数字图像的基本类型

数字图像处理技术一．数字图像处理概述数字图像处理是指人们为了获得一定的预期结果和相关数据利用计算机处理系统对获得的数字图像进展一系列有目的性的技术操作。

数字图像处理技术最早出现在上个世纪中期，伴随着计算机的开展，数字图像处理技术也慢慢地开展起来。

数字图像处理首次获得成功的应用是在航空航天领域，即1964年使用计算机对几千月球照片使用了图像处理技术，并成功的绘制了月球外表地图，取得了数字图像处理应用中里程碑式的成功。

最近几十年来，科学技术的不断开展使数字图像处理在各领域都得到了更加广泛的应用和关注。

许多学者在图像处理的技术中投入了大量的研究并且取得了丰硕的成果，使数字图像处理技术到达了新的高度，并且开展迅猛。

二．数字图象处理研究的容一般的数字图像处理的主要目的集中在图像的存储和传输，提高图像的质量，改善图像的视觉效果，图像理解以及模式识别等方面。

新世纪以来，信息技术取得了长足的开展和进步，小波理论、神经元理论、数字形态学以及模糊理论都与数字处理技术相结合，产生了新的图像处理方法和理论。

比方，数学形态学与神经网络相结合用于图像去噪。

这些新的方法和理论都以传统的数字图像处理技术为依托，在其理论根底上开展而来的。

数字图像处理技术主要包括：⑴图像增强图像增强是数字图像处理过程中经常采用的一种方法。

其目的是改善视觉效果或者便于人和机器对图像的理解和分析，根据图像的特点或存在的问题采取的简单改善方法或加强特征的措施就称为图像增强。

⑵图像恢复图像恢复也称为图像复原，其目的是尽可能的减少或者去除数字图像在获取过程中的降质，恢复被退化图像的本来面貌，从而改善图像质量，以提高视觉观察效果。

从这个意义上看，图像恢复和图像增强的目的是一样的，不同的是图像恢复后的图像可看成时图像逆退化过程的结果，而图像增强不用考虑处理后的图像是否失真，适应人眼视觉和心理即可。

⑶图像变换图像变换就是把图像从空域转换到频域，就是对原图像函数寻找一个适宜变换的数学问题，每个图像变换方法都存在自己的正交变换集，正是由于各种正交换集的不同而形成不同的变换。

数字图像处理试题及答案一、选择题1. 数字图像的基本属性包括：A. 分辨率B. 颜色深度C. 存储格式D. 所有以上答案：D2. 在数字图像处理中，灰度化处理的目的是：A. 减少数据量B. 增强图像对比度C. 转换彩色图像为黑白图像D. 以上都是答案：A3. 下列哪个不是图像的几何变换？A. 平移B. 旋转C. 缩放D. 噪声滤除答案：D二、简答题1. 简述数字图像的采样过程。

答案：数字图像的采样过程是将连续的模拟图像转换为离散的数字图像。

这个过程包括两个步骤：空间采样和量化。

空间采样是按照一定的间隔在图像上取样，量化则是将采样点的连续值转换为有限的离散值。

2. 描述边缘检测在图像处理中的作用。

答案：边缘检测在图像处理中的作用是识别图像中物体的边界。

它是图像分割、特征提取和图像理解的基础。

通过边缘检测，可以将图像中的不同区域区分开来，为进一步的图像分析提供重要信息。

三、计算题1. 给定一幅数字图像，其分辨率为1024×768，颜色深度为24位，计算该图像的存储大小（以字节为单位）。

答案：图像的存储大小 = 分辨率的宽度× 高度× 颜色深度 / 8。

所以，1024 × 768 × 24 / 8 = 2,097,152 字节。

2. 如果对上述图像进行灰度化处理，存储大小会如何变化？答案：灰度化处理后，颜色深度变为8位（每个像素一个灰度值），所以存储大小变为1024 × 768 × 8 / 8 = 786,432 字节。

