圖形圖像處理技術(shù).ppt

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5 1圖形與圖像圖形與圖像的區(qū)別圖形處理的內(nèi)容圖像處理的內(nèi)容5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語色彩的亮度 色調(diào)和飽和度色彩模型分辨率顏色深度圖像文件格式5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG MPEG 5 4圖像素材的獲取直接從素材庫(kù)獲取或網(wǎng)站下載從顯示屏幕捕獲從VCD DVD中截取畫面利用掃描儀獲取利用數(shù)碼照相機(jī)拍攝5 5圖像的編輯處理常見圖像處理技術(shù)典型圖像處理軟件Photoshop5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用選區(qū)編輯繪畫色彩矢量繪圖圖層效果通道與動(dòng)作濾鏡Web網(wǎng)頁(yè)綜合應(yīng)用 第5章圖形圖像處理與Photoshop 5 1圖形與圖像5 1 1圖形與圖像的區(qū)別 圖形是用一個(gè)指令集合來描述的 這些指令描述構(gòu)成一幅圖的所有直線 圓 圓弧 矩形 曲線等的位置 維數(shù)和大小 形狀 顏色 產(chǎn)生圖形的程序通常稱為繪圖 Draw 程序 它可以分別產(chǎn)生和操作矢量圖形和各個(gè)片斷 并可任意移動(dòng) 縮小 放大 旋轉(zhuǎn)和扭曲各個(gè)部分 也依然保持各自的特性 圖形與分辨率無關(guān) 原始圖形圖形放大4倍的效果 5 1圖形與圖像5 1 1圖形與圖像的區(qū)別 圖像是由描述圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的亮度與顏色的數(shù)位集合組成 它適合表現(xiàn)層次細(xì)致 色彩豐富 包含大量細(xì)節(jié)的圖像 生成圖像的軟件工具通常稱為繪畫 Paint 程序 可以制定顏色畫出每個(gè)像素點(diǎn)來生成一幅畫 它所需空間比矢量圖形大得多 因?yàn)閳D像必須指明屏幕上顯示的每個(gè)像素點(diǎn)的信息 圖像與分辨率有關(guān) 原始圖像圖像放大4倍的效果 5 1圖形與圖像 5 1 2圖形處理的內(nèi)容 圖形的輸入 圖形的輸入研究的是如何開發(fā)利用圖形輸入設(shè)備及軟件將圖形輸入到計(jì)算機(jī)中 以便進(jìn)行各種處理 圖形的變換處理 圖形的變換處理包括對(duì)圖形進(jìn)行變換 如幾何變換 投影變換 建模 造型 和運(yùn)算 如圖形的并 交 差運(yùn)算 處理 圖形的生成與輸出 圖形的生成與輸出研究的是如何將圖形特定的表示形式轉(zhuǎn)換成圖形輸出系統(tǒng)便于接受的表示形式 并將圖形在顯示屏或打印機(jī)等輸出設(shè)備上顯示輸出 圖形處理研究的是如何通過計(jì)算機(jī)生成 處理和顯示圖形 其廣泛用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 計(jì)算機(jī)藝術(shù) 計(jì)算機(jī)模擬 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域 5 1圖形與圖像 5 1 3圖像處理的內(nèi)容 圖像的數(shù)字化 圖像的數(shù)字化是指將一幅圖像通過采樣 量化 編碼轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)字圖像 圖像編碼壓縮 數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)量大 需采用編碼技術(shù)來壓縮信息 以便節(jié)省圖像傳輸和處理的時(shí)間 減少存儲(chǔ)容量 常見的壓縮編碼包括預(yù)測(cè)編碼 變換編碼 分形編碼 小波變換等 圖像變換 圖像的變換是將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域的處理 不僅可以減少計(jì)算量 而且可獲得更有效的處理 圖像還變換包括傳統(tǒng)的幾何變換 例如圖像的縮放 旋轉(zhuǎn) 平移 投影等 圖像恢復(fù)技術(shù) 圖像處理是研究如何通過有關(guān)技術(shù)修改和解釋現(xiàn)有圖像 圖像處理的研究對(duì)象是數(shù)字圖像 其研究的主要內(nèi)容包括以下方面 圖像恢復(fù)是采用某種濾波方法 如去除噪聲 干擾和模糊等 恢復(fù)或重建原來的圖像 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語5 2 1色彩的亮度 色調(diào)和飽和度 1 亮度 亮度也稱為明度 是指彩色所引起的人眼對(duì)明暗程度的感覺 它與被觀察物體的發(fā)光強(qiáng)度有關(guān) 對(duì)于色調(diào) 飽和度固定的光而言 當(dāng)其全部能量增強(qiáng)時(shí) 亮度增加 因此亮度與光功率有關(guān) 2 色調(diào) 色調(diào)也稱為色相 指顏色的基本面貌 即人們稱呼某種顏色的名稱 如紅 綠 藍(lán)等 色調(diào)與光波的波長(zhǎng)有關(guān) 