图像的数字化表示
（一）学习任务分析
本节课主要是向学生介绍在信息技术设备中存储的图像是如何用数字形式表示出来的。包括两部分：1.图像的分割，即以像素为基本单元，组成数字化图像；2.像素的数字化表示方法。本节课的教学的顺利完成，对后续的课堂教学有着重要奠定基础的作用。它是本课程理论部分教学的重点。
（二）学情分析
学生没有相关或类似先前经验，学生对信息技术的最基础的二进制数字相对陌生，因此，对学生进行课前针对性的补习辅导十分必要。
（三）教学目标
1．知识与技能
（1）了解图像在多媒体技术中的表示方法
（2）理解图像数字化表示的相关概念
（3）能够估算图像在计算机中存储的大小
2．过程与方法
（1）体会图形、图像的视觉意义
（2）认识图形、图像表达信息的效果与特点
（3）能主动利用数字化图像解决日常生活、学习中遇到的问题
（4）能主动利用数字化图像呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作
3．情感态度与价值观
（1）通过观看演示文稿，使学生感受图像在信息表达的独特作用，激发学生探求图像处理技术的欲望
（2）感受数字化图像对日常生活的影响
（3）引导学生负责地、健康地使用信息技术
（四）教学策略的选择与设计
教法：为了帮助学生正确理解图像的数字化表示方法，教师在每个教师环节努力为学生创设一个鲜活的教学情境，集中学生注意力，并激发学生学习兴趣，提出由浅入深、由表及里、循序渐进的启发性问题引起思考。教学活动以启发式教学为主，根据各环节教学内容，灵活运用各种教学策略。
学法：独立思考与小组讨论，通过一些计算强化对概念和方法的理解
（五）教学过程
环节一：引入课题、体验和认识图像的信息化表达
（一）课题的引入，依次提出如下问题：
1．信息是以什么形式存储在计算机中?
2．信息的载体有哪些形式？
3．图像以什么形式存储在计算机中？
4．我们要利用现代的信息技术存储、加工、传递图像，需要对图像进行如何处理？
这四个问题中，第1、2问题是两个先前经验(在课前补习已经知道、在信息技术基础的学习中已经知道)，在此基础上，通过对第三个问题的回答，得出（构建）对新问题的理解（新的知识的意义），而第4个问题的回答，引出的本节的课题（板书：图像的数字化表示）。本步骤教学中，采用先行组织者策略，通过由上位到下位的几个问题，一步一步进行启发，使学生很快理解图像数字化的概念。
（二）数字化图像的体验
播放一组主题为“举重”的图像，组织学生讨论运动员在举重比赛过程中，抓举前、抓举中、抓举成功以及在领奖台上的表现，使学生在100秒的图像播放中，感受到丰富、细腻、真实的情感表达。
本步骤实现信息技术新课标中的情感目标，以及“多媒体技术应用”模块目标中的“体验和认识利用多媒体技术呈现信息、交流思想的生动性和有效性”。从而激发学生的学习动机，促使学生积极、主动地构建新的知识的意义。
本步骤还为下一教学环节提供了一个鲜活的问题情境。
环节二：像素的概念
1．情境创设
本环节的情境与上环节情境相承接，在学生被运动员的奋力拼博、挑战自我、冲击极限的精神深深感染时，告诉学生还有几张更
好的照片，因为某种原因，没有放入演示文稿，激发学生观看这些图像并发现问题的强烈愿望。
2．发现问题
在此情境下，组织学生打开事先已存入服务器中的这些图像，在教师的引导下、学生通过操作、观察，发现没有放入演示文稿的原由：
（1）这些图像太小
（2）这些图像放大后，发生模糊
3．问题启发，理解概念
然后，再组织学生利用编辑软件，打开这些图像，再反复放大，缩小，通过操作、观察，提出问题：
（1）存储在计算机中的这几幅图像是由什么组成的？
（2）为什么这几张图像小？
这两个问题为启发学生理解像素的概念，提供了问题性支架。其中问题（1）引出像素的概念；问题（2）启发学生加深对像素概念的理解。
4．列举生活实例
请学生列举生活中接触到像素的实例，并提问：
（1）你接触到的数字图像设备是多少像素的？
（2）作为数字图像设备的重要指标，为什么像素数越大越好？
本步骤强化对知识的理解，并实现多媒体技术模块的课程目标中：“关注多媒体技术对人们的学习、工作、生活的影响”、及“了解多媒体技术在数字化信息环境中普遍性。
环节三：像素的数字化
通过上一环节的学习，学生知道数字化图像是由像素组成的，这样探讨图像的数字化表示，只需要探讨像素的数字化表示方法。
本环节是本节课的重点，也是本节课的难点。学生没有先前的相关或类似的经验，且学生对二进制没有真正消化理解，只有课前临时性的补充，只具备感性的、表面的认识。为此，本环节采取由浅入深、循序渐近、通过问题启发，逐步推进最近发展区的策略。为了激发学生学习兴趣，使学生能够仔细观察思考，沿着老师所引导的路线一步一步地摸索下去，从而实现教学目标。本环节以学生普遍喜欢的一个明星照作为素材，并进行处理，形成四个图像作为学习情境，并作为学生观察分析的支架。
(一)单色位图的数字化
1．创设情境（展示图片）：
2．在此情境下，依次提问
（1）图像特点？
（2）图像中每个像素的特点？
（3）每个像素如何用二进制表示？
本过程中提供的情境是最简单的数字图像，在启发学生回答第二个问题时，为帮助学生观察、分析，将图片放大并为像素加边框线，如图。
在启发学生回答第三个问题时，为帮助学生直观、形象理解每个像素的数字化表示方法，为学生播放如下图。
(二)灰度图像
从复杂程度讲，灰度图像位于单色位图与彩色图像之间，本部分是本环节的难点，也就是本课的难点中的难点，为此将本部分再分为2位和8位两个步骤，从而降低学生的学习梯度。
1．2位灰度图像
（1）展示2位图像如图
（2）在此情境下，依次提问
a)图像有几种颜色的像素？
b)每个像素能否用一位二进数表示？为什么？
c)每个像素如何用二进制表示？
在学生回答出问题a)时，展示2位颜色列表（下图中的左侧），使更多同学通过颜色列表与图像的对比，清晰观察出每个像素的特点。
问题b)是为了使学生产生认知冲突，从而激发学生的思维动机，驱使学生积极思索。
在学生回答出问题c)时，展示出颜色列表中每个颜色对应的二进制数（下图中的右侧），使更多学生更清楚理解如何用二进制数表示逐渐变化的每个颜色。
2．8位灰度图像
（1）展示8位灰度图像
（2）提示：表示这幅图的颜色列表中有由黑到白共256种颜色
（3）提问：
a)表示这幅图像的每个像素应该用几位二进制数表示？
b)颜色列表中最黑的颜色怎样用二进制表示，最白的颜色怎样用二进制数表示？
8位灰度图像共256种颜色，不能用单色位图和2位灰度图像的教学方法，通过观察来发现问题和解决问题。因此，这里需要老师进行必要的提示。在学生掌握单色位图和2位灰度图像以后，学生可以较容易回答本步骤的两个问题，并顺利实现最近发展区的推进。同样，这里也需要展示出颜色（示意图）列表及其对应的二进制数，使更多的学生清楚理解颜色列表与二进制数的对应关系。
(三)彩色图像
2．展示24位彩色图像
3．依次提问：
（1）电脑显示器的色彩模式是什么？
（2）RGB分别表示什么？
（3）（展示颜色列表，提示：在电脑中每种颜色是按照由亮到暗逐渐变化规定出颜色列表的。）彩色图像的每个像素是怎样呈现出来的？