四、论述题1. 论述数字滤波器在图像去噪中的应用及其优缺点。

答案：数字滤波器在图像去噪中起着至关重要的作用。

常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

低通滤波器可以去除图像中的高频噪声，保留低频信息，但可能会导致图像细节丢失。

高通滤波器则可以增强图像的边缘和细节，但可能会放大噪声。

带通滤波器则可以同时保留图像的某些频率范围，但设计复杂度较高。

本章重点:理解位图与矢量图的概念、特点及应用理解图像分辨率的概念能够根据后端输出的需要正确地设置图像分辨率了解Photoshop中常用的图像存储格式1.1 图像概念"图像”一词主要来自西方艺术史译著，通常指image、icon、picture和它们的衍生词，也指人对视觉感知的物质再现。

图像可以由光学设备获取，如照相机、镜子、望远镜、显微镜等；也可以人为创作，如手工绘画。

图像可以记录与保存在纸质媒介、胶片等对光信号敏感的介质上。

随着数字采集技术和信号处理理论的发展，越来越多的图像以数字形式存储。

因而，有些情况下，“图像”一词实际上是指数字图像，本书中主要探讨的也是数字图像的处理。

数字图像（或称数码图像）是指以数字方式存储的图像。

将图像在空间上离散，量化存储每一个离散位置的信息，这样就可以得到最简单的数字图像。

这种数字图像一般数据量很大，需要采用图像压缩技术以便能更有效地存储在数字介质上。

所谓“数字图像艺术”是指艺术与高科技结合，以数字化方式和概念所创作出的图像艺术。

它可分为两种类型：一种是运用计算机技术及科技概念进行设计创作，以表达属于数字时代价值观的图像艺术；另一种则是将传统形式的图像艺术作品以数字化的手法或工具表现出来。

Photoshop软件出现之后，数字图像艺术所特有的视觉表现语言逐步形成。

在学习应用Photoshop软件创建种种超越现实的、不可思议的新概念空间与视觉效果之前，必须先掌握Photoshop图像处理必备的一些基础概念。

在计算机中，图像是以数字方式来记录、处理和保存的，所以图像也可以称为数字化图像。

计算机图像分为位图（又称点阵图或栅格图像）和矢量图两大类，数字化图像类型分为向量式图像与点阵式图像。

1 .位图一般来说，经过扫描输入和图像软件处理的图像文件都属于位图，与矢量图形相比,位图的图像更容易模拟照片的真实效果。

位图的工作是基于方形像素点的，这些像素点像是“马赛克”，如果将这类图像放大到一定的程度时，就会看见构成整个图像的无数单个方块（图1-1）,这些小方块就是图形中最小的构成元素一一像素点，因此，位图的大小和质量取决于图像中像素点的多少。

1. 3 数字图像的数学表示可把一幅图像的数学表示方法分为确定性表示或随机性表示，通常针对不同问题选用不同方法[5]。

1. 3. 1 确定性表示图像的实质是记录了“物体（图像源）辐射能量的空间分布”。

图像函数表示一幅连续图像：),,,,(t z y x F I λ= 5－D ：一幅活动的、彩色的、立体图像Multispectral Image其中I 表示图像强度或亮度；,,,z y x 表示空间坐标；t ,λ分别表示光波波长和时间。

),,(z y x F I = 3－D ：立体、单色图像),,,(t y x F I λ= 4－D ：平面、彩色、活动图像),,(t y x F I = 3－D ：平面、单色、活动图像),(y x F I = 2－D ：静止的、平面、单色图像 连续图像(,,,,)F x y z t λ隐含了四项约束：（1）0(,,,,)F x y z t A λ≤≤光强是实数，非负，有界的，且最大的亮度不能超过一实数A 。

（2）x xy yz zL x L L y L L z L −≤≤+−≤≤+−≤≤+ 实际图像系统和成像尺寸是有界的。

对二维情况，把模型设在一个矩形区域内易于连续图像的数字化。

（3）T t T −≤≤实际的观察时间是有限的。

（4）图像函数应在定义域内出现。

对多光谱图像（如彩色图像或遥感图像），观察到的象场为光谱函数(,,,)F x y t λ对光谱响应()i s λ的加权积分：∫∞==0)(),,,(),,(λλλd s t y x F t y x F I i（若是单色图像，F 仅与空间和时间相关）)(λi s 为第i 个光谱像的光谱响应（即第i 个传感器的光谱响应）。

