图像处理概述
2020-01-18 · 技术研发知识服务融合发展。
一、数字图像处理简介
古代,人们以绘画、雕刻的方式来表现自己的思想及周围的事物,并把它们保存下来留给后人。后来,出现了摄像机,人们就采用这种更便利的工具来记录真实的世界。照片虽然比绘画和雕刻更容易获得,但无法长期保存。随着计算机技术的飞速发展,尤其是20世纪90年代以来多媒体技术的发展,使得计算机成为图像处理的最先进工具,同时也使图像处理技术日臻成熟。
由于计算机所处理的信息全部是数字化的,因此,它只能处理数字化的图像。用户可以用数码相机拍摄,也可以通过扫描仪扫描或通过网络下载得到数码图像,再利用图像处理软件进行编辑处理。
目前有很多图像处理软件,Photoshop就是其中最流行的软件之一。
二、图像处理的基本概念
使用Photoshop工作的实质就是制作和处理各种图像文件,因此了解各种图像文件的特点和一些图像方面的基本概念是学好Photoshop软件的前提。
1.位图
在计算机中,图像是以数字方式进行记录、处理和保存的,根据所处理的图像描述原理的不同,一般分为两类,即矢量图和位图。
位图图像又称为点阵图像,它是由许多个点组成,这些点称为“像素”。位图图像可以精确地记录图像色彩的细微层次,因此色彩和色调变化非常丰富。但是,此类图像文件的容量较大,在对图像进行旋转和放缩操作时易失真。
2.矢量图
矢量图也称为向量式图像,它是一些用数学公式定义的线条和曲线,根据图像的几何特性来描绘图像。其文件容量较小,很容易将其任意放缩和旋转,且图形不会失真。但是矢量图不能描绘色调丰富的图像细节,绘制出的图形不是很逼真,同时也不易在不同的软件间交换文件。
3.像素
像素又称栅格,是Photoshop中组成图像的最基本的单元。图像由许多个像素组成,每个像素都具有特定的位置和颜色值,像素以行和列的方式排列。单位面积内的像素越多,就越能表现出更多的细节,图像的质量也就越高。
4.图像格式
根据记录图像信息的方式和压缩图像数据的方式的不同,图像文件可以分为多种格式,每种格式的文件都有相应的扩展名。Photoshop可以处理大多数格式的图像文件。常见的图像文件格式有:
(1)PSD格式和PDD格式 PSD格式和PDD格式是Photoshop软件默认的图像文件格式,利用PSD格式可以保存图像数据的每一个细小部分,如层、蒙版和通道等。尽管以PSD格式保存文件时采用压缩技术,但文件容量仍然很大。不过,因为PSD格式和PDD格式不会造成任何数据损失,所以在编辑过程中,最好还是选择将图像存储为该文件格式。
(2)JPEG格式 JPEG格式是一种压缩率很高的有损压缩文件格式。JPEG格式具有较大的压缩比,文件容量较小,但是在存储文件时会丢失部分图像数据。
(3)GIF格式 GIF格式的图像比较小,它形成一种压缩的8位图像文件,所以GIF格式文件在网络上传输时,比其他格式文件要快很多。但此格式最多只能支持256种颜色。
(4)TIF格式和TIFF格式 TIF或TIFF格式称为标签图像格式文件,是印刷行业的标准图像格式,通用性很强。TIF或TIFF和PSD格式一样支持24位通道、图层和路径,被广泛应用于程序之间和计算机平台之间进行图像数据交换。
(5)BMP格式 BMP格式是Windows中的标准图像文件格式,BMP格式的图像采用无损压缩,将图像进行压缩后不会丢失数据。
(6)EPS格式 EPS格式是Illustrator的图像存储格式,Photoshop也支持这种格式的文件。EPS格式的优点是可以在排版软件中以低分辨率预览,对插入的文件进行编辑排版,而在打印时以高分辨率输出。此格式支持RGB、索引颜色、灰度与位图颜色模式,但不支持Alpha通道。
