二值图,灰度图,彩色图等相关知识整理

其实在学过图像处理后,基本上对二值图,灰度图,彩色图以及图像通道和深度都有自己的理解,但是在实际涉及到运用的时候,特别是在代码角度进行图像处理的时候,总还是会出现概念混淆的情况,每次都需要上网搜一下特定的知识点,然后解决了问题,后期又会对知识点忘记了,所以在此,我想系统整理一下这些知识点,便于自己树立自己的理解体系,毕竟写下来的东西总会印象深刻些。

很多数字图像处理的书都会在某些章节具体介绍这些概念,当然书籍上介绍的知识点比较详细,但是毕竟书面化,而且切入的角度也不一致。相较于书籍上的解释,我更喜欢上各大论坛去查看网友对这些概念的理解。这次,我在google上输入单通道图像,多通道图像,二值图像、灰度图像以及RGB等相关字眼,我选取搜索出的前十条结果,它们一般来自csdn,简书,知乎等不同平台,我用自己的话将知识点整合在一起,梳理知识框架。

1.数字图像
一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中xy是空间(平面)坐标,f 在任何坐标点
x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语,而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。例如,在RGB彩色系统中,一幅彩色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。因此,许多为黑白图像处理开发的技术是适用于彩色图像处理,方法是分别处理三幅独立的分量即可。
图像关于x和y坐标以及振幅连续。要将这样的一幅图像转换成数字形式,就要求数字化坐标和振幅。将坐标值数字化称为取样,将振幅数字化称为量化。因此,当fx,y分量和振幅都是有限且离散的量时,称该图像为数字图像。
图像的本质:由像素点组成的二维矩阵

2.常见图片格式
bmp:不常见,无损,基本上没有进行压缩,体积大
jpg(jpeg):用最小的磁盘空间得到较好的图片质量
png:无损压缩的位图片格式
gif:动图,多帧图像合成的动画

3.色彩深度
色彩深度简称色深,在计算机图形学领域表示在点阵图或者视频帧缓冲区储存每一位像素所用的位数,常用单位为 位/像素(bpp).色彩深度越高,可用的颜色就越多。
简单来说,色彩深度是指每个像素可以显示的颜色数(注意是可以显示的颜色数,当然实际上一个像素点只显示一个颜色),一般是用“位”或“bit”为单位来描述。位数越多,可用的颜色就越多,图像的色彩表现就越准确,但是图像的文件大小也会随着位深的增加而增大,因为在高位深的图像中,每一个像素储存了更大的颜色信息。

4.“位”的解释
计算机是以二进制的方式处理和储存信息的,因此任何信息进入计算机后都会变成1和0不同位数的组合,色彩也是如此。
例如,1位的色彩深度,在计算机中只能显示0或1,所以能够展现的色彩信息只有两种,白色或者黑色。当我们将色彩深度提升到2位时,将出现:00、01、10、11,4(2^2)种组合方式,从而产生了相对简单的黑白灰关系。色彩深度达到3位时,将带来 8 种不同的组合方式:000,001,010,011,100,101,110,111,黑白灰的过渡将会变得更加细致。由此可见,每一次位数的增加,组合方式都会带来翻倍式的上涨。当然在这里说的是黑白图像

5.图像通道
单通道:也就是通常所说的灰度图,每个像素点只有一个值表示,如果图像的深度是8bit,那么像素值为0(黑)~255(白);
三通道:也就是通过见到的彩色图,每个像素点由三个值表示,如果图像深度是8bit,那么像素值为红、绿、蓝叠加表示,各自取值为(0~255);
四通道:也就是在三通道图像的基础上加上透明度,在透明度通道里,如果图像深度为8bit,那么0就是完全透明,255是完全不透明。

6.二值图
二值图像是指每个像素点均为黑色或白色的图像,在定义上是指每一个像素点只有两种取值(黑白)的图像,即指图像上的每一个像素只有两种可能的取值或灰度等级状态。
当位深为1时,二值图像的每一个像素只有两个值0和1,其中0表示黑色,1表示白色,所以二值图一般如下所示:
在这里插入图片描述
因为二值图每个像素只有两个值,所以每个像素只需要1bit即可储存。
在灰度图里,图像的二值图就是将图像上的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出只有黑和白的视觉效果。

7.灰度图(单通道图,黑白图)
灰度图,又称灰阶图。把白色与黑色之间按对数关系分成若干等级,称为灰度。用灰度表示的图像称作灰度图。我们俗称的灰度图一般是单通道图(因为当三通道图的值都相同,图片看起来和灰度图一样,但是本质上区别于灰度图,换个说法,三通道图可以看起来是灰度图,但是单通道图只能是灰度图),相较于二值图只有1bit储存空间,单通道灰度图是由单个像素点通过8bit的灰度值(0-255)来表示,每一个像素的值范围在[0~255]之间。所以不同于二值图,灰度图的颜色更加丰富,不仅仅只有白色和黑色,还有各种灰色,一共分为256阶。例如一幅500*500像素的单通道灰度图500X500=250000个不同灰度的像素点组成。(其实可以理解二值图是灰度图的一种,但是它像素的取值只有黑和白,2bit储存的是二值图的最低要求,但是8bit灰度图里像素值只取0和255,也可以达到二值图的效果。
灰度图如下所示:
在这里插入图片描述
8.彩色图(RGB图,三通道图)
彩色图像通常由几个叠加的彩色通道构成,每个通道代表给定通道的值。我们图像处理里说的彩色图像一般指RGB图像,相较于灰色图像是单通道图像,即每个像素只有1个分量,RGB的每个像素有3个分量(也叫做3通道),由三个独立的红色,绿色和蓝色原色分量组成。所以RGB可以用来表示彩色图像。相比灰度图,RGB带有额外的色彩信息。
GRB图像如下如所示:
在这里插入图片描述
下图展示一个完整的RGB彩色图像的颜色通道分裂的例子,左边的列显示了自然颜色的孤立的颜色通道,右图显示了它们的灰度等值
在这里插入图片描述
9.矢量图
二值图,灰度图,RGB图都叫做位图,以矩阵的形式储存,矩阵的行和列决定了图像的大小,而矢量图保存的线条和图块的信息,所以矢量图形文件与分辨率和图像大小无关,只与图像的复杂程度有关,图像文件所占的存储空间较小。
矢量图的几个优点:
·图像可以无限级缩放,对图形进行缩放,旋转或变形操作时,图形不会产生锯齿效果。
·可采取高分辨率印刷,矢量图形文件可以在任何输出设备打印机上以打印或印刷的最高分辨率进行打印输出
·矢量图无限放大不模糊,而位图越放大越模糊

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_43352502/article/details/128979737