数字图像概述

图像是指绘制、摄制或印制的形象。图像处理就是将客观世界中的物体映射成数字化图像,然后用数学方法通过编程在计算机中进行处理、存储和显示输出,使其变成一幅新的、更好的图像,是数字媒体技术所涉及的一种重要的应用形式。

数字图像处理技术基本概念

(1)分辨率

图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度,是衡量图像质量的最基本标准。分辨率用单位面积内水平和垂直方向所包含的像素数来表示,即每英寸多少点( dpi) 。对同样大小的一幅图像,组成该图像的像素数目越多,则图像的分辨率越高,图像看起来就越细腻、逼真。

还有另外一个概念——显示分辨率,它是指显示屏幕能够显示的像素数目。

例如,显示分辨率为1024×768像素,即表示屏幕分成768 行(垂直分辨率),每行能显示1024个像素(水平分辨率)。这样,整个屏幕就包含786432个显示像素点。显示设备能够显示的像素越多,说明其分辨率越高,显示的图像质量就越高。

        图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。图像分辨率确定的是组成一幅图像像素的数目,而显示分辨率则表示能显示图像的区域大小。当图像分辨率大于显示分辨率时,在屏幕上只能显示图像的一部分;当图像分辨率小于显示分辨率时,显示的图像只占屏幕的一部分。

(2)色彩模式        

色彩模式是颜色描述的一种方法,也称为颜色空间。在计算机系统中,表示图像的颜色常常涉及不同的颜色空间,如RGB 颜色空间、CMY 颜色空间、YUV 颜色空间等。从理论上讲,任何一种颜色都可以在上述颜色空间中精确地进行描述。但是,不同的颜色空间有不同的特点,分别有各自的应用场合。因此,数字图像的生成、存储、处理及显示都对应不同的颜色空间。

① RGB 颜色空间        

利用红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)这3 种颜色来表示所有颜色的方法称为RGB颜色空间。在RGB 颜色空间中,彩色图像都用R、G、B 这3 个分量来表示,分别对应红、绿、蓝这3 种颜色。彩色显示器就使用3 种不同强度的电子束,使屏幕内壁覆盖的红、绿、蓝荧光材料发光,并根据3 个分量的不同比例合成所需要的颜色。所以,无论计算机系统的中间过程采用什么形式的颜色空间,信息输出时,必须转换成RGB颜色空间来表示。

数字图像处理技术基本概念

② CMY 颜色空间

利用青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)3 种颜色来表示所有颜色的方法称为CMY 颜色空间,是另一种基于颜色减法混色原理的颜色模型。在工业印刷中,它描述的是需要在白色介质上使用何种油墨,通过光的反射显示出颜色的模型。根据三基色原理, 油墨或颜料的三基色选择青色、品红色和黄色就可以按不同比例混合成任何一种颜色。

③ YUV 颜色空间

在现代彩色电视系统中,通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD(电荷耦合器件)摄像机,这些设备把摄取的彩色图像信号经过分色、放大和校正得到R、G、B 三基色,再经过矩阵变换得到亮度信号Y 和两个色差信号U(R -Y)与V(B -Y),最后发送端将这3个信号分别进行编码,用同一信道发送出去,这就是所谓的YUV 颜色空间。电视图像一般都采用Y、U、V这3个分量来表示,即一个亮度分量和两个色差分量。由于亮度和色度是分离的,因而解决了彩色和黑白显示系统的兼容问题。如果只有Y 分量而没有U或V分量,所显示的图像就是黑白图像。