数字图像处理总复习(14)

1、数字图像处理复习（数字图像处理复习（20142014版）版） 景文博景文博长春理工大学长春理工大学 探测与信息工程系探测与信息工程系 2014.102014.10主要考试内容：第一章第一章 图像、 数字图像处理、灰度图像的概念 图像工程定义分类 图像的表达 ，图像文件格式（ BMP文件） 第二章第二章 视觉感知要素 图像采样和量化 颜色模型 像素之间的基本关系（邻接 、连通、距离度量）第三章第三章 （不考计算题）（不考计算题） 频域滤波的物理含义 傅立叶变换性质 频域滤波的基本方法第四章第四章 灰度基本变换（线形、非线性）直方图处理（定义、直方图规定化、均衡化） 算术逻辑运算（帧差分，帧平均）

2、 空间滤波（均值、中值、KNN） 同态滤波（滤波流程） 边缘检测（一阶，二阶，循环卷积） 图像锐化与图像平滑 真彩色图像处理与伪彩色图像处理 第五章第五章 图像编码与压缩（不考计算）图像编码与压缩（不考计算） 图像编码的基本概念 图像编码的方法第六章第六章 图像恢复图像恢复 颜色模型 第七章第七章 图像分割图像分割 图像的阈值分割 图像的梯度分割 图像边缘检测第八章第八章 目标的表达和描述目标的表达和描述 目标表达 目标的描述第九章第九章 形态学运算形态学运算 膨胀、腐蚀、开运算、闭运算除电磁波谱图像外，按成像来源进行划分的话，常见的计算机图像还包 括： 、 、 三种类型。视网膜上有两类光感知

3、器： 、 ；分别负责 和 功能。 和 两种现象清楚说明了人所感觉的亮度并不是光强的简单函数。写出常用灰度变换方式中的三种： 、 和 。电磁波谱中彩色光所跨越的范围大概是 到 nm。用于描述彩色光源性质的三个基本量是： 、 和 。彩色的三基色是： 、 和 。颜料的三基色是： 、 和 。用于区分一种彩色与另外一种彩色的三个特征是： 、 和 。三种常用的颜色系（或模型）是： 、 和 。图像压缩模型中，源编码器通常包括三个子模块： 、 和 ， 分别负责消除 、 和 三种类型的数据冗余。列举三种常用的变换编码方法： 、 和 。目前，静态图形的事实压缩标准是： ；视频编码标准主要有： 和 两个系列。两种最

4、常用的形态学图像处理操作是： 和 。三种常用的图像象素点间距离测度是： 、 和 。灰度图像分割通常是基于强度值的两个属性： 和 。复习习题库：填空题复习习题库：简答题1.将M幅图像相加求平均可以起到消除噪声的效果，用一个nn的模板进行平滑滤波也可以起到消除噪声的效果，试比较这两种方法的消噪效果。 将M幅图像相加求平均利用了M幅图像中同一位置的M个像素的 平均值，用一个n*n的模板进行平滑滤波利用了同一幅图像中的n*n个像素的平均值。因为参与的像素个数越多，消除噪声的能力越强，所以如果Mn*n，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.图像锐化与图像平滑有何区别与联系？ 图象锐

5、化是用于增强边缘，导致高频分量增强，会使图像清晰； 图象平滑用于去噪，对图像高频分量即图像边缘会有影响。都属于图象增强，改善图像效果。3.比较均值滤波和中值滤波对图像的椒盐噪声和高斯噪声抑制过程中的优势，并说明其原因。 对于椒盐噪声，中值滤波效果比均值滤波效果好。其原因为：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。中值滤波是选择适当的点来替代污染点的值，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点。 对于高斯噪声，均值滤波效果比中值滤波效果好。其原因是：高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为图像中的每点都是污染点，所中值滤波

6、选不到合适的干净点。因为正态分布的均值为0，所以根据统计数学，均值可以消除噪声。4.伪彩色增强和假彩色增强有何异同点？ 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。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，将目标用人眼敏感的颜色表示。 5.图像几何失真校正的主要步骤。 （1）空间变换：对图像平面上的像素进行重新排列以恢复原空间关系； （2）灰度插值：对空间变换后的像素赋予相应的灰度值以恢复原位置的灰度值。6.梯度法与Laplacian算子检测边缘的异同点

7、？ 梯度算子和Laplacian检测边缘对应的模板分别为 -1 -1 1 1 1 1 -4 1 1（梯度算子） （Laplacian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。相同点都能用于检测边缘，且都对噪声敏感。7.画出同态滤波的流程图并简述滤波过程。见书8. 直方图修正有哪两种方法？二者有何主要区别于联系？方法：直方图均衡化和直方图规定化。区别：直方图均衡化得到的结果是整幅图对比度的增强，但一些较暗的区域有些细节仍不太清楚，直方图规定化处理用规定化函数在高灰度区