（4）如果每个列表中有256种颜色，那么每个列表中的每种颜色应怎样用二进制数表示呢？
（5）（展示组成图像的颜色列表，提示，图像中每个像素就是由这三个颜色列表中，每个列表中取出一种颜色，将这三种颜色相加而成。）图像中每个像素能不能用一个二进制数表示呢（提示：每个列表中有256种颜色）？表示每个像素需要用几位二进制数呢？
（6）白色、黑色、红色、绿色、蓝色像素如何用二进制表示？
在提出第（1）个问题时，由于前期理论课的不足，学生对每一个问题可能一时回答不出来，可以提供几个选项，从学生选择，这样可以调动学生先前不太清晰的经验。第（2）个问题由先前经验加上英语知识的迁移，学生也可较顺利回答。在第（1）（2）问题的回答基础上，学生很容易回答出第（3）、（4）、（5）问题。这样学生根据已有的认知结构，逐步回答出由上位到下位的问题，沟通新旧知识间的内在联系。
环节四：巩固运用
通过前面的学习，使学生对图像数字化表示的概念及表示方法有了一定的理解，本环节的目的是加深对所学内容的认识，了解与图像数字化表示相关的一些概念，感受图形编码的意义。同时，促进陈述性知识向程序性知识转化，提高解决问题的能力。
1．教学情境：
展示一幅由教师利用自己的数码相机拍摄的图像
2．计算：
a)学生打开服务器中文件“计算.xls”，由教师讲解表中相关概念
b)然后，同学利用excel软件进行计算，并填写表格
c)采用提问方法，核对学生计算结果
在本环节学习中，还要向学生介绍表中一些相关的概念：
a)像素：构成图像的最小单位位：二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit)，位是数据存储的最小单位。
b)色彩深度：表示每个像素的二进制数的位数
c)字节（B）：1个字节等于8位二进制，即：1B=8位
d)1KB=210B=1024B
e)1MB=210KB=1024KB
f)1GB=210MB=1024BM
环节五：总结
1．疏理本节课的知识
2．对学生课堂表现进行评价
环节六展示一组主题为“失意”的图像，该组图像是有关举重运动员因为种种原因在赛场上失意的画面。
本环节与开头呼应，再一次感受图像在信息表达的魅力；同时，本环节的设计有感于08年奥运中部分网民对刘翔的态度，意在
对学生进行人文教育，教育学生要做一个善良的，有同情心的、有慈悲心的人，要学会爱人。
案例评析
信息技术基本概念、原理是高中信息技术课程中的重要内容，在实际教学中怎样才能上好基本概念、原理的课呢？在课堂上怎样把学生带入学习状态？把学生带入怎样的学习状态？这是我们每一位高中信息技术教师都面临的、都需要思考的问题，本案例运用了基于情境的启发式教学，就是在鲜活的、恰当的教学情境下，使课程内容问题化，启发、诱导学生思考问题、解决问题，在和谐的课堂氛围中，顺利、高效地实现教学目标。实践证明，这种教学方式适合基本概念和基本原理的教学特点，有助于实现高效教学，完成教学任务。在实际教学中，我们还应该根据具体教学内容、老师的教学风格和学生的学习特点，灵活、恰当地采取各种不同的教学策略
第一单元数据与信息 项目二探究计算机中的数据表示———认识数据编码 第二课时了解声音和图像的数字化 ■教材分析 本项目旨在落实课标中“知道数据编码的基本方式”这一内容要求，让学生在体验数值、文本、声音、图像的基本编码方法的过程中，了解在数字化工具中存储数据的一般原理与方法。这部分内容理论性强，且对于高中生有一定难度。 教材继续延用“鸟类研究”这一项目情境，从“将鸟类研究过程中采集的数据数字化后存入计算机”这一需求出发，以生活中的编码为切入点，按照各类数据编码的原理及特点设计了三个活动———从树牌号认识编码、了解数值数据和文本数据的编码、了解声音和图像的数字化，引导学生探究各类数据在计算机中的表示方法，学习数值、文本、声音、图像等类型数据的基本编码方法，增强信息意识、发展计算思维、提升数字化学习能力。 ■教学目标 （1）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。 （2）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。 （3）亲历方案设计、对比分析、探究实验等学习活动，体会运用信息技术开展学习、解决问题的思想与方法。 （4）在数字化学习过程中掌握数字化学习的策略和方法，能够根据需要选用恰当的方法及合适的数字化工具和资源开展有效学习。 ■教学准备 （１）软硬件环境：机房，音频编辑软件，图像处理软件。 （２）教学素材：各类数据编码实例和编码表，用于体验活动的声音文件和图像文件。 ■教学重点 数字化过程的三个步骤：采样、量化、编码。
图像的数字化 专业：电子与通信工程 姓名：赵彬 学号：149030006
图像的数字化 引言 由于多媒体技术的快速发展，大量生动逼真的数字化图像给我们带来了巨大乐趣，但是对数字图像的的基础知识了解很少。本文将将重点介绍图像的数字化过程以及数字化过程所用到的一些方法。 原理 要把现实中的图像转化为计算机可以处理的图像，必须要把真实的图像转换为计算机能够接受的显示和存储方式，然后再用计算机分析和处理[1]。将模拟图像转变成数字图像的转换过程称为图像数字化，该过程可简单地分为：采样和量化两个步骤。如下图所示： 一、采样 采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像 采样 量化 连续图像 f (x, y) 采样图像 fs(m, n) 数字图像 f (m, n) 图像的数字化过程
就被采样成有限个像素点构成的集合。例如：一副640*480分辨率的图像，表示这幅图像是由640*480=307200个像素点组成。 如图所示，左图是要采样的物体，右图是采样后的图像，每个小格即为一个像素点[2]。 采样间隔大小的选取依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样频率是指一秒钟内采样的次数，它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，得到的图像样本越逼真，图像的质量越高，但要求的存储量也越大。 在进行采样时，采样点间隔大小的选取很重要，它决定了采样后的图像能真实地反映原图像的程度。一般来说，原图像中的画面越复杂，色彩越丰富，则采样间隔应越小。由于图像基本上是采取二维平面信息的分布方式来描述的，所以为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。换句话说，将二维采样转换成两次一维采样操作来实现。根据信号的采样定理，要从取样样本中精确地复原图像，可得到图像采样的奈奎斯特（Nyquist ）定理：图像采样的频率必须大于或等于源图像最高频率分量的两倍。即 将二维图像信号变换成一维图像信号最常用的方法是，首先沿垂直方向按一定间隔，从上到下的顺序沿水平方向以直线扫描的方式，取出各个水平行上灰度? ??≥≥yc y xc x ωωωω2200
