【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同時(shí)處理的時(shí)間也就越長(zhǎng) ， 對(duì)設(shè)備的要求也就越高 。 所以在制作圖像時(shí)要根據(jù)需要來(lái)選擇分辨率 。 另外 ， 圖像的尺寸 、 圖像的分辨率和圖像文件的大小三者之間有著密切的聯(lián)系 。 圖像的尺寸越大 ， 圖像的分辨率越高 ， 圖像文件也就越大 。 所以 ， 調(diào)整圖像的大小和分辨率即可改變圖像文件的大小 。 圖像處理與識(shí)別 2） 屏幕分辨率 顯示器上每單位長(zhǎng)度顯示的像素或點(diǎn)的數(shù)量稱(chēng)為屏幕分辨率 。 通常以每英寸點(diǎn)數(shù) (dpi)來(lái)表示 。 屏幕分辨率取決于顯示器的大小及其像素設(shè)置 。 屏幕分辨率由計(jì)算機(jī)的顯示卡決定 ， 標(biāo)準(zhǔn)的 VGA顯示卡的分辨率是 640 480， 即水平方向 640點(diǎn) （ 像素 ） ， 垂直方向 480點(diǎn) （ 像素 ） 。 現(xiàn)在高性能的顯示卡已支持1280 1024點(diǎn)以上的分辨率 。 圖像處理與識(shí)別 3） 打印機(jī)分辨率 打印機(jī)分辨率又稱(chēng)輸出分辨率 ， 是指打印機(jī)輸出圖像時(shí)每英寸的點(diǎn)數(shù) (dpi)。 打印機(jī)分辨率也決定了輸出圖像的質(zhì)量 ， 打印機(jī)分辨率越高 ， 可以減少打印的鋸齒邊緣 ， 在灰度的半色調(diào)表現(xiàn)上也會(huì)較為平滑 。 打印機(jī)的分辨率可達(dá) 300 dpi， 甚至 720 dpi（ 需用特殊紙張 ） ；而較老機(jī)型的激光打印機(jī)分辨率通常在300～ 360 dpi之間 ， 由于超微細(xì)碳粉技術(shù)的成熟 ， 新的激光打印機(jī)的分辨率可達(dá) 600～ 1200 dpi， 作為專(zhuān)業(yè)排版輸出已經(jīng)綽綽有余了 。 圖像處理與識(shí)別 4） 掃描儀分辨率 掃描儀分辨率的表示方法與打印機(jī)相類(lèi)似 ， 一般也用 dpi表示 ， 不過(guò)這里的點(diǎn)是樣點(diǎn) ， 與打印機(jī)的輸出點(diǎn)是不同的 。 一般掃描儀提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高 。 臺(tái)式掃描儀的分辨率可以分為光學(xué)分辨率和輸出分辨率 。 光學(xué)分辨率是指掃描儀硬件所真正掃描到的圖像分辨率 ， 目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品 ，其光學(xué)分辨率可達(dá) 800～ 1200 dpi以上 。 輸出分辨率是通過(guò)軟件強(qiáng)化以及內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)之后產(chǎn)生的分辨率 ， 大約為光學(xué)分辨率的 3～4倍 。 所以當(dāng)你見(jiàn)到號(hào)稱(chēng)分辨率高達(dá) 4800 dpi或 6400 dpi的掃描儀時(shí) ， 這一定指的是輸出分辨率 。 圖像處理與識(shí)別 圖像文件格式 數(shù)字圖像有多種存儲(chǔ)格式 ， 每種格式一般由不同的開(kāi)發(fā)商支持 。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展和圖像應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬 ， 還會(huì)出現(xiàn)新的圖像格式 。 因此 ， 要進(jìn)行圖像處理 ， 必須了解圖像文件的格式 ， 即圖像文件的數(shù)據(jù)構(gòu)成 。 每一種圖像文件均有一個(gè)文件頭 ， 在文件頭之后才是圖像數(shù)據(jù) 。 文件頭的內(nèi)容由制作該圖像文件的公司決定 ， 一般包括文件類(lèi)型 、 文件制作者 、 制作時(shí)間 、 版本號(hào) 、 文件大小等內(nèi)容 。 各種圖像文件的制作還涉及到圖像文件的壓縮方式和存儲(chǔ)效率等 。 