第3章图像处理技术与应用.ppt

第第3 3章章 图像处理技术与应用图像处理技术与应用3.1 3.1 图像基础知识图像基础知识本节要点本节要点n 图形与图像n 图像的基本属性n 色彩与颜色模型n 图像的数字化n 图像文件的格式.1 1图形与图像图形与图像 矢量图（图形）矢量图（图形）:用计算机指令来表示一幅图，如画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等。优点优点:任意缩放不变形 缺点缺点:不适合描述复杂图形及真实世界的照片 位图（图像）位图（图像）:由像素点组成，每个像素点用若干二进制位表示其颜色、亮度和饱和度等属性。优点优点：适合表现自然界真实的景象 缺点缺点：所需存储空间比较大原图放大五倍缩小一倍.用VC编写程序生成的矢量图矢量图，注意线条粗细和颜色的随机变化.（1）像素：像素：组成图像的基本单位，图像数字化过程中的最小采样点。（2）显示分辨率：显示分辨率：显示屏上能够显示出的像素数目。图像分辨率（图像大小）：图像分辨率（图像大小）：构成图像的横向和纵向的像素点的数目。例如：显示分辨率为：640480 图像分辨率为：320240，图像只占显示屏的1/4。图像分辨率为：1024768，图像不能完整地显示在一屏上。（3）像素深度：像素深度：每个像素点所用二进制的位数。决定了彩色图像的每个像素点可能有的颜色数，或者确定灰度图像中每个像素点可能有的灰度等级数。例如：一幅彩色图像的每个像素点用R，G，B三个分量表示，且每个分量用8位，那么一个像素点共用24位表示，像素深度就是24。每个像素点可以有 224（约1600多万）种颜色中的一种。2 2图像的基本属性图像的基本属性.（1 1）色彩的产生）色彩的产生：物体本身都是无色的，光使物体呈现出了各种颜色。发光物体的颜色发光物体的颜色：由其发出的光波来决定。不发光物体的颜色不发光物体的颜色：由该物体吸收或者反射的光波来决定。例如：在3ds Max的场景中放置了一个茶壶和一盏泛光灯，不同灯光颜色下茶壶所呈现的颜色。3 3色彩与颜色模型色彩与颜色模型关闭场景中的灯光，关闭场景中的灯光，茶壶为黑色茶壶为黑色打开场景中的白色灯打开场景中的白色灯光，茶壶默认为灰色光，茶壶默认为灰色将灯光颜色改为红将灯光颜色改为红色，茶壶呈现红色色，茶壶呈现红色将灯光颜色改为绿将灯光颜色改为绿色，茶壶呈现绿色色，茶壶呈现绿色灯光颜色仍为绿色，灯光颜色仍为绿色，将茶壶的漫反射颜色将茶壶的漫反射颜色设置为红色，则茶壶设置为红色，则茶壶呈现黑色呈现黑色.（2 2）色彩的三要素）色彩的三要素 色相（色调）色相（色调）：色彩的外在表现，如红色、黄色、蓝色等。亮度（明度）：亮度（明度）：人眼感觉到的颜色明亮程度。饱和度（色度）：饱和度（色度）：色彩的纯度，即颜色的深浅程度。色相饱和度色相亮度增加饱和度增加亮度.（3 3）三原色）三原色n 光色三原色：光色三原色：红红绿绿蓝（蓝（R RG GB B）颜色颜色=红红+绿绿+蓝蓝 红绿蓝是白光分解后得到的主要色光，符合人眼的视觉生理红绿蓝是白光分解后得到的主要色光，符合人眼的视觉生理效应。效应。红绿蓝相互独立，其中任意一种色光不能由另外两种色光混红绿蓝相互独立，其中任意一种色光不能由另外两种色光混合而成。合而成。n印刷三原色：印刷三原色：青色青色、品红色品红色、黄色黄色（CMY）.颜色模型颜色模型：描述和表示颜色的一种抽象数学模型。n计算机处理图像：RGB模型n印刷彩色图像：CMYK模型n彩色电视信号传输：YUV或YIQ模型色彩空间：色彩空间：用特定的颜色模型可以生成的颜色范围。nLab颜色模型：固定的色彩空间，与设备无关；nRGB、CMYK、HSB和HSL等颜色模型：与设备有关，不同设备可能具有不同的色彩空间。