数字图像处理与分析习题及答案

数字像处理主要研内容包很多方，请出并简其中4种①图像数字化：一幅图像数字的形式表示。主要包括样和量化个过程②图像增强：将幅图像中有用信息进行增强，同时对无用信息行抑制提高图像的可观察性。③图像的几何变：改变图的大小或形状。④图像变换：通数学映射方法，将空域的图像信息转到频域、频域等间上进行分析。⑤图像识别与理：通过对像中各种不同的物体特征进定量化描后，将所期望获得的目标物进提取，并对所提取的目标物进行一定定量分析什么图像识与理解图像识别与理解指通过对像中各不同的物特征进定量化描后，将其期望获得的目标物进提取，并对所提取的目标物进行一定定量分析比方要一幅照片确定是否包含某犯罪分子人脸信息，就需要先将照片的人脸检出来，而将检测来的人脸区域进分析，确其是否是该犯罪分子。简述像几何换与图变换的别。①图像的几何变：改变图的大小或形状。比方图像的移、旋转放大、小等，这些方法在图像准中使用多。②图像变换：通数学映射方法，将空域的图像信息转到频域、频域等间上进行分析。比方傅叶变换、波变换等。一个字图像理系统哪几个块组成答：一个本的数字像处理统由图像入、图像储、图像输出、图像通信、像处理和分5个模组成连续像和数图像如相互转？答字图像图像看成许多大相同状致像素组成样字像以用维矩阵表示。将自界的图像过光学系统成像并由电子器或系统转为模拟像〔续图像〕信号，再模/数字化器ADC〕到原始的数图像信号。图像的数字化包括散和量化两个主步骤间连续坐标过程称为离散化一将图像的度〔可能是灰度或色彩〕数化的过称为量化。

采用字图像理有何点？答：数字图像处与光学等拟方式相比具有以下鲜明的点：1．具有数信号处理术共有特精度高性能好高。2．数字图处理后的像是供观察和评的，也可作为机器视觉的预处理结果3．数字图处理技术用面宽4．数字图处理技术合性强数字像处理要包括些研究容？答理的任务将客观世的景象进获取并转化为数字图像强编码复重建码和压缩割处理它一幅图转化为另幅具有新意义的图像。第二

数字图表示及处理什么量化噪，它是么引起？语言信号采样量过程中导的噪声。如A/D转换〔模拟到数字。在语言码通信中解调后信号和原传递信号差异是因度和时间的量化而产生的，种失真称量化失。因为这失真和杂乱的干扰一样，起来和元产生的热噪声相似，所以叫量化噪声当在天进入个黑暗场时，能看并找到座位需要适一段时，试述生这种象的视原理。答：人的视觉绝不能同时整个亮度适应范围工作，它利用改变亮度适级来完成度适应的。即所谓的亮适应范围同整个亮度适应范围相比，同时鉴别光强度的总范围小。因此，白天进入黑剧场时，的视觉系统需要改变亮度适级，因此需要适一段时间亮度适应级才能被改变图像数字化含哪些骤？简这些骤。图像的数字化主包含采样量化两个过程。采样是将空上连续的像变换离散采样集合，是对空间的离散。经过采之后得到的二维离散信号的小单位是素。量就是把采点上表示亮暗信息的连量离散化，用数值表示出来，是对亮大小的离化。经采样和量后，数字图像可以用整阵列的形来描述。图像化时，果量化比较小出现么现象为什？如果量化级数过，会出现轮廓现象。量化过程是将连变化的颜划分到限个级别，必然

