数字图像处理标准测试图

《数字图像处理》实验指导书数字图象处理实验的目的不仅是让学生通过用MATLAB等高级语言编写数字图像处理的一些基本算法程序，巩固和掌握图像处理技术的理论、方法和基本技能，提高实际动手能力，而且通过综合实习，让学生能探讨和应用数字图像处理技术去解决一些实际问题。

为学生进一步学习和应用数字图像技术解决实际问题奠定基础。

实验一、数字图像获取 (2)实验二、图像的傅立叶变换 (5)实验三、图像直方图增强 (7)实验四数字图像空间域平滑 (11)实验五数字图像锐化 (14)实验六、图像压缩 (17)实验七图像融合 (21)实验八图像分割 (23)实验一、数字图像获取一、实验目的1掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式。

二、实验原理用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一。

扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。

扫描仪的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。

各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。

分辨率的单位是dpi，dpi 是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。

扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。

光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。

当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

图1.1扫描仪的工作原理扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。

为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。

《数字图像处理》课后作业（2015）第2章2.5一个14mm⨯14mm的CCD摄像机成像芯片有2048⨯2048个像素，将它聚焦到相距0.5m远的一个方形平坦区域。

该摄像机每毫米能分辨多少线对？摄像机配备了一个35mm镜头。

（提示：成像处理模型见教材图2.3，但使用摄像机镜头的焦距替代眼睛的焦距。

）2.10高清电视（HDTV, High Definition TV ）使用1080条水平电视线（TV Line）隔行扫描来产生图像（每隔一行在显像管表面画出一条水平线，每两场形成一帧，每场用时1/60秒,此种扫描方式称为1080i，即1080 interlace scan；对应的有1080p，即1080 progressive scan,逐行扫描）。

图像的宽高比是16:9。

水平电视线数（水平行数）决定了图像的垂直分辨率，即一幅图像从上到下由多少条水平线组成；相应的水平分辨率则定义为一幅图像从左到右由多少条垂直线组成，水平分辨率通常正比于图像的宽高比。

一家公司已经设计了一种图像获取系统，该系统由HDTV图像生成数字图像，彩色图像的每个像素都有24比特的灰度分辨率（红、绿、蓝分量各8比特）。

请计算不压缩时存储90分钟的一部HDTV电影所需要的存储容量。

2.22图像相减常用于在产品装配线上检测缺失的元件。

方法是事先存储一幅对应于正确装配的产品图像，称为“金”图像（“golden” image），即模板图像。

然后，在同类型产品的装配过程中，采集每一装配后的产品图像，从中减去上述模板图像。

理想情况下，如果产品装配正确，则两幅图像的差值应为零。

而对于缺失元件的产品，其图像与模板图像在缺失元件区域不同，两幅图像的差值在这些区域就不为零。

在实际应用中，您认为需要满足哪些条件这种方法才可行？第3章3.5在位平面分层中,（a）如果将低阶位平面的一半设为零值，对一幅图像的直方图大体上有何影响？（b）如果将高阶位平面的一半设为零值，对一幅图像的直方图又有何影响？3.6试解释为什么离散直方图均衡化技术一般不能得到平坦的输出直方图。

第三章图像增强一.填空题1. 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__。

2.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。

3. 动态范围调整分为线性动态范围调整和__非线性调整___两种。

4. 直方图均衡化把原始图的直方图变换为分布均匀的形式，这样就增加了象素灰度值的动态范围从而可达到增强图像整体对比度的效果。

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。

5. 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。

6. 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. 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。

3.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。

第一章概括一 .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.数字图像办理包含好多方面的研究内容。

此中， ________________ 的目的是依据二维平面图像数据结构出三维物体的图像。

解答 :1. 像素 5. 图像重修第二章数字图像办理的基础一 .填空题1.量化能够分为均匀量化和 ________________ 两大类。

3.图像因其表现方式的不一样，能够分为连续图像和________________ 两大类。

5.对应于不一样的场景内容，一般数字图像能够分为 ________________ 、灰度图像和彩色图像三类。

解答 :1.非均匀量化 3. 失散图像 5.二值图像二 .选择题1.一幅数字图像是： ()A 、一个观察系统。

B 、一个有很多像素摆列而成的实体。

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.以下算法中属于局部办理的是：（）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、 32KBC、 1MB C、 2MB6.一幅 512*512A 、128KBC、 1MB 的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（）B、 32KBC、 2MB解答:1.B 3.B 4.D 5.B 6.A三 .判断题1. 能够用 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.数字图像坐标系能够定义为矩阵坐标系。