不同的波長(zhǎng)反映不同的顏色感 色調(diào)是人們看到一種或多種波長(zhǎng)的光時(shí)所產(chǎn)生的綜合效果 它反映顏色的種類 是決定顏色的基本特性 3 飽和度 飽和度也稱為純度 指顏色的深淺程度 對(duì)于同一色調(diào)的彩色光 飽和度越高則顏色越純 凡是經(jīng)過混合后所產(chǎn)生的顏色 它的色彩飽和度比未混合的原來的顏色低 飽和度的增減還會(huì)影響到顏色的亮度 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語5 2 2色彩模型 色彩模型是指已經(jīng)建立好的用于描述和重現(xiàn)色彩的各種模型 各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域一般使用不同的色彩模型 常用的色彩模型有HSB RGB CMYK以及Lab色彩模型 windows系統(tǒng)調(diào)色板 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語5 2 2色彩模型 色彩模型是指已經(jīng)建立好的用于描述和重現(xiàn)色彩的各種模型 各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域一般使用不同的色彩模型 常用的色彩模型有HSB RGB CMYK以及Lab色彩模型 加色法混合方式減色法混合方式 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語5 2 2色彩模型 色彩模型是指已經(jīng)建立好的用于描述和重現(xiàn)色彩的各種模型 各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域一般使用不同的色彩模型 常用的色彩模型有HSB RGB CMYK以及Lab色彩模型 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語5 2 3分辨率 分辨率是影響圖像質(zhì)量的重要因素 分為屏幕分辨率 圖像分辨率 顯示器分辨率和像素分辨率 1 屏幕分辨率 屏幕分辨率是指某一種顯示方式下 計(jì)算機(jī)屏幕上最大的顯示區(qū)域 以水平和垂直的像素表示 2 圖像分辨率 圖像分辨率指數(shù)字化圖像的大小 以水平和垂直的像素點(diǎn)表示 3 顯示器分辨率 顯示器分辨率指顯示器本身所能支持各種顯示方式下最大的屏幕分辨率 通常它用像素之間的距離來表示 即點(diǎn)距 4 像素分辨率 像素分辨率指一個(gè)像素的寬和長(zhǎng)的比例 也稱為像素的長(zhǎng)寬比 在像素分辨率不同的機(jī)器間傳輸圖像時(shí)會(huì)產(chǎn)生意想不到的畸變 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語 位圖圖像中像素的顏色 或亮度 信息是用若干二進(jìn)制數(shù)據(jù)位來表示的 這些數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)稱為圖像顏色的深度 5 2 4顏色深度 顏色深度取決于組成該圖像的所有位平面中像素的位數(shù)之和 即位圖中每個(gè)像素所占的位數(shù) 它反映圖像可能出現(xiàn)不同顏色的最大數(shù)目 例如 一幅彩色圖像的3個(gè)位平面中的顏色深度均為8位 此時(shí)該圖像的顏色深度為24 則該圖像可以包含2 24 16772216種不同的顏色 稱為真彩色 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語 5 2 5圖像文件格式 1 PCX格式 2 DIB和BMP格式 3 GIF格式 PCX格式最初由Z Soft公司為其圖像處理軟件 PCPaintbrush設(shè)計(jì)的文件格式 該格式使用游程長(zhǎng)編碼 RLE 方法進(jìn)行壓縮 壓縮比適中 適合于一般軟件的使用 壓縮和解壓縮的速度都比較快 另外 各種掃描儀掃描得到的圖像一般都能存成PCX格式 DIB是Windows所使用的與設(shè)備無關(guān)的點(diǎn)位圖文件存儲(chǔ)格式 BMP是標(biāo)準(zhǔn)的Windows和OS 2的圖像格式的基本位圖格式 BMP文件格式存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)都不能壓縮 因此圖像文件的大小較大 GIF GraphicsInterchangeFormat 格式 譯為圖形交換格式 用于在不同的平臺(tái)上進(jìn)行圖像交流和傳輸 GIF是使用LZW壓縮方法的主要圖形文件格式 因此 文件壓縮比較高 文件較小 5 2圖像處理的基本概念與術(shù)語 5 2 5圖像文件格式 4 TIFF格式 5 JPEG格式 6 PCD格式 TIFF TagImageFileFormat 格式稱為標(biāo)記圖像文件格式 支持所有的圖形類型 同時(shí)被許多圖形應(yīng)用軟件 如CorelDraw PhotoShop等 所支持 TIFF格式文件分為壓縮和非壓縮兩類 非壓縮的TIF文件獨(dú)立于軟硬件 但壓縮文件要復(fù)雜多了 圖形文件壓縮后 格式改為TIEF格式 JPEG格式采用的是有損壓縮編碼格式 文件非常小 而且可以調(diào)整壓縮比 