1.2.3 数据编码-图像编码 ppt课件(47张ppt+视频)+教案+学习任务单+练习题-2023新人教中图版《高中信息技术》必修第一册.rar

学习任务单课程基本信息课题数据编码图像编码教科书书名：信息技术必修 1：数据与计算 出版社：人民教育出版社、中国地图出版社 出版日期：2019 年 6 月学生信息姓名学校班级学号学习目标1.理解图像编码实现过程，知道采样、量化、编码三个步骤。【信息素养】【计算思维】2.知道图像尺寸、清晰度和存储容量的影响因素，掌握图像存储容量的计 算方法，能够选择合适的工具解决图像处理的常见问题。【信息素养】【计算思维】3.认识到图像信息安全风险，尊重他人的知识版权，承担信息社会责任。【信息社会责任】课前学习任务1.准备好学生资源中的素材以及任务单。2.在 自 己 的 电 脑 中 安 装 好 Photoshop 软 件 或 者 在 线 版 Photoshop（网 址 如下:https:/ Photoshop 打开学生资源中的图像 1，通过调整图像尺寸（像素数量）、颜色位数、及存储图像格式，以改变图像文件大小。请将你操作后的结果截图放在下面：【学习任务四】去除图像不需要的文字利用 Photoshop 打开学生资源中的图像 2，通过画笔工具去除水印。请将去除水印后的截图放在下面：推荐的学习资源1图像和图形图形（Graph）和图像（Image）都是多媒体系统中的可视元素，虽然它们很难区分，但确实不是一回事。图形是矢量图（Vector Drawn），它是根据几何特性来绘制的。图形的元素是一些点、直线、弧线等。矢量图常用于框架结构的图形处理，应用非常广泛，如计算机辅助设计（CAD）系统中常用矢量图来描述十分复杂的几何图形，适用于直线以及其它可以用角度、坐标和距离来表示的图。图形任意放大或者缩小后，清晰依旧。图像是位图（Bitmap），它所包含的信息是用像素来度量的。就像细胞是组成人体的最小单元一样，像素是组成一幅图像的最小单元。对图像的描述与分辨率和色彩的颜色种数有关，分辨率与色彩位数越高，占用存储空间就越大，图像越清晰。2.常用图像格式(1)JPG/JPEG其优点为兼容性高、传输速度快、内存小。大部分的数码相机都能够拍 JPEG，它是一种有损压缩方案，可在保持较高图片质量的前提下，被压缩到原图内存的二十分之一大小，令细节和质量流失。但同时文件比较小，一些相机能够拍不同画质的 JPEG如低、中、高三种。意味着画质越高，压缩得越少，文件也会相对地大。当然，如果是出于对图片高质量的要求，JPG 格式的图片依然存在失真的情况，故而无法与 PNG 或 TIF 格式相比较。(2)TIFF TIFF 是一种灵活的位图格式，这是最常用的工业标准格式，有一些印刷商会要求 TIFF 档。使用无损格式存储图像的能力使 TIFF 文件成为图像存档的有效方法。与 JPEG不同，TIFF 文件可以编辑然后重新存储而不会有压缩损失。在后期上比较容易，但在记忆卡上占用更多空间。(3)PNGPNG“可移植网络图形格式“，是图像文件存储格式，其设计目的是试图替代 GIF 和TIFF 文件格式，同时增加一些 GIF 文件格式所不具备的特性。对于图片本身质量的减损非常低。因其能够支持压缩不失真、透明背景、渐变图像的制作要求，PNG 格式也是各大制图软件例如 PS、InDesign 输出或编辑的原始格式。PNG 文件非常适合在互联网上使用。但它也不足以用作专业印刷。(4)GIFGIF 想必也是大家一个最熟悉的图片格式。“GIF”已经变成人们心目中约定俗成的动图格式，事实上，GIF 格式的图片是分为静态和动态两种的。静态的 GIF 格式图片和 JPG格式的图片无异，而动态的 GIF 图片则是由多幅图片保存为一个图片，形成动画效果而制成的。然而，它们只能包含最多 256 种颜色，因此并不适合用在照片上，除非照片的颜色比较单一。数据编码图像编码（第五课时）课前准备2 安装图像处理软件 安装好Photoshop软件或者打开在线版Photoshop（https:/ 学生资源素材 准备好学生资源中的素材以及任务单。高中信息技术数字图像助防疫医学影像医学影像诊断诊断高中信息技术数字图像助防疫疫情图像记录疫情图像记录高中信息技术数字图像助防疫行程行程二维码二维码高中信息技术数字图像助防疫图像创作作品图像创作作品高中信息技术你遇到过这样的问题吗？影响因素？影响因素？图像质量图像质量图像显示图像显示图像大小图像大小高中信息技术计算机如何存储和处理图像？