1图像的获取与处理Word文档格式.docx
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8.4图像处理软件Photoshop的应用13
8.4.1主窗口与工具箱13
8.4.2基本图像变换与操作14
8.4.3图层的概念与编辑14
8.4.4Photoshop的特殊功能15
8.5文字识别OCR软件的使用19
8.5.1扫描操作及注意点19
8.5.2识别前所需注意事项21
8.5.3文稿校对23
本章习题23
本章实验24
8.1数字图象的获取方式
8.1.1数字图像库的利用
目前存储在CD-ROM光盘上和Internet网络上的数字图像越来越多，这些图像内容很丰富，图像尺寸和图像深度可选的范围也较广。
利用CD-ROM上的数字图像的特点是图像的质量完全可以满足一般用户的要求，但图像的内容也许不具备用户的创意设计。
用户可根据需要选择已有的数字图像，或再作进一步的编辑和处理。
8.1.2用绘图软件创建数字图像
目前Windows环境下的大部分图像编辑软件都具有一定的绘图功能。
这些软件大多具有较强的功能和很好的图形用户接口，还可以利用鼠标、画笔及数字感应画板来绘制各种图形，并进行色彩、纹理、图案等的填充和加工处理。
对于一些小型的图形、图标、按钮等，直接制作很方便，但还不足以描述复杂的自然景物和人像。
也有一些较专业的绘画软件，通过数字感应画板和画笔在屏幕上绘画。
这种软件要求绘画者具有一定美术知识及创意基础，而且大多基于MAC苹果机。
8.1.3用数字化设备摄入数字图像
目前可与微机相连的数字化摄入设备包括数字照相机和数字摄像机。
用这些数字设备可以直接拍摄任何自然景象，以数字格式存储。
数字照相机和摄像机都带有标准接口与微机相连，通过相关软件可以将拍摄的数字图像和影像数据转换成微机中的图像文件和影像文件。
虽然其光学性能还不能与传统照相机和摄像机相比，但由于其数字性能及其与计算机、网络化的发展相适应，其发展前景十分看好。
8.1.4用数字转换设备采集数字图像
这种方式是将模拟图像转换成数字图像数据。
影像或视频可通过视频采集卡转换，对于平面图像而言，最常用的设备是扫描仪，它可以将各种照片、平面图画、幻灯片、艺术作品等变换成不同质量的数字图像。
8.2使用扫描仪获取图像
8.2.1扫描仪的分类
常用的扫描仪包括手持式、平板式和大幅面的滚筒式三类：
一、手持式扫描仪
其扫描宽度与其本身相当，一般比较窄，性能比较简单。
手持式也有不同档次，包括黑白、灰度和彩色扫描仪，分辨率可以从几十dpi到300dpi以上。
二、平板式扫描仪
平板式也称台式，其性能比较高，可达到A4以上的扫描幅面，分辨率最高达2000dpi以上，图像深度为24位。
高质量的扫描仪还可以直接扫描负片。
图表91平板扫描仪
三、大幅面滚筒式
一般用于专业级的扫描，如广告出版业。
以ColorGetter3ProTurbo大幅面滚筒式桌面彩色扫描仪为例，其扫描幅面为29.7×
38.1厘米,分辨率达8128线。
8.2.2扫描仪的技术指标
根据扫描的原理及数字图像的指标，扫描仪的主要性能指标包括：
1）扫描幅面：
扫描幅面决定一次扫入的原始图像大小，幅面越大性能越高。
我们常见的为A4幅面。
2）二、光分辨率：
也称为光清晰度，以每英寸点数（dpi）计算。
光分辨率指扫描图像时可用的最大图像分辨率，它反映了扫描仪解析细节的能力。
分辨率越高，数字图像中可见细节也越多。
HPScanJet3c的光分辨率为600dpi。
一般来说，当每英寸的点数增加时，图像文件的质量也将提高并且尺寸也将增加。
实际扫描时分辨率的选择要根据原图的大小及需获取数字图像的尺寸而定。
