数字图像处理第十章部分答案

数字图像处理第一章1.1解释术语（2）数字图像：为了便于用计算机对图像进行处理，通过将二维连续（模拟）图像在空间上离散化，也即采样，并同时将二维连续图像的幅值等间隔的划分成多个等级（层次）也即均匀量化，以此来用二维数字阵列并表示其中各个像素的空间位置和每个像素的灰度级数的图像形式称为数字图像。

（3）图像处理：是指对图像信息进行加工以满足人的视觉或应用需求的行为。

1.7 包括图像变化、图像增强、图像恢复、图像压缩编码、图像的特征提取、形态学图像处理方法等。

彩色图像、多光谱图像和高光谱图像的处理技术沿用了前述的基本图像处理技术，也发展除了一些特有的图像处理技术和方法。

1.8基本思路是，或简单地突出图像中感兴趣的特征，或想方法显现图像中那些模糊了的细节，以使图像更清晰地被显示或更适合于人或及其的处理与分析。

1.9基本思路是，从图像退化的数学或概率模型出发，研究改进图像的外观，从而使恢复以后的图像尽可能地反映原始图像的本来面目，从而获得与景物真实面貌相像的图像。

1.10基本思路是，，在不损失图像质量或少损失图像质量的前提下，尽可能的减少图像的存储量，以满足图像存储和实时传输的应用需求。

1.11基本思路是，通过数学方法和图像变换算法对图像的某种变换，以便简化图像进一步处理过程，或在进一步的图像处理中获得更好的处理效果。

1.12基本目的是，找出便于区分和描述一幅图像中背景和目标的方法，以方便图像中感兴趣的目标的提取和描述。

第二章2.1解释下列术语（18）空间分辨率：定义为单位距离内可分辨的最少黑白线对的数目，用于表示图像中可分辨的最小细节，主要取决于采样间隔值的大小。

（19）灰度分辨率：是指在灰度级别中可分辨的最小变化，通常把灰度级数L称为图像的灰度级分辨率。

（20）像素的4邻域：对于图像中位于（x,y）的像素p来说，与其水平相邻和垂直相邻的4个像素称为该像素的4邻域像素，他们的坐标分别为（x-1,y）（x,y-1）（x,y+1）（x+1,y）。

1《数字图像处理》 习题参考答案第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讨论数字图像处理系统的组成。

列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。

答：如图1.8,数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的 信息系统。

图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。

图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机） 、图像存储器、图像输出设备等组成。

软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。

1.5 常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点？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t+W<住《l 塁希碎«IUIMEH 鼻爭■图1.8数字图像处理系统结构图处理工具箱（Image Processing Tool box ）。

= E ∫ e − jux
0
3
第三章要求 1. 2. 3. 4. 5. 6. 了解图像的几何变换； 了解图像的离散傅立叶变换，掌握其重要性质； 了解变换的一般表示形式； 了解图像的离散余弦变换的原理 ； 掌握图像的离散沃尔什－哈达玛变换； 了解 K-L 变换的原理。 必做题及参考答案
2
3.3 证明 f ( x) 的自相关函数的傅立叶变换就是 f ( x) 的功率谱（谱密度） F (u ) 。 证明： 根据相关定理 另根据共轭定义 又根据共轭对称性
则与时间 t 无关；对于单色图像（也称灰度图像） ，则波长λ为一常数；对于平面图像，则与坐标 z 无 关，故 f(x,y)表示平面上的静止灰度图像，它是一般图像 f ( x , y , z , λ , t ) 的一个特例。 1.6 一个数字图像处理系统由哪几个模块组成？试说明各模块的作用。 解答： 一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像输出、图像通信、图像处理和分析 5 个模块组成，如下图所示。
∫ ∫ h ( x, y )e = ∫ dx ∫ Ee
−∞ 0 −∞ x+a −a − x−a
+∞
+∞
− jux − jvy
e
dxdy
a − x+a
− jux − jvy
e
dy + ∫ dx ∫
0
x−a
Ee− jux e− jvy dy
a 2sin v( x + a) 2sin v(− x + a) dx + E ∫ e − jux dx −a 0 v v 0 0 2sin v( x + a) 2sin v( x + a) dx − E ∫ e jux dx = E ∫ e − jux −a − a v v 2 E ⎡ 0 − jux e − e jux ) sin v( x + a )dx ⎤ = ( ∫ ⎢ ⎥ − a ⎦ v ⎣ 0 −4 jE ⎡ sin ux sin v( x + a )dx ⎤ = ⎥ ⎣ ∫− a ⎦ v ⎢ 4 jE ( u sin va − v sin ua ) = v (u 2 − v2 )

