數(shù)字圖像處理簡答題及答案

1、數(shù)字圖像處理簡答題及答案簡答題數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容包含很多方面，請(qǐng)列出并簡述其中的4 種。什么是圖像識(shí)別與理解？簡述數(shù)字圖像處理的至少3 種主要研究內(nèi)容。簡述數(shù)字圖像處理的至少4 種應(yīng)用。簡述圖像幾何變換與圖像變換的區(qū)別。圖像的數(shù)字化包含哪些步驟？簡述這些步驟。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？簡述二值圖像與彩色圖像的區(qū)別。簡述二值圖像與灰度圖像的區(qū)別。簡述灰度圖像與彩色圖像的區(qū)別。簡述直角坐標(biāo)系中圖像旋轉(zhuǎn)的過程。如何解決直角坐標(biāo)系中圖像旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的圖像空穴問題？舉例說明使用鄰近行插值法進(jìn)行空穴填充的過程。舉例說明使用均值插值法進(jìn)行空穴填充的過程。均值濾波器對(duì)高斯噪

2、聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。簡述均值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波原理，并進(jìn)行效果分析。中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。使用中值濾波器對(duì)高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？、使用均值濾波器對(duì)高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？、寫出腐蝕運(yùn)算的處理過程。、 寫出膨脹運(yùn)算的處理過程。、為什么 YUV表色系適用于彩色電視的顏色表示？、簡述白平衡方法的主要原理。、YUV表色系的優(yōu)點(diǎn)是什么？、請(qǐng)簡述快速傅里葉變換的原理。、 傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)簡述其在圖像的高通濾波中的應(yīng)用原理。、 傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應(yīng)用

3、，請(qǐng)簡述其在圖像的低通濾波中的應(yīng)用原理。、小波變換在圖像處理中有著廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)簡述其在圖像的壓縮中的應(yīng)用原理。、什么是圖像的無損壓縮？給出2 種無損壓縮算法。2、對(duì)于掃描結(jié)果：aaaabbbccdeeeeefffffff ，若對(duì)其進(jìn)行霍夫曼編碼之后的結(jié)果是：f=01e=11a=10b=001c=0001d=0000。若使用行程編碼和霍夫曼編碼的混合編碼，壓縮率是否能夠比單純使用霍夫曼編碼有所提高？、DCT變換編碼的主要思想是什么？簡述DCT變換編碼的主要過程。什么是一維行程編碼？簡述其與二維行程編碼的主要區(qū)別。什么是二維行程編碼？簡述其與一維行程編碼的主要區(qū)別。簡述一維行程編碼和二維行程編碼

4、的異同。壓縮編碼算法很多，為什么還要采用混合壓縮編碼？請(qǐng)舉例說明。對(duì)于掃描結(jié)果：aaaabbbccdeeeeefffffff ，若對(duì)其進(jìn)行霍夫曼編碼之后的結(jié)果是：f=01e=11a=10b=001c=0001d=0000。若使用行程編碼和霍夫曼編碼的混合編碼，壓縮率是否能夠比單純使用行程編碼有所提高？連續(xù)圖像和數(shù)字圖像如何相互轉(zhuǎn)換？采用數(shù)字圖像處理有何優(yōu)點(diǎn)？數(shù)字圖像處理主要包括哪些研究內(nèi)容？、 討論數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成。列舉你熟悉的圖像處理系統(tǒng)并分析它們的組成和功能。常見的數(shù)字圖像處理開發(fā)工具有哪些？各有什么特點(diǎn)？常見的數(shù)字圖像應(yīng)用軟件有哪些？各有什么特點(diǎn)？討論數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用。進(jìn)一步

5、查找資料，寫一篇關(guān)于你感興趣的應(yīng)用方面的 短文。二維傅里葉變換的分離性有什么實(shí)際意義？圖像處理中正交變換的目的是什么？圖像變換主要用于那些方面？47、在MATL AB環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)一幅圖像的傅里葉變換。利用 MATLAB 對(duì)一幅 512 512 的圖像進(jìn)行DCT 變換， 并保留 256 256 個(gè) DCT變換系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)圖像，比較重建圖像與原始圖像的差異。離散的沃爾什變換與哈達(dá)瑪變換之間有那些異同？什么是小波？小波基函數(shù)和傅里葉變換基函數(shù)有何區(qū)別？、 為何稱小波變換為信號(hào)的“電子顯微鏡”，如何實(shí)現(xiàn)該功能？傅里葉變換、加窗傅里葉變換和小波變換的時(shí)間頻率特性有什么不同？利用 MATLAB 進(jìn)行圖像的

6、小波變換，觀察小波系數(shù)特點(diǎn)。圖像增強(qiáng)的目的是什么，它包含那些內(nèi)容？什么是圖像平滑？試述均值濾波的基本原理。什么是中值濾波，有何特點(diǎn)？在 MATLAB 環(huán)境中，完成圖像的增亮、變暗處理。從哪些方面說明數(shù)據(jù)壓縮的必要性？數(shù)據(jù)沒有冗余度能否壓縮？為什么？如何衡量圖像編碼壓縮方法的性能？一圖像大小為640 48 0 ， 256 色。用軟件工具SEA （ version 1、 3）將其分別轉(zhuǎn)成24 位色BMP， 24 位色JPEG， GIF（只能轉(zhuǎn)成256 色）壓縮格式，24 位色TI FF壓縮格式，24 位色TGA壓縮格式，得到的文件大小分別為：921,654 字節(jié)； 17,707 字節(jié)； 177,1

7、52 字節(jié)； 923,044 字節(jié)； 768,136 字節(jié)。分別計(jì)算每種壓縮圖像的壓縮比。62、大部分視頻壓縮方法是有損壓縮還是無損壓縮？為什么？若圖像上任意兩像素點(diǎn)的亮度電平值相等或者任意兩時(shí)刻同一位置上的像素的亮度電平值相等，能夠說明上述兩種情況下像素相關(guān)嗎？為什么？根據(jù) JPEG 算法說明JPEG 圖像顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象的原因。討論混合編碼的優(yōu)點(diǎn)。Hu ff ma n 編碼有何優(yōu)缺點(diǎn)？算術(shù)編碼有何優(yōu)點(diǎn)？舉例說明其適用范圍。JPEG 為什么要進(jìn)行彩色空間轉(zhuǎn)換？JPEG 的量化表有何作用？引起圖像退化的原因有哪些？、 盲去卷積方法中，如何選擇一個(gè)合適的PSF 值？什么是閾值分割技術(shù)？該技