图像的数字化表示 （一）学习任务分析 本节课主要是向学生介绍在信息技术设备中存储的图像是如何用数字形式表示出来的。包括两部分：1.图像的分割，即以像素为基本单元，组成数字化图像；2.像素的数字化表示方法。本节课的教学的顺利完成，对后续的课堂教学有着重要奠定基础的作用。它是本课程理论部分教学的重点。 （二）学情分析 学生没有相关或类似先前经验，学生对信息技术的最基础的二进制数字相对陌生，因此，对学生进行课前针对性的补习辅导十分必要。 （三）教学目标 1．知识与技能 （1）了解图像在多媒体技术中的表示方法 （2）理解图像数字化表示的相关概念 （3）能够估算图像在计算机中存储的大小 2．过程与方法 （1）体会图形、图像的视觉意义 （2）认识图形、图像表达信息的效果与特点 （3）能主动利用数字化图像解决日常生活、学习中遇到的问题
（4）能主动利用数字化图像呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作 3．情感态度与价值观 （1）通过观看演示文稿，使学生感受图像在信息表达的独特作用，激发学生探求图像处理技术的欲望 （2）感受数字化图像对日常生活的影响 （3）引导学生负责地、健康地使用信息技术 （四）教学策略的选择与设计 教法：为了帮助学生正确理解图像的数字化表示方法，教师在每个教师环节努力为学生创设一个鲜活的教学情境，集中学生注意力，并激发学生学习兴趣，提出由浅入深、由表及里、循序渐进的启发性问题引起思考。教学活动以启发式教学为主，根据各环节教学内容，灵活运用各种教学策略。 学法：独立思考与小组讨论，通过一些计算强化对概念和方法的理解 （五）教学过程 环节一：引入课题、体验和认识图像的信息化表达 （一）课题的引入，依次提出如下问题： 1．信息是以什么形式存储在计算机中? 2．信息的载体有哪些形式？ 3．图像以什么形式存储在计算机中？
第二章图形、图像 案例一 图像的数字化表示 （一）学习任务分析 本节课主要是向学生介绍在信息技术设备中存储的图像是如何用数字形式表示出来的。包括两部分：1.图像的分割，即以像素为基本单元，组成数字化图像；2.像素的数字化表示方法。本节课的教学的顺利完成，对后续的课堂教学有着重要奠定基础的作用。它是本课程理论部分教学的重点。 （二）学习者分析 学生没有相关或类似先前经验，甚至由于初中的应试教育，导致学生对信息技术的更基础的二进制数字还相当陌生，因此，对学生进行课前针对性的补习辅导十分必要。 （三）学习目标分析 1．知识与技能 （1）了解图像在多媒体技术中的表示方法 （2）理解图像数字化表示的相关概念 （3）能够估算图像在计算机中存储的大小 2．过程与方法 （1）体会图形、图像的视觉意义 （2）认识图形、图像表达信息的效果与特点 （3）能主动利用数字化图像解决日常生活、学习中遇到的的问题 （4）能主动利用数字化图像呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作3．情感态度与价值观 （1）通过观看演示文稿，使学生感受图像在信息表达的独特作用，激发学生探求 图像处理技术的欲望 （2）感受数字化图像对日常生活的影响 （3）引导学生负责地、健康地使用信息技术 （四）教学策略的选择与设计 教法：为了帮助学生正确理解图像的数字化表示方法，教师在每个教师环节努力为学生创设一个鲜活的教学情境，集中学生注意力，并激发学生学习兴趣，提出由浅入深、由表及里、循序渐进的启发性问题引起思考。教学活动以启发式教学为主，根据各环节教学内容，灵活运用各种教学策略。 学法：独立思考与小组讨论，通过一些计算强化对概念和方法的理解 （五）教学程序设计 环节一：引入课题、体验和认识图像的信息化表达 （一）课题的引入，依次提出如下问题： 1．信息是以什么形式存储在计算机中? 2．信息的载体有哪些形式？ 3．图像以什么形式存储在计算机中？ 4．我们要利用现代的信息技术存储、加工、传递图像，需要对图像进行如何处理？ 环节二：像素的概念 1．情境创设
《图形、图像的数字化表示》教案 一、教材分析 本课选自教育科学出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《多媒体技术应用》第二章第一节，主要包含了图形、图像的数字化原理，数字图像的分类、存储、压缩的相关知识。在文字、图像、声音、视频这几类信息的数字化应用中，本课内容是和实际应用比较贴近的，掌握好这部分知识对于提高学生多媒体方面信息素养有很大帮助。 二、教学目标 1．知识与技能目标：知道图像信息数字化的基本方式；认识不同图片类型的特点；认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系；掌握利用图像处理软件修改图像大小、位深度、图像类型的能力。 2.过程与方法目标：经历图像数字化的采集、修改、编码压缩的过程；在利用图像处理软件加工过程中，进一步掌握依据问题实际需求，设置适当的图像类型、分辨率的方法。 3.情感态度与价值观目标：在探究实验总结中，养成大胆创新、勇于实践、严谨实施的科学研究态度；在小组合作交流中，养成团结协作、积极交流的团队精神。 三、教点学重点和难点 教学重点：认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系。教学难点：理解图形图像的数字化原理。 四、教学方法 讲授法、引导法、探究法 五、教学过程
思考2：缩小后的图像，再想放大回原来的尺寸，效果怎么样？ 二、图像的分类 、位图[bitmap]，也叫做点阵图、像素图，简单的说，由许多像小方块一样的像素组成的图形，缩放会失真。
思考4：图像效果、图像大小、分辨率之间的联系规律是什么？ 【任务二】：打开文件夹“2”，设计实验方案，探究图像分辨率不变、而位深度不同时，图像效果、文件大小的变化规律。 图像颜色数目和每个像素占用位数对照
1、数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 4、简述数字图像处理的至少4种应用。 ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。②在医学中，比如B超、CT机等方面。③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。 ⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。 5、简述图像几何变换与图像变换的区别。 ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等， 这些方法在图像配准中使用较多。②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。 6、图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。 