遥感与数字图像处理基础知识
一、名词解释：
数字影像：数字图像指用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续、以离散数学原理表达的图像。
空间域图像：由图像像元组成的空间
频率域图像：以空间频率（即波数）为自变量描述图像的特征
图像采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样
灰度量化：将像素灰度值转换为整数灰度级的过程
像素：数字图像最基本的单位是像素，像素是A/D转换中的取样点，是计算机图像处理的最小单元，每个像素具有特定的空间位置和属性特征
二、填空题：
1、光学图像是一个_____二维的连续的光密度______ 函数。
2、数字图像是一个_____二维的离散的光密度______ 函数。
3、光学图像转换成数字影像的过程包括________采样和量化_______ 等步骤。
4、一般来说，采样间距越大，图像数据量___越少_____，质量_____越差_____；反之亦然。
5、遥感分类中按遥感平台可分为＿＿航天遥感＿＿、＿＿航空遥感＿＿和＿＿地面遥感＿＿。按传感器的探测波段可分为：＿＿可见光遥感＿＿＿、＿＿红外遥感＿＿＿和＿＿微波遥感＿＿。按工作方式可分为：＿＿主动遥感＿＿＿和＿＿被动遥感＿＿。
6、遥感机理是通过利用＿＿传感器＿＿主动或被动地接受地面目标＿＿太阳辐射的反射＿＿或＿＿自身反射＿＿的＿＿电磁波＿＿，通过＿＿非接触传感器＿＿所传递的信息来识别目标，从而达到＿＿遥测目标地物的几何与物理特性＿＿的目的。
7、黑体的性质是吸收率为＿1＿＿，反射率为＿0＿＿。
8、水体的反射主要集中在＿＿蓝绿＿＿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。
9、常见的遥感平台有＿＿地面平台＿＿、＿＿航天平台＿＿、＿＿航空平台＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿宇航平台＿＿等。
10、通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，通过率较高的波段称为＿大气窗口＿＿。
11、ETM的全称是＿＿（Enhanced Thematic Mapper）增强型专题制图仪＿＿。
12、数字图像处理的主要内容有＿＿图像增强＿＿、＿＿图像校正＿＿、＿＿信息提取＿＿等。
13、电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，便构成了电磁波谱，电磁波谱以频率从高到低排列，可以划分为射线、X射线、＿＿紫外线＿＿＿＿、＿＿可见光＿＿＿＿、＿＿＿红外线＿＿＿、＿＿＿微波＿＿＿、无线电波。
三、不定项选择题：(单项或多项选择)
1、数字图像的________。
①空间坐标是离散的，灰度是连续的②灰度是离散的，空间坐标是连续的
③两者都是连续的④两者都是离散的
2、采样是对图像________。
①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化
3、量化是对图像________。
①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。
4、图像数字化时最佳采样间隔的大小________。
①任意确定②取决于图像频谱的截止频率③依据成图比例尺而定。
5、图像灰度量化用6比特编码时，量化等级为________。
①32个②64个③128个④256个
6、BSQ是数字图像的________。
①连续记录格式②行、波段交叉记录格式③像元、波段交叉记录格式。
7、数字图像的优点包括________。
①便于计算机处理与分析②不会因为保存、运输而造成图像信息的损失
③空间坐标和灰度是连续的
8、绝对黑体的＿＿＿。
①反射率等于1 ②反射率等于0③吸收率等于1 ④吸收率等于0
9、大气窗口是指＿＿＿。
①没有云的天空区域②电磁波能穿过大气层的局部天空区域
③电磁波能穿过大气的电磁波谱段④没有障碍物阻挡的天空区域。
10、TM专题制图仪有＿＿＿。
①4个波段②6个波段③7个波段④9个波段
四、问答题：
1、怎样才能将光学影像变成数字影像？
具体来说，就是把一幅将模拟图像经过采样和量化，以二维的数字阵列记录其能量分布，即为数字图像
2、模数变换的两个过程：采样和量化，分别是什么含义？
3、什么是空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率？
空间分辨率：是遥感图像上能详细区分的最小单元的尺寸或大小
光谱分辨率：是传感器记录的电磁光谱中特定波长的范围和数量
时间分辨率：对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为时间分辨率
辐射校正
一、名词解释：
1、辐射误差：传感器所得到的目标测量值与目标的光谱反射率或光谱亮度等物理量之间的差值称为辐射误差
2、辐射校正：消除图像数据中依附在辐亮度中的各种失真的过程称为辐射校正
二、问答题：
1、辐射误差产生的主要原因是什么?
