第三单元 3.1 数字化图像技术（课件）-《数字媒体技术基础》（高等教育出版社）同步精品课堂

第三单元 3.1 数字化图像技术 数字媒体技术基础 同步精品课堂 高等教育出版社 任务一 数字图像的类型 任务二 数字图像色彩空间 任务三 数字图像处理技术 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、了解数字化图像技术的概念与分类 2、理解位图与矢量图的区别 3、了解色彩三要素 4、掌握色彩模式的应用 5、理解数字化图像技术的应用 教学重难点 二 教学重点： 1、位图与矢量图的区别 2、色彩模式的应用 教学难点： 数字化图像技术的应用 导入新课 三 数字媒体技术是一门综合性的应用技术，它利用计算机硬件、软件和数字通信技术，对文本、图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体信息进行获取、处理、存储、传输和展示。 输入（转换）：将模拟图像（如一张照片、一幅画）转换为数字图像。 处理（核心）：利用计算机对数字图像进行各种操作。 输出（应用）：将处理后的图像进行存储、传输或直接应用。 导入新课 三 “图” 是客观存在。是物体反射或透射光的物理分布。可以理解为“原始场景”。 “像” 是主观感知。是人的视觉系统和大脑对“图”的解读和印象。 数字化图像技术处理的是客观的“图”（数字数据），但其最终目的是为了服务于人的“像”（主观体验）。“图”与“像”的有机结合，既展现了物体的客观存在，又体现了人类的主观感知。 生活中有哪些数字化图像技术的应用呢？ 任务一 数字图像的类型 新知讲授 四 1、位图：由“像素”构成的图像 ①核心概念： 位图，也称为点阵图、栅格图或像素图。它是由大量微小的、带颜色的方格组成的，每一个方格就是一个像素。 新知讲授 四 1、位图：由“像素”构成的图像 ②关键特性： 基本单元：像素。每个像素都有其位置（第几行，第几列）和颜色值。 分辨率：指图像包含像素的多少，通常用水平像素数 × 垂直像素数表示（如1920×1080） 颜色深度：指每个像素能表示多少种颜色，单位是位。颜色深度越高，色彩越丰富逼真。 1位：黑白2色。 8位：256色（常见于GIF）。 24位：约1677万色（224），足以覆盖人眼能分辨的绝大部分颜色。 常见的位图文件格式：BMP 格式、JPEG 格式、TIFF 格式、GIF 格式和 PNG 格式等。 分辨率越高 像素点越多 图像越清晰细腻 文件体积越大 分辨率越低 像素点越少 图像越模糊粗糙 文件体积越小 新知讲授 四 1、位图：由“像素”构成的图像 ③文件大小计算： 公式：图像大小 (B) = 水平像素数 × 垂直像素数 × 颜色深度 / 8 例题：一副分辨率为 1024 × 768，采用 24 位真彩色的图像，求数据容量。 图像大小 (B) = 水平像素数 × 垂直像素数 × 颜色深度 / 8 = 1024 × 768 / 8 B = 1024 x 768 / 8 / 1024 KB = 1024 x 768 / 8 / 1024 / 1024 MB ≈ 2.25 MB 新知讲授 四 1、位图：由“像素”构成的图像 ④优点与缺点： 优点： 能够表现色彩丰富、过渡自然的复杂图像，如照片、写实派画作。 缺点： 放大失真：放大图像实质是放大每个像素点，会导致图像变得模糊、出现锯齿。此外，文件体积会偏大。 新知讲授 四 2、矢量图：由“数学公式”定义的图像 ①核心概念： 矢量图，也称为向量图。它不是由像素点组成，而是由数学公式定义的点、线、曲线和面（统称为图元）构成的。 