4.1　數字圖像處理概述

計算機中的圖像可以分為位圖和矢量圖兩種類型。比如，Photoshop（以下簡稱PS）和Adobe Illustrator（以下簡稱AI）分別是典型的處理位圖和矢量圖的軟件。下面先來了解位圖和矢量圖的概念，以及像素與分辨率的關系，為學習圖像處理打下基礎。

4.1.1　認識位圖

位圖也叫點陣圖、柵格圖像、像素圖，它是由像素（Pixel）組成的，在PS中處理圖像時，編輯的就是像素。在PS中，打開一幅圖像，使用“縮放工具”在圖像上連續單擊，直到該工具上的“+”號消失，圖像放至最大，畫面中會出現許多彩色的小方塊，它們便是像素，如圖4-1所示。

使用數碼照相機拍攝的照片、掃描儀掃描的圖片以及在計算機屏幕上抓取的圖像等都屬于位圖，其特點是可以表現色彩的變化和顏色的細微過渡，產生逼真的效果，并且很容易在不同的軟件之間交換使用。但是在保存時，位圖需要記錄每一個像素的位置和顏色值，因此占用的存儲空間也較大。

另外，由于受到分辨率的制約，位圖包含固定數量的像素，在對其縮放或旋轉時，PS無法生成新的像素，它只能將原有的像素變大以填充多出的空間，產生的結果往往會使清晰的圖像變得模糊，也就是通常所說的圖像變虛了。如圖4-2所示，A為原圖像，B為放大一些后的局部圖像，圖像已經變得模糊。

4.1.2　認識矢量圖

矢量圖也叫向量圖，就是縮放不失真的圖像格式。例如，矢量圖如同繪制在質量非常好的橡膠膜上的圖，無論對橡膠膜進行何種的長寬等比成倍拉伸，畫面依然清晰，不會看到圖形最小單位。

矢量圖的優點是，輪廓的形狀更容易修改和控制，但是對于單獨的圖像，其在色彩變化上的實現沒有位圖方便。另外，支持矢量格式的應用程序沒有支持位圖的應用程序多，很多矢量圖形都需要專門設計的程序才能瀏覽和編輯。矢量圖形與分辨率無關，可以將它們縮放到任意尺寸，可以按任意分辨率打印，而且不會丟失細節或降低清晰度。因此，矢量圖最適合表現醒目的圖形。如圖4-3所示，A為原圖像，B為放大后的局部圖像，圖像依然很清晰。

【實例分析4-1：位圖轉化為矢量圖（見圖4-4）】

現實中人們經常看見好看的圖片或者logo等，隨手用手機或者其他設備照下來試圖編輯進其他素材里，這個時候會發現這個圖片是位圖模式，會出現分辨率低或者放進其他圖片里面不清晰的問題，這個時候可以通過Photoshop將位圖轉化為矢量圖。

步驟1：將素材導入Photoshop，如圖4-5所示。

步驟2：針對畫面中的黑色部分執行“選擇”→“色彩范圍”命令，如圖4-6所示。

步驟3：執行“反選”命令（Ctrl+Shift+I），將logo主體部分選出，如圖4-7所示。

步驟4：在“路徑”面板中執行從選區生成工作路徑，如圖4-8所示。

步驟5：執行“編輯”→“定義自定形狀”命令，為形狀命名，如圖4-9所示。

步驟6：新建圖層，在自定義形狀工具中的自定義形狀中找到剛剛存儲的“APVP”圖樣，選擇前景色為黑色，將其繪出，得到矢量圖形，如圖4-10所示。

將位圖轉化為形狀存儲進自定義形狀里，這樣以后就可以方便使用，并且為矢量圖形了。

4.1.3　像素與分辨率

像素是組成位圖圖像的最基本元素。每一個像素都有自己的位置，并記載著圖像的顏色信息。一個圖像包含的像素越多，顏色信息越豐富，圖像的效果也就越好，但文件也會隨之增大。