8、術(shù)適用于什么場(chǎng)景下的圖像分割？邊緣檢測(cè)的理論依據(jù)是什么？有哪些方法？各有什么特點(diǎn)？基于圖像邊緣的算子分割技術(shù)的理論根據(jù)是什么？什么是區(qū)域？什么是圖像分割？什么是 Hough 變換？試述采用Hough 變換檢測(cè)直線的原理。如何表示圖像中一點(diǎn)的彩色值？顏色模型起什么作用？色調(diào)、色飽和度和亮度的定義是什么？在表征圖像一點(diǎn)顏色時(shí)，各起什么作用？為什么有時(shí)需要將一種顏色數(shù)據(jù)表示形式轉(zhuǎn)換為另一種形式？如何由RGB 數(shù)值計(jì)算HSV 數(shù)值？什么是彩色的減性模型和加性模型？哪一種模型更適合用于顯示、圖片和打印場(chǎng)合？、 哪個(gè)顏色空間最接近人的視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)？為什么在某些場(chǎng)合下要進(jìn)行彩色量化？彩色圖像的量化的依據(jù)是

9、什么？抖動(dòng)技術(shù)是如何利用只能顯示較少顏色的設(shè)備重現(xiàn)含有豐富色彩圖像的？討論假彩色和偽彩色的差異。討論彩色圖像增強(qiáng)與灰度圖像增強(qiáng)的關(guān)系。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)主要包括哪些研究內(nèi)容？基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的圖像處理有何特點(diǎn)？數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容包含很多方面，請(qǐng)列出并簡述其中的4 種。89、什么是圖像識(shí)別與理解？90、簡述數(shù)字圖像處理的至少3 種主要研究內(nèi)容。91 、簡述數(shù)字圖像處理的至少4 種應(yīng)用。92、簡述圖像幾何變換與圖像變換的區(qū)別。圖像的數(shù)字化包含哪些步驟？簡述這些步驟。94、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？95、簡述二值圖像、彩色圖像、灰度圖像的區(qū)別。96、簡述直角坐標(biāo)系中圖像旋轉(zhuǎn)的

10、過程。97、如何解決直角坐標(biāo)系中圖像旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的圖像空穴問題？舉例說明使用鄰近行插值法進(jìn)行空穴填充的過程。舉例說明使用均值插值法進(jìn)行空穴填充的過程。均值濾波器對(duì)高斯噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。、 簡述均值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波原理，并進(jìn)行效果分析。102 中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。103 使用中值濾波器對(duì)高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？104 使用均值濾波器對(duì)高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？105 圖像中的細(xì)節(jié)特征大致有哪些？一般細(xì)節(jié)反映在圖像中的什么地方？106 一階微分算子與二階微分算子在提取圖像

11、的細(xì)節(jié)信息時(shí)，有什么異同？107 什么是圖像恢復(fù)。108 圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)的主要區(qū)別是。109 試述圖像退化的基本模型，并畫出框圖且寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式。110 什么是圖像的無損壓縮？給出2 種無損壓縮算法。111DCT變換編碼的主要思想是什么？112 簡述DCT變換編碼的主要過程。113 什么是一維行程編碼？簡述其與二維行程編碼的主要區(qū)別。114 什么是二維行程編碼？簡述其與一維行程編碼的主要區(qū)別。115 壓縮編碼算法很多，為什么還要采用混合壓縮編碼？請(qǐng)舉例說明。116 舉例說明直方圖均衡化的基本步驟。117 簡述 JPEG 的壓縮過程，并說明壓縮的有關(guān)步驟中分別減少了哪種冗余？118 圖像銳化

12、濾波的幾種方法。119 偽彩色增強(qiáng)和假彩色增強(qiáng)有何異同點(diǎn)。120 圖像編碼基本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余表現(xiàn)有哪幾種表現(xiàn)形式？121 什么是中值濾波，有何特點(diǎn)？122 什么是直方圖均衡化？123 圖像增強(qiáng)的目的是什么？什么是中值濾波及其它的原理？圖像銳化與圖像平滑有何區(qū)別與聯(lián)系？在彩色圖像處理中，常使用HSI模型，它適于做圖像處理的原因有:圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)的主要區(qū)別是：圖像增強(qiáng)時(shí)，平滑和銳化有哪些實(shí)現(xiàn)方法？簡述直方圖均衡化的基本原理。當(dāng)在白天進(jìn)入一個(gè)黑暗劇場(chǎng)時(shí)，在能看清并找到空座位時(shí)需要適應(yīng)一段時(shí)間，試述發(fā)生這種現(xiàn)象的視覺原理。、 說明一幅灰度圖像的直方圖分布與對(duì)比度之間的關(guān)系對(duì)于椒鹽噪聲，

13、為什么中值濾波效果比均值濾波效果好？什么是區(qū)域？什么是圖像分割？什么是圖像運(yùn)算？具體包括哪些？圖像都有哪些特征？簡述基于邊緣檢測(cè)的霍夫變換的原理。假彩色增強(qiáng)和偽彩色增強(qiáng)的區(qū)別是什么？圖像編碼基本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余表現(xiàn)有哪幾種表現(xiàn)形式？139、闡述數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理相比都有哪些優(yōu)點(diǎn)。140、簡述數(shù)字圖像信息的特點(diǎn)。141、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)有哪幾部分組成？并說出各部分的作用。142、數(shù)字圖像處理主要應(yīng)用在哪些鄰域？分別舉例說明。143、解釋什么是馬赫帶效應(yīng)。144、簡述人的視覺過程。145、圖像可分為哪幾類？并闡述各類圖像的特點(diǎn)。146、圖像獲取包括哪些步驟？各個(gè)步驟又會(huì)影響圖像質(zhì)

14、量的哪些參數(shù)？147、舉例說明差影法的用處。148、圖像基本運(yùn)算可以分為哪幾類。149、有哪幾種常見的幾何變換？150、圖像旋轉(zhuǎn)會(huì)引起圖像失真嗎？為什么？151、二維傅立葉變換有哪些性質(zhì)？152、圖像處理中正變換的目的是什么？圖像變換主要用于哪些方面。153、圖像增強(qiáng)的目的是什么？它通常包含哪些技術(shù)？154、直接灰度變換增強(qiáng)技術(shù)通常包含哪些內(nèi)容？簡答題答案圖像數(shù)字化：將一幅圖像以數(shù)字的形式表示。主要包括采樣和量化兩個(gè)過程。圖像增強(qiáng)：將一幅圖像中的有用信息進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)其無用信息進(jìn)行抑制，提高圖像的可觀察性。圖像的幾何變換：改變圖像的大小或形狀。圖像變換：通過數(shù)學(xué)映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)

