名词解释与简答题

名词解释

同态滤波增强：将图像亮度范围压缩和对比度增强的频域方法。

图像锐化：增强图像的边缘或轮廓或增强被模糊了的细节。

图像平滑：去噪处理。

均值滤波：用邻域像素的灰度平均值替代当前像素的灰度值。

中值滤波：设置一个奇数点的滑动窗口，将窗口中心点的像素值用窗口内各点的中值代替。

数字图像处理：利用计算机对数字图像进行系列操作（计算机图像处理）。

变换编码（DCT）：通过正交变换把图像从空间域转换为能量比较集中的交换域系数，然后对系数进行编码，从而达到压缩数据的目的。

图像分割：将一幅图像划分为互不重叠的区域的处理。

JPEG静止图像编码标准：采用基于变换编码的有损/基于预测编码的无损压缩方案。

MPEG：运动图像编码标准。

图像复原：把退化、模糊了的图像复原.包括图像辐射校正和几何校正等内容。

图像退化：是指图像在形成、传输和记录过程中，由于成像系统、传输介质和设备的不完善，使图像的质量变坏。

几何校正：是由输出图像像素坐标反算输入图像坐标，然后通过灰度再采样求出输出像素灰度值。

图像：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

图像的数字化：如何由一幅模拟图像获取一幅满足需求的数字图像，使图像便于计算机处理、分析。

图像变换：处理问题简化、有利于特征提取、加强对图像信息的理解。

图像增强：增强图像的有用信息，消弱噪声的干扰。

图像编码：简化图像的表示，压缩图像的数据，便于存储和传输。

数字图象处理系统：一般由图象数字化设备、图象处理计算机和图象输出设备组成。

采样：图像空间位置的离散。

量化：图像灰度的离散化。

LUT：伪彩色查寻表。

灰度直方图：灰度直方图是灰度级的函数，它表示图像具有某种灰度级的像数的个数，反映了图像中每种灰度出现的频数。

直方图均衡化：将原图像通过某种变换，得到一幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。

直方图规定化增强：使原图像灰度直方图变成规定形状的直方图。

基于阈值的图像分割：通过取灰度门限值对图像像素进行分类。

轮廓跟踪：通过顺序找出边缘点来跟踪出边界。

图像的细化：把一个具有一定面积的区域用一条（或一组）曲线（或细线）来代表它。从广义角度讲，细化操作属于连接成分的变形操作。

腐蚀：消除物体边界点，使目标缩小，可以消除小于结构元素的噪声点。

膨胀：将与物体接触的所有背景点合并到物体中，使目标增大，可添补目标中的空洞。

开运算：先腐蚀后膨胀的过程，可以消除图像上细小的噪声，并平滑物体边界。

闭运算：先膨胀后腐蚀的过程，可以填充物体内细小的空洞，并平滑物体边界。

区域填充：通过区域填充消除白色圆圈内的黑点。

统计编码：基于信源熵值理论的一类无损编码，根据符号出现的概率分布特性进行的。

霍夫曼编码：为了达到大的压缩率，提出了一种方法就是将在图像中出现频度大的像素值，给一个比较短的编码，将出现频度小的像素值,给一个比较长的编码。

香农-范诺编码：可变字长编码方式。

行程编码（游程编码/RLE）：用行程的灰度和行程的长度代替行程本身。

预测编码技术：利用以前的样本值对当前新样本值进行预测，也就是通过提取每个像素中新增信息进行编码。

新增信息：像素实际值与预测值之间的差异，即差值信号。

简答题

1、简述JPEG编码的压缩原理，探讨如何选择量化表。

（1）把一幅图像分8×8的子块按图中的框图进行离散余弦正变换（FDCT）和离散余弦逆变换（IDCT）。在编码器的输入端，原始图像被聚分成一系列8×8的块，作为离散余统正变换（FDCT）的输入。在解码器的输出端，离散余弦逆变换（IDCT）输出许多8×8的数据块，用以重构图像。

（2）对DCT系数F（u,v）需作量化处理。量化处理是一个多到一的映射它是造成DCT编解码信息损失的根源。在JPEG标准中采用线性均匀量化器。量化表元素随DCT变换系数的位置而改变，同一像素的亮度量化表和色差量化表不同值，将输入的频谱值除以量化表相应位置的值后取整输出。量化表的尺寸也是64，与64个变换系数一一对应。量化表中的每一个元素值为1至255之间的任意整数，其值规定了对应位置变换系数的量化器步长。在接收端要进行逆量化。

（3）对量化后的DC系数和行程编码后的AC系数进行基于统计特性的熵编码。DC系数是64个图像采样平均值。因为相邻的8×8块之间有强的相关性，所以相邻块的DC系数值很接近，对量化后前后两块之间的DC系数差值进行编码，可以用较少的比特数。DC系数包含了整个图像能量的主要部分。经量化后的63个AC系数编码以“Z”字形行程扫描。量化后编码的AC系数通常有许多零值，沿“Z”字形路径行进，可使零AC系数集中，便于使用行程编码方法。63个AC系数行程编码和码字，可用两个字节表示。

量化表的选择 DCT变换后的频谱图的例子，直流成份，低频成份，高频成份在后面。采用非均匀量化，对不太需要的成份进行粗量化，主能量进行细量化，使得图像的有效信息得到一定压缩。主能量主要在直流成份及低频成份，位于在左上方，所以除数选择较小的，进行精量化；而高频成份位于下面右下角部分，可以进行粗量化，这种粗量化的结果就是很多高频系数都量化为0。亮度进行精量化的频带比色度来得宽.

