数字图像处理与分析第1章
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第一章概论1、按图像的明暗程度和空间坐标的连续性,可以分为数字图像和模拟图像。
数字图像:可用计算机存储和处理,空间坐标和灰度均不连续。
模拟图像:计算机无法直接处理,空间坐标和明暗程度连续变化。
2遥感数字图像中的像素值称为亮度值(灰度值/DN值),它的高低由传感器所探测到的地物电磁波的辐射强度决定。
2、遥感数字图像处理的主要内容包括以下三个方面:图像增强、图像校正、信息提取。
1)图像增强:用来改善图像的对比度,突出感兴趣的地物信息,提高图像大的目视解译效果,它包括灰度拉伸、平滑、锐化、滤波、变换(K—L/K—T)、彩色合成、代数运算、融合等。
图像显示:为了理解数字图像中的内容,或对处理结果进行对比。
图像拉伸:为了提高图像的对比度(亮度的最大值与最小值的比值),改善图像的显示效果。
2)图像校正(恢复/复原):为了去除和压抑成像过程中由各种因素影响而导致的图像失真。
注意:图像校正包括辐射和几何校正,前者通过辐射定标和大气校正等处理将像素值由灰度级改变为辐照度或反射率,后者利用已有的参照系修改像素坐标,使得图像能够与地图匹配或多景图像之间可以相互匹配。
3)信息提取:从校正后的遥感数据中提取各种有用的地物信息。
包括图像分割、分类等。
图像分割:用于从背景中分割出感兴趣的地物目标。
分割的结果可作为监督分类的训练区。
图像分类:按照特定的分类系统对图像中像素的归属类别进行划分。
3、遥感数字图像处理系统:硬件系统(输入、存储、处理、显示、输出),软件系统。
4、数字图像处理的两种观点:离散方法(空间域)、连续方法(频率域)2.遥感图像的获取和存储1、遥感是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。
遥感的实施依赖于遥感系统2、遥感系统是一个从地面到空中乃至整个空间,从信息收集、储存、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系,主要包括遥感试验、信息获取(传感器、遥感平台)、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。
数字图像处理知到章节测试答案智慧树2023年最新武汉科技大学第一章测试1.一个图像处理和分析系统的基本组成结构通常包括()、()、()、()、()和()。
____,____,____,____,____,____。
参考答案:null2.图像的种类很多,根据人眼的视觉特性可将图像分为()和()两类。
____,____。
参考答案:null3.数字图像处理学所包含的内容是相当丰富的。
根据抽象程度不同,数字图像可分为三个层次:()、()和()。
____,____,____。
参考答案:null4.对图像进行一系列的操作,以达到预期目的的技术称为图像处理。
图像处理分为()和()两种方式。
____,____。
参考答案:null5.同模拟图像处理相比,数字图像处理有很多优点。
主要表现在:()、()、()和()四个方面。
____,____,____,____。
null第二章测试1.对于一个大小为2560×1440的图像,如果其灰度范围为0到255,不对图像进行压缩的情况下,大约需要多少KB(1KB=1024Bytes)来存储这样一幅图像?()参考答案:3600KB;2.通过你对光子能量频谱图的理解,以下哪个关于图像采集的表述是正确的?()参考答案:可见光频段很窄,大部分频段的光信号都是不可见的;3.以下关于人类眼球结果的表述哪一个是正确的?()参考答案:每只眼球中的锥状细胞的数量大概是6-7百万个,分布在视网膜的中心区域,他们对色彩非常敏感;4.对一幅连续图像进行数字化处理的过程中,一般来说,采样间隔越大,图像的空间分辨率越();量化等级越多,图像的灰度分辨率越()。
____,____。
null5.在对图像数字化时,采样间隔太大会画面出现()效应;而量化等级太低时画面会出现():____,____。
参考答案:null6.图像成像模型的表达式为()。
包含的三项分别表示()、()、()。
____,____,____,____。
第一章:习题与思考题参考答案1-1 什么是数字图像? 数字图像处理有哪些特点?数字图像是将连续的模拟图像经过离散化处理后变成计算机能够辨识的点阵图像。
数字图像处理具有以下特点:(1)处理精度高,再现性好。
(2)易于控制处理效果。
(3)处理的多样性。
(4)数字图像中各个像素间的相关性大,压缩的潜力很大。
(5)图像数据量庞大。
(6) 占用的频带较宽。
(7) 图像质量评价受主观因素的影响。
(8)图像处理技术综合性强。
