第三章图形与图像处理教学目标：了解图形与图像概述；了解静止图像压缩标准；了解显示设备与扫描仪；掌握图像处理软件。

重点难点：图像处理软件。

教学内容：1．图形与图像概述2．静止图像压缩标准3．显示设备与扫描仪4．图像处理软件教学课时：3学时教学过程：3.1 图形与图像概述一、光与色彩图形与图像都是视觉媒体元素。

光的本质是电磁波，其电磁光谱如下：可见光104 106 108 1010 1012 1014 1016频率(Hz) 4 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8波长(m)可见光：780nm～380nm波长色彩是人类视觉对可见光的感知结果，在可见光谱内不同波长的光会引起不同颜色感觉光的波长与颜色对照三基色原理：将红、绿、蓝三种颜色按照不同的比例进行组合，就可以引起人眼对自然界的全部颜色感觉。

颜色模式：指表示色彩的数字方法。

①RGB相加混合模式RGB模式适用于显示器这类发光物体。

RGB是由三种基本颜色Red红、Green绿、Blue蓝组成，每种颜色的亮度大小用数字0-255表示，共有1670万种颜色。

R=G=B=0 黑色R=G=B=255 白色0<R=G=B<255 灰色②CMYK相减混合模式CMYK模式主要用于彩色打印机和彩色图片印刷这类吸光物体上。

CMYK是由Cyan青色、Magenta品红色、Yellow黄色、Black 黑色组成，每种颜色用百分数0-100%来表示。

C=M=Y=K=0% 白色C=M=Y=K=100% 黑色③HSB模式HSB模式是根据人对颜色的感觉来描述的，适合从事艺术绘画的人描述色彩的方法。

HSB是由Hue色调、Saturation饱和度、Brightness亮度组成。

色调由可见光谱中各分量的波长来确定。

饱和度表示色彩的浓淡程度(掺入白光)。

亮度表示色彩的明亮程度(光的能量)。

色度＝色调＋饱和度④YUV/YIQ模式YUV模式用于PAL彩色电视制式，其中：Y表示亮度信号，可构成灰色图像U、V表示色度信号，是构成色彩的两分量⑤黑白模式与灰度模式黑白模式采用1bit表示一个像素，只能显示黑色和白色，适合制作黑白的线条图。

灰度模式采用8bit表示一个像素，形成256个等级，适合用来模拟黑白照片的图像效果。

二、图形与图像1.图形(矢量图形、几何图形)矢量图是用一组命令来描述图形，这些命令给出构成图形的各种属性和参数，如圆可以是圆心坐标、半径以及粗细和色彩组成的。

优点：图形文件占用空间较少。

缺点：图形复杂时，耗时相对较长。

软件：CorelDRAWFreeHand2.图像(位图图像、点阵图像)位图是指在空间和色彩上已经离散化的图片，它通过描述画面中每一像素的颜色或亮度来表示该图像，非常适合表现包含大量细节的图片(如明暗、浓淡、层次和色彩变化等)。

优点：色彩和色调变化丰富，景物逼真。

缺点：缩放等处理后易失真，数据量大。

软件：PhotoshopPhotoImpact三、图像的主要属性1.分辨率分辨率直接影响了图像的质量。

显示分辨率：指显示器屏幕上能够显示的像素数目，如：800*600。

图像分辨率：指组成一幅图像所拥有的像素数目，它反映图像在屏幕中显示的大小。

像素分辨率：指像素的宽高比(1:1)，在像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。

2.颜色深度指记录每个像素所使用的二进制位数。

彩色图像：图像可使用的最多颜色数目灰度图像：图像可使用的亮度级别数目3.图像数据量的计算存储一幅图像的空间大小是：图像数据＝图像分辨率×颜色深度/8(B)[例3-1]一幅640×480的真彩色图像，未压缩的图像数据量是多少？640×480×24/8＝921600B＝900KB四、图像的文件格式图像数据在存储媒体中存放的格式称为文件格式，常用的文件格式有：3.2 静态图像压缩标准一、JPEG压缩标准JPEG(Joint Photographic Experts Group,联合图片专家组)是ISO和ITU的联合技术小组，其任务是为连续色调(包括灰度或彩色)静态图像压缩制定通用的国际标准。

JPEG标准(ISO 10918)包括图像编码和解码过程以及压缩图像数据的编码表示。

二、JPEG 2000压缩标准JPEG 2000(ISO 15444)是JPEG的更新换代标准，针对Internet应用和无线通信等领域。

关键技术：以离散小波变换DWT为主的多解析压缩方式核心算法：EBCOT高压缩比：比JPEG压缩性能提高30%三、JPEG软件实现编程语言：Visual BasicVisual C++四、JPEG图像压缩工具JPEG是目前在Internet上应用最广泛的图片格式，其压缩比最高(仅为位图的1/10)。

1.JPEG Optimizer 4.0功能：压缩和优化图像文件特点：交互地实时显示改变压缩设置的图像效果，以便在压缩比例和图像质量上平衡。

2.JPEG Imager 2.03.JPEG Wizard 1.123.3 扫描仪与显示系统一、扫描仪1984年第一台扫描仪问世。

扫描仪是一种光、机、电一体化的数字化输入设备，它可以将图像或文字转换成计算机能够识别和处理的数字图像文件。

常用输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪。

品牌扫描仪：HP、Microtek、Uniscan。

1.扫描仪的工作原理扫描仪是由电荷耦合器件(CCD)阵列、光源及聚焦透镜等组成。

将光线照射在图片上，产生反射光或透射光,通过CCD将光线亮度以及色彩信号转换成模拟电信号，再经A/D转换成数字图像。

光源2.扫描仪的分类⑴平板式扫描仪平板式扫描仪是由步进电机带动扫描头对图片进行自动扫描。

特点：扫描精度较高、成像稳定使用方便适用场合：精度要求较高图稿幅面不大⑵手持式扫描仪手持式扫描仪是以手动的方式推动扫描仪对图片进行扫描。

特点：体积小、携带方便、价格便宜缺点：图像失真(手推进速度不均匀)适用场合：图稿幅面小精度要求不高⑶滚筒式扫描仪滚筒式扫描仪是采用扫描头固定、滚动式走纸机构移动图纸而自动完成扫描。

