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1、大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)图像图像图像图像(image):image):是指是指从现实世界中通过从现实世界中通过从现实世界中通过从现实世界中通过数字化设备数字化设备数字化设备数字化设备获取的图像获取的图像获取的图像获取的图像，称为称为 取样图像取样图像(sampled image)sampled image)或或 点阵图像点阵图像(dot matrix image)(dot matrix image)或或 位图图像位图图像(bitmap image)(bitmap image)简称图像简称
2、图像(image)(image)。(2)(2)(2)(2)图形图形图形图形(graphics)graphics)：是是指指指指使用计算机合成的图像使用计算机合成的图像使用计算机合成的图像使用计算机合成的图像(synthetic image)(synthetic image)，称为矢量图形（，称为矢量图形（vector graphicsvector graphics），简称），简称图形。图形。图形。图形。5.2 图形与图像图形与图像数字图像的分类数字图像的分类数字图像的分类数字图像的分类“大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术
3、大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术取样图像在计算机中的表示方法：取样图像在计算机中的表示方法：单色图像单色图像单色图像单色图像:用一个矩阵来表示用一个矩阵来表示彩色图像彩色图像彩色图像彩色图像:用一组（一般是用一组（一般是3 3个）矩阵来
4、表示个）矩阵来表示 矩矩阵阵的的行行数数称称为为图图像像的的垂垂垂垂直直直直分分分分辨辨辨辨率率率率，列列数数称称为为图图像像的的水水水水平平平平分分分分辨辨辨辨率率率率，矩矩阵阵中中的的元元素素是是像像像像素素素素颜颜颜颜色色色色分分分分量量量量的亮度值的亮度值的亮度值的亮度值，使用整数表示，一般是，使用整数表示，一般是8 8位至位至1212位位1.1.1.1.图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码(1)(1)(1)(1)图像的表示
5、图像的表示图像的表示图像的表示大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(2)(2)(2)(2)图像的描述信息图像的描述信息图像的描述信息图像的描述信息 图像大小图像大小图像大小图像大小 也称也称图像分辨率图像分辨率图像分辨率图像分辨率(垂直分辨率垂直分辨率水平分辨率）水平分辨率）颜色空间的类型颜色空间的类型颜色空间的类型颜色空间的类型指彩色图像所使用的颜色描述方法，也叫颜色模型。指彩色图像所使用的颜色描述方法，也叫颜色模型。常用颜色模型：常用颜色模型：RGB(RGB(RGB(RGB(红红红红,绿绿绿绿,蓝蓝蓝蓝)、YUV(YUV(亮度亮度,色度色度)等等 像素深
6、度像素深度像素深度像素深度即像素的所有颜色分量的位数之和即像素的所有颜色分量的位数之和它决定了它决定了不同颜色（亮度）的最大数目不同颜色（亮度）的最大数目不同颜色（亮度）的最大数目不同颜色（亮度）的最大数目 1.1.1.1.图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数图像的表示方法与主要参数5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像文件的大小图像文件的大小图像文件的大小图像文件的大小图像文件名图像文件名图像文件名图像文件名图像大小、深度、类型图像大小、深度、类型图像大小、深度、类型图像大小、深度、类型
7、白色小车点阵图示白色小车点阵图示白色小车点阵图示白色小车点阵图示行驶中的白色小车行驶中的白色小车行驶中的白色小车行驶中的白色小车大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术图像大小图像大小8位位(256色色)16位位(65536色色)24位位(真彩色真彩色)640480300KB600KB900KB1024768768KB1.5MB2.25MB128010241.25MB2.5MB3.75MB2.2.2.2.图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码
8、(1)(1)(1)(1)一幅图像数据量的计算一幅图像数据量的计算一幅图像数据量的计算一幅图像数据量的计算（以字节为单位）：（以字节为单位）：图像数据量图像数据量 图像水平分辨率图像水平分辨率图像垂直分辨率图像垂直分辨率像素深度像素深度像素深度像素深度8 8(2)(2)(2)(2)几种常用图像的数据量几种常用图像的数据量几种常用图像的数据量几种常用图像的数据量大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术2.2.2.2.图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与
