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4.3.1图像的基础知识
1.彩色的基本概念
彩色是通过光被人们感知的，物体由于内部物质的不同，受光线照射后，产生光的分解现象，一部分光线被吸收，其余的被反射或投射出来，成为人们所见的物体的彩色，彩色光作用于人眼，使之产生彩色视觉。为了能确切地地表示某一彩色光的度量，可心用亮度、色调和色饱和度三个物理量来描述，并称之为色彩三要素。
（1） 亮度。亮度是描述光作用于人眼时引起的明暗程度感觉，是指彩色明暗深浅程度。一般来说，对于发光物体，彩色光辐射的功率越大，亮度越高。
（2） 色调。色调是指颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等不同颜色就是指色调。由光谱分析可知，不同波长的光呈现不同的颜色。
（3） 色饱和度。色饱和度是指某一颜色的深浅程度（浓度），对于同一种色调的颜色，其饱和度越高，则颜色越深。
2.三基色原理
从理论上讲，任何一种颜色都可以用三种基本颜色按 不两只比例混合得到。
三基色：红、绿、蓝。
红色+绿色=黄色
红色+蓝色=品红
绿色|+蓝色=青色
红色+绿色+蓝色=白色
红色+青色=绿色+品红=蓝色+黄色=白色
凡是两种色光混合而成白光，则这两种色光互为补色。
3.彩色空间
彩色空间是指彩色图像所使用的颜色描述方法，也称为彩色模型。在PC和多媒体系统中，表示图形和图像的颜色常常涉及不同的彩色空间，如RGB、CMY、YUV.
(1) RGB彩色空间，PC中彩色图像一般都 用R、G、B分量表示，彩色显示器通过发射出三种不事强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝荧光材料发光而产生色彩。
(2) CMY,RGB彩色空间中，不同颜色的光是通过相加混合实现的，而彩色打印的纸张是不能发射光线的，因而彩色打印机就不能采用RGB颜色来打印了，它只能使用能够吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或颜料来实现，用油墨或颜料进行混合得到的彩色称为相减混色，之所以称为相减混色，是因为减少了人眼识别颜色所需要的反射光。
(3) YUV。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摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经过分色、放大和校正得到R、G、B三基色。
4.3.2图形和图像信息的表示和获取
在计算机中图形数据有两种常用的表示形式，一种称为几何图形或矢量图形，简称图形；另一种称为点阵图像或位图图像。
1. 矢量图形
矢量图形是用一系列计算机指令来描述和记录的一幅图的内容，即通过指令描述构成一幅图的所有直线、曲线、圆、圆弧、矩形等图元的位置、维数和形状。在屏幕上显示一幅图形图像时，首先要解释这些指令，然后将描述图形图像的指令转换成屏幕上显示的形状和颜色。
2. 位图图像
位图图像是指用像素点来描述的图，就是把一幅彩色图或灰色图分成许多的像素点，每个像素用若干二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性，位图图像在计算机内存中由一组二进制位组成，屏幕上一个点也称为一个像素，显示一幅图像时，屏幕上一个像素也就对应于图像中的某一个点，根据组成图像的像素密度和表示颜色、亮度级别的数目，又可将图像分为二值图（黑白图）和彩色图两大类，彩色图还可以分为真彩色图，伪彩色图。
3．图形图像的转换
图形和图像之间在一定的条件下可以转换。如采用光栅化（点阵化）技术可以将图形转换成图像；采用图形跟踪技术可以将图像转换成图形，一般可以通过硬件或软件实现图形和图像之间的转换。
4．分辨率和图像深度
1）分辨率
分辨率有两种，却显示分辨率和图像分辨率
（1） 显示分辨率，显示分辨率是指显示屏上显示出的像素数目，例如，显示分辨率为1024*768表示显示屏分成768行，每行显示1024个像素。