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）。

3ຫໍສະໝຸດ 第 2 章 图像的数字化与显示
2.1 设有大小为 32×32 的图标，图标的每个像素有 8 种颜色，共有多少种不同的图标？
如果每 100 万个可能的图标中有一个有意义，识别一个有意义的图标需要 0.1 s，则选出所
有有意义的图标需要多长时间？
解：图标数为
832×32 = 10925 种
有意义的图标数 10925/106 = 10919 种
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。
2
1．PHOTOSHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具，其优越性能令其产品望尘 莫及。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。
4
110 106 129 129 127 122 117 88 84 112 111 131 130 128 118 111 97 97 133 127 138 131 124 111 102 100 97 166 151 144 126 124 111 99 96 93 158 143 139 130 120 100 96 97 100 128 121 126 122 88 62 65 68 79 106 92 107 114 82 52 42 41 56

《数字图像处理》第一章绪言1. 什么是数字图像处理?答：数字图像处理就是用计算机处理数字图像，包含了其输入和输出都是图像的过程（低级处理），从图像中提取特性的过程（中级处理），以及对单个对象进行识别的过程（高级处理）。

2．数字图像处理所涉及的相关分支有哪些(课堂笔记)?答：1．图像增强2．图像变换3．图像分割4．图像压缩5．图像恢复6．图像配准7．图像拼接8．图像重建9．图像分析10．图像融合11．图像检索12．图像识别13．图像水印14．图像分类15．图像理解3. matlab的窗口有哪些?答：MATLAB桌面包括5个子窗口：命令窗口、工作空间窗口、浏览器、当前目录窗口、历史命令窗口和一个或多个图形窗口（仅在用户显示一幅图形时出现）。