新知讲授 四 2、矢量图：由“数学公式”定义的图像 ②关键特性： 基本单元：图元（如直线、曲线、圆形、多边形） 与分辨率无关：这是矢量图最核心的特性。无论放大缩小多少倍，计算机只是重新计算并绘制这些数学公式，因此边缘始终是光滑、清晰的，绝不会失真。 常见格式： .AI：Adobe Illustrator软件的专用格式。 .CDR：CorelDRAW软件的专用格式。 .EPS：一种跨平台的通用矢量格式，常用于印刷。 .SVG：基于XML的网页标准矢量格式，可直接嵌入网页代码中，可被搜索和交互。 新知讲授 四 2、矢量图：由“数学公式”定义的图像 ③优点与缺点： 优点： 无限放大不失真，文件体积相对较小，可以方便地修改图形的形状、颜色、大小等属性。 缺点： 难以表现色彩层次非常丰富、逼真的连续色调图像（如照片），看起来会显得“假”或“卡通”。 新知讲授 四 3、位图与矢量图的区别 特性 位图 矢量图 构成单元 像素 数学公式（图元） 分辨率 相关，放大缩小会失真 无关，无限缩放不失真 文件体积 较大（取决于分辨率和色深） 相对较小（取决于复杂程度） 表现特点 色彩丰富、过渡自然、逼真 轮廓清晰、色彩均匀、偏向图形化 适用场景 照片、数码绘画、网页图片 Logo、图标、字体、工程制图、插画 常用软件 Adobe Photoshop、美图秀秀 Adobe Illustrator、CorelDRAW 任务二 数字图像色彩空间 新知讲授 四 1、色彩三要素：描述颜色的“感觉” 色彩的种类成干上万，除了无彩色以外，任何有彩色均有色相、明度和纯度上的变化，以此来区别各种不同的色彩，人们称它们为色彩的三要素或三属性。 无论是探索自然界的绚丽色彩，还是在艺术创作与设计中运用色彩，都离不开对色彩三要素的深刻理解和灵活应用。 明度 色相 纯度 决定了是哪种颜色 决定了它是亮是暗 决定了它是鲜艳还是灰暗 新知讲授 四 1、色彩三要素——①色相 定义：色彩的相貌，是区别不同颜色的最基本特征。比如红色、橙色、绿色都是不同的色相。 核心：色相本质上对应的是光的不同波长。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫就是最基本的色相。 比喻：就像人的姓名，用来区分谁是谁。 应用：决定了颜色的整体倾向是暖色调（红、橙、黄）还是冷色调（青、蓝、紫）。 新知讲授 四 1、色彩三要素——②明度 定义：色彩的明暗程度，也叫亮度。 核心：明度越高，颜色越亮，越接近白色；明度越低，颜色越暗，越接近黑色。 比喻：就像调节灯的亮度开关。同一个物体，灯光越亮，它的颜色明度就越高。 应用：在设计中创造空间感、立体感和层次感。明度对比强的画面会更醒目。 新知讲授 四 1、色彩三要素——③纯度 定义：色彩的鲜艳程度或饱和度。指颜色中所含色相成分的比例。 核心：纯度越高，颜色越鲜艳、越纯粹；纯度越低，颜色越灰暗、越浑浊（加入了灰色）。 比喻：就像一杯果汁。纯果汁纯度最高，往里兑水，果汁的“纯度”就降低了。 应用：高纯度给人强烈、活泼的感觉；低纯度给人柔和、沉稳、高级的感觉。 新知讲授 四 2、色彩模式：定义颜色的“算法” 色彩模式是数字世界中表示颜色的一种算法，它将某种颜色表现为数字形式的模型。常用的色彩模式有 RGB 模式、CMYK 模式、Lab 模式和 HSB 模式等。 色彩模式 原理 主要应用 核心特点 RGB 色光加法 屏幕显示、数码设备 设备相关，色彩鲜艳 CMYK 油墨减法 印刷、打印 设备相关，色彩范围较RGB小 Lab 理论模型 色彩转换桥梁、高级校色 设备无关，色彩范围最广 HSB 直观对应三要素 软件拾色器、调色 最符合人类直觉 新知讲授 四 2、色彩模式：——①RGB 模式（加色模型） 原理：基于光的混合。