交通导航用来检测藏匿于人衣物下的武器。

被动式毫米波成像系统获得的图像都很模糊，图像增强是很重要的工作。

）检测识别多光谱卫星（如美国的测地卫星）：拍摄地球上的特定地区，得到的图像有黑白图片，有的能显示一些地球特性；可以确定海岸线附近的浅水区或武器装备经过的地方；每当地面上出现干扰，就会引起频谱改变，把多光谱计算机图像加以比较，通过计算机增强数据，显示出这些改变。

第一章概论一、数字图像与像素数字图像是由一个个的像素（Pixel）构成的，各像素的值(灰度，颜色)一般用整数表示。

二、数字图像处理的目的1、提高图像的视觉质量。

2、提取图像中的特征信息。

3、对图像数据进行变换、编码和压缩。

三、工程三层次图像处理、图像分析和图像理解图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理四、图像处理硬件系统组成图像输入设备（采集与数字化设备，如数码相机），图像处理设备（如PC机）和图像输出设备（如显示器，打印机）第二章数字图像处理基础一、图像数字化过程----采样与量化模拟图像的数字化包括采样和量化两个过程。

细节越多，采样间隔应越小。

把采样后得到的各像素的灰度值进一步转换为离散量的过程就是量化。

一般，灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。

二、采样、量化与图像质量的关系采样点数越多，图像质量越好；量化级数越多，图像质量越好。

为了得到质量较好的图像采用如下原则：对缓变图像，细量化，粗采样，以避免假轮廓。

对细节化图像，细采样，粗量化，以避免模糊。

三、图像尺寸、数据量、颜色数量的计算灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。

彩色图像的像素值量化后用三个字节(24bit)来表示。

一幅512X512（256K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？（必考）图像总像素：512px*512px=256K总数据量：256K*3Byte=768KB一幅256X256（64K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？图像总像素：256px*256px=64K总数据量：64K*1Byte=64KB四、数字图像类型二值图像、灰度图像、索引颜色图像)和真彩色图像。

五、数字图像文件的类型jpg、bmp、tif、gifJPEG采用基于DCT变换的压缩算法,为有损压缩。

六、图像文件三要素文件头、颜色表、图像数据七、读取一个图像，并将其尺寸缩小0.5倍，将缩小后的图像旋转30度。

1. 图像处理的主要方法分几大类?答：图字图像处理方法分为大两类：空间域处理（空域法）和变换域处理（频域法）。

空域法：直接对获取的数字图像进行处理。

频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得到变换系数阵列，然后再进行处理，最后再逆变换到空间域，得到图像的处理结果2. 图像处理的主要内容是什么?答：图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字表示，便于用计算机分析处理。

图像变换：对图像进行正交变换，以便进行处理。

图像增强：对图像的某些特征进行强调或锐化而不增加图像的相关数据。

图像复原：去除图像中的噪声干扰和模糊，恢复图像的客观面目。

图像编码：在满足一定的图形质量要求下对图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。

图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，从而获得所需的客观信息。

图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。

图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义的理解及解释，从而指导和规划行为。

3. 名词解释：灰度、像素、图像分辨率、图像深度、图像数据量。

答：像素：在卫星图像上，由卫星传感器记录下的最小的分立要素(有空间分量和谱分量两种)。

通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续参数 x,y ，和 f 取离散值后，图像被分割成很多小的网格，每个网格即为像素 图像分辨率：指对原始图像的采样分辨率，即图像水平或垂直方向单位长度上所包含的采样点数。

单位是“像素点/单位长度”图像深度是指存储每个像素所用的位数,也用于量度图像的色彩分辨率.图像深度确定彩色图像的每个像素可能有的颜色数,或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数.它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数,或灰度图像中的最大灰度等级（图像深度：位图图像中，各像素点的亮度或色彩信息用二进制数位来表示，这一数据位的位数即为像素深度，也叫图像深度。