7、图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级 别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。 8、二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。 彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不 包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。 11、简述直角坐标系中图像旋转的过程。 （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。（3）计算行、列坐标的平移量。（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。（5）对于空穴问题，进行填充。 12、如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。 13、举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.
图像数字化是计算机图像处理之前的基本步骤，目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的存储格式。数字化过程分为采样与量化处理两个步骤，采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，比如，一幅640×480的图像，就表示这幅图像是由307200个点所组成。量化是指要使用多大范围的数值，来表示图像采样之后的每一个点。这个数值范围包括了图像上所能使用的颜色总数，例如，以4个bits存储一个点，就表示图像只能有16种颜色，数值范围越大，表示图像可以拥有越多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数。两者的基本问题都是视觉效果与存储空间的取舍问题。 一个图像是如何数字化的呢？不妨从一张玩具鸭子图片说起。 首先要把图片打格子分成若干小块，每块用一个数字来表示一种颜色。如果图像是纯黑白两色的，那每块只用1或0表示即可。若图像是16色的，每块用4位二进数表示，因为2^4=16，即4位二进制有16种组合，每种组合表示一种颜色就行了。真彩色位图的每个小块，都是由不同等级的红绿蓝三种色彩组合的，如图所示，每种颜色有2^8个等级，所以共有2^24种颜色，因此每小块需要24位二进制数来表示。
可见，数字图像越艳丽，则需要记录的二进制数就越多越长。除此之外，打的格子越密，则一副图的总数据量就越大，此例中鸭子图片分成了11×14=154块，按真彩色位图来计算，则总数据量为154×24=3696比特。这些小格子显然是太大了，不能表现图片的细节，实际中的格子要密得多，例如1024×768，这是大家都熟悉的显示分辩率。 看这张滑雪图，人体的色彩变化比较大，而天空和雪的色彩却非常单调，可以想象，代表每个小格颜色的数值也应该非常接近，图右下的原始数据是8个相邻格子的色彩数据，由于两个相邻格子的数据差异很小，所以可以用第一个格式数据当作第二个格子数据的预测值，经实际测量后，把真实值与预测值的差值求出来，并用这个差值来表示第二个格子的色彩。那么，实际记录下的就是第三行差值。但恢复数据时，用前面一个值加上差值，就是当前的色彩值，只要有第一位的基础值，后面的色彩值就可以滚雪球式的一个个求出来。 用差值来记录色彩，只是简单地进行了很多个减法运算，在还原时再加回来，数据并没有一丁点的损失，因此被称为无损压缩，如果把很少的差值彻底丢弃，在还原时把一个格子
《数字图像处理》习题参考答案 第1章概述 1.1 连续图像和数字图像如何相互转换？答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形 状一致的像素组成。这样，数字图像可以 用二维矩阵表示。将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。 1.2 采用数字图像处理有何优点？答：数字图像处理与光学等模 拟方式相比具有以下鲜明的特点： 1．具有数字信号处理技术共有的特点。（1）处理精度高。（2）重现性能好。（3）灵活性高。 2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。 3．数字图像处理技术适用面宽。 4．数字图像处理技术综合性强。 1.3数字图像处理主要包括哪些研究内容？答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行 获取并转化为数字图像、进行增强、变换、 编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。 1.4 讨论数字图像处理系统的组成。列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。 答：如图1.8，数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统。图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。 图1.8 数字图像处理系统结构图 1
1.5 常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点？ 答．目前图像处理系统开发的主流工具为Visual C++（面向对象可视化集成工具）和MATLAB 的图像处理工具箱（ImageProcessingToolbox）。两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。 Microsoft 公司的VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发出来的Win32程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的Microsoft基础类库MFC对大部分与用户设计有关的Win 32应用程序接口API进行了封装，提高了代码的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC++ 6.0 提供的动态链接库ImageLoad.dll 支持BMP、JPG、TIF等常用6种格式的读写功能。 MATLAB的图像处理工具箱MATLAB是由MathWorks公司推出的用于数值计算的有力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆脱繁杂的程序代码。MATLAB图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间，避免程序设计中的重复劳动。