计算机基础：图形、图像相关知识笔记

liuxinsheng · 发表于 2023-4-4 09:37

1、图形、图像的基础知识

图形：由称为矢量的数学对象所定义的直线和曲线等组成。
图像：也称为栅格图像，由点阵图或位图图像、用像素来代表图像。每一个像素都被分配一个特点的位置和颜色值。
图形和图像之间在一定条件下可以互相转换，比如采用光栅化技术可以将图形转换为图像；采用图形跟踪技术可以将图像转换为图形。
2、图形、图像的颜色知识

颜色是创建图像的基础，颜色是通过光而被人感知，不同的物体受到光线照射后，一部分被光线吸收，其余被反射到人的眼中并被人的大脑感知，称为人们所见颜色的表达。
2.1 颜色的三要素

色调：色调主要指颜色的类别，比如红色、绿色等。
饱和度：饱和度指某一颜色的深浅程度。对于统一色调的颜色，饱和度越高颜色越深，。
亮度：是描述光作用于人眼时引起的明暗程度感觉，主要是彩色明暗的深浅程度。彩色辐射频率越大亮度越高。
2.2 三基色原理

理论上说任何一种颜色都可以由三种基本的颜色根据不同的比例混合而成。常见的三基色：红、绿、蓝。
红绿蓝三基色进行混合的情况如下：
红色+绿色=黄色
红绿+蓝色=品红
绿色+蓝色=青色
红色+绿色+蓝色=白色
若两种色光混合形成白光，则这两种颜色互为补色。
2.3 颜色模型

颜色模型是用来精确标定和生成各种颜色的一套规则和定义。常见的颜色模型有：RGB颜色模型、CMY颜色模型、YUV颜色模型
3、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。
图像获取的方式：直接利用数字图像库的图像、利用绘图软件创建图像、数字转换设备采集图像。
数字转换设备获取图像的过程：采样、量化、编码
4、图像的属性

图像的属性主要包括：分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法、种类。
4.1 分辨率

图像分辨率：组成一幅图像的像素数目。采用图像的水平方向和垂直方向的像素数来表示。
显示分辨率：显示设备能够显示图像的区域大小。一般用于显示显示设备水平方向和垂直方向的最大像素的数目。比如1024*768 。
4.2 像素深度

像素深度指存储每个像素所用的二进制位数，用来度量图像的色彩分辨率的。像素的位数越多，它表达的颜色数组越多，深度就越深。
4.3 真/伪彩色

真彩色：组成一幅彩色图像的每个像素值中有R、G、B这个三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度。反映原图像真实色彩称为真彩色。
伪彩色：图像中的每个像素的颜色不是由3个基色分量的数值直接表达的，而是把像素值作为地址索引在色彩表中查找这个像素的实际R、G、B分量，这种图像颜色的表达方式称为伪彩色。
5、图像的压缩编码知识

5.1 图像数据量计算

计算公示：图像的数据量=图像的总像素数*像素深度/8(Byte)
例如：一幅540*480的256色图像，数据量为：
640*480*8/8=300KB 。
数据量越大占用的存储空间就越大，减少图像的数据量是提供图像网络传输速度的重要手段。
5.2 数据压缩

1、无损压缩：压缩前和压缩后数据完全一致。主要有：熵编码技术（香农-范诺编码、霍夫曼编码、算术编码）、行编码技术、无损预测编码技术（无损DPCM技术）、词典编码技术（LZ97、LSZS、LZW）等。
2、有损压缩：压缩前和压缩后数据并非完全一致。压缩过程中有不可恢复的信息丢失，有一定的失真量，但在能接受范围之内。最常见的有损压缩编码标准是JPEG。
6、图像的文件格式

1、BMP文件（.bmp）

windows操作系统采用的一种图像文件格式。一般不采用其他任何压缩，占用存储空间比较大。图像深度可选1位、4位、8位、24位。黑白、16色、256色和真彩色。
2、GIF文件(.gif)

可以实现简单动画效果的图像文件格式。图像深度为1~8位，最多支持256中色彩图像。常用于HTML文档当中。
3、TIFF文件（.tif）

针对扫描仪和桌面系统开发的通用图像文件格式。
4、PCX文件(.pcx)

PC画笔的图文件格式。
5、PNG文件格式(.png)

PNG文件支持无损数据压缩。为了替代gif。
6、JPEG文件(.jpg)

采用JPEG压缩算法、文件的压缩比例很高，非常适合处理大量图像的场合。
7、WMF文件(.wmf)

只用在windows系统中保存的不是点阵信息，而是函数调用的信息。

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