图形图像的基础知识

图形图像处理基础知识与实践一、概述图形图像处理图形图像处理是一项涉及数字图像的技术，通过使用计算机算法对图像进行处理和改变的过程。

这项技术广泛应用于计算机视觉、数字艺术、医学影像、遥感图像和图像和视频压缩等领域。

本文将介绍图形图像处理的基础知识和实践应用。

二、图形图像处理的基本原理1. 图像的表示和存储：图像通常使用像素矩阵来表示，每个像素包含图像中的一个点的颜色和亮度信息。

图像可以以不同的格式存储，如位图、矢量图和压缩图像。

2. 空间域和频域处理：图形图像处理可以通过在空间域（像素级别）或频域（频率级别）上进行操作来改变图像。

空间域处理通常包括图像增强、滤波和几何变换等方法，而频域处理则涉及傅里叶变换和频谱分析等技术。

三、图像增强和滤波1. 直方图均衡化：直方图均衡化是一种常用的图像增强方法，它通过重新分配图像像素的亮度来改变图像的对比度和亮度分布。

2. 图像平滑：图像平滑可以通过应用低通滤波器来减少图像中的噪声和细节。

常用的平滑滤波器包括均值滤波和中值滤波。

3. 锐化和边缘检测：为了增强图像的细节和边缘特征，可以使用锐化和边缘检测算法。

常用的算法包括拉普拉斯锐化和Sobel算子。

四、几何变换和图像配准1. 缩放和旋转：通过缩放和旋转操作，可以改变图像的大小和方向。

这些操作对于图像的对比度增强、目标检测和图像配准非常重要。

2. 平移和投影变换：平移和投影变换用于对图像进行空间位移和透视变换。

这些变换可以用于纠正图像畸变、视角校正和图像合成等应用。

3. 图像配准：图像配准是将多个图像对齐以进行进一步的分析和处理。

常用的图像配准方法包括特征匹配、互信息和形状匹配等。

五、数字图像处理与计算机视觉1. 特征提取和描述：图像的特征提取和描述对于图像识别和目标检测非常重要。

常用的特征包括边缘、角点和纹理等。

2. 目标检测和识别：图像处理可以应用于目标检测和识别，如人脸识别、车牌识别和物体识别等。

常用的方法包括模板匹配、级联分类器和卷积神经网络等。

附录计算机图形图像基础知识本附录将为初学讲述计算机图形图像基础知识，以便于顺利地学习和应用AutoCAD开展建筑设计与绘图工作。

A.1认识计算机图形图像计算机中的图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。

而图像是由像素点阵构成的位图。

图形占用存储空间小，在计算机屏幕上生成视图需要复杂的计算过程。

图像则相反，占用存储空间大，但是在屏幕上显示时计算过程简单。

另一方面，图形对于自然景物描述困难，而图像却是表现自然景色的主要工具，建筑效果图就是由它来描述的。

在实际应用中，图形是用几何形状表述的物体外观。

几何形状包括：点、线、面、体等。

从计算机处理技术来看，图形主要分两类，一类是类似于照片的明暗图，也就是通常说的真实感图形；另一类是由线条组成的图形，如工程图、等高线地图、曲线的线框图等，在建筑设计中所绘制的蓝图就属于这一类，如AutoCAD软件就是一个典型的以矢量图形来工作的。

建筑效果图具有图像的所有特征，如图A-1所示。

初学者需要注意到位图像是一个区域内带有属性的像素点的集合。

以及像素具有三大属性：明度、色相、饱和度（彩度、纯度），这些可在制作或编辑图像时加以设置。

颜色是图像的重要特性，它直接表达了图像或图像区域所对应的景物表面性质，而人们的视觉也是从颜色来识别物体的自然特征，如果没有颜色的变化图像就不能表现自然景物，而图形则可以使用单一的颜色来表述对象。

图A-1 建筑效果图具有图像的所有特征颜色在图形与图像中的地位是不可取代的，它也是图像的一个特征。

而图像特征可以是人为定义的某些特征。

在建筑效果图这一类的图像中，常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征，参阅与本教程配套的《上机操作与实践》电子教案可更加详细地了解它们。

