數(shù)字圖像處理課后題答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 圖像處理的主要方法分幾大類?答：圖字圖像處理方法分為大兩類：空間域處理（空域法）和變換域處理（頻域法）?？沼蚍ǎ褐苯訉?duì)獲取的數(shù)字圖像進(jìn)行處理。頻域法：對(duì)先對(duì)獲取的數(shù)字圖像進(jìn)行正交變換，得到變換系數(shù)陣列，然后再進(jìn)行處理，最后再逆變換到空間域，得到圖像的處理結(jié)果 2. 圖像處理的主要內(nèi)容是什么?答：圖形數(shù)字化（圖像獲?。喊堰B續(xù)圖像用一組數(shù)字表示，便于用計(jì)算機(jī)分析處理。圖像變換：對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，以便進(jìn)行處理。圖像增強(qiáng)：對(duì)圖像的某些特征進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或銳化而不增加圖像的相關(guān)數(shù)據(jù)。圖像復(fù)原：去除圖像中的噪聲干擾和模糊，恢復(fù)圖像的客觀面目。圖像編碼：在滿足一定的圖形質(zhì)量要求

2、下對(duì)圖像進(jìn)行編碼，可以壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)。圖像分析：對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，從而獲得所需的客觀信息。圖像識(shí)別：找到圖像的特征，以便進(jìn)一步處理。圖像理解：在圖像分析的基礎(chǔ)上得出對(duì)圖像內(nèi)容含義的理解及解釋，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行為。3. 名詞解釋：灰度、像素、圖像分辨率、圖像深度、圖像數(shù)據(jù)量。答：像素：在衛(wèi)星圖像上，由衛(wèi)星傳感器記錄下的最小的分立要素(有空間分量和譜分量?jī)煞N)。通常，表示圖像的二維數(shù)組是連續(xù)的，將連續(xù)參數(shù) x,y，和 f 取離散值后，圖像被分割成很多小的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格即為像素圖像分辨率：指對(duì)原始圖像的采樣分辨率，即圖像水平或垂直方向單位長(zhǎng)度上所包含的采樣點(diǎn)數(shù)。單位是“像素點(diǎn)/

3、單位長(zhǎng)度”圖像深度是指存儲(chǔ)每個(gè)像素所用的位數(shù),也用于量度圖像的色彩分辨率.圖像深度確定彩色圖像的每個(gè)像素可能有的顏色數(shù),或者確定灰度圖像的每個(gè)像素可能有的灰度級(jí)數(shù).它決定了彩色圖像中可出現(xiàn)的最多顏色數(shù),或灰度圖像中的最大灰度等級(jí)（圖像深度：位圖圖像中，各像素點(diǎn)的亮度或色彩信息用二進(jìn)制數(shù)位來(lái)表示，這一數(shù)據(jù)位的位數(shù)即為像素深度，也叫圖像深度。圖像深度越深，能夠表現(xiàn)的顏色數(shù)量越多，圖像的色彩也越豐富。）圖像數(shù)據(jù)量：圖像數(shù)據(jù)量是一幅圖像的總像素點(diǎn)數(shù)目與每個(gè)像素點(diǎn)所需字節(jié)數(shù)的乘積。4. 什么是采樣與量化？答：掃描：按照一定的先后順序?qū)D像進(jìn)行遍歷的過(guò)程。采樣：將空間上連續(xù)的圖像變成離散點(diǎn)的操作。采樣過(guò)程

4、即可看作將圖像平面劃分成網(wǎng)格的過(guò)程。量化：將采樣得到的灰度值轉(zhuǎn)換為離散的整數(shù)值?；叶燃?jí)：一幅圖像中不同灰度值的個(gè)數(shù)。一般取0255，即256個(gè)灰度級(jí) 5.說(shuō)明圖像函數(shù) 的各個(gè)參數(shù)的具體含義。答：其中，x、y、z是空間坐標(biāo)，是波長(zhǎng)，t是時(shí)間，I是像素點(diǎn)的強(qiáng)度。它表示活動(dòng)的、彩色的、三維的視頻圖像。對(duì)于靜止圖像，則與時(shí)間t無(wú)關(guān)；對(duì)于單色圖像，則波長(zhǎng)為常數(shù)；對(duì)于平面圖像，則與坐標(biāo)z無(wú)關(guān)。1.請(qǐng)解釋馬赫帶效應(yīng)，馬赫帶效應(yīng)和同時(shí)對(duì)比度反映了什么共同的問(wèn)題?答：馬赫帶效應(yīng)：基于視覺(jué)系統(tǒng)有趨向于過(guò)高或過(guò)低估計(jì)不同亮度區(qū)域邊界值的現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)比度現(xiàn)象：此現(xiàn)象表明人眼對(duì)某個(gè)區(qū)域感覺(jué)到的亮度不僅僅依賴它的強(qiáng)度，而