下面介紹幾種常見(jiàn)的圖像文件格式 。 圖像處理與識(shí)別 BMP圖像文件格式 圖像處理與識(shí)別 第一部分為位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER， 它是一個(gè)結(jié)構(gòu)體 ， 其定義如下： typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{ WORD bfType。 DWORD bfSize。 WORD bfReserved1。 WORD bfReserved2。 DWORD bfOffBits。 } BITMAPFILEHEADER。 這個(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度是固定的 ， 為 14個(gè)字節(jié) （ WORD為無(wú)符號(hào) 16位二進(jìn)制整數(shù) ， DWORD為無(wú)符號(hào) 32位二進(jìn)制整數(shù) ） 。 圖像處理與識(shí)別 第二部分為位圖信息頭 BITMAPINFOHEADER， 也是一個(gè)結(jié)構(gòu) ， 其定義如下： typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ DWORD biSize。 LONG biWidth。 LONG biHeight。 WORD biPlanes。 WORD biBitCount。 DWORD biCompression。 DWORD biSizeImage。 LONG biXPelsPerMeter。 LONG biYPelsPerMeter。 DWORD biClrUsed。 DWORD biClrImportant。 } BITMAPINFOHEADER。 圖像處理與識(shí)別 這個(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度是固定的 ， 為 40個(gè)字節(jié) （ LONG為 32位二進(jìn)制整數(shù) ） 。 其中 ， biCompression 的有效值為 BI_RGB 、 BI_RLE BI_RLE BI_BITFIELDS， 這都是一些 Windows定義好的常量 。 由于 RLE4和 RLE8的壓縮格式用的不多 ， 今后僅討論 biCompression的有效值為 BI_RGB， 即不壓縮的情況 。 圖像處理與識(shí)別 第三部分為調(diào)色板 (Palette)， 當(dāng)然 ， 這里是對(duì)那些需要調(diào)色板的位圖文件而言的 。 真彩色圖像是不需要調(diào)色板的 ， BITMAPINFOHEADER后直接是位圖數(shù)據(jù) 。 調(diào)色板實(shí)際上是一個(gè)數(shù)組 ， 共有 biClrUsed個(gè)元素 （ 如果該值為零 ， 則有 2的biBitCount 次方個(gè)元素 ） 。 數(shù)組中每個(gè)元素的類(lèi)型是一個(gè)RGBQUAD結(jié)構(gòu) ， 占 4個(gè)字節(jié) ， 其定義如下： typedef struct tagRGBQUAD{ BYTE rgbBlue。 // BYTE rgbGreen。 // BYTE rgbRed。 // BYTE rgbReserved。 // } RGBQUAD。 圖像處理與識(shí)別 第四部分就是實(shí)際的圖像數(shù)據(jù) 。 對(duì)于用到調(diào)色板的位圖 ， 圖像數(shù)據(jù)就是該像素顏色在調(diào)色板中的索引值 ， 對(duì)于真彩色圖像 ， R、 G、 B 值 。 下面就 2色 、 16色 、 256色和真彩色位圖分別介紹 。 對(duì)于 2色位圖 ， 用 1位就可以表示該像素的顏色 （ 一般 0表示黑 ， 1表示白 ） ， 所以一個(gè)字節(jié)可以表示 8個(gè)像素 。 對(duì)于 16色位圖 ， 用 4位可以表示一個(gè)像素的顏色 ， 所以一個(gè)字節(jié)可以表示 2個(gè)像素 。 對(duì)于 256色位圖，一個(gè)字節(jié)剛好可以表示 1個(gè)像素 。 