数字图像处理其中的第4部分学习使用.ppt

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1、第4章 数字图像处理,本PPT来源网络，给我学习帮助很大。,学习目标,了解图象的表示掌握图像数据压缩编码常用算法的基本原理了解常用图形、图像文件的基本格式及特点理解静态图像压缩标准JPEG的工作原理和实现技术了解图像信息获取的基本原理和方法掌握用Photoshop处理图像的基本方法,学习内容,第1节 图像处理概述第2节 数字图象第3节 静态图象压缩标准与图像文件格式 第4节 图像的获取技术第5节 图像处理软件,第3节 静态图象压缩标准与图像文件格式,JPEG简介静止图像编码国际标准JPEGJPEG2000图像压缩标准图形和图像文件格式,JPEG简介,JPEG（Joint Photographi

2、c Experts Group）是联合图像专家小组的英文缩写，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上的彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图象数据压缩标准，既可用于灰度图象又可用于彩色图象。目前JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法：采用以离散余弦变换DCT为基础的有损压缩算法；采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图象与原始图象相比较，非图象专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。JPEG算法与彩色空间无关。JPEG算法处理的彩色图像是单独的彩色分量

3、图像，因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据，如RGB、YCbCr和CMYK。,JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视角系统的特性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息。,（1）使用正向离散余弦变换（FDCT）。（2）使用加权函数对DCT系数进行量化。（3）使用哈夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。,静止图像编码国际标准JPEG,1）JPEG基本系统2）FDCT和IDCT3）量化与反量化4）对量化系数的处理和组织5）编码6）应用举例,1）JPEG基本系统以8*8的图像块为基本单位进行编码；将RGB转换为亮度-色调-饱和度系统，并重新采样；,压缩编码过程,解压缩编

4、码过程,YIQ（NTSC制）与YUV（PAL制）Y：指颜色的明视度、亮度、灰度值；I或U：指色调；Q或V：指饱和度。Y=0.299R+0.587G+0.114BQ=0.211R-0.523G+0.312BU=0.148R-0.289G+0.473B,JPEG编码思想,思想：人对亮度比对色彩敏感，在光线不足的情况下，所观察物体都是黑白的。因此可以对色调和饱和度做粗略处理。方法：对8*8图像块矩阵，Y成分数据不变，U每2*2个数据求平均，V每2*1个数据求平均。称为YUV421系统。除此,还有YUV422,411,420等系统.,2）FDCT与IDCT思想：人眼对低频数据比对高频数据敏感。FDCT

5、 为前向离散余弦变换,JPEG标准不规定FDCT和IDCT的算法。方法:,（1）首先把一幅图像划分成一系列的图像块，每个图像块包含88个像素。如果原始图像有640480个像素，则图片将包含80列60行的方块。如果图像只包含灰度，那么每个像素用一个8比特的数字表示。因此可以把每个图像块表示成一个8行8列的二维数组。数组的元素是0255的8比特整数。离散余弦变换就是作用在这个数组上。,(2)如果图像是彩色的，那么每个像素可以用24比特、相当于三个8位比特的组合来表示。因此，可以用三个8行8列的二维数组表示这个88的像素方块。每一个数组表示其中一个八位比特组合的像素值。离散余弦变换作用于每个数组。,

6、DCT变换是做什么的？,简单的说，是用一个8行8列的二维数组产生另一个同样包含8行8列二维数组的函数，也就是说，把一个数组通过一个变换，变成另一个数组。如图下图所示，对每个图像块做离散余弦变换。通过DCT变换可以把能量集中在矩阵左上角少数几个系数上。,f(i,j)经DCT变换之后得到F(i,j)，其中F(0,0)是直流系数，称为DC系数，其他为交流系数，称为AC系数。,2023/10/14,13,假设离散余弦变换的数组如下：,3）量化与反量化思想：将每个DCT系数除以各自量化步长并四舍五入后取整，得到量化系数。JPEG系统分别规定了亮度分量和色度分量的量化表，显然色度分量相应的量化步长比亮度分

