图像处理期末练习

图像处理期末练习图像处理期末练习一、单项选择题1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在，则该图象的信息量为：

a.0b.255

c.6d.82.图象与灰度直方图间的对应关系是：

a.一一对应

b.多对一

c.一对多

d.都不对3.下列算法中属于局部处理的是：

a.灰度线性变换b.二值化

c.傅立叶变换

d.中值滤波4.下列算法中属于点处理的是：

a.梯度锐化

b.二值化

c.傅立叶变换

d.中值滤波5.可见光范围内，波长最短的是（B）。

A.红B.紫C.绿D.蓝6.下列算法中属于图象平滑处理的是：

a.梯度锐化

b.直方图均衡

c.中值滤波d.Laplacian增强7.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是：

a.梯度算子b.Prewitt算子c.Roberts算子d.Laplacian算子8.采用模板［-1

1］主要检测____方向的边缘。

a.水平b.45°

c.垂直d.135°9.二值图象中分支点的连接数为：

a.0b.1c.2d.310.对一幅100×100像元的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为40000bit，则图象的压缩比为：

a.2:1b.3:1

c.4:1d.1:1

11.一幅数字图像，大小为512×512，灰度级为16bits，则存储这幅图像需要（D）bytes存储空间。A.262144B.32768C.4194304D.52428812.在电视广播中的隔行扫描是去除（C）压缩的例子。A.编码冗余B.象素间冗余C.心理视觉冗余D.行间冗余13.在图像处理中，通常使用大写的XYZ来表示（A）。A.世界坐标系统B.摄像机坐标系统C.图像平面坐标14.直方图均衡化的图像处理方法是属于（B）。A.频域处理方法B.空域处理方法C.直接灰度映射法D.滤波处理方法15.对于一幅图像f，x，y，f为任意实数，则该图像为（B）。A.数字图像B.模拟图像C.压缩图像D.失真图像16.邻域平均图像处理方法是属于（B）。A.频域处理方法B.空域处理方法C.直接灰度映射法D.滤波处理方法17.光的三基色为（C）。A.红，黄，蓝B.红，黄，绿C.红，蓝，绿D.红，白，黄18.可见光范围内，波长最长的是（A）。

A.红B.紫C.绿D.蓝19.频域处理方法的基础是（A）。A.卷积定理B.耐茥斯特定理C.山农定理D.采样定理20.直接灰度映射的图像处理方法是属于（B）。A.频域处理方法B.空域处理方法C.直方图变换D.滤波处理方法21．熵的定义告诉我们（D）。

A．信源在不失真编码时所需的平均码字长度。

B．信源在不失真编码时码字长度的最大值。

C．信源在一定失真编码时所需的平均码字长度。

D．信源在不失真编码时码字长度的最小值。

22．在预测编码系统中，需量化的是（B）。

A.预测值B.真实值与预测值的差值C.重构的值D.变换系数23．在电视广播中的隔行扫描是去除（C）压缩的例子。

A.编码冗余B.象素间冗余C.心理视觉冗余D.行间冗余24．下列属于有损编码的是（C）。

A．变长编码B.Huffman编码C．均匀量化D.不带量化的预测编码25.下图是4幅图像的直方图，亮度较暗的图像是（A）。二、填空题1.图像锐化除了在空间域进行外，也可在