8、域较大，所以变换的结果图像比均衡化更亮、细节更为清晰。联系：都是以概率论为基础的，通过改变直方图的形状来达到增强图像对比度的效果。9.数字图像处理与PHOTOSHOP软件的区别与联系？ (1)ps是软件，数字图像处理是一门学科； (2)ps是图像到图像，数字图像处理是研究图像到图 像，或者图像到决策； (3)ps 是数字图像处理的一个应用，一个具体的分支。10.为何离散图像的直方图均衡化并不能产生完全平坦的 直方图均衡化就是通过变换函数将原图像的直方图修正为平坦的直方图，以此来修正原图像之灰度值。由于数字图像灰度级的离散性，直方图均衡化时，会出现灰度级归并现象，结果直方图不会完全均匀，但趋于平

9、坦。10.简述一个图像处理系统的基本组成及画出方框示意图。11.简洁说明一下下面两种灰度变换函数会对图像产生什么效果。 12.图像恢复与图像增强的主要区别？ 图像恢复和图像增强的主要区别是图像增强主要是一个主观过程，而图像复原主要是一个客观过程；图像增强不考虑图像是如何退化的，而图像恢复需知道图像退化的机制和过程等先验知识。13.图像分辨率与显示分辨率有什么差别？在图像的数字化过程中，影响图像质量的因素有哪些，是怎么影响的？ 图像分辨率是数字化图像划分图像的像素密度，即单位长度内的像素数，其单位是每英寸的点数DPI。显示分辨率是把数字图像在输出设备（如显示屏或打印机等）上能够显示的像素数目和所

10、显示像素之间的点距。影响图像质量的因素有两方面：采样分辨率和量化分辨率。采样分辨率越高，图像越清晰；量化分辨率越高，图像层次越丰富。14.全彩色图像和伪彩色图像文件数据有什么差别？ 全彩色图像：颜色数为1677万，图像深度为24位，每个像素颜色值的特点：位图文件中不包含颜色索引表，每个像素的像素值由RGB分量组成，三种颜色值得结合直接确定图像上的颜色。 伪彩色图像：颜色数256，图像深度为8位，每个像素颜色值的特点：位图文件中包含颜色索引表，颜色索引表中彩色的RGB分量值不全相等，每个像素的像素值是颜色索引表的索引号。15.腐蚀算法的基本流程？ 1）扫描原图，找到第一个像素值为1的目标点； 2

11、）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点； 3）判断该结构元素所覆盖范围内的像素值是否全部为1，如果是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为1； 如果不是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为0； 4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。16.膨胀算法的基本流程？ 1）扫描原图，找到第一个像素值为0的背景点； 2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点； 3）判断该结构元素所覆盖范围内的像素值是否存在为1的目标点： 如果是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为1； 如果不是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为0； 4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理

12、完成。名词解释：1.灰度直方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。2.邻域是指一个像元（ x,y）的邻近（周围）像元形成的像元集合。即（x+p, y+q） p、q为任意整数。3.中值滤波是指将当前像元的窗口（或邻域）中所有像元灰度由小到大进行排序，中间值作为当前像元的输出值。4.直方图规定化是指将原图象灰度直方图变成规定形状的直方图而对图象作修正的增强方法。.空间坐标的离散化叫做空间采样，它确定了图像的空间分辨率，称为图像采样。灰度值的离散化叫做灰度量化，它确定了图像的幅度分辨率，称为图像量化。.数字图像是将一幅画面在空间上分割成离散的点（或像元），各点（或像元）的灰度值经过量化后用离散的

13、整数来表示，形成计算机能处理的形式。.图像锐化是增强图像的边缘或轮廓.一般反射变换是一个非奇异的线性变换接上一个平移变换。9.直方图均衡化：把原始图像的直方图变换为均匀分布的形式，这样就增加了像素灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果。10.量化：是把采样点上表示亮暗信息的连续量的离散化后，用数值来表示的，一般为整数。11.理想高通滤波器：一个二维理想高通滤波器的转移函数满足下列条件： 其中D(u,v)是从点(u,v)到频率平面原点的距离， 。l12.灰度图像：是指每个像素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。000,1,D u vDH u vD u

