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1、（1）RGB颜色空间模型?在RGB模型中，颜色空间里所有的颜色都是由 R、G、B(红、绿、蓝)三种光依不同的比例相加而成。?RGB的每一色光，含有亮度成分，例如 R的成分越多，表示越红越亮。各色光混合后，会比原来单独的色光还亮，称为 相加混色；?适合在以主动光源显示影像的场合使用，如电视、电脑、投影等。3.颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 绿(0,1,0)青(0,1,1)黄(1,1,0)黑(0,0,0)蓝(0,0,1)品红(1,0,1)白(1,1,1)红(1,0,0)（1）RGB颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概

2、念及颜色空间模型 R G B 颜色 0 0 0 黑 0 0 1 蓝 0 1 0 绿 0 1 1 青 1 0 0 红 1 0 1 品红 1 1 0 黄 1 1 1 白（1）RGB颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 （2）CMY/CMYK 颜色空间模型?任何一种由颜料呈现的颜色都可以用青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow）这三种基色按不同的比例混合而成，我们称这种颜色空间为CMY颜色空间。?在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混色采用相减混色。?彩色印刷或彩色打印的纸张是不能发射光线的，因而印刷机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的

3、光波而反射其他光波的油墨或颜料。?由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加一种真正的黑色墨水（Black Ink），于是CMY颜色空间也称为CMYK颜色空间。2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 C Y M R G B 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 C(青色)M(品红)Y(黄色)颜色 0 0 0 白 0 0 1 黄 0 1 0 品红 0 1 1 红 1 0 0 青 1 0 1 绿 1 1 0 蓝 1 1 1 黑（2）CMY/CMYK 颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本

4、概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 RGB和CMY关系 R G B 颜色 0 0 0 黑 0 0 1 蓝 0 1 0 绿 0 1 1 青 1 0 0 红 1 0 1 品红 1 1 0 黄 1 1 1 白 C(青色)M(品红)Y(黄色)颜色 0 0 0 白 0 0 1 黄 0 1 0 品红 0 1 1 红 1 0 0 青 1 0 1 绿 1 1 0 蓝 1 1 1 黑?RGB CMY?BGR111YMCRGB和CMY值都归一到0，1 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型?YUV是PAL（Phase Alternating Line，逐行倒相）制彩色电视

5、系统所采用的一种颜色空间模型，其中Y表示亮度，U表示蓝色色差（即B-Y），V代表红色色差（R-Y）。?采用YUV色彩空间的重要性：?亮度信号Y和色度信号U、V是分离的，解决彩色电视和黑白电视兼容的问题。?可以利用人眼对彩色的敏感度低于对亮度的敏感度的视觉特性，用较窄的频带传送U、V信号，优化彩色电视信号的传输。（3）YUV颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型?RGB YUV?VUYBGRBGRVUY0032.21581.0395.01140.101100.0515.0615.0437.0289.0148.0114.0587.0299.02.1.1

6、颜色的基本概念及颜色空间模型?YIQ颜色空间是由YUV推导而来，是NTSC(National Television Systems Committee)制彩色电视系统所采用的一种颜色空间模型；?I代表“同相”，Q代表“正交”，它们指的是用于发射颜色信息的调制方法；?I、Q是通过将U、V轴逆时针旋转33度获得的。?优点：由人眼彩色视觉的特性表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化的能力最强，而分辨蓝、紫之间颜色变化的能力最弱。通过一定的变化，I对应于人眼最敏感的色度，而Q对应于人眼最不敏感的色度。这样，传送Q可以用较窄的频带，而传送分辨率较强的I信号时，可以用较宽的频带。（4）YIQ颜色空间模型 2.1

7、.1 颜色的基本概念及颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型?RGB YIQ?QIY703.1106.11647.0272.01621.0956.01BGRBGR312.0523.0211.0322.0274.0596.0114.0587.0299.0QIY2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型 彩色图像的灰度化处理彩色图像的灰度化处理 Gray(i,j)=0.114*R(i,j)+0.587*G(i,j)+0.299*B(i,j)观察该式，其中绿色所占的比重最大，转换时可以 直接使用G值作为转换后的灰度。灰度图只能表现256种颜色。?由YUV颜色

