数字图像处理期末整理

第一章数字图像处理概论*图像是对客观存在对象的一种相似性的、生动性的描述或写真。

*模拟图像空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像*数字图像空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数）表示的图像（计算机能处理）。

是图像的数字表示，像素是其最小的单位。

* 数字图像处理（Digital Image Processi ng ）利用计算机对数字图像进行（去除噪声、增强、复原、分割、特征提取、识别等）系列操作，从而获得某种预期的结果的技术。

（计算机图像处理）*数字图像处理的特点（优势）（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）图像数据量庞大。

（5）图像处理技术综合性强。

*数字图像处理的目的（1）提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的a. 去除图像中的噪声；b. 改变图像的亮度、颜色；c. 增强图像中的某些成份、抑制某些成份；d. 对图像进行几何变换等，达到艺术效果；（2）提取图像中所包含的某些特征或特殊信息。

a.模式识别、计算机视觉的预处理（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（1）图像的数字化a. 如何将一幅光学图像表示成一组数字，既不失真又便于计算机分析处理b. 主要包括的是图像的采样与量化（2*）图像的增强a.加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声（3）图像的恢复a.把退化、模糊了的图像复原。

模糊的原因有许多种，最常见的有运动模糊，散焦模糊等（4*）图像的编码a.简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。

（5）图像的重建a.由二维图像重建三维图像（如CT（6）图像的分析（7）图像分割与特征提取a. 图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。

b. 图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等。

（8）图像隐藏a. 是指媒体信息的相互隐藏。

b. 数字水印。

c. 图像的信息伪装。

第1章 数字图像处理的基本知识1.1 连续图像如何转换为数字图像？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当对模拟图像取样时不满足取样定律将出现什么现象？从取样图像中恢复原来的图像需要满足二维的香农取样定理，否则出现失真现象。

1.3图像处理的基础、最主要的任务是什么？图像处理的基础是数学，最主要的任务就是各种算法的设计和实现。

1.4 数字图像处理主要包括哪些研究内容？1）图像变换；2）图像增强；3）图像复原； 4）图像压缩编码；5）图像分割与特征提取。

1.5 数字图像研究的三大方面：提高视觉效果、特征提取和目标识别、编码和压缩数据。

1.6 计算下面图像的平均灰度值，写出计算下面图像平均灰度值的Matlab 程序245631536262⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦答：a=[2 4 5 6;3 1 5 3;6 2 6 2];average=mean2(a);运行结果，平均average=3.751.7 写出画大小为512512⨯的黑底（灰度值为0），中央有200200⨯大小白(灰度值为1)正方形图像的Matlab 程序。

答：x=zeros(512);x(256-100:256+99,256-100:256+99)=1;imshow(x)1.8 数字图像处理就是将图像转换为一个数字矩阵存放在计算机中，并采用一定的算法对其进行处理。

第2章图像处理中的常用数学变换2.1 (教材51页)用Matlab编程做出如图2.37所示图像的二维离散余弦变换(a)(b)图2.37答：% DCTa=ones(64);a(29:36,29:36)=0; % 8*8% a(29:36,31:34)=0; % 4*8f=dct2(a);figure, imshow(a,'notruesize')figure,imshow(log(abs(f)+1),'notruesize')2.2 做出对灰度图像’lenagray.bmp’进行傅里叶变换，并把直流分量平移到中央的Matlab程序，并注明每个程序的作用。

数字图像处理与计算机视觉复习Ace Nirvana整理第一章绪论1.1前言人类传递信息的主要媒介是语音和图像。

听觉信息20％，视觉信息>60％，其他(如味觉、触觉、嗅觉) <20％，“百闻不如一见”。

医学领域：1895年X射线的发现。

1.2数字图像处理的起源数字图像处理的历史可追溯至二十世纪二十年代。

最早应用之一是在报纸业，当时，引入巴特兰电缆图片传输系统，图像第一次通过海底电缆横跨大西洋从伦敦送往纽约传送一幅图片。

第一台能够进行图像处理的大型计算机出现在20世纪60年代。

数字图像处理的起源可追溯至利用这些大型机开始的空间研究项目，可以说大型计算机与空间研究项目是数字图像处理发展的原动力。

计算机断层是一种处理方法，在这种处理中，一个检测器环围绕着一个物体(或病人)，一个X射线源，带有检测器的同心圆绕着物体旋转，X射线通过物体并由位于环上对面的相应的检测器收集起来，然后用特定的重建算法重建通过物体的“切片”的图像，这些切片组成了物体内部的再现图像。

