第一章引言
一.填空题
1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为_像素。
2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是__从图像到非图像的一种表示__，如图像测量等。
3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是__从图像到图像的处理__，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。
4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是虚拟图像_。
5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像重建_的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。
二、简答题
1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。
2. 什么是图像识别与理解？
3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。
4. 简述数字图像处理的至少4种应用。
5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。
解答:
1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图
像的可观察性。
③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。
④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。
⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望
获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。
2. 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望
获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上
确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出
来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。
3. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图
像的可观察性。
③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。
④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。
4. ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。
②在医学中，比如B超、CT机等方面。
③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。
④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监
控和筛选等方面。
⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。
5. ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，
这些方法在图像配准中使用较多。
②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。
第二章图像的基本概念
一.填空题
1. 量化可以分为均匀量化和___非均匀量化___两大类。
2. __采样频率__是指一秒钟内的采样次数。
3. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和___离散图像__两大类。
4. 图像因其表现方式的不同，可以分为__连续图像___和离散图像两大类。
5. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为___二值图像___、灰度图像和彩色图
像三类。
6. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、__灰度图像____和彩色图
像三类。
7. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和_彩色图像三类。
8. 采样频率是指一秒钟内的采样次数。
9. 量化可以分为均匀量化和非均匀量化两大类。
10. 采样所获得的图像总像素的多少，通常称为图像分辨率。
二.选择题
1. 一幅数字图像是：( B )
A、一个观测系统。
B、一个有许多像素排列而成的实体。
C、一个2-D数组中的元素。
D、一个3-D空间的场景。
2. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：（D ）
A、0
B、255
C、6
D、8
3. 图象与灰度直方图间的对应关系是：（B ）
A、一一对应
B、多对一
C、一对多
D、都不对
4. 下列算法中属于局部处理的是：（ D ）
A、灰度线性变换
B、二值化
C、傅立叶变换
D、中值滤波
5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（B ）
A、128KB
B、32KB
C、1MB
D、2MB
6. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（A ）
A、128KB
B、32KB
C、1MB
D、2MB
7. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，127]，则该图象的信息量为：（C ）
A、0
B、128
C、7
D、8
8. 对一幅100*100像元的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为20000bit，则图象的压缩比为：（ C ）
A、2:1
B、3:1
C、4:1
D、1:2
9. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象
的数据量为10000bit，则图象的压缩比为：（B ）
A、2:1
B、8:1
C、4:1
D、1:2
10. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图像的数据量为40000bit，则图象的压缩比为：（ A ）
A、2:1
B、3:1
C、4:1
D、1:2
三.判断题
1. 可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（T ）
2. 可以用f(x,y)来表示一个在3-D空间中的客观景物的投影。（T ）
3. 数字图像坐标系与直角坐标系一致。（ F ）
4. 矩阵坐标系与直角坐标系一致。（ F ）
5. 数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（T ）
6. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（T ）
7. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率不够高造成。（ F ）
8. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数过多造成的。（ F ）
9. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率过高造成。（F ）
10. 采样是空间离散化的过程。（T ）
四.简答题
1. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。
2. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？
3. 简述二值图像与彩色图像的区别。
4. 简述二值图像与灰度图像的区别。
5. 简述灰度图像与彩色图像的区别。
解答:
1. 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采
样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化
就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化
。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。
2. 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级
别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间
过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。
3. 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称
为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量
小的特点。
彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基
色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。
4. 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称
为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量
小的特点。
灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不
包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。
5. 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不
包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。
彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基
色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。
五.应用题
1. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
2. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
3. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
4. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
5. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
第三章图像增强
一.填空题
1. 所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行压缩，将所关心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。
2. 动态范围调整是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行压缩，将所关
心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。
3. 动态范围调整分为线性动态范围调整和_____非线性动态范围调整两种。
5. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行_____展宽_______，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。
6. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少
的灰度值进行__归并___，从而达到清晰图像的目的。
7. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少
的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。
8. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，图像增强的目的是将一幅图像
中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。
9. 我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化范围，即一幅图像中所描述的从最暗
到最亮的变化范围称为_动态范围__。
10. 灰级窗，是只将灰度值落在一定范围内的目标进行__对比度增强___，就好像开窗观察
只落在视野内的目标内容一样。
二.选择题
1. 下面说法正确的是：（B ）
A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；
B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高；
D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。
2. 伪彩色处理和假彩色处理是两种不同的色彩增强处理方法，说出下面属于伪彩色增强的
处理？（ C ）
A、将景象中的蓝天边为红色，绿草变为蓝色。
B、用自然色复制多光谱的景象。
C、将灰度图经频域高通/低通后的信号分别送入红/蓝颜色显示控制通道。
D、将红、绿、蓝彩色信号分别送入蓝、红、绿颜色显示控制通道。
3. 指出下面正确的说法：（ D ）
A、基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
B、基于像素的图像增强方法是基于频域的图像增强方法的一种。
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。
D、基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
4. 首先根据需要设计一个调色板，进而将灰度值作为调色板的索引值完成从灰度到彩色的
映射。这种伪方法称为（ B ）
A 、基于灰级窗的伪彩色方法B、基于灰度调色板的伪彩色方法
C、基于灰度变换的伪彩色方法 D 、基于区域分割的伪彩色方法
5. 指出下面正确的说法：（ D ）
①基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
②基于像素的图像增强方法是基于空域的图像增强方法的一种。
③基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像
域的方法计算复杂较高。
④基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
A、①②
B、①③
C、③④
D、②④
6. 使用同态滤波方法进行图像增强时，不包含以下哪个过程（C ）
A、通过对图像取对数，将图像模型中的入射分量与反射分量的乘积项分开。
B、将对数图像通过傅里叶变换变到频域，在频域选择合适的滤波函数，进行减弱低频和加强高频的滤波。
C、计算图像中各个灰度值的累计分布概率。
D、对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。
7. 指出下面正确的说法：（B ）
A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换。
B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种。
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。
D、基于空域的图像增强方法比基于频域的图像增强方法的增强效果好。
8. 用表示图像亮度，表示入射分量，表示反射分量，则对一幅图像可以建模为：（ A ）
A、B、
C、D、
9. 用表示图像亮度，表示入射分量，表示反射分量，则对一幅图像可以建模为
。该模型是以下哪种图像增强方法的基础？（B）
A、对比度线性展宽方法
B、同态滤波方法
C、线性动态范围调整方法
D、非线性动态范围调整方法
10. 使用同态滤波方法进行图像增强时，以下处理顺序正确的是（A ）
①通过对图像取对数，将图像模型中的入射分量与反射分量的乘积项分开。
②将对数图像通过傅里叶变换变到频域，在频域选择合适的滤波函数，进行减弱低频和
加强高频的滤波。
③计算图像中各个灰度值的累计分布概率。
④对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。
A①②④B①④②C①②③D①③②
三.判断题
1. 一幅图像经过直方图均衡化处理后，其对比度一定比原始图像的对比度提高。（F ）
2. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较集中的图像的处理效果比较明显。（T）
3. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较均衡的图像的处理效果比较明显。（F）
4. 借助对数形式的变换曲线可以达到非线性灰度动态范围的目的。（T ）
5. 借助对数形式的变换曲线可以达到线性灰度动态范围的目的。（ F ）
五.应用题
1. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
2. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
3. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
4. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
5. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
第四章图像几何变换
一.填空题
1. 图像的基本位置变换包括了图像的___平移____、镜像及旋转。
2. 图像的基本位置变换包括了图像的平移、___镜像___及旋转。
3. 最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和____错切____________。
4. 图像经过平移处理后，图像的内容___不发生__变化。（填“发生”或“不发生”）
5. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，__需要___对许多未知的数据的
估计。（填“需要”或“不需要”）
6. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，__不需要___对许多未知的数据的
估计。（填“需要”或“不需要”）
二.选择题
1. 假设是原始图像的像素点坐标；是使用公式对图像F进行变换得到
的新图像的像素点坐标。该变换过程是（B ）
A、图像镜像
B、图像旋转
C、图像放大
D、图像缩小
2. 假设是原始图像的像素点坐标；是对图像F进行旋转变换后得到新图像的像素坐标。以下哪个是正确的图像旋转公式（A ）
A 、B、
C 、D、
3. 假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N；是使用公式对图像
F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（A ）
A、图像镜像
B、图像旋转
C、图像放大
D、图像缩小
4.假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N；是使用公式对
图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（ C ）
A、图像放大
B、图像旋转
C、图像镜像
D、图像缩小
5. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（D ）
A、图像的缩小只能按比例进行。
B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，不需要计算出采样间隔。
C、图像的缩小只能按不比例进行。
D、图像的缩小是从原始图像中选择合适的像素点，使图像缩小后可以尽量保持原有图像的概貌特征不丢失
6. 关于图像放大处理，下列说法不正确的是（D ）
A 、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。
B、当放大的倍数比较大时，使用基于像素放大原理的图像放大方法会导致马赛克现象。
C、对于因放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
D 、图像的放大不会引起图像的畸变。
7. 关于图像放大处理，下列说法正确的是（A ）
A、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。
B 、图像的放大处理不需要对未知数据进行估计。
C、图像的放大只能按比例进行。
D、图像的放大不会引起图像的畸变。
8. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（B ）
A 、图像的缩小只能按比例进行。
B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，需要计算出采样间隔。
C、图像的缩小只能按不比例进行。
D、从信息处理的角度看，图像缩小与图像放大的含义一样，都需要对未知的数据进行估计。
9. 关于图像的插值，下列说法不正确的是（B ）
A、对于因图像放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
B、在使用双线性插值进行图像放大时，所有的像素的计算都不会用到单线性插值法。
C、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用均值插值法来填充。
D、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用邻近插值法来填充。
10. 中值滤波器可以：（A ）
A、消除孤立噪声；
B、检测出边缘；
C、进行模糊图像恢复；
D、模糊图像细节。
四.简答题
1. 简述直角坐标系中图像旋转的过程。
2. 如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？
3. 举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。
4. 举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。
解答:
1. （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。
（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。
（3）计算行、列坐标的平移量。
（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。
（5）对于空穴问题，进行填充。
2. （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。
（2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。(该点参见简答题3和简答题4)
3. 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.
4. 均值插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。
即：f23=(f22+f24+f13+f33)/4.