7、量大。,为了达到压缩数据的目的，DCT系数需做量化。量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化，这是一个多到一映射的过程。量化的目的是减小非0系数的幅度以及增加0值系数的数目，在一定的主观保真的前提下，丢掉那些对视觉效果影响不大的信息，量化是图像质量下降的最主要原因。,4)对量化系数的处理和组织思想：JPEG采用定长和变长相结合的编码方法。直流系数：通常相邻8*8图像块的DC分量很接近，因此JPEG对量化后的直流分量采用无失真DPCM编码。通常JPEG要保存所需比特数和实际差值。交流系数：经过量化后，AC分量出现较多的0。JPEG采用对0系数的行程长度编码。而对非0值，则要保存所需数和实际值

8、。,2023/10/14,16,用色度量化表进行量化，也就是用数组F中的各元素分别除以量化数组中的相应元素。,2023/10/14,17,以上是编码时对图像块的正向离散余弦变换和量化过程，解码的时候要进行逆量化和逆向离散余弦变换，并且在逆向离散余弦变换之后，对重构图像中的每个样本数据加了128，最后得到重构图像样本：,5）编码对于直流系数的差值，采用Huffman编码。JPEG标准为亮度和色度分量分别拟定了Huffman码表。对于交流系数的行长，采用Huffamn编码。同样JPEG标准为亮度和色度分量分别拟定了Huffman码表。计算每像素的平均比特称为码率。0.250.50图像质量中等，满足

9、某些应用0.500.75质量好，满足多数应用0.751.50极好，满足大多数应用1.502.0与原始图像质量一样,编码过程,Z字形排序。对于量化后的二维数组，我们还要对其进行线性化，然后再进行压缩加以传输。一个合理的线性化方法可能是一次传输Q的一行。由于出现这么多的0，可以使用行程编码。这是可行的，但还有更好的方法。直流系数的编码。88图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个特点，一是系数的数值比较大，二是相邻88图像块的DC系数值变化不大。根据这个特点，JPEG算法使用了差分脉冲调制编码（DPCM）技术，对相邻图像块之间量化DC系数的差值进行编码,（3）交流系数的编码。量化AC系数的

10、特点是164矢量中包含有许多0系数，并且许多0是连续的，因此可以使用非常简单和直观的游程长度编码（RLE）对它们进行编码。JPEG使用了1个字节的高4位来表示连续0的个数，而使用它的低4位来表示编码下一个非0系数所需要的位数，跟在它后面的是量化AC系数的数值。（4）熵编码。使用熵编码还可以对DPCM编码后的直流DC系数和RLE编码后的交流AC系数作进一步的压缩。在JPEG有损压缩算法中，使用哈夫曼编码器来减少熵。,JPEG编码的最后一个步骤是把各种标记代码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数据，这样做的目的是为了便于传输、存储和译码器进行译码，这样组织的数据通常称为JPEG位数据流。,编码比特率

11、与质量因子通常在图像传输时要求固定比特率，JPEG通过设定一个质量控制因子Q，在量化时用该因子与量化表中的量化步长相乘作为实际的量化步长。要求较高比特率时，Q取较小值如0.1；否则取大值。Q与比特流一起传送给解码端。,6)静止图像编码国际标准JPEG应用举例,Lenna图像的一个8*8方块,只举亮度块为例.,每个图像块包含88个像素。原始图像有640480个像素，则图片将包含80列60行的方块。,经过FDCT后的变换系数矩阵,根据亮度量化表量化后得到的量化系数矩阵,假设上一编码块的直流量化系数为77，则直流差值为2。则该图像块编码为,反量化,2023/10/14,27,反变换,压缩率9.2,压

12、缩率18.4,压缩率51.6,JPEG 2000,JPEG静止图像压缩标准,具有中端和高端比特速率上的良好的速率畸变特性，但在低比特率范围内，将会出现很明显的方块效应，其质量变得不可接受。JPEG不能在单一码流中提供有损和无损压缩，并且不能支持大于6464 K的图像压缩。同时，尽管当前的JPEG标准具有重新启动间隔的规定，但当碰到比特差错时图像质量将受到严重的损坏。JPEG 2000是JPEG工作组制定的并于2000年底陆续公布的基于JPEG标准的最新的静止图像压缩编码的国际标准，它之所以比JPEG标准优越，主要是不再采用离散傅立叶变换DCT算法为主的编码方法，改用以DWT（Discrete

