数字图像处理与分析习题及答案

1、第一章 绪论课后4.数字囲像处理主要是対已有的图臨比如说可见光的團條红外图協雷达成像进行燥声渊駅边绻检测，图像険复等处理，就儼用P5处理昭 片一祥的。人雎识捌啊、指纹识别1取运动物体跟踪啊，都居于图像处理。去嗓有窃帳踊囱其他的有的脚J頻吏化亘曲如傅里叶变优 卜液娈抿峯有很夢这方面的书瓠團册学王要硏究SO何生成團册的，僅用duZDfF虱 就是酬学中卑法的应用“呂种动谨软件中醐車去的生成瓠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。 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。 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

2、高图像的可观察性。 图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 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。 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. 什么是图像识别与理解？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。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。3. 简述

3、图像几何变换与图像变换的区别。 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。 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。4. 一个数字图像处理系统由哪几个模块组成?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5. 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

4、）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。6. 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。7. 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

5、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。8. 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的图像处理工具箱 （Image Processing Tool box。两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。Microsoft 公司的VC+是种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发出来的Win 32程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC+所提供的Microsoft 基础类库MFC对大部分与用户设计有关的Wn 32

6、 应用程序接口 API进行了封装，提高了代码 的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC+ 6.0提供的动态链接库ImageLoad.dll 支持BMP JPG TIF等常用6种格式的读写功能。MATLAB的图像处理工具箱 MATLAB是由MathWorks公司推出的用于数值计算的有力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆脱繁杂的程序代码。MATLAB图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码

7、的时间，避免程序设计 中的重复劳动。MATLAB图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值图像处 理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB也存在不足 之处限制了其在图像处理软件中实际应用。 首先，强大的功能只能在安装有 MATLAB系统 的机器上使用图像处理 工具箱中的函数或自编的 m文件来实现。其次，MATLAB用行解 释方式执行代码，执行速度 很慢。第三，MATLAB擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形界面的处理不及C+等语言。为此，通应用程序接口 API和编译器与其他高

8、级语言（如 C C+、Java等）混合编程将会发 挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API支持MATLAB与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于MATLAB环境的程序，从而使其他语言的应用程序使用MATLAB9. 常见的数字图像应用软件有哪些？各有什么特点？答：图像应用软件是可直接供用户使用的商品化软件。用户从使用功能出发，只要了解软件的操作方法就可以完成图像处理的任务。对大部分用户来说，商品化的图像应用软件无需用户进行编程，操作方便，功能齐全，已经能满足一般需求，因而得到广泛应用。常用图 像 处理应用软件有以下几种：1. PHOTOSHOP!今世界上一流的图像设计与制作工具，其优

9、越性能令其产品望尘莫及。PHOTOSHO已成为出版界中图像处理的专业标准。高版本的PHOTOSH0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。PHOTOSHO支持多图层的工作方式，只是 PHOTOSH O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PHOTOSHO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。2. CorelDRAW 一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像制作与设计软件。位图式图像是由象素组成的，与

10、其相对，矢量式图像以几何、色彩参数描述图像，其内容以线条和色块 为主。 可见，采用不同的技术手段可以满足用户的设计要求。位图式图像善于表现连续、 丰 富色调的自然景物，数据量较大；而矢量式图像强于表现线条、色块的图案，数据量较小。合理的利用两种不同类型的图像表现方式， 往往会收到意想不到的艺术效果。 CorelDraw是当今流行 的图像处理软件中为数不多的特点明显、 功能强大的基于矢量绘图的软件包。 利用 它，可以方 便地制作精美的名片、贺卡、书签、图书封面、广告、宣传画等作品。3. ACDSee快速、高性能的看图程序，是目前最享盛名的图片浏览器。它能广泛应用于图片的获取、管理、浏览和优化，支

