2．数字影像的显示硬件

    影像显示硬件的典型设置如图3．8所示。当显示某一数据内容时，计算机程序将跳到显示内存的适当位置，这个内存按逻辑分成一些比特盘（Bit plane），每个比特盘能够存贮固定数目的二进制影像像元数据，比特盘的数目决定了某一时刻可被显示的颜色数目，例如，有8个比特盘，显示颜色的数目是28或者256，显示内存一般设置在图形卡或图形板上。另外，在图形卡上还有颜色查找表，它能够把数字影像的数值转化为红、绿和蓝（R，G，B）参数，红、绿、蓝的数字信号通过数值模拟转换器最终到达监示器。每个影像像元值被转化为电压值，这个电压值决定了在监示器上某一特定位置的电子束的强度，阴极射线管（CRT）的荧光是以单个点组成的格网形式存在，每个点上的像元都有红、绿和蓝三种荧光；彩色监视器拥有三种电子枪，这三种电子枪分别激发红、绿、蓝荧光来建立影像。

    显示内存的大小和结构随图形卡不同而有较大的差异，图形卡显示内存的结构由三个数字决定，如（1024*768*8），意思是像元为1024行768列，每个像元的颜色值域为从0到28或8比特。因此，具有结构（512*512*24）的图形卡意味着每次最大可显示像元数为512行乘512例，而每个像元颜色值的变化在0到224之间。许多影像处理系统的显示内存被设置为24比特，它允许3个8比特影像同时显示，以产生彩色合成影像。

    1）颜色

    在地图和各种影像的显示时使用彩色，大大提高了空间信息的交流能力。人眼可以察觉任何细微的颜色差别，并且能够辨别颜色的结构。眼睛视网膜感光细胞有两种，一种为棒状细胞，一种为锥状细胞。锥状细胞则与颜色的辨别能力有关，根据色觉刺激理论，锥状细胞有三种，每种分别响应三元色——红、绿、蓝中的一种，而任何一种颜色都可以由红、绿、蓝三种颜色不同比例的组合而产生，人们对颜色的辨别正是通过红、绿、蓝锥状细胞对刺激反应的相对强度来实现的。彩色电视和影像监示器的工作原理与之相同，在屏幕的每一点上，红、绿、蓝三种荧光可以按不同比例的组合而存在，如果只有红色荧光被激发，点显示为红色，如果三种颜色被激发的强度相同，点显示为灰色（界于黑白之间的某种颜色）。屏幕由彩色点的格网组成，这些点共同建立一个彩色影像。

    在图3．9色彩模型中，三元色被设置在彩色立方体的三个角上。立方体下方的角，三元色强度为0，颜色为黑；横穿立方体的对角线是强度轴，范围从起点黑（R，G，B）=（0，0，0）到白（R，G，B）=（100，100，100），这里，强度以百分数来表示；立方体中任何一点的颜色都可以通过红、绿、蓝（R，G，B）三轴上的设值来描述；如（50，50，50）是暗灰色，（0．0．100）是纯蓝等等。红、绿、蓝被称之为加色，因为新的颜色都可以通过把它们加到黑色上来获得。

    减色三元色也可以在彩色立方体予以表示，它们是青色，品红色和黄色（C，M，Y），如图3．9，分布在剩余的三个角上。青由蓝和绿合成，品红色由蓝和红合成，黄由绿和红合成，染料和打印油墨用减色三元色，通过从白色中减去它们的补色来生产其他颜色。这样，在影像显示时，颜色用R、G、B来度量，在打印和绘图时，则用C、M、Y来度量，因此，加色用于影像显示设备，而减色则用于许多彩色硬拷贝设备的染料或油墨。

     RGB彩色立方体模型存在的一个问题是彩色立方体内位置的线性变化不能导致相应的人眼色彩辨别的线性变化。图3．10说明人眼对蓝色不如对绿色和红色敏感，这与人眼视网膜蓝色锥状细胞少于红色和绿色锥状细胞有关。另外一种为克服这一缺欠而建立的彩色模型是强度、色调、饱和度（IHS）模式，如图3．11所示，IHS模型与RGB彩色立方体在几何上相关，两个模型的强度轴相同，从起点的0％（黑）增加到顶部100％（白），沿强度轴的任一平面上点的位置可用极坐标来确定，这时，色调是角距离，饱和度则是距中心的距离，这样，色调变化于0～360度。强度表示颜色的亮度；增加强度减少饱和度，颜色变浅。

    IHS空间可被描绘成顶部六边形为六种纯色的锥体。

    IHS模型的主要优点是，应用色调来描述人眼对颜色的辨别要好于红、绿、蓝的组合。例如，桔色调的改变可通过改变强度使之更亮，通过改变饱和度而使之变浅；然而，在RGB空间，这种调整很难从直觉上觉察出来。在影像处理系统中，经常就用IHS模型来增强影像的颜色，然后再将影像转到RGB来显示。

    2）颜色查找表（LUT）

    显示硬件用颜色表来限定存贮在内存当中的实际颜色。最简单的彩色颜检索色查找到或调色板如表3．2和表3．3所示，每种颜色都与红、绿、蓝颜色强度相联系。在许多系统中，通过改变颜色检索表，影像的表现可立即得到改变。对于表3．3所示的颜色查找表中各项，每个像元需要28或8比特来存贮颜色数。另外，对于每个像元具有25或5比特的图形卡，颜色查找表的颜色值数被限定于0到32。每个像元有24比特的影像显示系统，能够同时显示3个8比特影像，就需要3个颜色查找表。

    当某个制图影像在影像监示器上显示时，不论其数据类型是栅格像元、多边形、线状、点状还是注记，其不同类型数据的颜色都是由一个颜色查找表来控制和设置的。黑白调色板包括一系列灰色值（由等强度的红、绿、蓝组成），通常叫做灰色调（Greytones），经常用来描述线状结构，如地物边界、交通路线等。

    　
　　本文标题：影像地图的输出－可视化与空间查询(2)
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