13、Wavelet Transformation，离散小波变换算法）为主的多解析编码方法。,它与JPEG的基本系统相比有以下的优点：（1）既支持有损压缩，也支持无损压缩方式。（2）在压缩时，可指定图片感兴趣的区域，并指定压缩质量；在解压缩时，对这些区域指定解压缩顺序及解压缩质量。因为子波在时域及频域上具有局域性，有可能完全恢复或以高分辨率恢复图像的某个局部。（3）在高压缩比下，仍能保持较高的图像质量。在类似质量的前提下，JPEG 2000的压缩比比JPEG高10%30%。,JPEG 2000主要由6个部分组成：第一部分，图像编码系统，它是标准的核心系统。第二部分，扩展系统，在核心系统上添加一些功能

14、。第三部分，运动JPEG 2000，针对运动图像提出的解决方案。第四部分，兼容性。第五部分，参考软件。第六部分，复合图像格式，主要是针对印刷和传真应用。,（4）支持渐进式传输，即开始时显示一个模糊、不清晰且质量低的图像，随着数据进一步被接收，图像清晰度和质量逐步提高，最后显示出一个高清晰度且高质量的图像。JPEG 2000在节约和充分利用有限带宽方面显得更加优越。（5）在有限带宽上进行文件传输时，有很强的纠错能力，在用户指定文件尺寸时，能保证较高的再现图像质量，以致在无线领域得到广泛应用。（6）可对编码流进行随机访问和处理，因为它的块编码是独立的，且编码流具有包裹式结构。（7）使用Alpha通

15、道，以满足图形艺术和Internet的发展和需求；（8）在彩色图像处理方面，JPEG 2000可处理256个通道的信息。,2023/10/14,32,JPEG与JPEG 2000的性能比较,常用图形、图像文件的格式,计算机包含两种类型的图形格式：矢量图（Vector Based Image）和位图（Bit Mapped Image）。矢量图(图形)主要用于工程图、白描图、图例、卡通漫画和三维建模等。位图是直接量化的原始图像信号形式,图像的最小单位是像点,用于表现自然影像。通过软件，矢量图很容易转化为位图，而位图转化为矢量图则需要复杂而庞大的数据处理。,位图与矢量图的不同点：,1）位图的容量一般

16、较大，与图的尺寸和颜色有关；矢量图一般较小，与图的复杂程度有关。2）位图的文件内容是点阵数据；矢量图的文件内容是图形指令。3）位图的显示速度与土的容量有关；矢量图的显示速度与图的复杂程度有关。4）从应用特点看，位图适于“获取”和“复制”，表现力丰富，但编辑较复杂；矢量图易于编辑，适于“绘制”和“创建”，但表现力受限。,2023/10/14,35,文件头的主要内容包括产生或编辑该图像文件的软件信息以及图像本身的参数。文件体主要包括图像数据以及色彩变换查找表或调色板数据。这部分是文件的主体，对文件容量的大小起决定作用。文件尾可包含一些用户信息。,位图文件结构示意,位图的文件结构,BMP图像文件格式

17、,是微软公司为其Windows环境设置的标准图像格式。Windows系统软件中内含了一系列支持BMP图像处理的API函数。非压缩格式是BMP图像文件所采用的一种通用格式。两种压缩方式：如果图像为16色模式，则采用RLE4压缩方式；若图像为256色模式，则采用RLE8压缩方式。可以存储单色、16色、256色以及真彩色4种图像数据。,GIF图像文件格式,是最早由CompuServe公司于1987年制定的标准，主要用于网络图形数据的在线传输和存储。GIF提供了足够的信息并很好地组织了这些信息，使得许多不同的输入输出设备能够方便的交换图像。它最多支持8位（256种颜色），图像的大小最多是64K64K个

18、像点。GIF的特点是LZW压缩、多图像和交错屏幕绘图。,JPEG图像文件格式,JPEG（Joint Photographic Experts Group）图像格式是一种比较复杂的文件结构和编码方式的文件格式。它是用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，在获得极高压缩率的同时能展现十分丰富和生动的图像，适用于在Internet上作图像传输。JPEG文件格式具有以下特点：适用性广，大多数图像类型都可以进行JPEG编码；对于数字化照片和表达自然景物的图片，JPEG编码方式具有非常好的处理效果；对于使用计算机绘制的具有明显边界的图形，JPEG编码方式的处理效果不佳。,TIFF图像文件格式,是一种通用的