（2） 图像分辨率，是指指组成一幅图像的像素密度，也是用水平和垂直的像素表示，即用每英寸多少点（dpi）表示数字化图像的大小，例如，用200dpi来扫描一幅2*2.5英寸的彩色照片，那么得到一幅400*500个像素点的图像，它实质上是图像数字化的采样间隔，由它确立组成一幅图像的像素数目。
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数目，而显示分辨率确定的是显示图像的区域大小，它们之间的关系是：图像分辨率大于显示分辨率时，在屏幕上只能显示部分图像。
2）图像深度
图像深度是指存储每个像素所用的位数，它也是用来度量图像的色彩分辨率的，像素深度确定彩色图像的每个像素可能有的最多颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数，它决定了彩色图像中可现的最鑫颜色数，如一幅图像的图像深度为b位，则该图像的最多颜色数或灰度级为2的b次方。一幅彩色图像的每个像素用R、G、B三个分量来表示，则最大颜色数目为24+2+2=1024，就是说，像素的深度为10位，每个像素可以是2的10次方种颜色中的一种，表示一种像素的位数越多，它能表达的颜色数目就越多，它的深度就越深。
5.真彩色和伪彩色
真彩色是指组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。
为了减少彩色图形的存储空间，在生成图像时，对图像中不同色彩进行采样，产生包含各种颜色的颜色表，即彩色查找表，图像中每个像素的颜色不是由三个基色分量的数值直接表达，而是把像素值作为地址索引在彩色查找表中查找这个像素实际的R、G、B分量，将图像的这种颜色表达方式称为伪彩色。
6.图像的获取
将现实世界的景物或物理介质上的图文输入计算机的过程称为图像的获取，一般来说，可以直接利用数字图像库的图像，可以利用绘图软件创建图像，可以利用数字转换设备采集图像。
数字转换设备可以把采集到的图像转换成计算机能够记录和处理的数字图像数据，一幅彩色图像可以看做是二维连续函数f(x,y),其彩色f是坐标（x,y）函数。从二维连续函数到离散的矩阵表示，同样包含采样、量化和编码和数字化过程，它的处理步骤分为如下三步：
（1） 采样，在 x ,y 坐标上对图像进行采样（扫描），简单地说，将一幅画面划分为M*N个网络，每个网络称为一个取样点，用其亮度值来表示，这样，一幅连续的图像就转换为以取样点值组成的一个阵列（矩阵）。
（2） 量化。将扫描得到的离散的像素点对应的连续色彩值进行A/D转换（量化），量化的等级参数即为图像深度，这样像素矩阵中的每个点（x,y）都有对应的离散像素值f;
（3） 编码：把离散的像素矩阵按一定方式编成二进制码组，最后，把得到的图像数据按某种图像格式记录在图像文件中。
4.3.3 图形图像文件格式
1.图像的压缩编码及标准
扫描生成一幅图像是，实际上就是按一定的图像分辨率和一定的图像深度对模拟图片或照片进行采样，从而生成 一幅数字化的图像。图像的图像分辨率越高，图像深度越深，则数字化后的图像效果越逼真，图像数据量越大，如果按照像素点及其尝试映射的图像数据大小采样，可用下面的公式估算数据量：
图像数据量=图像的总像素*图像深度/8（B）
其中：图像的总像素=图像的水平方向像素*垂直方向像素数
例：一幅640*480的256色图像，其文件大小约为640*480*8/8=300KB;
数据压缩
可分成两类：无损压缩和有损压缩
无损压缩：利用数据的统计冗余进行压缩，可以保证在数据压缩和还原过程中，就是无损。 计算机中使用的图像压缩编码方法多了去了，目前使用广泛的编码及压缩标准有JPEG、MPEG和H.261.
3. 图形图像文件格式
文件格式繁多，简介介绍几种常用的
（1） BMP文件，windows采用的图像文件格式，采用位映射存储格式，除了图像深度可选外，1位，4位，8位，24位等，一般不压缩。
（2） GIF文件，以数据块为单位来存储图像的相关信息，无损压缩算法，1位到8位，即多支持256种色彩的图像。
（3） TIFF文件，DIF文件，EPS文件，WMF文件，TARGE文件，JPEG文件，PNG文件，PCX文件
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