11、持BMP GIF、JPG TGA TIF等超过50种常见 的图形文件格 式，图片打开速度极快， 可以直接查看动画 GF，处理如Mpeg之类常用的视 频文件，还可以为 每一个目录建立一个相册。 ACDSee可以从数码相机和扫描仪高效获取图 片，并进行便捷的查找、组织和预览。ACDSee还是得心应手的图片编辑工具，轻松处理数码影像，拥有去红眼、剪切图像、锐化、浮雕特效、曝光调整、 旋转、镜像等功能，还能进行批量处理。10. 讨论数字图像处理的主要应用。答：图像处理的应用几乎渗透科学研究、工程技术和人类社会生活的各个领域。教师可以分组对学生布置以下6个方面的课题，通过阅读参考文献、网络资源等手段写数

12、字图像处 理的主 要应用的短文，并安排交流机会。1 航天和航空技术方面的应用2生物医学工程方面的应用3. 通信工程方面的应用4工业自动化和机器人视觉方面的应用5.军事和公安方面的应用6生活和娱乐方面的应用第二章数字图像表示及其处理课后4什么是量化噪声，它是什么引起的？语言信号采样量化过程中导致的噪声。如：A/D转换（模拟到数字）。在语言编码通信中，解调后信号和原传递信号的差异是因幅度和时间的量化而产生的，这种失真称为量化失真。因为这种失真和杂 乱的干扰一样，听起来和元件产生的热噪声相似，所以叫做量化噪声。1. 当在白天进入一个黑暗剧场时，在能看清并找到空座位时需要适应一段时间，试述发生这种现象

13、 的视觉原理。答：人的视觉绝对不能同时在整个亮度适应范围工作，它是利用改变其亮度适应级来完成亮度适应 的。即所谓的亮度适应范围。同整个亮度适应范围相比，能同时鉴别的光强度级的总范围很小。因 此，白天进入黑暗剧场时，人的视觉系统需要改变亮度适应级，因此，需要适应一段时间，亮度适 应级才能被改变。2. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合， 是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表 示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，

14、数 字图像可以用整数阵列的形式来描述。3. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么?如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级别中，必然 会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过 小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能 会导致伪轮廓现象。4. 简述二值图像与彩色图像的区别。二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1,要么是0，具有数据量小的特点。彩色图像是根据三原

15、色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别 用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。5. 简述二值图像与灰度图像的区别。二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1,要么是0，具有数据量小的特点。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。6. 简述灰度图像与彩色图像的区别。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图

16、像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级.彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。1. 设图像的大小为32 X 32的图标，每个像素有16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 1秒钟，则选出所有有意义的图标需要多长时32 X 326102461227间？解：163232/106 = 16 1024/106= 1.044 X 101227 s。可见随机图像的复杂度是

17、非常高的。2. 扫描仪的光学分辨率是 600X 1200线，一个具有5000个感光单元的CCD器件，用 于A4幅面扫描仪，A4幅面的纸张宽度是8.3英寸，该扫描仪的光学分辨率是多少dpi ?解:（1 ） 600 X 1200线，其中前一个数字代表扫描仪的横向分辨率，后一数字则代表纵向分辨率。（2）dpi是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度，目前国际上都是计算一英寸面积内像素的多少。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数，是指扫描仪CCD的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。每一个感光单元对应一个

18、像素。由于CCD感光单元个数为5000, 5000/8.3 = 602 （dpi）第三章图像增强课后5.空间滤波的平滑滤波器和锐化滤波器的相同点、不同点及联系。低通滤波器是保留小于截止频率的信号，而高通滤波器是保留大于截止频率的信号解答：相同点：都能减弱或消除傅立叶空间的某些分量，而不影响或较少影响其他分量，从而达到增强某些频率分量的效果。不同点：平滑滤波器减弱或消除傅立叶空间的高频分量，所以达到了增强低频分量、平滑图像中细节的效果。锐化滤波器减弱或消除傅立叶空间的低频 分量，所以达到了增强高频分量、锐化图像中细节的效果。联系：两者效果相反，互为补充，从原图像中减去平滑滤波器的结果得到锐化滤波