19、位映射图像文件格式。TIFF文件格式具有以下特点：支持从单色到32位真彩色的所有图像；适用于多种操作平台和多种机器，如PC机和Macintosh机；具有多种数据压缩存储方式等。,PNG图像文件格式,是20世纪90年代中期开发的图像文件格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。PNG用来存储彩色图像时其颜色深度可达48位，存储灰度图像时可达16位，并且还可存储多达16位的Alpha通道数据。PNG文件格式具有以下特点：流式读写性能、加快图像显示的逐次逼近显示方式、使用从LZ77派生的无损压缩算法以及独立于计算机软硬件环境等。,PSD图像文件格式,是

20、Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式。PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”，它里面包含有各种图层、通道、蒙板等多种设计的样稿，以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。,2023/10/14,42,ZSOFT公司在开发图像处理软件Paint Brush时开发的一种格式，存储格式从1位到24位，它是经过压缩的格式，占用磁盘空间较少。它主要与商业性PC-Paint Brush图像软件一起使用。PCX文件可以分成三类：各种单色PCX文件、不超过16种颜色的PCX文件、具有256颜色的PCX图像文件。由于该格式出现的时间较长，并且具有压缩及全彩色的能力，所以P

21、CX格式现在仍十分流行。,PCX图像文件格式,2023/10/14,43,常见的位图文件格式,常见的矢量图格式,（1）WMF文件格式：是常见的一种图元文件格式，是它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形往往较粗糙。WMF文件的扩展名为.wmf。（2）EMF文件格式：是微软公司开发的一种Windows 32位扩展图元文件格式。其总体目标是要弥补使用WMF的不足，使得图元文件更加易于接受。EMF文件的扩展名为.emf。,2023/10/14,45,（3）EPS文件格式：是用PostScript语言描述的一种ASCII码文件格式，即可以存储矢量图，也可以存储

22、位图，最高能表示32位颜色深度，特别适合PostScript打印机。（4）DXF文件格式：是AutoCAD中的矢量文件格式，它以ASCII码方式存储文件，在表现图形的大小方面十分精确。DXF文件可以被许多软件调用或输出。DXF文件的扩展名为.dxf。,（5）SWF（Shockwave Format）文件格式：是二维动画软件Flash中的矢量动画格式，主要用于Web页面上的动画发布。目前，已成为网上动画的事实标准。SWF文件的扩展名为.swf。,2023/10/14,46,把自然的影像转换成数字化图像的过程叫做“图像获取过程”，图像获取过程的实质是进行模/数（A/D）转换，即通过相应的设备和软件

23、，把作为模拟量的自然影像转换成数字量。图像获取的一个重要途径是使用专用计算机扩展设备，如扫描仪、数码照相机等对图像进行获取。除硬件设备外，还需要设备驱动程序、图像处理工具等软件。图像的处理须通过图像处理软件完成，目前使用最广泛的是专业图像处理软件Photoshop 7.0。,第4节 图像的获取与处理,2023/10/14,47,图像的获取途径主要有两个：（1）利用彩色扫描仪和数码照相机等设备进行模/数转换。对于收集的图像素材，如印刷品、照片以及实物等，使用彩色扫描仪对照片和印刷品进行扫描，经过少许的加工后，即可得到数字图像。使用数码照相机可直接拍摄景物，再传送到计算机中进行处理。（2）从数字图

24、像库或网络上获取图像。数字图像库通常采用光盘作为数据载体，多采用PCD文件格式和JPG文件格式。其中，PCD文件格式是Kodak公司开发的PhotoCD光盘格式；JPG文件格式是压缩数据文件格式。国际互联网络的某些网站也提供合法的图片素材，有些需要支付少量的费用。,图像获取的途径,2023/10/14,48,用扫描仪获得高质量的图像依靠正确的扫描方法、设定正确的扫描参数、选择合适的颜色深度，以及后期的技术处理。ScanWizard扫描软件是现在相当普及的扫描软件,该软件具有编辑和修改功能，能够节约原本需在图像处理软件内进行修整的时间。1ScanWizard扫描软件的功能（1）进行预扫描。单击“

