數(shù)字圖像處理復(fù)習(xí)材料

1、考試題型一、填空題（10分，10空）二、判斷題（5分，5題）三、名詞解釋?zhuān)?5分，5題）圖像 ，數(shù)字圖像 ，數(shù)字圖像處理 ，彩色圖像 ，灰度圖像 ，色度 ，采樣 ，量化 ，灰度直方圖 ，直方圖均衡化 ，直方圖規(guī)定化 ，圖像增強(qiáng) ，圖像銳化 ，圖像復(fù)原 ，圖像濾化 ，中值濾波 ，均值濾波 ，數(shù)據(jù)壓縮 ，無(wú)失真編碼 ，幾何畸變 四、簡(jiǎn)答題（20分，4題）1. RGB,HIS模型2. 視覺(jué)效應(yīng)（判斷，填空）3. 圖像復(fù)原（5.3 5.4 5.5 簡(jiǎn)答，名詞解釋?zhuān)?. 第六章5. 7.2 邊緣檢測(cè)五、計(jì)算題（50分，5題）1. 平移鏡像錯(cuò)切（作業(yè)題）2. 放大縮?。ㄗ鳂I(yè)題）3. 平滑，中值濾波，均值濾

2、波（PPT）4. 哈夫曼編碼（參數(shù)計(jì)算，熵，效率，編碼 P148）5. 均衡化（第四章 P69 4.1）注意：看一下 小波變換 怎么用 原理第一章 緒論1.圖像：對(duì)客觀存在對(duì)象的一種相似性的、生動(dòng)性的描述或?qū)懻妗?.模擬圖像：空間坐標(biāo)和明暗程度都是連續(xù)變化的、計(jì)算機(jī)無(wú)法直接處理的圖像3.數(shù)字圖像：空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)的、用離散的數(shù)字（一般整數(shù)）表示的圖像（計(jì)算機(jī)能處理）。是圖像的數(shù)字表示，像素是其最小的單位。4數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）：利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行（去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、特征提取、識(shí)別等）系列操作，從而獲得某種預(yù)期的結(jié)果的技術(shù)。（計(jì)算

3、機(jī)圖像處理）5.數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)（優(yōu)勢(shì)）：（1）處理精度高，再現(xiàn)性好。（2）易于控制處理效果。（3）處理的多樣性。（4）圖像數(shù)據(jù)量龐大。（5）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。6.數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容：（1） 圖像的數(shù)字化：如何將一幅光學(xué)圖像表示成一組數(shù)字，既不失真又便于計(jì)算機(jī)分析處理 ；主要包括的是圖像的采樣與量化（2） 圖像的增強(qiáng)：加強(qiáng)圖像的有用信息，消弱干擾和噪聲（3）圖像的恢復(fù)：把退化、模糊了的圖像復(fù)原。模糊的原因有許多種，最常見(jiàn)的有運(yùn)動(dòng)模糊，散焦模糊等（4）圖像的編碼：簡(jiǎn)化圖像的表示，壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲(chǔ)和傳輸。（5）圖像的重建：由二維圖像重建三維圖像（如CT）（6）圖像的分析

4、：對(duì)圖像中的不同對(duì)象進(jìn)行分割、分類(lèi)、識(shí)別和描述、解釋。（7）圖像分割與特征提?。簣D像分割是指將一幅圖像的區(qū)域根據(jù)分析對(duì)象進(jìn)行分割。圖像的特征提取包括了形狀特征、紋理特征、顏色特征等。（8）圖像隱藏：是指媒體信息的相互隱藏、數(shù)字水印、圖像的信息偽裝。（9）圖像通信7.數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域：通信：圖象傳輸，電視電話(huà)等。宇宙探測(cè)：星體圖片處理。遙感：地形、地質(zhì)、礦藏探查，森林、水利、海洋、農(nóng)業(yè)等資源調(diào)查，自然災(zāi)害預(yù)測(cè)，環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)，氣象云圖。生物醫(yī)學(xué)：CT，X射線(xiàn)成象，B超，紅外圖象，顯微圖象。工業(yè)生產(chǎn)： 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程控制，CAD，CAM。軍事： 軍事目標(biāo)偵察，制導(dǎo)系統(tǒng)，警戒系統(tǒng)，自動(dòng)