4. matlab的路径与目录如何设置?答：Workspace标签上方的Current Directory标签显示当前目录的内容，路径显示在当前目录窗口内。

在当前窗口中点击箭头会显示最近用过的路径列表。

点击该窗口右边的按钮可更改当前目录。

默认时，MATLAB和MathWorks工具箱提供的文件包含在搜索路径中。

要了解哪些目录位于搜索路径上，或是添加或修改搜索路径，最简单的方法是在桌面上从File菜单中选择Set Path，然后使用Set Path对话框。

5. 如何获得帮助、保存、载入？答：1获得帮助：要打开帮助浏览器，可在桌面工具条上双击问号符(?)，或在命令窗口提示符处键入helpbrowser。

要得到特殊函数的帮助，可选择Search标签，并为Search Type选择Function Name，然后在Search for域中键入该函数的名称。

获得某个函数的帮助的另一种方法是，在提示符处键入doc及该函数名。

在提示符处键入help及函数名，就会在命令窗口显示函数的H1行和帮助文本。

键入lookfor及一个关键字，会显示所有包含该关键字的H1行。

2保存：为保存一个完整的工作空间，可简单地在工作空间浏览器窗口中的任何空白处右键单击，并在出现的菜单中选择Save Workspace As。

5
这个公式是测量中心点和它的相邻点之间加权的差 基本思想就是：如果一个孤立的点（ 值。基本思想就是：如果一个孤立的点（此点的灰 度级与其背景的差异相当大并且它所在的位置是一 个均匀的或近似均匀的区域） 个均匀的或近似均匀的区域）与它周围的点很不相 则很容易被这类模板检测到。 同，则很容易被这类模板检测到。 我们着重考虑的差别是那些足以识别为孤立点的差 我们着重考虑的差别是那些足以识别为孤立点的差 决定) 异(由T决定 。 由 决定 前例中图10.2d显示了门限 取图 显示了门限T取图 前例中图 显示了门限 取图10.2c中像素最高绝 中像素最高绝 对值的90%的结果。 的结果。 对值的 的结果
R = w1 z1 + w2 z2 + ... + w9 z9 = ∑ wi zi
i =1
4
9
10.1.1 点检测
孤立点的检测，使用图 所示的模板， 孤立点的检测，使用图10.2a所示的模板，如果 所示的模板 |R| ≥ T 我们说在模板中心的位置上已经检测到一个点。 我们说在模板中心的位置上已经检测到一个点。这 是一个阈值（ ），R是模板运算的结果 里T是一个阈值（门限）， 是模板运算的结果。 是一个阈值 门限）， 是模板运算的结果。
27
Hough变换的诱人之处就是将参数空间 细分为很多 变换的诱人之处就是将参数空间θρ细分为很多 变换的诱人之处就是将参数空间 单元，如图10.19b。 单元，如图 。
这样一来，我们就可以根据线边缘上任一点 这样一来，我们就可以根据线边缘上任一点(xk, yk)在 在 θρ平面得到一系列正弦曲线。具体作法如下： 平面得到一系列正弦曲线。 平面得到一系列正弦曲线 具体作法如下： 对每一个点(xk, yk)，我们令θ等于 轴上允许的细分值， 对每一个点 ，我们令 等于θ轴上允许的细分值， 等于 轴上允许的细分值 求出相应的ρ值 并通过公式ρ= 求出相应的 值四 并通过公式 xkcosθ+ yksinθ求出相应的 值，将ρ值四 舍五入为最接近的ρ值轴上的允许值 值轴上的允许值。 舍五入为最接近的 值轴上的允许值。

第一章测试1.图像是对物体的一种完全的、精确的描述。

（）A:对B:错答案:B2.根据图像的连续性，可以分为（）。

A:模拟图像B:物理图像C:数字图像D:虚拟图像答案:AC3.我们平时常用的PS技术属于图像处理中的（）。

A:图像到图像的处理B:图像到非图像的处理C:目标检测D:图像分类答案:A4.数字图像处理系统包括（）。

A:图像处理器B:输出设备C:存储器D:图像传感器答案:ABCD5.使用CT图像判断患者是否感染新冠肺炎属于图像处理中的（）。

A:图像分类B:目标跟踪C:图像语义分割D:目标检测答案:A6.数字图像坐标系中坐标原点在图像的（）。

A:右上角B:左下角C:右下角D:左上角答案:D7.我们日常生活中所说的黑白照片实际上是指（）。

A:都不是B:灰度图像C:二值图像D:彩色图像答案:B8.手机指纹、人脸解锁技术使用了图像处理中的生物特征识别技术。

（）A:对B:错答案:A9.图像生成技术生成的是实际存在的物理图像。

（）A:错B:对答案:A10.常见的数字图像处理技术的前沿应用有（）。

A:目标检测B:图像风格化C:图像生成D:图像分类答案:ABCD第二章测试1.图像的数字化不包括以下哪个步骤（）。

A:采样B:光电转换C:量化D:滤波答案:D2.一般来说，采样间距越大，图像数据量越少，质量越差。

（）A:错B:对答案:B3.扫描仪分辨率的单位是：（）。

A:dpiB:厘米C:像素D:bit答案:A4.目前非特殊用途的图像通常采用的量化等级是：（）。

A:3bitB:8bitC:16bitD:4bit答案:B5.量化是将各个像素所含的位置信息离散化后，用数字来表示。

（）A:对B:错答案:B6.如果图像的量化等级在____个灰度级以下，会发生伪轮廓现象。

（）。

A:2B:4C:8D:256答案:C7.索引色模式图像数据区保存的是：（）。

A:坐标值B:RGB值C:调色板D:颜色索引值答案:D8.真彩色模式图像数据区保存一个像素需要：（）。

绪论单元测试1.以下哪些是遥感应用的例子（）A:气象预报B:火灾提取C:土地利用与土地变化D:大气污染信息提取答案:ABCD2.蝙蝠捕食获取猎物信息，也属于遥感，不过算是广义意义上的遥感。