圖像處理與識(shí)別 下面兩點(diǎn)請(qǐng)讀者注意： （ 1） 每一行的字節(jié)數(shù)必須是 4的整數(shù)倍 ， 如果不是 ， 則需要補(bǔ)齊 。 這在前面介紹 biSizeImage時(shí)已經(jīng)提到過(guò) 。 （ 2） BMP文件的數(shù)據(jù)存放是從下到上 ， 從左到右的 。 也就是說(shuō) ， 從文件中最先讀到的是圖像最下面一行的左邊第一個(gè)像素 ， 然后是左邊第二個(gè)像素 ， 接下來(lái)是倒數(shù)第二行左邊第一個(gè)像素 ， 左邊第二個(gè)像素 。 依次類(lèi)推 ， 最后得到的是最上面一行的最右邊的一個(gè)像素 。 DIB（ Device Independent Bitmap） 圖像格式是設(shè)備無(wú)關(guān)位圖文件 ， 描述圖像的能力基本與 BMP相同 ， 并且能運(yùn)行于多種硬件平臺(tái) ， 只是文件較大 。 圖像處理與識(shí)別 其他文件格式 1. TIF圖像文件格式 標(biāo)記圖像文件格式 TIF (Tag Image File Format)， 它是現(xiàn)存圖像文件格式中最復(fù)雜的一種 ， 它提供存儲(chǔ)各種信息的完備的手段 ， 可以存儲(chǔ)專(zhuān)門(mén)的信息而不違反格式宗旨 ， 是目前流行的圖像文件交換標(biāo)準(zhǔn)之一 。 TIF格式文件的設(shè)計(jì)考慮了擴(kuò)展性 、 方便性和可修改性 ， 因此非常復(fù)雜 ， 要求用更多的代碼來(lái)控制它 ， 結(jié)果導(dǎo)致文件讀寫(xiě)速度慢 ， TIF代碼也很長(zhǎng) 。 TIF文件由文件頭 、參數(shù)指針表與參數(shù)域 、 參數(shù)數(shù)據(jù)表和圖像數(shù)據(jù) 4部分組成 。 如表22～表 24所示 。 圖像處理與識(shí)別 1） 文件頭 表 22 TIF文件文件頭結(jié)構(gòu) 圖像處理與識(shí)別 2） 參數(shù)指針 表 23 TIF文件參數(shù)指針表 由一個(gè) 2字節(jié)的整數(shù)和其后的一系列 12字節(jié)參數(shù)域構(gòu)成 ， 最后以一個(gè)長(zhǎng)整型數(shù)結(jié)束 。 若最后的長(zhǎng)整型數(shù)為 0， 表示文件的參數(shù)指針表到此為至 ， 否則該長(zhǎng)整數(shù)為指向下一個(gè)參數(shù)指針表的偏移 。 圖像處理與識(shí)別 3） 參數(shù)塊結(jié)構(gòu) 表 24 TIF文件參數(shù)塊結(jié)構(gòu) 圖像處理與識(shí)別 2. GIF圖像文件格式 CompuServe 開(kāi) 發(fā) 的 圖 形 交 換 文 件 格 式 GIF （ Graphics Interchange Format） ， 目的是在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上交流和傳輸圖像 。 它是在 Web及其他聯(lián)機(jī)服務(wù)上常用的一種文件格式 ， 用于超文本標(biāo)記語(yǔ)言 (HTML)文檔中的索引顏色圖像 ， 但圖像最大不能超過(guò) 64 M， 顏色最多為 256色 。 GIF圖像文件采取 LZW壓縮算法 ， 存儲(chǔ)效率高 ， 支持多幅圖像定序或覆蓋 ， 交錯(cuò)多屏幕繪圖以及文本覆蓋 。 GIF主要是為數(shù)據(jù)流而設(shè)計(jì)的一種傳輸格式 ， 而不是作為文件的存儲(chǔ)格式 。 換句話說(shuō) ， 它具有順序的組織形式 。GIF有五個(gè)主要部分以固定順序出現(xiàn) ， 所有部分均由一個(gè)或多個(gè)塊 (block)組成 。 每個(gè)塊第一個(gè)字節(jié)中存放標(biāo)識(shí)碼或特征碼標(biāo)識(shí) 。這些部分的順序?yàn)椋何募?biāo)志塊 、 邏輯屏幕描述塊 、 可選的“ 全局 ” 色彩表塊 (調(diào)色板 )、 各圖像數(shù)據(jù)塊 （ 或?qū)Ｓ玫膲K ） 以及尾塊 （ 結(jié)束碼 ） 。 GIF圖像文件格式如表 25所示 。 