【正文】 , 2 , , 1 0 , 1 , 2 , , 1MNuvvyNxMyN??????????????????????????????任何函數(shù)，即使是非周期的，只要其曲線所包含的面積是有限的，均可以表示成一個(gè)加權(quán)函數(shù)和正弦 /余弦函數(shù)乘積的積分。 ?因此，數(shù)字圖像的生成、存貯、處理及顯示時(shí)對(duì)應(yīng)不同的色彩空間需要作不同的處理和轉(zhuǎn)換。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 灰度模型 灰度模型：圖像除了包含黑白兩種顏色外，還包含黑與白之間不同深度的灰色，這樣一個(gè)像素就要用多個(gè)二進(jìn)制位來記錄，如用 8個(gè)二進(jìn)制位記錄一個(gè)像素的顏色信息，則可產(chǎn)生 256種不同的灰度； 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 灰度模型 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) RGB顏色模型 計(jì)算機(jī)色彩顯示器顯示色彩的原理與彩色電視機(jī)一樣，都是采用 R、 G、 B相加混色的原理，通過發(fā)射出三種不同強(qiáng)度的電子束，使屏幕內(nèi)側(cè)覆蓋的紅、綠、藍(lán)磷光材料發(fā)光而產(chǎn)生色彩的。在多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)中，用的最多的是RGB色彩空間表示。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 色彩可用亮度、色調(diào)和飽和度來描述，常稱為色彩三要素。那么亮度、色調(diào)和飽和度分別指的是什么呢？ ● 亮度 是光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺，它與被觀察物體的發(fā)光強(qiáng)度有關(guān)。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，飽和度越深顏色越鮮明或說越純。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 飽和度 (saturation) ?對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，飽和度越深，顏色越鮮明或說越純，相反則越淡 ?飽和度越高，色彩越艷麗、越鮮明突出，越能發(fā)揮其色彩的固有特性。飽和度低，色感比較柔和協(xié)調(diào)，可混色太雜則容易讓人感覺渾濁，色調(diào)顯得灰暗。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) RGB顏色模型 ?RGB色彩空間采用物理三基色表示，因而物理意義很清楚，適合彩色顯象管工作。因而，產(chǎn)生了其它不同的色彩空間表示法。每個(gè)像素點(diǎn)的圖像深度的分配還與圖像所用的色彩空間有關(guān)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) RGB顏色模型 真彩色：真彩色是指圖像中的每個(gè)像素值都分成 R、 G、 B三個(gè)基色分量，每個(gè)基色分量直接決定基色的強(qiáng)度，這樣產(chǎn)生的色彩稱為真彩色。用這種發(fā)生產(chǎn)生的色彩本身是真的，不過它不一定反映原圖的色彩。一般應(yīng)用中，有的圖像往往偏向于某一種或幾種色調(diào)，此時(shí)如果采用標(biāo)準(zhǔn)調(diào)色板，則色彩失真較多。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 索引顏色圖像是單通道圖像（ 8位／像素），使用 256種顏色。如果原圖像中的一種顏色沒有出現(xiàn)在查照表中，程序會(huì)選取已有顏色中最相近的顏色或使用已有顏色模擬該種顏色。這個(gè)性質(zhì)對(duì)多媒體動(dòng)畫或網(wǎng)頁(yè)制作很有用。如果要進(jìn)一步編輯，應(yīng)臨時(shí)轉(zhuǎn)換為 RGB模式。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 三個(gè)之間的異同點(diǎn) 調(diào)配色與偽彩色相比 調(diào)配色與真彩色相比 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 顯示深度與圖像深度之間的關(guān)系 顯示深度大于圖像深度 顯示深度等于圖像深度 顯示深度小于圖像深度 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) RGB顏色模式 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ? Lab顏色是由 RGB三基色轉(zhuǎn)換而來的，它是由RGB模式轉(zhuǎn)換為 HSB模式和 CMYK模式的橋梁。它由顏色軸所構(gòu)成的平面上的環(huán)形線來表示顏色的變化，其中徑向表示色飽和度的變化，自內(nèi)向外，飽和度逐漸增高；圓周方向表示色調(diào)的變化，每個(gè)圓周形成一個(gè)色環(huán)；而不同的發(fā)光率表示不同的亮度并對(duì)應(yīng)不同環(huán)形顏色變化線。 Lab模型 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) Lab顏色模式的圖像 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) Lab模型 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) HSB顏色模型 ?HSB色彩空間是從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)，用色調(diào)、色飽和度和亮度來描述色彩。因此這種顏色模式比較符合人的視覺感受，讓人覺得更加直觀一些。