五.应用题
1. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
2. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
3. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
4. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
5. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
6. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
7. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
8.设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
9. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
10. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
五.应用题
1. 设图像为：
请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
3. 设图像为：
请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
5. 设图像为：
分别使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
6. 设图像为：
分别使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。
7. 设图像为：
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
8. 设图像为：
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
10.设图像
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
练习题 1、图像灰度量化用6比特编码时，量化等级为（ B ） A 32个 B 64个 C128个 D 256个 2.下面说法正确的是：（ B ） A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换； B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种； C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像 域的方法计算复杂较高； D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。 3、采用幂次变换进行灰度变换时，当幂次取大于1时，该变换是针对如下哪一类图像进行增强。（ B ） A 图像整体偏暗 B 图像整体偏亮 C图像细节淹没在暗背景中D图像同时存在过亮和过暗背景 4、采用模板［-1 1］T主要检测（ A ）方向的边缘。 A.水平 B.45 C.垂直 5、下列算法中属于图象锐化处理的是（ C ） A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 6、维纳滤波器通常用于（C ） A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 7、彩色图像增强时，（ C ）处理可以采用RGB彩色模型。 A. 直方图均衡化 B. 同态滤波 C. 加权均值滤波 D. 中值滤波 8、（ B ）滤波器在对图像复原过程中需要计算噪声功率谱和图像功率谱。 A. 逆滤波 B. 维纳滤波 C. 约束最小二乘滤波 D. 同态滤波 9、高通滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，将高通滤波器的转移函数加上一常数量以便引入一些低频分量。这样的滤波器叫B ）。 A. 巴特沃斯高通滤波器 B. 高频提升滤波器 C. 高频加强滤波器 D. 理想高通滤波器
第一章引言 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为___________________ 。 2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等； 二是____________________ ，如图像测量等。 3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是 ______________________ ，如图像增强等； 二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。 4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是__________________________ 。 5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中， ____________________ 的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。 解答: 1. 像素 2. 从图像到非图像的一种表示 3. 从图像到图像的处理 4. 虚拟图像 5. 图像重建 四.简答题 1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4 种。 2. 什么是图像识别与理解？ 3. 简述数字图像处理的至少3 种主要研究内容。 4. 简述数字图像处理的至少4 种应用。 5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 解答: 1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图 像的可观察性。③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。 2. 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 3. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图 像的可观察性。③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 4. ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。 ②在医学中，比如B超、CT机等方面。 ③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。 ④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。 5. ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。 ②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。
名词：*数字图像，数字图像处理，图像采样，线性拉伸，高通滤波，低通滤波，中值滤波，特征空间，图像分析，图像分割 问答题：1、设一幅图像有如图所示直方图，对该图像进行直方图均衡化，写出均衡化过程，并画出均衡化后的直方图。若在原图像一行上连续8个像素的灰度值分别为：0、1、2、3、4、5、6、7，则均衡后，他们的灰度值为多少？ 如图为一幅16级灰度的图像。请写出均值滤波和中值滤波的3x3滤波器；说明这两种滤波器各自的特点；并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域，不处理边界）。（15分） 设一幅灰度图像，其目标和背景的像素点灰度呈正态分布，灰度直方图如图所示。其中：、分 别为目标点的灰度分布密度函数、均值；、分别为背景点的灰度分布密度函数、均值。并设目标点和背景点的方差均为，目标点个数和图像总像点数的比为1:2。T是根据最小误差准则确定的最佳阈值。（15分） 试证明：
