图像处理概述

一、数字图像处理简介

古代，人们以绘画、雕刻的方式来表现自己的思想及周围的事物，并把它们保存下来留给后人。后来，出现了摄像机，人们就采用这种更便利的工具来记录真实的世界。照片虽然比绘画和雕刻更容易获得，但无法长期保存。随着计算机技术的飞速发展，尤其是20世纪90年代以来多媒体技术的发展，使得计算机成为图像处理的最先进工具，同时也使图像处理技术日臻成熟。

由于计算机所处理的信息全部是数字化的，因此，它只能处理数字化的图像。用户可以用数码相机拍摄，也可以通过扫描仪扫描或通过网络下载得到数码图像，再利用图像处理软件进行编辑处理。

目前有很多图像处理软件，Photoshop就是其中最流行的软件之一。

二、图像处理的基本概念

使用Photoshop工作的实质就是制作和处理各种图像文件，因此了解各种图像文件的特点和一些图像方面的基本概念是学好Photoshop软件的前提。

1.位图

在计算机中，图像是以数字方式进行记录、处理和保存的，根据所处理的图像描述原理的不同，一般分为两类，即矢量图和位图。

位图图像又称为点阵图像，它是由许多个点组成，这些点称为“像素”。位图图像可以精确地记录图像色彩的细微层次，因此色彩和色调变化非常丰富。但是，此类图像文件的容量较大，在对图像进行旋转和放缩操作时易失真。

2.矢量图

矢量图也称为向量式图像，它是一些用数学公式定义的线条和曲线，根据图像的几何特性来描绘图像。其文件容量较小，很容易将其任意放缩和旋转，且图形不会失真。但是矢量图不能描绘色调丰富的图像细节，绘制出的图形不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。

3.像素

像素又称栅格，是Photoshop中组成图像的最基本的单元。图像由许多个像素组成，每个像素都具有特定的位置和颜色值，像素以行和列的方式排列。单位面积内的像素越多，就越能表现出更多的细节，图像的质量也就越高。

4.图像格式

根据记录图像信息的方式和压缩图像数据的方式的不同，图像文件可以分为多种格式，每种格式的文件都有相应的扩展名。Photoshop可以处理大多数格式的图像文件。常见的图像文件格式有：

（1）PSD格式和PDD格式 PSD格式和PDD格式是Photoshop软件默认的图像文件格式，利用PSD格式可以保存图像数据的每一个细小部分，如层、蒙版和通道等。尽管以PSD格式保存文件时采用压缩技术，但文件容量仍然很大。不过，因为PSD格式和PDD格式不会造成任何数据损失，所以在编辑过程中，最好还是选择将图像存储为该文件格式。

（2）JPEG格式 JPEG格式是一种压缩率很高的有损压缩文件格式。JPEG格式具有较大的压缩比，文件容量较小，但是在存储文件时会丢失部分图像数据。

（3）GIF格式 GIF格式的图像比较小，它形成一种压缩的8位图像文件，所以GIF格式文件在网络上传输时，比其他格式文件要快很多。但此格式最多只能支持256种颜色。

（4）TIF格式和TIFF格式 TIF或TIFF格式称为标签图像格式文件，是印刷行业的标准图像格式，通用性很强。TIF或TIFF和PSD格式一样支持24位通道、图层和路径，被广泛应用于程序之间和计算机平台之间进行图像数据交换。

（5）BMP格式 BMP格式是Windows中的标准图像文件格式，BMP格式的图像采用无损压缩，将图像进行压缩后不会丢失数据。

（6）EPS格式 EPS格式是Illustrator的图像存储格式，Photoshop也支持这种格式的文件。EPS格式的优点是可以在排版软件中以低分辨率预览，对插入的文件进行编辑排版，而在打印时以高分辨率输出。此格式支持RGB、索引颜色、灰度与位图颜色模式，但不支持Alpha通道。