8、空间派生的一种颜色空间模型。?主要用于数字电视系统，是YUV颜色空间的缩放和偏移版本。（5）YCbCr颜色空间模型?128Cr128CbY077200.1171414.034414.01040200.11BGR1BGR10001280813.04187.05000.01285000.03313.01687.001140.05870.02990.01CrCbY2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型?HSV(hue,saturation and value)的缩写?A.R.Smith 根据颜色的直观特性于1978年创建的,也称六角锥体模型(hexcone model)?HSV的表示方法?色调（H

9、）：用角度度量，0360。红色为0，按逆时针方向计算，绿色为120，蓝色为240?饱和度（S）：取值范围为0.01.0?亮度值（V）：取值范围为0.0(黑色)1.0(白色)?HSV和RGB之间没有转换矩阵，但可对它们之间的转换算法进行描述（6）HSV颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型 图 HSV颜色空间 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型?HSL/HSB(hue,saturation and lightness/brightness)的缩写?利用三条轴定义颜色，用六角形锥体表示?用于台式机图形程序定义颜色?HSL 与HSV?HSL用光亮度(

10、lightness)作坐标，HSV用亮度作坐标?HSL颜色饱和度最高时的光亮度L定义为0.5，而HSV则为1.0 （7）HSL/HSB/HSI 颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型 2.1.1 颜色的基本概念及颜色空间模型颜色的基本概念及颜色空间模型 图像（Image）：是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任意画面。静止的图像可用一个矩阵来表示，矩阵列中的各个元素用来描述构成图像的各个点（称为像素 pixel）的强度与颜色等信息。这种图像也称为位图（Bitmap）。2.1.2 位图图像 空间和亮度上已离散化了的图像，由数字阵列信息组成，阵列中的各项数字描述构

11、成图像各点亮度与颜色信息，与显示器上的点一一对应。位图定义 4/65 2.1.2 位图图像位图图像 根据量化的颜色深度的不同，又可以分为单色图像、灰度图像和彩色图像三大类。图像三大类。位图分类 只有黑、白两色 单色图像 R G B 彩色图像 具有 256 级灰度 灰度图像 5/65 2.1.2 位图图像位图图像 确定屏幕上显示图像区域的大小，即构成全屏显示的像素点个数，以每行拥有的像素点数屏幕显示行数来表示。显示分辨率 确立组成一幅图像的 像素数目，即该图像的水平和垂直方向上的像素个数，用 dpi（每英寸多少点）表示。图像分辨率 打印机输出图像时采用的分辨率。不同打印机最高分辨率不同的，而同一

12、台打印机也可以使用不同分辨率打印。打印分辨率 11/65 位图图像的技术指标位图图像的技术指标-分辨率分辨率 300 dpi dpi 的数值越大，图像越清晰 dpi 视觉效果 清晰度 绝对清晰度 96 dpi 21 dpi 12/65 位图图像的技术指标 一幅彩色图像的每个像素用 R、G、B 这 3 个分量表示，如果每个分量使用 8 个二进制位，则一个像素就需要 24 个二进制位来表示，此时图像深度为 24 位。计算该图像可以表达的颜色数目是多少。例:可以表达的颜色数目为 224=16 777 216。解:像素深度：描述图像中每个像素数据所占的二进制位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，

13、或灰度图像中最大灰度等级数。像素深度 图像颜色总数 图像名称 1 2(21)单色图像（黑白二值）4 16(24)索引 16 色图像 8 256(28)索引 256 色图像 16 65536(216)HI-Color 图像（实际只显示 32768 种颜色）24 16772216(224)True Color 图像（真彩色）32 4294967296(232)True Color 图像（真彩色）13/65 位图图像的技术指标 图像中的每个像素值都分成 R、G、B 三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的颜色称为真彩色。真彩色 图像中每个像素值是一个 索引或代码值，作为颜色查找表中

14、某项入口地址，查找出包含实际 R、G、B 的强度值，这样产生的颜色称伪彩色。伪彩色 通过每个像素点 R、G、B 分量分别作为索引值进行变换，经相应颜色变换表找出各自基色强度，用变换后的 R、G、B 强度值产生颜色。直接色 15/65 位图图像的技术指标 显示深度：表示显示缓存中记录屏幕上一个点的二进制位数，即显示器可显示的颜色数。屏幕上的颜色能够比较真实 地反映图像文件的颜色效果 显示深度大于像素深度 屏幕上的颜色不能够真实反 映图像文件颜色效果，失真 显示深度小于像素深度 若真彩色显示模式显示真彩色图像，或显示调色板与图像调色板一致，则 屏幕上颜色能较真实地反映图像色彩效果；不一致则显示颜色