JPEG文件的顯示比較慢 仔細(xì)觀察圖像的邊緣可以看出不太明顯的失真 適用于要處理大量圖像的場(chǎng)合 一般不適合用來存儲(chǔ)原始圖像 PCD格式是Kodak公司開發(fā)的電子照片文件存儲(chǔ)格式 是Photo CD的專用格式 一般都存儲(chǔ)在CD ROM上 讀取PCD文件要用Kodak公司出的專門軟件 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 數(shù)字圖像壓縮的兩個(gè)基本原理 數(shù)字圖像的相關(guān)性 人的視覺心理特征 在圖像的同一行相鄰像素之間 活動(dòng)圖像的相鄰幀的對(duì)應(yīng)像素之間往往存在很強(qiáng)的相關(guān)性 去除或減少這些相關(guān)性 也就去除或減少圖像信息中的冗余度 即實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字圖像的壓縮 人的視覺對(duì)于邊緣急劇變化不敏感 視覺掩蓋效應(yīng) 對(duì)顏色分辨力弱 利用這些特征可以在相應(yīng)部分適當(dāng)降低編碼精度 而使人從視覺上并不感覺到圖像質(zhì)量的下降 從而達(dá)到對(duì)數(shù)字圖像壓縮的目的 從信息論觀點(diǎn)來看 圖像作為一個(gè)信源 描述信源的數(shù)據(jù)是信息量 信源熵 和信息冗余量之和 信息冗余有許多種 如空間冗余 時(shí)間冗余 結(jié)構(gòu)冗余 知識(shí)冗余 視覺冗余等 數(shù)據(jù)壓縮實(shí)質(zhì)上是減少這些冗余量 從數(shù)學(xué)上講 圖像可以看作一個(gè)多維函數(shù) 壓縮描述這個(gè)函數(shù)的數(shù)據(jù)量實(shí)質(zhì)是減少其相關(guān)性 另外在一些情況下 允許圖像有一定的失真 而并不妨礙圖像的實(shí)際應(yīng)用 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 1 圖像數(shù)據(jù)壓縮的可能性 空間冗余 時(shí)間冗余 信息熵冗余 結(jié)構(gòu)冗余 知識(shí)冗余 視覺冗余 其它冗余 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 2 圖像壓縮方法 衡量一個(gè)壓縮編碼方法優(yōu)劣的重要指標(biāo)是 壓縮比要高 有幾倍 幾十倍 也有幾百乃至幾千倍 壓縮與解壓縮要快 算法要簡(jiǎn)單 硬件實(shí)現(xiàn)容易 解壓縮的圖像質(zhì)量要好 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 3 無損壓縮編碼 經(jīng)常使用的無損壓縮方法有 香農(nóng) 范諾編碼 霍夫曼編碼 算術(shù)編碼 RLE編碼 所謂無損壓縮格式 是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮 可完全回復(fù)原始數(shù)據(jù)而不引起任何失真 但壓縮率是受到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)冗余度的理論限制 一般為2 1到5 1 這類方法廣泛用于文本數(shù)據(jù) 程序和特殊應(yīng)用場(chǎng)合的圖像數(shù)據(jù) 如指紋圖像 醫(yī)學(xué)圖像等 的壓縮 由于壓縮比的限制 僅使用無損壓縮方法是不可能解決圖像和數(shù)字視頻的存儲(chǔ)和傳輸?shù)乃袉栴} 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 3 無損壓縮編碼 香農(nóng) 范諾 Shannon Fano 編碼的目的是產(chǎn)生具有最小冗余的碼詞 codeword 其基本思想是產(chǎn)生編碼長(zhǎng)度可變的碼詞 碼詞長(zhǎng)度可變指的是 被編碼的一些消息的符號(hào)可以用比較短的碼詞來表示 估計(jì)碼詞長(zhǎng)度的準(zhǔn)則是符號(hào)出現(xiàn)的概率 符號(hào)出現(xiàn)的概率越大 其碼詞的長(zhǎng)度越短 香農(nóng) 范諾編碼算法步驟 按照符號(hào)出現(xiàn)的概率減少的順序?qū)⒋幋a的符號(hào)排成序列 將符號(hào)分成兩組 使這兩組符號(hào)概率和相等或幾乎相等 將第一組賦值為0 第二組賦值為1 對(duì)每一組 重復(fù)步驟 的操作 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 3 無損壓縮編碼 霍夫曼編碼的基本方法是先對(duì)圖像數(shù)據(jù)掃描一遍 計(jì)算出各種像素出現(xiàn)的概率 按概率的大小指定不同長(zhǎng)度的唯一碼字 由此得到一張?jiān)搱D像的霍夫曼碼表 編碼后的圖像數(shù)據(jù)記錄的是每個(gè)像素的碼字 而碼字與實(shí)際像素值的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄在碼表中 算法步驟如下 初始化 根據(jù)符號(hào)概率的大小按由大到小順序?qū)Ψ?hào)進(jìn)行排序 