1．根据所学过的图像处理和分析方法，设计一套算法流程来实现汽车牌照的定位和数字的识别（给出设计思想即可）。 1、如图所示，A和B的图形完全一样，其背景与目标的灰度值分别标注于图中， 请问哪一个目标人眼感觉更亮一些？为什么？（10分） 选择题： 图像灰度方差说明了图像哪一个属性。（B ） A 平均灰度 B 图像对比度 C 图像整体亮度D图像细节 下列算法中属于图象锐化处理的是：( C ) A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 高通滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，将高通滤波器的转移函数加上一常数量以便引入一些低频分量。这样的滤波器叫 B 。 A. 巴特沃斯高通滤波器 B. 高频提升滤波器 C. 高频加强滤波器 D. 理想高通滤波器 ( )7.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是： a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子 d. Laplacian算子
数字图像处理期末复习题3
二、名词解释( 每小题5分,本题共20 分) 1、数字图像：指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。 数字图像处理：指用数字计算机及其它有关数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预想目的的技术. 2、8-连通的定义：对于具有值V的像素p和q ,如果q在集合N8(p)中,则称这两个像素是8-连通的。 3、灰度直方图：指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。 4、中值滤波：指将当前像元的窗口（或领域）中所有像元灰度由小到大进行排序，中间值作为当前像元的输出值。 像素的邻域 邻域是指一个像元（x，y）的邻近（周围）形成的像元集合。即{（x=p,y=q）}p、q为任意整数。 像素的四邻域 像素p(x,y)的4-邻域是:(x+1,y),(x-1,y) ,(x,y+1), (x,y-1) 三、简答题( 每小题10分,本题共30 分)： 1. 举例说明直方图均衡化的基本步骤。 直方图均衡化是通过灰度变换将一幅图象转换为另一幅具有均衡直方图，即在每个灰度级上都具有相同的象素点数的过程。 直方图均衡化变换：设灰度变换s=f(r)为斜率有限的非减连续可微函数，它将输入图象Ii(x，y)转换为输出图象Io(x，y)，输入图象的直方图为Hi(r)，输出图象的直方图为Ho(s)，则根据直方图的含义，经过灰度变换后对应的小面积元相等：Ho(s)ds=Hi(r)dr 直方图修正的例子 假设有一幅图像，共有6 4(6 4个象素，8个灰度级，进行直方图均衡化处理。 根据公式可得：s2=0.19+0.25+0.2l=0.65，s3=0.19+0.25+0.2l+0.16=0.8l，s4=0.89,s5=0.95，s6=0.98，s7=1．00 由于这里只取8个等间距的灰度级，变换后的s值也只能选择最靠近的一个灰度级的值。因此，根据上述计算值可近似地选取： S0≈1／7，s 1≈3／7，s2≈5／7，s3≈6／7，s4≈6／7，s5≈1，s6≈l，s7≈1。 可见，新图像将只有5个不同的灰度等级，于是我们可以重新定义其符号： S0’=l／7，s1’=3／7，s2’=5／7，s3’=6／7，s4’=l。 因为由rO=0经变换映射到sO=1／7，所以有n0=790个象素取sO这个灰度值；由rl=3／7映射到sl=3／7，所以有1 02 3个象素取s 1这一灰度值；依次类推，有850个象素取s2=5／7这一灰度值；由于r3和r4均映射到s3=6／7这一灰度值，所以有656+329=98 5个象素都取这一灰度值；同理，有245+1 22+81=448个象素都取s4=1这一灰度值。上述值除以n=4096，便可以得到新的直方图。 2. 简述JPEG的压缩过程，并说明压缩的有关步骤中分别减少了哪种冗余？ 答：分块－＞颜色空间转换－＞零偏置转换－＞DCT变换－＞量化－＞符号编码。颜色空间转换，减少了心理视觉冗余；零偏置转换，减少了编码冗余；量化减少了心理视觉冗余；符号编码由于是霍夫曼编码加行程编码，因此即减少了编码冗余（霍夫曼编码）又减少了像素冗余（行程编码）。 ＪＰＥＧ2000的过程：图像分片、直流电平（DC）位移，分量变换，离散小波变换、量化，熵编码。 3、Canny边缘检测器 答：Canny边缘检测器是使用函数edge的最有效边缘检测器。该方法总结如下：1、图像使用带有指定标准偏差σ的高斯滤波器来平滑，从而可以减少噪声。2、在每一点处计算局部梯度g（x,y）=[G2x+G2y]1/2 和边缘方向α（x,y）=arctan（Gy/Gx）。边缘点定义为梯度方向上其强度局部最大的点。3、第2条中确定的边缘点会导致梯度幅度图像中出现脊。然后，算法追踪所有脊的顶部，并将所有不在脊的顶部的像素设为零，以便在输出中给出一条细线，这就是众所周知的非最大值抑制处理。脊像素使用两个阈值T1和T2做阈值处理，其中T1 第一章绪论 一.选择题 1.一幅数字图像是：(B) A、一个观测系统； B、一个有许多像素排列而成的实体； C、一个2-D数组中的元素 D、一个3-D空间的场景。 提示：考虑图像和数字图像的定义 2.半调输出技术可以：(B) A、改善图像的空间分辨率； B、改善图像的幅度分辨率； C、利用抖动技术实现； D、消除虚假轮廓现象。 提示：半调输出技术牺牲空间分辨率以提高幅度分辨率 3.一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是：(A) A、256K B、512K C、1M C、2M 提示：表达图像所需的比特数是图像的长乘宽再乘灰度级数对应的比特数。 4.图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于：(A) A、图像的灰度级数不够多造成的； B、图像的空间分辨率不够高造成； C、图像的灰度级数过多造成的 D、图像的空间分辨率过高造成。 提示：平滑区域内灰度应缓慢变化，但当图像的灰度级数不够多时会产生阶跃，图像中的虚假轮廓最易在平滑区域内产生。 5.数字图像木刻画效果的出现是由于下列原因所产生的：（A） A、图像的幅度分辨率过小； B、图像的幅度分辨率过大； C、图像的空间分辨率过小； D、图像的空间分辨率过大； 提示：图像中的木刻效果指图像中的灰度级数很少 6.以下图像技术中属于图像处理技术的是：（AC）（图像合成输入是数据，图像分类输出 是类别数据） A、图像编码 B、图像合成 C、图像增强 D、图像分类。 提示：对比较狭义的图像处理技术，输入输出都是图像。 二.简答题 1.数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 2.什么是图像识别与理解？ 3.简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 4.简述数字图像处理的至少4种应用。 5.简述图像几何变换与图像变换的区别。 解答: 1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。 ②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 第六章图像的锐化处理 一.填空题 1. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。垂直方向的微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 2. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。Roberts交叉微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 3. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。Sobel 微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 4. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。