15、会出现失真 显示深度等于像素深度 14/65 位图图像的技术指标 表达图像逼真：与图像复杂程度无关，表现力强，适合表现细节和层次 对硬件要求高：当处理高质量彩色图像时，对计算机硬件平台要求较高 文件数据量大：由大量不同亮度和颜色像素点组成，因此文件数据量大 缺乏灵活性能：当位图图像被放大时，图像的清晰度会降低并出现锯齿 位图特点 6/65 2.1.2 位图图像位图图像 图像文件格式图像文件格式 BMP?BMP是英文Bitmap（位图）的简写，文件扩展名是.BMP或.bmp?微软公司开发的在 Windows 环境下的标准位图文件格式，被多种Windows 应用程序所支持?有压缩和不压缩两种形式?

16、以BMP格式存储的文件容量较大?与设备无关的位图(DIB)文件格式?device-independent bitmap 的缩写?像素存储顺序和像素深度与具体设备无关?GIF图形交换格式?Graphics Interchange Format的缩写?CompuServe 公司开发的图像文件存储格式?1987年开发的版本号为GIF87a?1989年扩充后的版本号为GIF89a。?图像的相关信息以数据块(block)为单位?一个GIF文件由表示图形/图像的数 据块、数据子块以及显示图形/图像的控制信息块组成?在一个GIF文件中可存放多幅彩色图形/图像，并可像幻灯片那样显示或像动画那样演示?Inter

17、net 上大量采用的彩色动画文件多为此格式?采用LZW（词典编码）无损压缩算法来压缩图像数据?用户可为图像设置透明(transparency)的背景 图像文件格式图像文件格式 GIF?TIFF（Tag Image File Format，标记图像文件格式）是由Aldus和Microsoft 公司为扫描仪和桌面出版系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。?它是Macintosh 和PC机上使用最广泛的位图格式，在这两种硬件平台上移植TIFF 格式的图像十分便捷，大多数扫描仪也都可以输出TIFF 格式的图像文件。该格式支持的色彩数最高可达16M种。TIFF 格式的图像文件后缀一般是*.tif/*

18、.tiff。图像文件格式图像文件格式 TIFF?TIFF 文件的特点是：?1）存储的图像质量高，但占用的存储空间也大；?2）文件格式灵活易变，有四类不同的格式：TIFF-B 适用于二值图像；TIFF-G 适用于黑白灰度图像；TIFF-P 适用于带调色板（palette）的彩色图像；TIFF-R 适用于RGB真彩色图像；?3）支持多种编码方法，其中包括RGB无压缩、LZW无损压缩、RLE压缩及JPEG 压缩等。图像文件格式图像文件格式 TIFF?JPEG 是Joint Photographic Experts Group（联合图片专家组）的缩写。?JPEG 标准?由ISO和IEC两个组织机构联合

19、组成的专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准?标准号：ISO/IEC 10918 或ITU-T T.81?标准名：Information technology Digital compression and coding of continuous-tone still images (信息技术 连续色调静态图像的数字压缩和编码)?JPEG 标准适用范围?灰度图像、彩色图像?静止图像的压缩，视频序列帧内图像压缩?JPEG 可以大范围地调节图像的数码率和质量?应用于数码相机 图像文件格式图像文件格式 JPEG?JPEG文件格式?JPEG 在制定JPEG 标准时定义了许多标记(marker

20、)，用来区分和识别图像数据及其相关信息?广泛使用的JPEG 文件格式是JPEG 文件交换格式(JPEG File Interchange Format，JFIF)?由于JFIF 文件格式直接使用JPEG 标准为应用程序定义的许多标记，因此JFIF 格式就成了事实上的JPEG 文件交换格式标准?以这种格式存放的图像文件的后缀是.JPG 或.JFF，大多数浏览器都支持这种格式的文件 图像文件格式图像文件格式 JPEG?PNG便携网络图形格式?Portable Network Graphic Format的简称?20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替代GIF和TIFF 文件格

21、式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性?PNG名称来源于非官方的“PNGs Not GIF”，是一种位图文件存储格式，读成“ping”。它的特点主要有：压缩效率通常比GIF要高；提供Alpha通道控制图像的透明度；支持校正机制用来调整图像的亮度等。?PNG文件格式支持3种主要的图像类型：真彩色图像、灰度图像以及颜色索引数据图像。用来存储灰度图像时，灰度图像的深度可多到16 bit；存储彩色图像时，彩色图像的深度可多到48 bit，并且还可存储多到16 bit的Alpha通道数据。?PNG使用从LZ77派生的数据无损压缩算法 图像文件格式图像文件格式 PNG?PNG文件格式中增加了下列GI