图像深度越深，能够表现的颜色数量越多，图像的色彩也越丰富。

）图像数据量：图像数据量是一幅图像的总像素点数目与每个像素点所需字节数的乘积。

计算机图形图像的基本概念计算机图形主要指可用于计算机处理的，以数字的形式记录的数字化图形，数字图形与数字图像是数字媒体中常用的两个基本概念。

计算机产生的图像是数字化的图像，简单地说数字图像是用数字或数学公式来描述的图像。

它与传统图像有很大的不同，传统图像是用色彩来描述的，而色彩本身没有任何数字概念。

传统电视屏幕上所见的图像，是模拟图像，它是用电频来描述的。

电脑显示屏上的图像，是数字图像，它是…种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的图形。

它不仅包含着诸如形、色、明暗等外在的信息显示属性，而且从产生、处理、传输、显水的过程看，还包含着诸如颜色模型、分辨牢像素深度、文件大小、真／伪彩色等计算机技术的内在属性。

在数字媒体中，图形与图像主要是指静态的数字媒体形式，根据计算机对图像的处理原理以及应用的软件和使用环境的不同，静态数字图像可以分为矢量图(形)和点阵图(像)两种类型。

认识它们的特色和差异，有助于创建、输入、输出、编辑和应用数字图像。

1．图形曙光云计算图形通常指由外部轮廓线条构成的矢量图，它用一系列指令集合来描述图形的内容，如点、直线、曲线、圆、矩形等。

一幅矢量因由线框形成的外框轮廓、外框轮廓的颜色以及外框所封闭的颜色所决定。

矢量图通常用Drsw程序编辑，可对矢量图形及图元独立进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换操作。

由于矢量因可以通过公式计算获得，所以矢量图文件体积一般较小，不会因图形尺寸大而占据较大的存储空间；同时，矢量图与分辨牢无关，进行放大、缩小或旋转操作时部图形不会失真，图形的大小和分辨率都不会影响打印清晰度。

因此，矢量图形尤其适用于描述轮廓不很复杂，色彩不是很丰富的对象，如：文字、几何图形、T程图纸、微标、图案等。

2．图像计算机图像通常指由像素构成的点阵图，也称位阁或栅格图。

点阵因与矢量图不同，它是内扫描仪、数码相机等输入设备捕捉实际的画面或由图像处理软件绘制的数字图像。

数字摄影摄像知识点整理一、数字摄影摄像基础。

1. 数字图像原理。

- 像素：是构成数字图像的基本单位。

图像的分辨率由像素数量决定，例如，一幅1920×1080的图像，横向有1920个像素，纵向有1080个像素。

- 色彩模式：- RGB模式：由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种颜色通道组成，是数字摄影中最常见的色彩模式。

通过不同比例的混合这三种颜色，可以得到各种各样的颜色。

- CMYK模式：主要用于印刷，由青（Cyan）、洋红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black）组成。