A.2 图形与图像的特点计算机中的图形是一种矢量图形，它是以数学方程的方式来记录以点、线、面、体，等对象，而这些对象所要表示的正是几何体的轮廓线。

由于这种图形只记录线条端点的坐标、线段的粗细和色彩等数据，因此保存图形的文件容量小；另一方面，在屏幕上放大也不会失真。

第一章Photoshop 基础知识第一讲图像基础知识一、图形图像分类计算机处理的图形图像有两种，矢量图和位图。

矢量图与位图的比较二、图像属性1、分辨率分辨率通常分为显示分辨率、图像分辨率和输出分辨率等。

（1）显示分辨率：是指显示器屏幕上能够显示的像素点的个数，显示器的显示分辨率越高，显示的图像越清晰。

（2）图像分辨率：指组成一幅图像的像素点的个数，既反映了图像的精细程度，又表示了图像的大小。

在显示分辨率一定的情况下，图像分辨率越高，图像越清晰，同时图像也越大。

（3）输出分辨率：指输出设备在每个单位长度内所能输出的像素点的个数，通常用dpi 来表示。

2、颜色位深度颜色位深度指存储每个像素所用的二进制位数。

若图像的颜色位深度为n，那么该图像的颜色数位n2。

位深度为1的图像表示的颜色只能是黑、白两种颜色；颜色位数为24，称其为真彩色。

3、颜色模式（1）RGB模式RGB模式是Photoshop中最常见的颜色模式（默认模式），R（红色）G（绿色）B（蓝色）。

模式中每个像素R、G、B的颜色值在0~255之间，歌咏8位二进制数来描述，因此每个像素的信息由24位颜色位深度来描述，即所谓的真彩色。

（2）CMYK模式CMYK分别代表青色、洋红、黄色和黑色。

CMYK模式是针对印刷而设计的模式。

（3）Lab模式Lab模式是Photoshop内部的颜色模式，是目前色彩范围最广的一种颜色模式。

Lab模式由三个通道组成，其中L通道是亮度通道，a和b通道是颜色通道。

Lab模式常作为一种中间颜色模式用于在不同颜色模式之间进行转换。

另外，Photoshop还支持的模式有位图模式、灰度模式、双色调模式、索引颜色模式和多通道模式。

4、常见的图像文件格式（1）BMP格式：位图格式，扩展名为“.bmp”，是标准的Windows图像格式，数据不压缩，支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式，不支持Alpha通道。

