数字图像分析考试复习题

数字图像分析复习题1.没有眼睛也可以具有视觉，只要它能够感知客观世界的空间结构与存在。

答：视觉定义：人（动物）通过光学（非光学）特性来感知理解客观世界空间结构、特点及运动规律的功能；没有眼睛也可以具有视觉，只要它能够感知客观世界的空间结构与存在。

光学特性不是视觉感知的唯一手段。

视觉系统的研究目的：感知视觉世界的空间存在，了解周围视觉世界的空间结构、特点、组成以及它们的空间运动规律，与感知类型无关。

2.数字图像分析有哪三个层次？答：低层处理,中层模型表达,高层理解及描述。

3.低层处理的内容有哪些？答：基于图像特征抽取与分割阶段。

4.为什么要进行中层建模？答：为了进一步进行描述，以便对其进行分析。

基于物体的几何模型与图像特征表达。

5.高层分析要做哪些工作？答：基于景物知识的描述与理解。

6.人的视网膜上存在哪三种不同的锥状细胞？答：人的视网膜上存在红、绿、蓝这三种锥状细胞，锥状细胞感知白天的光线敏感，并能分辨色彩。

7.视网膜的作用是哪些？答：起光电传感器的作用，由感光细胞（锥状细胞核杆状细胞，吸收光量子，输出生物流）按一定的结构排列组成。

8.锥状细胞（红、绿、蓝）：对白天的光线敏感，并能分辨色彩9.杆状细胞：对暗淡的光线敏感10.什么是视觉的对比性或适应性？试举例说明？答：适应性或对比性：依赖于相对比较而得到感受的视觉特性；这种受到先前模式影响的视觉适应性或对比性成为视觉的“惰性”；举例：马赫带现象：视觉的对比性夸大了实际敏感度变化的现象。

11.金字塔数据结构所需要的数据量是原始图像的多少倍？答：金字塔结构是一个图像序列{M L, M L-1,…M0} ,其中M L是具有原图像，一次降低一倍分辨率得到该图像序列。

当原图像的分辨率是2的整数次幂时，M0仅对应于一个像素。

当需要对图像的不同分辨率同时进行处理时，可以采用这种数据结构。

分辨率每降低一层，数据量减少4倍，处理速度则提高4倍。

那么金字塔结构存储所有图像矩阵需要的像素个数为：N2(1+1/4+1/16+…)≈1.33N212.什么是图像增强？答：图像增强是指按特定的需要，突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些不需要的信息的处理方法。

13.什么是图像的灰度直方图？答：灰度级的直方图就是反映一幅图像中的灰度级与出现这种灰度的概率之间的关系的图形。

14.直方图均衡化的基本思想是什么？答：直方图均衡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。

15.什么是颜色直方图？答：颜色直方图是在许多图像检索系统中被广泛采用的颜色特征，它所描述的是不同色彩在整幅图像中所占的比例。

色彩直方图是高维直方图的特例，它统计色彩的出现频率，即色彩的概率分布信息。

16.为什么要进行伽马校正，试解释伽马校正的基本原理答：Gamma变换用于通常的对照度操作，扩展暗的灰度级，压缩亮的灰度级。

原理：校正（Gamma Correction，伽玛校正）：所谓伽玛校正就是对图像的伽玛曲线进行编辑，以对图像进行非线性色调编辑的方法，检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，从而提高图像对比度效果，不然会失真。

17.一个好的平滑方法应该是既能够去掉图像中的寄生效应又不使图像的边缘轮廓和线条模糊。

（选择题）18.试阐述均值滤波器（中值滤波器）的算法？答：(1)以待处理像素为中心，做一个m*m的作用模板；(2)在模板中，选择K个与待处理像素的灰度差为最小的像素；(3)将这K个像素的灰度均值（中值）替换掉原来的像素值。

