多媒體技術/圖像處理基礎知識

數字圖像處理的主要內容

圖像處理研究的內容包括圖像的採集、圖像增強、圖像復原、圖像重建、圖像編碼與壓縮、圖像分割以及圖像識別和圖像理解。

圖像的技術參數

分辨率

分辨率是影響圖像質量的最基本的參數之一。一般情況下，主要從兩個方面來考慮分辨率。

顯示分辨率

顯示分辨率是指在一定顯示方式下，顯示設備上用於顯示圖像的最大區域的範圍，一般以水平像素點×垂直像素點來表示。例如1024×768，表示顯示器屏幕的水平方向是1024個像素，垂直方向有768個像素。

需要說明的是，顯示分辨率有最大顯示分辨率和當前顯示分辨率之分。最大顯示分辨率由顯示設備的物理參數所限制，一般是由顯示器和顯卡決定的。

圖像分辨率

圖像分辨率是指組成一幅圖像的像素數目，一般也是以水平像素點×垂直像素點來表示。圖像分辨率的另一種度量方法是用每英寸多少點(Dot Per Inch，DPI)來表示的，即通過一幅圖像的像素密度來度量圖像的分辨率。一般情況下，DPI表示方法在圖像的掃描中使用得比較多。當然，這兩種度量方法都是度量值越大，圖像的質量越高。

另外，圖像分辨率與顯示分辨率是兩個不同的概念。比如，當顯示分辨率為800×600時，如果一幅圖像的圖像分辨率為1024×768，那麼顯示器的屏幕就不能將這幅圖像顯示完全。而如果圖像的分辨率是400×300，那麼這幅圖像在顯示器的屏幕上就可以完全顯示，且在水平與垂直方向上各佔據了一半的空間。另外，圖像分辨率越高，意味着每英寸所包含的像素點越高，圖像就有越多的細節，顏色過渡就越平滑。圖像分辨率和圖像文件的大小之間有着密切的關係，圖像分辨率越高，所包含的像素點越多，也就是圖像的信息量越大，因而文件就越大。

實際上，除了這兩種主要的分辨率之外，還有其他一些分辨率:

• 像素分辨率:指一個像素點的寬與長之比。不同的像素長寬比會使圖像的顯示效果不一樣。當顯示分辨率發生變化時，系統都會自動對像素分辨率進行調整。

• 掃描分辨率:表示掃描儀輸入圖像的細微程度，單位是DPI。數值越大，表示被掃描的圖像轉化為數字化圖像越逼真，掃描儀的質量就越好。

• 打印分辨率:一般指打印機輸出圖像的技術指標，由打印頭每英寸輸出的點數決定，單位也是DPI，高清晰度的打印超過600DPI。

圖像深度

在描述一幅圖像時，圖像中每個像素的值都是由若干位二進制數表示的。這個二進制數的位數越多，表示這個像素或這幅圖像所能顯示的顏色數就越多，因此，這個位數就被稱為圖像深度。實際上，這是圖像在被數字化的過程中進行量化的結果，這個位數也稱為量化位數。如果一個像素用8位二進制數表示，那麼彩色圖像所能表示的顏色數就是28＝256種，或者是黑白圖像的灰度級就是256級。

顏色類型

在圖像素材中，顏色是其中非常重要的一個屬性。圖像顏色的表示是不唯一的，而且往往用三維空間來表示，如RGB顏色空間等。在顏色類型中，一般主要有三種類型:

• 真彩色:指圖像中每個像素值都是由R(紅)、G(綠)、B(藍)三個基色分量組成的。每個基色分量將直接決定其基色的強度。真彩色的圖像深度為24，即R、G、B三個分量分別用8位二進制數來表示各基色的強度，這樣共表示16777216種顏色。

• 偽彩色:指通過查找映射的方法產生的色彩。在偽彩色中，每個像素的值實際是一個索引值或代碼值，這個值是顏色查找表(Color Look－Up Table，CLUT)中的入口地址，然後根據這個地址在表中找到它對應的R、G、B的分量值，最後再形成顏色。

• 調配色:它是通過每個像素點的R、G、B分量分別作為單獨的索引值，進入相應的顏色查找表中找到各自的基色強度，然後再用變換後的R、G、B強度值產生色彩。

圖像的數據量

圖像的數據量，也稱圖像的容量，即圖像在存儲器中所占的空間，單位是字節。圖像的數據量與很多因素有關，如色彩的數量、畫面的大小、圖像的格式等。圖像的畫面越大、色彩數量越多，圖像的質量就越好，文件的容量也就越大，反之則越小。一幅圖像數據量的大小與圖像的分辨率和圖像的深度成正比。
計算機圖像的容量是在多媒體系統設計時必須考慮的問題。尤其在網頁製作方面，圖像的容量關係着下載的速度，圖像越大，下載越慢。這時就要在不損失圖像質量的前提下，儘可能地減小圖像容量，以在保證質量和下載速度之間尋找一個較好的平衡點。