《图像与图形》课件

图像与图形欢迎来到“图像与图形”的奇妙世界！课程概述图像与图形涵盖图像和图形的基本概念、处理技术、应用领域和发展趋势实践操作提供大量的实践案例，帮助学生掌握图像和图形处理的实际应用广泛应用图像和图形处理在计算机视觉、人工智能、医疗影像、游戏开发等领域有着广泛的应用图像的基本概念图像的定义像素图像的色彩图像是由一系列像素组成的二维信号，像素是图像的基本单元，是图像中最小图像的色彩由不同的颜色模型来表示，每个像素表示图像中一个点的颜色或亮的单位，也是构成图像的基本元素如RGB、CMYK等，不同的颜色模型对应度信息不同的色彩空间图像的分类按颜色深度1黑白、灰度、彩色按像素排列2位图、矢量图按数据类型3静态图像、动态图像位图图像的表示256颜色16颜色8颜色位图图像通常使用网格结构来表示，每个网格单元称为像素，像素的颜色由其数值决定每个像素的颜色可以使用不同的颜色深度表示，例如8位、16位或24位位图图像的存储文件格式压缩技术12位图图像通常存储在文件格式压缩技术用于减少图像文件的中，例如BMP、JPEG、PNG大小，以便更有效地存储和传和GIF这些格式定义了如何输常见的压缩方法包括无损组织和存储像素数据压缩和有损压缩存储设备3位图图像可以存储在各种存储设备上，包括硬盘驱动器、固态驱动器、闪存卡和云存储服务位图图像的编码压缩编码1减少图像文件大小无损压缩2不丢失信息有损压缩3丢失部分信息图像的基本处理操作裁剪缩放旋转亮度调整去除图像中不需要的部分，调改变图像的大小，以适应不同调整图像的旋转角度，使图像改变图像的亮度，使图像更清整图像尺寸和比例的显示设备或打印尺寸方向正确晰或更暗淡像素处理基本算法像素处理基本算法包括像素点的操作、邻域操作以及图像变换等像素点操作包括像素值的改变、像素点的移动等邻域操作包括对像素点的邻近区域进行计算，例如平滑、锐化、边缘检测等图像变换包括将图像从一种空间变换到另一种空间，例如灰度变换、彩色变换等灰度图像的直方图定义作用灰度图像的直方图表示图像中每直方图可以帮助分析图像的整体个灰度值出现的频率亮度分布，以及图像的对比度和噪声水平应用直方图应用于图像增强、图像分割和图像压缩等领域图像增强的基本方法对比度增强锐化处理伽马校正通过调整图像的亮度和对比度，使图像的增强图像的边缘和细节，使图像更清晰锐调整图像的亮度和对比度，使图像更符合细节更清晰可见，提高图像的视觉效果利，例如，通过高通滤波来实现人眼的视觉感知，例如，通过调整图像的伽马值来实现边缘检测算法1图像梯度2Sobel算子使用图像梯度算子检测图像边计算图像水平和垂直方向的梯缘度，并利用梯度大小和方向识别边缘3Canny算子使用多级边缘检测算法，有效去除噪声并保留真实边缘图像分割的基本方法阈值分割边缘检测根据像素灰度值进行分类，将图检测图像中像素灰度值发生突变像分为不同的区域的区域，识别图像中的边界区域生长聚类分析从种子点开始，将具有相同特征将图像中的像素点根据其特征聚的像素合并成一个区域集成不同的类别图像滤波的基本原理去噪1消除图像中的噪声，提高图像质量锐化2增强图像边缘和细节，使图像更清晰平滑3去除图像中的尖锐细节，使图像更柔和频域分析基础时域与频域频域分析的重要性图像的时域表示描述了像素值随时间变化的情况，而频域表示则频域分析可以帮助我们理解图像的结构、提取关键特征，并进行反映了图像中不同频率成分的分布有效的图像处理和压缩傅里叶变换简介将时域信号转换为频域信号，分析信号的频率成分将复杂信号分解为一系列不同频率的正弦波和余弦波的叠加应用于图像处理、信号分析、音频处理等领域图像压缩的基本原理减少图像数据量，降低存储空间和传输带宽需求在保证图像质量的前提下，尽可能减小图像文件大小提高图像的传输速度，例如在网页上快速加载图像无损压缩算法原理特点应用场景通过对数据进行编码，将数据转换成更可以完全恢复原始数据，不会造成任何适合于需要保证数据完整性的场景，例紧凑的形式，但不会丢失任何信息质量损失如文本文件、数据库、软件代码等有损压缩算法数据丢失压缩效率高为了达到更高的压缩率，有损压有损压缩算法能将图像文件压缩缩算法会舍弃