圖形圖像處理

第八

章本章內(nèi)容提要8.1圖形圖像的根本概念8.1.1圖形和圖像的區(qū)別圖形圖像兩者經(jīng)常一起出現(xiàn)，常常被誤認(rèn)為一個概念，其實，數(shù)字圖形和圖像兩者區(qū)別很大，這點在圖像格式上表現(xiàn)尤其突出；圖形一般指由各種可以運(yùn)用數(shù)學(xué)方法生成的幾何造型構(gòu)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(gòu)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(shè)備顯示輸出設(shè)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(shè)備打印機(jī)彩色噴墨打印機(jī)彩色激光打印機(jī)繪圖儀8.1.2圖形圖像處理的硬件設(shè)備顯示卡〔見以下圖〕是圖像處理工作必備的裝置，它負(fù)責(zé)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(yīng)的圖形圖像處理加速芯片，具備一定圖像預(yù)處理能力，而不是僅單純的作為一個顯示接口設(shè)備。8.1.2圖形圖像處理的硬件設(shè)備8.1.2圖形圖像處理的硬件設(shè)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(shù)據(jù)必須通過4個步驟，最后才會到達(dá)顯示屏：〔1〕從總線(bus)進(jìn)入顯卡芯片〔將CPU送來的資料送到顯卡芯片里面進(jìn)行處理〕；〔2〕從videochipset進(jìn)入videoRAM〔將芯片處理完的資料送到顯存〕；〔3〕從顯存進(jìn)入DigitalAnalogConverter(DAC)〔顯示顯存讀取出數(shù)據(jù)再送到RAMDAC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作〕；〔4〕從DAC進(jìn)入顯示器(Monitor)〔將轉(zhuǎn)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(shè)備2、采集設(shè)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(shè)備數(shù)碼照相機(jī)與數(shù)碼攝像機(jī)數(shù)碼相機(jī)是一種能夠進(jìn)行拍攝，并通過內(nèi)部處理把拍攝到的景物轉(zhuǎn)換成以數(shù)字格式存放的圖像的特殊照相機(jī)。與普通相機(jī)不同，數(shù)碼相機(jī)并不使用膠片，而是使用固定的或者是可拆卸的半導(dǎo)體存儲器來保存獲取的圖像。圖形圖像處理的硬件設(shè)備圖像采集設(shè)備所做的工作就是將來源于現(xiàn)實世界中的光信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以識別的數(shù)字信號。圖像輸出設(shè)備所做的工作那么是將這些數(shù)字信號再復(fù)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(shù)字化輸入以后到數(shù)字化輸出以前的這一過程。因此，首先要解決數(shù)字圖像在計算機(jī)內(nèi)的表示方法。圖像采集設(shè)備所做的工作就是將來源于現(xiàn)實世界中的光信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以識別的數(shù)字信號。圖像輸出設(shè)備所做的工作那么是將這些數(shù)字信號再復(fù)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(shù)字化輸入以后到數(shù)字化輸出以前的這一過程。因此，首先要解決數(shù)字圖像在計算機(jī)內(nèi)的表示方法。返回內(nèi)容提要調(diào)色板返回內(nèi)容提要調(diào)色板調(diào)色板由紅、綠、藍(lán)三種根本顏色實現(xiàn)調(diào)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(diào)〔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(yīng)為0到255。對紅、綠、藍(lán)三種根本色彩取不同值混合就可產(chǎn)生256×256×256=224種顏色，這就是真彩色。調(diào)色板返回內(nèi)容提要返回內(nèi)容提要數(shù)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(gòu)成的圖，每個點的顏色由紅、綠、藍(lán)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(rèn)格式返回內(nèi)容提要(2)bmp格式：bmp格式是Windows及OS/2操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式。bmp格式的文件可以用rle〔runlengthencoding，運(yùn)行長度編碼〕的無損失壓縮方案進(jìn)行壓縮(3)tiff格式：tiff的全稱為tagimagefileformat〔標(biāo)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(lián)合圖像專家組〕，它是目前最優(yōu)秀的數(shù)字化攝影圖像的存儲方式。返回內(nèi)容提要(5)eps格式：eps的全稱是encapsulatedpostscript格式。Postscript是由Adobe公司開發(fā)的打印機(jī)及其他輸出設(shè)備的頁面布局語言，現(xiàn)已成為桌面排版領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，eps格式現(xiàn)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(yù)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(shù)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(yīng)用。返回內(nèi)容提要(7)raw格式：raw是現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)常用的圖像格式，是直接讀取傳感器〔CCD〕上的原始記錄數(shù)據(jù)，也就是說這些數(shù)據(jù)尚未經(jīng)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(nèi)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(tǒng)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(jìn)行圖形交換的格式。在實用中可以將動畫通過視頻軟件轉(zhuǎn)入電視。返回內(nèi)容提要2、矢量圖矢量圖像，也稱為面向?qū)ο蟮膱D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(chuàng)立和操作單個對象。

返回內(nèi)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)傳輸。(2)wmf格式：wmf(Metafile)是一種矢量圖形格式，Word中內(nèi)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(nèi)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(lián)盟進(jìn)行開發(fā)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(nèi)容提要(4)emf格式：emf〔EnhancedMetafile〕是微軟公司為了彌補(bǔ)使用wmf的缺乏而開發(fā)的一種Windows32位擴(kuò)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(xiàn)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(nèi)容提要返回內(nèi)容提要數(shù)字圖像范圍返回內(nèi)容提要分形圖像(數(shù)學(xué)函數(shù)生成的圖像)返回內(nèi)容提要數(shù)字圖像的表示形式

1、二值圖像：一幅圖像用數(shù)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(nèi)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(nèi)容提要3、彩色圖像，將一幅圖像中的每個點分別用紅、綠、藍(lán)三種根本顏色描述，在顯示的時候?qū)崿F(xiàn)疊加從而得到返回內(nèi)容提要數(shù)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(huán)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(jié)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(nèi)容提要2、平滑處理想要去掉圖像中的雜質(zhì)、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(xiàn)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(nèi)容提要3、目標(biāo)提取腐蝕處理和膨脹處理返回內(nèi)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(shù)據(jù)冗余和主觀視覺冗余，通過改變圖像的描述方式，來實現(xiàn)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(fā)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(shè)計思想就是希望在接收方不產(chǎn)生誤解的前提下進(jìn)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(nèi)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(yīng)用領(lǐng)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(guān)概念選擇：這個概念是相當(dāng)廣泛的，將屏幕上某處選擇，那么該選擇反白顯示，移動該區(qū)域時，其中的內(nèi)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(dú)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(qū)別在于：圖層的各個像素點的屬性是以紅綠藍(lán)三原色的數(shù)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(yīng)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(qiáng)大的圖形編輯功能用多種方式進(jìn)行二次開發(fā)或用戶定制多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力支持多種硬件設(shè)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〕