15、換到頻域、時(shí)頻域等空間上進(jìn)行分析。圖像識(shí)別與理解：通過對(duì)圖像中各種不同的物體特征進(jìn)行定量化描述后，將其所期望獲得的目標(biāo)物進(jìn)行提取，并且對(duì)所提取的目標(biāo)物進(jìn)行一定的定量分析。圖像識(shí)別與理解是指通過對(duì)圖像中各種不同的物體特征進(jìn)行定量化描述后，將其所期望獲得的目標(biāo)物進(jìn)行提取，并且對(duì)所提取的目標(biāo)物進(jìn)行一定的定量分析。比如要從一幅照片上確定是否包含某個(gè)犯罪分子的人臉信息，就需要先將照片上的人臉檢測(cè)出來，進(jìn)而將檢測(cè)出來的人臉區(qū)域進(jìn)行分析，確定其是否是該犯罪分子。圖像數(shù)字化：將一幅圖像以數(shù)字的形式表示。主要包括采樣和量化兩個(gè)過程。圖像增強(qiáng)：將一幅圖像中的有用信息進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)其無用信息進(jìn)行抑制，提高圖像的可

16、觀察性。圖像的幾何變換：改變圖像的大小或形狀。圖像變換：通過數(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。在遙感中，比如土地測(cè)繪、氣象監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等方面。在醫(yī)學(xué)中，比如B 超、 CT機(jī)等方面。在通信中，比如可視電話、會(huì)議電視、傳真等方面。在工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量檢測(cè)中，比如對(duì)食品包裝出廠前的質(zhì)量檢查、對(duì)機(jī)械制品質(zhì)量的監(jiān)控和篩選等方面。在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指紋檔案、交通管理等。圖像的幾何變換：改變圖像的大小或形狀。比如圖像的平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等， 這些方法在圖像配準(zhǔn)中使用較多。圖像變換：通過數(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

17、間上進(jìn)行分析。比如傅里葉變換、小波變換等。圖像的數(shù)字化主要包含采樣、量化兩個(gè)過程。采樣是將空域上連續(xù)的圖像變換成離散采樣點(diǎn)集合，是對(duì)空間的離散化。經(jīng)過采樣之后得到的二維離散信號(hào)的最小單位是像素。量化就是把采樣點(diǎn)上表示亮暗信息的連續(xù)量離散化后，用數(shù)值表示出來，是對(duì)亮度大小的離散化。經(jīng)過采樣和量化后，數(shù)字圖像可以用整數(shù)陣列的形式來描述。如果量化級(jí)數(shù)過小，會(huì)出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象。量化過程是將連續(xù)變化的顏色劃分到有限個(gè)級(jí)別中， 必然會(huì)導(dǎo)致顏色信息損失。當(dāng)量化級(jí)別達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，人眼感覺不到顏色信息的丟失。當(dāng)量化級(jí)數(shù)過小時(shí)，圖像灰度分辨率就會(huì)降低，顏色層次就會(huì)欠豐富，不同的顏色之間過度就會(huì)變得突然，可能會(huì)導(dǎo)致

18、偽輪廓現(xiàn)象。二值圖像是指每個(gè)像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。這種圖像又稱為黑白圖像。二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個(gè)像素的值要么是1，要么是0，具有數(shù)據(jù)量小的特點(diǎn)。彩色圖像是根據(jù)三原色成像原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界中的色彩描述的。紅、 綠、 藍(lán)這三種基色的的灰度分別用256 級(jí)表示，三基色之間不同的灰度組合可以形成不同的顏色。二值圖像是指每個(gè)像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。這種圖像又稱為黑白圖像。二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個(gè)像素的值要么是1，要么是0，具有數(shù)據(jù)量小的特點(diǎn)?；叶葓D像是指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化后的灰度級(jí)來描述的數(shù)字圖像，灰度圖像中不包含彩色信息。標(biāo)準(zhǔn)灰

19、度圖像中每個(gè)像素的灰度值是0-255 之間的一個(gè)值，灰度級(jí)數(shù)為256灰度圖像是指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化后的灰度級(jí)來描述的數(shù)字圖像，灰度圖像中不包含彩色信息。標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像中每個(gè)像素的灰度值是0-255 之間的一個(gè)值，灰度級(jí)數(shù)為256級(jí)。彩色圖像是根據(jù)三原色成像原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界中的色彩描述的。紅、 綠、 藍(lán)這三種基色的的灰度分別用256 級(jí)表示，三基色之間不同的灰度組合可以形成不同的顏色。（ 1）計(jì)算旋轉(zhuǎn)后行、列坐標(biāo)的最大值和最小值。根據(jù)最大值和最小值，進(jìn)行畫布擴(kuò)大，原則是以最小的面積承載全部的圖像信息。（ 3）計(jì)算行、列坐標(biāo)的平移量。（ 4）利用圖像旋轉(zhuǎn)公式計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)旋轉(zhuǎn)后的位置。（ 5

20、）對(duì)于空穴問題，進(jìn)行填充。（ 1 ）對(duì)于空穴問題，需要進(jìn)行填充。可以采用插值的方法來解決填充問題。闡述一下鄰近行插值或者均值插值法進(jìn)行空穴填充的過程。（該點(diǎn)參見簡答題3 和簡答題 4）鄰近插值法就是將判斷為空穴位置上的像素值用其相鄰行（或列）的像素值來填充。例如對(duì)于下圖中的空穴點(diǎn)f23 進(jìn)行填充時(shí)，使用相鄰行的像素值來填充。即：f23=f22.均值插值法就是將判斷為空穴位置上的像素值用其上、下、 左、 右像素值的均值來填充。例如對(duì)于下圖中的空穴點(diǎn)f23 進(jìn)行填充時(shí)，使用相鄰行的像素值來填充。即： f23=（f22+f24+f13+f33）/ 4.均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對(duì)待處理的像素

21、給定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。均值濾波器對(duì)高斯噪聲的濾波結(jié)果較好。原因： 高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點(diǎn)像素上。因?yàn)檎龖B(tài)分布的均值為0，所以均值濾波可以消除噪聲。均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對(duì)待處理的像素給定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。均值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波結(jié)果不好。原因： 椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機(jī)分布在不同位置上，圖像中有干凈點(diǎn)也有污染點(diǎn)。因?yàn)樵肼暤木挡粸?，所以均值濾波不能很好地去除噪聲點(diǎn)。中值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對(duì)待處理的像素給

