字圖像在計算機內的表示方法。返回內容提要調色板返回內容提要調色板調色板由紅、綠、藍三種根本顏色實現調色，每種顏色被分成濃淡共256種級別〔0到255〕。不同的顏色值還具備色調〔色彩純度〕、飽和度〔色彩濃度〕、亮度〔色彩2暗程度〕等屬性，其取值范圍也對應為0到255。對紅、綠、藍三種根本色彩取不同值混合就可產生256×256×256=224種顏色，這就是真彩色。調色板返回內容提要返回內容提要數字圖像可分為兩個根本類型：點陣圖和矢量圖。1、點陣圖點陣圖就是由一個個具有色彩的點構成的圖，每個點的顏色由紅、綠、藍三基色的灰度值決定。典型的點陣圖像格式有：(1)psd格式：psd格式是Photoshop的默認格式返回內容提要(2)bmp格式：bmp格式是Windows及OS/2操作系統的標準圖像文件格式。bmp格式的文件可以用rle〔runlengthencoding，運行長度編碼〕的無損失壓縮方案進行壓縮(3)tiff格式：tiff的全稱為tagimagefileformat〔標記圖像文件格式〕，它是Macintosh和PC平臺上支持最廣泛的圖像格式(4)jpeg/jpg格式：jpeg的全稱時jointphotographicexpertsgroup〔聯合圖像專家組〕，它是目前最優秀的數字化攝影圖像的存儲方式。返回內容提要(5)eps格式：eps的全稱是encapsulatedpostscript格式。Postscript是由Adobe公司開發的打印機及其他輸出設備的頁面布局語言，現已成為桌面排版領域的工業標準，eps格式現在已開始用于圖像的存儲和交換。其最大特點是可以在排版軟件中以低分辨率預覽，而在打印時以高分辨率輸出。(6)gif格式：gif是graphicsinterchangeformat〔可交換圖像文件格式〕的縮寫。在用于彩色和灰度文件時，gif格式將文檔中的顏色數限制不超過256種。gif格式中單個像素只占用8位。通過位深的壓縮，gif文件將變得很小，因此它在web頁中得到了廣泛的應用。返回內容提要(7)raw格式：raw是現在流行的數碼相機常用的圖像格式，是直接讀取傳感器〔CCD〕上的原始記錄數據，也就是說這些數據尚未經過任何處理。(8)pdf格式：該格式是由Adobe公司推出的專為在線出版而制定的，它以PostscriptLevel2語言為根底，因此，可以支持矢量圖像和位圖圖像，并且支持超鏈接。該格式可以保存多頁信息，其中可以包含圖形和文本。返回內容提要〔9〕png格式：該格式支持24bit色彩〔256*256*256〕，壓縮不失真并支持透明背景和漸顯圖像的制作，所以稱它為傳統GIF的替代格式。在Web頁面中，瀏覽器支持的格式有jpg、gif和png。〔10〕tga格式：該格式支持32位軟件和8位α通道電視，是Windows與3DS進行圖形交換的格式。在實用中可以將動畫通過視頻軟件轉入電視。返回內容提要2、矢量圖矢量圖像，也稱為面向對象的圖像或繪圖圖像，使用直線和曲線來描述圖形，這些圖形的元素是一些點、線、矩形、多邊形、圓和弧線等。矢量文件中的圖形元素稱為對象。每個對象都是一個自成一體的實體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小和屏幕位置等屬性。由于每個對象都是一個自成一體的實體，所以可以在維持它原有清晰度和彎曲度的同時，屢次移動和改變它的屬性，而不會影響圖例中的其它對象。這些特征使基于矢量的程序特別適用于圖例和三維建模，因為它們通常要求能創立和操作單個對象。

返回內容提要典型的矢量圖像格式有：(1)swf格式：利用Flash我們可以制作出一種后綴名為swf〔ShockwaveFormat〕的動畫，這種格式的動畫圖像能夠用比較小的體積來表現豐富的多媒體形式。在圖像的傳輸方面，不必等到文件全部下載才能觀看，而是可以邊下載邊看，因此特別適合網絡傳輸。(2)wmf格式：wmf(Metafile)是一種矢量圖形格式，Word中內部存儲的圖片或繪制的圖形對象屬于這種格式。無論放大還是縮小，圖形的清晰度不變，wmf是一種清晰簡潔的文件格式。返回內容提要(3)svg格式：svg為ScalableVectorGraphics，意思為可縮放的矢量圖形。它是基于XML〔ExtensibleMarkupLanguage〕，由WorldWideWebConsortium〔W3C〕聯盟進行開發的。用戶可以直接用代碼來描繪圖像，可以用任何文字處理工具翻開svg圖像，通過改變局部代碼來使圖像具有互交功能，并可以隨時插入到HTML中通過瀏覽器來觀看。svg文件比jpeg和gif格式的文件要小很多，因而下載也很快。返回內容提要(4)emf格式：emf〔EnhancedMetafile〕是微軟公司為了彌補使用wmf的缺乏而開發的一種Windows32位擴展圖元文件格式，也屬于矢量文件格式，其目的是欲使圖元文件更加容易接受。(5)dxf/dwg/dwf格式：這三種格式都是AutoCAD中的矢量文件格式，它們以ASCII碼方式存儲文件，在表現圖形的大小方面十分精確。許多軟件都支持dxf格式的輸入與輸出。返回內容提要返回內容提要數字圖像范圍返回內容提要分形圖像(數學函數生成的圖像)返回內容提要數字圖像的表示形式