1-2 数字图像处理的目的及主要内容。
一般而言,对图像进行处理主要有以下三个方面的目的(1) 提高图像的视感质量,以达到赏心悦目的目的。
(2) 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,以便于计算机分析。
(3) 对图像数据进行变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。
数字图像处理的主要研究内容:根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面。
如:图像数字化、图像增强、图像几何变换、图像复原、图像重建、图像隐藏、图像正交变换、图像编码、图像分析等。
1-3 数字图像处理的主要应用图像处理技术广泛用于众多的科学与工程领域,主要有:(1)生物医学领域中的应用(2)工业应用(3)遥感航天中的应用(4)军事、公安领域中的应用(5)其他应用,例如:图像的远距离通信;多媒体计算机系统及应用;服装试穿显示;办公自动化、现场视频管理1-4 在理想情况下获得一幅数字图像时,采样和量化间隔越小,图像的画面效果越好,当一幅图像的数据量被限定在一个范围内时,如何考虑图像的采样和量化使得图像的质量尽可能好。
一般,当限定数字图像的大小时, 为了得到质量较好的图像可采用如下原则: (1)对缓变的图像,应该细量化,粗采样,以避免假轮廓。
(2)对细节丰富的图像,应细采样,粗量化,以避免模糊(混叠)。
1-5 想想在你的工作和生活中,遇见过哪些数字化设备?它们的主要用途是什么?主要有以下几种数字化设备:(1) 图像采集卡通常图像采集卡安装于计算机主板扩展槽中,通过主机发出指令,将某一帧图像静止在存储通道中,即采集或捕获一帧图像,然后可对图像进行处理或存盘。
第一章概论一、数字图像与像素数字图像是由一个个的像素(Pixel)构成的,各像素的值(灰度,颜色)一般用整数表示。
二、数字图像处理的目的1、提高图像的视觉质量。
2、提取图像中的特征信息。
3、对图像数据进行变换、编码和压缩。
三、工程三层次图像处理、图像分析和图像理解图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理四、图像处理硬件系统组成图像输入设备(采集与数字化设备,如数码相机),图像处理设备(如PC机)和图像输出设备(如显示器,打印机)第二章数字图像处理基础一、图像数字化过程----采样与量化模拟图像的数字化包括采样和量化两个过程。
细节越多,采样间隔应越小。
把采样后得到的各像素的灰度值进一步转换为离散量的过程就是量化。
一般,灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
二、采样、量化与图像质量的关系采样点数越多,图像质量越好;量化级数越多,图像质量越好。
为了得到质量较好的图像采用如下原则:对缓变图像,细量化,粗采样,以避免假轮廓。
对细节化图像,细采样,粗量化,以避免模糊。
三、图像尺寸、数据量、颜色数量的计算灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
彩色图像的像素值量化后用三个字节(24bit)来表示。
一幅512X512(256K)的真彩色图像,计算未压缩的图像数据量是多少?(必考)图像总像素:512px*512px=256K总数据量:256K*3Byte=768KB一幅256X256(64K)的真彩色图像,计算未压缩的图像数据量是多少?图像总像素:256px*256px=64K总数据量:64K*1Byte=64KB四、数字图像类型二值图像、灰度图像、索引颜色图像)和真彩色图像。
五、数字图像文件的类型jpg、bmp、tif、gifJPEG采用基于DCT变换的压缩算法,为有损压缩。
六、图像文件三要素文件头、颜色表、图像数据七、读取一个图像,并将其尺寸缩小0.5倍,将缩小后的图像旋转30度。
第一章习题基本概念2007-12-29 16:251.什么是图像?模拟图像与数字图像有什么区别?答:1)图像是对客观存在的物体的一种相似性的、生动的写真或描述。
2)模拟图像在数学上主要用连续函数来描述,主要特点表现为图像的光照位置和光照强度均为连续变化的。
数字图像主要用矩阵或数组来描述。
以往的胶片成象就是模拟的图象,它反映了事物在连续空间上的特征,而现在的数码相机成象就是数字图象,它反映了事物在离散空间上的特征,也可以说模拟图象经过抽样和量化就可以转化为数字图象。
而数字图象是随着计算机和数字技术发展起来的新的表现或再现外界事物的方式。
2.模拟图像处理与数字图像处理主要区别表现在哪些方面?答: 1)数学描述方法:模拟图像主要用连续数学方法,数字图像主要用离散数学方法。