把概率最小的兩個(gè)符號(hào)組成一個(gè)新符號(hào) 節(jié)點(diǎn) 即新符號(hào)的概率等于這兩個(gè)符號(hào)概率之和 重復(fù)第2步 直到形成一個(gè)符號(hào)為止 樹 其概率最后等于1 從編碼樹的根開始回溯到原始的符號(hào) 并將每一下分枝賦值為1 上分枝賦值為0 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 3 無損壓縮編碼 算術(shù)編碼在圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn) 如JPEG JBIG 中扮演了重要的角色 在算術(shù)編碼中 消息用0到1之間的實(shí)數(shù)進(jìn)行編碼 算術(shù)編碼用到兩個(gè)基本的參數(shù) 符號(hào)的概率和它的編碼間隔 信源符號(hào)的概率決定壓縮編碼的效率 也決定編碼過程中信源符號(hào)的間隔 而這些間隔包含在0到1之間 編碼過程中的間隔決定了符號(hào)壓縮后的輸出 算術(shù)編碼特點(diǎn) 不必預(yù)先定義概率模型 自適應(yīng)模式具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 信源符號(hào)概率接近時(shí) 建議使用算術(shù)編碼 這種情況下其效率高于Huffman編碼 算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜一些 但JPEG成員對(duì)多幅圖像的測(cè)試結(jié)果表明 算術(shù)編碼比Huffman編碼提高了5 左右的效率 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 3 無損壓縮編碼 行程編碼RLE 現(xiàn)實(shí)中有許多這樣的圖像 在一幅圖像中具有許多顏色相同的圖塊 在這些圖塊中 許多行上都具有相同的顏色 或者在一行上有許多連續(xù)的象素都具有相同的顏色值 在這種情況下就不需要存儲(chǔ)每一個(gè)象素的顏色值 而僅僅存儲(chǔ)一個(gè)象素的顏色值 以及具有相同顏色的象素?cái)?shù)目就可以 或者存儲(chǔ)一個(gè)象素的顏色值 以及具有相同顏色值的行數(shù) 這種壓縮編碼稱為行程編碼 常用 runlengthencoding RLE 表示 具有相同顏色并且是連續(xù)的象素?cái)?shù)目稱為行程長(zhǎng)度 行程編碼的基本原理是 用一個(gè)符號(hào)值或串長(zhǎng)代替具有相同值的連續(xù)符號(hào) 連續(xù)符號(hào)構(gòu)成了一段連續(xù)的 行程 行程編碼因此而得名 使符號(hào)長(zhǎng)度少于原始數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 例如 5555557777733322221llllll行程編碼為 5 6 7 5 3 3 2 4 l 7 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 4 預(yù)測(cè)編碼 從相鄰數(shù)據(jù)之間由強(qiáng)的相關(guān)性特點(diǎn)考慮 可以利用前面已經(jīng)出現(xiàn)的數(shù)值 進(jìn)行預(yù)測(cè) 估計(jì) 得到一個(gè)預(yù)測(cè)值 將實(shí)際值與預(yù)測(cè)值求差 對(duì)這個(gè)差值信號(hào)進(jìn)行編碼 傳送 這種編碼方法即為預(yù)測(cè)編碼方法 差分脈沖編碼調(diào)制 DPCM 幀間預(yù)測(cè)編碼 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 4 預(yù)測(cè)編碼 差分脈沖編碼調(diào)制DPCM differentialpulsecodemodulation 是利用樣本與樣本之間存在的信息冗余度來進(jìn)行編碼的一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 差分脈沖編碼調(diào)制的思想是 根據(jù)過去的樣本去估算 estimate 下一個(gè)樣本信號(hào)的幅度大小 這個(gè)值稱為預(yù)測(cè)值 然后對(duì)實(shí)際信號(hào)值與預(yù)測(cè)值之差進(jìn)行量化編碼 從而就減少了表示每個(gè)樣本信號(hào)的位數(shù) 圖5 13DPCM 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 4 預(yù)測(cè)編碼 活動(dòng)圖像是由連續(xù)圖像幀組成的時(shí)間圖像序列 它在時(shí)間上比在空間上具有更大的相關(guān)性 大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細(xì)節(jié)變化是很小的 即視頻圖像幀間具有很強(qiáng)的相關(guān)性 利用幀所具有的相關(guān)性的特點(diǎn)進(jìn)行幀間編碼 可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比 幀間預(yù)測(cè)編碼是利用視頻圖像幀間的相關(guān)性 