间？间？解16/10=16/10＝1.044×10会导致颜色信息失。当量级别到达一定数量时，人眼觉不到颜信息的失。当量级数过小时，图像灰度辨率就会低，颜色层次就会欠丰富，同的颜色间过度会变得突，可能会导致伪轮廓现。简述值图像彩色图的区别二值图像是指每像素不是，就是白，其灰度值没有中过渡的图。这种像又称为白图像。二值图像的阵取值非简单，每个像素的值要么是1，要么0，具有数据量小特点。彩图像是根据三原成像原理实现对自然界中的色彩描述。红、绿蓝这三基色的的度分别用256级表示三基色之间不同的灰组合可以成不同颜色。简述值图像灰度图的区别二值图像是指每像素不是，就是白，其灰度值没有中过渡的图。这种像又称为白图像。二值图像的阵取值非简单，每个像素的值要么是1，要么0，具有数据量小特点。灰图像是指每个像的信息由个量化后的灰度级来描述的字图像，度图像不包含彩信息。标准灰度图像中个像素的度值是0-255之的一个值，灰度级数为256级。简述度图像彩色图的区别灰度图像是指每像素的信由一个量化后的灰度级来描的数字图，灰度像中不包彩色信息。标准灰度图中每个像的灰度值是0-255之的一个值，灰度数为256级.彩图像是根三原色成像原理实现对自界中的色彩描述的。红、绿蓝这三种色的的度分别用256级示，三基色之间同的灰度合可以形成不同的颜色。设图的大小3的标个像有16种颜有多少不同的标？如每100万可能的图标中有个有意义个有意义的图标1秒出所有意义的图需要多长32×326102461227

s。可见随机图像的复杂度是非高的。扫描仪的光分辨00×1200线具有个感单元的C器用于4幅面描仪，幅面纸张宽是英寸该扫描的光分辨率多少dpi线中前一个数字代表扫仪的横向辨率一数字则代表纵向辨〕dpi是单位面内像素的少，也是扫描精目前国际都是计算一英寸面内像素的多少。光学分辨率是扫仪的光学件在每平方英寸面积内所能捉到的实

的光点数,是扫描仪

的物理分辨率，是扫描仪真实分辨率，它的数值是CCD的像点除以扫仪水平大可扫尺得到的数值。每一个感光单元应一个像。由CCD感单元个数5000，5000/8.3(dpi)第章图像强空间波的平滤波器锐化滤器的相点同点系。低通滤波器是保小于截止率的信号，而高通滤波器是留大于截频率的号解答：相点都能减或消除傅叶空间的些分量，而不影响或较少影其他分量从而到达增强某些率分量的果。不同点：滑滤波器弱或消除立叶空间的高频分量，所以到达了增强频分量、滑图像中细节的效果。锐化波器减弱消除傅叶空间的频分量，所以到达增强高频量、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滑滤波器结果得到锐化滤波器的效果原像中减去化滤波器结果可得到平滑滤波的结果图增强目的是么，它含那些容？解：图像增强是对图像的些特征，如边缘、轮廓、比度等进行调或锐，以便于显示、观察或进一分析与处。图像增强所包含的主要内如书4.1图像强的目是什么答：图像增强目是要改善像的视觉效果，针对给定图的应用场，有目地强调图的整体或局部特性将原来不晰的图像变得清晰或强调某感兴趣的征，扩图像中不物体特征之间的差，抑制不兴趣的特征，使之改善图像量、丰富息量，强图像判和识别效果，满足些特殊分的需要。图像增强图像复的联系区别？答〔1二者的目都是为了善图像质量。〕像增强考虑图像如何退化，而是试图采用各种术来增强像的视觉效果。因此，图像强可以不增强后图像是否真，只要看得舒就行〔3而图像原就完全同，需知图像退化的机制和过程等先知识，据此找出一相应的逆理方法，从而得到复原的图〔4如果图像已化，应先复原处理，再作增处理、什是直方均衡化

