时间：2022-11-25 00:30:02 | 来源：信息时代
时间：2022-11-25 00:30:02 来源：信息时代
图像模型 : 图像的物理或数学表达及其在数据库中存储和加工时所采用的表示形式,或称图像类型(image type)。
数字图像具有不同的类型及不同的数据结构。按照图像数据模型及实体造型理论,图像是由像素构成,像素指图像在显示空间上能独立赋予颜色和亮度的最小单元,也是构成数字图像的最小单位。有多种特征,可用来描述图像。常见的图像特征参数有:色调或色相,指色彩所呈现出来的质的面貌;亮度或称辉度,指图像的相对亮度,是显示图像亮度的一种属性; 色度或称饱和度或色品: 是描述有色光波长的一个参数,是对颜色纯度的一种测度。此外,还有灰度、纹理、形状、空间位置等图像特征,均可用来描述图像。
一幅模拟图像经过采样和量化后,就变成数字图像,可以用M×N的矩阵来描述。如(M=N=512)的矩阵表示分辨率为512×512的图像。这样,对一幅数字图像的处理实际上就是对一个矩阵的处理。通常,根据数字图像的特性可以将其分为不同的类型,并在图像数据库中采用不同的方式来存储。
1. 图像的存储方式
在图像数据库中,图像有两种存储方式:
(1)矢量(vector)模式: 指利用图像的几何特性来描述各种图像,通常它只存储图像内容的轮廓部分,而不是存储图像数据的每一个点。如一个圆形图案,只需要存储圆心的坐标位置、半径和颜色等。矢量图形式的图像的质量与分辨率无关,将其放大(或缩小)到任意程度,都不会失真。其缺点是图像的色调及色彩变化不丰富,绘出的图像不逼真。
(2)位图(bitmap)模式: 位图也称栅格图像,是以点阵方式保存的图像,它通过许多像素点来表示一幅图像,每个像素具有颜色和位置属性。位图存储文件主要用于保存照片一类的平面静态图像,能真实细致地反映图像的层次、色彩等,位图的缺点是其文件尺寸太大,且与分辨率有关,当位图的尺寸放大到一定尺寸后,会出现锯齿现象,图像会变得模糊而失真。而且位图存储形式占用的存储空间太大,用于存储和传输图像数据库中的图像,系统的开销很大。
由于位图很容易从传统的照片、幻灯片、扫描仪或数码相机上获得,因此,目前广泛采用位图存储形式来建立数字图像数据库和进行图像数据处理。有四种常见的位图形式的数字图像: ①二值图像:像素只有1(白)、0(黑)两个值的图像,又称黑白图像。其中,还可细分出一种“灰度图像”。所谓灰度图像指包含有灰度级的图像,其图像像素不仅有1、0两个量度级,还包含有多种灰度量度级(图像灰度反映了图像中亮度的动态范围)。如像素灰度级用8bit表示,图像的灰度级就是256(28＝256)。这样,每个像素的取值就是256种灰度中的一种。如0表示黑,255表示白,从0到255亮度逐渐增加。对于灰度图像,数据中只有亮度信息,没有色彩信息。②索引图像:它将像素值直接作为索引颜色的序号,并以该序号来查找像素的实际颜色。在图像数据库中存储图像时,要将索引颜色先存储在调色板上。调色板是包含不同颜色的颜色表,每种颜色以红、绿、蓝3种颜色组合而成。调色板的单元个数与图像的颜色数一致。256色图像有256个索引颜色,相应的调色板就有256个单元。这里,索引有256(28)个。如,红=0、绿=0、蓝=0,表示图像为黑色; 红=128、绿=0、蓝=0,表示图像为暗红色: 红=0、绿=0、蓝=255,表示图像为蓝色。③RGB图像: 红绿蓝彩色图像。自然界绝大多数可见光(谱)可以用红绿蓝三色光按不同比例和强度组合而成,故称为RGB模型或加色模型。RGB模型为图像像素中红、绿、蓝三种颜色分配0～255个值,RGB图像按红、绿、蓝三色的不同比例,混合得到包含不同颜色的数字图像。亦即RGB图像不使用单独的调色板,每个像素的颜色直接通过红、绿、蓝三种颜色的分配来决定。理论上或通过扫描仪以24位模式对图像采样,可获得224种不同的颜色的RGB图像。这种像素达24位颜色深度的数字图像的颜色信息十分丰富,所表达的颜色也非常逼真,远远超出所能辨别的范围,故将其称为 “真彩色” 。而伪彩色或假彩色(pseudo-colour)指给一个图像指定不同的颜色或给单色图像着色处理。如在处理卫星遥感图像或红外线图像时,常通过改变保存在帧存储器的查找表中的数字色彩值来进行伪着色。RGB图像常用于照片、视频等图像处理,其缺点是其存储空间大,处理与存取过程较复杂。④动态图像: 又称活动图像或运动图像,由一帧帧连续的图像画面组成,如视频、动画和影片等图像。每帧图像的信息量取决于图像的大小和色彩。通常,图像的大小有64×64、512×512、1024×1024个像素等。以每秒传输24帧大小为512×512个像素的彩色动画图像为例,它需要90Mbps的带宽,显然,传输动态图像要比静态图像,需要相对固定的带宽。
2. 图像的数据格式
图像数据库中的数字图像,一般以一定的数据格式存储在磁带、磁盘和光碟等介质上,这种数据格式称为图像数据格式(image data format)。图像数据可以视为一个图像矩阵,矩阵的每一列由一个扫描行组成,它构成一个文件记录。整个矩阵构成一个文件。图像数据库中的数据格式指图像数据以文件的形式记录在存储介质上。
图像数据库中的图像数据文件的表示与组织方式称为图像的数据结构。由于图像数据的信息量十分庞大,在存储中采用什么数据结构非常重要。考虑到图像数据压缩的程度、图像运算和分析处理的方便性及有效性,在图像数据库中经常采用四元树、线性四元树和八元树等多种具有树形结构的图像数据结构。如四元树指将一颗树形结构的数字(二值)图像数据,纵横接连不断地二等分,如果被分割部分的图像中的全体像素都是“白”的或“黑”的时,这一部分不可再分割。这样得到的图像数据就是四元树的图像数据结构。类似的,如果纵横接连不断地四等分图像数据,而不是二等分,则得到的将是具有八元树的图像数据结构。
在图像数据库中,不同格式的数字图像适合不同的处理要求,有利于提高图像的处理效率。根据图像数据结构、记录图像信息的方式(位图和矢量图形)、压缩图像数据的方式的不同,图像文件可以分为多种格式(每种具有相应的扩展名)。目前,常见的图像文件格式有: BMP、TIFF、JPEG、GIF、PDF、PNG等。
在线咨询