25、预视”键可完成真正扫描之前的预视结果，然后选择最后需扫描的范围，单击“扫描”键可开始扫描。（2）可以检查图像被修改过后的RGB值。（3）可建立多项扫描。（4）可选择扫描图像的类型。它既可以按原格式进行扫描，也可以用别的格式扫描。例如：彩色图像也可采用灰度及线条方式进行扫描。（5）在预视提示下，图像可通过设置窗口中的图像增强工具进行调整。这些工具能调整诸如图像的亮度、对比度、暗调和高光或中间调、饱和度以及运用其他滤波器的特殊效果等。在图像增强对话框中，可实时对比处理前后的效果，且能直接切换至别的增强工具，该功能是ScanWizard扫描软件的主要特点。,用彩色扫描仪来获取图像,2023/10/1

26、4,49,2ScanWizard扫描软件的四个作业窗口（1）预视窗口：包括控制扫描仪的各种命令和工具。（2）设置窗口：设置输出扫描图像的控制参数，包含整个系统软件的图像增强工具，以及类型、分辨率等各项参数。（3）图像信息窗口：显示预视图像的各种信息，如缩放值、像素以及色彩等。（4）扫描作业窗口：处理扫描作业的一些关键功能，如多任务设置等。,2023/10/14,50,3ScanWizard扫描软件的使用（1）打开电源，打开扫描仪上盖，将扫描原件有图像的一面贴着玻璃面放好，合上上盖。（2）启动图像扫描软件（以PhotoShop 5 02为例）。在“文件”菜单中选择“输入”，再选择“选择TWAIN

27、_32源”，在弹出的对话框中选择扫描仪，然后按“确定”按钮，接着仍然从“输入”菜单中选择TWAIN_32。当ScanWizard扫描窗口出现后，按下列步骤进行：1）在图像类型窗口中选择图像的色彩提示。2）单击“预视”，观察预扫描后的结果。3）在预视图像框中选出扫描范围，方法是：选中“扫描范围”工具，用鼠标在预视图中拉出一个范围框，其中的内容即为选择扫描的图像。4）可使用图像增强工具改善图像质量。5）设置适当扫描分辨率。6）单击“扫描”按钮，图像即被扫入图像处理软件中。7）要退出ScanWizard扫描软件只需单击右上角的“关闭”按钮即可。,2023/10/14,51,4针对不同扫描对象的处理（

28、1）扫描黑白图像（线条或半色调）。1）在设置窗口的图像类型下拉菜单中选择“线条图像”。2）单击预视窗口中的“预览”按钮，即可看到预扫描后的结果。3）选择“扫描范围”工具，在预视图中框选出需扫描的区域。4）选择适当的扫描分辨率，通常为300dpi。5）单击“扫描”按钮，即可将所框选的扫描范围内的图像输入到图像编辑软件中。（2）扫描灰度图像。1）在设置窗口的图像类型下拉菜单中选择“256灰度”。2）与“扫描黑白图像”步骤一致，此处需注意扫描分辨率的设置：如果使用热升华打印机，可设置为和打印机一样的分辨率；否则，将分辨率设置为72dpi或75dpi。使用激光打印机或喷墨打印机时，设置为75dpi至1

29、00dpi就可以了。如果使用1200dpi2400dpi的照排机输出，扫描分辨率设为300dpi。,2023/10/14,52,（3）扫描彩色图像1）在设置窗口的图像类型下拉菜单中选择“百万种彩色”。2）单击“预视”按钮即可看到预扫描后的结果。3）单击“扫描范围”工具，在预视图中框选出需真正扫描的区域。4）如果预视图像偏暗，可将设置窗口中的“彩色校正”选项选中。5）设置窗口中的“图像增强”工具可调整图像的质量，从左到右依次为亮度、对比度、曝光量、色调和高光、曲线、滤波器以及其他选项。6）设置适当扫描分辨率（参考“扫描灰度图像”）。7）单击“扫描”键，开始扫描并将扫描结果输入到图像处理软件中。S

30、canWizard扫描软件的操作界面非常简洁明了，获取图像非常方便，如果配合图像增强工具的使用，则更能达到事半功倍的效果。,用数码相机获取图像,数码相机也叫数字式相机，是一种能将拍摄到的景物图像信息转换为数字文件格式进行存储、传输的照相机。传统相机使用银盐感光材料-胶卷，感光时是形成以卤化银为中心的潜影，而数码相机是用电荷耦合器件 CCD(charge-couple device)进行感光，并通过内部处理器把拍摄到的景物转换成以数字格式存储的图像,1.数码相机的特点,数码摄影获取的数字图像文件便于计算机处理和通过网络远距离传输。多数数码相机有两个取景器，除了同传统相机一样的光学取景器外，还有一