A:对B:错答案:A3.经过正射校正的图像产品一般是最高级。

A:对B:错答案:A4.数据产品级别越高，在商业公司的价格往往越高。

A:对B:错答案:A5.原始数据一般属于遥感数据的哪个级别？A:3级B:4级C:0或者1级D:2级答案:C第一章测试1.遥感图像的空间分辨率由哪些因素？A:搭载传感器的平台距离地面的高度B:焦距C:图像的放大倍数D:数字摄影设备的采样能力答案:ABD2.遥感数字图像的特征包括?A:空间分辨率B:辐射分辨率C:时间分辨率D:光谱分辨率答案:ABCD3.图像模数转换过程中的采样就是将电磁辐射能量离散化。

A:错B:对答案:A4.模拟图像与数字图像最大的区别在于：模拟图像中物理量的变化是连续的，而数字图像中物理量的变化是离散的。

A:错B:对答案:B5.图像的灰度直方图，其横坐标为像元的位置，纵坐标为像元的数量。

A:对B:错答案:B6.图像空间分辨率小于显示分辨率时，原图的显示质量得到了增强。

A:对B:错答案:B第二章测试1.数字图像在计算机上是以（）方式存储的A:十六进制B:八进制C:二进制D:十进制答案:C2.比特序中的小端是指将高比特位（即逻辑上的高数据位）存储在低比特地址（即物理上的存储地址）。

A:对B:错答案:B3.ENVI软件标准格式的图像文件是_____存储格式A:封装式B:开放式答案:B4.假设有一幅2列、2行、3波段的遥感数字图像，各波段的数字值如下：25 1 2 4 34 3 3 4 2 1请选出该图像正确的BSQ存储方式:A:2，5，1，2，4，3，4，3，3，4，2，1B:2，5，4，3，1，2，3，4，4，3，2，1C:2，5，4，3，4，3，2，1，1，2，3，4D:2，1，4，5，2，3，4，3，2，3，4，1答案:B5.假设有一幅2列、2行、3波段的遥感数字图像，各波段的数字值如下：25 1 2 4 34 3 3 4 2 1请选出该图像正确的BIP存储方式:A:2，5，4，3，4，3，2，1，1，2，3，4B:2，5，1，2，4，3，4，3，3，4，2，1C:2，1，4，5，2，3，4，3，2，3，4，1D:2，5，4，3，1，2，3，4，4，3，2，1答案:C第三章测试1.数字图像处理的（）过程中，输出图像每个像元的灰度值仅由对应的输入像元点的灰度值决定，它不会改变图像内像元之间的空间关系。

模式识别方法： 模式分类或模式匹配的方法有很多，总体分为四大类：
• 以数据聚类的监督学习方法； • 以统计分类的无监督学习方法； • 通过对基本单元判断是否符合某种规则的结构模式识别方法； • 可同时用于监督或者非监督学习的神经网络分类法。 1.线性判用一条直线来划分已有的学 习集的数据，然后根据待测点在直线的那一边决定的分类。如下图可以做出一条直线来 划分两种数据的分类。但是一般情况下的特征数很多，想降低特征数维度。可以通过投 影的方式进行计算。然而使得一个多维度的特征数变换到一条直线上进行计算。可以减 少计算工作的复杂度。
10.2 模式识别方法
c.对称连接网络 对称连接网络有点像循环网络，但是单元之间的连接是对称的（它们在两个方向上 权重相同）。比起循环网络，对称连接网络更容易分析。这个网络中有更多的限制，因 为它们遵守能量函数定律。没有隐藏单元的对称连接网络被称为“Hopfield 网络”。有 隐藏单元的对称连接的网络被称为“玻尔兹曼机” 。 神经网络可以看成是从输入空间到输出空间的一个非线性映射，它通过调整权重和 阈值来“学习”或发现变量间的关系，实现对事物的分类。由于神经网络是一种对数据 分布无任何要求的非线性技术，它能有效解决非正态分布和非线性的评价问题，因而受 到广泛的应用。由于神经网络具有信息的分布存储，并行处理及自学习能力等特点，它 在泛化处理能力上显示出较高的优势。
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行 处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智 能的重要组成部分。
基于监督学习的模式识别系统由4大部分组成，即待识别对象、预处理、特征提取和分 类识别，如图10-1所示。
图10-1 模式识别流程图