答：将原图象的方图通过换函数修正为均匀的直方图然后按均直方图正原图象图象均衡化处理后图象的直图是平直的，即各灰度级具相同的出频数，么由于灰级具有均匀的概率布，图象起来就更清晰了。图像化滤波几种方。答：〔1直接以梯度值代替；〕以门限断；〕边缘规定个特定的度级；〕给背景规定灰度；〔5〕根据度二值化像。、图锐化与像平滑何区别联系？答：区别：图像化是用于强边缘，导致高频分量增强会使图像；图像平用于消除图像噪声，但也容易引边缘的模糊。联系：都属于图增强，改图像效果。简述方图均化的基原理答直方图衡化方的基本想是，对在图像中素个数的灰度级行展宽，对像素个数少的灰度级进缩减。从到达清晰图像的目的。因为度分布可直方图描述，所该图像增强方法是于图像的度直方图。直方图衡化是原象的直图通过变函数修为均匀的方图，然按均衡直方图修正原图象。图均衡化处后，图象的直方图是平直的即各灰度具有相的出现频数，那么由于灰级具有均的概率分布，图象看起来就清晰了。方图均化实质上减少图象的灰度级换取比照的加大。在均衡过程中，原的直方图频数较的灰度级归入很少几个或一灰度级内故得不到增强。假设这些灰级所构成图象细比较重要则需采用局部区域方图均衡对散像的直图均化是不产生完平坦的方图理是直方图是似概率密度函数并现象的存在使处理的灰度总是要减的是像素度有限的然结果。均衡化只是近似，其结果能是产生近似均匀的直方图对副像进行方图衡化处，然后进行一直方图衡化处，结果会发生。理由是对不同的像只具有相同灰度分情况对应的度直方图一致的；〔2任意一副图像都唯一的其对应的个灰度直图。

对副度级为2的n次方已经直图均衡的图像否用长编码法进压缩？果如何答：能。因直方图均化并不能除图像中的冗余信息和不相信息。如均衡化程中没有发生灰度并缩效率均衡化无关如果发生灰度合并缩效率有所提高。、将频加强直方图衡相结是得到缘锐化比照度强的有方法。述两个作的先顺序对果有影吗？为么？答：有影响，应进行高频强，再进行直方图均衡化。高频加强是针对过高通滤后的图像整体偏暗，因此通提高平均度的亮，使图像视觉鉴别能力提高再通过直图均衡化将图像的窄带动态围变为宽动态范，从而到提高比照度的效果假设先进直方图均衡化，再进行高频强，对于像亮度现较强的极现象时，例如多像素主要布在极暗区域，而少数像素在于极亮域时，直方图均化会导致图像被漂，再进行频加强，获得的图像边缘不出，图像比照度差。什么图像平？试述值滤波基本原。解了去除减弱图像的噪声以图像进行滑处理为图像平滑部分的噪声都可以看是随机信们对图像的影响可以作是孤立于某一像素而言，如果它与周围像素相比的不同认为该点噪声感染这样分析，我们可以用求均值的法一点是否含有噪声方法消除发现的声。平滑锐化滤器的异及联系答：同：都能减或消除傅空间的某些分量，而不影响较少影响他分量从而到达强某些频率分量的果。异：滑减弱或消除傅叶空间的高分量，到了增强频分量、滑图像细节的效果锐化减弱消除傅叶空间的低频分量，达了增强频分量锐化图像节的效果。联系：者效果相，互为补充，从原始图像中去平滑滤器的结得到锐化波器的效果，反之然。、图增强时平滑和化有哪实现方？答：平滑的实现法：邻域均法，中值滤波，多图像平法，频域通滤波。锐化的实现方法微分法，通滤波法。什么中值波，有特点解：中值滤波是线性的处方法，在去噪的同时可以兼到边界信的保留中值滤波首先选个含有奇点的窗口这个窗口图像上扫把窗口中所的像