5、火器控制等。公安： 現(xiàn)場(chǎng)照片，指紋，手跡，印章，人像等處理和鑒別。檔案： 過(guò)期的文字、圖片檔案的修復(fù)和處理。機(jī)器人視覺(jué):娛樂(lè)： 電影特技，動(dòng)畫(huà)，廣告，MTV等第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)8.三基色原理 面向機(jī)器的RGB模型面向人眼視覺(jué)的HIS模型9.人的視覺(jué)特性同時(shí)對(duì)比度效應(yīng)馬赫帶效應(yīng)10.取樣、量化、數(shù)字化的概念所謂的圖像數(shù)字化是指將模擬圖像經(jīng)過(guò)離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。數(shù)字化包括采樣和量化。取樣（采樣）：連續(xù)圖像空間坐標(biāo)的離散化是將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散的采樣點(diǎn)（即像素）集的操作。量化：連續(xù)圖像幅值的離散化是將各個(gè)像素所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來(lái)表示稱(chēng)為圖像的量化，一般的量化

6、值用整數(shù)來(lái)表示。11.什么是奈奎斯特取樣定理？其意義是什么？采樣需滿(mǎn)足取樣定理取樣定理的意義：取樣定理指出了要使取樣信號(hào)能不失真地描述原信號(hào)，其采樣頻率必須大于或等于信號(hào)所含有最高截止頻率的2倍。 在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>=2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的510倍；采樣定理又稱(chēng)奈奎斯特定理。要使實(shí)信號(hào)采樣后能夠不失真還原，采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍。12.量化的分類(lèi)量化可分為均勻量化和非均勻量化。均勻量化是簡(jiǎn)單地在灰度范圍內(nèi)等間

7、隔量化。非均勻量化是對(duì)像素出現(xiàn)頻度少的部分量化間隔取大，而對(duì)頻度大的量化間隔取小。量化采樣點(diǎn)相互間的相關(guān)性分：無(wú)記憶量化和有記憶量化量化時(shí)處理的采樣點(diǎn)數(shù)：標(biāo)量量化和向量量化13.常見(jiàn)的圖像輸入設(shè)備有哪些？圖像輸入設(shè)備主要有：電視攝像機(jī) 掃描儀 數(shù)碼照相機(jī) 各種遙感圖像獲取設(shè)備（如紅 外攝影設(shè)備 微波設(shè)備）14.數(shù)字圖像的表示: 為了描述上的方便,本書(shū)仍用f(x,y)表示數(shù)字圖像。設(shè)x0，M-1，y0，N-1，f0，L-1，則數(shù)字圖像可表示成一個(gè)M×N的二維數(shù)字陣列。每個(gè)(x,y)對(duì)應(yīng)數(shù)字圖像中的一個(gè)基本單元，稱(chēng)其為圖像元素(picture element)，簡(jiǎn)稱(chēng)為像素（pixel）；

8、且一般取M、N和的灰度級(jí)L為2的整次冪即： M=2m N=2n L=2k 這里，m、n和k為正整數(shù)15.為存儲(chǔ)一幅M×N的數(shù)字圖像，需要的存儲(chǔ)位數(shù)為： b = M × N × k bit字節(jié)數(shù)為：B=b/816.空間分辨率17.幅度分辨率18.簡(jiǎn)答： （1）. 圖像的數(shù)字化包含哪些步驟？簡(jiǎn)述這些步驟。圖像的數(shù)字化是將模擬圖像經(jīng)過(guò)離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。也就是將一幅畫(huà)面轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠處理的形式。具體來(lái)說(shuō)，就是把一幅圖畫(huà)分割成如上圖所示的一個(gè)個(gè)小區(qū)域（像素），并將各小區(qū)域灰度用整數(shù)來(lái)表示，形成一幅數(shù)字圖像。將一幅圖像從其原來(lái)的形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的處理過(guò)程，