14、vD如如1/222,D u vuv13.噪声抑制：图像在摄取时或是传输时所受到的随机信号的干扰，对这些干扰信号的抑制称为噪声抑制。14.图像平滑：对图象在传输过程中，由于传输信道、采样系统质量较差，或受各种干扰的影响，而造成图象毛糙进行处理称为图像平滑处理。15.均值滤波：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。16.图像增强：17.图像恢复：计算：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），并把灰度范围（20，30）压缩为（25，30）的灰度变换公式（这里令原图像为，变换

15、后的图像为）。 )30,20(),(,15),(21)20,10(),(, 5),()10, 0 (),(,10),(21),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxg.设有一台与高清晰度电视机等高的普通电视机接收分辨率为19201080的高清电视节目，分别计算采用全扫描格式和上下框格式时的分辨率。3.一个灰度级为10的图像如下图所示，按要求完成以下操作： 1）计算并在直角坐标系中绘制直方图和累积直方图。 2）计算并在直角坐标系中绘制均衡化后的直方图。原图像的灰度直方图为： 1, 4, 5, 5, 3, 1, 3, 3, 2, 9; 原图像的概率分布直方图为： 1/36，4/36, 5/36

16、, 5/36, 3/36, 1/36, 3/36, 3/36, 2/36, 9/36；0.0278，0.1111，0.1389，0.1389，0.0833，0.0278，0.0833，0.0833，0.0556，0.2500；其直方图为：890763561984929942123412199377396923灰度等级0123456789原始直方图0.02780.11110.13890.13890.08330.02780.08330.08330.05560.25累积直方图0.02780.13890.27780.41670.50.52780.61110.69440.751取整扩散013445567

17、9映射关系0-01-12-33,4-45,6-57-68-79-9均衡直方图0.02780.11110.13980.22220.11110.08330.05560.254.设一副8位灰阶图像的灰度值分布如下： 计算其存储其所需的内存空间，并按行扫描的方法对其进行可变行程长度编码，计算编码后的存储空间和图像的压缩率。130130130129134133129130130130130129134133130130130130130129132132130130129130130129130130129129127128127129131 129131 13012712812712812712813

18、2132125126129129127129133132127125128128126130131131f5.有一个灰度级为10的图像如图1，按要求做下面的操作1）在直角坐标系中绘制图1的直方图；2）应用3*3矩阵对图1进行中值滤波，画出图像平滑后的图像（只对图1中心4*4矩阵处理，边界像素填0）；3）用如图2的拉普拉斯算子对图1进行锐化，画出处理后图像（只对图1中心4*4矩阵处理，边界像素填0）；4）以灰度为5对图1阈值分割，画图分割后的图像（大于等于阈值的像素用黑色表示，小于阈值白色表示）；8907635615840290421234121893773965230-10-14-10-106

19、.下列是一幅图像某一行中连续8个像元灰度值，采用13窗口对该行分别进行移动平均法和中值滤 波法处理，计算输出结果。0，1，0，1，6，6，5，6参考答案： 0，0，0，2，2，6，6，4 0，0，0，6，6，6，58 89 90 07 76 63 35 561584 40 029042 21 123412 21 189377 73 39 96 65 52 23 30 0-1-10 0-1-14-1-10 0-1-10 0 7.7.一个灰度级为一个灰度级为1010的图像如图的图像如图1 1，按要求做下面的操作，按要求做下面的操作1）在直角坐标系中绘制图1的直方图；2）应用3*3矩阵对图1进行中值

20、滤波，画出图像平滑后的图像（只对图1中心4*4矩阵处理，边界像素填0）；3）用如图2的拉普拉斯算子对图1进行锐化，画出处理后图像（只对图1中心4*4矩阵处理，边界像素填0）；4）以灰度为5对图1阈值分割，画图分割后的图像（大于等于阈值的像素用黑色表示，小于阈值白色表示）；5）对阈值分割后的图像，按照图3的结构元素（其中带五角星的为原点）对图像进行开运算，分别画出腐蚀和膨胀的状态图。 图1 原图像 图2 算子 图3 结构元素 8.下列是一幅图像某一行中连续8个像元灰度值，采用13窗口对该行分别进行移动平均法和中值滤 波法处理，计算输出结果。0，1，0，1，6，6，5，6参考答案： 0，0，0，2

21、，2，6，6，4 0，0，0，6，6，6，59.在串行通信中，常用波特率描述传输的速率，它被定义为每秒传输的数据比特数。串行通信中，数据传输的单位是帧，也称字符。假如一帧数据由一个起始比特位、8 个信息比特位和一个结束比特位构成。根据以上概念，请问：（1 1）如果要利用一个波特率为）如果要利用一个波特率为56Kbps 56Kbps 的信道来传输一幅大小为的信道来传输一幅大小为1024102410241024、256 256 级灰度的数字图像需要多长时间？级灰度的数字图像需要多长时间？（2 2）如果是用波特率为）如果是用波特率为750Kbps 750Kbps 的信道来传输上述图像，所需时间又是多