5、與環(huán)境亮度有關(guān)共同點(diǎn)： 它們都反映了人類視覺(jué)感知的主觀亮度并不是物體表面照度的簡(jiǎn)單函數(shù)。2. 色彩具有那幾個(gè)基本屬性？描述這些基本屬性的含義。答：色彩是光的物理屬性和人眼的視覺(jué)屬性的綜合反映。色彩具有三個(gè)基本屬性：色調(diào)、飽和度和亮度色調(diào)是與混合光譜中主要光波長(zhǎng)相聯(lián)系的（紅綠藍(lán)）飽和度表示顏色的深淺程度，與一定色調(diào)的純度有關(guān)，純光譜色是完全飽和的，隨著白光的加入飽和度逐漸減少。（如深紅、淺紅等）亮度與物體的反射率成正比。顏色中摻入白色越多就越明亮，摻入黑色越多亮度越小。3.什么是視覺(jué)的空間頻率特性？什么是視覺(jué)的時(shí)間特性？答：視覺(jué)的空間頻率特性：空間頻率是指視像空間變化的快慢。明亮的圖像（清晰明快

6、的畫面）意味著有大量的高頻空間成分；模糊的圖像只有低頻空間成分。視覺(jué)的時(shí)間特性：使視覺(jué)圖像建立起來(lái)是需要時(shí)間的，而視覺(jué)圖像建立起來(lái)之后，即使把目標(biāo)圖像拿走，視覺(jué)反應(yīng)也要持續(xù)一段時(shí)間。因此而產(chǎn)生視覺(jué)的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)4.顏色模型有哪幾種？答：RGB模型：所有顏色都可以看作3個(gè)基本顏色：紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的不同組合。RGB模型面向彩色顯示器或打印機(jī)等設(shè)備。HSI模型：基于區(qū)分顏色的3種基本特征量，即：色調(diào)（hue) 飽和度(saturation)和亮度（intensity) 。適合人的視覺(jué)系統(tǒng)。HSI格式可以用一個(gè)圓柱體表示：圓柱體橫截面形成彩色環(huán)；色調(diào)由角度表示；飽和度由半徑上的點(diǎn)至圓心的距離

7、表示，圓周上的顏色其飽和度為1，圓心的飽和度為0；圓柱的軸線表示亮度，底部的亮度最低，頂部的亮度最高6.圖像的四種基本類型是什么？答：二值圖像、灰度圖像、索引圖像和真彩色RGB圖像7.線性系統(tǒng)、移不變系統(tǒng)和線性移不變系統(tǒng)的概念。答：線性系統(tǒng)： 移不變系統(tǒng) 線性移不變系統(tǒng)線性系統(tǒng)具有疊加性8.什么是圖像的信息量、圖像的振幅譜？答：圖像的信息量：表示圖像所含信息的多少。圖像的振幅譜：圖像信號(hào)g(x,y) 的傅里葉變換。即就是：9.為什么進(jìn)行灰度變換可以增強(qiáng)對(duì)比度？答：對(duì)比度增強(qiáng)或?qū)Ρ榷壤欤阂环鶊D像通過(guò)點(diǎn)運(yùn)算將其灰度范圍擴(kuò)大，該方法稱為對(duì)比度增強(qiáng)。 方法：線性灰度變換（線性點(diǎn)運(yùn)算）和非線性點(diǎn)運(yùn)算1