9、包括“掃描”、“采樣”與“量化”三個(gè)步驟。 圖像在位置上的離散化稱(chēng)為采樣。量化是將各個(gè)像素所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來(lái)表示*圖像的數(shù)字化過(guò)程主要分采樣、量化與編碼三個(gè)步驟。1采樣 采樣的實(shí)質(zhì)就是要用多少點(diǎn)來(lái)描述一幅圖像，采樣結(jié)果質(zhì)量的高低就是用前面所說(shuō)的圖像分辨率來(lái)衡量。2量化 量化是指要使用多大范圍的數(shù)值來(lái)表示圖像采樣之后的每一個(gè)點(diǎn)。量化的結(jié)果是圖像能夠容納的顏色總數(shù)，它反映了采樣的質(zhì)量.3壓縮編碼 數(shù)字化后得到的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用編碼技術(shù)來(lái)壓縮其信息量。在一定意義上講，編碼壓縮技術(shù)是實(shí)現(xiàn)圖像傳輸與儲(chǔ)存的關(guān)鍵。（2）. 圖像量化時(shí)，如果量化級(jí)比較小會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？圖像量

10、化時(shí),一般情況下,如果量化級(jí)小于等于3時(shí),會(huì)出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)像或稱(chēng)為虛假輪廓效應(yīng),除特殊情況外,量化級(jí)數(shù)為8,灰度值范圍為:0-255.（3）. 簡(jiǎn)述二值圖像、灰度圖像與彩色圖像的區(qū)別?；叶葓D像可由黑白照片數(shù)字化得到，或從彩色圖像進(jìn)行去色處理得到（256灰度級(jí)）二值圖像是灰度圖像經(jīng)過(guò)二值化處理后的結(jié)果，兩個(gè)灰度級(jí)，只需用1bit表示。彩色圖像的數(shù)據(jù)不僅包含亮度信息，還要包含顏色信息。彩色的表示方法是多樣化的*二值圖像（binary image），即圖像上的每一個(gè)像素只有兩種可能的取值或灰度等級(jí)狀態(tài)，人們經(jīng)常用黑白、B&W、單色圖像表示二值圖像。 *灰度圖像（gray image）是每個(gè)像素

11、只有一個(gè)采樣顏色的圖像，這類(lèi)圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，盡管理論上這個(gè)采樣可以任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色?；叶葓D像與黑白圖像不同，在計(jì)算機(jī)圖像領(lǐng)域中黑白圖像只有黑色與白色兩種顏色；但是，灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級(jí)的顏色深度。灰度圖像經(jīng)常是在單個(gè)電磁波頻譜如可見(jiàn)光內(nèi)測(cè)量每個(gè)像素的亮度得到的，用于顯示的灰度圖像通常用每個(gè)采樣像素8位的非線(xiàn)性尺度來(lái)保存，這樣可以有256級(jí)灰度（如果用16位，則有65536級(jí)）。 *彩色圖像，每個(gè)像素通常是由紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)分量來(lái)表示的，分量介于（0，255）。 第三章 圖像變換19.圖像的幾何變換：改變

12、圖像的大小或形狀。平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像、錯(cuò)切（重點(diǎn)掌握）大題20圖像變換：通過(guò)數(shù)學(xué)映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到頻域、時(shí)頻域等空間上進(jìn)行分析。第四章 圖像增強(qiáng)*什么是圖象增強(qiáng)？圖像增強(qiáng)是對(duì)圖像進(jìn)行加工，以得到對(duì)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)視覺(jué)效果更“好”，或更“有用”的圖像的技術(shù)。*為什么要增強(qiáng)圖象？圖像在傳輸或者處理過(guò)程中會(huì)引入噪聲或使圖像變模糊，從而降低了圖像質(zhì)量，甚至淹沒(méi)了特征，給分析帶來(lái)了困難。21.圖像噪聲的類(lèi)型與特點(diǎn)圖像噪聲從統(tǒng)計(jì)理論觀點(diǎn)可以分為平穩(wěn)和非平穩(wěn)噪聲兩種。在實(shí)際應(yīng)用中，不去追究嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，這兩種噪聲可以理解為：其統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化的噪聲稱(chēng)其為平穩(wěn)噪聲。其統(tǒng)計(jì)特性隨時(shí)間變化而