3）三、扫描模式及数字图像类型：
扫描模式实际指数字图像的图像深度，由此决定数字图像色彩的类型。
无论原始图片是灰度图或彩色图，在对其扫描获取数字图像时，可把原图变化成三类数字图像：
线条图形（drawing）、半色调图（halftone）和照片（photo）。
图像类型与扫描模式或图像深度之间的关系如下表:
图像深度与扫描模式的关系
线条图
半色调图
照片图
块
状
图
细
节
普
通
精
极
垂
直
线
水
平
扩
散
16
级
灰
度
256
种
彩
色
真
黑白
1
4
8
彩色
24
图像深度与扫描模式关系
在这三种图像类型中，除了块状图以外，其它每种类型都有对应的增强清晰度选择，从“无色”、“浅的”、“一般的”、到“深的”至“极深的”。
增强清晰度是用软件算法来增强图像的细节，它对包含有许多细节的图形和线条作品很有用。
需注意的是增强清晰度并不改变图像分辨率，因此，图像文件的大小不会变化。
8.2.3扫描软件的使用
扫描仪一般通过一个专用的扫描仪接口与计算机相联，不同的扫描仪配有不同的扫描仪驱动软件，通过软件驱动程序使计算机能识别扫描仪并与之建立起通信联系。
扫描仪一般都配有相应的扫描应用软件，用户通过软件来选择扫描时的工作参数，控制扫描仪的工作，扫描软件还可以对图像作一些预处理，生成的数字图像可按不同的文件格式存贮下来。
我们下面以惠普公司生产的平板扫描仪HPScanJet3C为例，介绍扫描仪的基本原理及应用。
把要扫描的图片放置在扫描仪的玻璃板上，扫描仪提供光源给图片，通过光条和镜头将图片曝光，光线从图片上反射进扫描仪的光学系统，在此系统中不同层次的光得以处理，以数字的形式重新组合后输入计算机，最后以图像文件的形式保存在磁盘上。
在扫描仪硬件连接及软件驱动都正常后，打开扫描仪电源，把原图面朝下放置在扫描仪的玻璃板上，关上扫描盖。
运行DeskScanII软件，点按“预审”图标键，就可启动扫描仪，并在DeskScanII的显示窗口内看到扫描后的数字图像。
参数的预设完成后，可按下述的基本步骤完成扫描：
图表92DeskScanII的显示窗口
1）确定扫描区域：
点按鼠标左键，拖动选择框，选定要扫描的区域。
如果区域太小不易观察，可点按放大图标键放大扫描区域。
2）确定扫描类型，也即扫描模式。
3）选定图像分辨率：
图像分辨率可以在“特定的”菜单中定义，横向和纵向的分辨率可分别设置。
4）确定扫描比例：
用“缩放比例”调整图像的大小，在调整扫描类型、扫描路径及缩放比例时，可看见数字图像的容量在随着调整而变化着。
“统一/非统一比例”图标键用来调整水平与垂直方向的比例是否同比例变化。
而“锁定”图标键用来锁定/放开数字图像容量的大小。
当处于锁定状态时，改变选择区域的大小，则比例的百分比也随着变化，以保证图像容量的不变。
5）调整图像的明亮度与对比度：
这实际上是调整扫描的曝光时间，也可用自动曝光图标键自动调整。
6）对图像作一些预处理：
例如，用“镜像”图标键可得到原始图片的镜像；
用“黑白翻转”图标键可把图像的白色区域转换成黑色区域、黑色区域转换成白色区域。
其它一些图像预处理功能位于工具菜单栏中，预处理也可以用较专业的图像处理软件来完成。
7）扫描并保存图像文件：
点“结束”图标键或选择“文件”菜单中的“存储”或“另存为...”，可改变存储路径、文件名及文件格式保存数字图像。
扫描生成数字图像的关键是要根据不同的应用选择合适的扫描参数，参数的选取与图像文件的大小和效果有直接的关系。
例如，如果扫描图像是为了屏幕显示用，而显示器是中等分辨率256色显示，则扫描时图像不必用真彩色，图像分辨率则要根据图像显示的大小及扫描区域而定。
