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数字化图形图像的基本知识 1．1 图形与图像的基本概念 图形和图像 在图形图像处理领域，“图形”一般是指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等；而“图像”则是指由输入设备捕捉实际场景画面产生的数字图像。图形和图像都是用于对客观存在的物体进行一种相似性的生动的模仿或描述。其中，除了能被人眼观察到的各种平面图像外，还包括视觉无法观察的其他物理图像和空间物体图像，以及由数学函数和离散数据所描述的连续或离散图像。 数字图像处理 数字图像处理是指用计算机及其他有关的数字技术对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预期的目的。具体来说，数字图形图像的处理是指电子计算机为信息处理的核心，借助各种输入、输出和存储设备，以各种图形图像处理软件为操作工具，完成对图形图像的采集、绘制、建模、变换、存储、加工、传输和输出等工作。 位图和矢量图 位图是以记录屏幕上图像的每一个黑白或彩色的像素来反映图像。每一个像素有特定的位置和颜色值。位图适用于具有复杂色彩、明暗多变、虚实丰富的图像，例如照片、绘画等。使用位图格式的绘画程序叫做位图绘画程序，例如Adobe Photoshop，它以与屏幕相对应的存储位来记忆和处理图像，把图形作为点的集合。由于位图依赖于分辨率，所以放大和以高清晰度打印时，容易出现锯齿状的边缘。像素的多少决定了位图图像文件的大小和图像细节的丰富程度。 位图由数字阵列信息组成，用以描述图像中各像素点的强度与颜色。位图适合于表现含有大量细节(如明暗变化、场景复杂和多种颜色等)的画面，并可直接、快速地在屏幕上显示出来。位图占用存储空间较大，一般需要进行数据压缩。 矢量图的特点是，绘画程序中物体定位、形体构造建立在以数学方式记录构件(图 形元素)的几何性质上，例如直线、曲线、圆形、方形的形状和大小。它不是记录像素的数量，在任何分辨率下输出时都同样清晰，例如CorelDRAW就是使用这种格式的软件。矢量格式更适合于以线条物体定位为主的绘制，通常用于计算机辅助设计(CAD) 矢量图是用一组指令集合来描述图形的内容，这些指令用米捕捉该图 的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状。在屏幕上显示矢量图形，要由专门软件将描述图形的指令转换成在屏幕上显示的形状和颜色。用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为绘图程序，这种程序可以产生和操作矢量图形的各个成分，并对矢量图进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换。但是，用矢量图格式表示复杂图像(如人物或风景照片)所占用的存储空间很大，因此矢量图主要用于表示线框型的图画、工程制图、美术字等。绝大多数CAD和三维造型软件使用矢量图形作为基本的图形存储格式。 矢量图最明显的优点是，它在任何分辨率下输出时都同样清晰。位图图像虽然看起来好像位图的色彩更饱满一些，但经过放大后它就会显示出色点，而矢量图形经过放大后，清晰度不会产生太大变化。 图形图像文件 从原始数据生成图形图像数据经过了一系列变换过程，每个变换过程都可能产生不 同于输入数据的输出数据，这些数据需要按一定的结构进行组织，形成一系列描述图形数据的文件，这类文件称为图形图像文件。图形图像文件以BMP、GIF、CDR等扩展名来区分。 在图形图像生成过程中有多种类型的数据，如模型数据、场景数据和图像数据等，因此，图形图像文件所描述的图形层次就不同。在同一个描述层上，由于每种图形软件包使用自己的格式保存图形数据，随着图形应用软件包的不断增多，图形文件的格式也会越来越多，虽然国际标准化组织(ISO)为解决图形信息的共享问题，建立了一 系列图形文件标准(如CGM)，但是这些标准较难得到广大用户和厂商的支持，从而形成了目前多种图形文件共存的局面。 图形图像文件有以下特点： (1)数据量大。由于现在数据获取手段日趋先进和多样化，可以得到的数据越来越复杂，数据量也大大增加。 (2)结构性强。数据在本质上分为数字数据和模拟数据两种。模拟信息可以转换为数字信息。数字系统中的最基本单位为位(b)，其他结构单位都以位为基础。在较低层次 上可以是“构造块”(如浮点数、整数和字符)；在较高层次上可以是记录或结构，而图形文件就是由特定的结构或记录组成的。每种图形文件都按自己的方式组织图形信息，由于图形文件包含的数据量大，所以很多图形文件都使用一定的压缩算法来压缩图形数据。 数字图像的分辨率 分辨率是指在单位长度内所含有的点阵(像素)数，分辨率可以分为图像分辨率、设备分辨率、屏幕分辨率和位分辨率等。 1．图像分辨率 图像分辨率是指每英寸图像所含点或像素的数量，其单位为dpi，例如常用的300dpi表示每英寸含有300个点或像素。分辨率的大小直接影响到图像的质量，分辨率越