Priwitt微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 5. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。Laplacian微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 6. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。Wallis 微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 7. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。水平方向的微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 8. 图像微分______________了边缘和其他突变的信息。（填“增强”或“削弱”） 9. 图像微分______________了灰度变化缓慢的信息。（填“增强”或“削弱”） 10. 图像微分算子______________用在边缘检测中。（填“能”或“不能”） 四.简答题 1. 图像中的细节特征大致有哪些？一般细节反映在图像中的什么地方？ 2. 一阶微分算子与二阶微分算子在提取图像的细节信息时，有什么异同？ 3. 简述水平方向的微分算子的作用模板和处理过程。 4. 简述垂直方向的微分算子的作用模板和处理过程。 5. 已知Laplacian微分算子的作用模板为：，请写出两种变形的Laplacian算子。解答: 1. 图像的细节是指画面中的灰度变化情况，包含了图像的孤立点、细线、画面突变等。孤 立点大都是图像的噪声点，画面突变一般体现在目标物的边缘灰度部分。 2. 一阶微分算子获得的边界是比较粗略的边界，反映的边界信息较少，但是所反映的边界 比较清晰；二阶微分算子获得的边界是比较细致的边界。反映的边界信息包括了许多的细节 信息，但是所反映的边界不是太清晰。 五.应用题 1. 已知Roberts算子的作用模板为：，Sobel算子的作用模板为： 。 设图像为： 数字图像处理 一、填空题 1、数字图像的格式有很多种，除GIF格式外，还有jpg 格式、tif 格式。 2、图像数据中存在的有时间冗余、空间冗余、结构冗余、信息熵冗余、知识 冗余、视觉冗余。 3、在时域上采样相当于在频域上进行___延拓。 4、二维傅里叶变换的性质___分离性、线性、周期性与共轨对称性、__位 移性、尺度变换、旋转性、平均值、卷积。（不考） 5、图像中每个基本单元叫做图像元素；在早期用picture表示图像时就称为 像素。 6、在图象处理中认为线性平滑空间滤波器的模板越大,则对噪声的压制越 好 ;但使图像边缘和细节信息损失越多; 反之, 则对噪声的压制不好 ,但对图像的细节等信息保持好。模板越平,则对噪声的压制越好 ,但对图像细节的保持越差;反之,则对噪声的压制不好,但对图像细节和边缘保持较好。 7、哈达玛变换矩阵包括___+1 和___—1 两种矩阵元素。（不要） 8、对数变换的数学表达式是t = Clog ( 1 + | s | ) 。 9、傅里叶快速算法利用了核函数的___周期性和__对称性。（不要） 10、直方图均衡化的优点是能自动地增强整个图像的对比度。（不要） 二、选择题 ( d )1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为： a. 0 .255 c ( c )2.采用模板［-1 1］主要检测____方向的边缘。 a.水平 b.45 c.垂直 ( c )3. 下列算法中属于图象平滑处理的是： a.梯度锐化 b.直方图均衡 c. 中值滤波增强 ( b )4.图象与灰度直方图间的对应关系是： a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 ( a )5.对一幅图像采样后，512*512的数字图像与256*256的数字图像相比较具有的细节。 a.较多 b.较少 c.相同 d.都不对 ( b )6.下列算法中属于点处理的是： a.梯度锐化 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 ( d )7.二值图象中分支点的连接数为： .1 c ( a )8.对一幅100100像元的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为40000bit，则图象的压缩比为： :1 :1 c.4:1 :2 ( d )9.下列算法中属于局部处理的是： a.灰度线性变换 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 ( b )10.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是： a.梯度算子算子算子d. Laplacian算子 第一章概述 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为__________。 5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，________________的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。 解答:1. 像素5. 图像重建 第二章数字图像处理的基础 一.填空题 1. 量化可以分为均匀量化和________________两大类。 3. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和________________两大类。 5. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为________________、灰度图像和彩色图像三类。 解答: 1. 非均匀量化 3. 离散图像 5. 二值图像 二.选择题 1. 一幅数字图像是：( ) A、一个观测系统。 B、一个有许多像素排列而成的实体。 C、一个2-D数组中的元素。 D、一个3-D空间的场景。 3. 图像与灰度直方图间的对应关系是：（） A、一一对应 B、多对一 C、一对多 D、都不对 4. 下列算法中属于局部处理的是：（） A、灰度线性变换 B、二值化 C、傅立叶变换 D、中值滤波 5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 6. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 解答:1. B 3. B 4. D 5. B 6. A 三.判断题 1. 可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（） 3. 数字图像坐标系与直角坐标系一致。（） 4. 矩阵坐标系与直角坐标系一致。（） 5. 数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（） 6. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（） 10. 采样是空间离散化的过程。（） 解答:1. T 3. F 4. F 5. T 6. T 10. T 1、马赫带效应是指图像不同灰度级条带之间在灰度交界处存在的毛边现象（√） 第三章图像几何变换 一.填空题 1. 图像的基本位置变换包括了图像的________________、镜像及旋转。 7. 图像经过平移处理后，图像的内容________________变化。（填“发生”或“不发生”） 8. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，________________对许多未知的数据的估计。（填“需要”或“不需要”） 9. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，________________对许多未知的数据的估计。（填“需要”或“不需要”） 解答:1. 平移7. 不发生8. 需要9. 不需要 █一、叙述常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点？（10分） 答．