（2）JPEG格式：扩展名常为“.jpg”，是一种有损压缩图片文件格式，并且可以选用不同的压缩比，文件占用磁盘空间较小，是网上常用的图像文件格式。

图形学知识点总结一、基本概念1. 图像：图像是由像素组成的二维矩阵，每个像素代表了图像中的一个点的位置和颜色信息。

图像可以是静态的，也可以是动态的。

静态图像通常是以位图或矢量图的形式存在，而动态图像则是由一系列静态图像组成的连续流。

2. 图形：图形通常是通过数学模型和算法来描述和生成的。

它不仅包括了图像，还包括了各种形状、几何对象和运动效果等。

3. 图形学：图形学是研究如何合成、生成、处理和显示图像和图形的学科。

它涉及到计算机图形学、计算机视觉、图像处理、模式识别和机器学习等多个领域。

4. 渲染：渲染是指通过光线追踪或光栅化等技术将三维场景转换为二维图像的过程。

它是图形学中最重要的技术之一，用于模拟真实光线的传播、遮挡和反射等物理效果。

5. 建模：建模是指通过数学模型或几何描述来表示和描述物体、场景和几何对象的过程。

它包括了三维建模和曲面建模等技术。

6. 可视化：可视化是指通过图像和图形来呈现和展示数据、信息和模型的过程。

它包括了科学可视化、信息可视化和虚拟现实等技术。

二、图形学原理1. 光栅化：光栅化是一种将连续的几何模型和图像转换为离散的像素和像素面片的过程。

它是实现图形显示和渲染的核心技术之一。

光栅化算法主要包括了扫描线填充算法、多边形填充算法和三角形光栅化算法等。

2. 光线追踪：光线追踪是一种通过模拟光线的传播、遮挡和反射等物理效果来生成真实感图像的技术。

它是实现高质量渲染的主要方法之一。

光线追踪算法主要包括了蒙特卡罗光线追踪、路径追踪和光线追踪加速算法等。

3. 几何变换：几何变换是一种通过矩阵变换来实现图形和几何模型的平移、旋转、缩放和变形等操作的技术。

它是实现图形编辑和模型建模的基本方法之一。

几何变换算法主要包括了仿射变换、欧拉角变换和四元数变换等。

4. 图像处理：图像处理是一种通过数字信号处理来实现图像的增强、分析、识别和理解等操作的技术。

它是实现图像编辑和计算机视觉的关键技术之一。

第3章图像处理技术与应用3.1 图像基础知识3.2 图像处理软件Photoshop CS3.1 图像基础知识图形与图像图像的基本属性色彩与颜色模型图像的数字化图像文件的格式图形图像组成用计算机指令来表示一幅图，如画点、画线、画圆、画矩形等。

由像素点组成,每个像素点用若干二进制位表示其颜色、亮度和饱和度等属性。

优点任意缩放不变形适合表现自然界真实的景象缺点不适合描述复杂图形及真实世界所需存储空间比较大1．图形与图像2．图像的基本属性⏹像素：组成图像的基本单位，数字化过程中最小的采样点。

⏹图像大小：构成图像横向和纵向的像素点数目。

⏹分辨率：72ppi，打印时一般设为300ppi。

⏹像素深度：每个像素点所用二进制的位数，RGB彩色图像至少为24位，每个像素点可以有 224（约1600多万）种颜色中的一种。

3．色彩与颜色模型（1）色彩的产生物体本身是无色的，是光使物体有了颜色。

例如：在3ds Max的场景中放置了一个茶壶和一盏泛光灯，不同灯光颜色下茶壶所呈现的颜色。

色彩的三要素：色相、亮度和饱和度饱和度增加亮度增加色相①色相：色彩的外在表现，如红色、绿色和蓝色等。

②亮度：人眼感觉到的颜色明亮程度。

③饱和度：色彩的纯度，即颜色的深浅程度。

三原色（三基色）⏹光色三原色：红绿蓝（R G B）①任何颜色都可以用红、绿、蓝3种颜色按不同的比例混合而成；②红绿蓝是白光分解后的主要色光，符合人眼的视觉生理效应；③红绿蓝相互独立，其中一种色光不能由另外两种混合而成。

⏹印刷三原色：青色、品红色、黄色（C M Y）⏹颜料三原色：红黄蓝(符合人眼的感觉实际)颜色模型：描述和表示颜色的一种抽象的数学模型。

⏹计算机处理图像：RGB模型⏹印刷彩色图像：CMYK模型⏹彩色电视信号传输：YUV或YIQ模型RGB颜色模型的色彩空间（4）颜色模型和色彩空间色彩空间：用特定的颜色模型可以生成的颜色范围。

⏹Lab颜色模型：固定的色彩空间，与设备无关；⏹RGB、CMYK、HSB和HSL等颜色模型：与设备有关，不同设备可能具有不同的色彩空间。

图形图像处理教学大纲图形图像处理教学大纲引言：图形图像处理是计算机科学领域中的重要分支，它涉及到对数字图像进行处理、分析和改进的技术和方法。

随着计算机技术的不断发展，图形图像处理在各个领域中得到了广泛应用，如医学影像、计算机游戏、虚拟现实等。

为了培养学生对图形图像处理的理论和实践能力，制定一份科学合理的教学大纲至关重要。

一、课程目标本课程旨在使学生掌握图形图像处理的基本概念、原理和技术，培养学生的图形图像处理能力和创新思维，为学生今后从事相关领域的工作或研究打下坚实的基础。

二、教学内容1. 图像基础知识- 图像的表示与存储- 图像的采样与量化- 图像的亮度、对比度调整2. 图像增强与滤波- 直方图均衡化- 空域滤波器- 频域滤波器3. 图像变换与编码- 傅里叶变换- 离散余弦变换- 图像压缩与编码4. 彩色图像处理- RGB与CMYK颜色模型- 彩色图像增强- 彩色图像分割与合成5. 图像分割与边缘检测- 阈值分割- 区域生长算法- 边缘检测算法6. 特征提取与目标识别- 形状描述子- 纹理特征提取- 目标识别算法7. 三维图像处理- 三维重建与建模- 三维图像的显示与渲染- 三维图像的分析与处理三、教学方法本课程将采用理论教学与实践相结合的教学方法，通过理论讲解、案例分析和实验实践相结合的方式，培养学生的理论分析和问题解决能力。