22、定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替代待處理像素的值，就可以達(dá)到濾除噪聲的目的。中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波效果較好。原因： 椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機(jī)分布在不同位置上，圖像中有干凈點(diǎn)也有污染點(diǎn)。使用中值濾波時(shí)，被污染的點(diǎn)一般不處于中值的位置，即選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來替代污染點(diǎn)的值，所以處理效果好。中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波效果較好，對(duì)高斯噪聲的處理效果不好。中值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對(duì)待處理的像素給定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替代待處理像素的值，就可以達(dá)到濾除噪聲的目的。原因： 椒鹽噪聲是幅值近似相

23、等但隨機(jī)分布在不同位置上，圖像中有干凈點(diǎn)也有污染點(diǎn)。使用中值濾波時(shí)，被污染的點(diǎn)一般不處于中值的位置，即選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來替代污染點(diǎn)的值，所以處理效果好。高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點(diǎn)像素上。找不到干凈的點(diǎn)來替代被污染的點(diǎn)，故處理效果不好。均值濾波器對(duì)高斯噪聲的濾波結(jié)果較好，對(duì)椒鹽噪聲的濾波結(jié)果不好。均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對(duì)待處理的像素給定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。原因 : 高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點(diǎn)像素上。因?yàn)檎龖B(tài)分布的均值為0，所以均值濾波可以消除噪聲。椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機(jī)分布在不同位置上

24、，圖像中有干凈點(diǎn)也有污染點(diǎn)。因?yàn)樵肼暤木挡粸?，所以均值濾波不能很好地去除噪聲點(diǎn)。腐蝕運(yùn)算的處理過程為：1）掃描原圖，找到第一個(gè)像素值為1 的目標(biāo)點(diǎn)；2）將預(yù)先設(shè)定好形狀以及原點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)移到該點(diǎn)；3）判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否全部為1 ：如果是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為1 ；如果不是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為0；4）重復(fù)2）和3） ，直到所有原圖中像素處理完成。膨脹運(yùn)算的處理過程為：1）掃描原圖，找到第一個(gè)像素值為0 的背景點(diǎn)；2）將預(yù)先設(shè)定好形狀以及原點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)移到該點(diǎn)；3）判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否存在為1 的目標(biāo)點(diǎn)：如果是，則

25、膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為1 ；如果不是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為0；4）重復(fù)2）和3） ，直到所有原圖中像素處理完成。YUV表色系適用于彩色電視的顏色表示主要原因有以下3點(diǎn)： （ 1） YUV表色系具有亮度與色度相分離的特點(diǎn)，黑白電視接收彩色電視節(jié)目信號(hào)時(shí)，只需要將Y、 U、 V 三路信號(hào)中的 Y信號(hào)介入電視機(jī)信號(hào)即可；（ 2） YUV表色系具有亮度與色度相分離的特點(diǎn)，彩色電視機(jī)接收黑白電視節(jié)目信號(hào)時(shí)，只要將U、 V兩路信號(hào)置為0即可。 （ 3） YUV表色系與RGB表色系的轉(zhuǎn)換運(yùn)算比較簡單，便于實(shí)時(shí)進(jìn)行色系之間的轉(zhuǎn)換。白平衡方法的主要原理是：如果原始場(chǎng)景中的某些像素點(diǎn)應(yīng)

26、該是白色的（R=G=B=255） ，但是由于所獲取的圖像中的相應(yīng)像素點(diǎn)存在色偏，這些點(diǎn)的R,G,B三個(gè)分量的值不再保持相同， 通過調(diào)整這三個(gè)顏色分量的值，使之達(dá)到平衡，由此獲得對(duì)整幅圖像的彩色平衡影射關(guān)系，通過該映射關(guān)系對(duì)整幅圖像進(jìn)行處理，由此達(dá)到彩色平衡的目的。YUV表色系的有點(diǎn)體現(xiàn)在以下2 個(gè)方面： （ 1）亮度信號(hào)與色度信號(hào)相互獨(dú)立，由Y信號(hào)構(gòu)成的灰度圖像與用U、 V信號(hào)構(gòu)成的兩外兩幅單色圖是相互獨(dú)立的。可以對(duì)這些單色圖單獨(dú)進(jìn)行編碼。（ 2） YUV表色系與RGB表色系的轉(zhuǎn)換運(yùn)算比較簡單，便于實(shí)時(shí)進(jìn)行色系之間的轉(zhuǎn)換。傅里葉變換是復(fù)雜的連加運(yùn)算，計(jì)算時(shí)間代價(jià)很大?？焖俑道锶~變換的核心思想是

27、，將原函數(shù)分解成一個(gè)奇數(shù)項(xiàng)和一個(gè)偶數(shù)項(xiàng)加權(quán)和，然后對(duì)所分解的奇數(shù)項(xiàng)和偶數(shù)項(xiàng)再分別分解成其中的奇數(shù)項(xiàng)和偶數(shù)項(xiàng)的加權(quán)和。這樣， 通過不斷重復(fù)兩項(xiàng)的加權(quán)和來完成原有傅里葉變換的復(fù)雜運(yùn)算，達(dá)到較少計(jì)算時(shí)間代價(jià)的目的。圖像經(jīng)過傅里葉變換后，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細(xì)節(jié)部分集中在高頻區(qū)段， 可以通過圖像的高通濾波將圖像中景物的細(xì)節(jié)提取出來。具體做法是，將傅里葉變換得到頻譜圖的低頻部分強(qiáng)制為0，而將高頻部分的信息保持不變，就相當(dāng)于使用一個(gè)只保持高頻部分信息不變，而低頻信息被完全抑制的高通濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換，就可以得到圖像的細(xì)節(jié)部分。圖像經(jīng)過傅里葉變換后

28、，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細(xì)節(jié)部分集中在高頻區(qū)段， 可以通過圖像的高通濾波將圖像中景物的概貌提取出來。具體做法是，將傅里葉變換得到頻譜圖的高頻部分強(qiáng)制為0，而將低頻部分的信息保持不變，就相當(dāng)于使用一個(gè)只保持低頻部分信息不變，而高頻信息被完全抑制的低通濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換，就可以得到圖像的概貌部分。一幅圖像經(jīng)過一次小波變換之后，概貌信息大多集中在低頻部分，而其余部分只有微弱的細(xì)節(jié)信息。為此，如果只保留占總數(shù)據(jù)量1/4 的低頻部分，對(duì)其余三個(gè)部分的系數(shù)不存儲(chǔ)或傳輸，在解壓時(shí)，這三個(gè)子塊的系數(shù)以0 來代替，則就可以省略圖像部分細(xì)節(jié)信息，而畫面的效