MATLAB图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检测、二值图像处理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB也存在不足之处限制了其在图像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有MATLAB系统的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的m文件来实现。其次，MATLAB 使用行解释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形界面的处理不及C++等语言。为此，通应用程序接口API 和编译器与其他高级语言（如C、C++、Java等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API 支持MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于MATLAB环境的程序，从而使其他语言的应用程序使用MA TLAB。 1.6 常见的数字图像应用软件有哪些？各有什么特点？答：图像应用软件是可直接供用 户使用的商品化软件。用户从使用功能出发，只要了解 软件的操作方法就可以完成图像处理的任务。对大部分用户来说，商品化的图像应用软件无需用户进行编程，操作方便，功能齐全，已经能满足一般需求，因而得到广泛应用。常用图像处理应用软件有以下几种： 1．PHOTOSHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具，其优越性能令其产品望尘莫及。PHOTOSHOP已成为出版界中图像处理的专业标准。高版本的PHOTOSHOP支持多达20多种图像格式和TWAIN接口，接受一般扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图像。PHOTOSHOP支持多图层的工作方式，只是PHOTOSHOP的最大特色。使用图层功能可以很方便地编辑和修改图像，使平面设计充满创意。利用PHOTOSHOP还可以方便地对图像进行各种平面处理、绘制简单的几何图形、对文字进行艺术加工、进行图像格式和颜色模式的转换、改变图像的尺寸和分辨率、制作网页图像等。 2．CorelDRAW：一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像制作与设计软件。位图式图像是由象素组成的，与其相对，矢量式图像以几何、色彩参数描述图像，其内容以线条和色块为主。可见，采用不同的技术手段可以满足用户的设计要求。位图式图像善于表现连续、丰富色调的自然景物，数据量较大；而矢量式图像强于表现线条、色块的图案，数据量较小。合理的利用两种不同类型的图像表现方式，往往会收到意想不到的艺术效果。CorelDraw是 2
数字图像处理简答题及答案 简答题 1、数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 2、什么是图像识别与理解？ 3、简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 4、简述数字图像处理的至少4种应用。 5、简述图像几何变换与图像变换的区别。 6、图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 7、图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 8、简述二值图像与彩色图像的区别。 9、简述二值图像与灰度图像的区别。 10、简述灰度图像与彩色图像的区别。 11、简述直角坐标系中图像旋转的过程。 12、如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ 13、举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 14、举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。 15、均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 16、简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。 17、中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 18、使用中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？
19、使用均值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？ 20、写出腐蚀运算的处理过程。 21、写出膨胀运算的处理过程。 22、为什么YUV表色系适用于彩色电视的颜色表示？ 23、简述白平衡方法的主要原理。 24、YUV表色系的优点是什么？ 25、请简述快速傅里叶变换的原理。 26、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的高通滤波中的应用原理。 27、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的低通滤波中的应用原理。 28、小波变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的压缩中的应用原理。 29、什么是图像的无损压缩？给出2种无损压缩算法。 2、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用霍夫曼编码有所提高？ 31、DCT变换编码的主要思想是什么？ 32、简述DCT变换编码的主要过程。 33、什么是一维行程编码？简述其与二维行程编码的主要区别。 34、什么是二维行程编码？简述其与一维行程编码的主要区别。 35、简述一维行程编码和二维行程编码的异同。 36、压缩编码算法很多，为什么还要采用混合压缩编码？请举例说明。 37、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用行程编码有所提高？ 38、连续图像和数字图像如何相互转换？