13、變化的稱(chēng)其為非平穩(wěn)噪聲。還可以按噪聲幅度隨時(shí)間分布形狀來(lái)定義如其幅度分布是按高斯分布的就稱(chēng)其為高斯噪聲，而按雷利分布的就稱(chēng)其為雷利噪聲。圖像特點(diǎn)：幅值噪聲，點(diǎn)位置噪聲，感光片顆粒噪聲22.灰度直方圖的概念*灰度直方圖用來(lái)表示圖像的灰度分布。 灰度直方圖是圖像的一個(gè)重要特征，反映了圖像灰度分布的情況?；叶戎狈綀D是灰度級(jí)的函數(shù)，是對(duì)圖像中灰度級(jí)分布的統(tǒng)計(jì)。反映的是一幅圖像中各灰度級(jí)像素出現(xiàn)的頻率。即：橫坐標(biāo)表示灰度級(jí)，縱坐標(biāo)表示圖像中對(duì)應(yīng)某灰度級(jí)所出現(xiàn)的像素個(gè)數(shù)，也可以是某一灰度值的像素?cái)?shù)占全圖像素?cái)?shù)的百分比，即灰度級(jí)的頻率。 繪制的頻率同灰度級(jí)的關(guān)系圖就是灰度直方圖。23.灰度變換的原理（對(duì)具體

14、方法的分析）書(shū)上P62到P6424.直方圖均衡和直方圖指定化的概念，如何進(jìn)行直方圖的規(guī)格化（具體計(jì)算）*為什么要進(jìn)行直方圖均衡化我們可通過(guò)對(duì)直方圖的調(diào)整，使得圖像數(shù)據(jù)信息量增大，這樣也就使畫(huà)面更清晰。圖像均衡化的概念： 是將原圖像通過(guò)某種變換，得到一幅灰度直方圖為均勻分布的新圖像的方法。設(shè)圖像均衡化處理后，圖像的直方圖是平直的，即各灰度級(jí)具有相同的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級(jí)具有均勻的概率分布，圖像看起來(lái)就更清晰了。直方圖指定化的概念：能自動(dòng)增強(qiáng)整個(gè)圖像的對(duì)比度，但具體的增強(qiáng)效果不易控制，處理的結(jié)果是全局均衡的直方圖，實(shí)際中需特定形狀的直方圖，從而有選擇的增強(qiáng)某個(gè)灰度值范圍內(nèi)的對(duì)比度。分別對(duì)原始直

15、方圖和規(guī)定化處理后的直方圖進(jìn)行均衡化處理25.圖像平滑代表算法及效果（均值、中值濾波的原理）P75頁(yè)中值濾波（Median filtering）：非線(xiàn)性的處理方法，在去噪的同時(shí)可以兼顧到邊界信息的保留。均值濾波的特點(diǎn)： 局部求均值的運(yùn)算或平均計(jì)算使數(shù)字信號(hào)變“平坦”，可以在圖像中消除或抑制噪聲。同時(shí)，圖像中景物邊緣也會(huì)不同程度地變得模糊。中值濾波與均值濾波的區(qū)別僅限于：中值濾波是求局部中值而不是局部均值，即對(duì)參與計(jì)算的像素灰度值按大小排序，然后取位置居中的像素灰度值。中值濾波的原理：選一個(gè)含有奇數(shù)點(diǎn)的窗口W，將這個(gè)窗口在圖像上掃描，把該窗口中所含的像素點(diǎn)按灰度級(jí)的升（或降）序排列，取位于中間的

16、灰度值，來(lái)代替該點(diǎn)的灰度值。中值濾波的作用：對(duì)干擾脈沖和點(diǎn)噪聲有良好抑制作用，而對(duì)圖象邊緣能較好地保持的非線(xiàn)性圖象增強(qiáng)技術(shù)。中值濾波的依據(jù)：噪聲以孤立點(diǎn)的形式出現(xiàn)，這些點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)很少，而圖像則是由像素?cái)?shù)較多、面積較大的塊構(gòu)成26.圖像銳化代表算法及效果P88頁(yè)消除圖像模糊的增強(qiáng)方法稱(chēng)為“圖像銳化”。27.圖像平滑模板與銳化模板的應(yīng)用（具體模板的計(jì)算）模板平滑法1.根據(jù)實(shí)際需要，我們可以設(shè)計(jì)其它具有不同特性的平滑模板。2.用模板對(duì)原圖像從第2行第2列開(kāi)始逐漸移法計(jì)算。（注：圖像四周邊界一般不處理（不考慮）3.平滑模板特點(diǎn)（1）模板內(nèi)系數(shù)全為正，表示求和；所乘的小于1的系數(shù)表示取平均；（2）模

