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第3章 游戏图像处理浙江大学软件学院梁秀波Email：mailto:liangxb@cst.zju.edu.cnliangxb@cst.zju.edu.cn主要内容图像概述颜色的混合与半透明效果图像操作图像特效小结图像概述什么是图像空间的离散的数字化的描述二维区域图像概述图像表示文件格式BMP, TGA, TIFF, GIF, JPEG 等定义(Bitmap)位图图像是一块由彩色点集组成的矩形区域。DIB(Device Independent bitmap) 设备无关位图DDB(Device-Dependent Bitmaps)设备有关位图：老的Windows系统。图像概述——图像文件的解析BMP结构BMP文件头 比较简单的头信息位图信息关于数据尺寸的详细信息调色板(optional)：相当于一个查找表RGB四元组位图数据RGB象素值索引值(如果有调色板)图像文件的解析——BMP文件头图像文件的解析——位图信息图像文件的解析——RGB四元组图像文件的解析——BMP图像显示从BMP文件中载入图像数据分配内存缓冲区基于文件结构提取图像数据在屏幕上显示图像：将图像数据发送至图卡Bitblt()：块拷贝图像数据OpenGL/DirectX StretchBlt：将一个保存在DIB中的图像数据拷贝到另外一个矩形区域，带缩放。颜色的混合与半透明效果每种颜色都由红绿蓝3种基本色彩（三原色）组合而成；三原色中每一种颜色的亮度用一个8位的二进制数来表示 半透明图色彩 = 源图像色彩×（100% - 透明度）+背景图像色彩×透明度Windows API函数：AlphaBlend 图像操作全局操作对图像上的所有象素作同样的操作如：傅立叶变换、直方图统计、块拷贝、灰度转换、缩放等局部操作操作只与象素及其周围邻居的值有关如：滤波、边缘检测等图像操作——直方图表示图像中象素颜色值的分布直方图上每一点横坐标：颜色（亮度）值纵坐标：图像中具有该颜色（亮度）值的象素的数目直方图——亮度增强亮度图像象素颜色平均值用直方图进行亮度增强将每一个象素灰度值加上一个常数得到的直方图是原始直方图向正轴方向的平移直方图——提高对比度每一象素点(x,y)上的图像对比度C定义为I(x,y) - 该点象素值I - 背景亮度平均值Imax - 图像灰度最大值0 – 图像灰度最小值通过直方图提高对比度将原始图像直方图的取值范围[Xmin,Xmax]通过线性变换扩大至[0,Ymax]直方图——算术运算加:减:除:与:或:异或:图像操作——几何运算平移将图像沿坐标轴移动若干偏移量缩放整数倍放大整数倍缩小一般情况：缩放系数非整数的情况旋转 旋转矩阵R及其逆矩阵R-1图像操作——图像滤波算子图像滤波是在尽量保留图像细节特征的条件下，抑制目标图像的噪声，是图像预处理中不可缺少的操作。在对图像进行图像处理时需要注意的是：不能损坏图像的轮廓及边缘等重要信息要使图像保持清晰度图像滤波操作处理的效果的好坏将直接影响到后续的图像处理和分析的有效性和可靠性图像操作——图像滤波算子本质上实现的时候都是将某个象素的新的值用邻域象素值的加权平均计算而得。例如：边界增强算子垂直方向算子水平方向算子图像操作——图像滤波算子图像滤波算子包括：线性滤波方框滤波均值滤波高斯滤波非线性滤波中值滤波双边滤波图像操作——图像滤波算子线性滤波的图像滤波结果实际上是对原图像进行算术运算得来的，是利用算术运算实现的（可用加减乘除等算数运算实现），有固定的模板，且只有一个可确定转移函数。线性滤波是一种常用的邻域算子，像素的输出值取决于输入像素的加权和图像操作——图像滤波算子线性滤波的像素计算加权系数加权系数加权和输入像素值 图像操作——图像滤波算子非线性滤波是利用逻辑运算实现，原始数据与滤波结果数据是一种逻辑关系，如中值滤波，是通过比较设定的邻域内的灰度值大小来实现的非线性滤波操作没有固定的模板和固定的转移函数。图像操作——形态算子一组空间滤波操作用于改变二值区域的形状腐蚀：减少物体边界的象素数膨胀：增加物体边界的象素数复合方法开：腐蚀，然后膨胀闭：膨胀，然后腐蚀图像操作——形态算子图像操作——形态算子膨胀与腐蚀（Dilation, Erosion）数学形态学里面最重要的操作腐蚀将图像的尺寸减少膨胀增加图像的尺寸可以用来消除图像上小的亮斑噪声和不规则的边图像操作——形态算子腐蚀定义：物体的颜色是白，背景是黑定义腐蚀模板为将模板与图像进行加操作如果有，则结果为1，否则为0模板的效果相当于去掉物体边界处的单个象素图像操作——形态算子腐蚀4种情况：当前处理像素为1，邻域像素为1，合成像素为1；当前处理像素为0，邻域像素为1，合成像素为0；当前处理像素为0，邻域像素为1、0的混合，合成像素为0；当前处理像素为1，邻域像素为1 、0的混合，合成