（完整版）数字图像处理课后题答案1. 图像处理的主要⽅法分⼏⼤类?答：图字图像处理⽅法分为⼤两类：空间域处理（空域法）和变换域处理（频域法）。

空域法：直接对获取的数字图像进⾏处理。

频域法：对先对获取的数字图像进⾏正交变换，得到变换系数阵列，然后再进⾏处理，最后再逆变换到空间域，得到图像的处理结果2. 图像处理的主要内容是什么?答：图形数字化（图像获取）：把连续图像⽤⼀组数字表⽰，便于⽤计算机分析处理。

图像变换：对图像进⾏正交变换，以便进⾏处理。

图像增强：对图像的某些特征进⾏强调或锐化⽽不增加图像的相关数据。

图像复原：去除图像中的噪声⼲扰和模糊，恢复图像的客观⾯⽬。

图像编码：在满⾜⼀定的图形质量要求下对图像进⾏编码，可以压缩表⽰图像的数据。

图像分析：对图像中感兴趣的⽬标进⾏检测和测量，从⽽获得所需的客观信息。

图像识别：找到图像的特征，以便进⼀步处理。

图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义的理解及解释，从⽽指导和规划⾏为。

3. 名词解释：灰度、像素、图像分辨率、图像深度、图像数据量。

答：像素：在卫星图像上，由卫星传感器记录下的最⼩的分⽴要素(有空间分量和谱分量两种)。

通常，表⽰图像的⼆维数组是连续的，将连续参数 x,y ，和 f 取离散值后，图像被分割成很多⼩的⽹格，每个⽹格即为像素图像分辨率：指对原始图像的采样分辨率，即图像⽔平或垂直⽅向单位长度上所包含的采样点数。

单位是“像素点/单位长度”图像深度是指存储每个像素所⽤的位数,也⽤于量度图像的⾊彩分辨率.图像深度确定彩⾊图像的每个像素可能有的颜⾊数,或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数.它决定了彩⾊图像中可出现的最多颜⾊数,或灰度图像中的最⼤灰度等级（图像深度：位图图像中，各像素点的亮度或⾊彩信息⽤⼆进制数位来表⽰，这⼀数据位的位数即为像素深度，也叫图像深度。

图像深度越深，能够表现的颜⾊数量越多，图像的⾊彩也越丰富。

）图像数据量：图像数据量是⼀幅图像的总像素点数⽬与每个像素点所需字节数的乘积。

H (s,t) 1 (H (E O) H (E B)) 2

1 2
s i0
L j t 1
pⅡij log2
pⅡij



L is1
L j t 1
piⅢj
log2
piⅢj


其中，pijⅡ为灰度值i和梯度值j属于目标到边缘的概 率，pijⅢ为灰度值i和梯度值j属于背景到边缘的概率。
10.2 航拍绝缘子图像的分割
原始图像
NSCT 分解
低频重构
概貌图像
高频重构
梯度图像
创建灰度-梯度 共生矩阵
分割结果 最佳阈值
BF-PSO 算法
设计适应 度函数
灰熵模型
基于NSCT和灰熵模型的图像分割方法流程图
10.2 航拍绝缘子图像的分割
步骤1：对绝缘子图像进行NSCT分解。
NSCT2层分解及理想频域划分
原始图像
MT-OTSU
GHT
本文方法
样本一
样本二 样本三 样本四
第10章 综合应用实例— —航拍绝缘子图像的自动
分割和定位
1.选题背景、意义及国内外现状
10.1航拍绝缘子图像的特点
绝缘子
作用：机械支撑、电气绝缘等多种功能 故障：污秽、裂纹、破损等问题引起闪络、击穿等。
1.1选0题.背1景航、拍意义绝及缘国内子外图现状像的特点
航拍绝缘子图像的特点：
(1)图像背景十分复杂，包含山川、田地、房屋、道路等 不同景物，导致绝缘子目标不够突出。 (2)绝缘子与导线、杆塔等伪目标相连，甚至相互遮挡， 情况复杂。 (3)图像分辨率较低，且含有不同程度的噪声。 (4)图像中绝缘子具有较为明显的形状独特性，可以以此 为依据，将其与伪目标和背景相区别。