19、器的效果，从原图像中减去锐化滤波器的结果可得到平滑滤波器的结果1图像增强的目的是什么，它包含那些内容？解：图像增强是指对图像的某些特征，如边缘、轮廓、对比度等进行强调或锐化，以便于显示、观察或进一步分析与处理。图像增强所包含的主要内容如书图4.1。2图像增强的目的是什么？答：图像增强目的是要改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的 整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物 体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和 识别效果，满足某些特殊分析的需要。3. 图像增强与图像复原的联系与区别？答：

20、（1） 二者的目的都是为了改善图像的质量。（2）图像增强不考虑图像是如何退化的，而是试图采用各种技术来增强图像的视觉效果。因此，图像增强可以不顾增强后的图像是否失真，只要看得舒服就行。（3）而图像复原就完全不同，需知道图像退化的机制和过程等先验知识，据此找出一种相应的逆处理方法，从而得到复原的图像。（4）如果图像已退化，应先作复原处理，再作增强处理4、什么是直方图均衡化? 答：将原图象的直方图通过变换函数修正为均匀的直方图，然后按均衡直方图修正原图象。图 象均衡化处理后，图象的直方图是平直的，即各灰度级具有相同的出现频数，那么由于灰度级 具有均匀的概率分布，图象看起来就更清晰了。5. 图像锐化

21、滤波的几种方法。答：（1）直接以梯度值代替；（2）辅以门限判断；（3）给边缘规定一个特定的灰度级；（4）给背景规定灰度级；（5 ）根据梯度二值化图像。6. 图像锐化与图像平滑有何区别与联系？答：区别：图像锐化是用于增强边缘，导致高频分量增强，会使图像清晰；图像平滑用于消除图像噪声，但是也容易引起边缘的模糊。联系：都属于图像增强，改善图像效果。7. 简述直方图均衡化的基本原理 。答：直方图均衡化方法的基本思想 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。因为灰度分布可在直方图中描述，所以该 图像增强方法是基于图像的灰度直方图。直方图均衡化是

22、将原图象的直方图通过变换函数修正为均匀的直方图，然后按均衡直方图 修正原图象。图象均衡化处理后，图象的直方图是平直的，即各灰度级具有相同的出现频 数，那么由于灰度级具有均匀的概率分布，图象看起来就更清晰了。直方图均衡化实质上是减 少图象的灰度级以换取对比度的加大。在均衡过程中，原来的直方图上频数较小的灰度级被归 入很少几个或一个灰度级内，故得不到增强。若这些灰度级所构成的图象细节比较重要，则需 采用局部区域直方图均衡。对离散图像的直方图均衡化是不能产生完全平坦的直方图的。理由是：（1）直方图是近似概率密度函数，（2）简并现象的存在使处理的灰度级总是要减少的，这是像素灰度有限的必然结果。均衡化只

23、是近似的，其结果只能是产生近似均匀的直方图。对一副图像进行直方图均衡化处理，然后在进行一次直方图均衡化处理，结果不会发生变化。理由是：（1）对于不同的图像，只要具有相同的灰度分布情况，其对应的灰度直方图是一致的；（2）任意一副图像都有唯一的与其对应的一个灰度直方图。对一副灰度级为2的n次方且已经直方图均衡化的图像能否用变长编码方法进行压缩？效果如何？答：能。因为直方图均衡化并不能消除图像中的冗余信息和不相干信息。如果均衡化过程中没有发生灰度合并，则压缩效率与均衡化无关；如果发生了灰度合并，则压缩效率会有所提高。8、将高频加强和直方图均衡相结合是得到边缘锐化和对比度增强的有效方法。上述两个操作

24、的先后顺序对结果有影响吗？为什么？答：有影响，应先进行高频加强，再进行直方图均衡化。高频加强是针对通过高通滤波后的图像整体偏暗，因此通过提高平均灰度的亮度，使图像的视 觉鉴别能力提高。再通过直方图均衡化将图像的窄带动态范围变为宽带动态范围，从而达到提 高对比度的效果。若先进行直方图均衡化，再进行高频加强，对于图像亮度呈现较强的两极现 象时，例如多数像素主要分布在极暗区域，而少数像素存在于极亮区域时，先直方图均衡化会 导致图像被漂白，再进行高频加强，获得的图像边缘不突出，图像的对比度较差。9什么是图像平滑？试述均值滤波的基本原理。解：为了去除或减弱图像中的噪声，可以对图像进行平滑处理， 称为图像