8、0.圖像有哪些顯示特性？答：最重要的顯示特性是圖像的大小、光度分辨率、低頻響應(yīng)、高頻響應(yīng)、點(diǎn)間距和噪聲特性。11.傅里葉變換有哪些重要的性質(zhì)？答：1.共軛對(duì)稱性和周期性：傅里葉變換不改變函數(shù)的奇偶性，但對(duì)虛實(shí)性有影響，也就是說(shuō)，偶函數(shù)的傅里葉變換不引入系數(shù)，虛實(shí)性保持不變；而奇函數(shù)的傅里葉變換將引入系數(shù)-j，從而改變虛實(shí)性，即“奇變偶不變” 。2.加法定理。3.位移定理：函數(shù)位移不會(huì)改變其傅立葉變換的模（幅值），但是會(huì)改變實(shí)部與虛部之間的能量分布，其結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)與角頻率和位移量均成正比的相移4.相似性定理（尺度變換）描述函數(shù)自變量的尺度變化對(duì)其傅里葉變換的影響相關(guān)定理（卷積定理）6帕斯維爾（

9、Parseval）定理，它表明：變換函數(shù)與原函數(shù)具有相同的能量。也稱能量保持定理。7.二維傅里葉變換的分離性8旋轉(zhuǎn)性質(zhì)： 平均值 12.如何由一維傅里葉變換實(shí)現(xiàn)二維傅里葉變換？（分離性）答：可分離性是指可以將二維離散傅里葉變換分解成下面的兩個(gè)一維離散傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)（一個(gè)二維傅里葉變換可以由連續(xù)兩次運(yùn)用一維傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。）13.在快速傅里葉變換中，利用“位對(duì)換原則”對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以計(jì)算一個(gè)16點(diǎn)的快速傅里葉變換。答：F(0) F（8) F(4) F(12) F(2) F(10) F(6) F(14) F(1) F(9) F(5) F(13) F(3) F(11) F(7) F(15)

10、 14.什么是小波？小波函數(shù)是唯一的嗎？答：小波變換是一種在有限寬度的范圍內(nèi)進(jìn)行的正交的或非正交的變換。小波變換的基函數(shù)是一種不僅在頻率上而且在位置上變化的有限的波形函數(shù)。不是唯一的15.一個(gè)小波函數(shù)應(yīng)滿足哪些條件？答：（1）函數(shù)應(yīng)有速降特性（衰減性），即在一個(gè)很小的區(qū)間外，函數(shù)為零。（2）函數(shù)應(yīng)有波動(dòng)性（振蕩性），即平均值為零（3）函數(shù)具有帶通型，即 4）函數(shù)具有能量有限性16.試述小波變換的基本性質(zhì)。答：（1）線性：小波變換是線性變換，它把一維信號(hào)分解成不同尺度的分量2）平移和伸縮的共變性連續(xù)小波變換在任何平移之下是共變的，若 是一對(duì)小波變換關(guān)系，則3）微分運(yùn)算4）冗余性：小波基函數(shù)不唯一

11、。信號(hào)f(x)的小波變換與小波重構(gòu)不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而傅里葉變換與逆變換存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；小波變換的基函數(shù)有多種可能的選擇。（5）小波逆變換存在性（重構(gòu)性）小波變換是一種信息保持型的可逆變換，原來(lái)信號(hào)的信息完全保留在小波變換系數(shù)中。6）能量比例性：在允許條件下，小波變換幅度的平方的積分與信號(hào)能量成正比（7）正則性：小波變換隨尺度a的減少而迅速減少，以保證其在頻域上較好的局域性能3.為什么一般情況下對(duì)離散圖像的直方圖均衡化并不能產(chǎn)生完全均勻分布的直方圖？ 答：直方圖均衡化處理的“中心思想”是把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個(gè)灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布。直方圖均衡化就是對(duì)圖像進(jìn)

12、行非線性拉伸，重新分配圖像像素值，使一定灰度范圍內(nèi)的像素?cái)?shù)量大致相同。直方圖均衡化就是把給定圖像的直方圖分布改變成“均勻”分布直方圖分布。由于離散圖象的直方圖也是離散的，其灰度的累積分布函數(shù)是一個(gè)不減的階梯函數(shù)。如果映射后的圖象仍能取到所有256級(jí)灰度，那一定是原圖象沒(méi)有任何改變，這種情況只可能發(fā)生在原圖象的直方圖已經(jīng)是一條水平線的情況下。一般情況下映射后所得到的圖象只能取到少于256級(jí)灰度，這樣在變換后的直方圖中會(huì)有某些灰度級(jí)空缺，當(dāng)然這些空缺應(yīng)該均勻分布在0到255之間。于是問(wèn)題就變成了將原有的256個(gè)值，即各灰度的概率，按順序分成n（n<256）份，每份的概率總和應(yīng)該相等。顯然這個(gè)