①传感器本身的性能引起的辐射误差
②大气的散射和吸收引起的辐射误差
③地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差
2、因大气辐射引起的辐射误差，其相应的校正方法有哪些?
①基于辐射传输方程的大气校正
②基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正
③利用特殊波段进行大气校正
3、太阳高度和地形校正的目的是什么？
太阳高度校正：将不同太阳高度角照射下的图像数据的像元亮度值，标准化到假设太阳在天顶时的像元亮度值。
日地距离校正：用于标准化地球和太阳间的距离的季节变化
几何校正
一、填空题：
1、多项式拟合法纠正中，项数N与其阶数n的关系＿＿＿＿＿＿＿6n＿＿＿＿＿＿＿。
2、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求，一次项最少需要＿3＿个控制点，二次项最少项需要＿6＿个控制点，三次项最少需要＿10＿个控制点。
二、不定项选择题：(单项或多项选择)
1、通过多项式进行几何校正时，需要在待校正图像与参考图像之间选择同名控制点，其选取原则包括________。
①易于识别并且不随时间变化的点，如道路交叉点、河流拐弯处、水域的边界、机场等
②特征变化大的地区应多选些
③图像边缘部分要选取控制点，以避免外推
④同名控制点要在图像上均匀分布
2、多项式纠正用一次项时必须有＿＿＿。
①1个控制点②2个控制点③3个控制点④4个控制点
3、多项式纠正用二次项时必须有＿＿＿。
①3个控制点②4个控制点③5个控制点④6个控制点
4、多项式纠正用一次项可以改正图像的＿＿＿。
①线性变形误差②非线性变形误差③前两者
四、问答题：
1、说明遥感图像几何变形误差的主要来源。
①传感器成像方式引起的图像变形
②传感器外方位元素变化的影响
③地形起伏引起的像点位移
④地球曲率引起的图像变形
⑤大气折射引起的图像变形
⑥地球自转的影响
2、试述多项式纠正法纠正卫星图像的原理和步骤。
原理：
a回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟
b把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果
c把原始图像变形看成是某种曲面，输出图像作为规则平面。从理论上讲，任何曲面都能以适当高次的多项式来拟合。用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系.
步骤：
a确定纠正的多项式模型
b选择若干个控制点，利用有限个地面控制点的已知坐标，解求多项式的系数
c将各像元的坐标代入多项式进行计算，便可求得纠正后的坐标
d位置进行变换，变换的同时进行灰度重采样
e对结果进行精度评定
3、几何校正中常用的灰度重采样方法有哪三种？
①最邻近像元采样法
②双线性内插法
③双三次卷积重采样法
图像增强
一、名词解释：
灰度直方图：是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率
线性拉伸：采用线性或分段线性的函数改善图像对比度
平滑：为了抑制噪声、改善图像质量所做的处理称为图像平滑
锐化：是增强图像的边缘或轮廓的处理
滤波：是把某种信号处理成为另一种信号的过程。
高通滤波：保留图像高频部分削弱低频部分的处理起锐化作用
低通滤波：保留图像低频部分抑制高频部分的处理起平滑作用
植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，能够提取植被的算法称为植被指数
中值滤波：对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用中值代替窗口中心像素的原来灰度值
二、填空题：
1、低通滤波是使____高频分量___受到抑制而让____低频分量____顺利通过，从而实现图像平滑。
2、高通滤波是使___低频分量____受到抑制而让____高频分量____顺利通过，从而实现边缘增强。
3、空间滤波是以重点突出图像上的某些特征为目地的采用空间域中的邻域处理方法，主要包括___平滑____和___锐化____。采用的计算方法是___卷积____运算。
3、平滑的作用是，图像中某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”），采用平滑的方法减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。具体方法有__空间域图像平滑___和__频率域图像平滑__。
7、在IHS色彩空间中，颜色的性质由＿色度＿、＿明度＿、＿饱和度＿来描述。
8、遥感图像的增强处理包括＿＿空间域＿＿、＿＿频率域＿＿、＿＿彩色增强＿＿、＿＿图像的代数运算＿＿等。
9、遥感图像的大气校正中，常用的方法有＿黑暗象元法＿、＿不变目标法＿、＿直方图匹配法＿。
10、HIS中的H指＿色度＿，I指＿明度＿，S指＿饱和度＿。
三、不定项选择题：(单项或多项选择)
1、以下属于局部处理的操作的是_______。
①灰度线性变换②二值化③傅里叶变换④中值滤波
2、图像与灰度直方图间的对应关系是_______。
①一一对应②多对一③一对多④都不对
3、以下不属于图像运算的有_______。
①差值运算②比值运算③植被指数④密度分割
4、假定像元亮度随机分布时，直方图应是正态分布的。以下情况均是图像对比度较小，图像质量较差的反映。
1）峰值偏向亮度坐标轴左侧，则图像___①____。
2）峰值偏向坐标轴右侧，则图像___②____。
3）峰值提升过陡、过窄，则图像的__③_____。
①偏暗②偏亮③亮度值过于集中
5、为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。锐化后的图像已不再具有原遥感图像的特征而成为边缘图像。几种常用的锐化算子包括_______。
①罗伯特梯度②Sobel梯度③Laplacian算子④Prewitt梯度
6、计算植被指数（如NDVI）主要使用以下哪两个波段_______。
①紫外波段和蓝光波段②紫外波段和绿光波段
③红光波段和绿光波段④红光波段和近红外波段
四、问答题：
1、图像增强的主要目的是什么?包含的主要内容有哪些?