适用场合：大型工程图A0、A1大幅面图稿3.扫描仪的性能指标⑴分辨率光学分辨率：CCD元件数(一列)600dpi×1200dpi(步进电机的步长)CCD解析度插值分辨率：通过算法在两像素间插入所要像素，使其超过光学分辨率的图像。

如标注最大分辨率是19200dpi。

dpi表示每英寸长度所含像素点的个数。

⑵色彩位数它是用来表示扫描仪所能分辨颜色的数量，比如24位、30位、36位、42位、48位等。

色彩位数越高，图像色彩表现力越丰富。

⑶扫描速度它是指扫描仪在扫描图稿时所需的时间。

影响它的主要因素：步进电机的速度接口类型分辨率的设定⑷接口标准USB接口：通用串行总线，支持热插拔USB→12MbpsUSB 2.0→480MbpsSCSI接口：SCSI卡，20Mbps并行接口：安装方便，速度最慢⑸扫描幅面平板式扫描仪：A4、A3滚筒式扫描仪：A0、A14.OCR文字识别OCR(Optical Character Recognition)光学字符识别文字识别过程：文字出版物→扫描仪→文字图像→OCR软件→识别为文本格式→文字处理软件排版扫描仪捆绑销售软件：①驱动程序：Windows 98/2000/XP②字符识别软件：OCR软件二、显示系统1.显示系统简述总线扩展槽多芯视频信号电缆2.显示卡显示卡(显示适配器、显示接口卡)显示卡是用于将主机中的数字信号转换成图像信号并由显示器显示出来。

⑴显示卡的基本结构显示卡的基本结构是由显示芯片、显示内存、RAM DAC、VGA BIOS、总线接口等组成。

显示卡的工作过程：①由CPU向图形处理部件发出命令②显示卡将图形处理完成后送显示内存③显示内存进行数据读取并送到RAM DAC④RAM DAC将数字信号转化为模拟信号输出显示⑵显示卡的性能指标分辨率(解析度)：指在显示器屏幕上所能描绘的像素个数(横纵比为4:3)，如640*480、800*600、1024*768、1600*1200等。

颜色位数：指显示卡能同屏显示的色彩数量，如8位、16位、24位、32位等。

刷新频率：指在显示器上图像更新速度，即屏幕每秒重新显示的次数(>75Hz)。

刷新频率越高，屏幕图像闪烁感越小。

3.显示器显示器是通过电子扫描的方式将计算机的信息以人能识别的形式实时地显示屏幕上。

显示器基本上都是CRT(阴极射线管)。

CRT是由电子枪、偏转线圈、荧光粉层、荫罩和玻璃外壳组成，彩色管是基于三基色显示的。

显示器的性能指标：屏幕尺寸：指衡量显示器屏幕大小。

显象管尺寸→显象管对角线的长度(英寸)可视尺寸→屏幕可视区的面积光栅尺寸→实际显示的最大尺寸(背景)如：14in、15in、17in、21in点距：指一个荧光粉点组中心到另一个荧光粉点组中心的距离。

点距越小，显示图像越细腻。

如：0.28mm、0.27mm、0.26mm、0.25mm分辨率：指屏幕上可容纳像素的个数。

显示器的分辨率受到屏幕尺寸和点距的限制，也与显示卡的性能有关。

扫描方式(隔行扫描和逐行扫描)：隔行扫描是指更新屏幕数据需要两遍扫描(奇数行、偶数行扫描)，实现便宜但易闪烁。

逐行扫描是指更新屏幕时只需一遍扫描，其无闪烁标准是垂直刷新频率为75-85Hz。

垂直刷新频率→场频4.液晶显示器液晶显示器LCD是通过液晶材料和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图像。

液晶显示器主要尺寸是：12.1in、13.3in14.1in、15in可视角度可分为：水平可视角度>1400垂直可视角度>12003.4 图像处理软件一、Photoshop概述Photoshop是美国Adobe公司开发的一个强大的图像图形处理软件。

1.发展简史1989：Adobe推出了Photoshop的Macintosh版，升级到2.5时才同时推出Windows版本。

1996：Photoshop 4.01998：Photoshop 5.02000：Photoshop 6.02002：Photoshop 7.02.基本功能Photoshop可用来作各种平面图像处理、绘制简单的几何图形以及进行各种格式或色彩模型的转换等，创作出任何能构想的作品。

主要功能：①各种选择、绘图和色彩功能②图像旋转和变换③处理图像尺寸和分辨率④图层、通道和滤镜功能⑤支持大量图像格式和TWAIN32界面3.应用于电脑绘图设计①用Photoshop制作网页的图片和背景。

②排版软件PageMaker或多媒体创作工具Authoreare、PowerPoint等需要大量图片，可经Photoshop处理后的置入需要的文件中。

③绘图软件CorelDRAW完成的矢量图可置入Photoshop中进行编辑和修改。