8.2.4扫描仪的维护和使用技巧
为了保证扫描仪的扫描质量以及扫描仪的使用寿命，我们应该在日常的使用过程中要注意一些扫描技巧和一些维护事项。
一般来说，我们可以从以下几个方面来对扫描仪进行维护：
一、要保护好光学部件
扫描仪在扫描图像的过程中，通过一个叫光电转换器的部件把模拟信号转换成数字信号，然后再送到计算机中的。
这个光电转换设置非常精致，光学镜头或者反射镜头的位置对扫描的质量有很大的影响。
因此我们在工作的过程中，不要随便地改动这些光学装置的位置，同时要尽量避免对扫描仪的震动或者倾斜。
遇到扫描仪出现故障时，不要擅自拆修，一定要送到厂家或者指定的维修站去；
另外在运送扫描仪时，一定要把扫描仪背面的安全锁锁上，以避免改变光学配件的位置。
二、做好定期的保洁工作
扫描仪可以说是一种比较精致的设备，我们平时一定要认真做好保洁工作。
扫描仪中的玻璃平板以及反光镜片、镜头，如果落上灰尘或者其他一些杂质，会使扫描仪的反射光线变弱，从而影响图片的扫描质量。
为此，我们一定要在无尘或者灰尘尽量少的环境下使用扫描仪，用完以后，一定要用防尘罩把扫描仪遮盖起来，以防止更多的灰尘来侵袭。
当长时间不使用时，我们还要定期地对其进行清洁。
清洁时，可以先用柔软的细布擦去外壳的灰尘，然后再用清洁剂和水对其认真地进行清洁。
接着我们再对玻璃平板进行清洗，由于该面板的干净与否直接关系到图像的扫描质量，因此我们在清洗该面板时，先用玻璃清洁剂来擦拭一遍，接着再用软干布将其擦干擦净。
我们在做好扫描仪的维护工作的同时，如果希望得到比较好的扫描图像质量，最好能掌握一定的扫描技巧。
因为使用同样一台扫描仪，扫描同样一幅图像，有的人扫描出来的图像质量很好，而有的人扫描出来的图像既缺乏层次，又偏色，与扫描得好的图像相比可能有天壤之别，下面就是一些扫描的技巧：
（1）确定合适的扫描方式
使用扫描仪可以扫描图像、文字以及照片等，不同的扫描对象有其不同的扫描方式。
打开扫描仪的驱动界面，我们发现程序提供了三种扫描选项，其中“黑白”方式适用于白纸黑字的原稿，扫描仪会按照1个位来表示黑与白两种像素，这样会节省磁盘空间。
“灰度”则适用于既有图片又有文字的图文混排稿样，扫描该类型兼顾文字和具有多个灰度等级的图片。
“照片”适用于扫描彩色照片，它要对红绿蓝三个通道进行多等级的采样和存储。
我们在扫描之前，一定要先根据被扫描的对象，选择一种合适的扫描方式，才有可能获得较高的扫描效果。
（2）优化扫描仪分辨率
扫描分辨率越高得到的图像越清晰，但是考虑到如果超过输出设备的分辨率，再清晰的图像也不可能打印出来，仅仅是多占用了磁盘空间，没有实际的价值。
因此选择适当的扫描分辨率就很有必要。
例如，准备使用600dpi分辨率的打印机输出结果，就以600dpi扫描。
（3）设置好扫描参数
扫描仪在预扫描图像时，都是按照系统默认的扫描参数值进行扫描的，对于不同的扫描对象以及不同的扫描方式，效果可能是不一样的。
所以，我们为了能获得较高的图像扫描质量，可以用人工的方式来进行调整参数，例如当灰阶和彩色图像的亮度太亮或太暗时，可通过拖动亮度滑动条上的滑块，改变亮度。
如果亮度太高，会使图像看上去发白；
亮度太低，则太黑。
应该在拖动亮度滑块时，使图像的亮度适中。
同样的对于其他参数，我们可以按照同样的调整方法来进行局部修改，直到自己的视觉效果满意为止。
总之，一幅好的扫描图像不必再用图像处理软件中进行更多的调整，即可满足打印输出，而且最接近印刷质量。
8.3使用数码相机获取图像
8.3.1数码相机的工作原理
一、基本工作过程
普通相机是将被摄物体发射或反射的光线通过镜头在焦平面上形成影像，并通过物理和化学方法将影像记录于卤化银感光胶片上。