目前图像处理系统开发的主流工具为Visual C++（面向对象可视化集成工具）和MATLAB的图像处理工具箱（Image Processing Tool box）。两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。 Microsoft公司的VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发出来的Win 32程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的Microsoft 基础类库MFC对大部分与用户设计有关的Win 32应用程序接口API进行了封装，提高了代码的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC++ 6.0提供的动态链接库ImageLoad.dll支持BMP、JPG、TIF等常用6种格式的读写功能。 Microsoft公司的VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，开发出来的Win 32程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++对WIN32应用程序接口API 进行了封装，提高了代码的重用性，缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。VC++6.0提供的动态链接库imageload.dll支持BMP、JPG、TIF等六种格式的读写功能。MATLAB的图像处理工具箱MATLAB是由MathWorks公司推出的用于数值计算的有力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆脱繁杂的程序代码。MATLAB图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间，避免程序设计中的重复劳动。MATLAB图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检测、二值图像处理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB也存在不足之处限制了其在图像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有MATLAB系统的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的m文件来实现。其次，MATLAB使用行解释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形界面的处理不及C++等语言。为此，通应用程序接口API和编译器与其他高级语言（如C、C++、Java等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API支持MATLAB与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于MATLAB环境的程序，从而使其他语言的应用程序使用MATLAB。 MATLAB的图像处理工具箱MATLAB是由MathWorks 公司推出的用于数值计算的有力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能。MATLAB 图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些函数可以完成大部分图像处理工作。MATLAB图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和算法。它的缺点有：1、强大的功能只能在安装有MATLAB 系统的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的m文件来实现。2、MATLAB使用行解释方式执行代码，执行速度很慢。3、MATLAB擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形界面的处理不及C++等语言。█二、叙述常见的数字图像应用软件有哪些？各有什么特 点？（10分） 答：图像应用软件是可直接供用户使用的商品化软件。用户 从使用功能出发，只要了解软件的操作方法就可以完成图像 处理的任务。对大部分用户来说，商品化的图像应用软件无 需用户进行编程，操作方便，功能齐全，已经能满足一般需 求，因而得到广泛应用。常用图像处理应用软件有以下几种： 1）PHOTOSHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具。 PHOTOSHOP已成为出版界中图像处理的专业标准。高版 本的PHOTOSHOP支持多达20多种图像格式和TWAIN接 口，接受一般扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图像。 PHOTOSHOP支持多图层的工作方式，只是PHOTOSHOP 的最大特色。使用图层功能可以很方便地编辑和修改图像， 使平面设计充满创意。利用PHOTOSHOP还可以方便地对 图像进行各种平面处理、绘制简单的几何图形、对文字进行 艺术加工、进行图像格式和颜色模式的转换、改变图像的尺 寸和分辨率、制作网页图像等。 2）CorelDRAW：一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像 制作与设计软件。矢量式图像以几何、色彩参数描述图像， 其内容以线条和色块为主，数据量较小。CorelDraw是当今 流行的图像处理软件中为数不多的特点明显、功能强大的基 于矢量绘图的软件包。利用它，可以方便地制作精美的名片、 贺卡、书签、图书封面、广告、宣传画等作品。 3）ACDSee：快速、高性能的看图程序，是目前最享盛名 的图片浏览器。它能广泛应用于图片的获取、管理、浏览和 优化，支持BMP、GIF、JPG、TGA、TIF等超过50种常见 的图形文件格式，图片打开速度极快，可以直接查看动画 GIF，处理如Mpeg之类常用的视频文件，还可以为每一个 目录建立一个相册。ACDSee可以从数码相机和扫描仪高效 获取图片，并进行便捷的查找、组织和预览。ACDSee可以 轻松处理数码影像。 █三、傅里叶变换、加窗傅里叶变换和小波变换的时间－频 率特性有什么不同？（10分） 解：傅里叶变换使得时间信号变成了频域信号，加窗傅里叶 变换使得时间信号变成了时频信号，但是窗口是固定的，小 波变换同样变成了视频信号，但是时频的窗口是变化的。 █四、用JPEG标准，对于576行×720列的CCIR601建议分辨 率的彩色图像，其亮度分量可分割成多少个子块，而两个 色差分量可分别分割成多少子块？（10分） 解：对于576行×720列的CCIR601建议分辨率的彩色图像， JPEG将其亮度分量分割成（576/8）×（720/8）=6480块。 两个色差分量都可分割成两组：（576/8）×（360/8）=3240 块。 █五、二维傅里叶变换的分离性有什么实际意义？（10分） 解：该性质表明，一个二维傅里叶变换可由连续两次 一维傅里叶变换来实现。实现的方法如下图所示： █六、有了离散傅里叶及其快速算法FFT，为什么还要提出 离散余弦算法DCT及其快速算法？为什么许多视频国际标 准将DCT作为帧内编码的基本压缩算法？（10分） 答：在所有的变换编码方案中，离散K-L变换是最佳变换， 理论价值较高，常常作为对其他变换特性进行评价的标准。 但此变换没有快速算法，在工程应用中受到限制。在次最 佳变换算法中，DFT和DCT都是常用的变换编码方法，它们 分别有快速算法：FFT和FCT。这两种方法相比较，DFT涉及 到复数运算，而DCT是实数变换具有十分吸引人的一些特 点：它是一种实数变换，计算量较小，其变换矩阵的基向 量很好地描述了人类视觉的相关性，且对于大多数图像来 说，该变换的压缩性能很接近离散K-L变换，而且其变换矩 阵与图像内容无关，另外由于它构造对称的数据序列，避 免了在图像边界处的跳跃及所引起的Gibbs效应，并且也有 快速算法，因而得到广泛的应用。作为准最佳变换，它已 成为一些静态图像、视频压缩国际标准（或建议）中的基 本处理模块。 █七、扫描仪的光学分辨率是600×1200线，一个具有5000 个感光单元的CCD器件，用于A4幅面扫描仪，A4幅面的纸张 宽度是8.3英寸，该扫描仪的光学分辨率是多少dpi？