2. 数字摄像机的基本结构。

- 镜头：- 焦距：决定了拍摄视角和画面的放大缩小效果。

短焦距镜头（广角镜头）视野宽广，适合拍摄风景；长焦距镜头（望远镜头）可以拉近远处的物体，适合拍摄特写或体育赛事等远距离拍摄场景。

- 光圈：控制镜头进光量的大小。

光圈数值（f值）越小，光圈越大，进光量越多，背景虚化效果越明显；反之，f值越大，光圈越小，进光量越少，画面景深越大。

- 图像传感器：- CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）是常见的图像传感器类型。

CMOS传感器具有低功耗、成本低等优点，在现代数字摄像机中广泛应用。

- 机身：包含了各种操作按钮、显示屏、存储卡槽等部件。

二、摄影摄像构图。

1. 构图原则。

- 简洁：去除画面中不必要的元素，使主体突出。

例如拍摄人物肖像时，避免背景中有过多杂乱的物体。

- 平衡：画面元素分布均衡，包括对称平衡（如倒影与主体对称）和非对称平衡（通过元素的大小、颜色等达到视觉上的平衡）。

- 黄金分割：将画面按照1:0.618的比例分割，把主体放置在分割线或分割点附近，画面会更具美感和吸引力。

2. 构图方法。

- 三分法构图：将画面横向和纵向都分为三等份，四条分割线的交点就是画面的趣味中心，可将主体置于这些点上。

- 框架式构图：利用窗户、门框等框架元素将主体框住，增强画面的层次感和吸引力。

《数字图像处理》知识点汇总1.什么是图像?“图”是物体投射或反射光的分布，“像”是⼈的视觉系统对图的接受在⼤脑中形成的印象或反映。

图像是客观和主观的结合。

2.数字图像是指由被称作象素的⼩块区域组成的⼆维矩阵。

将物理图象⾏列划分后，每个⼩块区域称为像素（pixel）。

对于单⾊即灰度图像⽽⾔，每个像素包括两个属性：位置和灰度。

灰度⼜称为亮度，灰度⽤⼀个数值来表⽰，通常数值范围在0到255之间，即可⽤⼀个字节来表⽰。

0表⽰⿊、255表⽰⽩。

3.彩⾊图象可以⽤红、绿、蓝三元组的⼆维矩阵来表⽰。

通常，三元组的每个数值也是在0到255之间，0表⽰相应的基⾊在该象素中没有，⽽255则代表相应的基⾊在该象素中取得最⼤值，这种情况下每个象素可⽤三个字节来表⽰。

4.数字图像处理就是利⽤计算机系统对数字图像进⾏各种⽬的的处理。

5.对连续图像f(x,y)进⾏数字化需要在空间域和值域进⾏离散化。

空间上通过图像抽样进⾏空间离散，得到像素。

像素亮度需要通过灰度级量化实现灰度值离散。

数字图像常⽤矩阵来表⽰。

6.从计算机处理的⾓度可以由⾼到低将数字图像分为三个层次，分别为图像处理、图像分析和图像理解。

这三个层次覆盖了图像处理的所有应⽤领域。

(1). 图像处理指对图像进⾏各种加⼯，以改善图像的视觉效果；强调图像之间进⾏的变换。

图像处理是⼀个从图像到图像的过程。

(2). 图像分析指对图像中感兴趣的⽬标进⾏提取和分割，获得⽬标的客观信息（特点或性质），建⽴对图像的描述；图像分析以观察者为中⼼研究客观世界，它是⼀个从图像到数据的过程。

(3). 图像理解指研究图像中各⽬标的性质和它们之间的相互联系，得出对图像内容含义的理解及原来客观场景的解释；图像理解以客观世界为中⼼，借助知识、经验来推理、认识客观世界，属于⾼层操作（符号运算）。

7.图像处理、图像分析和图像理解是处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。

图像处理是⽐较低层的操作，它主要在图像像素级上进⾏处理，处理的数据量⾮常⼤。

第2章数字图像的基础知识和基本概念一、数字图像数字图像是以二进制数字组形式表示的二维图像。

利用计算机图形图像技术以数字的方式来记录、处理和保存图像信息。

在完成图像信息数字化以后，整个数字图像的输入、处理与输出的过程都可以在计算机中完成，它们具有电子数据文件的所有特性。

通常把计算机图形主要分为两大类：位图（bitmap）图像和矢量（vector）图形（如图2-1所示）。

图2-1 计算机图形的主要分类1．关于位图图像（1）概念位图图像（在技术上称作栅格图像）使用图片元素的矩形网格（像素）表现图像。

每个像素都分配有特定的位置和颜色值。

在处理位图图像时，人们所编辑的是像素。

位图图像是连续色调图像（如照片或数字绘画）最常用的电子媒介，因为它们可以更有效地表现阴影和颜色的细微层次。

（2）分辨率位图图像与分辨率有关，也就是说它们包含固定数量的像素。

因此，如果在屏幕上以高缩放比率对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们，则将丢失其中的细节，并会呈现出锯齿，如图2-2所示。

图2-2 不同放大级别的位图图像示例（3）特点①位图图像有时需要占用大量的存储空间。

对于高分辨率的彩色图像，由于像素之间独立，所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。

②位图放大到一定倍数后会产生锯齿。

位图的清晰度与像素点的多少有关。

③位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越，尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化方面效果更佳。

④位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png等。

⑤处理软件：Photoshop、ACDSee、画图等。

2．关于矢量图形（1）概念矢量图形（又称矢量形状或矢量对象）是由称作矢量的数学对象定义的直线和曲线构成的。

矢量根据图像的几何特征对图像进行描述。

（2）分辨率矢量图形是与分辨率无关的，即当调整矢量图形的大小、将矢量图形打印到PostScript 打印机、在PDF文件中保存矢量图形或将矢量图形导入到基于矢量的图形应用程序中时，矢量图形都将保持清晰的边缘（如图2-3所示）。