−a
v
−a
v
∫ ( ) =
2E v
⎡ ⎢⎣
0 −a
e− jux − e jux
sin v(x + a)dx⎤⎥⎦
∫ =
−4 jE v
⎡ ⎢⎣
0 −a
sin
ux
sin
v(
x
+
a)dx
⎤ ⎥⎦
( ) = 4 jE (u sin va − v sin ua) v u2 − v2
3
第三章要求 1. 了解图像的几何变换； 2. 了解图像的离散傅立叶变换，掌握其重要性质； 3. 了解变换的一般表示形式； 4. 了解图像的离散余弦变换的原理 ； 5. 掌握图像的离散沃尔什－哈达玛变换； 6. 了解 K-L 变换的原理。
4 4
4 4
4⎥⎥ 4⎥
⎢⎣1 4 4 1⎥⎦
⎢⎣4 4 1 1⎥⎦
⎢⎣4 4 4 4⎥⎦
解答：
由H2 =
1 ⎡1 2 ⎢⎣1
1⎤ -1⎥⎦
和H
2
N
=
1 ⎡HN 2 ⎢⎣HN
HN -H N
⎤ ⎥⎦
得
⎡1 1 1 1 ⎤
H4
=
1 2
⎢⎢1 ⎢1
-1 1
1 -1
-1⎥⎥ -1⎥
⎢⎣1
-1
-1
1
⎥ ⎦
⎡10 0 0 −6⎤
X = ⎡⎣x1
x 2
x3 ⎤⎦T 的协方差矩阵 CX 。
解答：
⎧⎡1⎤ ⎡1⎤ ⎡1⎤⎫ ⎡3⎤
∑ 根据式 mx
=
1 M
M
xk
k =1
得 mX
=
1 3

2.22：通常设d（x，y）=g（x，y）- f（x，y）；g（x，y）为金图像，f（x，y）系统输入的图像，d （x，y）需取值在阈值（Tmin,Tmax）之间。

两图像需满足条件：1）像素点位置对应相同2）光照条件相同，3）图像的噪声影响足够小。

3.6All that histogram equalization does is remap histogram components on the intensity scale. To obtain a uniform (flat) histogram would require in general that pixel intensities actually be redistributed so that there are L groups of n/L pixels with the same intensity, where L is the number of allowed discrete intensity levels and n =MN is the total number of pixels in the input image. The histogram equalization method has no provisions for this type of (artificial) intensity redistribution process.由于离散图像的直方图也是离散的，其灰度累积分布函数是一个不减的阶梯函数。

如果映射后的图像仍然能取到所有灰度级，则不发生任何变化。

如果映射的灰度级小于256，变换后的直方图会有某些灰度级空缺。

即调整后灰度级的概率基本不能取得相同的值，故产生的直方图不完全平坦。

3.14：A）不相同，因为右图黑白边界比左图的黑白边界要多很多，对于均值滤波而言，在有像素变化的地方才会产生新的像素值，因此右侧图像产生的新的像素值的比例比左侧要大。

第一章1.连续图像中，图像为一个二维平面，(x,y)图像中的任意一点，f（x,y）为图像于(x,y)于处的值。

连续图像中，(x,y)的取值是连续的，f(x,y)也是连续的数字图像中，图像为一个由有限行有限列组成的二维平面，（i,j)为平面中的任意一点，g（i,j)则为图像在（i,j)处的灰度值，数字图像中，（i,j) 的取值是不连续的，只能取整数，对应第i行j列,g（i,j) 也是不连续的，表示图像i行j列处图像灰度值。

联系：数字图像g(i,j)是对连续图像f(x,y)经过采样和量化这两个步骤得到的。

其中g(i,j)=f(x,y)|x=i,y=j2. 图像工程的内容可分为图像处理、图像分析和图像理解三个层次，这三个层次既有联系又有区别，如下图所示。

图像处理的重点是图像之间进行的变换。

尽管人们常用图像处理泛指各种图像技术，但比较狭义的图像处理主要是对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果并为自动识别奠定基础，或对图像进行压缩编码以减少所需存储空间图像分析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。

如果说图像处理是一个从图像到图像的过程，则图像分析是一个从图像到数据的过程。

这里的数据可以是目标特征的测量结果，或是基于测量的符号表示，它们描述了目标的特点和性质。

图像理解的重点是在图像分析的基础上，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，从而指导和规划行动。