模拟图像模拟图像数字图像数字图像图像图像数字化数字化高中信息技术一、数字图像是如何形成的图像数字化的实现方式图像数字化的实现方式扫描仪扫描仪数字照相机数字照相机智能手机智能手机 连接计算机的摄像头连接计算机的摄像头高中信息技术一、数字图像是如何形成的模拟图像模拟图像数字图像数字图像图像图像采样采样设备设备采集采集高中信息技术1.图像采样图像采样图像采样在水平和垂直方向上在水平和垂直方向上分割形成矩阵分割形成矩阵34高中信息技术1.图像采样图像采样图像采样在水平和垂直方向上在水平和垂直方向上分割形成矩阵分割形成矩阵 用用多少像素多少像素描述图像描述图像图像是由许许多图像是由许许多多像素组成的多像素组成的像像 素素像素越多还是越少像素越多还是越少质量更好呢？质量更好呢？34=12高中信息技术1.图像采样图像采样图像采样34=12输入分辨率：单位输入分辨率：单位长度长度(如每厘米如每厘米)内像内像素个数素个数68=48高中信息技术一、数字图像是如何形成的模拟图像模拟图像数字图像数字图像图像图像采样采样图像图像量化量化像素矩阵像素矩阵设备设备采集采集高中信息技术2.图像量化像素属性进行分级像素属性进行分级每一级对应一个数每一级对应一个数用有限的数近似地用有限的数近似地表示连续变化的各表示连续变化的各项属性项属性图像量化图像量化像素颜色、灰度、像素颜色、灰度、亮度等属性还是亮度等属性还是连续变化的连续变化的高中信息技术2.图像量化绿色黄色4级颜色级颜色白色红色分级越多还是越少分级越多还是越少质量更好呢？质量更好呢？高中信息技术2.图像量化绿色黄色6级颜色级颜色白色橙色红色深黄高中信息技术2.图像量化6级颜色级颜色4级颜色级颜色2 2位位二进制二进制 几位几位二进制二进制？3 3位位二进制二进制高中信息技术2.图像量化黄色绿色白色橙色红色深黄000001010011100101000000010010000000填一填填一填 请在任务单中尝试请在任务单中尝试将本图像量化后的二将本图像量化后的二进制编码填写完成。进制编码填写完成。高中信息技术2.图像量化黄色绿色白色橙色红色深黄000001010011100101000000010010000000000001001001001000010010011011001000010001100100001010000010001001010000000000010010000000000101101101101000000000000101000000高中信息技术2.图像量化颜色深度：像素颜颜色深度：像素颜色所占二进制位数色所占二进制位数图像量化图像量化黄色绿色白色橙色红色深黄000001010011100101高中信息技术2.图像量化1 1位位黑白：黑白：256256阶灰度：阶灰度：8 8位位彩色彩色:16 16位、位、2424位、位、3232位等位等高中信息技术2.图像量化颜色深度：像素颜颜色深度：像素颜色所占二进制位数色所占二进制位数颜色深度越多，可颜色深度越多，可表达的色彩越丰富；表达的色彩越丰富；但存储容量也越大。但存储容量也越大。图像量化图像量化黄色绿色白色橙色红色深黄000001010011100101高中信息技术一、数字图像是如何形成的模拟图像模拟图像数字图像数字图像图像图像采样采样图像图像量化量化图像图像编码编码像素矩阵像素矩阵属性分级属性分级设备设备采集采集高中信息技术3.图像编码确立编码的方法，确立编码的方法，生成不同文件生成不同文件借助图像压缩技术借助图像压缩技术图像编码图像编码01010010100如何存储？如何存储？高中信息技术3.图像编码类型类型未压缩未压缩无损压缩无损压缩有损压缩有损压缩文件格式BMPTIFF等JPEG/JPG等存储容量相对较大不损失信息，压缩比小损失一定信息，压缩比大高中信息技术一、数字图像是如何形成的模拟图像模拟图像数字图像数字图像图像图像采样采样图像图像量化量化图像图像编码编码像素矩阵像素矩阵属性分级属性分级设备设备采集采集编码编码方法方法高中信息技术高中信息技术你遇到过这样的问题吗？影响因素？影响因素？图像质量图像质量图像显示图像显示图像大小图像大小高中信息技术二、影响图像的因素有哪些图像质量图像质量图像采样图像采样图像量化图像量化图像编码图像编码输入输入分辨率分辨率颜色深度颜色深度有损压缩有损压缩高中信息技术二、影响图像的因素有哪些图像大小图像大小图像所占存储容量图像所占存储容量=水平像素数水平像素数垂直像素数垂直像素数颜色深度颜色深度/8/8（字节）（字节）未压缩未压缩高中信息技术二、影响图像的因素有哪些例：图像尺寸为例：图像尺寸为90907272像素，颜色深度为像素，颜色深度为2424位，位，该图像所占存储容量是多大？