素点按灰度级的〔或降〕排列，取位于中间的灰度值来代替该的灰度。什么中值滤及其它原理？答：中值滤波是于排序统理论的一种能有效抑制噪声非线性信处理技，基本原是把数字图像或数序列中一的值用该点的一个邻域中各值的中值替，让围的像素值接近的真实值从而消除立的噪声点。特点：线性的图平滑，它对脉级椒盐噪声的抑制好，在抑制随机噪声的同能有效保边缘少受模糊。图像域增强频域增的基本理答：频域增强是在图像的率域内，对图像的变换系数频率成分直接进运算，然通过傅里叶逆变换获得图像增强效果。空域增强是在图上直接进数据运，基本上以灰度映射变换的频域强与空增强有不同答：空域增强是图像上直进行数据运算，常见的处理法有：线拉伸、方图均衡等。频域增强主要有于傅里叶换的算法、基于小波变换的法等。二在图像强时都已生“振铃”现象。高通波与低滤波有特点？答：低通滤波器许低频信通过，但减少频率高于截止率的信号通过。于不同滤器而言，每个频率信号的减程度不同。高通滤波器是去信号中不要的低成分，去低频干扰的滤波器高通滤波和低通滤波器常常成对出现无论哪一，都是了把一定什么同态滤？有何点？答态滤波是一种在域中对图同时进图像比照增强和压图像亮度范围的滤波方法。同态滤波可以使像处理符人眼对于亮度响应的非线性性，防止直接对像进行傅叶变换处理的失真对于盐噪声为什么值滤波果比均滤波果好？答：椒盐噪声是制近似相但随机分布在不同的位置上图像中又净点也污染点。值滤波是选择适当点来代替染点的值，所以处理效果好因为噪声均值不0，以均值滤波不能很好地除噪声。

理想通滤波缺点？答：会产生比较重的模糊振铃现象，半径越小，模糊振铃越明，平滑果也越差振铃原因：时域图频域图，瓣围绕横坐标震动，所以。二维里叶换的别性有么实际义？解性说个二维傅里叶变换可由连续两次维傅里叶换来实的方法如下列图所示给出维连续像函数里叶变的定义并描空间频的概。〔10分〕答：1一连图像函数

的傅立叶变换定为：〔5〕2间频率是单位长度亮度作期变化的数。分〕对于傅立叶换基函数，考虑

的最大值直线在标轴上的距为，

表示空间周期，即空间频率。分〕傅里变换图像处中有广泛的用，请述其在像的高滤波中应用原。图像经过傅里叶换后，景的概貌部分集中在低频区段景物的细部分集在高频区段，可以通过图的高通滤将图像中景物的细节提取出。具体做是，将里叶变换到频谱图的低频部强制为0，而高频部分的信息保持变，就相于使用个只保持频部分信息不变，而频信息被全抑制的高通滤波器作用在始图像上将经过样处理后频谱进行傅里叶逆换，就可得到图像的细节部分。

傅里变换图像处中有广泛的用，请述其在像的低滤波中应用原。图像经过傅里叶换后，景的概貌部分集中在低频区段景物的细部分集在高频区，可以通过图像的通滤波将像中景物的概貌提取出来。体做法是将傅里变换得到谱图的高频部分强为0，将低频部分的信息保持不变就相当于用一个保持低频分信息不变，而高频息被完全制的低通滤波器作用在原始像上。将过这样理后的频进行傅里叶逆变换就可以得图像的概貌部分。什么小波？波基函和傅里变换基数有区别？解波信号非零点是限的与里变换的函三角函数数号是不的傅里叶变换的基数从负无到正无穷都是等幅振荡的。傅里变换加窗傅叶变和小波换的时－频率性有什不同？解叶换使得时间信号变成了频域信傅叶换使得时信号变了频号，但是窗口是固定，小波变同样变成了视频信号，但是频的窗口变化的均值波器高斯噪的滤效果如？试分其中的因。均值滤波器的滤原理是：图像上，对待处理的像素给一个模板该模板括了其周围的邻近像素将模板中全体像素的均值来替代原来像素值的法。均值滤波器对高噪声的滤结果较好。原因：高斯噪声幅值近似态分布，但分布在每点像素。因为正分布的值为0所以均值滤波可消除噪声简述值滤器对椒噪声滤波原，并进效果分。均值滤波器的滤原理是：图像上，对待处理的像素给一个模板该模板括了其周围的邻近像素将模板中全体像素的均值来替代原来像素值的法。均值滤波器对椒噪声的滤结果不好。原因：椒盐噪声幅值近似等但随机分布在不同位置上图像中有净点也污染点。因为噪声的均不为0所以均值滤波不能很好地去噪声点。中值波器椒盐噪的滤效果如？试分其中的因。