进行。频率域2.图像处理中常用的两种邻域是和。4-邻域8-邻域（不分先后）3.直方图修正法包括

和

两种方法。直方图均衡直方图规定化（不分先后）4.常用的灰度内插法有

、和

。最近邻元法双线性内插法（双）三次内插法（不分先后）5.多年来建立了许多纹理分析法，这些方法大体可分为

和结构分析法两大类。统计分析法6.低通滤波法是使

受到抑制而让顺利通过，从而实现图像平滑。高频成分低频成分7.检测边缘的Sobel算子对应的模板形式为

和

。

-1-2-1-101000-202121-1018.一般来说，采样间距越大，图象数据量

，质量

；

反之亦然。少

差

9.图像频域处理可分为高通滤波，低通滤波，带通滤波，带阻滤波等基本处理方法。

10.数据冗余的类型有：编码冗余象素间冗余心理视觉冗余。

11.使用HSI模型，区分颜色常用的3种基本特性量为辉度、色调、饱和度。

12．空间平移代数表达式（），变换矩阵（）。13．空间放缩代数表达式（），变换矩阵（）。

，14．绕Z轴旋转的代数表达式（），变换矩阵（）。，15．Matlab语言的读入图像文件命令（）。imread16．Matlab语言的显示图像命令（）。imshow15．Matlab语言的图像存盘命令（）。imwrite17．Matlab语言的调节图像对比度命令（）。imadjust18．Matlab语言的图像邻域指定操作函数的命令（）。nlfilter19．Matlab语言的图像空域模板滤波的命令（）。imfilter20．Matlab语言的产生空域滤波器模板矩阵的命令（）。fspecial21．Matlab语言的放缩图像的命令（）。imresize22．Matlab语言的旋转图像的命令（）。imrotate23．Matlab语言的图像直方图命令（）。imhist24．Matlab语言的图像直方图均衡化命令（）。histeq25．Matlab语言的添加噪声到图像的命令（）。imnoise26．Matlab语言的图像离散余弦变换命令（）。DCT227．Matlab语言的图像离散余弦逆变换命令（）。IDCT228．Matlab语言的图像离散傅立叶变换命令（）。FFT229．Matlab语言的图像离散傅立叶逆变换命令（）。IFFT230．Matlab语言的图像离散小波变换命令（）。DWT231．Matlab语言的图像离散小波逆变换命令（）。IDWT2三、判断改错题（下列命题是否正确，正确的就在题号前的括弧内打“√”，错误的打“×”并改正。）1.灰度直方图能反映一幅图像各灰度级像元占图像的面积比。2.直方图均衡是一种点运算，图像的二值化则是一种局部运算。

改正：直方图均衡是一种点运算，图像的二值化也是一种点运算。

或：直方图均衡是一种点运算，图像的二值化不是一种局部运算。3.有选择保边缘平滑法可用于边缘增强。

改正：有选择保边缘平滑法不可用于边缘增强。

或：有选择保边缘平滑法用于图象平滑（或去噪）。

6、图像编码后对数据量进行了有效压缩，因此，图像编码是“有损压缩”。（×）7、应用傅立叶变换的可分离性可以将图像的二维变换分解为行和列方向的一维变换。（√）8、不同的图像不可能具有相同的直方图。（×）9、在对图像进行扫描时，分辨率设置得越高越好。（×）10.理想低通滤波器可以由电子元件来实现。（×）11.用来处理图像的模板尺寸选择越大越好。（×）12.所谓“简并”现象，就是指变换后图像的灰度级减少了。（√）13.加法操作可用来去除图案噪声。（√）14.减法操作可用来去除不需要的叠加性图案。（√）15．（√）关于图像的数字化中的采样环节是指使空间连续变化的图像离散化，即用空间上部分点的灰度值表示图像，或图像在空间上的离散化。

16．（√）关于色光三原色是指R、G、B，它的特点是不能再分解；

17．（√）图象信息处理是指用一定的技术手段采集图像信息，并对其进行某些分析与变换，从而获取所需信息的过程。

18．（√）模拟图像是指通过某种物理量的强弱（如光量）变化来表现图像上各个点的颜色信息的，那么，印刷品、相片、画稿等属于模拟图像。

19．（√）关于图像的分类，我们按图像记录方式分为模拟图像和数字图像。四、计算题1.给定图像如表所示，分成3个位平面，然后用游程编码方法逐行编码。计算出码字，编码效率。设每行均由（0）游程开始。

10004400100744001207654322226600解：

分解为3个位平面：

第2位平面第1位平面第0位平面000011000000000010000000000111000001000010010000000111100101100110010101000011001111110000000000游程编码：设每行均由（0）游程开始第2位平面：422，332，341，422；

第1位平面：8，314，111221，062；

第0位平面：017，01214，01211111，8图像共须42个游程，码本共有8个码字（01234678）概率为（0.0952380.357140.238090.0952380.119040.0238090.0238090.047619）哈夫曼编码（符号：码字）：

1：00，2：01，4：100，0：101，3：110，8：1110，6：11110，7：11111平均长度：2.5476图像42个游程共需42×2.5476=107bit源图像共需3×8×4＝96bit，由此可见游程编码没有压缩，原因是图像小，游程较短。

2.对下表中的图像信源数据进行哈夫曼（Huffman）编码（要求大概率的赋码字0,小概率的赋码字1）。写出编码过程，并将编码结果填在下表的最后一列。并计算编码平均比特数和编码效率。

原始图像灰度级概率分布编码结果A0.15

001B0.4

1C0.1

011D0.1

0100E0.05

0101F0.2

000平均比特数＝2.35；

编码效率＝97％3．图像的直方图基本上可以描述图像的概貌。就下面所给的a、b、c、d四个直方图，试分析和比较四幅图像的明暗状况和对比度高低等特征。答：图a偏暗，对比度低；