每个色彩空间虽然RGB值相同，但颜色的显示效果不同。RGBRGB颜色模型的色彩空间颜色模型的色彩空间RGBRGB与与CMYKCMYK色彩空间的比较色彩空间的比较（4 4）颜色模型和色彩空间）颜色模型和色彩空间.任何一种颜色都可用红绿蓝按不同的比例混合得到。组合红绿蓝三种光波以产生特定颜色的方法称为相加混色，是编辑图像的最佳颜色模型。颜色颜色R RG GB Bn RGB等量相加得到灰色；R(255)+G(255)+B(255)=白色 R(0)+G(0)+B(0)=黑色 R(128)+G(128)+B(128)=中灰色n RG 等量相加得到黄色；n RB 等量相加得到品红色；n GB 等量相加得到青色；互补色：彼此最不一样的颜色。n黄色的互补色是蓝色n绿色的互补色是品红色n红色的互补色是青色 RGBRGB模型模型.CMYK代表印刷上用的四种颜色，是最佳的色彩打印模式。颜色来自于光线照射到颜料上以后未被颜料吸收的部分光线，这种产生色彩的方式称为相减混色。nC（Cyan）代表青色nM（Magenta）代表洋红色nY（Yellow）代表黄色nK（Black）代表黑色 用0 100%来表示颜色的浓淡C(0)+M(0)+Y(0)=白色C(100%)+M(100%)+Y(100%)=黑色（不是纯黑，所以印刷技术上引入了黑色（K）例如：在纸面上涂上等量的黄色和品红颜料，人眼将看到红色。因为黄色颜料会吸收蓝色光，品红颜料会吸收绿色光，所以只反射出红色光。红色光=白色光 蓝色光 绿色光 CMYKCMYK模型模型.由国际照明委员会（CIE）于1976年公布的一种颜色模型，理论上包括了人眼可以看见的所有色彩，而且这种颜色模型“不依赖于设备”，在任何显示器和打印机上其颜色值的表示都是一样的。n L：亮度通道n A：颜色通道，从深绿色到灰色再到亮粉红色n B：颜色通道，从亮蓝色到灰色再到黄色 特点：Lab模型所定义的色彩最多，且与光线和设备无关，处理速度快，所以打印时最佳避免色彩损失的方法是：先将用RGB模型编辑的图像转换成Lab模型，然后再转换为CMYK模型打印输出。三种色彩模式表达的色彩范围大小比较 Lab模式 RGB模式 CMYK模式 LabLab模型模型.nH H（HueHue）：）：色相色相nS S（SaturationSaturation）：）：饱和度饱和度nB B（BrightnessBrightness）：）：亮度亮度 对应色彩的三要素，基于人类感觉颜色的方式，可以将自然界的颜色直观地翻译为计算机创建的颜色。n H H（HueHue）：）：色相或色调色相或色调n S S（SaturationSaturation）：）：饱和度饱和度n L L（LightnessLightness）：）：亮度亮度 比较容易为画家所理解 HSBHSB模型和模型和HSLHSL模型模型色相亮度增加饱和度增加.3.1.2 3.1.2 图像的数字化图像的数字化1 1采样采样:就是把图像在空间上分割成一个M*N的网格，每一个网格代表一个采样点。采样的点数越多，描述的图像细节就越丰富，图像也就越细腻而逼真，但所需存储空间也会越大。2 2量化：量化：把每一个采样点用数值来表示，量化的位数决定了每一个像素点所能表示的颜色数。n 量化位数为1：黑白图n 量化位数为8：256个灰度等级的灰度图 n 量化位数为8：256种颜色的彩色图n 量化位数为24：真彩色图 .3.1.3 3.1.3 图像文件格式图像文件格式.控制面板工具选项栏菜单栏工具窗口图像窗口状态栏3.3 3.3 图像处理软件图像处理软件Photoshop CSPhotoshop CS.