如果说图像分析主要以观察者为中心来研究客观世界，那么图像理解在一定程度上是以客观世界为中心，借助知识、经验等来把握整个客观世界(包括没有直接观察到的事物)的。

联系：图像处理、图像分析和图像理解处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。

图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。

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非图形式的描述。

第一章测试1.下列哪个关于图像的描述是不对的（）。

A:计算机视觉是为设备或机器人提供眼睛的功能。

B:数字图像中的最小单位是像素。

C:温度分布图是不可见的，所以不属于图像。

D:图像是对客观存在物体的一种模仿与描述。

答案:C2.以下属于从图像到图像的处理的有（）。

A:图形建模B:3D打印C:图像增强D:图像去噪答案:CD3.图像变换的目的改变一幅图像的大小或形状。

（）A:错B:对答案:A4.根据二维图像构造出三维物体的图像是图像几何变换的研究内容。

（）A:错B:对答案:A5.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描述，并对目标物进行定量分析。

（）A:对B:错答案:A第二章测试1.图像数字化过程中涉及到的操作有（）。

A:采样B:去噪C:压缩D:量化答案:AD2.数字图像坐标系往往采用的是（）。

A:矩阵坐标系B:笛卡尔坐标系C:大地坐标系D:直角坐标系答案:A3.伪轮廓现在的产生主要是因为采用了比较低的量化步长（）A:错B:对答案:A4.对应不同的场景内容，一般数字图像可以大致分为（）。

A:二值图像B:彩色图像C:伪彩色图像D:灰度图像答案:ABD5.以下哪些属于灰度直方图的性质（）。

A:灰度直方图是一个对图像亮度分布的统计量。

B:由灰度直方图可以反推出原始图像C:灰度直方图表征的是图像的一维信息D:灰度直方图与图像之间是一对多的映射关系答案:BCD第三章测试1.图像增强是通过将图像中重要的内容进行增强，并抑制不重要的内容，从而改善画面质量。

（）A:错B:对答案:B2.直方图均衡化一定能带来对比度的提升。

（）A:错B:对答案:A3.直方图均衡化操作中包含的步骤有（）。

A:求原图的灰度分布概率B:计算各个灰度值的累计分布概率C:求原始图像的灰度直方图D:进行直方图均衡化映射计算答案:ABCD4.动态范围指的是（）。

A:图像的清晰程度B:图像的灰度分布C:图像中所描述的从最暗到最亮的变化范围D:图像的亮度对比程度答案:C5.一般说来，非线性的动态范围调整比线性动态范围调整能够取得更为良好的效果。

边缘检测与特征提取
80%
边缘检测原理
利用小波变换对图像进行多尺度 分解，通过检测小波系数中的突 变点实现边缘检测。
100%
特征提取
小波变换能够提供图像的多尺度 、多方向信息，因此可以用于提 取图像中的纹理、形状等特征。
80%
应用领域
边缘检测和特征提取在目标识别 、图像分割、场景理解等领域具 有广泛应用。
Meyer小波
Meyer小波是一种具有无穷光滑性和正交性的小 波基函数，其频率响应接近理想滤波器。Meyer 小波适用于对信号进行高精度的分解和重构，如 音频信号处理、图像处理等。
02
图像处理中的小波变换应用
图像压缩与编码
小波变换压缩原理
利用小波变换对图像进行多尺度分解，得到不同频率的子 带图像，通过对子带图像进行量化和编码实现压缩。
多分辨率分析实现
多分辨率分析可以通过构建一系列嵌套的子空间来实现，每个子空间对应一个 特定的尺度。通过在不同尺度下对信号或图像进行投影和重构，可以得到信号 或图像在不同尺度下的分量表示。
常见小波基函数介绍
Haar小波
Haar小波是最简单的小波基函数之一，具有紧 支撑性和正交性。它的波形类似于方波，适用于 对信号进行粗略的分解和重构。
不同噪声水平下算法性能分析
针对不同噪声水平（如高斯噪声、椒盐噪声等），分析并 比较各种去噪算法的性能表现。
算法实时性与计算复杂度评估
评估各种去噪算法的实时性和计算复杂度，为实际应用提 供参考依据。
05
小波变换在边缘检测中的应用
基于小波变换的边缘检测算法
小波基选择
选择适合图像处理的小波基，如 Haar小波、Daubechies小波等，用 于实现小波变换。