目的：提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判断或作进一步的处理
内容：对比度变换、图像滤波、色彩变换、图像运算
2、图像锐化处理有几种方法?
线性锐化滤波器、梯度法、罗伯特梯度、Prewitt和Soble梯度、Laplacian算子
3、图像平滑处理有几种方法？
均值滤波、中值滤波、高斯低通滤波、梯度倒数加权法
4、图像处理中常用的两种邻域是？
4-领域、8-领域
5、伪彩色增强与假彩色增强有何异同点？
前者使用的数据是单色波段图像，后者使用的数据是多波段图像
伪彩色增强是对一幅灰度图像经过三种变换得到三幅图像，进行彩色合成得到一幅彩色图
像；假彩色增强是对一幅彩色图像进行处理得到与原图像不同的彩色图像；主要差异在于处理对象不同。相同点是利用人眼对彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特点，将目标用人眼敏感的颜色表示。
6、请举出2种常用的植被指数，并说明如何计算?
比值植被指数：RVI=IR/R
差值植被指数：DVI=IR-R
归一化植被指数：NDVI=（IR-R）/（IR+R）
7、设计一个线性变换函数，使得亮度值0～15图像拉伸为0～30，写出灰度变换方程。
8、设计一个线性变换函数，使得线性变换前图像亮度范围xa为a1～a2，变换后图像亮度
范围xb为b1～b2，变换关系是直线，写出灰度变换方程。
9、下图为一个3*3的图像窗口，1）试问经过中值滤波后，该窗口中心像元的值，并写出计算过程。2）采用均值滤波后，该窗口中心像元的值，请写出滤波模板与计算过程。
图像分类
一、名词解释：
监督分类：事先已经知道类别的部分信息（即类别的先验知识），对未知类别的样本进行分类的方法
非监督分类：在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并（将相似度大的像元归为一类）的方法
特征空间：假设图像有k个波段，则（i，j）位置的像素在每个波段上的灰度值可以构成表示为x=（x1，x2，x3。。。xk）^T包含的k维空间称为特征空间
二、填空题：
1、根据人参与程度不同，遥感图像的计算机分类方法包括___监督____分类和__非监督_____分类。
三、不定项选择题：
1、同类地物在特征空间聚在＿＿＿。
①同一点上②同一个区域③不同区域
2、标准化距离大可以说明＿＿＿。
①类间离散度大，类内离散度也大②类间离散度小，类内离散度大
③类间离散度大，和/或类内离散度小④类间离散度小，类内离散度也小
3、监督分类方法是＿＿＿。
①先分类后识别的方法②边学习边分类的方法③人工干预和监督下的分类方法
四、问答题：
1、主要的监督分类算法有哪些？
①最小距离分类法
②最近邻分类算法
③平行六面体分类法
④最大似然分类法
2、主要的非监督分类算法有哪些？
K-Means法、ISODATA法
3、ISODATA法的中文全称？它同K-means方法的主要区别在哪里？
迭代式自组织数据分析算法
4、监督分类和非监督分类是最常用的遥感图像分类方法，请通过填写下表比较这两种分类方法。
监督分类非督分类
是否需要训练区是否
主要步骤1、选择训练样本区
2、选择合适的分类算法
3、分类结果的精度评价1、确定初始类别参数
2、计算每一个像素所对应的特征向量与各点群中心的距离
3、选取与中心距离最短的类别作为这一向量的所属类别
4、计算新的类别均值向量
5、比较新的类别均值与初始类别均值，如果发生变化则以新的类别均值作为聚类中心再从第二步开始进行迭代
6、直到点群中心不再变化停止计算
优点1、根据应用目的和区域、有选
择的决定分类类别避免出现一
些不必要的类别
2、可以控制训练样本的选择
3、分类精度高
4、速度快
5、避免非监督分类中对光谱集
群的重新归类1、无需对分类区域有广泛地了解，仅需一定的知识来解释分类出的集群组
2、人为误差的机会减少，需输入的初始参数较少
3、可以形成范围很小但具有独特光谱特征的集群，所分的类别比监督分类的类别更均质
4、独特的、覆盖量小的类别均能够被识别
缺点1、人为主观因素较强
2、训练样本的选取和评估需花
费较多的人力、时间
3、只能识别训练样本中所定义
的类别，对于因训练者不知或
因数量太少未被定义的类别，
监督分类不能识别，从而影响
分结果（对土地覆盖类型复杂
的地区需特别注意）。1、仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律，即自然聚类的特性，进行“盲目”的分类
2、其分类的结果只是对不同类别达到了区分，但并不能确定类别的属性；其类别的属性是通过分类结束后目视判读或实地调查确定的
3、难以对产生的类别进行控制，得到的类别不一定是想要的类别
适用范围对研究区域比较了解，事先知
道类别部分信息的区域对研究区域不是很了解，没有类别的先验知识的地区
具体分类方法1、最小距离分类法
2、最近邻分类算法
3、平行六面体分类法
4、最大似然分类法1、Isodata
2、K-均值法
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