拍摄后的胶卷要经过冲洗才能得到照片。
刚拍摄后操作者无法知道照片拍摄效果的好坏，也不能对拍摄得不好的照片进行删除。
一般情况下，通过暗房加工出来的照片的效果是不能再改变的。
数码照相机实质上是传统相机和电子计算机相融合的产物。
与传统相机相比，数码相机同样少不了镜头和快门，但它的“心脏”却是一个高精密度的图像处理系统，实际上就是一部小型的电子计算机。
它把进入镜头的光影图像先经过光电转换，变成电信号，然后进行数字化处理，并把处理好的图像数据储存在磁介质中。
从外观看，数码相机与普通照相机或有液晶屏显示的小型摄像机相仿，它通过液晶显示屏来取景拍摄，并可以浏览拍摄后的效果。
数码相机上有标准计算机接口和电视接口，以便数字图像传送到计算机中进一步处理，或传送到电视屏幕上显示。
数码相机内部的程序可在其液晶屏上对已有的图像进行各种显示和简单编辑。
二、主要技术指标
数码相机是在普通相机的基础上发展而来的，其技术要求有的与普通相机类似，有的则是数字部分所特有的特性，主要包括：
（1）分辨率与成像器件
分辨率是相机拍摄记录景物细节能力的度量。
一般情况下，当解像力达到每英寸100点，或分辨率达100dpi时，印刷图像看上去才能清晰锐利。
当分辨率提高到150dpi后还能察觉到图像清晰度的改进；
而分辨率达到200dpi以后，肉眼已无法察觉清晰度的改进了。
由此推算，一张10×
8英寸的图像，需要至少1000×
800的分辨率，最好能接近1500×
1200，相当于180万像素。
普通相机利用镜头和胶卷成像，胶卷的好坏将直接影响照片质量。
由于构成胶片的卤化银颗粒几乎可以记录无限范围的连续色调和色彩，因此普通相机的镜头和135彩色胶片拍出的照片清晰度可达2500线/英寸以上。
35mm底片理论上可达约3400万像素的分辨率，实际至少也有1000万以上。
数码相机主要采用电荷耦合器CCD（ChargeCoupledDevice）来捕捉影像。
CCD作为“胶卷”，是数码相机的核心，因此也就成了衡量数码相机好坏的一个重要指标。
数码相机分辨率的高低，既决定了所拍摄影像的清晰度高低，又决定了所拍摄影像文件的容量大小，还决定了图像在计算机屏幕上显示画面的大小和高质量打印输出画面的大小。
CCD电荷耦合器由众多微小的光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路组成。
光敏元件在CCD电荷耦合器表面成矩阵排列，就像一行行、一列列整齐排列放置的“小桶”，光线进行入数码相机后像雨滴样撒入各个“小桶”中，每个“小桶”代表一个像素。
快门从开启到关闭的拍摄过程，就是光敏元件感应光信号的过程。
在光线作用下，CCD可将光线强度转化为电荷的积累，再通过模数转换芯片转换成数字信号。
因此，CCD的像素越多，分辨率越高，数码相机的档次就越高。
由于数码相机的采集原理只能是亮或暗两种情况，而且CCD在较暗或较亮的光线下会丢失部分细节，这种现象称为“限幅”，并且有时很难纠正。
因此，数码相机采集图像的像素远远小于传统相机所拍摄图像的像素。
最早的数码相机分辨率只有640×
480，相当于约30多万像素。
（2）图像的存储和转换
由于数码相机依靠单个的像素点记录图像，因而造成占用存储空间比较大，导致了存储数量有限。
数码相机一般内置1-2MB内存，但大部分的数码相机均可另外加存储卡，可以无限次重复使用。
一般存储卡分为2Mb、4MB、8MB、15MB等不同容量。
2MB存储卡可存储36张标准图片（640x480）。
一般的数码相机都采用自定义的格式和一些标准图像格式来存储图像数据。