（）6. 图像中虚假轮廓的出现就其实质而言是因为图像的灰度级数不够多造成的。

（）10. 采样是空间隔散化的过程。

（）解答:1.T 3.F 4.F 5.T 6.T 10.T1、马赫带效应是指图像不一样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.图像的基本地点变换包含了图像的________________ 、镜像及旋转。

数字图像处理考试复习试题一、单项选择题（本大题10~20小题，每小题1分）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. 0B. 255C. 6D. 82、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D. 中值滤波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. 中值滤波5、一曲线的方向链码为12345，则曲线的长度为( )。

A. 5B. 4C. 5.83D. 6.246、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°9、二值图象中分支点的连接数为：( )A. 0B. 1C. 2D. 310. 对一幅100×100 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量为40000bit ，则图象的压缩比为：( )A. 2:1B. 3:1C. 4:1D. 1:211、下列哪种图像代数运算可以完成“运动检测”：( )A. 加运算B. 减运算C. 乘运算D. 除运算12、一幅800×600的24位真彩色图像，其红色分量数据量为（）Byte。

A. 800×600；B. 800×600×3；C. 800×600×8D. 800×600×3×813、下列那种数学形态学操作能在二值图像中检测出某特定形状的对象：（）A. 开运算B. 闭运算C. 边界提取D. 击中击不中变换14、下图1是标准测试图像Lena图，对该图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示，这是经过（）处理得到的。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的（1）理解数字图像处理的基本概念和原理；（2）掌握常用数字图像处理算法和技巧；（3）培养实际操作能力和动手能力，提高解决实际问题的能力。

2. 实验要求（1）熟悉实验环境和相关软件；（2）了解实验原理和流程；二、实验环境与工具1. 实验环境（1）计算机操作系统：Windows 10/Linux/macOS；（2）编程语言：MATLAB/Python/C++等；（3）图像处理软件：Photoshop/OpenCV等。

2. 实验工具（1）编程环境：MATLAB/Python/C++开发工具；（2）图像处理软件：Photoshop/OpenCV；（3）实验教材和参考资料。

三、实验内容与步骤1. 实验一：图像读取与显示（1）打开图像处理软件，导入一幅图像；（2）了解图像的基本信息，如像素大小、分辨率等；（3）将图像显示在界面上，进行观察和分析。

2. 实验二：图像基本运算（1）对图像进行灰度化处理；（2）进行图像的直方图均衡化；（3）实现图像的滤波处理，如高斯滤波、中值滤波等。

3. 实验三：边缘检测（1）实现Sobel边缘检测算法；（2）实现Canny边缘检测算法；（3）分析不同边缘检测算法的效果和特点。

4. 实验四：图像分割（1）利用阈值分割法对图像进行分割；（2）利用区域生长法对图像进行分割；（3）分析不同图像分割算法的效果和特点。

5. 实验五：特征提取与匹配（1）提取图像的关键点，如角点、边缘点等；（2）利用特征匹配算法，如SIFT、SURF等，进行图像配准；（3）分析不同特征提取与匹配算法的效果和特点。

四、实验注意事项1. 严格遵循实验要求和步骤，确保实验的正确性；2. 注意实验环境和工具的使用，防止计算机和设备的损坏；3. 尊重知识产权，不得抄袭和剽窃他人成果；4. 实验过程中遇到问题，应及时请教老师和同学。

五、实验报告要求1. 报告内容：实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤、实验结果及分析；2. 报告格式：文字描述清晰，条理分明，公式和图像正确无误；3. 报告篇幅：不少于2000字；4. 提交时间：实验结束后一周内。

大家一定记得这张图片：在数字图像处理课上，这是一张标准的测试图片。

不过，本着钻研精神，我还是上网查了一下这幅图的来历。

这张照片来自于一本Playboy（1972年11月刊），最初是一张扫描来的图片，那时候姑娘芳龄17，由南加州大学Dr. William K. Pratt扫描，并逐渐成为标准检测图片。