（7）PNG格式 PNG格式是Netscape公司为互联网开发的网络图像格式。该格式在RGB和灰度颜色模式下支持Alpha通道。不同于GIF格式图像的是，它可以保存24位的真彩色图像。但由于不是所有的浏览器都支持此格式，所以该格式没有GIF和JPEG格式使用广泛。

5.分辨率

分辨率是图像中一个重要的概念，分辨率是指单位长度内含有像素点的多少。分辨率分为图像分辨率、设备分辨率、屏幕分辨率和输出分辨率等。

（1）图像分辨率 图像分辨率是指每英寸图像所含的像素数量，单位为dpi（像素/英寸）。分辨率高的图像比相同打印尺寸的低分辨率图像包含更多的像素，因此图像更清晰细腻，能表现更详细、更精细的颜色变化。

图像分辨率越高，图像文件的容量也越大，在处理时所需要的内存和CPU时间也越多。因此，要充分考虑图像的最终用途，以便对图像设置适合的分辨率。如果图像用于屏幕显示，只需将分辨率设置为显示器分辨率即可（72 dpi或96 dpi）；如果图像用于打印、输出，则需要满足打印机或输出设备的要求；如果图像用于印刷，则图像分辨率不能低于300 dpi。

（2）设备分辨率 设备分辨率是指每单位长度输出的点数或像素数量，如显示器屏幕就是由一个个极小的荧光粉发光单元排列而成，通常所用的显示分辨率有800×600或1024×768，就表示横向和纵向上的像素个数。而打印机分辨率则指打印机输出图像时每英寸内输出的油墨点数。

6.色彩深度

色彩深度用来度量一幅图像的颜色数量，其单位是位，常用的色彩深度有1位、8位、24位和32位。较大的色彩深度表示图像具有较多的可用颜色和较精确的颜色表示。比如，一个色彩深度为8位的图像包含28种颜色，或256种灰阶，每个像素的颜色可以是256种颜色中的一种。

7.图像的颜色模式

在计算机中，为了表示事物本来的色彩，需要通过不同的配色方案来实现，这些配色方案通常被称为图像的颜色模式，在Photoshop中，常用的颜色模式有：位图模式、RGB模式、CMYK模式、Lab模式、索引色模式和灰度模式等。

（1）灰度模式 这种模式是用0～255种灰度值来表现图像中像素的色彩，它可以使图像的过渡平滑细腻。它还是一种将RGB模式转化为位图模式的过渡模式。但是，RGB模式转化为灰度模式时，彩色将消失，且不可恢复。

（2）RGB模式 可见光中的颜色都可以通过红、绿、蓝三种基本的颜色按照一定的比例，采用加色原理混合而成，这种配色方案称为RGB模式。通过改变三种基本颜色的混合比例可以调整图像的颜色。通常一个像素的R、G、B值都采用一个字节来保存，因此，一个像素包含24位，采用RGB模式的图像可以有1670余万种颜色的表现能力。RGB模式是Photoshop中最常用的一种颜色模式。

（3）cmYK模式 这种模式是由四种基本颜色C（青）、M（品红）、Y（黄）、K（黑）按照一定的比例，采用减色原理混合而构成图像的颜色。该模式主要适用于印刷和打印机输出。

（4）Lab模式 这种颜色模式是由国际照明委员会规定的，用一个亮度分量L和两个颜色分量a，b来表现图像的颜色，其中分量a表示从绿色到红色的成分，分量b表示从蓝色到黄色的成分。

（5）索引色模式 利用RGB模式或CMYK模式保存图像时，可以表现出图像的全部色彩，但是，这两种模式保存的图像占有太多的存储空间。于是人们就制作了一张256色的索引表，这样，每个像素的颜色就可以用一个字节来表示，占用的空间要远小于采用三个字节来表示的RGB模式。但是，将RGB模式转换为索引色模式后，容易发生颜色丢失。