即時(shí)間相關(guān)性 來達(dá)到圖像壓縮的目的 即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值 而是傳送x和其前一幀或后一幀的對(duì)應(yīng)像素x 之間的差值 這稱為幀間預(yù)測(cè) 廣泛用于普通電視 會(huì)議電視 視頻電話 高清晰度電視的壓縮編碼 圖5 14幀間預(yù)測(cè) 5 3 1圖像數(shù)據(jù)的壓縮算法 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 5 變換編碼 變換編碼是指先對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種函數(shù)變換 從一種信號(hào) 空間 變換到另一種 空間 然后再對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼 常用的變換編碼有 離散余弦變換 DCT 沃爾什 哈達(dá)瑪變換 WHT 離散傅里葉變換 DFT 卡亨南 洛維變換 KLT 小波變換 1974年 N Ahmed等人提出了離散余弦變換 DCT 最大特點(diǎn)是對(duì)于一般的圖像都能夠?qū)⑾駢K的能量集中于少數(shù)低頻DCT系數(shù)上 這樣就可能只編碼和傳輸少數(shù)系數(shù)而不嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量 DCT不能直接對(duì)圖像產(chǎn)生壓縮作用 但對(duì)圖像的能量具有很好的集中效果 為壓縮打下了基礎(chǔ) 一維離散余弦變換 二維離散余弦變換 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG JPEG是一個(gè)適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn) 具有連續(xù)色調(diào) 多級(jí)灰度和靜態(tài)圖像特點(diǎn)的數(shù)字圖像壓縮編碼方法 被確定為JPEG國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法 一種是采用以離散余弦變換 DiscreteCosineTransform DCT 為基礎(chǔ)的有損壓縮算法 另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG 圖5 15JPEG算法框圖 壓縮編碼大致分成三個(gè)步驟 使用正向離散余弦變換 FDCT 把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖 使用加權(quán)函數(shù)對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行量化 這個(gè)加權(quán)函數(shù)對(duì)于人的視覺系統(tǒng)是最佳的 使用霍夫曼可變字長(zhǎng)編碼器對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行編碼 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG 離散余弦變換 對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量 把整個(gè)分量圖像分成8 8的圖像塊 并作為兩維離散余弦變換DCT的輸入 通過DCT變換 把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上 圖5 16DCT系數(shù) 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG 量化是對(duì)經(jīng)過FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化 量化的目的是減小非 0 系數(shù)的幅度以及增加 0 值系數(shù)的數(shù)目 量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因 量化階段需要兩個(gè)8 8矩陣數(shù)據(jù) 一個(gè)是專門處理亮度的頻率系數(shù) 另一個(gè)則是針對(duì)色度的頻率系數(shù) 將頻率系數(shù)除以量化矩陣的值 取得與商數(shù)最近的整數(shù) 即完成量化 亮度量化值 色度量化值 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG 量化后得到的仍是64個(gè)系數(shù) 量化并沒有改變系數(shù)的性質(zhì) 經(jīng)過DCT變換后 低頻分量集中在左上角 其中F 0 0 即第一行第一列元素 代表了直流 DC 系數(shù) 即8 8子塊的平均值 要對(duì)它單獨(dú)編碼 由于兩個(gè)相鄰的8 8子塊的DC系數(shù)相差很小 所以對(duì)它們采用差分編碼DPCM 可以提高壓縮比 也就是說對(duì)相鄰的子塊DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼 8 8的其它63個(gè)元素是交流 AC 系數(shù) 