一些图像数据，造到很小的体积，适合存储和传输成信息损失，但肉眼难以察觉大容量图像常见算法JPEG、GIF、PNG等图像压缩标准都采用了有损压缩算法图像压缩标准JPEG有损压缩分块压缩12JPEG使用有损压缩算法，这JPEG将图像分成8x8像素的意味着它会丢弃一些图像数据块，然后分别压缩每个块以减少文件大小色度子采样广泛应用34JPEG通过减少色度信息来进JPEG是互联网上最常用的图一步压缩图像像格式，适合于照片、图形和艺术品图像压缩标准GIF无损压缩支持动画有限颜色GIF使用一种称为LZW的无损压缩算法，GIF可以存储多个图像帧，形成简单的动GIF仅支持最大256种颜色，因此不适合这意味着它可以压缩图像，并在解压缩时画，这使得它们成为网络上流行的动态图照片等色彩丰富的图像，但对于简单的图恢复原始数据像格式形和动画，它仍然是一个不错的选择图像压缩标准PNG无损压缩支持透明度12PNG使用无损压缩算法，确保PNG可以保存图像的透明度信图像在压缩和解压缩过程中保息，这在网页设计和图形软件持原始质量中非常有用高压缩比3与其他无损压缩格式相比，PNG通常具有更高的压缩比，可以节省存储空间矢量图形基本概念基于数学公式可缩放矢量图形使用数学公式来描述形矢量图形可以无限放大和缩小，状、线条和颜色而不会出现像素化或失真可编辑矢量图形中的每个元素都可以单独编辑，例如修改形状、颜色、大小等等矢量图形的表示线条矢量图形使用数学公式来定义线条的形状和位置，而不是像素圆形圆形由圆心和半径定义，可以精确地缩放和旋转多边形多边形由一系列顶点定义，可以创建各种复杂的形状矢量图形的基本操作缩放旋转变形填充和描边矢量图形可以随意缩放而不矢量图形可以旋转到任何角矢量图形可以变形和扭曲，矢量图形可以用颜色填充或损失质量，这是因为图形由度，而不会出现像素化或锯以创建各种有趣的形状和效用线条描边，以创建不同的数学方程定义，而不是由像齿状边缘果视觉效果素组成矢量图形编码格式SVG PDFAI可缩放矢量图形Scalable Vector便携式文档格式Portable DocumentAdobe Illustrator的原生文件格式，是一Graphics，是一种基于XML的开放标Format，是一种跨平台的文档格式，可种用于创建和编辑矢量图形的强大工具准，用于描述二维图形以包含矢量图形、文本和图像标准简介SVG可扩展矢量图形跨平台兼容性SVG是一种基于XML的矢量图形格式，它允许创建和编辑矢量SVG标准得到了广泛的浏览器支持，这意味着它可以在各种平图形，如线条、形状和文本SVG图像可以使用代码创建和编台和设备上使用，从而确保了图形的跨平台兼容性辑，使它们高度灵活和可扩展计算机图形学基础知识几何点、线、面、体等几何元素，描述物体的形状和位置光照模拟光线照射物体产生的明暗变化，使物体更具真实感纹理模拟物体表面材质，增加物体的细节和真实感三维图形基本概念点、线、面坐标系12三维图形由点、线、面组成，三维空间中的物体使用三维坐这些元素在三维空间中定义了标系来定位，通常使用笛卡尔物体的形状和大小坐标系或球坐标系几何变换3三维图形可以通过平移、旋转、缩放等几何变换进行操作，改变其位置、方向和大小三维图形的表示线框模型曲面模型实体模型使用线段和顶点来表示物体形状，简单易使用曲线和曲面来表示物体表面，更接近将物体视为实体，包含内部结构和体积信懂，但缺乏真实感真实物体形状，但计算复杂度高息，能进行更精确的分析和计算三维图形的基本操作三维图形操作包括模型的创建、编辑、变换、渲染等模型创建模型编辑可以使用各种软件工具创建3D模对已有的模型进行修改，例如添型，例如3ds Max、Maya、Blender加、删除、移动、缩放、旋转等操等作本课程总结图像处理计算机图形学图像处理涵盖了图像的采集、增计算机图形学研究的是用计算机强、分割、压缩等各个方面，在生成和处理图像，包括二维图形计算机视觉、医学影像、遥感等和三维图形，在游戏、动画、虚领域具有广泛应用拟现实等领域有着重要的作用图像与图形图像与图形是计算机科学中重要的研究领域，为我们提供了丰富多彩的视觉体验，并推动了各个领域的发展。