该图像所占存储容量是多大？图像所占存储容量图像所占存储容量 =907224/8=19440B 高中信息技术二、影响图像的因素有哪些图像显示图像显示图像是由许许多图像是由许许多多的像素组成的多的像素组成的像像 素素34=12高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何提高图像质量如何提高图像质量p 影响因素：影响因素：输入分辨率等输入分辨率等颜色位数颜色位数图像文件格式图像文件格式图像质量图像质量高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何提高图像质量如何提高图像质量拍照设置拍照设置选择高像素选择高像素高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何提高图像质量如何提高图像质量保护个人保护个人信息安全信息安全高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何提高图像质量如何提高图像质量用搜索工具用搜索工具搜索可替换搜索可替换的高清图的高清图高中信息技术三、如何解决图像处理问题图像如何变清晰图像如何变清晰高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何提高图像质量如何提高图像质量AIAI图像图像放大工具放大工具高中信息技术高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何调整图像大小（存储容量）如何调整图像大小（存储容量）p 影响因素：影响因素：像素个数像素个数颜色位数颜色位数图像文件格式图像文件格式图像大小图像大小高中信息技术高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何去掉多余的文字如何去掉多余的文字p 影响因素：影响因素：像素颜色像素颜色图像显示图像显示高中信息技术高中信息技术三、如何解决图像处理问题如何去掉多余的文字如何去掉多余的文字图像显示图像显示p 影响因素：影响因素：像素颜色像素颜色尊重知识版权尊重知识版权承担信息社会责任承担信息社会责任高中信息技术四、小结与练习图像图像编码编码图像图像数字化数字化解决图像解决图像常见问题常见问题采样：形成像素矩阵采样：形成像素矩阵编码：确立编码方法编码：确立编码方法量化：像素属性分级量化：像素属性分级质量：输入分辨率、颜色深度等质量：输入分辨率、颜色深度等存储容量：像素个数、颜色位数、图像文件格式等存储容量：像素个数、颜色位数、图像文件格式等影响图像影响图像的因素的因素硬件设备配置硬件设备配置图像处理软件图像处理软件AIAI智能工具智能工具高中信息技术四、小结与练习Q1.图像数字化的实现过程图像数字化的实现过程是什么是什么？Q2.一幅一幅640320像素的像素的256阶灰度的阶灰度的BMP格式图像，其所占的格式图像，其所占的存储容量是多少？存储容量是多少？Q3.常见的图像文件格式有哪些？常见的图像文件格式有哪些？课程基本信息课题数据编码图像编码教科书书名：信息技术必修 1：数据与计算 出版社：人民教育出版社、中国地图出版社 出版日期：2019 年 6 月教学目标教学目标：1.理解图像编码实现过程，知道采样、量化、编码三个步骤。【信息素养】【计算思维】2.知道图像尺寸、清晰度和存储容量的影响因素，掌握图像存储容量的计 算方法，能够选择合适的工具解决图像处理的常见问题。【信息素养】【计算思维】3.认识到图像信息安全风险，尊重他人的知识版权，承担信息社会责任。【信息社会责任】教学重点：图像数字化的实现过程教学难点：常见图像处理问题的解决方法教学过程时间教学环节主要师生活动3分钟情境导入情境导入问题提出问题提出1.情境导入1.情境导入作为信息的载体，图像在信息社会中扮演着重要的角色。例如，此次疫情中，图像就发挥着自己的作用与价值。医学影像诊断疫情图像记录 行程二维码图像创作作品2.问题提出2.问题提出图像已成为生活中必不可少的元素。在日常使用图像时，你遇到过这样的问题吗？为什么有的图像很清楚、有的图像却很模糊？