姑娘芳名Lena，但是你在百度上搜索Lena的话，结果是一个演员，她还有一个名字（准确的说是为了辅助英文发音的名字）叫Lenna，你要是百度这个出来的就不是某个演员了，她是个瑞典姑娘（72年的时候），所以现在应该叫她……老奶奶？现在她是三个孩子的母亲，从事酒类行业的工作。

那么为什么这幅图这么出名，且都爱拿这幅图当测试图片呢？原因很简单：这张图片中包含了足够多的细节信息用于验证图片压缩方法及相关算法的效果，例如帽子的边缘，阴影，羽毛的边缘，色差，等等，具体原因大家都懂，一张小小的图片包含了太多的信息。

不过既然之前说过这幅图是来自于PlayBoy杂志的插图，相信大家都懂，你猜的没错，这是一张经过裁剪的图。

想看原图吗？给你看原图：这个是Lenna在98年IS&T大会上的照片，她表示："They must be so tired of me ... looking at the same picture for all these years!"果然谁都抵挡不住时光的摧残，当年的美丽姑娘已经嫁为人妇，不过最应该感谢的是她为IT 行业做出的巨大贡献，应该说是她的照片做出的贡献，如果没有这张照片，以及无数IT大牛前辈们在照片上夜以继日的研究，能想象打开一张图片要几个小时的日子吗？最后还是附上当年的原图，不食言，希望TX不要吞图。

最后，我相信大家不是为了这个原图来的对吧？当然福利不只这一点，测试图片的灰度图，彩图32位，16位，还有课上的测试图片CAMERAMAN已经全部打包，有需要自行下载，请做好备份。

2013～2014学年度第二学期《数字图像处理》期末考试试卷课程代码：0667036 试卷编号：1-A命题日期：2014 年 5 月20 日答题时限：120 分钟考试形式：闭卷笔试一、选择题（10分）1.以下属于有损压缩编码的是：（ D ）A、行程编码B、 LZW编码C、霍夫曼编码D、 DCT 变换编码2.10. 关于RGB色系下的彩色图像，下列说法正确的是：（ A ）A、彩色图像的红色分量、绿色分量、蓝色分量都是灰度图像。

B、该彩色图像的红色分量是彩色图像。

C、若某个像素点的值是（0，255，0），则表示该颜色中只含红色。

D、若某个像素点的值是（255，255，255），则表示该颜色为黑色。

3.以下选项中，不属于表色系的是：（ B）A、 RGBB、 DCTC、 CMYKD、 HSI4.以下图像分割方法中，属于基于图像灰度分布的阈值方法的是（ B ）A、区域合并、分裂法B、最大类间、内方差比法C、已知形状的曲线检测D、区域生长法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、①②B、①③C、③④D、②④6.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7.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。

8.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9.一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（ A ）A、128KBB、32KBC、1MBD、2MB10.下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。

& 采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。

** 图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。

二值图像的像素值为0或1& 数字化方式可分为均匀采样、量化和非均匀采样、量化所谓“均匀”，指的是采样、量化为等间隔方式。

图像数字化一般采用均匀采样和均匀量化方式& 灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频率。

以灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的频率，绘制频率同灰度级的关系图就是灰度直方图。

它是图像的一个重要特征，反映了图像灰度分布的情况。

下图是一幅图像的灰度直方图。

频率的计算式为···直方图的性质：①灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置,即丢失了像素的位置信息②一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。

不同的图像可对应相同的直方图。

③一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和即为原图像的直方图。

**均值滤波器：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。

将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。

** 中值滤波器：⏹对于椒盐噪声，中值滤波效果比均值滤波效果好。

⏹对于高斯噪声，均值滤波效果比均值滤波效果好。

⏹对比度：通俗地讲，就是亮暗的对比程度。

对比度通常表现了图像画质的清晰程度** 直方图均衡化方法的基本思想是，对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。

从而达到清晰图像的目的。

⏹图像锐化的目的是加强图像中景物的细节边缘和轮廓。

锐化的作用是使灰度反差增强。

单方向的一阶锐化是指对某个特定方向上的边缘信息进行增强⏹因为数字图像信号是二维的数字信号，所以必须采用二维傅立叶变换才能够实现对图像的频域变换。

⏹往往许多问题在频域中讨论时，有其非常方便分析的一面⏹首先，提出的变换必须是有好处的，换句话说，可以解决时域中解决不了的问题。

因为数字图像信号是二维的数字信号，所以必须采用二维傅立叶变换才能够实现对图像的频域变换。