第3章 数字图像基础new

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1、第3章数字图像基础随着科学技术的发展，人们对信息处理和信息交流的要求越来越高，最典型的表现是手机及相关数码产品的更新换代速度加快。图像信息具有直观、形象、易懂和信息量大等特点，因此它是在人们日常的生活、生产中接触最多的信息种类之一，就和生活联系紧密的电视机来说，其屏幕尺寸越来越大，画面质量越来越高。随着对图像处理的要求不断提高，应用领域不断扩大，图像理论必须不断提高、补充和发展。图像的处理已经从可见光谱扩展到光谱的各个阶段，从可见光谱到不可见光谱，从静止图像发展到运动图像，从物体的外部延伸到物体的内部，以

2、及进行人工智能化的图像处理等。本章包括ß数字图像ß图像采集基本知识ß图像分析和处理ß数字图像技术应用ßMATLAB可读的图像及视频的格式3.1数字图像我们现在生活在数字图像的世界中，每个人都满身的数字化装备，这在上下班坐车的时候表现得最为明显，满车的人都没有闲着，MP3，MP4，PSP，PPC手机，数码相机，笔记本电脑，这些装备的使用需要了解数字图像的相关知识，比如手机上的照片如何处理，MP4支持哪些视频文件，只有具备一定的数字图像方面的知识才能玩转这些装备，使我们的生活丰富多彩。下面初步介绍一下数字图像

3、的基本知识。3.1.1图像的概念为了实现对图像信号的处理和传输，首先必须对图像进行正确的描述，即什么是图像。图像对我们来说并不陌生，但却很难用一句话说清其含义。从广义上来说，图像是自然界景物的客观反映，是人类认识世界和人类自身的重要源泉。照片、绘画、影视画面无疑属于图像；照相机、显微镜或望远镜的取景器上的光学成像也是图像。此外，汉字也可以说是图像的一种，因为汉字起源于象形文字，所以可以当作一种特殊的图像；图形可以理解为介于文字与绘图之间的一种形式，也属于图像的范畴。由此延伸，通过某些传感器变换得到的电信号

4、图，如脑电图、心电图等也可以看作是一种图像。“图”是物体反射或透射光的分布，它51MATLAB图像处理与界面编程是客观存在的，而“像”是人的视觉系统所接收的图在人脑中所形成的印象或认识。总之，凡是人类视觉上能够感受到的信息，都可以成为图像。图像信息不仅包含光通量分布，而且还包含人类视觉的主观感觉。随着计算机技术的发展，人们可以人为地创造出色彩斑斓、千姿百态的各种图像。概括地讲，图像包含视频、图形、动画、符号文字等重要内容。3.1.1.1视频视频图像又称为动态图像、活动图像或者说运动图像。它是一组图像在时间

5、轴上的有序排列，是二维图像在一维时间域上构成的序列图像。如NTSC制式电视30帧/秒，PAL制式是25帧/秒，电影则是24帧/秒。现在常用的视频还应该包括网络视频和手机视频。网络视频和手机视频与传统视频的不同在于它是一种流媒体，所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。如网上使用最多的rmvb流媒体格式改变了大众的观看电影和电视剧的习惯，由电视观看转向网络观看，而且现在已经有了支持流媒体格式的电视和碟机。3.1.1.2图形图形是图像的一种抽象，它反映为图像的几何特征，例如点、线、面

6、等。图形不直接描述图像中的每一点，而是描述产生这些点点过程和方法，被称为矢量图形。矢量图形有其专有的常用处理软件，比如Adobe公司的Illustrator、Macromedia公司的FreeHand以及Corel公司CorelDRAW。3.1.1.3动画图3-1三维动画片截图图3-2半条命2游戏截图动画与视频的区别在于视频的采集来源于自然的真实图像，而动画则是利用计算机产生出来的图像或图形，是合成动态图像。动画包括二维动画、三维动画、真实感三维动画等多种形式。专门的电脑动画片的技术水平体现了计算机图像水

7、平的高峰。比如大家熟悉的华人大导演吴宇森也涉足了专门的电脑动画片，比如他当制片人的日本最终幻想系列动画中的《苹果核战记》续集，其截图如图3-1所示。最终幻想系列的游戏宣传电影其电脑动画制作水平也是相当高的。现在的游戏是一种交互式的计算机动画，由于电脑游戏和很多人，特别是青少年的娱乐生活息息相关，导致很多人关于电脑图像技术方面的知识有很多都是从玩游戏得知的。比如很多人最开始关注HDR，就是2005年在玩HL2（半条命2，SOURCE版有任何建议或者意见联系：tasiya@tom.com第3章数字图像基础CS

8、的前身）获得直观画面感受后注意到的，在游戏领域称其为“高动态光照渲染特效”。简单的说，HDR可以让游戏画面更漂亮，如图3-2为HL2游戏截图。在使用了HL2的游戏引擎SOURCE后，SOURCE版的CS在场景里面最明显的变化是找不到非常暗的场景了，原来的一些利用黑暗场景打黑枪的camp点失效了，这种变化也源于HDR技术的采用。采用了HDR技术后，画面的层次更加丰富，亮的部分有层次，同样暗的部分也有层次。3.1.1.4符号与文字