计算机断层技术获得了1979年诺贝尔医学奖。

从20世纪60年代至今，数字图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象。

如今图像处理技术已给人类带来了巨大的经济和社会效益。

不久地将来它不仅在理论上会有更深入的发展，在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活中不可缺少的强有力的工具。

1.3图像处理的应用意义（1）图像是人们从客观世界获取信息的重要来源人类是通过感觉器官从客观世界获取信息，即通过耳、目、口、鼻、手通过听、看、味、嗅和触摸的方式获取信息。

在这些信息中，视觉信息占60％～70％。

视觉信息的特点是信息量大，传播速度快，作用距离远，有心理和生理作用，加上大脑的思维和联想，具有很强的判断能力。

其次是人的视觉十分完善，人眼灵敏度高，鉴别能力强，不仅可以辨别景物，还能辨别人的情绪，由此可见，图像信息对人类来说是十分重要的。

数字图像处理期末考试答案数字图像处理》复指南选择题1.在采用幂次变换进行灰度变换时，当幂次取大于1时，该变换是针对哪一类图像进行的？（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2.图像灰度方差说明了图像的哪一个属性？（B）A。

平均灰度B。

图像对比度C。

图像整体亮度D。

图像细节3.计算机显示器主要采用哪一种彩色模型？（A）A。

RGBB。

CMY或CMYKC。

HSI4.采用模板[-11]T主要检测哪个方向的边缘？（A）A。

水平B。

45度C。

垂直D。

135度5.下列算法中属于图像锐化处理的是：（C）A。

低通滤波B。

加权平均法C。

XXX滤波D。

中值滤波6.维纳滤波器通常用于哪种情况？（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，可以采用哪种处理方法？（C）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.在对图像进行复原的过程中，B滤波器需要计算哪些功率谱？（B）A。

逆滤波B。

维纳滤波C。

约束最小二乘滤波D。

同态滤波9.XXX滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，可以将高通滤波器的转移函数加上一定的常数以引入一些低频分量。

这样的滤波器称为什么？（B）A。

XXX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10.图像与灰度直方图之间的对应关系是什么？（B）A。

一一对应B。

多对一C。

一对多D。

都不对应11.下列算法中属于图像锐化处理的是：（C）A。

低通滤波B。

加权平均法C。

XXX滤波D。

中值滤波12.一幅256x256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是多少？（A）A。

256KB。

512KC。

1MD。

2M13.一幅灰度级均匀分布的图像，其灰度范围在[0，255]，则该图像的信息量为多少？（D）A。

0B。

255C。

6D。

814.下列算法中属于局部处理的是什么？（D）A。

灰度线性变换B。

二值化C。

1图像的特点:1)直观形象2)易懂3)信息量大2 图像的分类：1）按灰度分类：二值图像，多灰度图像2）按色彩分类：单色图像，动态图像3）按运动分类：静态图像，动态图像4）按时空分布分类：二维图像，三维图像3 数字图像处理的主要内容：1）图像获取2）图像变换3）图像增强4）图像复原5)图像编码6）图像分析7）图像识别8）图像理解4数字图像处理方法：1）空域法2）变换域法5什么是数字图像的采样和量化？采样：将模拟图像在空间上连续的点按照一定的规则变换成离散点的操作。

量化：由于采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理，所以要对采样后的图像进行量化，即将连续的像素灰度值转换成离散的整数值的过程。

6图像像素间的邻接、连接和连通的区别？邻接：两个像素是否邻接就看它是否接触，一个像素和在它邻域中的像素是邻接的。

邻接仅仅考虑了像素间的空间关系。

连接：对两个像素，要确定它们是否连接，要考虑两点：①空间上要邻接；②灰度值要满足某个特点的相似准则第二章1 试述图像采集系统的结构及其各部分的功能？2 连续图像随机过程可以用哪些数字特征来描述？概率密度，一阶矩或平均值，二阶矩或自相关函数，自协方差，方差3 为什么说只要满足采样定理，就可以有离散图像无失真的重建元连续图像？这是由图像的连续性决定的，由图像上某一点的值可以还原出该点的一个小邻域里的值，这个图像连续性越好，这个邻域就可以越大，抽样次数可以很少就可以无失真还原。