13、問(wèn)題是不一定有解的，因此我們只能找到一個(gè)近似解。其結(jié)果就是最后得到一幅有空缺且不太平坦的直方圖。5. 高通濾波法中常有幾種濾波器？ 答：巴特沃斯高通濾波器、指數(shù)高通濾波器、梯形高通濾波器和高斯高通濾波器等。6. 同態(tài)濾波器的特點(diǎn)是什么？適用于什么情況？答：其作用是對(duì)圖像的灰度范圍進(jìn)行壓縮調(diào)整，同時(shí)將圖像的對(duì)比度增強(qiáng)的方法。同態(tài)濾波原理：在對(duì)數(shù)域中對(duì)圖像進(jìn)行濾波，在壓縮圖像整體灰度范圍的同時(shí)，擴(kuò)張用戶感興趣的灰度范圍。7. 一幅圖像共有8個(gè)灰度級(jí)，每一灰度級(jí)的概率分布如下表所示，現(xiàn)要求對(duì)其進(jìn)行直方圖規(guī)定化處理，規(guī)定化直方圖的數(shù)據(jù)如表所示 。并畫出變換前后圖像的直方圖。原始直方圖數(shù)據(jù)規(guī)定直方圖數(shù)據(jù)

14、rkPr(rk)zkPz(zk)r0=00.14Z0=00r1=1/70.22Z1=1/70r2=2/70.26Z2=2/70r3=3/70.17Z3=3/70.19r4=4/70.09Z4=4/70.25r5=5/70.06Z5=5/70.21r6=6/70.04Z6=6/70.24r7=10.02Z7=10.11 解： S0=P0=0.14 ；S1=P1+S0=0.36； S2=S1+P2=0.62； S3=S2+P3=0.79； S4=S3+P4=0.88 ；S5=S4+P5=0.94； S6=S5+P6=0.98 ； S7=S6+P7=1；r3=0.19 ；r4=0.44； r5=0.

15、65； r6=0.89； r7=1；1.圖像數(shù)據(jù)壓縮的目的是什么？數(shù)據(jù)壓縮的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)是什么？答：. 目的是減 少存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所需要的空間和傳輸所用的時(shí)間。數(shù)據(jù)的表示、傳輸、變換和編碼方法 對(duì)圖像數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則進(jìn)行變換和組合，從而達(dá)到以盡可能少的代碼（ 符號(hào)）來(lái)表示盡可能多的信息2.圖像數(shù)據(jù)中存在哪幾種冗余性？什么是空間冗余和視覺(jué)冗余？空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余（編碼冗余） 、結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余、頻譜冗余（視覺(jué)冗余 ）及其它冗余。視覺(jué)冗余：人的眼睛對(duì)圖像細(xì)節(jié)和顏色的辨認(rèn)有一個(gè)極限，人的視覺(jué)特性決定了它最多可辨認(rèn)出216種顏色，而彩色圖像一般每個(gè)像素用24位表示，則可表示出224種顏色，由此

16、而帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余即為視覺(jué)冗余?？臻g冗余：當(dāng)圖像中的大部分景物表面顏色都是均勻的、連續(xù)的，圖像數(shù)字化后大量相鄰像素的數(shù)據(jù)是完全一樣或十分接近的，這就是空間冗余。3. 常用的客觀保真度準(zhǔn)則包括那兩種？各有什么特點(diǎn)？常用的準(zhǔn)則可分為：客觀保真度準(zhǔn)則和主觀保真度準(zhǔn)則?？陀^保真度準(zhǔn)則：最常用的客觀保真度準(zhǔn)則是原圖像和解碼圖像之 間的均方誤差和均方信噪比兩種。主觀保真度準(zhǔn)則：客觀保真度是一種統(tǒng)計(jì)平均意義下的度量準(zhǔn)則， 對(duì)于圖像的細(xì)節(jié)無(wú)法反映出來(lái)。具有相同客觀保真度 的不同圖像，人的視覺(jué)可能產(chǎn)生不同的視覺(jué)效果。 因 此采用主觀方法測(cè)量圖的質(zhì)量更合適。5. 簡(jiǎn)述有損壓縮和無(wú)損壓縮的原理，討論兩者的差異，及各自