1. 理论讲解- 通过课堂讲解，向学生传授图形图像处理的基本概念和原理。

- 结合具体案例，讲解图形图像处理的实际应用。

2. 案例分析- 分析经典的图形图像处理案例，让学生了解实际问题的解决方法。

- 引导学生思考，提出自己的解决方案。

3. 实验实践- 设计一系列图形图像处理实验，让学生亲自动手实践。

- 引导学生分析实验结果，总结经验教训。

四、教学评估1. 平时成绩- 出勤情况- 课堂表现- 作业完成情况2. 实验报告- 实验设计与实施- 实验结果与分析3. 期末考试- 理论知识考核- 应用能力考核五、教材与参考书目教材：- 《数字图像处理》（冈萨雷斯，伍兹著）- 《数字图像处理与计算机视觉》（斯塔利奇著）参考书目：- 《数字图像处理》（拉法尔著）- 《计算机视觉：模型、学习和推理》（斯皮策著）六、总结通过本课程的学习，学生将全面了解图形图像处理的基本理论和技术，培养图形图像处理的实践能力和创新思维。

监控基础知识-图像和图形知识1.有关色彩的基本常识我们知道，只要是彩色都可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼中看到的任一彩色光都是这三个特征的综合效果。

那么亮度、色调和饱和度分别指的是什么呢？★亮度：是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关；★色调：是当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性，如红色、棕色就是指色调；★饱和度：指的是颜色的纯度，即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明或说越纯。

通常我们把色调和饱和度通称为色度。

现在你该明白了，亮度是用来表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。

除此之外，自然界常见的各种颜色光，都可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成；同样绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就形成了色度学中最基本的原理----三原色原理(RGB)。

2.目前常见的图形（图像）格式一般来说，目前的图形（图像）格式大致可以分为两大类：一类为位图；另一类称为描绘类、矢量类或面向对象的图形（图像）。

前者是以点阵形式描述图形（图像）的，后者是以数学方法描述的一种由几何元素组成的图形（图像）。

一般说来，后者对图像的表达细致、真实，缩放后图形（图像）的分辨率不变，在专业级的图形（图像）处理中运用较多。

在介绍图形（图像）格式前，我们实在有必要先了解一下图形（图像）的一些相关技术指标:分辨率、色彩数、图形灰度。

★分辨率：分为屏幕分辨率和输出分辨率两种，前者用每英寸行数表示，数值越大图形（图像）质量越好；后者衡量输出设备的精度，以每英寸的像素点数表示；★色彩数和图形灰度：用位（bit）表示，一般写成2的n次方，n代表位数。

当图形（图像）达到24位时，可表现1677万种颜色，即真彩。

灰度的表示法类似；下面我们就通过图形文件的特征后缀名（就是如图.bmp这样的）来逐一认识当前常见的图形文件格式：BMP、DIB、PCP、DIF、WMF、GIF、JPG、TIF、EPS、PSD、CDR、IFF、TGA、PCD、MPT。