采用行程編碼 DCT變換之后得到的DC直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn) 一是系數(shù)的數(shù)值比較大 二是相鄰8 8圖像塊的DC系數(shù)值變化不大 根據(jù)這個(gè)特點(diǎn) JPEG算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼 DPCM 技術(shù) 對(duì)相鄰圖像塊之間量化DC系數(shù)的差值 Delta 進(jìn)行編碼 Delta DC 0 0 k DC 0 0 k 1量化后AC系數(shù)的特點(diǎn)是1 64矢量中包含有許多 0 系數(shù) 并且許多 0 是連續(xù)的 因此使用非常簡(jiǎn)單和直觀的游程長(zhǎng)度編碼 RLE 對(duì)它們進(jìn)行編碼 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 1 JPEG 為了進(jìn)一步達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的 需對(duì)量化后的DC系數(shù) 和行程編碼后的AC系數(shù)進(jìn)行基于統(tǒng)計(jì)特性的熵編碼 JPEG建議使用兩種熵編碼方法 哈夫曼 Huffman 編碼和自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼 AdaptiveBinaryArithmeticCoding DC AC系數(shù)行程編碼的碼字用兩個(gè)字節(jié)表示 第一個(gè)字節(jié)的前4位對(duì)于DC系數(shù)而言 總為0 對(duì)于AC系數(shù)而言 表示非零系數(shù)前所包含的連續(xù)0的個(gè)數(shù) 低4為對(duì)于DC系數(shù)而言 表示差值的幅值編碼所需的比特?cái)?shù) 對(duì)于AC系數(shù)而言 表示下一個(gè)非零系數(shù)幅值編碼所需的比特?cái)?shù) 第二個(gè)字節(jié)表示DC差值的幅值或下一個(gè)非零系數(shù)幅值 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 2 MPEG MPEG的全稱是運(yùn)動(dòng)圖像專家組 MovingPictureExpertsGroup 是專門制定多媒體領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)組織 該組織成立于1988年 由全世界大約300名多媒體技術(shù)專家組成 MPEG標(biāo)準(zhǔn)是一系列視頻 音頻 數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 分成MPEG視頻 MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)三大部分 目前 MPEG的標(biāo)準(zhǔn)主要有 MPEG 1 MPEG 2 MPEG 4 MPEG 7 MPEG 21 MPEG系統(tǒng)的組成 MPEG系統(tǒng) 定義音頻 視頻及有關(guān)數(shù)據(jù)的同步 MPEG視頻 定義視頻數(shù)據(jù)的編碼和重建圖像所需的解碼過程 亮度信號(hào)分辨率為360 240 色度信號(hào)分辨率為180 120 MPEG音頻 定義音頻數(shù)據(jù)的編碼和解碼 一致性測(cè)試 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 2 MPEG MPEG的視頻數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu) 序列層 圖像組層 圖像層 片層 宏塊層 塊層 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 2 MPEG MPEG運(yùn)動(dòng)圖像類型 I幀 P幀 B幀 D幀 5 3 2圖像數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 5 3圖像數(shù)據(jù)的壓縮 2 MPEG 視頻流的組成 允許編碼端自行選擇I幀的使用頻率和在視頻流中的位置 允許編碼端自行選擇任何兩幀參考圖像之間的B幀數(shù) 編碼端的視頻流記錄格式并不要求與典型圖像顯示順序一致 MPEG實(shí)現(xiàn)視頻編碼采用兩種基本技術(shù) 基于塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù) 目的是減少時(shí)間上冗余性 基于DCT變換的ADCT技術(shù) 以減少空間上冗余性 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)是以子塊 16 16 為預(yù)測(cè)單元 把當(dāng)前子塊認(rèn)為是先前某一時(shí)刻圖像子塊的位移 位移的內(nèi)容包括運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)幅度 5 4圖像素材的獲取 1 利用圖像光盤資源 2 網(wǎng)上查找 