本节知识点本节知识点n 基本操作基本操作 文件操作、图像大小、编辑、变换n 工具的使用工具的使用 选取与移动工具、修补与修饰工具、钢笔与形状工具 辅助工具、前景色/背景色、编辑模式切换n 图像的调整与修饰图像的调整与修饰 色阶与曲线、色相/饱和度、亮度/对比度、高光/阴影n 图层图层、通道与蒙版、通道与蒙版 图层的类型、样式、混合 通道的类型、应用 蒙版的作用、类型、应用n 文字处理文字处理 文字样式、蒙版文字的应用n 形状与形状与路径路径 形状图层、路径与填充像素的区别n 滤滤镜的应用镜的应用.一、基本操作一、基本操作1 1新建文件新建文件 例如：例如：要印刷一张10厘米的图片，新建时文档大小应该设置为：10.6*10.6 cm 因为印刷时上下左右必须各留出3mm的出血量分辨率一般设为300ppi.2 2图像的编辑图像的编辑（1 1）调整图像大小）调整图像大小像素大小：2816*2112*3/（1024*1024）=17.02MB文档大小：决定打印出来的照片尺寸 注意：分辨率与文档大小的关系.（2 2）调整画布大小）调整画布大小例：1）扩大画布大小 2）背景图层改为普通图层 3）添加图层样式中的“斜面与浮雕”4）添加图层样式中的“描边”.n拷贝拷贝：默认只复制当前图层中选定的图像默认只复制当前图层中选定的图像n合并拷贝合并拷贝：将所有图层中的图像合并拷贝将所有图层中的图像合并拷贝n粘贴粘贴：默认粘贴到一个新图层的中央位置默认粘贴到一个新图层的中央位置n粘贴入粘贴入：粘贴到选区内，自动添加一图层蒙版粘贴到选区内，自动添加一图层蒙版（2 2）图像的剪切、复制与粘贴）图像的剪切、复制与粘贴.（3 3）图像的变换图像的变换顺时针旋转画布选区的自由变换（Ctrl+T）变换确认变换确认.编辑编辑|变换变换|扭曲扭曲编辑编辑|变换变换|透视透视.圆环圆环1、两个圆形选区相减得到环形区域，注意：对选区羽化10个像素左右2、反选圆环区域，往右上移一点，亮度-100，对比度 +153、选区往左下移一点，亮度+100，对比度 +100.历史记录画笔工具组(Y)路径选择工具组(A)选框工具组(M)套索工具组(L)裁剪和切片工具(C)修补工具组(J)图章工具组(S)橡皮擦工具组(E)模糊工具组(R)钢笔工具组(P)对象旋转工具组(K)抓手工具(R)设置前景色移动工具(V)魔棒工具(W)吸管工具组(I)画笔工具组(B)填充工具组(G)减淡工具组(O)文字工具组(T)形状工具组(U)相机旋转工具组(N)缩放工具(Z)设置背景色以快速蒙版模式编辑交换前景/背景色设置默认前景/背景色二、工具的使用二、工具的使用.（新选区）建立一个新选区，如果已有一个选区则将其替换。（添加到选区）把新选择的区域添加到已有的选区中。（从选区减去）从已有的选区中减去新选中的区域。（与选区交叉）新选区域与已有选区相交的部分作为选中的结果。1 1图像的选取图像的选取n 规则选区：规则选区：矩形选框工具、椭圆选框工具 +Shift +Shift 正方形正方形 或或 圆圆 +Alt +Alt 从中心开始从中心开始n 不规则选区：不规则选区：套索工具、魔棒工具、快速选择工具 魔棒工具：选择颜色相同或相近的区域，由容差值来控制颜色范围羽化效果图 羽化羽化是通过降低所选区域周围像素的不透明度来实现逐渐虚化的效果，可以实现给阴影部分着色。.3 3裁切与切片工具裁切与切片工具 裁切：用于裁剪图像 切片：将一幅图像切成多块并应用于Web 最好先建立参考线，选择基于参考线的切片可以准确切成多块，如3d里给魔方贴图就必须先将每张图片切成9块2 2移动工具移动工具注意：自动选择图层 图层对齐方式：必须先选择多个图层然后才能对齐.4 4修补工具组修补工具组 用于修补图像中有瑕疵的部分，比较适合修补人物的脸部，将自动与原图用于修补图像中有瑕疵的部分，比较适合修补人物的脸部，将自动与原图像进行混合像进行混合 