而抽样定理对应这个邻域最小的情况即抽样次数最多的情况，大概是每周期两个样本4与标量量化相比，向量量化有哪些优势？合理地利用样本间的相关性,减少量化误差提高压缩率,5 Matlab图像处理工具箱提供了哪几类类型的数字图像？它们之间能否转换？如果可以如何转换？二进制图像，索引图像，灰度图像，多帧图像，RGB图像，它们之间可以相互转换，转换函数（23页6 数字图像的空间分辨率和采样间隔有什么联系？采样间隔是决定图像分辨率的主要参数1 FFT的基本思想是什么?？利用DFT系数的特性，合并DFT运算中的某些项，把长序列DFT变成短序列DFT，从而减少其运算量。

第一节 数字图像处理概述/第二节 数字图像处理的获取、显示和表示（只有概念，无计算） 1、图像的数字化过程：将一幅图像从原来的形式转换为数字形式的处理过程。

图像的数字化过程包括扫描、采样、量化。

①扫描：对一幅图像内给定位置的寻址。

（被寻址的最小单元：像素） ②采样：在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值。

（采样的两个重要参数：采样间隔和采样孔径）③量化：将测量的灰度值用一个整数表示。

2、数字图像处理技术所涉及的图像类型：（1位）二值图像、（8位）灰度图像、（24位）彩色图像、索引图像。

（24位）彩色图像区别颜色特性的三个因素：色相（或色度）、饱和度、亮度。

①色相（或色度）：是从物体反射或透过物体传播的颜色。

在 0 到 360 度的标准色轮上，色相是按位置度量的。

在通常的使用中，色相是由颜色名称标识的，比如红、橙或绿色。

②饱和度：有时也称色品，是指颜色的强度或纯度。

饱和度表示色相中灰成分所占的比例，用从 0%（灰色）到 100%（完全饱和）的百分比来度量。

在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。

③亮度：是颜色的相对明暗程度。

通常用从 0%（黑）到 100%（白）的百分比来度量。

第三节 灰度直方图1、灰度直方图的定义：是灰度级的函数，描述的是图像中每种灰度级像素的个数，反映图像中每种灰度出现的频率。

横坐标是灰度级，纵坐标是灰度级出现的频率(像素个数)。

2、灰度直方图的数学表达式：（一幅连续图像的直方图是其面积函数的导数的负值）3、灰度直方图的性质：①不表示图像的空间信息；②任一特定图像都有唯一直方图，但反之并不成立（即一个直方图不只对应一个图像）；③归一化灰度直方图和面积函数可得到图像的概率密度函数PDF 和累积分布函数CDF ；④直方图的可相加性；⑤利用轮廓线可以求面积（灰度级D1定义的轮廓线） 4、直方图均衡化：利用点运算使一幅输入图像转换为在每一灰度级上都有相同像素点数的输出图像(即输出的直方图是平的)直方图匹配：对一幅图像进行变换，使其直方图与另一幅图像的直方图相匹配或与特定函数形式的直方图相匹配。

1.用matlab进行图像变换，公式:s=L-1-r答：clear;clc;f=imread('source.jpg');%该图像是一幅灰度图像subplot(211);imshow(f);title('原始灰度图像');s=f;f=double(f);s=256-1-f;subplot(212);imshow(uint8(s),[]);title('变换后的图像')2.图1显示了512×512像素尺寸的黑色背景叠加一个20×20像素尺寸的白色矩形。

此图像在傅里叶变换的计算之前乘以(-1)x+y,从而可以使频率关于中心谱对称，用matlab对图1进行变换答：编程f=zeros(512,512);f(246:266,246:266)=1;F=fft2(f,512,512) ;F2=fftshift(F);imshow(log(abs(F2)),[-1 5]);colormap(jet);colorbar;-0.500.511.522.533.544.53.试给出把灰度范围[0,10]伸长为[0,15]，把范围[10,20]伸长为[15,25]，并把范围[20,30]压缩为[25，30]的变换方程。

答：由()[]c a y x f ab cd y x g +---=,)(),(得 （1）、3(,)(,)2g x y f x y ⎡⎤=*⎢⎥⎣⎦（2）、5),(),(+=y x f y x g （3）、15),(5.0),(+=y x f y x g4、设一幅图像具有表1所示的概率分布，对其分别进行直方图均衡化和规定化，要求规定化的图像具有表2所示的灰度级分布。