图形图像基础知识什么是图形图像图形图像是一种可视化的表达方式，通过使用线条、形状、颜色和纹理来呈现出视觉信息。

它广泛应用于各个领域，包括计算机图形学、计算机视觉、游戏开发、动画制作等。

图形图像可以通过计算机生成、处理和显示，也可以通过摄影和扫描等手段获取和存储。

图形图像的主要元素图形图像由不同的元素组成，这些元素共同构成了图像的形状、颜色和纹理等特征。

1. 点点是图形图像的基本元素，它没有大小和形状，只有位置坐标。

点可以用来表示图像中的一个像素，像素是图像的最小单位。

2. 线线由一系列连接的点组成，它具有长度、方向和位置。

直线是最简单的线段，它由两个端点确定。

曲线是由多个点连接而成的线段，它可以是直线段或弯曲线段。

3. 形状形状是由一系列连接的线段或曲线组成的封闭图形。

常见的形状包括矩形、圆形、椭圆形等。

形状可以有填充颜色和边框颜色。

4. 颜色颜色是图形图像的一个重要特征，它可以通过RGB值或颜色模型来表示。

常见的颜色模型包括RGB模型、CMYK模型以及灰度模型。

颜色可以用来填充形状、添加纹理以及绘制渐变效果。

5. 纹理纹理是图形图像的一种特殊效果，它可以为形状或图像添加表面细节。

纹理可以是有规律的图案，也可以是随机的像素集合。

纹理可以用来模拟实物的质感，增加图像的真实感。

图形图像的生成和处理1. 图像生成图像可以通过计算机生成，具体方法包括绘制基本图元、生成几何形状、应用纹理等。

计算机生成的图像可以基于数学模型，也可以基于图像处理算法。

2. 图像处理图像处理是一种对图像进行操作和改变的方法，常见的图像处理操作包括缩放、旋转、裁剪、滤镜等。

图像处理可以改变图像的大小、形状、颜色和纹理等特征。

3. 图像显示图像显示是将图像在屏幕上或其他输出设备上显示的过程。

图像显示可以通过色彩空间转换、色彩映射、混合和渲染等技术来实现。

图像显示技术的发展使得图形图像在多媒体、游戏和虚拟现实等领域得到了广泛应用。

图形图像的应用领域图形图像广泛应用于各个领域，以下是一些主要的应用领域：1. 计算机图形学计算机图形学研究如何使用计算机生成、处理和显示图像。

教案课程名称：图形图像处理授课时间：2018-2019学年（二）授课班级：电子商务171班授课教师：课时教学设计首页课时教学流程1、课前准备（4分钟）师：（1）将学生按照动手能力强弱的均衡分布进行分组。

（2）将课上所用的教学资源、教学课件等复制到教师机。

2、情境创设（6分钟）师：大家爱吃水果嘛？那大家都知道自己的父母爱吃什么水果嘛？今天我们一起来用PS做一个好看的水果篮吧？3、确定本课案例（35分钟）案例1：打开素材——芒果、橄榄、草莓、柠檬（“文件”——“打开”——打开对话框）将工具箱、导航器、历史记录及图层控制面板显示，其它可隐藏（“窗口”——选择要显示或隐藏的内容）案例2：选取适合的选区工具来把芒果、橄榄、草莓和柠檬进行选取（可简单的讲一下选框工具、磁性套索工具、魔棒工具）注意：●草莓可用磁性套索工具●橄榄可用魔棒工具●芒果可用磁性套索工具●柠檬可用椭圆选框工具4、确定本课案例3（30分钟）课时教学设计尾页课时教学设计首页课时教学流程止对此部分应用任何编辑或操作。

通过将Alpha 通道载入图像中，可以将存储的蒙版转换回选区。

注：要在整个图像或选定区域内选择一种特定颜色或颜色范围，可以使用“色彩范围”命令。

2、选择、取消选择和重新选择像素可以选择图层上的所有可见像素或取消选择任何选定的像素。

如果工具没有按预期方式工作，则您可能已隐藏某个选区。

使用“取消选择”命令并重试此工具。

（1）选择画布边界内一个图层上的全部像素（2）取消选择选区（3）重新选择最近建立的选区3、使用选框工具选择（1）选中规则选区工具中的或，在新建文件上当鼠标光标变成“”时，拖动鼠标左键向右下角画出选区，松开鼠标，出现一个闪动的虚线边框的矩形或者椭圆形选区。

（操作）（2）如果想画出正方形或者圆形选区，按住“Shift”键，拖动鼠标左键向右下角画出选区，松开鼠标，即可画出正方形或者圆形选区。

（操作）（3）如果按住“Alt”键，再拖动鼠标，则表示从中心开始画出矩形或者椭圆形选区。