图形图像数字化表示与存储 南阳中学肖子恒 一、教材、课题分析 1、教材地位和作用 本课题《图形图像数字化表示与存储》是中国地图出版社《多媒体技术应用》选修模块第一单元（认识多媒体）第二节（多媒体技术）的图形图像的数字化表示与存储的内容。图形图像数字化表示与存储的知识在整本教材中有着举足轻重的作用。学生在学习信息技术的时候，数字化可以说是一个过渡性很强的知识，引领学生从现实模拟世界的认识过渡到数字化世界的认识。在《信息技术基础》必修模块的学习中，学生对信息数字化过程有了初步的认识，但只停留在表面，作为对《多媒体技术应用》的学习，该课题的作用及重要性是显而易见，通过本课题的学习，让学生真正体会到计算机是如何具体地表示图形图像的，这对于学生学习其它形式媒体的数字化有实现一定的迁移作用。 2、课时安排：1个课时（45分钟） 二、学情分析 学生通过对《信息技术基础》必修模块的学习，对计算机系统和常见工具的操作有了一定的认识和尝试，也知道了初步认识到计算机是用二进制进行表示信息的，但对计算机内部具体怎么样存储和表示信息的认识很肤浅，甚至根本不认识，这样的基础促进了学生对本节课形成可贵的求知欲和浓厚的兴趣，同时这节课对学生来说难度也摊出来了，所以这节课的学习适当渗透了背景知识的学习，如模拟图像、数字图像、数据量单位换算、二进制编码数等知识。 三、学法分析 基于本节课的教学内容、教学目标与学生基础的特点、学生的学习习惯，安排学生可以采用自主探索和小组合作学习方法来完成《图形图像数字化表示与存储》课题的学习。 自主探索、小组合作性学习：根据建构主义学习理论所强调的：以学生为主体，学生由知识的灌输对象转变为提高信息素养的主体。在本节课中，我始终引导学生带着浓厚的兴趣与求知欲望进行分析和思考问题，通过自主探索和小组讨论解决问题。以自主和小组合作性学习展开，实现知识的传递、迁移和融合，发展能力，训练思维。同时也增强了学生的协作和团队精神，培养了学生良好的信息素养。 四、教学环境 硬件：网络教室。 软件：操作系统，Microsoft Office 2003、屏幕广播软件等相关软件及相关素材文件。
2.1 多媒体作品中的图形、图像 三维教学目标： 知识与技能： （1）了解图形、图像的视觉意义及表达信息的特点。 （2）了解数字化图形、图像的概念和特点 （3）理解像图像数字化表示的基本原理 过程与方法： （1）用举例法、提问法初步掌握使用图形、图像表达信息的特点。 （4）针对图像数字化的过程与结果进行有效的评价。 情感态度与价值观： 激发使用图形、图像表达信息的兴趣，培养良好的学习态度。感受图像在信息表达的独特作用，激发学生探求图像处理技术的欲望,感受数字化图像对日常生活的影响. 教学重点： 了解图形、图像的视觉意义及表达信息的特点。 教学难点： 模拟图像转换为数字图像的过程。 教学方法： 举例法，提问法，演讲法 教学工具： 教科书，多媒体教室，计算机 教学课时： 1课时 教学过程： 一、图形、图像的视觉意义与特点 图形、图像已经成为人们表达思想、交流情感的一种重要的信息载体。在面对图文并茂的作品时，人们总能感受到图形、图像的特殊魅力，因此，利用图形，图像恰当地表现和传达信息，成为今天利用多媒体方式交流信息的重要需求。除
了与图形、图像可以承载大量而丰富的信息有关以外，图形、图像生动、直观的视觉特性也是重要的方面。 思考2：图形、图像的视觉特点是什么？ a、承载比较多的信息量 b、生动直观 c、视觉刺激性强 所以，我们不仅要学会利用图形、图像表达意图，同时也能利用图形、图像恰当地、创造性地设计表达需求。有效设计的图形、图像既能充分地展示主题，又能启发人的思维，引起共鸣，这正是图形、图像的视觉意义所在。 二、图形、图像的数字化表示 1、图形、图像的分类 图形：一般是指计算机绘制的画面，如直线、园、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。 图像：指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的画面。图像的细化的可以分为两类，数字图像、模拟图像。 1）什么是模拟图像？ 普通相机拍摄出来的必须经过底片冲洗的照片。模拟图像是固定在图层上的画面。如一张照片，就是通过化学摄影术而制成的一幅静态的画面，它一旦形成就很难再改变。 2）什么是数字图像？ 数码相机所拍的存储在相机存储器中的照片。数字图像是以0或1的二进制数据表示的，其优点是便于修改、易于复制和保存。 数字图像可以分为以下2种形式：矢量图和位图 师生讨论推出：图像数字化的缺点： 1、经过数字化的图像会有所损失和失真; 2、数字化后的文件不能直接观看，必须借助播放设备才可观看; 3、由于采用二进制形式的存储方法，数据量巨大。
第二章图形、图像 教材分析 本册书主要内容就是多媒体技术的应用，是对上册书多媒体知识的一个拓展延深。《图形图像》是教科版高二信息技术内容。从全书结构体系看，它是重要组成部分，是多媒体技术应用的重要内容。图形图像是人类表达与交流信息的普遍载体，而且在很多软件中都有应用。学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息，是高中学生应该具备的基本信息素养，也为以后学习多媒体技术的应用奠定了基础。因此这一节无论从知识点还是对学生信息培养的培养上，都起着十分重要的作用。 根据新课改的教育理念，我们是这样设计的，第一节是关于图形图像理论知识，教师以学生的QQ空间为切入点，学生通过观察，感受图形、图像在表达、交流中的重要作用，了解信息表达中对图形图像的需求，明确运用图形、图像是实现有效表达、交流的重要方法，激发学生兴趣，让学生了解图形、图像的数字化表示方法，及其压缩存储的基本方法，掌握图形、图像文件压缩工具的用法。完成从感性认识到理性认识的知识发生发展的认知过程。第一节理论知识较抽象，学生难以理解，所以教师采取预设问题，学生先各自独立学习，后合作学习的学习方法，在合作学习过程中差异互补，提出同学们共同的重难点问题再集中解决，并由老师制作相关课件结合同学们身边
的实例解决问题的教学方法较为合适，为第二节学生学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息实践操作打下理论基础，第二节内容主要是学生实践，从实例体现图形图像的获取与加工。利用学案导学让学生提前对本节课有了解，完成学案导学中的前置内容，通过上课具体实践来充分掌握每一个教学内容。从贴近学生生活的实例入手，体验图形图像获取加工的过程有助于培养学生基本信息素养。本章的教学主线是能够合理的选择图像加工工具进行图像设计，让学生学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息。