图b偏亮，对比度低；

图c只有中间灰度，图像对照不明显，对比度低；

图d明暗适中，对比度高，效果好。

（增加对比度后图像直方图变宽变扁，各灰度级拉开，相反，减少对比度后，图像直方图变窄变高，点的灰度级集中在某一小区域内，图像对照不明显。）

4.设有一信源，请对其进行霍夫曼编码，并给出各个信源符号的码字；

答：（1）编码过程如下：得：

信源X的霍夫曼编码表（以0，1赋值）码字消息概率01u10.2510u20.2511u30.20000u40.150010u50.100011`u60.055.设有一信源，利用Shannon-Fano码对其进行编码，求出各个信源编码后的码字。

答：编码过程如下：码字消息概率00u11/40001u21/41100u31/8100101u41/811100u51/161001101u61/1611110u71/16101111u81/161得编码表为：

消息概率码字u11/400u21/401u31/8100u41/8101u51/161100u61/161101u71/161110u81/1611116．设有一信源X={x1,x2,x3,x4}，对应概率P={0.5,0.1875,0.1875,0.125}.⑴进行霍夫曼编码，给出码字，平均码长，熵、编码效率;⑵对码串10101011010110110000011110011解码.解：霍夫曼编码：

X1:0；

X2:11；

X3:100；

X4:101编码后平均码长：

1*0.5+2*0.1875+3*0.1875+3*0.125=1.8125信息熵/平均码长:H=-0.5*log2-0.1875*log2-0.1875*log2-0.125*log2=1.7806编码效率：1.7806/1.8125=0.9824=98.24%解码：

10101011010

110

11

00

0

00

11110

0

11X4

x1x4

x4x1x2x1x2

x1x1x1x1x1x2x2x1x1x27．设信源符号集为{a,b,c,d},其概率分布为{0.2,0.2,0.4,0.2}。若信源发出序列{b,c,a,b,d}，计算算术编码。

答：

各数据符号在半封闭实数区间［0,1)内按概率进行赋值，范围设定为：a=;b=;c=.;d=mean);Erms=sqrt)/9)SNRms=sum)/sum)SNRms=sqrt)/sum))SNR=10*log10.))/sum.)))PSNR=10*log10))./.))/9))10．如图为一幅16级灰度的图像。请写出3x3均值滤波和3x3中值滤波的滤波器表达式；

说明这两种滤波器各自的特点；

并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域）。12223115122212030223132022答：均值滤波：

中值滤波：

1222313322233230222132022

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，同时保持图像的边缘。

均值滤波：1222312222222230222132022中值滤波：

11．例如假定有一幅像素数为64×64，灰度级为8级的图像、其灰度级分布如表所示：

rknkPr=nk/nr0=07900.19r1=110230.25r2=28500.21r3=36560.16r4=43290.08r5=52450.06r6=61220.03r7=7810.02计算并画出直方图均衡化处理后的直方图。

答：对其进行均衡化处理，其过程如下：对上述计算值加以修正：由上述数值可见，新图像将只有5个不同的灰度级别，可以重新定义一个符号：因为，r0经变换得s0=1/7，所以有790个像素取s0这个灰度值；

r1映射到s1=3/7，所以有1023个像素取s1=3/7这一灰度值；

r2映射到s2=5/7，所以有850个像素取s2=5/7这一灰度值；

但是，因为r3和r4均映射到s3=6/7这一灰度级，所以有656＋329=985个像素取这个值；

r5，r6，r7均映射到s4=1这一灰度级，有245＋122＋81=448个像素取s4=l这个新灰度值。用n=4096来除上述这些nk，值便可得到新的直方图。12．已知图像如表所示，设V＝{0,1}，计算p和q之间4-连通，8-连通及m-连通的通路长度。

3121220212111（p）012解：D4=∞；

D8=4；

Dm=513．请用Matlab编程做出以下图像的二维离散余弦变换8×864×644×864×64a)编码器和解码器）框图，并说明各个模块的功能。

答：编码器由一个用来去除输入冗余的编码器和一个用来增强信源器输出抗噪声能力的信道编码器构成。解码器则由与编码器对应的一个信道解码器接一个信源解码器构成。信源编码器的作用是减少或消除输入图像中的编码冗余、像素间冗余及心理视觉冗余。信道编码器是为了提高信号的抗干扰能力。解码器执行编码器相反的操作。15．在图像子带编码中，一幅图像被分解成一系列带限分量的集合。试述图像子带编码的主要好处有哪些。