29、果跟原始圖像差別不是很大。這樣，就可以得到圖像壓縮的目的。圖像的無損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)(或稱為還原，或稱為解壓縮)，重構(gòu)后的信息與原來的信息完全相同的壓縮編碼方式。無損壓縮用于要求重構(gòu)的信息與原始信息完全一致的場(chǎng)合。常用的無損壓縮算法包含行程編碼、霍夫曼編碼等。原始掃描結(jié)果所占空間為：22*8=176(bits)單純霍夫曼編碼的結(jié)果是： 10101010001001001000100010000111111111101010101010101， 共占53(bits)。 壓縮比為：176： 53. Hufman 與行程編碼混合：41030012000110000511701 ，共占 3

30、+2+3+3+3+4+3+4+3+2+3+2=35 (bits)，壓縮比為176： 35. 即壓縮比有所提高。DCT變換編碼的思想是利用離散余弦變換對(duì)數(shù)據(jù)信息強(qiáng)度的集中特性，可以將數(shù)據(jù)中視覺上容易察覺的部分與不容易察覺的部分進(jìn)行分離，由此可以達(dá)到進(jìn)行有損壓縮的目的。第一步，將圖像分成8*8 的子塊；第二步，對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行DCT變換；第三步，將變換后的系數(shù)矩陣進(jìn)行量化，量化后，得到的矩陣左上角數(shù)值較大，右下部分為 0； 第四步，對(duì)量化后的矩陣進(jìn)行Z形掃描，以使得矩陣中為0 的元素盡可能多的連在一起；第五步，對(duì)Z掃描結(jié)果進(jìn)行行程編碼；第六步，進(jìn)行熵編碼。一維行程編碼是里利用一行上像素的相關(guān)性，逐行

31、對(duì)圖像進(jìn)行掃描，然后對(duì)掃描的結(jié)果進(jìn)行編碼。一維行程編碼只考慮了消除行內(nèi)像素之間的相關(guān)性，沒有考慮到某種方向之間的相關(guān)性； 而二維行程編碼是按照一定的掃描路線進(jìn)行掃描，既可以消除行內(nèi)像素之間水平方向的相關(guān)性，又可以消除像素垂直方向的相關(guān)性。對(duì)圖像按照一定的掃描路線進(jìn)行掃描二維行程編碼是利用圖像的二維信息的強(qiáng)相關(guān)性，對(duì)圖像按照一定的掃描路線進(jìn)行掃描，遍歷所有的像素點(diǎn)，獲得點(diǎn)點(diǎn)相鄰的關(guān)系后進(jìn)行一維行程編碼的方法。這樣，既可以消除行內(nèi)像素之間水平方向的相關(guān)性，又可以消除像素垂直方向的相關(guān)性。而一維行程編碼只考慮了消除行內(nèi)像素之間的相關(guān)性，沒有考慮到某種方向之間的相關(guān)性；一維行程編碼是里利用一行上像素的

32、相關(guān)性，逐行對(duì)圖像進(jìn)行掃描，然后對(duì)掃描的結(jié)果進(jìn)行編碼。一維行程編碼只考慮了消除行內(nèi)像素之間的相關(guān)性，沒有考慮到某種方向之間的相關(guān)性。二維行程編碼是利用圖像的二維信息的強(qiáng)相關(guān)性，對(duì)圖像按照一定的掃描路線進(jìn)行掃描，遍歷所有的像素點(diǎn)，獲得點(diǎn)點(diǎn)相鄰的關(guān)系后進(jìn)行一維行程編碼的方法。這樣，既可以消除 行內(nèi)像素之間水平方向的相關(guān)性，又可以消除像素垂直方向的相關(guān)性。壓縮編碼算法很多，比如行程編碼、霍夫曼編碼等。每種不同的壓縮編碼方法具有各自不同的特點(diǎn)。比如行程編碼擅長對(duì)多個(gè)重復(fù)數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)的情況進(jìn)行編碼；霍夫曼編碼則可以有效地將出現(xiàn)頻率高、低不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。如果將不同的編碼方式巧妙的結(jié)合在一起，則可以達(dá)到

33、更高的壓縮率，這就是混合壓縮編碼的思想。原始掃描結(jié)果所占空間為：22*8=176（bits）單純行程編碼的結(jié)果是：4a3b2c1d5e7f， 共占6（ 3+8） =66（bits）。 壓縮比為：176： 66 Hufman與行程編碼混合：41030012000110000511701 ，共占 3+2+3+3+3+4+3+4+3+2+3+2=35 （bits），壓縮比為176： 35. 即故壓縮比有所提高。數(shù)字圖像將圖像看成是許多大小相同、形狀一致的像素組成。這樣，數(shù)字圖像可以用二維矩陣表示。將自然界的圖像通過光學(xué)系統(tǒng)成像并由電子器件或系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模擬圖像（連續(xù)圖像）信號(hào)，再由模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)化器（

34、ADC）得到原始的數(shù)字圖像信號(hào)。圖像的數(shù)字化包括離散和量化兩個(gè)主要步驟。在空間將連續(xù)坐標(biāo)過程稱為離散化，而進(jìn)一步將圖像的幅度值（可能是灰度或色彩）整數(shù)化的過程稱為量化。數(shù)字圖像處理與光學(xué)等模擬方式相比具有以下鮮明的特點(diǎn)：具有數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)共有的特點(diǎn)。（ 1 ）處理精度高。（ 2 ）重現(xiàn)性能好。（ 3 ）靈活性高。數(shù)字圖像處理后的圖像是供人觀察和評(píng)價(jià)的，也可能作為機(jī)器視覺的預(yù)處理結(jié)果。數(shù)字圖像處理技術(shù)適用面寬。數(shù)字圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。圖像處理的任務(wù)是將客觀世界的景象進(jìn)行獲取并轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像、進(jìn)行增強(qiáng)、變換、編碼、恢復(fù)、重建、編碼和壓縮、分割等處理，它將一幅圖像轉(zhuǎn)化為另一幅具有新的意義的圖像。