3图像数字化主要包括哪两个过程？数字化参数对数字化图像有何影响？ 图像数字化主要包括取样和量化这两个过程，其中取样过程是使图像空间坐标数字化，而量化过程是使图像函数值（灰度值）数字化。 取样（数字化空间坐标）过程影响着数字化图像的空间分辨率（图像中可辨别的最小细节）；而量化（数字化灰度值）过程影响着数字化图像的灰度级分辨率（灰度级别中可辨别的最小变化）。 4、如图所示，A和B的图形完全一样，其背景与目标的灰度值分别标注于图中，请问哪一个目标人眼感觉更亮一些？为什么。 B目标人眼感觉更亮一些。 两个不同亮度的目标物处于不同亮度的背景中，人会按对比度感觉目标物的亮度对比，所以越大，感觉越暗，因此人感觉B要亮一些，但事实上，目标A的实际亮度要高于B的实际亮度。 5、什么是灰度直方图,说明一幅灰度图像的直方图分布与对比度之间的关系 答：灰度直方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。 直方图的峰值集中在低端，则图象较暗，反之，图象较亮。直方图的峰值集中在某个区域，图象对比度小，而图象中物体和背景差别很大的图象，其直方图具有双峰特性，总之直方图分布越均匀，图像对比度越好。 6图像旋转会引起图像失真吗？为什么？ 答：会。图像旋转之后，由于数字图像的坐标必须是整数，所以，可能引起图像部分像素点的局部改变，这时图像的大小也会发生一定的改变 例如，若图像旋转角=45度时，则变换关系如下： 以原始图像的点（1，1）为例，旋转以后，均为小数，经舍入后为（1 ，0），产生了位置误差。因此图像旋转以后可能会发生一些细微变化。 7线性点运算的灰度变换函数形式可以采用线性方程描述，即 8在一个线性拉伸变换中（公式s=ar+b ），当a、b取何值时，可以将灰度值分别从23和155移到16和240？ 答：由公式s=ar+b，得23a+b=16 155a+b=240 解得，a=1.7，b=-23 9所谓频域，就是由图像f(x,y)的二维傅立叶变换和相应的频率变量(u,v)的值所组成的空间；变换结果的左上、右上、左下、右下四个角的周围对应于低频成分，中央部位对应于高频成分；低频反映图像灰度发生缓慢变化的部分；而高频对应图像中灰度发生更快速变化的部分，如边缘、噪声等。 图像增强的技术方法 主要有空域处理法和频域处理法 （1）空域处理法：直接在图像所在的二维空间进行处理，即直接对每一像元的灰度值进行处理。（2）频域处理法：将图像从空间域变换到频率域对图像进行处理 使低频通过而使高频衰减的滤波器称为“低通滤波器”，具有相反特性的滤波器称为“高通滤波器”。在图像中，低频分量主要决定图像在平滑区域中总体灰度级的显示，即慢变化分量；而高频决定图像细节部分，如边缘和噪声，即快变化分量。被低通滤波的图像比原始图像少一些尖锐的细节部分，因为高频分量已被衰减；同样，被高频滤波的图像在平滑区域中将减少一些灰度级的变化，并突出过渡（如边缘）灰度级的细节部分，这样图像将更加锐化。
课题：多媒体的数字化表示（一） 教学时间：授课班级： 教学目标： 1.图形和图像的区别； 2.位图图像存储容量的计算 3.矢量图存储容量的计算 教学重点：图形和图像的区别；位图图像存储容量的计算 教学难点：位图图像存储容量的计算 教学过程： 一、课程导入： 在上一堂课中我们学习了多媒体的几种形式，了解了几种常见媒体的含义，接下来我们将进一步学习这些媒体在计算机中是如何存放的，又是如何计算的。 二、新课讲授： 1．位图图像： 位图，又叫光栅图，是由许多像小方块一样的“像素”组成的图像。其放大或缩小都会使原有图像产生失真。
①位图文件容量的计算： 800*600像素的黑白图像如何计算 分析：一个像素可以存放黑或者白图像，所以每个像素就是一个比特。因此，可以算出这幅图像的容量为：800*600/8=60000（B） 如果换成256色的800*600的图像又该如何计算呢 分析：256色也即在每个像素里有256种色彩的可能。也就是说存储一个像素要用8个比特即1个字节的存储空间。因此，可以算出这幅图像的容量为：800*600*8/8=480000（B） 学生思考：如果一幅1024*768的16位色彩的图像又该如何计算它的容量 提醒：16位色彩和16色的不同。16色实际上是2的4次方，即4位色彩。而256色是2的8次方，即8位色彩。 ②常见的位图图像处理软件简介： 画图软件、Photoshop、Ulead PhotoImpact等。 2．矢量图形： 矢量图形是通过计算机将一串线条和图形转换为一系列指令，在计算机中只存储这些指令，而不是像素。矢量图形看起来没有位图图像真实，但矢量图形的存储空间比位图图像要小得多，而且矢量图形通过拉伸、移动、放大等操作，图形不会产生实真。 常见的矢量图像处理软件简介：CorelDRAW
首先要把图片打格子分成若干小块，每块用一个数字来表示一种颜色。如果图像是纯黑白两色的，那每块只用1或0表示即可。若图像是16色的，每块用4位二进数表示，因为2^4=16，即4位二进制有16种组合，每种组合表示一种颜色就行了。真彩色位图的每个小块，都是由不同等级的红绿蓝三种色彩组合的，如图所示，每种颜色有2^8个等级，所以共有2^24种颜色，因此每小块需要24位二进制数来表示。 可见，数字图像越艳丽，则需要记录的二进制数就越多越长。除此之外，打的格子越密，则一副图的总数据量就越大，此例中鸭子图片分成了11×14=154块，按真彩色位图来计算，则总数据量为154×24=3696比特。这些小格子显然是太大了，不能表现图片的细节，实际中的格子要密得多，例如1024×768，这是大家都熟悉的显示分辩率。 数字图像主要分为两种：位图与矢量图，矢量图采用是类似函数图像的方法，记录图像的轨迹来记录图像，这种图像的好处是无论你怎么放大或是缩小，可保证图像质量不变，但这种图像大都是由CAD软件等产生，这里也就不多说了。至于位图，采用的是记录单个点色彩信息来组成图像，称之为像素，就像我们的电脑显示器1024X768的分辨率，就是说我们屏幕上的图像是由横着的1024个点，纵向768个点组成一个矩阵，每个点（也就是像素）记录各自的色彩信息。由于在这个有限的大小上有足够多的点，所以我们看起来图像是连续，其实不然，这也是为什么我们放大一张位图时，会出现马赛克现象的原因。 自然界的图像要数字化，就要通过数码相机、扫描仪等设备对其进行采样，对于同一幅图像来说，用越多的点来记录，其效果越真实，这也为什么像素高的数码相机照出来的图像比较清晰的缘故。 至于单个像素，我们知道，自然界各种色彩的光均可以由红、绿、蓝三种光组成，对于单色光我们把最深的称为是灰度最高，反之为最低。对于我们常见的24位图像来说，我们把单个点用24位二进制数来记录其颜色，分成三组八位二进制数，分别用来记录当前颜色的红、绿、蓝三种原色的灰度，这样每种原色的灰度可以分为0～255等256个层次，这样采用24位的处理方法我们共可以表示256*256*256＝16777216种颜色，这远超过人眼所能分辨的范围。 就这样，通过图像采集设备的采样，再采用刚才的方法，图像就可以数字化了。