答：（1）不同子带内的图像能量和统计特性不同，可以采取不同的变长码甚至不同的编码方法分别进行编码，提高编码效率；

（2）通过频率分解，减少或消除了不同频率之间的相关性，有利于减小图像数据冗余；

（3）将图像分解为子带后，量化等操作可在各子带内分别进行，避免了互相干扰和噪声扩散。16．波特率（baudrate）是一种常用的离散数据传输量度。当采用二进制时，它等于每秒所传输的比特数。现设每次先传输1个起始比特，再传输8个比特的信息，最后传输1个终止比特，计算以下两种情况时传输图像所需的时间：

（1）以9600波特传输一幅256×256，256灰度级的图像；

（2）以38400波特传输一幅1024×1024，16777216色的真彩色图像。

答：（1）

17．一幅模拟彩色图像经平板扫描仪扫描后获得一幅彩色数字图像，其分辨率为1024×768像素。若采用RGB彩色空间，红、绿、蓝三基色的灰度等级为8比特，在无压缩的情况下，在计算机中存储该图像将占用多少比特的存储空间？当去掉图像的彩色信息，只留下灰度信息，灰度等级为4比特，在无压缩的情况下，存储该图像将占用多少字节的存储空间？解：

1）采用RGB猜测空间，灰度等级为8bit，无压缩时占存储空间大小为：2）去掉彩色信息，灰度等级为4bit，无压缩时占存储空间大小为：五、名词解释1.数字图像答：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）的灰度值经量化用离散的整数来表示，形成计算机能处理的形式。或：

数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。

2.图像锐化答：图像锐化是增强图象的边缘或轮廓。

3.细化答：细化是提取线宽为一个像元大小的中心线的操作。

4.无失真编码答：无失真编码是指压缩图象经解压可以恢复原图象，没有任何信息损失的编码技术。

5.图形学答：原指用图形、图表、绘图等形式表达数据信息的科学，而计算机图形学研究的就是如何利用计算机技术来产生这些形式。

6．图象模式识别答：试图把图象分解成可用符号较抽象地描述图像。

7．CCD传感器答：电荷耦合器件。CCD传感器是一种半导体成像传感器。

优点：精确和稳定的几何结构；

尺寸小，强度高；

高灵敏度；

宽系列；

可对不可见辐射成像。

8．CMOS传感器答：CMOS传感器主要包括传感器核心（光敏二极管），模数转换器，输出寄存器，控制寄存器，增益放大器。与CCD摄像器件相比，CMOS摄像器件把整个系统集成在一块芯片上，降低了功耗，减少了空间，总体成本也降低。

9．半调技术答：一种将灰度图象转化为二值图象的技术，即输出二值图象，看到灰度图象。分为幅度调制和频率调制两类。幅度调制是调整黑点的尺寸来表示不同灰度；

频率调制是输出黑点的尺寸是固定但其在空间的分布取决于灰度。10．图像压缩中3种数据冗余答：编码冗余；

像素冗余；

心理视觉冗余。

11．灰度直方图答：灰度直方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。

12．中值滤波答：中值滤波是指将当前像元的窗口（或领域）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。

13．全局运算：在整个图象空间域进行。

局部运算：在与象素有关的空间域进行。

点运算：对图象作逐点运算。

频域处理：在图象的Fourier变换域上进行处理。

直方图：表示数字图象中的每一灰度级与其出现的频率间的统计关系,用横坐标表示灰度级,纵坐标表示频数。

直方图均衡化HistogramEqualization：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。

低通滤波：滤除高频成分，保留低频成分，在频域中实现平滑处理。

局部平均：直接在空间域上对图象进行平滑处理。该方法便于实现，计算速度快，结果也比较令人满意。六、简答题1．图像数字化过程中的失真有那些原因？就在减少图像失真和减少图像的数据量两者之间如何取得平衡。

答：图像数字化的过程中失真的原因主要来自三方面：一、采样频率太低，即未满足采样定理造成图像失真；

二、外部和内部的噪声的影响，例如外部的电磁波，电器的机械运动等；

三、用有限个灰度值表示自然界无穷多个连续的灰度值必然引起图像失真。为了减少图像失真，必然要增加采样点，即增加图像的数据量，所以应根据对图像的要求保留有用信息，如军事图像只需保留能够反映地形地貌特征及目标的信息即可，普通的照片只要能满足视觉要求即可。

2.图像锐化与图像平滑有何区别与联系？答：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；

图象平滑用于去噪，对图象高频分量即图象边缘会有影响。

都属于图象增强，改善图象效果。

3.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.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-101

010－101

1-41－101

010

（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