9、压缩编码(3)(3)(3)(3)图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性 数字图像中的数据相关性很强，数字图像中的数据相关性很强，冗余度大冗余度大冗余度大冗余度大；人眼人眼视觉有一定局限性视觉有一定局限性视觉有一定局限性视觉有一定局限性，即使压缩图像有失真，只要限制在人，即使压缩图像有失真，只要限制在人眼允许的误差范围之内，也是允许的。眼允许的误差范围之内，也是允许的。(4)(4)(4)(4)数据压缩类型数据压缩类型数据压缩类型数据压缩类型 无损压缩无损压缩无损压缩无损压缩:压缩以后的数据进行图像还原时，压缩以后的数据进行图像还原时，重建的图像与原始图像
10、重建的图像与原始图像重建的图像与原始图像重建的图像与原始图像完全相同完全相同完全相同完全相同。例如：行程长度编码、哈夫曼。例如：行程长度编码、哈夫曼(Huffman)Huffman)编码编码 有损压缩有损压缩有损压缩有损压缩：使用压缩后的数据进行图像重建时，使用压缩后的数据进行图像重建时，重建后的图像与原始重建后的图像与原始重建后的图像与原始重建后的图像与原始图像虽有一定的误差图像虽有一定的误差图像虽有一定的误差图像虽有一定的误差，但不影响人们对图像含义的正确理解。，但不影响人们对图像含义的正确理解。例如：例如：变换编码、矢量编码等变换编码、矢量编码等大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计
11、算机信息技术大学计算机信息技术2.2.2.2.图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码(3)(3)(3)(3)图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性图像数据压缩的可能性 数字图像中的数据相关性很强，数字图像中的数据相关性很强，冗余度大冗余度大冗余度大冗余度大；人眼人眼视觉有一定局限性视觉有一定局限性视觉有一定局限性视觉有一定局限性，即使压缩图像有失真，只要限制在人，即使压缩图像有失真，只要限制在人眼允许的误差范围之内，也是允许的。眼允许的误差范围之内，也
12、是允许的。(4)(4)(4)(4)数据压缩类型数据压缩类型数据压缩类型数据压缩类型 无损压缩：无损压缩：无损压缩：无损压缩：重建的图像与原始图像完全相同重建的图像与原始图像完全相同重建的图像与原始图像完全相同重建的图像与原始图像完全相同 有损压缩有损压缩有损压缩有损压缩：重建后的图像与原始图像虽有一定的误差重建后的图像与原始图像虽有一定的误差重建后的图像与原始图像虽有一定的误差重建后的图像与原始图像虽有一定的误差总结总结总结总结：图像压缩方法很多，不同方法适用于不同的应用，在：图像压缩方法很多，不同方法适用于不同的应用，在：图像压缩方法很多，不同方法适用于不同的应用，在：图像压缩方法很多，不同
13、方法适用于不同的应用，在计算机中常常是多种压缩方法的计算机中常常是多种压缩方法的计算机中常常是多种压缩方法的计算机中常常是多种压缩方法的综合使用综合使用综合使用综合使用。为得到较高的数。为得到较高的数。为得到较高的数。为得到较高的数据压缩比，据压缩比，据压缩比，据压缩比，一般都采用有损压缩一般都采用有损压缩一般都采用有损压缩一般都采用有损压缩。大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术2.2.2.2.图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码(5)
14、(5)(5)(5)压缩编码方法优劣的评价压缩编码方法优劣的评价压缩编码方法优劣的评价压缩编码方法优劣的评价v 压缩倍数的大小压缩倍数的大小v 重建图像的质量（有损压缩时）重建图像的质量（有损压缩时）v 压缩算法的复杂程度压缩算法的复杂程度大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(6)(6)(6)(6)图像压缩编码方法的国际标准和工业标准：图像压缩编码方法的国际标准和工业标准：图像压缩编码方法的国际标准和工业标准：图像压缩编码方法的国际标准和工业标准：ISOISO和和IECIEC两个国际机构联合制定了一个两个国际机构联合制定了一个静止图像静止图像静止图像静止图像数
15、据数据压缩编码的国际标准，称为压缩编码的国际标准，称为JPEGJPEGJPEGJPEG标准标准标准标准。JPEGJPEGJPEGJPEG标准的特点：标准的特点：标准的特点：标准的特点：适用范围广；算法复杂度适中；软硬件均可实现适用范围广；算法复杂度适中；软硬件均可实现 压缩比可控制（压缩比低，图像质量好；压缩比高，质量差）压缩比可控制（压缩比低，图像质量好；压缩比高，质量差）JPEG-2000JPEG-2000JPEG-2000JPEG-2000的特点的特点的特点的特点：适用于各种不同类型和不同特性的图像，适用于各种不同类型和不同特性的图像，采用了小波分析等先进算法采用了小波分析等先进算法 提
16、供了更好的图像质量，更低的码率，更适合在提供了更好的图像质量，更低的码率，更适合在WWWWWW网上传输网上传输等，它兼容等，它兼容JPEGJPEG2.2.2.2.图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术JPEGJPEG图像压缩比例图像压缩比例 中等压缩后的图像中等压缩后的图像中等压缩后的图像中等压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像2.2.2.2.图像的压缩编码图像的
17、压缩编码图像的压缩编码图像的压缩编码5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术名称名称压缩编码方法压缩编码方法性质性质典型应用典型应用开发组织开发组织/公司公司BMPBMPRLC无损无损Windows应用程序应用程序MicrosoftTIFTIFRLC,LZW无损无损桌面出版桌面出版Aldus，MicrosoftGIFGIFLZW无损无损InternetCompuServeJPEGJPEGDCT,Huffman无损无损/有有损损Internet，数码相机，数码相