圖像處理與識(shí)別 圖像處理與識(shí)別 3. PCX文件 PCX文件格式由 ZSoft公司設(shè)計(jì) , 最早使用的圖像文件格式之一 ， 由各種掃描儀掃描得到的圖像幾乎都能保存成 PCX格式 。PCX支持 256種顏色 ， 不如 TARGA或 TIF等格式功能強(qiáng) ， 但結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ， 存取速度快 ， 壓縮比適中 ， 適合于一般軟件的使用 。 PCX 格式常用于 IBM PC 兼容計(jì)算機(jī) 。 大多數(shù) PC 軟件支持 PCX 格式的第 5 版 。 第 3 版文件使用標(biāo)準(zhǔn)的 VGA調(diào)色板 ， 不支持自定義調(diào)色板 。 PCX 格式支持 RGB、 索引顏色 、 灰度和位圖顏色模式 ， 但不支持 alpha 通道 。 PCX 支持 RLE 壓縮方法 ， 圖像顏色的位數(shù)可以是 8 或 24。 圖像處理與識(shí)別 PCX圖像文件由三個(gè)部分組成： 文件頭 、 圖像數(shù)據(jù)和 256色調(diào)色板 。 PCX的文件頭有 128個(gè)字節(jié) ， 它包括版本號(hào) ， 被打印或掃描的圖像的分辨率 (dpi)及大小 (單位為像素 )， 每掃描行的字節(jié)數(shù) ， 每像素包含的位數(shù)據(jù)和彩色平面數(shù) 。 位圖數(shù)據(jù)用行程長(zhǎng)度壓縮算法記錄數(shù)據(jù) 。 圖像處理與識(shí)別 4. JPEG圖像格式 JPEG(Joint Photographer’s Experts Group)格式即聯(lián)合圖像專(zhuān)家組 , 是由 ISO和 CCITT為靜態(tài)圖像所建立的第一個(gè)國(guó)際數(shù)字圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) ， 主要是為了解決專(zhuān)業(yè)攝影師所遇到的圖像信息過(guò)于龐大的問(wèn)題 。 由于 JPEG的高壓縮比和良好的圖像質(zhì)量 ， 使得它廣泛應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中 。 JPEG和 GIF成為 HTML語(yǔ)法選用的圖像格式 。 圖像處理與識(shí)別 JPEG 格式支持 24 位顏色，并保留照片和其他連續(xù)色調(diào)圖像中存在的亮度和色相的顯著和細(xì)微的變化。 JPEG一般基于 DCT變換的順序型模式壓縮圖像。 JPEG 通過(guò)有選擇地減少數(shù)據(jù)來(lái)壓縮文件大小，因?yàn)樗鼤?huì)棄用數(shù)據(jù)，故 JPEG 壓縮為有損壓縮。較高品質(zhì)設(shè)置導(dǎo)致棄用的數(shù)據(jù)較少，但是 JPEG 壓縮方法會(huì)降低圖像中細(xì)節(jié)的清晰度， 尤其是包含文字或矢量圖形的圖像。 圖像處理與識(shí)別 色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型 色度學(xué)基礎(chǔ) 在前面學(xué)習(xí)灰度圖像時(shí) ， 圖像的像素值是光強(qiáng) ， 即二維空間變量的函數(shù) f(x, y)。 如果把灰度值看成是二維空間變量和光譜變量的函數(shù) f(x, y, λ)， 即多光譜圖像 ， 也就是通常所說(shuō)的彩色圖像 。 在計(jì)算機(jī)上顯示一幅彩色圖像時(shí) ， 每一個(gè)像素的顏色是通過(guò)三種基本顏色 （ 即紅 、 綠 、 藍(lán) ） 合成的 ， 即最常見(jiàn)的 RGB顏色模型 。 要理解顏色模型 ， 首先應(yīng)了解人的視覺(jué)系統(tǒng) 。 圖像處理與識(shí)別 1． 在人的視覺(jué)系統(tǒng)中存在著桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞兩種感光細(xì)胞 。桿狀細(xì)胞為暗視器官 ， 錐狀細(xì)胞是明視器官 ， 在照度足夠高時(shí)起作用 ， 并能分別辨顏色 。 錐狀細(xì)胞將電磁光譜的可見(jiàn)部分分為三個(gè)波段：紅 、 綠 、 藍(lán) 。 由于這個(gè)原因 ， 這三種顏色被稱(chēng)為三基