图形、图像的数字化表示 一、教学背景分析 （一）教材内容和地位分析： 本节主要内容包括图形、图像的数字化原理，数字图像的分类、存储、压缩的相关知识。信息的加工方式从人脑直接处理转变为计算机处理，大大地提高了效率，而这种方式转变的基础就是信息的数字化原理，使得模拟信号转化为数字信号存储到计算机当中，以便进一步加工。在文字、图像、声音、视频这几类信息的数字化应用中，图形、图像的知识是比较典型的，也是和实际应用比较贴近的，掌握好这部分知识对于提高学生多媒体方面信息素养有很大帮助。 （二）学生学习起点分析 1、具备的知识和能力：信息数字化原理、数据结构知识、多媒体基础知识、图像文件操作的基本能力。 2、存在的问题：理论知识和实践操作比较脱节、缺乏对于表面现象深入探究的意识和能力。 二、教学目标框架设计 （一）教学目标： 1、知识与技能： （1)知道图像信息数字化的基本方式。 （2)认识不同图片类型的特点。 （3)认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系。 （4)掌握利用图像处理软件修改图像大小、位深度、图像类型的能力。 （5)理解图像编码原理，掌握计算BMP格式图像大小的公式。 （6)了解哈夫曼图像压缩编码的实现过程。 2、过程与方法： （1)经历图像数字化的采集、修改、编码压缩的过程。 （2)在利用图像处理软件加工过程中，进一步掌握依据问题实际需求，设置适当的图像类型、分辨率的方法。 （3)针对图像数字化的过程与结果进行有效的评价。 3、情感态度与价值观： （1)在探究实验总结中，养成大胆创新、勇于实践、严谨实施的科学研究态度。 （2)在小组合作交流中，养成团结协作、积极交流的团队精神。 （二）教学重点、难点 1、教学重点： （1)认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系。 （2)理解图像编码原理，总结计算BMP格式图像大小的公式。 2、教学难点 （1)理解图像编码原理，总结计算BMP格式图像大小的公式。 （2)比较不同的编码方式，了解哈夫曼图像压缩编码的实现过程。 四、教学策略设计 教师设计和实际生活很贴近的问题情境，激发学生的学习兴趣，对于图像数字化相关的基本概念的讲解和基本技能的培养融入到层层递进的课堂任务中，让学生在完成课堂任务的过程中，主动建构知识，内化对于概念内涵的理解，掌握基本操作技能，有利于教学重点内容的学习。对于难点的哈夫曼图像压缩编码，则有自学材料、课件的辅助，以小组交流讨论的形式，教师适当讲解，有利于难点的突破。 新课学习
图像的数字化 【教材分析】 在现行高中信息技术必修部分《信息技术基础》中，关于图像信息的内容在第五章《图 像信息的采集与加工》，学习内容主要涉及到图像的类型和格式以及图像的采集与加工。而在普通高中信息技术课程标准（2019年版）中，对必修部分进行了大的改变，必修部分分为数据与计算和信息系统与社会两个模块。新课标在对涉及图像等多媒体信息具体内容中要求，在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。因此，根据课标要求，现行教材选修《多媒体技术应用》中的《图像的数字化》的内容提到必修部分来。通过学习本部分内容，让学生真正体会到计算机是如何具体地表示与存储图像的。在整个教学中，在汉字编码知识了解的基础上，后续还有音频、视频等多媒体信息的数字化的学习，因此，起到承前启后的作用，对编码思想与编码方式的理解进行巩固和加深，并为音 视频编码的理解打下基础，这对于后面要学习音频和视频的数字化可以起到知识迁移的作用。【学情分析】 学生在前一章节中对不同类型的信息已经有了感性的认知，对于图像已经知道常见的图像格式，也知道位图和矢量图，在《汉字处理技术》中已经初步认识到计算机是用二进制来表示信息的，对于字形码的编码方式有了一定的了解。但是，汉字编码是对单色字形的编码，道理比较浅显，而图像色彩一般较复杂；并且学生更愿意实践操作，不愿意在计算机课上去理解与记忆。 【设计思路】 1、通过教师创设情境，联系计算机编码方式。 2、通过单色-二度灰色图像编码的实践探究，产生认知冲突，发现问题，学习新知。 3、由复杂图像的编码为学生设置认知冲突，从而分析归纳数字化过程。 4、通过计算图像，巩固图像数字化过程的理解，并且比较，理解压缩编码的含义 整体上采用“实践探索——发现问题——解决问题——归纳总结——拓展提升”的思 路。 【教学目标】 1、知识与技能目标 （1）理解图像编码的基本方式 （2）理解图像颜色数与色彩深度之间的关系 （3）了解图像数字化过程
《图形图像的数字化表示》教案
《图形、图像的数字化表示》教案 一、教材分析 本课选自教育科学出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《多媒体技术应用》第二章第一节，主要包含了图形、图像的数字化原理，数字图像的分类、存储、压缩的相关知识。在文字、图像、声音、视频这几类信息的数字化应用中，本课内容是和实际应用比较贴近的，掌握好这部分知识对于提高学生多媒体方面信息素养有很大帮助。 二、教学目标 1．知识与技能目标：知道图像信息数字化的基本方式；认识不同图片类型的特点；认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系；掌握利用图像处理软件修改图像大小、位深度、图像类型的能力。 2.过程与方法目标：经历图像数字化的采集、修改、编码压缩的过程；在利用图像处理软件加工过程中，进一步掌握依据问题实际需求，设置适当的图像类型、分辨率的方法。 3.情感态度与价值观目标：在探究实验总结中，养成大胆创新、勇于实践、严谨实施的科学研究态度；在小组合作交流中，养成团结协作、积极交流的团队精神。 三、教点学重点和难点 教学重点：认识分辨率、位深度等图像参数的含义和图像效果、大小的关系。教学难点：理解图形图像的数字化原理。 四、教学方法 讲授法、引导法、探究法 五、教学过程
提问：那位同学今天愿意尝试一下扫描信息技术课本的封面？学生从体验中感悟 学习活动二：认识图像分类 任务：记录图像文件基本信息，并利用ACDsee缩小图像，再放缩比较。 交互形式：师生交互、生生交互 教师活动学生活动教学意 蕴 【任务一】：打开文件夹“1”，记录其中图片的基本信息。 思考1：这张图片放在网上做封面是不是太大了，怎么办？ 思考2：缩小后的图像，再想放大回原来的尺寸，效果怎么样？ 二、图像的分类 1、位图[bitmap]，也叫做点阵图、像素图，简单的说，由许多像小方块一样的像素组成的图形，缩放会失真。 思考3：是不是计算机中所有的图片都是位图？ 2、矢量图[vector]，也叫做向量图，由一系列指令组成，在计算机中只存储这些指令，而不是像素。主要用于插图（word中的剪贴画）、标志等图形。 提问：不同类型图像的特点？操作提示： 右键单击图像文件→ 属性→摘要 图像大小、宽度、高 度、位深度 缩小图片的操作提示： 双击图片在ACDsee中 打开→“修改”菜单→“调 整大小” 宽度148像素、高度 218像素 记录缩小后图片基本信 息 尝试：创建一个Word 文档，在其中插入一副 剪贴画， 放大缩小图片，查看图 像效果如何变化？ 操作提示： “插入”菜单→图片→ 剪贴画 ●放缩图像，观察效 果变化 讨论回答，并记录在学 案上 认识不同类型图像的特 点 在经历 浏览、 修改图 像基本 信息的 过程 中，发 现图像 失真的 问题， 引发思 考 在进一 步的实 践探究 中，认 识不同 的图像 类型， 比较其 特点， 内化对 知识的 理解 学习活动三：认识位图的图像编码 任务：修改图像的分辨率、位深度，探究其对图像效果、文件大小的影响规律。交互形式：师生交互、生生交互