1、二值圖像：一幅圖像用數字0和1表示，如我們常見的黑白圖像，下面是黑白圖像的表示與效果圖返回內容提要2、灰度圖像，將從黑到白的變化劃分為256種情況，像我們所見到的黑白照片返回內容提要3、彩色圖像，將一幅圖像中的每個點分別用紅、綠、藍三種根本顏色描述，在顯示的時候實現疊加從而得到返回內容提要數字圖像處理方法1、銳化處理想要使圖像中的物體輪廓變得更清楚，與周圍環境的差異更大，可以對圖像做銳化處理。銳化處理的根本原那么是：為要處理物體輪廓上的點增加灰度值。其根本方法是：先將要處理的點的灰度值分別與周圍8個點的值相減，在將相減后得到的結果和作為灰度值與該點原來的灰度值相加作為該點新的灰度值。下面是銳化處理效果比照示意圖返回內容提要2、平滑處理想要去掉圖像中的雜質、雪花點，可以對圖像做平滑處理〔如以下圖〕。平滑處理的根本原那么是：將圖像中出現的異常點去掉或弱化。其根本方法是：將要處理的點的灰度值與周圍8個點的值排序取中間大小的那個值或平均值作為該點新的灰度值。返回內容提要3、目標提取腐蝕處理和膨脹處理返回內容提要4、壓縮變換壓縮一般是為了消除一幅圖像中存在數據冗余和主觀視覺冗余，通過改變圖像的描述方式，來實現圖像的壓縮。無損壓縮：該方式通過改變對信息的表述方法來提高圖像的編碼效率，其壓縮率一般不高，但可以保證接收方獲得的信息與發送方相同。有損壓縮：該方式采用忽略視覺不敏感的局部以提高壓縮率方法。如DCT變換編碼的設計思想就是希望在接收方不產生誤解的前提下進行一定的信息喪失。有損壓縮與解壓過程如以下圖所示：

返回內容提要有損壓縮與解壓過程與效果示意圖

8.3常用圖形圖像處理軟件目前，各種圖形圖像處理軟件可謂百花齊放，針對于不同的應用領域，具有代表性的圖形圖像處理軟件有Photoshop、AutoCAD、3DMAX、Flash等。8.3.1PhotoshopPhotoshop界面Photoshop的相關概念選擇：這個概念是相當廣泛的，將屏幕上某處選擇，那么該選擇反白顯示，移動該區域時，其中的內容一并移動，同時在原始位置留下空白。作為一個圖像處理軟件，Photoshop將“選擇〞變成一個獨立的實體，即“層〞(Layer)。通道：也類似一個層，我們可稱之為通道層。一個通道層同一個圖像層之間最根本的區別在于：圖層的各個像素點的屬性是以紅綠藍三原色的數值來表示的，而通道層中的像素顏色是由一組原色的亮度值組成的。Photoshop常用圖像處理的特技效果

Photoshop常用圖像處理的特技效果Cutout〔彩紙剪切濾鏡〕效果比照圖Fresco〔壁畫〕效果比照圖Photoshop常用圖像處理的特技效果PlasticWrap〔塑模封裝〕效果比照PaintDaubs〔繪畫涂抹〕效果比照Photoshop常用圖像處理的特技效果PosterEdges〔海報邊緣〕效果比照圖RoughPastels〔粗糙蠟筆紋理覆蓋〕效果比照圖8.3.2AutoCAD

8.3.2AutoCAD

AutoCAD是目前世界上應用最廣的CAD軟件，市場占有率位居世界第一。AutoCAD軟件具有如下特點：善的圖形繪制功能強大的圖形編輯功能用多種方式進行二次開發或用戶定制多種圖形格式的轉換，具有較強的數據交換能力支持多種硬件設備支持多種操作平臺具有通用性、易用性，適用于各類用戶AutoCAD啟動主界面8.3.3MayaMAYA作品8.3.4FlashFlash〔見圖8.30〕