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__________。1. 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____________________，如图像测量等。2. 从图像到非图像的一种表示 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。3. 从图像到图像的处理 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。5. 图像重建 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。 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. 什么是图像识别与理解？ 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. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 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. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 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 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 遥感与数字图像处理基础知识 一、名词解释： 数字影像图像采样灰度量化像素 数字影像：数字影像又称数字图像，即数字化的影像。基本上是一个二维矩阵，每个点称为像元。像元空间坐标和灰度值均已离散化，且灰度值随其点位坐标而异。 图像采样：指将在空间上连续的图像转换成离散的采样点集的操作。 灰度量化：将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字来表示。 像素：像素是A/D转换中的取样点，是计算机图像处理的最小单元 二、填空题： 1、光学图像是一个连续的光密度函数。 2、数字图像是一个_离散的光密度_函数。 3、通过成像方式获取的图像是连续的，无法直接进行计算机处理。此外，有些遥感图像是通过摄影方式获取的，保存在胶片上。只有对这些获取的图像（或模拟图像）进行数字化后，才能产生数字图像。数字化包括两个过程：___采样___和__量化___。 4、一般来说，采样间距越大，图像数据量____小____，质量____低_____；反之亦然。 5、一幅数字图像为8位量化，量化后的像素灰度级取值范围是________的整数。设该数字图像为600行600列，则图像所需要的存储空间为________字节。 6、设有图像文件为200行，200列，8位量化，共7个波段，则该图像文件的大小为________。 三、不定项选择题：(单项或多项选择) 1、数字图像的________。 ①空间坐标是离散的，灰度是连续的②灰度是离散的，空间坐标是连续的 ③两者都是连续的④两者都是离散的 2、采样是对图像________。 ①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化 3、量化是对图像________。 ①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。 4、图像灰度量化用6比特编码时，量化等级为________。 ①32个②64个③128个④256个 5、数字图像的优点包括________。 ①便于计算机处理与分析②不会因为保存、运输而造成图像信息的损失 ③空间坐标和灰度是连续的 数字图像处理期末考题https://www.doczj.com/doc/e76791896.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/e76791896.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： █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 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 遥感与数字图像处理基础知识 一、名词解释: 数字影像图像采样灰度量化像素 数字影像:数字影像又称数字图像,即数字化的影像。基本上就是一个二维矩阵,每个点称为像元。像元空间坐标与灰度值均已离散化,且灰度值随其点位坐标而异。图像采样:指将在空间上连续的图像转换成离散的采样点集的操作。 灰度量化:将各个像素所含的明暗信息离散化后,用数字来表示。 像素:像素就是A/D转换中的取样点,就是计算机图像处理的最小单元 二、填空题: 1、光学图像就是一个连续的光密度函数。 2、数字图像就是一个_离散的光密度_函数。 3、通过成像方式获取的图像就是连续的,无法直接进行计算机处理。此外,有些遥感图像就是通过摄影方式获取的,保存在胶片上。只有对这些获取的图像(或模拟图像)进行数字化后,才能产生数字图像。数字化包括两个过程:___采样___与__量化___。 4、一般来说,采样间距越大,图像数据量____小____,质量____低_____;反之亦然。 5、一幅数字图像为8位量化,量化后的像素灰度级取值范围就是________的整数。