22、少？的信道来传输上述图像，所需时间又是多少？（3 3）如果要传输的图像是）如果要传输的图像是512512512 512 的真彩色图像（颜色数目是的真彩色图像（颜色数目是32 32 位），则分别位），则分别在上面两种信道下传输，各需要多长时间？在上面两种信道下传输，各需要多长时间？(1)10241024，8位灰度的图像其数据量为10241024(82) = 10485760位 因此对于56k的数据链路，需要传输时间：10241024(82)/56000 187.25秒(2)对于750k的数据链路，需要传输时间：10241024(82)/750000 14秒10 如图，如图，X是待处理图像，黑点代

23、表目标，白点代表背景；是待处理图像，黑点代表目标，白点代表背景；B是结构元素，是结构元素，原点在中心。试分别给出原点在中心。试分别给出B对对X做开运算和闭运算的结果（在图中涂黑目标点做开运算和闭运算的结果（在图中涂黑目标点即可）。即可）。11 对下面图像分别进行3*3的中值滤波和3*3的拉普拉斯滤波，拉普拉斯模板中心为+4。（数值四舍五入；模板中心距离图像边缘不小于1个像素）。12以（2，1）作为起点，按顺时针顺序写出目标的4方向链码、归一化链码和差分链码。4方向链码：（2，1）103003232121 归一化链码：003232121103差分链码：0331033133138907635615

24、8402904212341218937739652313 某视频图像为每秒30 帧，每帧大小为512512，32 位真彩色。现有40 GB 的可用硬盘空间，可以存储多少秒的该视频图像？若采用隔行扫描且压缩比为10 的压缩方法，又能存储多少秒的该视频图像？14 已知一图像为 ，现用模板 对其进行卷积操作，给出与图像尺寸一致的结果。15 使用中值滤波对下面图像进行滤波：293( , )091190f x y121( , )121121h x y 111874225523245333303333255646324545282373225516（1） 一幅768576，256 个灰度级的图像需要多少b

25、it？ （2） 一幅640480 的32 bit 真彩图像的容量为多少bit？17 如下图所示256 256 的二值图像（白为1，黑为0），其中 的白条是7 像素宽，210 像素高。 两个白条之间的宽度是17 像素，当应用下面的方法处理时图 像的变化结果（按最靠近原则仍取0 或1） 是什么？（图像边界不考虑）（1）33的邻域平均滤波。（2）55的邻域平均滤波。（3）77的邻域平均滤波。选择：1.下列算法中属于图像去噪方法的是：( ) A. 梯度锐化 B. 中值滤波 C. 傅立叶变换 D. 二值化2.电话会议中常用的图像压缩标准为( ) A. H.261 B. J2K C. Jpeg D. Mp

26、eg. 下列不属于标准图像文件格式的是：( ) A. BMP B. JPEG C. WAV D. GIF. 像素间距离计算最为准确的是：( ) A. 欧氏距离 B. 棋盘距离 C. 城区距离 D. Minkowski距离. 下列算法中能够去除噪声的方法是：( ) A. 灰度线性变换 B. 二值化 C. 傅立叶变换 D. 中值滤波.下列算法中属于图像平滑处理的是：( ) A. Hough变换法 B. 状态法 C. 高通滤波 D. 中值滤波.下列算法中属于图像锐化处理的是：( ) A. 局部平均法 B. 平滑滤波法 C. 高通滤波 D. 中值滤波.下列图像边缘增强算子中对方向最不敏感的是：( )A

27、. Laplacian算子B. Prewitt算子 C. Roberts算子 D. 梯度算子. 下列变换中基于图像统计特性的变换是：( ) A. 傅立叶变换 B. 离散余弦变换 C.霍特林变换 D. 小波变换. 下列算法中属于频域图像增强的是：( ) A. 均值滤波 B. 直方图均衡 C. 中值滤波 D. 同态滤波. 下列模型主要应用于彩色打印机的是：( ) A. RGB模型 B.HSI模型 C. CMY模型 D.YUV模型.采用模板主要检测_方向的边缘。( )A. 水平 B. 45 C. 垂直 D. 135.下列算子中利用边缘灰度变化的二阶导数特性检测边缘的是：( ) A. Hough变换 B. Sobel算子 C. Laplacian算子 D. Ro