18、机等等ISO/IECJP2JP2小波变换小波变换算术编码算术编码无损无损/有有损损Internet，数码相机，数码相机等等ISO/IEC3.3.3.3.常用图像文件格式常用图像文件格式常用图像文件格式常用图像文件格式5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码用画图软件可以产生的图形类型用画图软件可以产生的图形类型用画图软件可以产生的图形类型用画图软件可以产生的图形类型用用用用photoshopphotoshop可以产生的图形类型可以产生的图形类型可以产生的图形类型可以产生的图形类型大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技
19、术大学计算机信息技术(1)BMP(BitMaP-file)(1)BMP(BitMaP-file)图像：图像：微软公司在微软公司在WindowsWindows操作系统下使用的一种标准图像文件格式。操作系统下使用的一种标准图像文件格式。一个文件存放一幅图像，可以进行无损压缩，也可不压缩。一个文件存放一幅图像，可以进行无损压缩，也可不压缩。不压缩不压缩的的BMPBMP文件是一种通用的图像文件格式。文件是一种通用的图像文件格式。3.3.3.3.常用图像文件格式常用图像文件格式常用图像文件格式常用图像文件格式5.2.2 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码图像的表示与
20、压缩编码(2)(2)TIFF(Tagged Image File Format)TIFF(Tagged Image File Format)图像：图像：用于扫描仪和桌面出版，用于扫描仪和桌面出版，能支持多种压缩方法和多种不同类型的图像，有许多图像图能支持多种压缩方法和多种不同类型的图像，有许多图像图形应用软件支持这种文件格式。形应用软件支持这种文件格式。(3)GIF(Graphics Interchange Format)图像：图像：互联网上广泛使用，颜色数目较少（不超过互联网上广泛使用，颜色数目较少（不超过256色），文件特别小，色），文件特别小，适合网络传输。适合网络传输。GIF适用于插图
21、、剪贴画等色彩数目不多的应用场合。适用于插图、剪贴画等色彩数目不多的应用场合。它可以将许多张图像保存在同一个文件中，可按规定的时间间隔逐它可以将许多张图像保存在同一个文件中，可按规定的时间间隔逐一进行显示，从而形成一进行显示，从而形成动画的效果动画的效果，因而在网页制作中大量使用。，因而在网页制作中大量使用。大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.2.3 5.2.3 5.2.3 5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)数
22、字图像处理：数字图像处理：数字图像处理：数字图像处理：使用计算机对来自照相机、摄像机、传真机、扫描仪、使用计算机对来自照相机、摄像机、传真机、扫描仪、医用医用CTCT机、机、X X光机等的图像，进行光机等的图像，进行去噪、增强、复原、分去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索割、提取特征、压缩、存储、检索等操作处理等操作处理(2)(2)(2)(2)图像处理的主要目的图像处理的主要目的图像处理的主要目的图像处理的主要目的提高图像的视感质量提高图像的视感质量图像复原与重建图像复原与重建图像分析图像分析图图像像的的存存储储、管管理理、检检索索，以以及及图图像像内内容容与与知知识识产产权权的
23、保护等的保护等1.1.1.1.数字图像处理数字图像处理数字图像处理数字图像处理5.2.3 5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 2.2.2.2.图像处理软件图像处理软件图像处理软件图像处理软件 与应用领域密切相关，通常具有很强的专业性，如遥感与应用领域密切相关，通常具有很强的专业性，如遥感图像处理软件、医学图像处理软件等。图像处理软件、医学图像处理软件等。使用较多的是面向办公、出版与信息发布的图像处理使用较多的是面向办公、出版与信息发布的图像处理软件，也称为图像修饰或图像编辑
24、软件，支持多种不同软件，也称为图像修饰或图像编辑软件，支持多种不同的图像文件格式，提供多种图像编辑处理功能，可制作的图像文件格式，提供多种图像编辑处理功能，可制作出生动形象的图像。出生动形象的图像。如：如：PhotoShopPhotoShopPhotoShopPhotoShop(P.204)(P.204)(P.204)(P.204)，集图像扫描、图像编辑、绘集图像扫描、图像编辑、绘图、图像合成及图像输出等多种功能于一体，是一个流图、图像合成及图像输出等多种功能于一体，是一个流行的图像处理工具。行的图像处理工具。5.2.3 5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图
25、像处理与应用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术处理前图片上有划痕处理前图片上有划痕处理前图片上有划痕处理前图片上有划痕处理后划痕被清除处理后划痕被清除处理后划痕被清除处理后划痕被清除图像的滤镜操作图像的滤镜操作背景图背景图背景图背景图前景图前景图前景图前景图复合后的图像复合后的图像复合后的图像复合后的图像图图图图层层层层操操操操作作作作2.2.2.2.图像处理软件图像处理软件图像处理软件图像处理软件5.2.3 5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机