设该数字图像为600行600列,则图像所需要的存储空间为________字节。 6、设有图像文件为200行,200列,8位量化,共7个波段,则该图像文件的大小为________。 三、不定项选择题:(单项或多项选择) 1、数字图像的________。 ①空间坐标就是离散的,灰度就是连续的②灰度就是离散的,空间坐标就是连续的 ③两者都就是连续的④两者都就是离散的 2、采样就是对图像________。 ①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化 3、量化就是对图像________。 ①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。 4、图像灰度量化用6比特编码时,量化等级为________。 ①32个②64个③128个④256个 5、数字图像的优点包括________。 ①便于计算机处理与分析②不会因为保存、运输而造成图像信息的损失 ③空间坐标与灰度就是连续的 6、BSQ就是数字图像的________。 ①连续记录格式②行、波段交叉记录格式③像元、波段交叉记录格式。 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。 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。 《数字图像处理》复习 第一章绪论 数字图像处理技术的基本容：图像变换、图像增强、图象恢复、图像压缩编码、图像分割、图像特征提取（图像获取、表示与描述）、彩色图像处理和多光谱及高光谱图像处理、形态学图像处理 第二章数字图像处理基础 2-1 电磁波谱与可见光 1.电磁波射波的成像方法及其应用领域： 无线电波（1m-10km）可以产生磁共振成像，在医学诊断中可以产生病人身体的横截面图像 ☆微波（1mm-1m）用于雷达成像，在军事和电子侦察领域十分重要 红外线（700nm-1mm）具有全天候的特点，不受天气和白天晚上的影响，在遥感、军事情报侦察和精确制导中广泛应用 可见光（400nm-700nm）最便于人理解和应用最广泛的成像方式，卫星遥感、航空摄影、天气观测和预报等国民经济领域 ☆紫外线（10nm-400nm）具有显微镜方法成像等多种成像方式，在印刷技术、工业检测、激光、生物学图像及天文观测 X射线（1nm-10nm）应用于获取病人胸部图像和血管造影照片等医学诊断、电路板缺陷检测等工业应用和天文学星系成像等 伽马射线（0.001nm-1nm）主要应用于天文观测 2-2 人眼的亮度视觉特征 2.亮度分辨力——韦伯比△I/I（I—光强△I—光照增量），韦伯比小意味着亮度值发生较小变化就能被人眼分辨出来，也就是说较小的韦伯比代表了较好的亮度分辨力 2-3 图像的表示 3. 黑白图像：是指图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，一般又称为二值图像 （黑白图像一定是二值图像，二值图像不一定是黑白图像） 灰度图像：是指图像中每个像素的信息是一个量化了的灰度级的值，没有彩色信息。 彩色图像：彩色图像一般是指每个像素的信息由R、G、B三原色构成的图像，其中的R、B、G是由不同的灰度级来描述的。 4.灰度级L、位深度k L=2^k 5.储存一幅M×N的数字图像所需的比特b=M×N×k 例如，对于一幅600×800的256灰度级图像，就需要480KB的储存空间（1KB=1024Byte 1Byte=8bit） 2-4 空间分辨率和灰度级分辨率 6.空间分辨率是图像中可分辨的最小细节，主要由采样间隔值决定，反映了数字化后图像的实际分辨率。一种常用的空间分辨率的定义是单位距离可分辨的最少黑白线对数目(单位是每毫米线对数)，比如每毫米80线对。对于一个同样大小的景物来说，对其进行采样的空间分辨率越高，采样间隔就越小，图片的质量就越高。 7.灰度级分辨率是指在灰度级别中可分辨的最小变化，通常把灰度级级数L称为图像的灰度级分辨率（灰度级通常是2的整数次幂） 8.在图像空间分辨率不变的情况下，采样数越少，图像越小。同时也证实了，在景物大小不变的情况下，图像阵列M×N越小，图像的尺寸就越小； 第一章绪论 一.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。 提示：考虑图像和数字图像的定义 2. 半调输出技术可以：( ) 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、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、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、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：（）（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。 解答：1.B 2.B 3.A 4.A 5.A 6.AC 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，将其所期望数字图像处理总复习题
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