25、平滑。大部分的噪声都可以看作是随机信号， 它们对图像的影响可以看作是孤立的。 对于某一像素而言， 如 果它与周围像素点相比，有明显的不同，我们就认为该点被噪声感染了。 基于这样的分析， 我们 可以用求均值的方法，来判断每一点是否含有噪声，并用适当的方法消除所发现的噪声。10. 平滑和锐化滤波器的异同及联系？答：同：都能减弱或消除傅叶空间的某些分量，而不影响或较少影响其他分量，从而达到增强 某些频率分量的效果。异：平滑减弱或消除傅叶空间的高频分量，达到了增强低频分量、平滑 图像细节的效果；锐化减弱或消除傅叶空间的低频分量，达到了增强高频分量、锐化图像细节 的效果。联系：两者效果相反，互为补充，从

26、原始图像中减去平滑滤波器的结果得到锐化滤波 器的效果，反之亦然。11. 图像增强时，平滑和锐化有哪些实现方法？答：平滑的实现方法：邻域平均法，中值滤波，多图像平均法，频域低通滤波法。锐化的实现方法：微分法，高通滤波法。12. 什么是中值滤波，有何特点？解：中值滤波是非线性的处理方法，在去噪的同时可以兼顾到边界信息的保留。中值滤波首先选一个含有奇数点的窗口W,将这个窗口在图像上扫描， 把该窗口中所含的 像 素点按灰度级的升（或降）序排列，取位于中间的灰度值，来代替该点的灰度值。13. 什么是中值滤波及其它的原理？答：中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，基本原理是把

27、数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。特点：是一种非线性的图像平滑法，它对脉冲干扰级椒盐噪声的抑制效果好，在抑 制随机噪声的同时能有效保护边缘少受模糊。14. 图像空域增强与频域增强的基本原理答：频域增强是指在图像的频率域内，对图像的变换系数（频率成分）直接进行运算，然后通过傅里叶逆变换以获得图像的增强效果。空域增强是在图像上直接进行数据运算，基本上是以灰度映射变换的。15. 频域增强与空域增强有何不同答：空域增强是在图像上直接进行数据运算，常见的处理方法有：线性拉伸、直方图均衡化等。频域增强主要有基于傅里叶变换的算法

28、、基于小波变换的算法等。二者在图像增强时都已产生“振铃”现象。16. 高通滤波与低通滤波有何特点？答：低通滤波器容许低频信号通过，但减少频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。高通滤波器是去掉信号中不必要的低频成分，去掉低频干扰的滤波器。高通滤波器和低通滤波器常常成对出现，无论哪一种，都是为了把一定的17. 什么叫同态滤波？有何特点？答：同态滤波是一种在频域中对图像同时进行图像对比度增强和压缩图像亮度范围的滤波方法。同态滤波可以使图像处理符合人眼对于亮度响应的非线性特性，避免了直接对图像进行傅里叶变换处理的失真。18. 对于椒盐噪声，为什么中值滤波效果比

29、均值滤波效果好？答：椒盐噪声是复制近似相等但随机分布在不同的位置上，图像中又干净点也有污染点。中值滤波是选择适当的点来代替污染点的值，所以处理效果好。因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能很好地去除噪声。19. 理想低通滤波器缺点?答：会产生比较严重的模糊和振铃现象，半径越小，模糊和振铃越明显，平滑效果也越差。振 铃原因：时域图，频域图，旁瓣围绕横坐标震动，所以。20. 二维傅里叶变换的分离性有什么实际意义？解：该性质表明，一个二维傅里叶变换可由连续两次一维傅里叶变换来实现。实现的方法如下图所示：21. 给出一维连续图像函数傅里叶变换的定义，并描述空间频率的概念。（10分）答：1 一维连续图像