19.什么是低通滤波？什么是高通滤波？答：低通滤波,：图像的边缘、跳跃部分以及颗粒噪声代表图像的高频分量，而大面积的背景则代表图像的低频分量，用低通滤波的方法滤除其高频部分就能够去掉噪声，使图像得到平滑。

高通滤波：由于图像中的边缘及急剧变化部分与高频分量有关，所以利用高通滤波器衰减图像信号中的低频分量，就会相对强调其高频分量，从而加强了图像的边缘及急剧变化部分，达到图像锐化的目的。

20.什么是图像尖锐化？答：图像尖锐化处理主要是增强图像的边缘及灰度跳变部分。

21.试阐述理想低通（高通）滤波的基本思想。

答：理想低通滤波是指以截频D0为半径的所有频率都能无损地通过，而在截频之外的频率分量完全被衰减。

理想高通滤波的传递函数形式：D0成为截止频率，D（u,v）是从频率域的原点到（U,V）点的距离。

由于图像中的边缘及急剧变化部分与高频分量有关，所以利用高通滤波器衰减图像信号中的低频分量，就会相对强调其高频分量，从而加强了图像的边缘及急剧变化部分，达到图像锐化的目的。

22.试阐述同态滤波的基本思想？23.什么是图像复原？其基本思想是什么？答：定义：主要目的就是要改善给定的图像的质量，在图像复原的过程中，人们试图利用某种先验知识，把一幅模糊图像，经过计算机处理，使其恢复或接近原来真实的图像，我们把这种去掉图像模糊的过程就认为是一个复原问题。

其基本思想就是逆滤波复原。

24.什么是图像重建？其基本思想是什么？答：根据物体横剖面的投影数据，经过计算机处理后，得到物体横剖面的图像，这种从数据到图像的处理技术，称为图像重建。

基本思想：代数迭代法、傅立叶变换法、滤波逆投影法。

25.为什么要进行图像分割？答：提取出感兴趣的对象，为进一步的理解和识别做准备，有利用对每一个区域来进行后续的区别。

26.图像分割的特点有哪些？答：均匀性、连通性、边缘完整性、反差性27.什么是全局门限？什么是局部门限？答：全局门限：对整个图像，所有的像素值使用一个门限值；局部门限：对整个图像，每个像素值都具有自己的一个特定的门限值。

28.试给出Ostu二值化方法的算法？算法的输入是一幅图像，根据输入图像获得图像的直方图，让图像从最高到最低的灰度级，对图像分成两类，找出其中最大的。

Ostu方法又名最大类间差方法，通过统计整个图像的直方图特性来实现全局阈值T的自动选取，其算法步骤为：1)先计算图像的直方图，即将图像所有的像素按照0~255共256个bin，统计落在每个bin的像素点数量；2)归一化直方图，也即将每个bin中像素点数量除以总的像素点；3)i表示分类的阈值，也即一个灰度级，从0开始迭代；4)通过归一化的直方图，统计0~i灰度级的像素(假设像素值在此范围的像素叫做前景像素)所占整幅图像的比例w0，并统计前景像素的平均灰度u0；统计i~255灰度级的像素(假设像素值在此范围的像素叫做背景像素) 所占整幅图像的比例w1，并统计背景像素的平均灰度u1；5)计算前景像素和背景像素的方差 g = w0*w1*(u0-u1) (u0-u1)；6)i++；转到4，直到i为256时结束迭代；7)将最大g相应的i值作为图像的全局阈值。

29.什么是像素的邻接关系？答：对于图像中的两个像素点P与Q，若Q存在于P的8领域或4领域中，则称P与Q具有邻接关系。

30.什么是连通？什么是连通域？答：对于图像中的两点p与q，若存在一条路径连接p与q，则称p与q是连通的；若对于图像中的一个点集，中间任意两点都是连通的，则称该点集组成一个连通域。