2)图像分辨率表示:数字图像分辨率是指反映整个图像画面垂直和水平方向像素数乘积。
模拟图像分辨率是指反映整个画面最多的扫描线数。
3)图像处理:数字图像是通过对模拟图像采样,量化等处理获得的,模拟图像处理的方式很少,往往只能进行简单的放大、缩小等,而数字图像的处理方式可以非常精确、灵活。
数字图像处理再现性好,模拟图像的保存性较差,时间长了会有所变化,而数字图像不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。
但数字图像处理速度较慢,存储容量大。
4)图像传输:模拟图像以实物为载体,传输相对困难,而数字图像以数字信息为载体,传输相对较快3.图像处理学包括哪几个层次?各层次间有何区别和联系?答:图像处理学包含3个层次:图像处理,图像分析和图像理解。
图像处理是比较底层的操作,它主要在图像像素级上进行处理,处理的数据量大。
图像分析,则进入了中层,分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的对目标的描述。
图像理解主要是高层操作,操作对象的基本上是从描述中抽象出来的符号,其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。
各层次之间起着相辅相承联系,高层指导底层操作,底层为高层服务,中层起着桥梁的作用,为底层和高层联系起衔接作用。
胡学龙编著《数字图像处理(第 3 版)》思考题与习题参考答案目录第1章概述 (1)第2章图像处理基本知识 (4)第3章图像的数字化与显示 (7)第4章图像变换与二维数字滤波 (10)第5章图像编码与压缩 (16)第6章图像增强 (20)第7章图像复原 (25)第8章图像分割 (27)第9章数学形态学及其应用 (31)第10章彩色图像处理 (32)第1章概述1.1连续图像和数字图像如何相互转换?答:数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。
这样,数字图像可以用二维矩阵表示。
将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像(连续图像)信号,再由模拟/数字转化器(ADC)得到原始的数字图像信号。
图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。
在空间将连续坐标过程称为离散化,而进一步将图像的幅度值(可能是灰度或色彩)整数化的过程称为量化。
1.2采用数字图像处理有何优点?答:数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点:1.具有数字信号处理技术共有的特点。
(1)处理精度高。
(2)重现性能好。
(3)灵活性高。
2.数字图像处理后的图像是供人观察和评价的,也可能作为机器视觉的预处理结果。
3.数字图像处理技术适用面宽。
4.数字图像处理技术综合性强。
1.3数字图像处理主要包括哪些研究内容?答:图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理,它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
1.4 说出图像、视频(video)、图形(drawing)及动画(animation)等视觉信息之间的联系和区别。
答:图像是用成像技术形成的静态画面;视频用摄像技术获取动态连续画面,每一帧可以看成是静态的图像。
图形是人工或计算机生成的图案,而动画则是通过把人物的表情、动作、变化等分解后画成许多动作瞬间的画幅,再用摄影机连续拍摄成一系列画面,给视觉造成连续变化的图画。
电⼦信息⼯程《数字图像处理》总复习题(第1-7章)(1)第⼀章引⾔⼀.填空题1. 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。
2. 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。
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. 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。
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. 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、时频域等空间上进⾏分析。
⽐如傅⾥叶变换、⼩波变换等。
3. 简述数字图像处理的⾄少4种应⽤。