30、函数；二的傅立叶变换定义为:（5分）2空间频率是指单位长度内亮度作周期变化的次数。（2分）对于傅立叶变换基函数知M = cos2tt（wx）-jsin 2杆（疏），考虑的最大值直线在坐标轴上的截距为1匸，则1匚表示空间周期，.i即为空间频率。（3分）22. 傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的高通滤波中的应用原理。图像经过傅里叶变换后，景物的概貌部分集中在低频区段，景物的细节部分集中在高频区 段，可以通过图像的高通滤波将图像中景物的细节提取出来。具体做法是，将傅里叶变换得到 频谱图的低频部分强制为 0,而将高频部分的信息保持不变，就相当于使用一个只保持高频部 分信息不变，而低

31、频信息被完全抑制的高通滤波器作用在原始图像上。将经过这样处理后的频 谱进行傅里叶逆变换，就可以得到图像的细节部分。23. 傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的低通滤波中的应用原理。图像经过傅里叶变换后，景物的概貌部分集中在低频区段，景物的细节部分集中在高频区段， 可以通过图像的低通滤波将图像中景物的概貌提取出来。具体做法是，将傅里叶变换得到频谱 图的高频部分强制为 0，而将低频部分的信息保持不变，就相当于使用一个只保持低频部分信 息不变，而高频信息被完全抑制的低通滤波器作用在原始图像上。将经过这样处理后的频谱进 行傅里叶逆变换，就可以得到图像的概貌部分。24. 什么是小波？小

32、波基函数和傅里叶变换基函数有何区别？解：小波信号的非零点是有限的。它与傅里叶变换的基函数 （三角函数、指数信号）是 不同的,傅里叶变换的基函数从负无穷到正无穷都是等幅振荡的。25. 傅里叶变换、加窗傅里叶变换和小波变换的时间-频率特性有什么不同？解：傅里叶变换使得时间信号变成了频域信号，加窗傅里叶变换使得时间信号变成了时频信号，但是窗口是固定的，小波变换同样变成了视频信号，但是时频的窗口是变化的。26. 均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方

33、法。均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好。原因：高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为正态分布的均值为0,所以均值滤波可以消除噪声。27. 简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。均值滤波器对椒盐噪声的滤波结果不好。原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。因为噪声的均值不为 0，所以均值滤波不能很好地去除噪声点。28. 中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。中值滤波器的滤波原理

34、是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值，就可以达 到滤除噪声的目的。中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果较好。原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。使用中值滤波时，被污染的点一般不处于中值的位置，即选择适当的点来替代污染点的值 ，所以处理效果好。29. 使用中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？ 中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果较好，对高斯噪声的处理效果不好。中值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近

35、像素。取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值，就可以达 到滤除噪声的目的。原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。使用中值滤波时，被污染的点一般不处于中值的位置，即选择适当的点来替代污染点的值，所以处理效果好。高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。找不到干净的点 来替代被污染的点，故处理效果不好。30. 使用均值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？ 均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好，对椒盐噪声的滤波结果不好。均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。

36、将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。原因：高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为正态分布的均值为0，所以均值滤波可以消除噪声。椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。因为噪声的均值不为0,所以均值滤波不能很好地去除噪声点。31. 几种边缘检测算子的优缺点?答：Roberts算子：边缘定位精度高，但容易丢失一部分边缘，不具备抑制噪声的能力。该算子对具有陡峭边缘且含噪声少的图像效果较好。Sobel算子和Prewitt算子：对图像先进行加权平滑处理，所以对噪声有一定的抑制能力，检测出的边缘容易出现多像素宽度。拉普拉 斯算子：对图像中的阶跃型

37、边缘点定位准确，使噪声成分得到加强，造成一些不连续的检测边 缘，抗噪能力差。LG改善了抑制噪声的能力，图像中的尖锐边缘无法检测到。Canny：具有较强噪声的能力，将一些高频边缘平滑掉了，造成缘丢失。32. 简述梯度法与Laplacian算子检测边缘的异同点?答：梯度算子和 Laplacian检测边缘对应的模板分别为（梯度算子）（Laplacia n算子）梯度算子是利用阶跃边缘灰度变化的一阶导数特性，认为极大值点对应于边缘点；而Laplacian算子检测边缘是利用阶跃边缘灰度变化的二阶导数特性，认为边缘点是零交叉点。（2分）相冋点都能用于检测边缘，且都对噪声敏感。33、简述梯度法与Laplaci