5 5图章工具组图章工具组 用于修复图像、复制图像或填充图案等，适合修补图像中的无关对象用于修复图像、复制图像或填充图案等，适合修补图像中的无关对象 修补前修补后.6 6画笔工具组画笔工具组用于绘画以及局部修饰图像混合模式 背后：作用在图层的像素背后，覆盖透明，不影响当前图像，适合给有图像区域（周围为透明）进行描边处理 溶解：用当前前景色随机着色，将画笔流量变小效果明显n色的混合 变暗：先吸取某个位置的颜色，再用画笔涂抹就可以将图像中比其亮的像素点全部替换成当前前景色，降低整个图像的对比度，适合于制作背景照片或底图（如版画和插图）变亮：与变暗相反 正片叠底：模拟相减混色模式 滤色：模拟相加混色模式变亮变暗当前前景色.n光的混合光的混合n叠加：类似两张幻灯片的叠放，不断叠加，颜色越来越深n柔光：可以屏蔽图层中的中性灰原图像2张叠加4张叠加4次柔光混合.n做负片效果做负片效果：即亮度原来为x，改为255-x差值（浓一点）排除（淡一点）当前景色为白色时用画笔涂抹即可制作负片效果，再次涂抹则复原如果复制背景图层，再分别设置复制图层的混合模式为差值与排除，请对比混合效果的区别.n色彩属性色彩属性 锁定颜色的单一属性进行变化色相：给图像着色，前景为黑或白色时，画笔涂抹成灰度亮度饱和度颜色：用于给灰度图片进行着色.画笔预设画笔预设.7 7历史记录画笔工具组历史记录画笔工具组 用于把历史记录中的某个编辑状态的图像重新绘制出来，做出一些特殊的图像效果，利用“历史记录艺术画笔”还可以作印象派的艺术画。设置历史记录画笔的源设置历史记录画笔的源.8 8擦除工具组擦除工具组 用来擦除图像 当前背景为白色背景色橡皮擦工具魔术橡皮擦工具.9 9填充工具组填充工具组 用来对选择区域或图层进行颜色的填充 渐变填充：渐变填充：填充渐变色 颜料桶：颜料桶：填充单色.1010修饰工具组修饰工具组 用于对图像中的颜色进行修饰 1111色调编辑工具组色调编辑工具组 用于调整图像中曝光不好的图像区域涂抹效果.12.12.钢笔与形状工具钢笔与形状工具（1 1）钢笔工具组）钢笔工具组 用于绘制选区路径或制作特殊的形状，注意用于绘制选区路径或制作特殊的形状，注意形状图层、路径和填充像素形状图层、路径和填充像素的区别的区别（2 2）形状工具组）形状工具组 用于制作特殊的形状用于制作特殊的形状.路径描边应用举例：邮票的制作路径描边应用举例：邮票的制作1）更改背景色，扩展画布2）魔棒选取外围白边，转化为路径3）描边路径 前景设为白色 画笔直径：20px 画笔间距：120%4）复制背景，滤镜|纹理（画布）混合：强光5）输入文字6）合并图层.13.13.文字工具文字工具扇形变形文字文字蒙版工具制作的彩色文字 输入文字自动产生文字图层，文字蒙版工具用于制作文字选区。输入文字自动产生文字图层，文字蒙版工具用于制作文字选区。注意：文字图层栅格化栅格化以后就不允许对文字进行字体、大小和形状等的改变.三、图层、通道和蒙版三、图层、通道和蒙版 1 1、图层、图层 图层就象是一张一张叠起来的透明胶片，每张透明胶片上都可以有不同的画面，对任一图层的任何操作都不会影响其他图层上的图像，改变图层的顺序和属性就可以改变图像的最后效果。.图层类型特 点背景图层背景图层只能位于最下方，不能加蒙版和图层样式,按Alt并双击背景图层可转化成普通图层普通图层普通图层没有任何限制文字图层文字图层不能绘画、不能填充颜色，可以栅格化为普通图层形状图层形状图层用形状工具绘制形状时可以产生形状图层，并自动添加了形状的矢量蒙版填充图层填充图层用纯色、渐变或图案三种填充方式生成的图层蒙版调整图层调整图层用于调整位于其下方的所有可见图层的像素色彩创建新图层创建新组图层混合模式填充图层调整图层形状图层文字图层普通图层背景图层图层内容锁定添加图层样式添加图层蒙版删除图层创建新的填充或调整图层图层链接.