通过红、绿、蓝三种色光以不同强度相加来产生其他颜色。 取值：R, G, B 三个通道，每个通道取值范围为 0 到 255。 应用场景：所有发光显示的设备。如：显示器、电视机、手机屏幕、数码相机、网页设计等。 核心特点：设备相关。不同显示器显示同一个RGB值，看起来可能略有差异。 (0,0,0) → 黑色（所有光都不发光） (255,255,255) → 白色（所有光都发最亮） 新知讲授 四 2、色彩模式：——②CMYK 模式（减色模型） 原理：基于颜料/油墨的混合。通过青、品红、黄、黑四种油墨吸收（减去）白光中的某些色光来呈现颜色。 取值：C, M, Y, K 四个通道，每个通道取值范围为 0% 到 100%。 应用场景：印刷行业。如：杂志、海报、宣传册、包装等。 为什么需要K（黑色）？ 理论上CMY混合能得到黑色，但实际中很难得到纯黑，且用大量油墨印黑色成本高、易脏。直接用黑色油墨更经济、更纯。 (0%, 0%, 0%, 0%) → 白色（纸上不涂任何油墨） (100%, 100%, 100%, 100%) → 黑色（涂满油墨） 新知讲授 四 2、色彩模式：——③Lab 模式 原理：一种与设备无关的色彩模式。它不依赖于任何具体的显示或输出设备。 结构： 应用场景：主要用作色彩转换的中间桥梁。当需要将图像从RGB模式转换到CMYK模式时，先转到Lab模式可以最大限度地保留色彩范围，避免失真。也用于一些高级色彩校正。 L：明度通道（0~100），纯粹控制明暗。 a：从绿色到红色的色彩通道。 b：从蓝色到黄色的色彩通道。 新知讲授 四 2、色彩模式：——④HSB 模式（直观模型） 原理：这种模式直接对应了色彩三要素，非常符合人类的直观感受。 结构： 应用场景：在设计软件（如Photoshop、Illustrator）的拾色器中非常常见，因为它让设计师可以直观地先选择颜色（H），然后调整它的鲜艳程度（S）和明暗（B）。 H：色相，用 0°~360° 表示（像一个色相环）。 S：饱和度，用 0%~100% 表示。 B：明度，用 0%~100% 表示。 任务三 数字图像处理技术 新知讲授 四 1、数字图像处理技术的概念 数字图像处理技术包含了一系列的操作和算法，用于对图像进行增强、恢复、分割、特征提取及识别等处理，旨在改善图像质量并提取有用信息，以满足各种应用需求。 关键技术 增强：改善图像的视觉效果，使其更适用于特定应用。 恢复：校正图像的退化（如模糊、噪声），试图恢复其原始面貌。 分割：将图像划分为有意义的区域或对象（例如，将医学图像中的器官与背景分开）。 特征提取：识别并量化图像中的关键点、边缘、纹理等。 识别：根据提取的特征，对图像中的对象进行识别和分类。 新知讲授 四 2、数字图像处理技术的分类——①全局处理技术 定义：对整个图像的所有像素同时进行统一的调整和运算。 特点：一刀切。操作效果适用于图像的每一个角落。 核心原理：通过一个数学变换函数，将每个输入像素的灰度值或颜色值映射为一个新的输出值。这个函数对全图有效。 优点：计算高效，速度快。 缺点：无法针对图像中的特定问题区域进行精细调整。 亮度/对比度调整： 将所有像素的明暗程度同步提高或降低。 色彩平衡校正：统一调整整个图像中红、绿、蓝颜色的比例。 应用滤镜：例如，为整个图像添加一个“怀旧”色调，或者进行“模糊”、“锐化”处理。 新知讲授 四 2、数字图像处理技术的分类——②局部处理技术 定义：仅对图像中某个选定的区域或像素及其周围邻域的像素进行操作。 特点：精准外科手术。操作只影响你选择的区域。 