5 4 1直接從素材庫(kù)獲取或網(wǎng)站下載 市場(chǎng)上出售各種不同類別的圖像素材光盤 如動(dòng)物 花卉 底紋 按鈕 背景等 使用時(shí)根據(jù)需要選擇相關(guān)的素材 并進(jìn)行適當(dāng)處理即可 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)巨大的資源庫(kù) 充分利用網(wǎng)絡(luò)能查找到大量的圖片素材 一般情況下 進(jìn)入http 可以找到各行各業(yè)的專業(yè)圖片 找到圖片后用保存網(wǎng)頁(yè)的方法可以保存圖片 若網(wǎng)頁(yè)設(shè)置為不能保存 可以用復(fù)制粘貼的方法保存圖片 5 4圖像素材的獲取 1 利用PrintScreen鍵 5 4 2從顯示屏幕捕獲 如果想從當(dāng)前屏幕上捕獲圖像 可以通過使用屏幕捕獲程序從當(dāng)前屏幕上捕獲圖像 如果圖像所在的軟件運(yùn)行在windows環(huán)境下 則只要按下Printscreen鍵 全屏幕圖像便被拷貝到剪貼板上 如果只想將當(dāng)前活動(dòng)窗口捕獲則需要按下A1t十Printscreen鍵 捕獲當(dāng)前活動(dòng)窗口的步驟如下 5 4圖像素材的獲取 2 利用抓圖軟件SnagIt捕獲圖像 5 4 2截取屏幕中圖像 SnagIt7主界面 5 4圖像素材的獲取 2 利用抓圖軟件SnagIt捕獲圖像 5 4 2截取屏幕中圖像 在 輸入 菜單下選擇抓圖范圍 此處選擇 活動(dòng)窗口 進(jìn)行局部抓圖 按下組合鍵 Ctrl Shift P 開始抓圖 出現(xiàn)SnagIt的編輯窗口 單擊 文件 另存為 菜單命令 存儲(chǔ)文件 捕捉圖像步驟 5 4圖像素材的獲取 5 4 3從VCD DVD中截取畫面 步驟1 啟動(dòng)超級(jí)解霸應(yīng)用程序 選擇 文件 打開媒體文件 命令 開始播放文件 步驟2 確定需要截取圖像的位置 截取圖像 步驟3 保存文件 5 4圖像素材的獲取 5 4 5利用數(shù)碼照相機(jī)拍攝 數(shù)碼照相機(jī)具有將依賴空間 時(shí)間的圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像 暫存到相機(jī)的存儲(chǔ)卡中 再通過計(jì)算機(jī)的USB接口輸入到計(jì)算機(jī)中 這種方法輸入圖像速度快 且圖像的清晰度高 色彩逼真 5 4 4利用掃描儀獲取 圖像掃描儀可將照片 圖片等素材通過光電轉(zhuǎn)換變成數(shù)字圖像輸入到計(jì)算機(jī)中 生成單色 灰度或彩色等多種格式的圖像文件 5 5圖像的編輯處理 5 5 1常見圖像處理技術(shù) 1 圖像的增強(qiáng) 圖像增強(qiáng)是將圖像中感興趣的特征有選擇的突出 調(diào)整圖像的對(duì)比度 突出圖像中的重要細(xì)節(jié) 而衰減不需要的特征 其目的主要是提高圖像的視覺效果 2 圖像的恢復(fù) 圖像的恢復(fù)就是對(duì)退化或劣化的圖像進(jìn)行校正處理 濾去退化痕跡 恢復(fù)圖像的本來面目 其原則是盡可能復(fù)現(xiàn)或逼近無退化的真實(shí)圖像 3 圖像的平滑 圖像平滑主要是為了消除噪聲 噪聲并不限于人眼所能看得見的失真和變形 有些噪聲只有在進(jìn)行圖像處理時(shí)才可以發(fā)現(xiàn) 圖像中的噪聲往往和信號(hào)交織在一起 如果平滑不當(dāng) 就會(huì)使圖像本身的細(xì)節(jié)如邊界輪廓 線條變得模糊不清 因此 既要平滑掉噪聲 又要盡量保持圖像細(xì)節(jié) 是圖像平滑主要研究的任務(wù) 5 5圖像的編輯處理 5 5 1常見圖像處理技術(shù) 4 圖像的銳化 圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié) 形成完整的物體邊界 將物體從圖像中分離出來或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測(cè)出來 5 圖像的分割 圖像分割是將圖像分成若干部分 每一部分對(duì)應(yīng)于某一物體表面 在進(jìn)行分割時(shí) 每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測(cè)度度量 其本質(zhì)是將像素進(jìn)行分類 6 圖像的校正 圖像校正是為改善圖像質(zhì)量而提出的一種處理方法 統(tǒng)統(tǒng)圖像校正可使畫面中較暗的部分層次分明 細(xì)節(jié)清晰可辨 色彩還原自然 輪廓線平滑 5 5圖像的編輯處理 5 5 2典型圖像處理軟件Photoshop 1 Photoshop的工作環(huán)境 5 5圖像的編輯處理 5 5 2典型圖像處理軟件Photoshop 2 理解Photoshop重要概念 選區(qū) 圖層 通道 5 5圖像的編輯處理 5 5 2典型圖像處理軟件Photoshop 3 Photoshop的基本操作 建立文件 保存文件 文件瀏覽 配置Photoshop運(yùn)行參數(shù) 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 1選區(qū)編輯 圖最終效果圖 樣圖1 樣圖2 樣圖3 技術(shù)要點(diǎn) 使用魔棒工具 