31、块液晶显示屏通常是.英寸或.英寸，可以进行照片回放，按下快门几秒钟后就能看到自己的创作成果，发现不理想的图片可随时删除不满意可当场补拍。数码相机在处理图片上十分快捷、简便。数码相机摄取的图像以数字方式存储，可反复使用。,2.数码相机的缺点,价值相对较高用打印机打照片及用像纸输出照片也都有成本高的缺憾图像质量有待提高,2023/10/14,55,数码相机和传统相机一样，也是由镜头、快门和光圈等部分组成，只不过传统照相机将影像存放到感光胶片CCD上，而数码相机则将影像存储在内存上。利用数码相机获取自然影像和使用传统光学照相机差不多，其主要需解决硬件参数配置、取景和构图、光线运用、镜头参数调整、数据

32、传送等问题。,3.数码相机的结构,CCD是数码像机感光部件，它的性能和品质直接关系到数码相机成像的精度，CCD像素一般约等于数码相机提供的最大有效数值的乘积。镜头 采用优质的镜头可以提升成像的品质。变焦 在数码相机中有数码变焦和光学变焦两个概念。数码变焦是通过一定的插值算法提高图像的分辨率，起到放大图像的作用。光学变焦是通过光学镜头的组合放大远出景物的效果。色深 常规的非专业数码相机提供24BIT色深，高档产品和专业级产品提供36BIT色深LCD 数码相机的LCD可以作为取景器使用，也是照片预览和状态显示的窗口。,闪光灯 绝大部分数码相机内置有闪光灯，闪光灯的模式依照相机型号的不同也有多种：自

33、动、强制闪光、慢速同步闪光、消除红眼、不闪光。输出端口 USB接口已成为新一代数码相机的标志。在一些专业级数码相机中已开始使用传输速度更快的IEEE1394接口。存储 数码相机按档次都具备4-161MB存储空间。主要的扩展存储器有SM卡、MEMORY STICK（内存棒，用于SONY产品）、IBM迷你硬盘。电源 数码相机的电源多种多样，一般建议使用标准电池的机型,2023/10/14,58,光敏元件CCD(电荷耦合元件),CMOS光敏元件模数转换元件ADCLCD液晶显示屏 DRAM存储器,整部DC与人类眼球的结构相似，如果把镜头当作“晶状体”的话，那么CCD就好比最终聚焦的“视网膜”，而整个硬

34、件回路就是“视神经”。,4.数码相机的评价,像素 量化比特数 镜头 存储器 压缩方式 接口 电源,像素,数码相机的像素 数码相机成像通过CCD上的像素点来完成的，平时所说一款相机的“有效拍摄像素”达到多少多少，也就是指其CCD上有多少个像素点。很显然，像素数越高，画面就会越清晰，所输出的图片尺寸就越大。因此，从理论上说，CCD的像素数量应该越多越好。CCD成像面积的大小 CCD的像素水平并不是决定成像的惟一要素，它和CCD面积还有密切的关系。正如前面所说，每一副图片都是由一个一个完成感光的像素点来构成的，所以，这些单个像素点的感光性能如何，对成像品质将有着关键性的影响。就拿拍摄像素完全相同的2

35、款相机来说，谁的CCD面积越大，其单个像素点的面积也就越大，感光性也就越好，成像品质也就越高。,是不是拍摄像素更高的相机拥有更好的成像品质呢？,从理论上讲，如果2块CCD面积相同，那么其综合感光性能也基本相同。即便是其中一块CCD的像素水平较高，那也不过是能输出较大尺寸的图片而已。再者来说，如果CCD面积不增加而单纯提高像素水平，那么单个像素点的感光面积就越小，各个像素点之间的电荷干扰也越严重，对成像品质的伤害也就越大。从这个角度来看，在CCD面积相同的情况下，反而是较低的像素水平容易获得更好的成像品质。因此，我们在考察一款相机的拍摄性能时，一定要把像素水平和CCD面积纳入综合考虑的范围。,不