核心原理：通常涉及一个“滑动窗口” （或称卷积核）。这个窗口在图像上逐像素移动，窗口中心的像素新值由其自身和周围邻居像素的当前值共同计算得出。 优点：可以实现非常精细和复杂的修改，灵活性极高。 缺点：计算量相对较大，通常需要人工干预（如手动选择区域）。 仿制图章： 从图像A处取样，然后精准地复制到图像B处，用于修复瑕疵。 涂抹工具：将相邻像素的颜色混合在一起，实现平滑过渡。 锐化滤镜：其实质是一种局部处理，通过增强相邻像素的对比度来突出边缘。 新知讲授 四 3、数字图像处理技术的应用价值 “改善质量”类应用 “提取信息”类应用 安防监控：增强低光照、模糊画面的清晰度。 广告与艺术：美化产品图片，进行创意合成。 医学影像：分割出肿瘤组织、提取骨骼特征，辅助医生进行诊断。 自动驾驶：识别道路、行人、车辆、交通标志，提取环境信息以做出驾驶决策。 师生互动 五 1、位图与矢量图的区别是什么 2、常用的色彩模式有哪些 3、局部处理技术有哪些应用 答案： 1、位图色彩丰富，放大会失真；矢量图放大不失真，文件体积较小。 2、RGB、CMYK、Lab、HSB。 3、使用仿制图章进行精准修复、涂抹工具以平滑过渡及橡皮擦进行精确擦除等。 随堂练习 六 1 、影响位图文件大小的主要因素不包括（ ）‌。 A. 分辨率 B. 颜色深度 C. 文件格式 D. 像素数量 答案：C 解析：文件大小主要取决于分辨率和颜色深度,不包括文件格式。此外，像素数量也会影响位图文件大小。 随堂练习 六 2 、RGB色彩模式中，三种成分的取值范围是( ) A. 0-100 B. 0-255 C. 0-360 D. 0-128 答案：B 解析：R、G、B三种成分的取值范围均为0～255 随堂练习 六 3 、下列( )色彩模式与设备无关。 A. RGB模式 B. CMYK模式 C. Lab模式 D. HSB模式 答案：C 解析：Lab模式是与设备无关的颜色系统。 随堂练习 六 4 、局部处理技术通常涉及( ) A. 整体色彩平衡 B. 选择或定位特定区域 C. 改变图像分辨率 D. 调整文件格式 答案：B 解析：局部处理技术通常涉及选择或定位需修改的区域 随堂练习 六 5 、（多项选择题）位图图像的特点包括( )‌ A. 由像素组成 B. 放大不会失真 C. 文件通常较大 D. 适合展现丰富色彩 答案：ACD 解析：位图由像素组成、文件较大、适合展现丰富色彩，但放大可能失真。 随堂练习 六 6 、（多项选择题）常用的色彩模式包括( )‌ A. RGB模式 B. CMYK模式 C. Lab模式 D. HSB模式 答案：ABCD 解析：四种常用的色彩模式为RGB、CMYK、Lab、HSB 随堂练习 六 7、(是非选择题)矢量图由像素组成，适合表现丰富的色彩过渡。 A.正确 B.错误 答案：B 解析：矢量图由数学算法定义，位图才适合表现色彩过渡。 随堂练习 六 8、(是非选择题)颜色深度以"位（bit）"为单位计量。 A.正确 B.错误 答案：A 解析：颜色深度通常以'位（bit）'为单位来计量 随堂练习 六 9、矢量图，又叫 或绘图图形，是由 定义的图形元素， 是它的基本构建块。它通过点、线和面的巧妙组合来描述图像，它仅存储图像的 信息，而非逐一记录每个像素点的数据，因此其图像质量不会受 变化的制约。 答案：向量图 数学算法 图元 轮廓 分辨率 解析：矢量图，又叫向量图或绘图图形，是由数学算法定义的图形元素，图元是它的基本构建块。它通过点、线和面的巧妙组合来描述图像，它仅存储图像的轮廓信息，而非逐一记录每个像素点的数据，因此其图像质量不会受分辨率变化的制约。 课堂小结 七 谢谢 $