35、如圖，數(shù)字圖像處理系統(tǒng)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字設(shè)備對(duì)圖像信息進(jìn)行處理的信息系統(tǒng)。圖像處理系統(tǒng)包括圖像處理硬件和圖像處理軟件。圖像處理硬件主要由圖像輸入設(shè)備、圖像運(yùn)算處理設(shè)備（微計(jì)算機(jī)）、圖像存儲(chǔ)器、圖像輸出設(shè)備等組成。軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、控制軟件及應(yīng)用軟件等。目前圖像處理系統(tǒng)開發(fā)的主流工具為Vi su al C+ + （面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ撸┖蚆ATLAB 的圖像處理工具箱（Image Processing Tool box） 。兩種開發(fā)工具各有所長且有相互間的軟件接口。Microsoft 公司的VC+是一種具有高度綜合性能的面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ?，用它開發(fā)出來的 Win 3 2 程序有著運(yùn)

36、行速度快、可移植能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。VC+所提供的Micr osoft 基礎(chǔ)類庫 MFC對(duì)大部分與用戶設(shè)計(jì)有關(guān)的Wi n 32 應(yīng)用程序接口API 進(jìn)行了封裝，提高了代碼的可重用性，大大縮短了應(yīng)用程序開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。由于圖像格式多且復(fù)雜，為了減輕程序員將主要精力放在特定問題的圖像處理算法上，VC+ 6. 0 提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫ImageLoad. dl l 支持BMP、 JPG 、 TIF 等常用 6 種格式的讀寫功能。MATLAB 的圖像處理工具箱MATLAB 是由 MathWo rks 公司推出的用于數(shù)值計(jì)算的有力工具，是一種第四代計(jì)算機(jī)語言，它具有相當(dāng)強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算和操作功能，力求使人

37、們擺脫繁雜的程序代碼。MATLAB 圖像處理工具箱提供了豐富的圖像處理函數(shù)，靈活運(yùn)用這些函數(shù)可以完成大部分圖像處理工作，從而大大節(jié)省編寫低層算法代碼的時(shí)間，避免程序設(shè)計(jì)中的重復(fù)勞動(dòng)。MATLAB 圖像處理工具箱涵蓋了在工程實(shí)踐中經(jīng)常遇到的圖像處理手段和算法，如圖形句柄、圖像的表示、圖像變換、二維濾波器、圖像增強(qiáng)、四叉樹分解域邊緣檢測(cè)、二值圖像處理、小波分析、分形幾何、圖形用戶界面等。但是，MATLAB 也存在不足之處限制了其在圖像處理軟件中實(shí)際應(yīng)用。首先，強(qiáng)大的功能只能在安裝有MATL AB系統(tǒng)的機(jī)器上使用圖像處理工具箱中的函數(shù)或自編的m 文件來實(shí)現(xiàn)。其次，MATLAB 使用行解釋方式執(zhí)行代碼

38、，執(zhí)行速度很慢。第三，MATLAB 擅長矩陣運(yùn)算，但對(duì)于循環(huán)處理和圖形界面的處理不及C+ 等語言。 為此， 通應(yīng)用程序接口API 和編譯器與其他高級(jí)語言（如 C 、C+ 、 Java 等）混合編程將會(huì)發(fā)揮各種程序設(shè)計(jì)語言之長協(xié)同完成圖像處理任務(wù)。API 支持 MATLAB 與外部數(shù)據(jù)與程序的交互。編譯器產(chǎn)生獨(dú)立于MATL AB環(huán)境的程序，從而使其他語言的應(yīng)用程序使用MATLAB 。圖像應(yīng)用軟件是可直接供用戶使用的商品化軟件。用戶從使用功能出發(fā)，只要了解軟件的操作方法就可以完成圖像處理的任務(wù)。對(duì)大部分用戶來說，商品化的圖像應(yīng)用軟件無需用戶進(jìn)行編程，操作方便，功能齊全，已經(jīng)能滿足一般需求，因而得到

39、廣泛應(yīng)用。常用圖像處理應(yīng)用軟件有以下幾種： PHOTOSHOP：當(dāng)今世界上一流的圖像設(shè)計(jì)與制作工具，其優(yōu)越性能令其產(chǎn)品望塵莫及。PHOT OSHOP已成為出版界中圖像處理的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。高版本的PHOTOSH OP支持多達(dá) 20 多種圖像格式和TWAIN 接口，接受一般掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等圖像輸入設(shè)備采集的圖像。PHOT O SHOP支持多圖層的工作方式，只是PHOT OSHOP的最大特色。使用圖層功能可以很方便地編輯和修改圖像，使平面設(shè)計(jì)充滿創(chuàng)意。利用PHOT OSHOP還可以方便地對(duì)圖像進(jìn)行各種平面處理、繪制簡單的幾何圖形、對(duì)文字進(jìn)行藝術(shù)加工、進(jìn)行圖像格式和顏色模式的轉(zhuǎn)換、改變圖像的尺寸和分辨率

40、、制作網(wǎng)頁圖像等。 CorelDRAW：一種基于矢量繪圖、功能強(qiáng)大的圖形圖像制作與設(shè)計(jì)軟件。位圖式圖像是由象素組成的，與其相對(duì)，矢量式圖像以幾何、色彩參數(shù)描述圖像，其內(nèi)容以線條和色塊為主。 可見，采用不同的技術(shù)手段可以滿足用戶的設(shè)計(jì)要求。位圖式圖像善于表現(xiàn)連續(xù)、豐富色調(diào)的自然景物，數(shù)據(jù)量較大；而矢量式圖像強(qiáng)于表現(xiàn)線條、色塊的圖案，數(shù)據(jù)量較小。合理的利用兩種不同類型的圖像表現(xiàn)方式，往往會(huì)收到意想不到的藝術(shù)效果。Core lDraw 是當(dāng)今流行的圖像處理軟件中為數(shù)不多的特點(diǎn)明顯、功能強(qiáng)大的基于矢量繪圖的軟件包。利用它，可以方便地制作精美的名片、賀卡、書簽、圖書封面、廣告、宣傳畫等作品。 ACDSe

41、e：快速、高性能的看圖程序，是目前最享盛名的圖片瀏覽器。它能廣泛應(yīng)用于圖片的獲取、管理、瀏覽和優(yōu)化，支持BMP、 GIF、 JPG 、 TGA、 TIF 等超過 50 種常 見的圖形文件格式，圖片打開速度極快，可以直接查看動(dòng)畫GIF，處理如Mpeg 之類常用的視頻文件，還可以為每一個(gè)目錄建立一個(gè)相冊(cè)。ACDSee 可以從數(shù)碼相機(jī)和掃描儀高效獲取圖片，并進(jìn)行便捷的查找、組織和預(yù)覽。ACDSee 還是得心應(yīng)手的圖片編輯工具，輕松處理數(shù)碼影像，擁有去紅眼、剪切圖像、銳化、浮雕特效、曝光調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、鏡像等功能，還能進(jìn)行批量處理。圖像處理的應(yīng)用幾乎滲透科學(xué)研究、工程技術(shù)和人類社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。教師可以