表1表2（1）、直方图均衡化处理结果如下。

数字图像处理期末总结引言数字图像处理是一门研究利用计算机对图像进行处理和分析的学科，依靠数字图像技术可以对图像进行多种处理和改进，如增强图像质量、去除噪声、进行模式识别等。

本学期我们学习了数字图像处理的基本理论知识和常用算法，并实践了相关实验，以下是我对本学期数字图像处理课程的总结。

一、课程概述数字图像处理课程的目标是让学生了解数字图像的基本概念和处理技术，掌握数字图像处理的常用算法和工具，培养学生分析和解决实际图像处理问题的能力。

本课程分为理论学习和实验实践两部分，理论学习主要包括数字图像的表示和处理原理，常用图像处理方法的原理和算法，实验实践则通过使用Python和相关图像处理库进行实际图像处理。

二、理论学习在理论学习部分，我们首先学习了数字图像的表示方法，了解了数字图像的像素结构和灰度级等基本概念。

接着学习了图像的增强和恢复，常用的图像增强技术包括直方图均衡化、对比度拉伸和空域滤波等。

我们通过实验学习了这些方法的原理和实现，同时也学习了如何评价图像增强的效果。

在图像恢复方面，我们学习了图像去噪和图像复原的方法。

图像去噪包括空域滤波和频域滤波两种方法，我们学习了均值滤波、中值滤波和高斯滤波等常用的滤波器，并实践了相关实验。

图像复原主要涉及退化模型和修复方法的学习，我们学习了线性和非线性滤波方法、逆滤波和最小二乘滤波等图像复原算法。

接着我们学习了图像压缩和编码的原理和方法，了解了JPEG和JPEG2000等常用的图像压缩标准。

我们学习了离散余弦变换（DCT）和小波变换等常用的压缩方法，同时也学习了如何评价图像压缩的质量和效果，例如信噪比和均方差等指标。

最后，我们还学习了图像分割和图像识别的基本理论和方法。

图像分割是将图像分割成若干块区域的过程，常用的分割方法包括阈值分割、区域生长和边缘检测等。

图像识别则是将分割后的图像中的特定对象或模式与预定义的模型进行匹配和识别，我们学习了基于模板匹配和特征提取的图像识别方法，并实践了相关实验。

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＿＿。

数字图像处理期末总结绪论图像：是客观目标的一种相似性描述，它包含了被描述的对象，是客观世界三维实体到维实体的变换（连续图像）。

数字图像：连续图像经过空间离散化，灰度整量后的图像。

连续图像处理：利用光学、化学方法对图像进行一系列操作。

数字图像处理：基于计算机和一定的数学变换方法，对数字图像进行一系列的操作处理，称为数字图像处理。

数字图像处理目的：数字图像处理强调图像间的数学变换，目的是对图像进行各种加工处理，以改善图像视觉效果，并为自动识别打下基础。

或对图像进行压缩编码，以减少所需存储空间和传输时间。

数字图像处理主要内容：图像获取、图像显示、图像变换、图像增强、图像压缩、图像恢复与重建、图像分割、图像描述、图像纹理分析第二章、数字图像处理基础2.2图像与数字化2.21连续图像：指图像强度随空间位置，光线波长入及时间t变化。

2.211灰度图象：仅考虑光的能量，不顾及波长（频率）变化，图像视觉上表示为灰度变化，称为灰度图像或单色图像。

2.212彩色图像：由于不同波长光的彩色效应，则图像视觉上表现为彩色图像。

2.213静止图像：图像内容不随时间变化的图像称为静止像像，反之称为运动图像。

2.22图像数字化：图像数字化是将一幅图像转换成计算机可以处理的形式。

图像数字化分为采样与整量两部分。

2.22.1采样：将连续图像在空间上进行离散化的过程。

其中采样间隔与采样孔是两个重要参数的选择。

2.22.2整量：连续图像经过空间离散化，其像素灰度需转换成离散整数值过程。

2.3直方图：表示图像中各灰度级与对应灰度级像素出现的频率间关系。

性质：(1)直方图上没有位置信息，灰度直方图仅统计某一灰度值的像素个数占全幅像素的比例，同一灰度的像素在图象中空间位置未表示。

(2)直方图是总体灰度概念，直方图可以看出图像总体性质，一幅图像对应唯一直方图，但不同图像可能有相同直方图。

(3)直方图可叠加性，一幅图像分成数个不同区域，各区域直方图之和即为该像直方图。