26、信息技术图像通信图像通信 遥感遥感 医疗诊断医疗诊断 工业生产中的应用工业生产中的应用 机器人视觉机器人视觉 军事、公安、档案管理军事、公安、档案管理3.3.3.3.数字图像的应用数字图像的应用数字图像的应用数字图像的应用5.2.3 5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图像处理与应用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.2.4 5.2.4 5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术1.1.1.1.景物形状的计算机表示景物形状的计算
27、机表示景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形(1)(1)(1)(1)基本概念基本概念基本概念基本概念 景物的模型（景物的模型（model）：）：景物在计算机内的描述景物在计算机内的描述 景物的建模景物的建模(modeling)：人们进行景物描述的过程人们进行景物描述的过程 绘制（绘制（rendering）：）：也称图像合成也称图像合成根据景物的模型生成图像的过程，所产生的数字图根据景物的模型生成图像的过程，所产生的数字图像称为计算机合成图像像称为计算机合成图像 计算机图形学（计算机图形学（Computer Graphics）：）
28、：研究如何使用计算机描述景物并生成其图像的原理、研究如何使用计算机描述景物并生成其图像的原理、方法与技术方法与技术(2)(2)(2)(2)计算机合成图像的过程：计算机合成图像的过程：计算机合成图像的过程：计算机合成图像的过程：建模建模/造型造型（Modeling）景物形状的景物形状的模型模型(model)建模建模/造型造型(Modeling)景物形状景物形状的视图的视图大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)(3)(3)(3)景物建模景物建模景物建模景物建模几几何何模模型型：景景物物建建模模方方法法与与景景物物类类型型有有关关。普普通通工工业业产产品品（如
29、如电电视视机机、电电话话机机、汽汽车车、飞飞机机等等），使使用用基基基基本本本本的的的的几几几几何何何何元元元元素素素素（如如点点、线、面、体等）及线、面、体等）及表面材料的性质表面材料的性质表面材料的性质表面材料的性质等进行描述所建立的模型等进行描述所建立的模型几何模型分类（按照所使用的几何元素类型）几何模型分类（按照所使用的几何元素类型）v线框模型、曲面模型、实体模型线框模型、曲面模型、实体模型几何模型应用：几何模型应用：CADCAD/CAM/CAM过程模型过程模型/算法模型：算法模型：根根据据景景物物的的生生成成规规律律，并并使使用用相相应应的的算算法法来来描描述述其其规规律律所所建建立
30、的模型立的模型1.1.1.1.景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形剪贴画剪贴画剪贴画剪贴画剪贴画的分解剪贴画的分解剪贴画的分解剪贴画的分解剪贴画的构造与效果剪贴画的构造与效果剪贴画的构造与效果剪贴画的构造与效果改变几何点改变几何点大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术使用几何模型描述的机械零件使用几何模型描述的机械零件使用分形模型描述的图案使用分形模型描述的图案形体与景物的建模方法形体与景物的建模方法线线框框模模型型实实体体模模型型表表面面模模型型几何造
31、型技术几何造型技术过程模型技术过程模型技术分分形形几几何何形形状状语语法法微微粒粒系系统统基于基于物理物理的建的建模模1.1.1.1.景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示景物形状的计算机表示5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 CAD/CAMCAD/CAM 利用计算机生成各种地形图、交通图、气象图、海洋图等利用计算机生成各种地形图、交通图、气象图、海洋图等 作战指挥和军事训练作战指挥和军事训练 计算机动画和计算机艺术计算机动画和计算机艺术3.3.3.3.计算机课程图像的应
32、用计算机课程图像的应用计算机课程图像的应用计算机课程图像的应用5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术矢量图形：计算机合成图像矢量图形：计算机合成图像矢量绘图软件：制作矢量图形的软件矢量绘图软件：制作矢量图形的软件 如：如：AutoCADAutoCAD、MAPInfoMAPInfo、ARCInfoARCInfo等等5.5.5.5.国际标准的绘图语言（编程语言）国际标准的绘图语言（编程语言）国际标准的绘图语言（编程语言）国际标准的绘图语言（编程语言）二维图形的国际标准是二维图形的国际标准是GKSGKS三维图形的国际标准是三维图形的国际标准是GKS-3DGKS-3D、PHIGSPHIGS工业标准工业标准Open GLOpen GL公司标准如公司标准如:微软公司的微软公司的Direct-3DDirect-3D4.4.4.4.矢量绘图软件矢量绘图软件矢量绘图软件矢量绘图软件5.2.4 5.2.4 计算机图形计算机图形计算机图形计算机图形