42、分組對(duì)學(xué)生布置以下6 個(gè)方面的課題，通過閱讀參考文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源等手段寫數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用的短文，并安排交流機(jī)會(huì)。航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用通信工程方面的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人視覺方面的應(yīng)用軍事和公安方面的應(yīng)用生活和娛樂方面的應(yīng)該性質(zhì)表明，一個(gè)二維傅里葉變換可由連續(xù)兩次一維傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的方法如下圖所示：正交變換可以使得圖像能量主要集中分布在低頻率成分上，邊緣和線信息反映在高頻率成分上。因此正交變換廣泛應(yīng)用在圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、特征提取、圖像編碼壓縮和形狀分析等方面。MATLAB 程序如下：A=imread(rice.tif );imshow(A);A2=fft2

43、(A);A2=fftshift(A2 );figure,imshow(log(a b s(A 2 )+1),0 10 );MATLAB 程序如下：RGB = im read(pout512.bmp );I = r g b2gray(R GB);J = dct2(I);J(1:512,256: 512) = 0;J(256:5 12,1: 256)= 0 ;K = idct 2(J);i mshow(I), figure, im show(K, 0255)哈達(dá)瑪 (Hadamard) 變換和沃爾什(Wal sh )變換的變換核都是由1 ，1 組成的正交方陣。 它們不同的地方在于變換矩陣的行列排列

44、次序不同。哈達(dá)瑪變換每行的列率排列是沒有規(guī)則的，沃爾什變換的列率是由小到大。小波信號(hào)的非零點(diǎn)是有限的。它與傅里葉變換的基函數(shù)(三角函數(shù)、指數(shù)信號(hào))是不同的，傅里葉變換的基函數(shù)從負(fù)無窮到正無窮都是等幅振蕩的。小波變換的伸縮因子的變化，使得可以在不同尺度上觀察信號(hào)，所以又稱電子顯微鏡。實(shí)現(xiàn)小波變換可以應(yīng)用Mall at 的快速算法。傅里葉變換使得時(shí)間信號(hào)變成了頻域信號(hào)，加窗傅里葉變換使得時(shí)間信號(hào)變成了時(shí)頻信號(hào)，但是窗口是固定的，小波變換同樣變成了視頻信號(hào)，但是時(shí)頻的窗口是變化的。MATLAB 程序如下：X=imread(rice.tif );cA 1 ,c H1 ,cV 1,cD 1 = dwt2

45、(X, bior3.7 );subp lo t(2, 2,1) ; im show( cA1,0900);tit le(Approxi ma tion A 1 )subp lo t(2, 2,2) ; im show(cH 1 );tit le(Horizontal Deta il H1 )subp lo t(2, 2,3) ; im show(cV 1 );tit le(Ve rtical Detail V1)subp lo t(2, 2,4) ; im show(cD 1 );圖像增強(qiáng)是指對(duì)圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對(duì)比度等進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或銳化，以便于顯示、觀察或進(jìn)一步分析與處理。為了去除或

46、減弱圖像中的噪聲，可以對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，稱為圖像平滑。大部分的噪聲都可以看作是隨機(jī)信號(hào)，它們對(duì)圖像的影響可以看作是孤立的。對(duì)于某一像素而言，如果它與周圍像素點(diǎn)相比，有明顯的不同，我們就認(rèn)為該點(diǎn)被噪聲感染了?；谶@樣的分析，我們可以用求均值的方法，來判斷每一點(diǎn)是否含有噪聲，并用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏl(fā)現(xiàn)的噪聲。中值濾波是非線性的處理方法，在去噪的同時(shí)可以兼顧到邊界信息的保留。中值濾波首先選一個(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，取位于中間的灰度值，來代替該點(diǎn)的灰度值。MATLAB 程序如下：A= imread(pout.tif);%讀入圖像

47、i msh o w(A);% 顯示圖像figure,im hist(A);%顯示圖像的直方圖J1=im a djust(A, 0.3 0.7, ) ;% 將圖像在0. 3 2 5 5 0. 7 25 5 灰度之間的值通過線性變換映射到0255 之間figure, imshow(J1);%輸出圖像效果圖figure, imhist(J1)%輸出圖像的直方圖J2=im a djust(A, ,0 0.7);% 使用此函數(shù)，將圖像灰度通過線性變換映射到0 255 0. 7 之間figure, imshow(J2);%輸出圖像效果圖figure, imhist(J2)%輸出圖像的直方圖采用數(shù)字技術(shù)會(huì)使

48、信號(hào)處理的性能大為提高，但其數(shù)據(jù)量的增加也是十分驚人的。圖像數(shù)據(jù)更是多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)重點(diǎn)研究的壓縮對(duì)象。不加壓縮的圖像數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)的處理速度、通信信道的容量等所無法承受的。這樣的數(shù)據(jù)率是與當(dāng)前信息存儲(chǔ)介質(zhì)的容量、計(jì)算機(jī)的總線速度以及網(wǎng)絡(luò)的傳輸率不相匹配的。盡管人們?cè)诖鎯?chǔ)介質(zhì)、總線結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)性能等方面不斷有新的突破，但數(shù)據(jù)量的增長速度遠(yuǎn)超過硬件設(shè)施的提高水平，以上的矛盾仍然無法緩解。如果將上述圖像信號(hào)壓縮幾倍、十幾倍，甚至上百倍，將十分有利于圖像的傳輸和存儲(chǔ)?？梢?，在現(xiàn)有硬件設(shè)施條件下，對(duì)圖像信號(hào)本身進(jìn)行壓縮是解決上述矛盾的主要出路。圖像數(shù)據(jù)量大，同時(shí)冗余數(shù)據(jù)也是客觀存在的。一般圖像中存在

