数字图像处理练习题2

1、五.简答题(每题4分。)数字图像处理包含哪三个层次？各自的任务是什么？区别和联系数字图像处理包含低级、中级和高级三个层次，也可以分别说是处理、分析和理解。低级数字图像处理包括代数运算、几何操作、对比度调整、平滑、锐化、退化、复原等，是实现从数字图像到数字图像的基本处理任务。中级数字图像处理是指从像素矩阵中进行对象的提取、描述和分类，属于语法层面任务处理。高级数字图像处理是指根据获得的对象及其之间关系进行整体上的判断、分析和理解，属于语义层面任务处理。数字图像处理三个层次间的区别和联系：区别：图像分析同图像处理、计算机图形学等研究内容密切相关，而且相互交叉重叠。但图像处理主要研究图像传输、存储、

2、增强和复原；计算机图形学主要研究点、线、面和体的表示方法以及视觉信息的显示方法；图像分析则着重于构造图像的描述方法，更多地是用符号表示各种图像,而不是对图像本身进行运算,并利用各种有关知识进行推理。图像分析与关于人的视觉的研究也有密切关系，对人的视觉机制中的某些可辨认模块的研究可促进计算机视觉能力的提高(见机器视觉)。图像分析(imageanalysis)和图像处理(imageprocessing)关系密切，两者有一定程度的交叉，但是又有所不同。图像处理侧重于信号处理方面的研究，比如图像对比度的调节、图像编码、去噪以及各种滤波的研究。但是图像分析更侧重点在于研究图像的内容，包括但不局限于使用图

3、像处理的各种技术，它更倾向于对图像内容的分析、解释和识别。因而，图像分析和计算机科学领域中的模式识别、计算机视觉关系更密切一些。图像分析一般利用数学模型并结合图像处理的技术来分析底层特征和上层结构，从而提取具有一定智能性的信息。注意：图形不等同于图像，图形只表达了视觉，图像表达了视觉与知觉。目前研究热点：图像检索、三维重建、复原、高分辨率的计算与压缩。联系：图像处理、图像分析和图像理解处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式的描述。

4、图像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。图像工程的内容可分为图像处理、图像分析和图像理解三个层次，这三个层次既有联系又有区别，如下图所示=层层层高中低rV语义高A低ft象程度数据気小Y大操作对象2.举例说明数字图像处理的实际应用，至少四个。数字图像算术运算，用于实现合成效果。数字图像几何操作，用于实现像素位置的变换。数字图像对比度调整，用于修改曝光问题。数字图像平滑处理，用于生成模糊效果。数字图像锐化处理，用于增强图像边缘。数字图像退化处理，用于生成特殊效果。数字图像复原处理，用于得到未退化的效果。旧照片数字图像分割处理，

5、用于提取其中的感兴趣区域。列举四个即可。应用领域图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。1）航天和航空技术方面航天和航空技术方面的应用数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用，除了JPL对月球、火星照片的处理之外，另一方面的应用是在飞机遥感和卫星遥感技术中。许多国家每天派出很多侦察飞机对地球上有兴趣的地区进行大量的空中摄影。对由此得来的照片进行处理分析，以前需要雇用几千人，而现在改用配备有高级计算机的图像处理系统来判读分析，既节省人力，又加快了速度，还可以从照片中提取人工所

6、不能发现的大量有用情报。从60年代末以来，美国及一些国际组织发射了资源遥感卫星（如LANDSAT系列）和天空实验室（如SKYLAB）,由于成像条件受飞行器位置、姿态、环境条件等影响，图像质量总不是很高。因此，以如此昂贵的代价进行简单直观的判读来获取图像是不合算的，而必须采用数字图像处理技术，如LANDSAT系列陆地卫星，采用多波段扫描器（MSS）,在900km高空对地球每一个地区以18天为一周期进行扫描成像,其图像分辨率大致相当于地面上十几米或100米左右（如1983年发射的LANDSAT-4，分辨率为30m）。这些图像在空中先处理（数字化，编码）成数字信号存入磁带中，在卫星经过地面站上空时，

7、再高速传送下来，然后由处理中心分析判读。这些图像无论是在成像、存储、传输过程中，还是在判读分析中，都必须采用很多数字图像处理方法。现在世界各国都在利用陆地卫星所获取的图像进行资源调查（如森林调查、海洋泥沙和渔业调查、水资源调查等），灾害检测（如病虫害检测、水火检测、环境污染检测等），资源勘察（如石油勘查、矿产量探测、大型工程地理位置勘探分析等），农业规划（如土壤营养、水份和农作物生长、产量的估算等），城市规划（如地质结构、水源及环境分析等）。我国也陆续开展了以上诸方面的一些实际应用，并获得了良好的效果。在气象预报和对太空其它星球研究方面，数字图像处理技术也发挥了相当大的作用。2）生物医学工程方

8、面数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛，而且很有成效。除了上面介绍的CT技术之外，还有一类是对医用显微图像的处理分析，如红细胞、白细胞分类，染色体分析，癌细胞识别等。此外，在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术。3）通信工程方面当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信。具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输。其中以图像通信最为复杂和困难，因图像的数据量十分巨大，如传送彩色电视信号的速率达100Mbit/s以上。要将这样高速率的数据实时传送出去，必须采用编码技术来压缩信息的比特