31.什么是连通域标记？答：就是对每一个连通域用阿拉伯数字标记，生成的标号图像的像素值就是像素所在连通域的标号。

32.试给出基于行程的连通域标记算法？答：1、逐行扫描图像，我们把每一行中连续的白色像素组成一个序列称为一个团(run)，并记下它的起点start、它的终点end以及它所在的行号。

2、对于除了第一行外的所有行里的团，如果它与前一行中的所有团都没有重合区域，则给它一个新的标号；如果它仅与上一行中一个团有重合区域，则将上一行的那个团的标号赋给它；如果它与上一行的2个以上的团有重叠区域，则给当前团赋一个相连团的最小标号，并将上一行的这几个团的标记写入等价对，说明它们属于一类。

3、将等价对转换为等价序列，每一个序列需要给一个相同的标号，因为它们都是等价的。

从1开始，给每个等价序列一个标号。

4、遍历开始团的标记，查找等价序列，给予它们新的标记。

5、将每个团的标号填入标记图像中。

33.二值数学形态学的作用是什么？它由哪几部分构成？答：作用：充当二值图像的探针，可以填充区域，驱除杂点。

构成：二值图像B和结构元S34.试给出图像膨胀（腐蚀）操作的思想？答：膨胀：让结构元S的原点对图像进行扫描，一旦遇到二值图象的“1”像素时，结构元整体形状就与输出图像进行“或”运算。

腐蚀：让结构元S的原点对准二值图象上每一个像素，如果结构元上每一个“1”像素全都覆盖二值图像上的“1”像素时，则将值“1”与输出图像进行“或”运算。

35.网络摄像机一般包括哪三部分？答：包含CCD模块、网络服务器及网卡三大部分36.试利用DVR构造一个简单的数字视频监控系统？答：首先摄像头录制的视频信号，经过是视频分频器，分为两路，一路给DVR，一路给矩阵，给DVR的通过视频编码由模拟信号转为数字信号，传送给上一层或者存储到硬盘供视频解码服务器解码播放，到矩阵的供分局调看任一路视频信号。

：首先摄像头录制的视频信号，经过视频分配器，分为两路，一路给DVR，一路给矩阵，给DVR的通过视频编码由模拟信号转为数字信号，传送给上一级或者存储到硬盘供视频解码服务器解码播放，到矩阵的供分局调看任一路视频信号。

37.给出通过图像相减实现变化的检测算法？38.描述利用一阶递归滤波器实现运动目标提取的算法？答：采用一阶递归滤波器来实现背景图象或背景帧的自适应生成,用当前帧与之相差得灰度图像，再用形态学的开操作清除噪声，填补空缺。

若当前原始图像前一帧为Fj-1，背景帧为Bj-1，则当前背景帧Bj可以采用一阶递归滤波器来生成：Bj = (1 – a) Bj-1 + aFj-1 ;其中0<a<1为自适应系数。

运动区域可以通过计算当前原始帧与当前背景帧之间的差值的绝对值来提取，若此差值超过一个给定的门限值T，则认为此象素是活动的，即：Mj=1 (Fj-Bj)的绝对值>T0 否则其中Mj为二值化的只包含运动区域的图像。

39.试阐述智能视觉视频监控的意义？答：可以这样归纳：智能视觉视频监控主要意义在于代替人力，对活动视频进行24小时的计算机自动分析，并把视频分析的结果用于到各种应用领域中，如：公共安全防护、反恐活动等。

40.什么是简单边界点？什么是端点？答：简单边界点：对于S中的一个点P，如果其邻域中属于S的点只有一个与其相邻接的连通分量，则P为S的简单边界点。

端点：S中的一个点P，如果其邻域中属于S的点只有一个1像素，则P为S的端点。

41.细化算法的原则是什么？答：S为代表线状区域的象素的集合，细化就是要在保持连通性且不减小形状长度的条件下消去S中那些不是端点的简单边界点，过程是按S的上（北）、下（南）、左（西）、右（东）四个方向顺序，反复进行扫描以消去可删除简单边界点，直到不存在可以消去的简单边界点为止。