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) HSB顏色模型 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) HSB顏色模型 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) HSB顏色模型 ?HSB色彩空間和 RGB色彩空間只是同一物理量的不同表示法，因而它們之間存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系，如公式所示： 其中 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) HSB顏色模型 ?人的視覺系統(tǒng)經(jīng)常采用 HSB色彩空間，它比RGB色彩空間更符合人的視覺特性。因此，在 HSB色彩空間可以大大簡(jiǎn)化圖像分析和處理的工作量。 PAL制式將 RGB三色信號(hào)改組成 Y、 U、 V信號(hào)，其中 Y信號(hào)表示亮度， U、 V信號(hào)是色差信號(hào) ? 采用 YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào) Y和色度信號(hào) U、 V是分離的。彩色電視采用 YUV空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色信號(hào)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 總結(jié) 為了科學(xué)地定量描述和使用顏色，人們提出了各種顏色模型。 ? 有損壓縮技術(shù)和無損壓縮技術(shù) 基于數(shù)據(jù)冗余的壓縮技術(shù)是無損壓縮技術(shù)，而基于人眼視覺特性的壓縮技術(shù)是有損壓縮技術(shù)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 這是序列圖像（電視圖像、運(yùn)動(dòng)圖像）表示中經(jīng)常包含的冗余。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 1）空間冗余 例 : 圖像中的 “ A”是一個(gè)規(guī)則物體。 A 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 2）時(shí)間冗余 以下面的視頻連續(xù)畫面為例，它的每一幀畫面是由若干個(gè)像素組成的，因?yàn)閯?dòng)態(tài)圖像通常反映的是一個(gè)連續(xù)的過程，它的相鄰的幀之間存在著很大的相關(guān)性，從一幅畫面到下一幅畫面，背景與前景就可以沒有太多的變化。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 信息熵一般定義會(huì)一組數(shù)據(jù)所表示的信息量。漢字出現(xiàn)頻率也很不一樣。 l 信息熵：指一團(tuán)數(shù)據(jù)所帶的信息量，平均信息量就是信息熵（ entropy）。這是因?yàn)槊刻釂栆淮味紩?huì)得到 1比特的信息量。 設(shè)從 N個(gè)數(shù)中選任意一個(gè)數(shù) X的概率為 P(x)，假定選定任意一個(gè)數(shù)的概率都相等， P(x)= 1/N，因此定義信息量： I(x)=log2N= log2(1/N)= log2P(x)=I[P(x)] 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) v 圖象有非常強(qiáng)的紋理結(jié)構(gòu)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) q 圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有關(guān)。例如：狗的圖像有固定的結(jié)構(gòu)，比如，狗有四條腿，頭部有眼、鼻、耳朵，有尾巴等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 216。 216。像這樣的冗余，我們稱之為視覺冗余。 ? 多媒體應(yīng)用中經(jīng)常使用的無損壓縮方法主要是基于統(tǒng)計(jì)的編碼方案，如游程編碼 (run length)、Huffman編碼、算術(shù)編碼和 LZW編碼等等。有損壓縮廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音、圖像和視頻數(shù)據(jù)的壓縮。 ? 常用工具： JPEG、 MPEG等 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ? 衡量一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的好壞有三個(gè)指標(biāo) –壓縮比 對(duì)壓縮前后的文件大小和數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，作為壓縮率的衡量指標(biāo)。但同時(shí)人們又希望確保數(shù)據(jù)壓縮的精度，即壓縮完了以后，解壓縮的數(shù)據(jù)和原來的數(shù)據(jù)最好沒有什么差別，沒有什么數(shù)據(jù)損失。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) – 圖像質(zhì)量或音質(zhì) 雖然有損壓縮可獲得較大的壓縮比，但壓縮比過高，還原后的圖像質(zhì)量就可能降低?？陀^評(píng)估則是通過一種具體的算法來統(tǒng)計(jì)多媒體數(shù)據(jù)壓縮結(jié)果的損失。盡管這種方法將誤差量化表達(dá)，但并不能反映觀察者對(duì)誤差的視覺感知。方法之一是進(jìn)行主觀測(cè)試，讓觀察者通過觀測(cè)一系列恢復(fù)圖像，并與原圖像進(jìn)行比較，再根據(jù)損傷的可見程度進(jìn)行評(píng)級(jí)，以判斷哪種壓縮方法的失真少 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) – 算法的復(fù)雜性和運(yùn)算速度 壓縮和解壓縮的速度是壓縮系統(tǒng)的兩項(xiàng)單獨(dú)的性能度量。