图层样式图层样式：就是滤镜的简化使用，可以将投影、浮雕和发光等效果直接应用到所选图层上（背景图层除外）。样式库：已经定义好的样式效果的组合，如文字和按钮样式的应用.2 2通道通道 通道是用来储存颜色信息或选区内容的。通道是用来储存颜色信息或选区内容的。原色通道原色通道：记录颜色信息，是灰度图片，256个灰度等级AlphaAlpha通道：通道：记录选区，白色控制不透明区域，黑色控制透明区域，灰色控制半透明区域，或者反过来也可以.3 3蒙版蒙版 蒙版用于保护图层中的图像，可以控制图层内部分图像隐藏或显示隐藏或显示。蒙版状态下，黑色控制透明，白色控制不透明，灰色控黑色控制透明，白色控制不透明，灰色控制半透明制半透明 羽化控制边缘的半透明.（1 1）快速蒙版）快速蒙版 制作手绘彩色图案或文字 （保留画笔涂抹处的图像选区）标准/快速蒙版（2 2）图层蒙版）图层蒙版n 主要主要用于抠图n 制作图片边缘的淡化特效n 融合图层 .（3 3）剪贴蒙版）剪贴蒙版 把上面图层中的内容放到下面图层的形状中去.（4 4）矢量蒙版）矢量蒙版 蒙版的形状是可以调整的 1）绘制一条路径或用形状生成一条路径 2）“图层|矢量蒙版|当前路径”（背景图层需转换为普通图层背景图层需转换为普通图层）3）用“直接选择工具”单击路径边缘即可调节路径的形状 4）栅格化矢量蒙版即可转为图层蒙版.四、图像的调整与修饰四、图像的调整与修饰.n输入色阶：原图像的灰度n暗部滑块右移：图像变黑n亮部滑块左移：图像变亮nGamma值：暗部与亮部的比例n输出色阶：重新定义图像的灰度直方图的高度代表该灰度级别处像素点的数目原图色阶调整后1.色阶调整色阶调整.2.曲线调整曲线调整上旋线：变亮下旋线：变暗.3.色相与饱和度色相与饱和度（1）给灰度图片着色）给灰度图片着色.替换蓝色背景替换黄色的花原图（2）替换颜色）替换颜色 可将彩色照片中的某种颜色进行替换.4.色彩平衡色彩平衡 用于调整照片的颜色倾向颜色倾向，一般让背景偏冷，前景偏暖。原图结果图.5.5.阴影阴影/高光高光 让暗的地方变亮，亮的地方变暗，适合将室内较暗的照片调亮.五、滤镜五、滤镜产生一些特殊的图像效果，创作一些特殊的文字或图形图案等。马赛克效果波浪效果动感模糊效果镜头光晕效果查找边缘效果球面化效果原图原图.综合应用举例综合应用举例例例1 1、高尔夫球的制作、高尔夫球的制作（1）径向渐变（2）滤镜|扭曲|玻璃（微晶体，扭曲15，缩放60%）（3）截取正圆区域，加“球面化”滤镜（4）亮度+18 对比度+2（5）滤镜|渲染|镜头光晕 亮度130%，105mm镜头（6）制作阴影（7）添加背景.例例2 2 大树的年轮大树的年轮1、制作年轮的纹理（1）“滤镜|杂色|添加杂色”，数量：40%，高斯分布，“单色”（2）“滤镜|纹理|颗粒”，强度：72，对比度：30，类型：水平（3）“滤镜|扭曲|极坐标”（4）调整色相：28，饱和度：80，明度：-40，并选中“着色”（5）截取圆形区域加“滤镜|液化”（6）“滤镜|模糊|动感模糊”2、制作文字（1）用文字蒙版工具输入“大树的年轮”（2）将文字选区存储为通道Alpha1和Alpha2（3）Alpha2Alpha2通道通道 加“滤镜|其他|位移”，水平+3，垂直+4（4）回到图层，“选择|载入选区”，Alpha1-Alpha2，亮度：+100%（5）“选择|载入选区”，Alpha2-Alpha1，亮度：-100%.例例3 3 棋盘格的制作棋盘格的制作填充棋盘格 制作立体外框 绘制小球 扩展画布 扭曲棋盘格 渲染背景 小球阴影 制作小球下面半透明效果 棋盘格下面的白须 .