選擇顏色一致的區(qū)域 達(dá)到迅速選擇不規(guī)則區(qū)域的效果 打開三幅樣圖 在選項(xiàng)工具欄設(shè)置魔棒 容差 改變 樣圖1 背景 填充為黑色 用魔棒工具選中金色圓盤 做出金色盤的白色光暈效果 選擇樣圖3的紫色樹葉 刪除中間區(qū)域 得到最終效果 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 2繪畫色彩 技術(shù)要點(diǎn) 使用 漸變映射 命令能夠完全摒棄圖像原有的色彩體系 而賦予圖像新的顏色 重新定義圖像的明暗度及色彩分布情況 樣圖 最終效果圖 打開樣圖 選擇工具箱的 單行選區(qū) 和 單列選區(qū) 并填充為白色 畫一個(gè)正圓 描邊 選擇右上方的四分之一圓 調(diào)整圖像色相飽和度 選擇左下方的花瓣 執(zhí)行 圖像 調(diào)整 漸變映射 調(diào)整位置 得到最終效果圖 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 3矢量繪圖 技術(shù)要點(diǎn) 運(yùn)用鋼筆工具繪制矢量圖形 樣圖 最終效果圖 打開樣圖 建立一個(gè)RGB文件 背景為白色 繪制樹葉外輪廓的路徑 轉(zhuǎn)換路徑為選區(qū) 填充綠色 再選擇噴槍工具噴出純黑色的葉柄 選擇鋼筆工具 畫出葉脈 選擇 用畫筆描邊路徑 選項(xiàng) 描出深綠色的葉脈 建立圖層2 按照以上步驟畫出黃色樹葉 保留樹葉選區(qū) 建立圖層3 填充黑色作為陰影 在圖層面板中 將陰影圖層透明度設(shè)為50 再選擇移動(dòng)工具向右下方移動(dòng)少許 并調(diào)整圖層3于圖層2之下 得到最終效果 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 4圖層效果 技術(shù)要點(diǎn) 利用圖層混合模式 控制上下圖層中圖像的混合效果 樣圖 最終效果圖 打開兩幅樣圖 使用魔棒工具選中全部藍(lán)天 執(zhí)行 反選 羽化 命令 移動(dòng)選中的 云 移動(dòng)到樣圖2中 調(diào)整合適的位置 生成圖層1 復(fù)制出圖層1副本 對(duì)圖層1副本執(zhí)行 編輯 變換 垂直反轉(zhuǎn) 并移動(dòng)到合適的位置 選擇 圖層 圖層樣式 混合選項(xiàng) 命令 按住Alt鍵 調(diào)整下一圖層的白色滑塊 調(diào)出下一層的飛機(jī)的部分輪廓 做出飛機(jī)在云層中穿行的效果 操作步驟 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 5通道與動(dòng)作 技術(shù)要點(diǎn) 應(yīng)用 圖像 計(jì)算 命令 混合不同圖像間的通道 生成新的圖像 建立一個(gè)RGB模式新文件 建立 圖層1 選擇 通道面板 新建Alpha1 命令 在Alpha1通道輸入 歡迎 字樣 并復(fù)制一個(gè)Alpha1副本通道 對(duì)Alpha1副本通道進(jìn)行高斯模糊處理 執(zhí)行 圖像 計(jì)算 命令 計(jì)算后生成Alpha2通道 執(zhí)行 圖像 調(diào)整 反選 命令 選擇全部圖像粘帖于RGB通道 選擇工具箱的 漸變 工具 漸變色為七彩虹 得到最終效果 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 6濾鏡 技術(shù)要點(diǎn) 運(yùn)用濾鏡的光照效果與通道的綜合使用 制作出特殊的燈光照射效果 樣圖 最終效果圖 實(shí)現(xiàn)步驟 打開兩幅樣圖 選擇魔棒工具 設(shè)置容差為42 在樣圖2中選中蘋果和籃子 選擇通道控制面板 在通道面板中建立Alpha1通道 選擇移動(dòng)工具 將蘋果和籃子選區(qū)移入到Alpha1通道 將圖調(diào)整到合適的位置 選擇RGB通道 執(zhí)行 濾鏡 渲染 光照效果 調(diào)整光源并調(diào)整適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度 將紋理通道選為Alpha1通道 最終效果 5 6Photoshop綜合實(shí)踐應(yīng)用 5 6 7Web網(wǎng)頁(yè) 技術(shù)要點(diǎn) 通過動(dòng)畫調(diào)板 完成廣告的動(dòng)畫效果 實(shí)現(xiàn)步驟 選擇 文件 新建 命令 尺寸按照廣告要求大小設(shè)置 使用移動(dòng)工具將4幅素材圖像依次拖拽到新建文件中 選擇 文件 跳轉(zhuǎn)到 命令 跳轉(zhuǎn)至ImageReady中 在 圖層 調(diào)板中隱藏 背景 以外的所有圖層 執(zhí)行 窗口 動(dòng)畫 命令 以背景層作為 第一幀 在 動(dòng)畫 調(diào)板 單擊 復(fù)制當(dāng)前幀 按鈕 得到第二幀 按照以上第 4 步操作 逐步顯示圖層2至圖層4 完成第三幀到第五幀的建立 為了使幀與幀之間實(shí)現(xiàn)漸現(xiàn)的過渡方式 在每個(gè)幀之間增加2個(gè)過渡幀 點(diǎn)擊幀下面的秒 為每個(gè)幀設(shè)置合適的停留秒數(shù) 以達(dá)到良好的播放效果 選擇 文件 將優(yōu)化結(jié)果存儲(chǔ)為 命令 將動(dòng)畫文件保存HTML文件