38、an算子检测边缘的异同点？ 答：梯度算子和 Laplacian检测边缘对应的模板分别为11-411（梯度算子）（Laplacian算子）（2分）梯度算子是利用阶跃边缘灰度变化的一阶导数特性，认为极大值点对应于边缘点；而Laplacia n算子检测边缘是利用阶跃边缘灰度变化的二阶导数特性，认为边缘点是零交叉点。 （2分）相同点都能用于检测边缘，且都对噪声敏感。（1分）34. 伪彩色增强与假彩色增强有何异同点？答：伪彩色增强是对一幅灰度图象经过三种变换得到三幅图象，进行彩色合成得到一幅彩色图 像；假彩色增强则是对一幅彩色图像进行处理得到与原图象不同的彩色图像；主要差异在于处 理对象不同。（4）相同

39、点是利用人眼对彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特点，将目标用人眼敏感的颜色表 示。（1分）35. 伪彩色增强和真彩色增强有何异同点。答：伪彩色增强是将一幅灰度图像变换为彩色图像，从而将人眼难以区分的灰度差异变换为极 易区分的色彩差异。它实质上只是一个图像的着色过程，是一种灰度到彩色的映射技术。而真 彩色增强则是对原始图像本身所具有的颜色进行调节，是一个彩色到彩色的映射过程。36 真彩色图像与索引图像的文件结构真彩色图像索引图像文件头文件头信息头信息头像素的RGB彩色模型像素的调色板索引值1 将M幅图像相加求平均可以起到消除噪声的效果.用-个”X”的模板进行平滑滤波也可 以起到消除嗓声的效果.试

40、比较这两种方法的消噪效果.将M幅用像相加求平均利用了 M幅图像中同一位置的M个像索的 平均值.用一 个十n的模板进彳厂卜滑滤波利川J同幅图像中的nF个像素的平均值因为参与的像素个 数越多消除嗓声的能力越强.所以如果M>n恤.则前者消除噪声的效果较好.反之则后 者消除噪声的效果较好。2图像锐化I j图俾平滑右何区别lj联系？图彖锐化是用于增强边缘.导致崗频分址増强，会便图像消晰：图線半潸用寸玄噪. 对图像高频分绘即图像边缘会有彫响。都属于图象增强改善图像效果，3. 比较均值波波和中（H波液对图像的拟盐噪卅和岛斯噪卅抑制过朴'中的优如井说明其总 因。对于椒盐噪声中位滤波效果比均值滤波

41、效果好。其康因为：椒抄噪尙是辐值近似 HI等但陆机分布在不同位置上.图像中有干净点也冇污染点中值滤波是选择适当的点来秤 代污染点的值.所以处理效巣好。IM为噪出的均值不为0M以均值池波不能很好地去除噪 声点.对于高斯噪声均值滤波效果比中值滤波效栄好 直原因届 岛斯噪声是無值近似匸 态分布.但分布在毎点像索上.因为图像中的倚点都是污染点.所中值滤波选不到合适的干 净点。因为正态分布的均值为o所以根据统计数学.均值可以消除噪声。4. 伪彩色増强和假彩色増强冇何并同点？伪彩色增强是对一幅灰度图線经过三种变换得到三幅图線.进行彩色合成得到一 啊彩色图像；假彩色增强则是对 輸彩色图像进行处理得到与廉图象

42、不同的彩色图像；主要 差异在于处理对彖不同相同点是利用人眼对彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特点.将 目标用人眼敬感的顔色表示1 试给出把灰度范围0. 10）变换为（10. 15）.把灰度范围（10. 20）移到（15. 25）. 并把灰度范FH（20. 30）压编为（25, 30）的灰度变换公式（这卑令原图像为.变换后的图 像为）。£/(儿刃 +10,/(凡)') (0,10)(x,y) = < /(.v, y) + 5, f(x,y) g (10,20)£/(儿 y) + 15,/(x,y) e (20,30)IL出同态濾波的流稈图并简述滤波过粘见书P 1