36、一定,量化比特数 和分辨率,数码相机成像芯片上每个像素点接受被摄体成像光照后，会产生与光照成一定 比例关系的模拟信号，模拟信号经模数转换为数字信号，数字信号的位数称作量化比特数。数码相机结构中的ADC元件完成这一转换.比特数反映了数码相机表现亮度和色彩的性能，比特数越高，图像层次感越强，色彩越逼真。分辨率 Reslution这个词翻译成“分辨率”并不合适，正确的中文译名应该为“解像力”。所谓解像力就DC对被摄物体中细微点像的再现能力，通俗理解就是能够通过肉眼从最终成像中分辩出很微妙的细节部分。解像力优秀拍出的数码照片必定是毫发必现般地清晰，反之解像力不佳的成像则容易将许多肉眼可见的细节部分变得

37、模糊，当然这与“锐利度”（Sharpness）为影像的锐化程度,在某种意义上依赖于DC内部的成像算法。,DC解像力测试的工具是业内权威的ISO12233标准卡,常用的分析软件是日本奥林巴斯公司开发的HYRes。,一般测试解像力的方法是使用DC拍摄标准卡中黑白相间的、密度越来越大的横竖条纹，利用成像中线条的反差对比来评估解像力的优劣。当拍摄出的照片中黑白线条的走势越密集，而界线却越清晰越分明时，这款DC的解像能力越高。,镜头,对于传统照相机，镜头一直是影响成像质量的关键因素，由于数码相机的CCD分辨率远低于镜头，因此，对镜头的分辨率没有很高的要求。数码相机标明的镜头焦距不同于35毫米的普通相机。

38、普通相机表明的f:50mm、f:28-85mm是针对35毫米相机而言的，它的成像尺寸是135胶卷(24mm36mm)。数码相机镜头上标明f:7.4mm，f:5.2-1 5.6mm等数值，这是镜头焦距。而数码相机中CCD成像尺寸远远小于普通相机的成像尺寸。,存储器,存储器可分为内置存储器和可移动存储器。内置存储器安装在相机内部，用于临时存储图像，装满后要及时向计算机转移文件，否则无法继续存入图像；可移动存储器(软 盘、PC卡、CF(Compact Flash)卡、SM(Smart Media)卡等)装满后可取出更换，就象普通相 机拍完可换胶卷一样，所不同的是这些存储器可以删除和反复记录，使用方便

39、、灵活。,压缩方式,大部分数码相机设置二种或三种JPEG压缩方式供拍摄选择，有的数码相机同 时还提供了非压缩的TIFF(Tag Image File Format)格式。压缩比大，占用存储空间小，但图像细节被压缩算法丢失多，图像分辨率低；压缩比小，可保留更多的图像细节不被压缩算法消除，图像细腻，层次表 现丰富，质感强，但占用存储空间大。,接口,接口是数码相机连接外部设备的通道。常见数码相机的接口有：串行接口、并行接口、USB(Universal Serial Bus)接口、AV接口、电源输入接口等，有的数码相机还提供了闪光同步接口、红外端口等。串行接口和并行接口是早期数码相机与计算机的连接口，

40、现在大多数采用USB接口，USB接口传输速度较前都快；红外端口可以直接与计算机或另一台数码相机传递信息；闪光同步接口用来进行复杂的闪光摄影。在选择时应考虑与相关设备连接匹配。,电源,数码相机的液晶显示屏耗电量非常大，记录图像也比传统相机消耗 电能多。耗能大是数码相机的一大弊端，目前市场上见到的数码相机多采用四节5号电池供电，如使用普通碱性电池，用不了多久电池就会耗光。低耗能、大容量供电也是厂家逐步改进和解决的问题，在选择时应注意备有外部供电端口和低耗大容量供电的数码相机。,佳能 PowerShot A710,佳能 PowerShot A710主要技术参数,感光元件：1/2.5英寸740万有效象

41、素CCD图像分辩率：3,0722,304/3,0721,728/2,5921,944/2,0481,536/1,6001,200/640480象素 记录格式：JPEGISO感光度：自动，高感光度自动，ISO80/100/200/400/800储存媒体：SDHC/SDmemory card，MMC 镜头焦距：35210mm(35mm换算)/F2.84.8拍摄范围：55cm、微距:(广角)155cm曝光模式：自动，程序，光圈优先，速度优先，手动，场景快门速度：151/2,500秒测光方式：平均，中央重点，点测光LCD屏幕：2.5英寸TFT，约11.5万象素PC连接：USB 2.0电池：5号碱干电池