图像数据可以在配套软件的控制下，通过标准串/并行口输入到计算机中。
目前Sony数码相机采用其独有的MemoryStick作为存储介质。
这样用户不必购买其他复杂的外围设备,便可直接进行数码相机与计算机的图像数据交换。
为了能在有限的存贮空间内尽可能多地储存照片，数码相机对每张照片的数据都进行一定程度的压缩。
在存贮卡容量一定的情况下，压缩比越大，数码相机所能拍摄的照片的张数就越多。
目前数码相机主要采用了JPEG和TIFF两种格式，这两种贮存格式都比较优秀，但由于各厂家在数码相机中使用了不同的软件，最终对图像的压缩比还是存在不同。
（3）镜头
镜头作为一种光学器件，其最主要的特性指标就是焦距值。
镜头的焦距不同，能拍摄的景物广阔程度就不同，照片效果也迥然相异。
我们经常使用35毫米左右的镜头拍摄风景、纪念照，用80毫米左右的镜头拍“大头像”。
但数码相机就不太一样了,镜头上标明的焦距通常是7毫米、9毫米，在35毫米相机上都是超广角或鱼眼镜头了，而在数码相机中却只相当于35毫米相机的小广角镜头。
目前数码相机基本上都配有变焦镜头，这给使用带来了相当的便利。
由于数码相机是由CCD作为成像元件，因此很容易在现有镜头的变焦范围内加入数码变焦这一功能。
但数码变焦只是在原有视角成像的基础上，在成像后的数字影像上截取了一部分影像进行像素放大，使影像充满整幅画面，造成一种被摄体空间被压缩、物体被“拉近”的错觉。
只要把照片输入到电脑中制作时，数码变焦这一在广告中颇具吸引人的技术就“露馅”了。
在现阶段，数码相机拍摄的照片，不论在影像的清晰度、质感、层次、色彩的饱和度等方面，都无法与传统135相机拍摄的照片相媲美。
三、数码相机与普通相机的比较
数码相机与传统相机相比有着独特的优势，但目前技术上还存在许多需要改进的问题。
与普通相机相比，数码相机主要有如下一些特点：
（1）拍摄速度不同：
在按下快门即数码相机真正记录数据之前，需要等待1.5秒，这是因为数码相机要进行调整光圈、改变快门速度、检查自动聚焦、打开闪光灯等操作。
数码相机每拍摄完一张照片，要等待3至7秒才能拍摄下一张照片，这是因为数码相机要对已拍摄的照片进行图像压缩处理并存储起来，由于存储卡的存储速度较慢，故数码相机的拍摄速度，特别是连拍速度还无法达到专业摄影的要求。
（2）图像质量不同：
用传统相机拍摄的图像的分辨率远远大于CCD采集的图像像素数，而且色感和质感都远远优于数码相机。
这是数码相机的成像原理以及CCD目前的技术造成的。
（3）存储介质不同：
数码相机摄取的图像以数字方式存储在磁介质上，而传统相机的影像则是以化学方法记录在卤化银胶片上。
数码相机不需要任何胶卷，这样既省了买胶卷的钱又省了冲卷的时间，尤其对新闻摄影等时效性强的拍摄活动，能够即时拍摄、即时通过其他设备迅速传送到世界各地。
（4）输入输出方式不同：
数码相机拍摄的影像可直接输入计算机，处理后打印出来。
传统相机的影像必须在暗房里冲洗，要想进行处理必须通过扫描仪输入进计算机，而扫描得到的图像质量必然受到扫描仪精度的影响。
这样，即使它的原样质量很高，经过扫描以后得到的图像就可能差得远了。
（5）编辑处理方式不同：
由于数码相机以数字的方式存储图像数据，因此其处理方式更方便。
首先，数码图像可以在相机屏幕上直接显示出来，由此可以很直观地选择最佳构图效果，然后将最满意的图像确定下来。
打印出来的照片效果，完全与你在拍摄时看到的画面一样。
其次，根据需要进行删除和编辑。
码照相机可随时观看拍摄的结果，并将不必要的影像照片直接删除或转移至电脑进行修改，其成本和消耗几乎为零。
第三，数码图像还可以储存于软盘、光盘和硬盘之中，作为数字化图像广为使用。