中值滤波器的滤原理是：图像上，对待处理的像素给一个模板该模板括了其周围的邻近像素取模板中在中间位置上的像素的灰度替代待处像素的，就可以到滤除噪声的目。中值滤波器对椒噪声的滤效果较好。原因：椒盐噪声幅值近似等但随机分布在不同位置上图像中有净点也污染点。使用中值滤波，被污染点一般不处于中值的位置，选择适当点来替污染点的，所以处理效果。使用值滤器对高噪声椒盐噪的滤波果相同？为什会出现种现象中值滤波器对椒噪声的滤效果较好，对高斯噪声的处效果不好中值滤波器的滤原理是：图像上，对待处理的像素给一个模板该模板括了其周围的邻近像素取模板中在中间位置上的像素的灰度替代待处像素的，就可以到滤除噪声的目。原因：椒盐噪声幅值近似等但随机分布在不同位置上图像中有净点也污染点。使用中值滤波，被污染点一般不处于中值的位置，选择适当点来替污染点的，所以处理效果。高斯噪是幅值近似正态分布，但分在每点像上。找到干净的来替代被污染的，故处理果不好。使用值滤器对高噪声椒盐噪的滤波果相同？为什会出现种现象均值滤波器对高噪声的滤结果较好，对椒盐噪声的滤结果不好均值滤波器的滤原理是：图像上对待处理像素给一个模板该模板括了其周围的邻近像素将模板中全体像素的均值来替代原来像素值的法。原因:高斯声幅值近似态分布，但分布在每点像素。因为正分布的值为0，所以均值滤波可消除噪声椒盐噪声是幅值近似相等但机分布在同位置，图像中

干净点也有污染。因为噪的均值不为，以均值滤波不能很好地去除声点。几种缘检测子的优点？答：①Roberts子：边缘定位精高，但容丧失一分边缘，具备抑噪声的能。该算子对具有陡峭缘且含噪少的图像效果较好。算子和Prewitt算子对图像先行加权平滑处理，以对噪声一定的抑制能力，检测出的缘容易出多像素度。③拉拉斯算子：对图像的阶跃型缘点定位准确，使噪声成分到加强，成一些连续的检边缘，抗噪能力差G~：改善抑制噪声能力，图中的尖锐边缘无法检测到。Canny~具有较强噪声的能力，将一高频边缘滑掉了造成缘丧。简述度法与算子检边缘的同点答：梯度算子和Laplacian检测缘对应的模板分别为〔度算子〕算子〕梯度算子是利用阶跃边缘度变化的阶导数特性，认为极大值点应于边缘；而Laplacian算子检测缘是利用阶跃边灰度变化二阶导数特性，认为边缘点零交叉点分相同点都能用于测边缘，且都对声敏感。、简梯度法Laplacian子检测缘的同点？答：梯度算子和Laplacian检测缘对应的模板分别为-1

-11

11

1

-4

11〔梯度算子〕算〕〔2〕梯度算子是利用跃边缘灰变化的一阶导数特性，认为大值点对于边缘；而Laplacian算子测边缘是利用阶边缘灰度化的二导数特性认为边缘是零交叉点。分〕相同点都能用于测边缘，都对噪声敏感。分伪彩增强与彩色增有何异点？