分辨率是指單位長度內包含的像素點的數量，它的單位通常為像素/英寸（ppi），如72ppi表示每英寸包含72個像素點。分辨率決定了位圖細節的精細程度，通常情況下，分辨率越高，包含的像素越多，圖像也就越清晰。

像素和分辨率是兩個密不可分的重要概念，它們的組合方式決定了圖像的數據量。在打印時，高分辨率的圖像要比低分辨率的圖像包含更多的像素，因此，像素點更小，像素的密度越高，所以可以重現更多的細節和更細微的顏色過渡效果。

雖然分辨率越高，圖像的質量越好，但是也會增加占用的存儲空間，只有根據圖像的用途設置適合的分辨率才能取得最佳的使用效果。

4.1.4　圖像處理軟件

圖像處理軟件是指工作在特定平臺下的圖像顯示、運算和編輯工具。圖像處理軟件的主要作用是重新解釋并顯示文件數據，按照所提供的虛擬工具（畫筆、噴槍、橡皮等）對圖像進行諸如拼合、調整色彩等工作，并可將修改和處理后的結果保存輸出。圖像處理軟件一般主要處理像素類圖像，常見的圖像處理軟件有PS及其簡化版Photoshop Elements、JASC Paint Shop pro等。

PS（見圖4-11）是業界最為流行的專業圖像處理軟件，具有豐富的特性和強大的功能。另外，由于其強大的影像和開放的接口，也使得眾多廠商為其設計了功能豐富的插件。插件（Plug-in）是一種獨立安裝的圖像處理軟件，它一般不能脫離PS單獨運行，借助對PS本身功能的創造性運用，插件通常可以更直觀高效地完成許多PS本身不具備的運算功能和效果。

4.1.5　圖像處理特點

計算機在問世之初只是作為科研機構進行科學計算的工具，體積龐大、價格昂貴、使用復雜是其特點。到20世紀50至70年代，一些科學家像Noll、Harman、Knowton以及Nake等利用計算機程序語言從事計算機圖形圖像處理的研究，研究的主題多是圖形形成原理的探索。例如，如何編程使得計算機的二進制代碼能夠表現為一條弧線或是一個三角形等簡單的幾何圖形。70年代，伴隨著個人計算機的出現，計算機的體積縮小許多，價格亦降低許多，平面圖像技術也逐步成熟，使有興趣從事計算機藝術創作的人有更多的機會，不用編寫煩瑣的代碼程序就能隨心所欲地進行藝術創作。在80年代的10年中，隨著計算機的發展推廣，計算機桌上排版（Desk Top Publishing，DTP）和數字印前行業（Prepress）得以迅速發展，使計算機的輸出展現出新的面貌。通過專業的設備，圖像自計算機直接輸出的精度、準確和美觀的程度，幾乎可以同照片媲美，甚至在某些方面遠遠超出照片的效果。數字圖像處理具有以下顯著特點：

①處理信息量大，對計算機的計算速度.存儲容量等要求高。

②占用頻帶較寬，與語言信息相比，占用的頻帶要大幾個數量級。

③數字圖像中各個像素不是獨立的，其相關性大。

④數字圖像處理后的圖像受人為因素影響大。

【實例分析4-2：存儲容量】

存儲容量是指存儲器可以容納的二進制信息量，用存儲器中存儲地址寄存器MAR的編址數與存儲字位數的乘積表示。

每一千個字節稱為1KB，注意，這里的“千”不是我們通常意義上的1000，而是指1024，即1KB=1024B。但如果不要求嚴格計算的話，也可以近似地認為1K就是1000。每1024個KB就是1MB（同樣這里的K是指1024），即1MB=1024KB=1024×1024B=1048576B。如果不精確要求的話，也可認為1MB=1000KB=1000000B。

另外需要注意的是，存儲產品生產商會直接以1GB=1000MB，1MB=1000KB，1KB=1000B的計算方式統計產品的容量，這就是為何買回的存儲設備容量達不到標稱容量的主要原因。