(7)PNG格式 PNG格式是Netscape公司为互联网开发的网络图像格式。该格式在RGB和灰度颜色模式下支持Alpha通道。不同于GIF格式图像的是,它可以保存24位的真彩色图像。但由于不是所有的浏览器都支持此格式,所以该格式没有GIF和JPEG格式使用广泛。
5.分辨率
分辨率是图像中一个重要的概念,分辨率是指单位长度内含有像素点的多少。分辨率分为图像分辨率、设备分辨率、屏幕分辨率和输出分辨率等。
(1)图像分辨率 图像分辨率是指每英寸图像所含的像素数量,单位为dpi(像素/英寸)。分辨率高的图像比相同打印尺寸的低分辨率图像包含更多的像素,因此图像更清晰细腻,能表现更详细、更精细的颜色变化。
图像分辨率越高,图像文件的容量也越大,在处理时所需要的内存和CPU时间也越多。因此,要充分考虑图像的最终用途,以便对图像设置适合的分辨率。如果图像用于屏幕显示,只需将分辨率设置为显示器分辨率即可(72 dpi或96 dpi);如果图像用于打印、输出,则需要满足打印机或输出设备的要求;如果图像用于印刷,则图像分辨率不能低于300 dpi。
(2)设备分辨率 设备分辨率是指每单位长度输出的点数或像素数量,如显示器屏幕就是由一个个极小的荧光粉发光单元排列而成,通常所用的显示分辨率有800×600或1024×768,就表示横向和纵向上的像素个数。而打印机分辨率则指打印机输出图像时每英寸内输出的油墨点数。
6.色彩深度
色彩深度用来度量一幅图像的颜色数量,其单位是位,常用的色彩深度有1位、8位、24位和32位。较大的色彩深度表示图像具有较多的可用颜色和较精确的颜色表示。比如,一个色彩深度为8位的图像包含28种颜色,或256种灰阶,每个像素的颜色可以是256种颜色中的一种。
7.图像的颜色模式
在计算机中,为了表示事物本来的色彩,需要通过不同的配色方案来实现,这些配色方案通常被称为图像的颜色模式,在Photoshop中,常用的颜色模式有:位图模式、RGB模式、CMYK模式、Lab模式、索引色模式和灰度模式等。
(1)灰度模式 这种模式是用0~255种灰度值来表现图像中像素的色彩,它可以使图像的过渡平滑细腻。它还是一种将RGB模式转化为位图模式的过渡模式。但是,RGB模式转化为灰度模式时,彩色将消失,且不可恢复。
(2)RGB模式 可见光中的颜色都可以通过红、绿、蓝三种基本的颜色按照一定的比例,采用加色原理混合而成,这种配色方案称为RGB模式。通过改变三种基本颜色的混合比例可以调整图像的颜色。通常一个像素的R、G、B值都采用一个字节来保存,因此,一个像素包含24位,采用RGB模式的图像可以有1670余万种颜色的表现能力。RGB模式是Photoshop中最常用的一种颜色模式。
(3)cmYK模式 这种模式是由四种基本颜色C(青)、M(品红)、Y(黄)、K(黑)按照一定的比例,采用减色原理混合而构成图像的颜色。该模式主要适用于印刷和打印机输出。
(4)Lab模式 这种颜色模式是由国际照明委员会规定的,用一个亮度分量L和两个颜色分量a,b来表现图像的颜色,其中分量a表示从绿色到红色的成分,分量b表示从蓝色到黄色的成分。
(5)索引色模式 利用RGB模式或CMYK模式保存图像时,可以表现出图像的全部色彩,但是,这两种模式保存的图像占有太多的存储空间。于是人们就制作了一张256色的索引表,这样,每个像素的颜色就可以用一个字节来表示,占用的空间要远小于采用三个字节来表示的RGB模式。但是,将RGB模式转换为索引色模式后,容易发生颜色丢失。