答：伪彩色增强对一幅灰图象经过三种变换得到三幅象，进行色合成到一幅彩图像；假彩色增强是对一幅色图像进行处理得到与原图不同的彩图像；要差异在处理对象不同。〔4〕相同点是利用人对彩色的辨能力高于灰度分辨能力的点，将目用人眼感的颜色示。〔1分伪彩增强真彩色强有异同点答：伪彩色增强将一幅灰图像变换为彩色图像，从而人眼难以分的灰差异变换极易区分的色彩差。它实质只是一个图像的着色过程，一种灰度彩色的射技术。真彩色增强则是对始图像本所具有的颜色进行调节，是个彩色到色的映过程。

已知a、b、

的图数据如图，请算：〔15分的离散傅里叶变；的哈德玛变换。

题3答1令，则，分〕在M环境中，成图像增亮变暗处。解：MATLAB程序如：A=imread('pout.tif');%读入图像imshow(A);%显示图像figure,imhist(A);

%显示图像直方图J1=imadjust(A,[0.30.7],[]);%将图像在.3×255~0.7×255灰之间的值通过线变换映射0之figure,imshow(J1);%出图像效果图

figure,imhist(J1)%输图像的直图J2=imadjust(A,[],[00.7]);%使用此函，将图像度通过性变换映0~255×0.7之figure,imshow(J2);figure,imhist(J2)

%输出图像果图%输出图像第五章

图像复试述滤波复的基本理。它主要难是什么如何克？基本原理：假定像经过线操作而退化，先通过傅立叶换将退化且带有声的图g(x)变换成G(u,v)，频率域中过复(G(u,v)/H(u,v))作后为F(u,v)，再过傅立叶变换将变换成f(x,y)。主要难点设噪声为零采用逆滤波恢法能完全再现原图像设噪声存在且H(u,v很小或为零时，噪声被放。这意味着退化图像中小噪的干扰在H(u,v)较时，会对逆滤波恢复的图像产很大的影，有可能使恢复的图像和f(x,y)相差很，甚至面全非。克服1在H(u,v及其附，人为地仔细设置的值，使N(u,v)*H-1(u,v)会对产生太大影响。2使H(u,v)有低通滤波性质维纳波最准则是以像和噪声相关矩阵为基础的，所得到结果是对族图像平均的意义上是最正的，同时求图像和噪声都属于随机场并且它的谱密度已知的。在实际情况下，们往往没这一方面的先验知识，一般难得到，非采取当的功率模型。图退化〔为么恢复〔1像的退化是指图像在成、传输记录过中，由于像系统传输介质设备的不善，使图像的质变坏。〔2〕图像原就是要可能恢退化图像本来面目它是沿图像退化的逆过程进处理〔3图退的数学模为：g(x,y)=f(x,y)*h(x,y)+n(x,y)典型的图像复定义：是根据图像退化先验知识立一个退化模型，以此模型基础，采各种逆化处理方进行恢复，得到质改善的图**像复原过程如下：找化原因→立退化模→反向推演→恢复图像图像原和图增强的要区别：答：图像增强主是一个主过程，而图像复原主要是一客观过程图像增不考虑图是如何退化的而图像复原需知道像退化的制和过等先验知

^^逆滤时，为么在图存在噪时，不采用全波？试用逆滤原理说，并出正确处理方。复原由退化函数化的图像直接的方法是直接逆滤波。该方法中用退化数除退化像的傅立叶变换来算原始图的傅立叶变换。

N由上式可以看到即使我们道退化函数，也可能无法准复原未退的图像因为噪声一个随机函数，其氏变换未。当退化为或常小的值N(u,v)/H(u,v)比很容易决定F决问的方法实现值滤波的频率时接近原点。简述性位移变系统滤波恢图像原。答：设退化图象g(x,g)其傅立叶变换为G(u,v),假已知逆滤器为1/H(u,v)则对作逆滤波得F(u,v)=G(u,v)/H(u,v)〔2分对上式作逆傅立变换得逆波恢复图象f(x,y)f(x,y)=IDFT[F(u,v)]以上就是逆滤波复图象的理。〔2分〕假设存在噪声，防止H(u,v)=0,可用两种方法处理〕