17、的應(yīng)用場(chǎng)合。有損壓縮 有損壓縮可以減少圖像在內(nèi)存和磁盤中占用的空間，在屏幕上觀看圖像時(shí)，不會(huì)發(fā)現(xiàn)它對(duì)圖像的外觀產(chǎn)生太大的不利影響。無(wú)損壓縮 無(wú)損壓縮的基本原理是相同的顏色信息只需保存一次。壓縮圖像的軟件首先會(huì)確定圖像中哪些區(qū)域是相同的，哪些是不同的。無(wú)損壓縮方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠比較好地保存圖像的質(zhì)量，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)這種方法的壓縮率比較低利用。有損壓縮技術(shù)可以大大地壓縮文件的數(shù)據(jù)，但是會(huì)影響圖像質(zhì)量。如果使用了有損壓縮的圖像僅在屏幕上顯示，可能對(duì)圖像質(zhì)量影響不太大，至少對(duì)于人類眼睛的識(shí)別程度來(lái)說(shuō)區(qū)別不大?？墒?，如果要把一幅經(jīng)過(guò)有損壓縮技術(shù)處理的圖像用高分辨率打印機(jī)打印出來(lái)，那么圖像質(zhì)量就會(huì)有明顯的受損

18、痕跡。1試述圖像退化的基本模型，并畫出框圖。圖像復(fù)原處理的關(guān)鍵是建立退化模型，原圖像f(x,y)是通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)H及加入一來(lái)加性噪聲n(x,y)而退化成一幅圖像g(x ,y)的，如下圖所示f(x,y) n(x,y) H這樣圖像的退化過(guò)程的數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫為：g(x,y)=Hf(x,y)+n(x,y) 課本103頁(yè)有圖2試寫出離散退化模型。3什么是圖像復(fù)原？圖像復(fù)原與增強(qiáng)有何區(qū)別？圖像復(fù)原：根據(jù)事先建立起來(lái)的系統(tǒng)退化模型， 使降質(zhì)了的圖像以最大的保證度恢復(fù)成原圖像的本來(lái)面貌。不同：圖像增強(qiáng)：不考慮圖像的退化原因，采用增強(qiáng)技術(shù)來(lái)突出圖像中感興趣的特征。因此增強(qiáng)后的圖像可能與原始圖像有一定的差異。圖像復(fù)

19、原：需要知道退化原因而找出相應(yīng)的逆過(guò)程方法，從而使恢復(fù)圖像盡可能地接近于原圖像二者之間的關(guān)系：通常對(duì)已退化的圖像先做復(fù)原處理，再作增強(qiáng)處理4 什么是約束復(fù)原？ 什么是無(wú)約束復(fù)原？無(wú)約束恢復(fù)（逆濾波法或反向?yàn)V波法）：在求解過(guò)程中，不受任何其他條件的約束。最小二乘估計(jì)是一種常用的無(wú)約束的圖像恢復(fù)方法約束復(fù)原法：在無(wú)約束復(fù)原法的基礎(chǔ)上附加一定的約束條件， 從而在多個(gè)可能結(jié)果中選擇一個(gè)最佳結(jié)果。典型的有約束圖像恢復(fù)技術(shù)是有約束的最小二乘圖像恢復(fù)5成像時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間曝光受到大氣干擾而產(chǎn)生的圖像模糊可以用轉(zhuǎn)移函數(shù) 表示。設(shè)噪聲可忽略，求恢復(fù)這類模糊的維納濾波器的方程。6. 圖像幾何校正一般包括那兩步？像素灰度內(nèi)插有哪三種方法？各有何特點(diǎn)？常用的灰度插值方法有最近鄰法、雙線性插值法和三次內(nèi)插