22、F文件格式所没有的下列特性：?每个像素为48 bit的真彩色图像。?每个像素为16 bit的灰度图像。?可为灰度图和真彩色图添加Alpha通道。?使用循环冗余码（CRC）检测破损的文件。?更优化的逐次逼近显示方式。图像文件格式图像文件格式 PNG?PSD（Photoshop Document）图像文件格式是Adobe公司的图像处理软件Photoshop 的专用文件格式，后缀为*.psd，可以存储成RGB或CMYK颜色空间模型，还能够自定义颜色数并加以存储。?在Photoshop 所支持的各种图像格式中，以自定义的PSD格式打开和保存图像的速度比其他格式都快。PSD格式还提供了无损图像压缩功能。

23、?Photoshop 格式的缺点:在于除了Photoshop 之外，其他程序很少支持这种格式。图像文件格式图像文件格式 PSD?PCX是由Zsoft公司在80年代初期为其图像处理软件Paint Brush（画笔）配套推出的一种图像文件格式，后缀为.pcx。?在Windows 尚未普及时，DOS下的绘图、排版软件都用PCX文件格式。后来，Microsoft 将PC Paint Brush 移植到Windows 环境中，PCX图像文件格式也就得到了更多的图形图像处理软件的支持。图像文件格式图像文件格式 PCX 图形?图形（Graphic）：是一种抽象化的图像，一般指用计算机绘制（draw）的几何图

24、(包含彩色图)，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。?在几何学中，图形一般使用矢量表示，因此也称矢量图(Vector Graphics)。?矢量图是用一组指令集合来描述图形的内容，这些指令用来描述构成该图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等。?在计算机屏幕上显示矢量图形要有专门的软件，如AutoCAD、Corel Draw、Adobe Illustrator 等，这些软件将描述图形的指令转换成在屏幕上显示的形状和颜色，也可产生和操作矢量图形的各成分，并对矢量图形进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换。用一组计算机指令集合描述图形内容，这些指令描述构成该图形所有直线、圆、

25、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等。矢量图定义 7/65 用数学方式来描述一幅图形。在计算机上显示一副图时，先要使用专门软件读取并解释这些指令，再将它们转成屏幕上显示的 形状和颜色，最后通过使用实心的或有等级深浅的单色或色彩填充一些区域而形成图形。矢量图原理矢量图原理 8/65 压缩后不变形：尺寸可以任意变化而不损失图像质量，压缩后不会变形 局部可处理性：各部件相对独立，无论放大、缩小或旋转等都不会失真 文件数据量小：对图像进行抽象化，它使用图形指令集合取代原始图像文件数据量小：对图像进行抽象化，它使用图形指令集合取代原始图像 不易描述复杂图：对复杂图，计算机要花费很长的时间去执行绘图

26、指令 矢量图特点矢量图特点 9/65 100%矢量图放大到 800%的效果 100%位图放大到 800%的效果 文件内容 文件容量 显示速度 应用特点 矢量图 图形指令 与图的复 杂程度有关 图越复杂，需要执行 指令越多，显示越慢 易于编辑，适合“绘制”和“创建”但是表现力受限 位 图 图像点阵数据 与图尺寸 及彩色有关 与图内容有关 适合“获取”和“复制”。表现力强 但是编辑较复杂 矢量图形与位图图像的比较矢量图形与位图图像的比较 1 视频（Video）：是动态的图像序列，由一系列连续的画面序列（帧）组成，这些画面以一定的速率（帧频）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。一帧电

27、视画面 x y t F(u,v)k-1帧 k+1帧 k帧 k-1帧 2.4.1 视频信号的基本概念视频信号的基本概念?活动图像利用人的眼睛有 视觉暂留特性?我国电视每秒放送 25幅图像(帧)?把每帧画面分先后两次来放送，这样，光亮度变化的次数就增加到 50次秒?具体的做法就是 隔行扫描 2.4.1 视频信号的基本概念视频信号的基本概念?电视扫描指显示图像的方式。扫描有 隔行扫描和逐行扫描之分。?在逐行扫描中，电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整的图像。2.4.1 视频信号的基本概念视频信号的基本概念?场(Field):为了在有限的带宽和成本内使画面运动更