42、2节或5号镍氢充电池2节动态短片：640480象素/30fps拍摄张数(CIPA)：碱干电池:约100张，镍氢充电电池:约360张实体尺寸：97.541.266.5mm(长度进深高)重量：约200g,2023/10/14,71,常见的图片加工技术手段主要有：（1）色调调整：修正由于拍摄光线不足、照相机自身结构等原因而产生的偏色现象。（2）增加锐度：扫描形成的图片通常锐度不够，适当增加图片的锐度，可提高清晰度。（3）修版：去掉图片中的斑点、瑕疵和修补缺损等。（4）分辨率转换：根据不同的使用场合，转换成相应的分辨率。（5）彩色深度转换：在大多数情况下，通常进行高比特颜色深度到低比特颜色深度的转换。

43、例如某图像在扫描时选择的是24bit颜色深度（224=16777216色），如果用于显示，则要转换成8bit的颜色深度（28=256色）。（6）颜色模式转换：图像有若干种颜色模式，最常用的是RGB彩色模式和CMYK彩色模式。如果RGB模式图像用于印刷，则要转换成CMYK彩色模式。图像处理软件可对图像进行常规处理，例如图像尺寸的放大与缩小、翻转、旋转、亮度调整、对比度调整等；如果采用稍微复杂的特殊算法，还可以生成很多特殊的图像效果，例如水纹涟漪效果、油画效果、扭曲效果等。,图像加工处理过程,图形图像软件,图像浏览软件：acdsee，FSViewerSetup。浏览功能，编辑功能，电子相册功能，数

44、码照片参数读、写功能。图像处理软件：理解透明、图层、通道、虑镜、亮度、对比度、伽玛值的概念。32-bit图像处理软件phoxo50。数码照片软件:picasa2Setup照片管理工具，加像框软件，iSee个人图片专家 3.021iseesetup。抓图软件，加水印软件，屏幕保护制作软件，gif制作软件(邮箱中)，画画软(tbrusha92，多种不同样式、形状的笔，可以画出深浅变化)，3D图像软件：Xara3D 6.0，Ulead Cool3D 3.5中文版。,2023/10/14,73,练习,1当向蓝色中加进白色时，饱和度_。A不会变化 B增强 C降低D有时增强有时降低2在RGB色彩模式中，R

45、=B=G=0的颜色是_。A白色B黑色C红色D蓝色3_色彩模式适用于彩色打印机和彩色印刷。ACMYBHISCRGBDYUV5一幅320240的真彩色图像，未压缩的图像数据量是_。A225KBB2304KBC900KBD9216KB,选择题,6下列说法正确是_。A信息量等于数据量与冗余量之和B信息量等于信息熵与数据量之差C信息量等于信息熵与冗余量之和D信息量等于数据量与冗余量之差7衡量数据压缩技术性能好坏的重要指标是_。A压缩比B算法复杂度C恢复效果D标准化,填空题,1图像数据压缩主要根据两个基本事实来实现。一个是根据_，另一个是根据_。2A、B、C、D四个信号源以等概率出现，其信息熵是_bit/

46、符号。3.按照JPEG标准的要求，一幅彩色图像经过JPEG压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，问此时的最大压缩比是_。,-log2(1/4)=2,视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息,25：1,问答题,JPEG压缩编码算法的主要计算步骤是：DCT变换；量化；Z字形编码；使用DPCM对直流系数进行编码；使用RLE对交流系数进行编码；熵编码。假设计算机的精度足够高，问在上述计算方法中，哪些计算对图像的质量是有损的？哪些计算对图像的质量是无损的？,思考题 1,1.图像有哪些基本属性？2.什么是色调、饱和度和亮度？3.什么是矢量图？什么是位图？4.什么是真彩色？什么是真彩色图像？5.简述加色原理和减色原理。6.为什么数据可以被压缩？7.数据冗余有哪些类型？,思考题 2,1.获取数字图像有哪些途径？2Photoshop的图层和通道在图像处理过程中有什么作用？3Photoshop工具箱中的“钢笔工具”主要的用途是什么？它和“选择工具”有什么联系？4.分别用RGB、CMYK和灰度模式保存图像时，图像文件的大小有何变化？,