当图像大小无法满足系统使用要求时，该怎么办？如何去除图像中不需要的文字等信息？图像质量、大小和显示都与什么因素有关呢？若想知道这个问题的答案，我们首先需要了解计算机是如何存储和处理图像的。8分钟探究一：数字图像是如何形成的探究一：数字图像是如何形成的1.实现方式1.实现方式 通过扫描仪、数字照相机、智能手机和连接在计算机上的摄像头等设备，就可将实现图像的数字化。2.实现过程2.实现过程(1)图像采样 图像采样是指将模拟图像在水平和垂直方向上进行分割，形成矩阵。对图像采样后所形成的微小方格称为像素。像素是数字图像的基本单位，一副图像可看做由许多独立的像素所组成的。那么在采样是，像素个数是越多还是越少图像的质量会更好呢？学生观察两幅图像，体会不同像素个数的区别。并理解输入分辨率对于图像质量的影响。(2)图像量化图像量化是对像素属性进行分级，每一级对应一个数，从而实现用有限的数近似地表示连续变化的各项属性。以像素的属性为例，将其分为 4 级，每个像素选择这 4 级中最接近的颜色。那么分级越多还是越少，图像质量会更好呢？将 4 级和 6 级颜色进行对比，引导学生体会分级数量不同对图像质量的影响。颜色的每一个等级要用对应的二进制数字表示。以 6 级颜色为例，每个等级颜色的二进制数字如下。经过量化，每个像素的颜色属性就可以转换成对应的二进制编码。体验实践：请在任务单中尝试将本图像量化后的二进制编码填写完成。颜色深度用来表示像素颜色所占二进制位数。颜色深度越多，可表达的色彩越丰富；但存储容量也会越大。(3)图像编码确立编码方法，形成不同图像文件格式。由于图像中会存在许多的重复和冗余信息，因此在编码时可以通过压缩技术，来减少图像文件存储容量。3.小结图像编码实现过程3.小结图像编码实现过程 教师引导学生小结图像编码的实现过程，并通过微课拍照时如何生成数字图像短片进一步加深理解。5分钟探究二：影响图像的因素有哪些探究二：影响图像的因素有哪些1.影响图像质量的因素1.影响图像质量的因素提问：在图像数字化的过程中，哪些因素影响着图像的质量呢？引导学生分析多种因素共同影响着图像质量。2.影响图像大小（存储容量）的因素2.影响图像大小（存储容量）的因素提问：对于图像大小（存储容量），它的影响因素是什么呢？引导学生学习图像所占存储容量的计算方法：图像所占存储容量（未压缩）=水平像素数垂直像素数颜色深度/8（字节）例题：图像尺寸为 9072 像素，颜色深度为 24 位，该图像所占存储容量是多大？图像所占存储容量=907224/8=19440B 3.影响图像显示的因素3.影响图像显示的因素提问：对于图像显示，它的影响因素是什么呢？引导学生理解图像是由一个个独立的像素构成的，像素颜色汇总在一起就是看到的图像。7分钟探究三：如何解决图像处理问题探究三：如何解决图像处理问题1.问题 1：如何提高图像质量？1.问题 1：如何提高图像质量？(1)拍照设置选择高像素但过于清晰的图像也会带来个人信息泄露的风险，同学们要注意慎用超清图像。(2)用搜索工具搜索可替换的高清图(3)利用 AI 图像放大工具增强清晰度2.问题 2：如何改变图像大小（存储容量）？2.问题 2：如何改变图像大小（存储容量）？解决办法：利用图像处理软件或工具调整像素个数、颜色深度、图像格式（压缩方式）。演示实践：演示利用 Photoshop 调整图像尺寸、颜色位数、图像文件格式的方法，学生实践练习。3.问题 3：如何去掉图像中不需要的文字？3.问题 3：如何去掉图像中不需要的文字？解决办法：利用邻近像素颜色进行填充 演示实践：演示 Photoshop 去水印的方法，学生实践练习。虽然我们可以借助工具去掉水印等标识，但是在使用素材要尊重他人的知识版权，承担信息社会责任。2分钟小结与练习小结与练习1.回顾总结知识1.回顾总结知识2.完成小测题目2.完成小测题目Q1.图像编码的实现过程是什么？Q2.一幅 640320 像素的 256 阶灰度图像，其所占的存储容量是多少？Q3.常见的图像文件格式有哪些？课后练习课后练习Q1.图像编码的实现过程是什么？（）（单选）A.采样、量化、编码B.采集、量化、压缩C.采样、编码、压缩Q2.一幅 640320 像素的 256 阶灰度图像，其所占的存储容量是多少？Q3.常见的图像文件格式有哪些？（）（多选）A.BMP B.JPEG/JPG C.doc D.TIFF E.txt 正确答案：正确答案：1.A2.6403208/8=204800B3.ABD