数码相机的最大特点就是其数字化。
虽然目前数码相机的图像质量还不能与传统相机相比，但从一般多媒体应用的角度看还是可以达到基本要求的。
毫无疑问，从摄影技术的观点来看，新的影像记录介质及其处理、加工、传输和保存方式的出现，是对传统银盐感光技术的革命性发展，但它并不排斥常规的摄影技术。
如果数码相机在画质上能够优于传统相机的话，就像CD取代模拟唱片一样，数码相机作为以前普通相机的替代品并非不可能。
随着数码影像技术的迅速发展和数码相机价格的大幅度降低，我们将会告别卤化银时代，去迎接崭新的数码时代。
8.3.2数码相机的拍摄
本节介绍数码相机的使用以佳能的PowershotA70为样机。
在广大数码相机的拥护者中，佳能的这款相机拥有良好的口碑。
它目前的市场价位在2600元左右，拥有三倍光学变焦，320万像素的分辨率。
PowerShotA70为用户提供了12种拍摄模式，其中包括经典的手动、光圈优先、快门优先等手动模式；
同时还提供了风景、人像、夜景、运动等场景模式。
另外，PowerShotA70还支持有声电影拍摄功能，只要有足够容量的存储卡，就能一直拍下去，没有时间限制。
图表93佳能PowershotA70实物原图
佳能PowerShotA70的握持手感很舒适。
由于右手握柄处那个明显的突起，让这样一款小巧的便携式相机拥有了近似于专业机的手感。
PowerShotA70拿在手里，不必像拿其他小型相机那样小心翼翼，即便没有手带，拍摄起来也能用一只手轻松搞定。
佳能PowerShotA70的功能按钮示意图：
图表94
图表95
数码相机的简要拍摄过程如下：
（1）打开相机电源开关，使相机处于待机状态。
需要提醒一下的是，频繁的开关机很浪费电池的使用时间，大部分型号的相机在待机状态持续一段时间内，会自动进入省电模式。
（2）选择拍摄模式、取景。
以佳能这款相机为例，就有自动/程序模式/光圈优先/速度优先/手动/人像/风光/夜景/高速快门/慢速快门/全景接合/动画12种曝光模式，根据实际拍摄环境选择一种即可。
由于数码相机都有液晶屏，所以可以通过液晶屏直接取景拍摄，但是比较费电，想让相机拥有更长的待机时间，可以使用和传统相机一样的旁轴光学取景器取景。
（3）其他拍摄选项的选择。
包括相片分辨率的选择，感光度的选择，其他的如快门速度、光圈、白平衡等，在选定某种拍摄模式后，相机就会自动设置好相应的参数（手动模式除外）。
（4）按动快门拍摄。
大部分相机快门按钮采用半按加全按的方式，即按钮按下一半时相机会自动对焦，继续按下后快门释放，照片就拍好了。
8.3.3数码相机的维护和保养
数码相机就象是士兵的武器，只有在平时和使用时注意保养才能够保证在关键时刻发挥正常，因为一些最佳的拍摄机会都是意料之外的，如果这时你的相机出故障，你一定会懊悔不已。
如果保养合理，一台数码相机至少可以拍摄100，000张照片，在正常的工作环境下，相机和镜头并不需要太过于频繁的清洗，因为在清洗过程中很可能会损坏相机和镜头，因此最好是在必须清洗时再进行清洗。
不过，一定要定期检查相机的保养情况。
（1）清洗相机机身相机外部可以用一个柔软的棉绒布清洗。
打开存贮仓和电池仓的档板，用软刷或吹气球将尘土清洗干净。
如果必要的话，用酒精来擦洗相机的金属部分。
（2）清洗镜头只有在非常必要时才对镜头进行清洗。
镜头上有一点尘土并不会影响图像质量。
清洗时，用软刷和吹气球清除尘埃。
而指印对镜头的色料涂层非常有害，应尽快清除。
在不使用时，最好盖上镜头盖，以减少灰尘的入侵。
清洗镜头时，先使用软刷和吹气球去除尘
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