43、 5 1& 宜方图修止有邨两种方法？二者有何主要区别丁联系？方法：宜方图均衔化和血方用规定化.区别：n方图均衡化丙到的结栗是整幅图对比度的增强.但 些较暗的区域有些细节仍不太 清楚.直方BW定化处理用规定化函8（在高RJS区域较大.所以变换的结果图像比均衡化更 亮.鈿节更为清粧 联泵：都是以概率论为卑础的.通过改变直方图的形状來达到增强图像 对比度的效果。9数字图像处理与PHOTOSHOP软件的区别打联系？（1）ps是软件.数字图像处理是一门孑科：（2）ps是图像到图像.数字图像处理是研究图像到图像.或者图像到决笫：（3）ps是数字图像处理的一个应用.一个JI体的分支.10为何离散用像

44、的II方图均衡化并不能产生完全平坦的胃方图均衔化就楚通过变换函数将原图像的衍方图修止为平坦的H方用.以此来修正 原图像之灰度值由丁数字图像灰皮级的离敬性 n方图均飪化时会出现灰度级归并现彖. 结果口方图不会完全均匀.但趋于平坦。f(221, 396)-18, f (221, 397)=45, f(222, 396)=52. f<222, 397)=36,试分别用最邻近捕值法和双线 性抽值法，分别计算f(22L比396. 7)的值.解：设L已知点(2213, 346,7)的周同像索的坎度值.用最邻近插值法，求点(2213. 37)的尿 度值,72213-221 <222-2313 且

45、 396.7-396>397-3%.7 ,Hfl 所求点离点22L397 雇近第丁貞(艾I?贞)Af(2213. 396.7M22U 397>=452双线性捕值注设扎y为所求点至点<22h 3%)的3坐标增鱼如图所示1U396戶R221J9&H x * ( (22296)-(2216)-18+34*x-45-9*x(222, 397)flx397)-t221n397H x * ( (22297)-217)R 汕 y MW96) + y*(魅加7 卜 Rx3 呦)=18+34*x + y*(45-A f(O.3T0JW3S-S+34x+27y-43xy1. 已知.1 -

46、."'的图像数据如图所示，请计算：(15分)a的离散傅里叶变换；b、的哈德玛变换。'1 4 4 r2 4 4 22 4 4 214 4 1题3图1 3 3尺(以)二石三刀了(2)exp(-j2x+yy)/JV) 答：1'.-丁 - II'./：令" =n/p； -WWwwf（v）= 1aA ='111 1 _144f111 _11-J-1 j24421-J -1j41-11 -124421-11-11j-1 一上_1441_：j T?（5分）44-2-2j0-2 + 2J-10-lOj-2j0-20000-10 + 10j-20111

47、11-11-111-1一 11-1-11（3 分）则.哈德玛变换为_1 1 1 1 _1 4 4 1j 111 _11-11-12 4 4 21-11-1T=ACJAP = -11-1-12 4 4 211-1-11-11 114 4 11 -1 -1 1_4400-201000040000_-400-41100"0-1（T-15-10-10一1（3 分）-12. 写出频域拉普拉斯算子的传递函数，并说明掩模矩阵15 分）对图像匸"I的卷积与拉普拉斯算子对图像二运算结果之间的关系。（答：仁=（J2就盹旳+02对V）=（跻）F （u, v） *11 C fu, v）'

48、. - 1（6 分）2相当于原图像与拉普拉斯算子运算之差（3分）。因为W 北二允-叮）+北+） +北_01厂1-41拉式算子：u1（2分）所以0-1 0 "_000_010_-15 -10101-410-1 0=000010分）3. 如图为一幅16级灰度的图像。请写出均值滤波和中值滤波的3x3滤波器；说明这两种滤波15器各自的特点；并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域，不处理边界）。（分）答：均值滤波:11191（2 分）中值滤波:-:（ 2 分）均值滤波可以去除突然变化的点噪声，从而滤除一定的噪声，但其代价是图像有一定程度的模糊；中值滤波容易去除孤立的点、线噪声，同时保