在有些應(yīng)用中，壓縮可以用非實(shí)時(shí)壓縮，而只要解壓縮是實(shí)時(shí)的，這種壓縮稱為非對(duì)稱壓縮，如多媒體 CDROM的節(jié)目制作。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ? 信息熵編碼也稱為統(tǒng)計(jì)編碼，是利用信息源出現(xiàn)的概率來進(jìn)行編碼，目前比較常見的信息熵編碼包括行程長(zhǎng)度編碼、哈夫曼編碼、算術(shù)統(tǒng)計(jì)編碼等。其原理就是把一系列的重復(fù)值用一個(gè)單獨(dú)的值再加上一個(gè)計(jì)數(shù)值來取代，行程長(zhǎng)度就是連續(xù)且重復(fù)的單元數(shù)目。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ? 例如，計(jì)算機(jī)制作圖像中，常常具有許多顏色相同的圖塊，而且在行上都具有相同的顏色，或者在一行上有許多連續(xù)的像素都具有相同的顏色值。具有相同顏色的連續(xù)的像素?cái)?shù)目稱為行程長(zhǎng)度。代碼斜黑體表示的數(shù)字是行程長(zhǎng)度，黑體字后面的數(shù)字代表像素的顏色值。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ? 基本原理 依據(jù)信源字符出現(xiàn)的概率大小來構(gòu)造代碼，對(duì)出現(xiàn)概率較大的信源字符，給予較短碼長(zhǎng)，而對(duì)于出現(xiàn)概率較小的信源字符，給予較長(zhǎng)的碼長(zhǎng)，最后使得編碼的平均碼字最短。 ? （ 2） 將兩處最小的概率進(jìn)行組合相加 ， 形成一個(gè)新的概率 。 ? （ 4） 重復(fù)步驟 （ 2） 、 （ 3） ， 直到出現(xiàn)的概率和為 1。代碼分配從最后一步開始反向進(jìn)行，對(duì)最后兩個(gè)概率一個(gè)賦予 0代碼，一個(gè)賦予 1代碼。在此過程中，若概率不變則采用原代碼。試進(jìn)行哈夫曼編碼，并計(jì)算編碼效率、壓縮比、冗余度。 （ 2）對(duì)于位的增刪比較敏感，這是由于哈夫曼編碼的所有位都是合在一起而不考慮字節(jié)分位的，因此增加一位或減少一位都會(huì)使譯碼變得結(jié)果面目全非。信息越長(zhǎng)編碼表示它的間隙就越小，表示這一間隙所需二進(jìn)制位就越多，大概率符號(hào)出現(xiàn)的概率越大對(duì)應(yīng)于區(qū)間愈寬，可用長(zhǎng)度較短的碼字表示；小概率符號(hào)出現(xiàn)概率越小區(qū)間愈窄，需要較長(zhǎng)碼字表示?？赡艹霈F(xiàn)的符號(hào)要比不太可能出現(xiàn)的符號(hào)減少范圍少，因此只增加了較少的比特位。例如算術(shù)編碼對(duì)某條信息的輸出為 1010001111，那么它表示小數(shù) ，也即十進(jìn)制數(shù) 。 符號(hào) 00 01 10 11 概率 初始編碼間隔 [0,) [,) [,) [,1) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 編碼時(shí)，設(shè)置兩個(gè)專用寄存器（ C， A） 初始時(shí)：令 C 寄存器的值為子區(qū)域的起始位置 A 寄存器的值為子區(qū)域的寬度 (該寬度恰好是已輸入符號(hào)串的概率 ) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 初始化時(shí)，令 C=0， A=1，當(dāng)新的符號(hào)到來時(shí)， C中的值變?yōu)?C+A L， A中值變?yōu)锳 (H L) L和 H為分別為編碼字符的初始編碼區(qū)間的低端值和高端值。因此 C=0+1 =, A=1 = （ 2）第二個(gè)符 00，其編碼范圍 [0,)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 如果二進(jìn)制輸入的為 10 00 11 00 10 11 01則 （ 3）第三個(gè)符號(hào) 11，其編碼范圍 [,1)。因此 C=+ 0=, A= = ? 初始化時(shí)，令 C=0， A=1，當(dāng)新的符號(hào)到來時(shí)， C中的值變?yōu)?C+A L， A中值變?yōu)?A (H L) ? L和 H為分別為編碼字符的初始編碼區(qū)間的低端值和高端值。 (3) JPEG成員對(duì)多幅圖進(jìn)行算術(shù)編碼效率可以提高 5%。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) ，其根據(jù)是數(shù)據(jù)本身包含有重復(fù)代碼序列這個(gè)特性。 第一類詞典編碼的基本思想是查找正在壓縮的字符序列是否在前面輸入的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)過，如果是，則用指向早期出現(xiàn)過的字符串的 “ 指針 ” 替代重復(fù)的字符串。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 這里所指的 “ 詞典 ” 是指用以前處理過的數(shù)據(jù)來表示編碼過程中遇到的重復(fù)部分。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 第二類算法的思想是從輸入的數(shù)據(jù)中創(chuàng)建一個(gè) “ 短語(yǔ)詞典 ” （ dictionary of the phrases）（這種短語(yǔ)可以是任意字符的組合）。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回首頁(yè) 1978年首次發(fā)表了介紹這種編碼方法的文章。這種算法首先在高速硬盤控制器上得到了應(yīng)用。 LZW是一種完全可逆的算法，與其他算法比較，往往具有更高的壓縮效率，因此被廣泛應(yīng)用于多種流行的壓縮軟件中。 – 例如：用數(shù)值 0x100代替字符串“ abcc