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。
数字图像处理考试复习资料第⼀章:图像的概念: 图像是对客观存在的物体的⼀种相似性的、⽣动的写真或描述。
图像处理:对图像进⾏⼀系列操作,达到预期⽬的处理。
数字图像处理的三个层次:(1)狭义的图像处理:(图像——图像的过程)指对图像进⾏各种操作以改善图像的视觉效果或进⾏压缩编码减少存储空间和传输时间等。
(2)图像识别与分析:(图像——数值或符号的过程)对图像中感兴趣的⽬标进⾏检测和测量,建⽴对图像的描述。
(3)图像理解:(图像——描述及解释)在图像处理与识别的基础上,基于⼈⼯智能和认知理论,研究图像中各⽬标的性质和它们之间的相互联系,对图像内容的含义加以理解以及对原来景观场景加以描述,从⽽指导和规划⾏动。
数字图像处理的特点:(1)精度⾼:对于⼀幅图像⽽⾔,数字化时不管是⽤4⽐特还是8⽐特和其它⽐特表⽰,只需改变计算机中程序的参数,处理⽅法不变。
所以从原理上讲不管对多⾼精度的数字图像进⾏处理都是可能的。
⽽在模拟图像处理中,要想使精度提⾼⼀个数量级,就必须对装置进⾏⼤幅度改进。
(2)再现性好:不管是什么数字图像,均⽤数组或数组集合表⽰。
在传送和复制图像时,只在计算机内部进⾏处理,这样数据就不会丢失或遭破坏,保持了完好的再现性。
⽽在模拟图像处理过程中,就会因为各种⼲扰因素⽽⽆法保持图像的再现性。
(3)通⽤性、灵活性强:不管是可视图像还是X光图像、热红外图像、超声波图像等不可见光图像,尽管这些图像⽣成体系中的设备规模和精度各不相同,但当把这些图像数字化后,对于计算机来说,都可同样进⾏处理,这就是计算机处理图像的通⽤性。
第⼆章图像数字化是将⼀幅画⾯转化成计算机能处理的形式——数字图像的过程。
采样:将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。
采样间隔和采样孔径的⼤⼩是两个很重要的参数。
量化:将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。
⼀幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数,⽤G表⽰。
图像数字化⼀般采⽤均匀采样和均匀量化⽅式。
数字图像处理每章课后题参考答案第一章和第二章作业:1.简述数字图像处理的研究内容。
2.什么是图像工程?根据抽象程度和研究方法等的不同,图像工程可分为哪几个层次?每个层次包含哪些研究内容?3.列举并简述常用表色系。
1.简述数字图像处理的研究内容?答:数字图像处理的主要研究内容,根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面,将这几个方面展开,具体有以下的研究方向:1.图像数字化,2.图像增强,3.图像几何变换,4.图像恢复,5.图像重建,6.图像隐藏,7.图像变换,8.图像编码,9.图像识别与理解。
2.什么是图像工程?根据抽象程度和研究方法等的不同,图像工程可分为哪几个层次?每个层次包含哪些研究内容?答:图像工程是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉科学。
根据抽象程度、研究方法、操作对象和数据量等的不同,图像工程可分为三个层次:图像处理、图像分析、图像理解。
图像处理着重强调在图像之间进行的变换。
比较狭义的图像处理主要满足对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果。
图像处理主要在图像的像素级上进行处理,处理的数据量非常大。
图像分析则主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量,以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。
图像分析处于中层,分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式描述。
图像理解的重点是进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系,并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释,从而指导和规划行为。
图像理解主要描述高层的操作,基本上根据较抽象地描述进行解析、判断、决策,其处理过程与方法与人类的思维推理有许多相似之处。
第三章图像基本概念1.图像量化时,如果量化级比较小时会出现什么现象?为什么?答:当实际场景中存在如天空、白色墙面、人脸等灰度变化比较平缓的区域时,采用比较低的量化级数,则这类图像会在画面上产生伪轮廓(即原始场景中不存在的轮廓)。