（10 分） 解：（1）600×1200线，其中前一个数字代表扫描仪的横向 分辨率，后一数字则代表纵向分辨率。 （2）dpi是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度， 目前国际上都是计算一英寸面积内像素的多少。光学分辨 率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的 实际的光点数,是指扫描仪CCD 的物理分辨率，也是扫描仪 的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平 最大可扫尺寸得到的数值。 每一个感光单元对应一个像素。由于CCD感光单元个 数为5000， 5000/8.3＝602 (dpi) █八、直方图均衡，若一个64×64的离散图像，灰度分成8 层，其灰度rk的值和分布情况如下：请绘制该图像的直方 图，并求经过直方图均衡后的图像的直方图。 （20分） 解： █九、一图像大小为640×480，256色。用软件工具SEA （version 1.3）将其分别转成24位色BMP，24位色JPEG， GIF（只能转成256色）压缩格式，24位色TIFF压缩格式， 24位色TGA压缩格式，得到的文件大小分别为：921,654字 节；17,707字节；177,152字节；923,044字节；768,136字 节。分别计算每种压缩图像的压缩比。（10分） 解：不计算较小的文件头和彩色查找表（LTU）的数据量， 原始图像的数据量为： 640×480×1 byte=307,200 byte。 经转换后各种格式的压缩比如下： 24位色BMP格式： 307,200/921,654=0.333（增加了冗余度） 24位色JPEG格式： 307,200/17,707=17.35 GIF压缩格式： 307,200/177,152=1.73 24位色TIFF压缩格式： 307,200/923,044=0.333（增加了 冗余度） 24位色TGA压缩格式： 307,200/768,136=0.400（增加了冗 余度） █十、用JPEG标准，对于576行×720列的CCIR601建议分辨 率的彩色图像，其亮度分量可分割成多少个子块，而两个 色差分量可分别分割成多少子块？（10分） 解：对于576行×720列的CCIR601建议分辨率的彩色图像， JPEG将其亮度分量分割成（576/8）×（720/8）=6480块。 两个色差分量都可分割成两组：（576/8）×（360/8）=3240 块。 █十一、对下面的图像采用基于区域灰度差进行区域增长， 给出灰度差值 T①＝1；T②＝2；T③＝3三种情况下的分割图像。（10分） 解： 十二、用4连通或8连通准则，判断如下图像中的目标。 (10 分) 1 1 1 0 0 0 0 0 解： 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 X 1) 2) 3) 四邻域：L4 = 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 3 3 0 0 1 1 0 0 3 3 0 0 1 1 0 0 0 3 3 0 0 1 0 0 0 0 3 0 2 0 2 0 0 0 3 0 2 2 2 0 0 3 3 0 2 2 2 0 0 0 0 0 八邻域：L8 = 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 2 2 0 0 1 1 0 0 2 2 0 0 1 1 0 0 0 2 2 0 0 1 0 0 0 0 2 0 1 0 1 0 0 0 2 0 1 1 1 0 0 2 2 0 1 1 1 0 0 0 0 0 数字图像处理期末考题https://www.doczj.com/doc/de6493706.html,work Information Technology Company.2020YEAR 数字图像处理 一、填空题 1、数字图像的格式有很多种，除GIF格式外，还有 jpg 格式、 tif 格式。 2、图像数据中存在的有时间冗余、空间冗余、结构冗余、信息熵冗余、知识 冗余、视觉冗余。 3、在时域上采样相当于在频域上进行___延拓。 4、二维傅里叶变换的性质___分离性、线性、周期性与共轨对称性、__ 位移性、尺度变换、旋转性、平均值、卷积。（不考） 5、图像中每个基本单元叫做图像元素；在早期用picture表示图像时就称 为像素。 6、在图象处理中认为线性平滑空间滤波器的模板越大,则对噪声的压制越 好 ;但使图像边缘和细节信息损失越多; 反之, 则对噪声的压制不好 ,但对图像的细节等信息保持好。模板越平,则对噪声的压制越好 ,但对图像细节的保持越差;反之,则对噪声的压制不好,但对图像细节和边缘保持较好。 7、哈达玛变换矩阵包括___+1 和___—1 两种矩阵元素。（不要） 8、对数变换的数学表达式是 t = Clog ( 1 + | s | ) 。 9、傅里叶快速算法利用了核函数的___周期性和__对称性。（不要） 10、直方图均衡化的优点是能自动地增强整个图像的对比度。（不要） 二、选择题 ( d )1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为： a. 0 b.255 c.6 d.8 ( c )2.采用模板［-1 1］主要检测____方向的边缘。 a.水平 b.45 c.垂直 d.135 ( c )3. 下列算法中属于图象平滑处理的是： a.梯度锐化 b.直方图均衡 c. 中值滤波 https://www.doczj.com/doc/de6493706.html,placian增强( b )4.图象与灰度直方图间的对应关系是： a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 ( a )5.对一幅图像采样后，512*512的数字图像与256*256的数字图像相比较具有的细节。 a.较多 b.较少 c.相同 d.都不对 ( b )6.下列算法中属于点处理的是： 数字图像处理与机器视觉 2015-2016期末试卷参考答案南昌大学研究生2015,2016年第2学期期末考试试卷 试卷编号: (开)卷课程名称: 数字图像处理与机器视觉适用班级: 2015级硕士研究生姓名: 学号: 专业: 学院: 机电工程学院考试日期: 题号一二三四五六七八九十总分累分人 签名题分 10 15 15 10 20 30 100 得分 考生注意事项:1、本试卷共4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有请报告以便更换。 2、使用A4答题纸，注意装订线。 一、单项选择题(从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其 代号填在题前的括号内。每小题1分，共10分) ( b )1.图像与灰度直方图间的对应关系是: a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 ( d )2. 下列算法中属于图象平滑处理的是: a.Hough变换法 b.状态法 c.高通滤波 d. 中值滤波 ( c )3.下列算法中属于图象锐化处理的是: a.局部平均法 b.最均匀平滑法 c.高通滤波 d. 中值滤波 ( d )4. 下列图象边缘增强算子中对噪声最敏感的是: a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子 d. Laplacian算子 ( b )5. 下列算法中属于点处理的是: a.梯度锐化 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 ( d )6.下列算子中利用边缘灰度变化的二阶导数特性检测边缘的是: a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子 d. Laplacian算子 ( c )7.将灰度图像转换成二值图像的命令为: a.ind2gray b.ind2rgb c.im2bw d.ind2bw ( d )8.数字图像处理的研究内容不包括: a.图像数字化 b.图像增强 c.图像分割 d.数字图像存储 ( d )9.对一幅100?100像元的图象，若每像元用,bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后图象的压缩比为2:1，则压缩图象的数据量为: a.2500bit b.20000bit c.5000bit d.40000bit ( b )10.