17、板系數(shù)之和為1，表示對(duì)常數(shù)圖像（常數(shù)）處理前后不變，而對(duì)一般圖像而言，處理前后平均亮度基本保持不變。28.低通、高通濾波及同態(tài)濾波實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)的原理P80+P93+P9729.彩色增強(qiáng)的分類(lèi)與原理P99第四章總結(jié)基于像素點(diǎn)運(yùn)算： 圖像直接灰度變換 離散圖像直方圖均衡化和規(guī)定化基于模板運(yùn)算：圖像平滑：1、鄰域平均法 2、多幀圖像平均法：消除噪聲 3、中值濾波圖像銳化：1、梯度法 2、Roberts算子 3、Sobel 4、Prewitt算子 5、拉普拉斯算子第五章 圖像恢復(fù)與重建30.圖像退化因素光學(xué)系統(tǒng)的像差與成像衍射成像系統(tǒng)的非線(xiàn)性畸變環(huán)境隨機(jī)噪聲成像過(guò)程的相對(duì)運(yùn)動(dòng)31.退化模型的框圖及描述

18、原始圖像g(x,y)經(jīng)過(guò)一個(gè)退化過(guò)程H（退化算子或退化系統(tǒng)）的作用，再和噪聲 n(x,y)進(jìn)行疊加，形成退化圖像 f (x,y) f(x,y)=Hg(x,y)+n(x,y)32.三種最常見(jiàn)的圖像恢復(fù)方法及其條件1. 圖像的無(wú)約束恢復(fù)-反向?yàn)V波器 P1142. 圖像的有約束最小二乘恢復(fù)-維納和約束最小平方濾波法 P1173.幾何畸變圖像的恢復(fù)-p12233.什么是圖像的幾何畸變？由于成像系統(tǒng)的非線(xiàn)性，成像后的圖像與原景物相比，產(chǎn)生比例失調(diào)，被描述的景物間產(chǎn)生扭曲第六章 圖像編碼與壓縮34圖像數(shù)據(jù)冗余度概念，壓縮編碼的分類(lèi)冗余度的概念對(duì)于描述一幅圖像所需要的最少信息之外的多余信息，稱(chēng)為冗余度。一般

19、圖像中都含有冗余度，去除圖像里的冗余度便完成了數(shù)據(jù)壓縮。圖像壓縮的分類(lèi)以圖像信息保真為出發(fā)點(diǎn)，圖像壓縮技術(shù)分兩種：冗余度壓縮又稱(chēng)為無(wú)損壓縮或無(wú)失真壓縮（行程編碼與Huffman 編碼）。熵壓縮又稱(chēng)為有損壓縮35.變換編碼能實(shí)現(xiàn)壓縮的原理及應(yīng)用變換編碼通過(guò)變換去除一部分不重要的參數(shù)，達(dá)到壓縮的目的。其依據(jù)是圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)變換后，出現(xiàn)能量集中的情況，則變換后可只選少量重要的系數(shù)進(jìn)行編碼，以達(dá)到壓縮的目的。（如DCT 變換編碼）36.哈夫曼編碼的原理及應(yīng)用（具體計(jì)算，包括熵、編碼平均長(zhǎng)度、編碼效率）首先求出圖像中灰度分布的灰度直方圖； 根據(jù)該直方圖，對(duì)其按照分布概率從小到大的順序進(jìn)行排列； 每一次從中選擇出兩個(gè)概率為最小的節(jié)點(diǎn)相加，形成一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造一個(gè)稱(chēng)為“Huffman樹(shù)”的二叉樹(shù)； 對(duì)這個(gè)二叉樹(shù)進(jìn)行編碼，就獲得了Huffman 編碼碼字。 例：圖像子塊如圖所示，現(xiàn)采用Huffman 編碼，畫(huà)出編碼過(guò)程，寫(xiě)出編碼結(jié)果，并計(jì)算出編碼效率37.香農(nóng)費(fèi)諾編碼 38.算術(shù)編碼 39JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)的壓縮步驟步驟：1 數(shù)據(jù)組織與系統(tǒng)框圖 2.DCT 變換 （正向離散余弦變換） 3.量化 4.Z 字形編排 5.編碼（直流系數(shù)的編碼 交流系數(shù)的編碼 熵編碼）1. 顏色模式轉(zhuǎn)化及取樣2. 離散余弦變換（