28、加平滑和消除闪烁感?奇数场（Odd Field）?偶数场（Even Field）?帧（Frame）:单帧就是一副静止的画面?扫描行数：电视图像的扫描行数通常指 水平行的数目。?扫描行数也称为 垂直分辨率（Vertical Resolution），扫描行数越多，电视清晰度越高。我国的电视制式（PAL）规定水平扫描行数为 625。2.4.1 视频信号的基本概念视频信号的基本概念?同步：在传送电视节目的过程中，接收端与发送端按照相同的步调（顺序）扫描像素时，才能重显完整而稳定的图像，这叫做收发两端同步。?接收与发送两端同步包含 水平和垂直两个方向的扫描同步。?行同步：当扫描时，在每一行使收发两端同步

29、称为水平同步，或叫做行同步?场同步：在每一场使收发两端同步称为 垂直同步，也叫做场同步 2.4.1 视频信号的基本概念视频信号的基本概念 2.4.3 彩色电视的制式彩色电视的制式?实现电视的特定方式，称为电视的制式?制式的区分主要在于其帧频（场频）、分解率、信号带宽以及载频、色彩空间的转换关系不同等?NTSC（National Television System Committee）?PAL（Phase Alternation Line）“逐行倒相”?SECAM(法文:Sequential Coleur Avec Memoire)“按顺序传送彩色与存储”音频（Audio）可分为波形声音、语音和

30、音乐。?波形声音?包含了所有的声音形式?自然界中的各种声音，包括人的说话声、音乐、天空的惊雷等，可以用一种模拟的连续波形表示。2.6.1 听觉媒体的种类?语音：不仅是一种波形声音，而且还具有内在的语言、语音学内涵，可以经由特殊的方法而提取。波形声音也可以表现和记录语音，但常把语音作为一种特殊的听觉媒体。?音乐：符号化了的声音。这种符号就是乐谱。音乐与语音相比，形式更为规范。在多媒体计算机中，MIDI(Musical Instrument Digital Interface乐器数字接口)就是一种乐谱数字化描述的规范。2.6.1 听觉媒体的种类 2.6.2 波形声音的数字化波形声音的数字化 声源

31、声波 传声器 模拟电信号 数字声音 模/数转换?采样（Sampling）：每隔一定的时间间隔，抽取信号的一个瞬时幅度值（样本值），即在时间上将模拟信号进行离散化。采样后所得到的一系列在时间上离散的样本值称为 样值序列。?奈奎斯特（Nyquist）采样定理：只要采样频率大于或等于声音信号最高频率的两倍（fs2fmax），就可以通过理想低通滤波器，从样值序列中无失真地恢复原始模拟信号。?常用音频采样频率：8kHz、11.025kHz、22.05kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz 2.6.2 波形声音的数字化波形声音的数字化?量化（Quantization）：对每个样值的连续

32、幅度进行离散化，即用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的 连续幅度变为有限数量、有一定间隔的离散值。?均匀量化（线性量化）：量化器的每个量化间隔都相等，量化电平取各量化区间的中间值。?非均匀量化（非线性量化）：量化器的各个量化间隔是不相等的。2.6.2 波形声音的数字化波形声音的数字化?编码（Encoding）：采样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化电平，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。模/数转换 11011100

33、11001101 把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列 2.6.2 波形声音的数字化波形声音的数字化 音质与数据量 未经压缩的WAV音频文件容量计算公式：存储容量（字节）=采样频率量化位数/8声道数时间 【例】一段持续1分钟的双声道声音文件，若采样频率为 22.05kHz，量化精度为8位，数字化后需要的存贮容量为多少？22.051038/8260=2.523MB 计 算 2.6.2 波形声音的数字化波形声音的数字化 MIDI 是Musical Instrument Digital Interface的缩写，意为 “乐器数字化接口”，是 计算机和MIDI 设备之间进行信息交 换的一整套规则，包括各种电子乐器之间传送数据的通信协议?在演奏与MIDI相连接的乐器时，键盘的按键、用力大小、时间长短等信息被传送到MIDI设备中，形成与乐器键盘 相对应的数字键盘信息。?当需要播放时，只需从相应的MIDI文件中读出MIDI消息，生成所需要的声音波形，经放大后由扬声器输出。2.6.3 MIDI音乐音乐