第3章图形与图像处理

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1、第3章图形与图像处理图形与图像处理是多媒体技术的重要组成部分，也是人们非常容易接收的信息媒体。常言道，“百闻不如一见”，这说明图形与图像是信息量极其丰富的媒体。一幅图画可以形象、生动和直观地表现大量的信息，具有文本和声音所不可比拟的优点。因此在多媒体应用软件中，灵活地使用图形与图像，可以提供色彩丰富的画面和良好的人机交互界面。本章首先介绍图形与图像的基本知识和静止图像压缩标准，然后简述显示设备与扫描仪的工作原理和性能指标，最后着重介绍图像处理软件Photoshop的使用。3.1图形与图像概述图形和图像都是视觉媒体元素。谈

2、到视觉，自然离不开光和颜色。3.1.1光和颜色1.光的本质从本质上讲，光是一种电磁波。通常意义上的光是指可见光，即能引起人的视觉的电1414磁波，它的频率为3.84×10～7.89×10Hz，相应的在真空中的波长为780～380nm。由物理学可知，光具有波粒二相性，作为电磁波，光具有干涉和衍射等特性；作为粒子，光又具有直线传播、反射和折射等特性。光的这些特性给世界带来了变换无穷、千奇百怪的彩色景象。通过对光的物理特性研究，进一步证实了光和无线电波一样都是电磁波。也就是说，从无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线到

3、γ射线本质上都是相同的电磁波，它们的特性服从共同的规律，但是不同波长的电磁波表现出不同的特性。光是某一个特定波长范围内的电磁波，如图3-1所示。图3-1电磁波谱2.颜色内涵人的视觉系统既可以感觉到光的强度（即亮度），也可以感觉出光的颜色（即色彩）。人对亮度和色彩的感觉过程是一个物理、生理和心理的复杂过程。在自然世界中，人们看到的大多数光不是单一波长的光，而是由多种不同波长的光组合而成的。生理学研究表明，人的视网膜有两类视觉细胞：一类是对微弱光敏感的杆状体细胞；另一类是对红色、绿色和蓝色敏感的3种锥体细胞。因此，从这个意义

4、上说，颜色只存在于人的眼睛和大脑中。对于客观的光而言，颜色就是不同波长的电磁波。光的波长与人的颜色感觉之间的关系，如表3-1所示。表3-1光的波长与颜色关系颜色红色橙色黄色绿色青色蓝色紫色波长/nm700620580546480436380通常人眼对颜色的感知采用色调、饱和度和亮度来度量，它们共同决定了视觉的总体效果。（1）色调。色调表示光的颜色，它决定于光的波长。某一物体的色调是指该物体在日光照射下所反射的光谱成分作用到人眼的综合效果，如红色、蓝色等。自然界中的七色光就分别对应着不同的色调，而每种色调又分别对应着不同的

5、波长。（2）饱和度。也称为纯度或彩度，它是指彩色的深浅或鲜艳程度，通常指彩色中白光含量多少。对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越纯。比如当红色加进白光后，由于饱和度降低，红色被冲淡成粉红色。饱和度的增减还会影响到颜色的亮度，比如在红色中加入白光后增加了光能，因而变得更亮了。所以在某色调的彩色光中掺入别的彩色光，会引起色调的变化，而掺入白光时仅引起饱和度的变化。色调与饱和度合起来统称为色度，它表示颜色的类别与深浅程度。（3）亮度。人眼之所以能看到物体的明暗，是因为物体反射光的强度有差异的缘故。亮度就是用来表示某种颜色在人

6、眼视觉上引起的明暗程度，它直接与光的强度有关。光的强度越大，物体就越亮；光的强度越小，物体就会变暗。3.色彩模式色彩模式是指在计算机上显示或打印图像时表示颜色的数字方法。在不同的领域，人们采用的色彩模式往往不同。比如计算机显示器采用RGB模式，打印机输出彩色图像时用CMYK模式，从事艺术绘画的采用HSB模式，彩色电视系统采用YUV/YIQ模式，另外还有其他一些色彩模式的表示方法。（1）RGB模式。计算机显示器使用的阴极射线管（CathodeRayTube，CRT）是一个有源物体，CRT使用3个电子枪分别产生红色（Red）

7、、绿色（Green）、蓝色（Blue）3种波长的光，并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色。组合这3种光波以产生特定颜色称为相加混色，因此这种模式又称RGB相加模式。从理论上讲，任何一种颜色都可以用这3种基本颜色按不同的比例混合得到。3种基本颜色的光强越强，到达人眼的光就越多，它们的比例不同，人们看到的颜色也就不同，没有光到达人眼，就是一片漆黑。当3种基本颜色按不同强度相加时，总的光强增强，并可得到任何一种颜色。比如，当3种基本颜色等量相加时，得到白色或灰色；等量的红绿相加而蓝为0值时得到黄色；等量的红蓝相加而绿为0时得

8、到品红色；等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。这3种基本颜色相加的结果如图3-2所示。现在使用的彩色电视机和计算机显示器都是利用这3种基本颜图3-2相加混色色混合来显示彩色图像，而把彩色图像输入到计算机的扫描仪则是利62多媒体技术及应用（第2版）用它的逆过程。扫描是把一幅彩色图像分解成R、G、B3种基本颜色，每一种基本