2、简述MPEG编码的压缩原理，分析视频图像压缩与静止图像压缩在技术上的区别。

MPEG编码过程：帧内的每一组RGB值转换成亮度和色度信号YCrCb组，I图象变换后进行宏块变换编码，最后进行熵编码，类似于JPEG编码；而P/B图象经过YUV变换形成YCrCb组后，与参考帧（I图象）进行比较，然后对活动部分误码差项进行变换编码，加入活动矢量,进行熵编码。

为了降低时间冗余度，MPEG采用了帧间数据压缩、运动补偿和双向预测。

MPEG采用了三种图像——帧内图象I、预测图象P和双向预测图象B。帧内图象指原始图象，预测图象则是指活动部分的图象，双向预测图象是由原始的和预测的图象插补得到的图象。具有中等程序压缩的帧内图象，提供随机存取的进入点。预测图象是参考“过去”的图象（帧内的或已预测的）进行预测。双向预测图象能提供最大的压缩比，它要求“过去”的图象和“未来”的图象在此间作插补，但它不能作预测的参考图象。原始帧内图象不能过分地追求压缩而使质量下降，因为要用原始帧去预测以后的图象，具有参照性，要求尽可能多的保留细节。

1、说明图象数字化与图象空间分辨率之间的关系。

答：图像数字化包括两个过程：采样和量化。而图像的空间分辨率是在图像采样过程中选择和产生的。空间分辨率用来衡量数字图像对模拟图像空间坐标数字化的精度。

2、说明图象数字化与图象灰度分辨率之间的关系。

答：图像数字化包括两个过程：采样和量化。而图像灰度分辨率是在图像量化过程中选择和产生的。灰度分辨率是只对应同一模拟图像的亮度分布进行量化操作所采用的不同量化级数，也就是说可以用不同的灰度级数来表示同一图像的灰度分布。

3、看图说明伪彩色图象采集卡的工作原理，并说明LUT的原理和作用。

答：模拟图像数据由摄像头采集后，经A/D转换器处理，转化成数字信号，传给帧处理器经过其处理后，然后查询LUT表，经过D/A转换器输出RGB三色。LUT(显示查找表)实际上就是一张像素灰度值的映射表，它将实际采样到的像素灰度值经过一定的变换，变成了另外一个与之对应的灰度值，这样可以很容易根据需求得到相应的颜色，它的优点在于易于调整、起到突出图像的有用信息、增强图像的光对比度的作用。

1、试述直方图均衡化的增强原理。

答：直方图均衡化是最常见的间接接对比度增强方法之一。直方图均衡化则通过使用累积函数对灰度值进行“调整”以实现对比度的增强。直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。直方图均衡化的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，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。综上所述，直方图均衡可以达到增强图像的效果。

2、试述规定化直方图增强原理。

答：在实际应用中，希望能够有目的地增强某个灰度区间的图像， 即能够人为地修正直方图的形状， 使之与期望的形状相匹配，这就是直方图规定化的基本思想。换句话说，希望可以人为地改变直方图形状，使之成为某个特定的形状，直方图规定化就是针对上述要求提出来的一种增强技术，它可以按照预先设定的某个形状来调整图像的直方图。直方图规定化是在运用均衡化原理的基础上，通过建立原始图像和期望图像之间的关系，选择地控制直方图，使原始图像的直方图变成规定的形状，从而弥补了直方图均衡不具备交互作用的特性。其增强原理是先对原始的直方图均衡化：S = T(r)，同时对规定的直方图均衡化：v = G(z)，由于都是均衡化，故令 S = v，则：z = G-1(v) = G-1[T(r)] 。

DISP5

1、探讨图象平滑与图象锐化的异同点及它们的适用领域。

答：区别：锐化处理的主要目的是突出图像中的细节或者增强被模糊了的细节，这种模糊不是由于错误操作，就是特殊图像获取方法的固有影响。图象锐化是用于增强边缘，导致高频分量增强，会使图象清晰。图像锐化处理的方法多种多样，其也包括多种应用，从电子印像和医学成像到工业检测和军事系统的制导，等等。锐化主要使用基于二阶微分的图像增强——拉普拉斯算子。

图象平滑用于模糊处理和减小噪声，对图象高频分量即图象边缘会有影响。模糊处理经常用于预处理，例如，在提取大的目标之前去除图像中一些琐碎的细节、桥接直线或曲线的缝隙。通过线性滤波器和非线性滤波器的模糊处理可以减小噪声。平滑滤波器的概念非常直观。它用滤波掩模确定的邻域内像素的平均灰度值去代替图像每个像素点的值，这种处理减小了图像灰度的“尖锐”变化。

相同点：都属于图象增强，改善图象效果。 2、简述三大图象编码技术各自的工作原理、特点。并根据其各自特点，组合设计一种具有较高编码效率的图象压缩方法。

答：熵编码：基于信号统计特性的编码技术，是一种无损编码。在信源数据中出现概率越大的符号，编码以后相应的码长越短；出现概率越小的符号，其码长越长，从而达到用尽可能少的码符表示信源数据。常见的熵编码有行程编码、哈夫曼编码和算术编码。

预测编码:根据数据在时间和空间上的相关性，利用已有样本对新样本进行预测，将样本的实际值与其预测值相减得到误差值，再对误差值进行编码。通常误差值比样本值小得多，从而达到数据压缩的效果。

变换编码:以某种可逆的正交变换把给定的图像变换到另一个数据/频率域，从而利用新的数据域的特点，用一组非相关数据（系数）来表示原图像，并以此来去除或减小图像在空间域中的相关性，将尽可能多的信息集中到尽可能少的变换系数上，使多数系数只携带尽可能少的信息，实现用较少的数据表示较大的图像数据信息，进而达到压缩数据的目的。

JPEG编码：JPEG编码中DCT编码方式。主要编码方法为：

1）数据分块：对每个图象分割成不重叠的8*8像素块，每一个像素块称为一个数据单元。