数字图像基础

色彩的三特性：

1. 亮度（与光通量相关）

2. 色调

3. 饱和度（色调的深浅程度）

真彩图像

像素值直接表示了颜色属性的彩色图像称为真彩图像。位深度为24。

伪彩图像

伪彩图像是指像素值不直接表示颜色值本身而是表示了颜色在调色板中索引的彩色图像。

数字图像相关概念

1、数字图像

数字图像（digital images）是用二维像素矩阵表示的图像。

2、像素

把构成数字图像的基本元素称为像素（pixel），是图像平面中特定位置上的一个点，具有一定的颜色属性。

3、位深度

表示像素颜色属性值的比特数称为位深度，或称图像深度。

数字图像的像素格式

（1）RGB555

采用小端序存储到地址空间中。

（2）RGB565

（3）RGB888

BMP 图像

BMP（Bitmap，位图）图像又称位图图像，是Microsoft、IBM等公司制定的图像文件标准。BMP文件中图像数据是以非常自然的位映射方式存储的，并且没有被压缩（绝大多数情况下如此），所以，BMP文件是最基本的图像文件。

图像文件的格式：

位图数据

位图数据(bitmap data)：就是图像数据，如图所示全部为图像数据，图像的像素点存储顺序是从左到右，从下倒上进行存储的，所以左下角的像素为第一个存储，右上角的像素为最后一个存储。

图像在内存中是倒立存储。

位图数据的存储方式

1. Top-down存储模式

2. Bottom-up存储模式

图像每行像素所占字节，不能被4整除时，自动补齐值为0的字节，直到能被4整除。

如图所示，一行有三个像素，每个像素占3个字节，共9个字节，不能被4整除，所以要再补充3个值为0的字节，才能被4整除：

位图数据(bitmap data)	补0字节

GIF图像

GIF文件采用了第二类字典编码算法LZW来压缩图像数据

图像压缩标准:JPEG

JPEG整个压缩过程基本上遵循以下步骤：

• 把数据分为“重要部分”和“不重要部分”

• 滤掉不重要的部分

• 保存

对原始图像信息进行JPEG编码的过程就分为两大步：

第一步，去除视觉上的多余信息，即空间冗余度；——采用有损压缩的方式

第二步，去除数据本身的多余信息，即结构冗余度。——采用无损压缩的方式（比如：熵编码等）

JPEG标准包括两种基本压缩算法：

一种是以离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）为基础的有损压缩方法；

另一种是以预测技术为基础的无损压缩方法。

JPEG压缩出现损失出现在量化过程。

JPEG算法整个编码过程大致分成三步：

第一步，使用正向离散余弦变换（forward discrete cosine transform，FDCT）将图像数据从空间域变换成频率域表示的图像。

第二步，使用量化表对变换后的数据（又称DCT系数）进行量化，这实际上是利用人类视觉系统对高频成分欠敏感而丢失一些信息的过程。（去掉一部分图像的高频部分）

第三步，使用差分脉冲编码调制、行程压缩算法和霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。

JPEG压缩的编解码互逆过程：

直流系数：使用差分脉冲调制编码（DPCM）

交流系数：使用行程编码（RLE）——Z字型编排尽可能形成较多连续的0，从而方便行程编码

然后使用熵编码（霍夫曼编码）进一步压缩

最后组成位数据流