图像的基本属性

描述一幅图像需要使用图像的属性。图像的属性包含分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法和种类等。

1. 分辨率

我们经常遇到的分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率。

显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。早期用的计算机显示器的分辨率是0.41mm，随着技术的进步，分辨率由0.41mm→0.38mm→0.35mm→0.31mm→0.28mm一直提高到0.26mm以下。

在用扫描仪扫描彩色图像时，通常要指定图像的分辨率，用每英寸多少点（Dots Per Inch，缩写为DIP）表示。如果用300DIP来扫描一幅8″×10″的彩色图像，就会得到一幅2400× 3000个像素的图像。分辨率越高，像素就越多。

图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。图像分辨率是确定组成一幅图像的像素数目，而显示分辨率是确定显示图像的区域大小。如果显示屏的分辨率为640×480，那么一幅320×240的图像只占显示屏的1/4；相反，2400×3000的图像在这个显示屏上就不能显示一个完整的画面。

2. 像素深度

像素深度是指存储每个像素所用的位数，它也是用来度量图像的分辨率。像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。例如，一幅彩色图像的每个像素用R、G、B 3个分量表示，若每个分量用8位，那么一个像素共用24位表示，就说像素的深度为24，每个像素可以是224＝16777216种颜色中的一种。

例如，RGB 5:5:5表示一个像素时，用2个字节共16位表示，其中R、G、B各占5位，剩下一位作为属性位。在这种情况下，像素深度为16位，而图像深度为15位。

属性位用来指定该像素应具有的性质。例如在CD-I系统中，用RGB 5:5:5表示的像素共16位，其最高位（b15）用作属性位，并把它称为透明（Transparency）位，记为T。

在用32位表示一个像素时，若R、G、B分别用8位表示，剩下的8位常称为α通道（alpha channel）位，或称为覆盖（overlay）位、中断位或属性位。它的用法可用一个预乘 α 通道（premultiplied alpha）的例子说明。假如一个像素（A，R，G，B）的四个分量都用归一化的数值表示，（A，R，G，B）为（1，1，0，0）时显示红色。当像素为（0.5，1，0，0）时，预乘的结果就变成（0.5，0.5，0，0），这表示原来该像素显示的红色的强度为 1，而现在显示的红色的强度降了一半。

如果用RGB 8:8:8方式表示一幅彩色图像，就是R、G、B都用8位来表示，每个基色分量占一个字节，共3个字节，每个像素的颜色就由这3个字节中的数值直接决定，可生成的颜色数就是224＝16777216种。用3个字节表示的真彩色图像所需要的存储空间很大，而人的眼睛是很难分辨出这么多种颜色的，因此在许多场合往往用RGB 5:5:5来表示，每个彩色分量占5个位，再加1位显示属性控制位共2个字节，生成的真颜色数目为25＝32K。

3. 伪彩色（pseudo color）

伪彩色图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表（Color Look-up Table，缩写为CLUT）的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的R、G、B值，用查找出的R、G、B值产生的彩色称为伪彩色。

彩色查找表CLUT是一个事先做好的表，表项入口地址也称为索引号。例如16种颜色的查找表，0号索引对应黑色，…，15号索引对应白色。彩色图像本身的像素数值和彩色查找表的索引号有一个变换关系，这个关系可以使用Windows定义的变换关系，也可以使用自己定义的变换关系。使用查找得到的数值显示的彩色是真的，但不是图像本身真正的颜色，它没有完全反映原图的彩色。

4. 直接色（direct color）

把每个像素值分成R、G、B分量，并把每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的R、G、B强度值产生的彩色称为直接色。它的特点是对每个基色进行变换。

用这种系统产生颜色与真彩色系统相比，相同之处是都采用R、G、B分量决定基色强度，不同之处是前者的基色强度直接用R、G、B决定，而后者的基色强度由R、G、B经变换后决定。因而这两种系统产生的颜色就有差别。试验结果表明，使用直接色在显示器上显示的彩色图像看起来真实、很自然。

这种系统与伪彩色系统相比，相同之处是都采用查找表，不同之处是前者对 R、G、B分量分别进行变换，后者是把整个像素当做查找表的索引值进行彩色变换。