9、量。在一定意义上讲，编码压缩是这些技术成败的关键。除了已应用较广泛的熵编码、DPCM编码、变换编码外，目前国内外正在大力开发研究新的编码方法，如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等。4）工业和工程方面在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用，如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类，印刷电路板疵病检查，弹性力学照片的应力分析，流体力学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣，在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态，先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等。其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人，将会给工农业生产带来新的激励，目前已在工业生产

10、中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利用。5）军事公安方面在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导，各种侦察照片的判读，具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统，飞机、坦克和军舰模拟训练系统等；公安业务图片的判读分析，指纹识别，人脸鉴别，不完整图片的复原，以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子。6）文化艺术方面目前这类应用有电视画面的数字编辑，动画的制作，电子图像游戏，纺织工艺品设计，服装设计与制作，发型设计，文物资料照片的复制和修复，运动员动作分析和评分等等，现在已逐渐形成一门新的艺术-计算机美术。7

11、）机器人视觉机器视觉作为智能机器人的重要感觉器官,主要进行三维景物理解和识别,是目前处于研究之中的开放课题。机器视觉主要用于军事侦察、危险环境的自主机器人,邮政、医院和家庭服务的智能机器人,装配线工件识别、定位,太空机器人的自动操作等。8）视频和多媒体系统目前,电视制作系统广泛使用的图像处理、变换、合成,多媒体系统中静止图像和动态图像的采集、压缩、处理、存贮和传输等。9）科学可视化图像处理和图形学紧密结合,形成了科学研究各个领域新型的研究工具。10）电子商务在当前呼声甚高的电子商务中,图像处理技术也大有可为,如身份认证、产品防伪、水印技术等。总之,图像处理技术应用领域相当广泛,已在国家安全、经

12、济发展、日常生活中充当越来越重要的角色,对国计民生的作用不可低估。研究方向自20世纪60年代第三代数字计算机问世以后，数字图像处理技术出现了空前的发展，在该领域中需要进一步研究的问题主要有如下五个方向：1）在进一步提高精度的同时着重解决处理速度问题；2）加强软件研究，开发新的处理方法，特别要注意移植和借鉴其他学科的技术和研究成果，创造新的处理方法；3）加强边缘学科的研究工作，促进图像处理技术的发展；4）加强理论研究，逐步形成处理科学自身的理论体系；5）时刻注意图像处理领域的标准化问题。六.论述题（每题5分。）1.AdobePhotoshopCS6、MatlabR2011b、opencv、Vis

13、ualC+2005在数字图像处理中的区别和联系。区别（1）输入的对象不同：AdobePhotoshopCS6可以直接处理数字图像，而MatlabR2011b、VisualC+2005则需要先开发软件。（2）用户不同：AdobePhotoshopCS6主要面向软件操作、应用人员，而MatlabR2011b、VisualC+2005则面向的是软件开发人员。（3）开发层次不同：AdobePhotoshopCS6、MatlabR2011b、VisualC+2005对软件开发上的要求逐步提高，AdobePhotoshopCS6可以进行脚本和插件开发，MatlabR2011b进行基于imageproces

14、singtoolbox的开发，VisualC+2005则是完全自主的开发。联系（1）都服务于数字图像处理。（2）都可进行软件开发。OpenCV是Intel开源计算机视觉库。它由一系列C函数和少量C+类构成，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。重要特性：OpenCV拥有包括300多个C函数的跨平台的中、高层API。它不依赖于其它的外部库尽管也可以使用某些外部库。OpenCV对非商业应用和商业应用都是免费（FREE）的。在一个MFC应用程序中，采用DocView框架来打开数字图像，主要步骤包括哪些？（1）建立MFC类型的应用程序，选择具有滚动条的用户视图类。（2）在用户文档对象中，声明数

15、字图像对象。（3）在用户文档对象中，重载文件打开函数，读取数字图像文件数据。（4）在用户视图对象中，在初始化函数中，根据数字图像的宽度和高度设置显示窗口的宽度和高度（5）在用户视图对象中，在绘制函数中，显示数字图像。基本数字图像处理系统的组成结构数字图像处理系统由图像数字化设备、图像处理计算机和图像输出设备组成。二数字圏僚赴理系统由啷些模块姐成？各模块超何韩用？模块組成：數字图僚处理系统占国縑输入罔縑春储同像軫出周僚通传,囲像处理寤分析E个複决煜叔懵镖姉XMlHli禹像樹入梗块：囹像输人也称图像采策或禹僚数竽化,它亞利周囲像杲集设备如數玛風招机=錢码摄儻凯等:来薮取数孚国像.或通迂数字化赴备如国際担描仪、睜妥扯理閉连換亟像转换成适于计算机处理的我字禹像：囲镣存储模块：主蜀用来存储画俅传息囲镣軫出模块：将处理前后的画像耳示出来或将处理姑杲永久樓存；禹像通信模块：对禹像信息进抒传象或通传，禹像址理与分析模块：赳栏处理算进、实現软杵梓教字计再机,玫茫成囲像传息处理甘所有功能aDSP组成的目标检测与识别系统看到很多点，平滑与锐化的区别（模板本身处理后的效果对比差异）课本p6076首先分析是什么原因造成图像