图像灰度方差说明了图像哪一个属性: a.平均灰度 b.图像对比度 c.图像整体亮度 d.图像细节 第 1 页 二、填空题(每空1分，共15分) l. 图像处理中常用的两种邻域是 4-邻域和 8-邻域。 2.图象平滑既可在空间域中进行，也可在频率域中进行。 3.常用的灰度内插法有最近邻元法、双线性内插法和三次内插法。 4. 低通滤波法是使高频成分受到抑制而让低频成分顺利通过，从而实现图像平滑。 5.Prewitt边缘检测算子对应的模板是和。 -1 -1 -1 -1 0 1 0 0 0 -1 0 1 1 1 1 -1 0 1 (不分先后) 6.图像压缩系统是有编码器和解码器两个截然不同的结构块组成的。 7.灰度直方图的纵坐标是该灰度出现的频率。 8.依据图象的保真度，图象编码可分为无失真(无损)编码和有失真(有损)编码两 种。 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为像素。 2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。 3. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是虚拟图像。 4. 数字图像处理包含很多方面的研究容。其中，图像重建的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。 5、量化可以分为均匀量化和非均匀量化两大类。 6. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和数字离散图像两大类。 5. 对应于不同的场景容，一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和彩色图像三类。8. 采样频率是指一秒钟的采样次数。 10. 采样所获得的图像总像素的多少，通常称为图像分辨率。 11. 所谓动态围调整，就是利用动态围对人类视觉的影响的特性，将动态围进行压缩，将所关心部分的灰度级的变化围扩大，由此达到改善画面效果的目的。 12 动态围调整分为线性动态围调整和非线性动态围调整两种。 13. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。 14. 数字图像处理包含很多方面的研究容。其中，图像增强的目的是将一幅图像中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。 15. 我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化围，即一幅图像中所描述的从最暗到最亮的变化围称为动态围。 16. 灰级窗，是只将灰度值落在一定围的目标进行对比度增强，就好像开窗观察只落在视野的目标容一样。 17. 图像的基本位置变换包括了图像的平移、镜像及旋转。 18. 最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和错切。 19. 图像经过平移处理后，图像的容不发生变化。（填“发生”或“不发生”） 20. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，需要对许多未知的数据的估计。（填“需要”或“不需要”） 21. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，不需要对许多未知的数据的估计。（填“需要”或“不需要”） 22. 我们将平面景物在投影平面上的非垂直投影称为图像的错切，该处理会是的图像中的图形产生扭变。 23. 两种典型的图像噪声是：椒盐噪声和高斯噪声。 24. 椒盐噪声的幅值基本相同，而噪声出现的位置是随机的。 25. 图像上每一点都存在噪声，但是噪声的幅值是随机分布的，这类噪声称为高斯噪声。 26. 均值滤波方法对高斯噪声的抑制效果较好。（填“高斯”或“椒盐”） 27. 中值滤波方法对椒盐噪声的抑制效果较好。（填“高斯”或“椒盐”） 28. 频谱均匀分布的噪声被称为白噪声。 29. 图像噪声可以理解为妨碍人的视觉感知，或妨碍系统传感器对所接收图像源信息进行理解或分析的各种因素，也可以理解为真实信号与理想信号之间存在的偏差。 30. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。垂直方向的微分算子属于一阶微分算子。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”） 1、 数字图像 数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像 素(pixel)。 2、 数字图像处理 指用数字计算机及其它有关数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预想H 的的技术. 3、 灰度直方图 灰度玄方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。 4、 中值滤波 屮值滤波是指将当前像元的窗口(或领域)屮所冇像元灰度由小到大进行排序，屮间值作为当前像元 的输出值。 5、 像素的邻域 邻域是指一个像元(x, y)的邻近(周围)形成的像元集合。即{ (x=p,y=q) }p> q 为任意整数。 6、 图像锐化：图像锐化是增强图象的边缘或轮廓。 7、 灰度共生矩阵：从图象灰度为i 的像元出发，沿某一方向0、距离为d 的像元灰度为j 同时出现的概率 P(i, j, 0,d),这样构成的矩阵称灰度共生矩阵。 8?无失真编码：无失真编码是指圧缩图象经解压可以恢复原图象，没有任何信息损失的编码技术。 9、像素的四邻域 像素 p (X, y)的 4-邻域是:(x+1, y), (x-1, y) , (x, y+1), (x, y-1) )1. 一幅灰度级均匀分布的图象，英灰度范禺在［0, a. 5 b. 4 c. 5.83 d. 6.24 (C )6.下列算法中属于图象平滑处理的是： a.梯度锐化 b.直方图均衡 c.中值滤波 d. Laplacian 增强 (b )7.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是： a.梯度算子 b. Prewitt 算子 c. Roberts 算子 d. Laplacian 算子 (c )8.采用模板［-1 1］主要检测—方向的边缘。 a.水平 b. 45° c ?垂直 d. 135° (d )9.-值图象中分支点的连接数为： a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 (a )10.对一幅100x100像元的图象，若每像元用8 bit 表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数 据屋为 40000bit,则图象的压缩比为： 一.填空题(每空1分，共15分) 1 ?图像锐化除了在空间域进行外.也可在 频率域 进行。 2?图像处理中常用的两种邻域是 4-邻域 和 8-邻域 。 3.直方图修正法包括 直方图均衡 和 直方图规定化 两种方法。 4?常用的灰度内插法有 最近邻元法 、 双线性内插法 和 (双)三次内插法 。 5.多年来建立了许多纹理分析法，这些方法大体可分为 统计分析法 和结构分析法两大类。 6?低通滤波法是使 高频成分 受到抑制而让低频成分 顺利通过,从而实现图像平滑。 7.Sobel (以下两个表格) 8?—般来说，釆样间距越大，图象数抓量少，质量差；反之亦然。 (7)1.灰度玄方图能反映一幅图像各灰度级像元占图像的面积比。 255］,则该图象的信息量为: a. 0 b. 255 c. 6 (b )2.图象与灰度直方图间的对应关系是： a. 一一对应 b.多对一 c ?一对多 (d )3.下列算法中属于局部处理的是： a.灰度线性变换 b.二值化 c ?傅立叶变换 (b )4.下列算法中属于点处理的是： a.梯度锐化 b.二值化 c ?傅立叶变换 d. 8 d ?都不对 d ?中值滤 波 d )5. 一曲线的方向链码为12345, 则曲线的长度为 a. 2:1 b. 3:1 c.4:l d. 1:2 2 0 0 1 2 1 3 F IJ E □ d数字图像处理复习题
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