49、持图像的边缘。（5分）12233Ti3p2302421n022（3 分）中值滤波:122222爭Mi2222302221nA*022（3分）4. 设原图像为：247435464 44,求经过中值滤波后的值，中值 滤波取一维的模板如下图b所示，待处理像素的灰度取这个模板中的灰度的中值。边界点保 持不变。m-2m-1m+1m+2解: 2 4 4 4 4 4 4 4 4 41.设图像为:'1214311023斗526885570856783请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。4.设图像为:12143110234526885570g5678g请使用3X3的模板对其进行中值滤

50、波处理，写出处理过程和结果。5、设一幅图像有如图所示直方图，对该图像进行直方图均衡化，写出均衡化过程，并画出均衡化后的直方图。若在原图像一行上连续8个像素的灰度值分别为： 0、1、2、3、4、5、6、7则均衡后，他们的灰度值为多少？k答：sk =送p(ri) , k=0, 1,7,用累积分布函数(CDF作为变换函数 Tr处理时,i =0均衡化的结果使动态范围增大。riPrWi)Sk计Q并SkPr(Sk)ro=O0.1740.1741/7So=1/70.1741=1/70.0880.2622/7r 2=2/70.0860.3482/7S1=2/70.174r 3=3/70.080.4283/7r

51、 4=4/70.0680.4963/7S2=3/70.148r 5=5/70.0580.5544/7r 6=6/70.0620.6164/7S3=4/70.1207=10.38411S4=10.38401234567均衡化后的直方图:0、1、2、3、4、5、6、7均衡化后的灰度值依次为1、2、2、3、3、4、4、7 6、理想低通滤波器的截止频率选择不恰当时，会有很强的振铃效应。试从原理上解释振铃效应的产生原因。（10分）答：理想低通滤波器（频域）的传递函数为:H(u,v)D(u,v) 一 DoD(u,v) Do滤波器半径交叉部分（侧面图）/(H,l)对应空间域(进行傅立叶反变换，为sine函数

52、)：用理想低通滤波器滤波时，频域： G(u,v)二F(u,v)H(u,v)，傅立叶反变换到时域有：g(x, y)二f(x, y)* h(x, y)，频域相乘相当于时域作卷积。因此，图像经过理想低通滤波器后，时域上相当于原始图像与sine函数卷积，由于sine函数振荡，则卷积后图像也会振荡；或者说由于sine函数有两个负边带，卷积后图像信号两侧出现“过冲现象”，而且能量不集中，即产生振铃效应。若截止频率越低，即 DO越小，则sine函数主瓣越大，表现为中心环越宽，相应周围环(旁瓣)越大。而中心环主要决定模糊，旁瓣主要决定振铃效应。因此当介质频率较低时，会产生很强的振铃效应。选择适当的截止频率，会

53、减小振铃效应。7. 在MATLAB环境中，完成图像的增亮、变暗处理。解：MATLAB程序如下：A=imread('pout.tif);蹶入图像imshow(A);%显示图像figure,imhist(A);%显示图像的直方图 J仁 imadjust(A,0.3 0.7,);鳩图像在0.3 X 2550.7 X 255灰度之间的值通过线性变换映射到0255之间 图 J2=imadjust(A,0 0.7);figure,imshow(J1);%输出图像效果图礎用此函数，将图像灰度通过线性变换映射到0255X 0.7之间figure,imshow(J2);%输出图像效果图figure,imhist(J2)%俞出图像的直方图8. 在MATLAB环境中，实现一幅图像的傅里叶变换。解：MATLAE程序如下：A=imread('rice.tif');imshow(A);A2=fft2(A); A2=fftshift(A2);figure,imshow(log(abs(A2)+1),0 10);9. 利用MATLAB对一幅512 X 512的图像进行 DCT变换，并保留256 X 256个DCT 变换系数进行重构图像，比较重建图像与原始图像的差异。解：MATLA程序如下：RGB=imread('pout512.bmpI = rgb2gray(