49、著以下數(shù)據(jù)冗余因素： （ 1 ）編碼冗余；（ 2 ）像素間的相關(guān)性形成的冗余；（ 3 ）視覺特性和顯示設(shè)備引起的冗余。理論上，數(shù)據(jù)沒有冗余度是不壓縮的，否則無法解碼出原始數(shù)據(jù)。但在大部分應(yīng)用場(chǎng)合 下采用有損壓縮，數(shù)據(jù)沒有冗余度也可以進(jìn)行壓縮。一般地，圖像壓縮應(yīng)能做到壓縮比大、算法簡單、易于用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)、壓縮和解壓縮實(shí)時(shí)性好、解壓縮恢復(fù)的圖像失真小等。但這些指標(biāo)對(duì)同一壓縮方法很難統(tǒng)一，在實(shí)際系統(tǒng)中往往需要抓住主要矛盾，全面權(quán)衡。常用的圖像壓縮技術(shù)指標(biāo)有：（ 1 ）圖像熵與平均碼長；（ 2）圖像冗余度與編碼效率；（ 3）壓縮比；（ 4）客觀評(píng)價(jià)SNR； （ 5）主觀評(píng)價(jià)。圖像的主客觀兩種評(píng)價(jià)之

50、間存在著密切的聯(lián)系。但一般來說，客觀評(píng)價(jià)高的主觀評(píng)價(jià)也高，因此在圖像編碼的質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，首先作客觀評(píng)價(jià)，以主觀評(píng)價(jià)為參考。不計(jì)算較小的文件頭和彩色查找表（LTU）的數(shù)據(jù)量，原始圖像的數(shù)據(jù)量為：640 4 8 0 1 byt e=3 07,200 byt e。經(jīng)轉(zhuǎn)換后各種格式的壓縮比如下：24位色 BMP 格式：307,20 0/ 921,654= 0. 333 （增加了冗余度）24位色 JPEG 格式：3 07 , 20 0/ 17 ,707 =17 .3 5GIF 壓縮格式：307,20 0/ 177,152= 1. 7324 位色TIFF壓縮格式：307,20 0/ 923,044= 0.

51、333 （增加了冗余度）24 位色TGA壓縮格式：307,20 0/ 768,136= 0. 400 （增加了冗余度）視頻比靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)量更大，同時(shí)可壓縮的冗余信息更多。大部分視頻壓縮方法是以人眼感覺無明顯失真為依據(jù)的，因此采用有損壓縮。事實(shí)上，視頻可以看成是一幅幅不同但相關(guān)的靜態(tài)圖像的時(shí)間序列。因此， 靜態(tài)圖像的壓縮技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)可以直接應(yīng)用于視頻的單幀圖像。另外，利用視頻幀間信息的冗余可以大大提高視頻的壓縮比。不能。像素的空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性是以空間和時(shí)間的相鄰性為基礎(chǔ)的。因此，圖像上任意兩像素點(diǎn)的亮度電平值相等或者任意兩時(shí)刻同一位置上的像素的亮度電平值相等帶有偶然性，不能說明兩像素相關(guān)。由

52、于 JPEG 算法將整幅圖像分成若干個(gè)8 8 的子塊，解碼也是以子塊為單位的，所以塊間的解碼誤差可能反映為方塊效應(yīng)，在視覺上會(huì)出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象?；旌暇幋a一般指將預(yù)測(cè)編碼與變換編碼相結(jié)合進(jìn)行編碼的方法。預(yù)測(cè)編碼根據(jù)相鄰像素相關(guān)性來確定后繼像素的預(yù)測(cè)值，若用差值進(jìn)行編碼則可以壓縮數(shù)據(jù)量；變換編碼對(duì)原始圖像進(jìn)行正交變換，在變換域進(jìn)行抽樣達(dá)到壓縮的目的；混合編碼將兩種編碼方法結(jié)合起來，可以發(fā)揮兩種編碼方法的優(yōu)點(diǎn)，取得更好的效果。Hu ff ma n 編碼在無失真的編碼方法中效率優(yōu)于其他編碼方法，是一種最佳變長碼，其平均碼長接近于熵值。但當(dāng)信源數(shù)據(jù)成分復(fù)雜時(shí)，龐大的信源集致使Huff ma n 碼表較大，

53、碼表生成的計(jì)算量增加，編譯碼速度相應(yīng)變慢；另外不等長編碼致使硬件譯碼電路實(shí)現(xiàn)困難。上述原因致使Huff ma n 編碼的實(shí)際應(yīng)用受到限制。在信源符號(hào)概率接近的條件下，算術(shù)編碼效率高于Huff ma n 編碼。因此，在擴(kuò)展的 JPEG 系統(tǒng)中用算術(shù)編碼取代了Huff ma n 編碼。另外，算術(shù)編碼除了常見的基于概率統(tǒng)計(jì)的模式外，還有自適應(yīng)模式。在這種模式下，各個(gè)符號(hào)的初始概率相同，它們依據(jù)出現(xiàn)的符號(hào)而發(fā)生變化。這種模式特別適用于不便于進(jìn)行符號(hào)概率統(tǒng)計(jì)的實(shí)際場(chǎng)合中。JPEG 算法處理的是單獨(dú)的彩色分量圖像，所以來自其他彩色空間的圖像數(shù)據(jù)要以JPEG格式保存，需要進(jìn)行彩色空間的轉(zhuǎn)換，如將RGB空間、

54、YCRCB空間或轉(zhuǎn)換為YUV空間量化的目的是為了壓縮數(shù)據(jù)，同時(shí)也是圖像質(zhì)量下降的主要原因。所以設(shè)計(jì)合理的量化器十分重要。在保證圖像質(zhì)量的前提下，為了獲得較高的壓縮比，JPEG 量化器利用人眼的空間視覺特性，相對(duì)于高頻成分對(duì)低頻成分采用較小的量化間隔和較少的比特?cái)?shù)。又根據(jù)人眼對(duì)亮度信號(hào)比色度信號(hào)敏感的原理，對(duì)圖像的亮度分量和圖像的色差分量使用不同的量化表亮度量化表和色差量化表。量化表的元素即為量化間隔。對(duì)于 CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)電視圖像，JPEG 標(biāo)準(zhǔn)提供了最佳的亮度和色度量化表。根據(jù)不同的應(yīng)用需要，用戶還可以設(shè)計(jì)或選擇其他的量化表。造成圖像退化的原因很多，大致可分為以下幾個(gè)方面：1 ）射線輻射

55、、大氣湍流等造成的照片畸變。2 ）模擬圖像數(shù)字化的過程中，由于會(huì)損失部分細(xì)節(jié)，造成圖像質(zhì)量下降。3 ）鏡頭聚焦不準(zhǔn)產(chǎn)生的散焦模糊。4 ）成像系統(tǒng)中始終存在的噪聲干擾。5 ）拍攝時(shí)，相機(jī)與景物之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)模糊。6 ）底片感光、圖像顯示時(shí)會(huì)造成記錄顯示失真。7 ）成像系統(tǒng)的像差、非線性畸變、有限帶寬等造成的圖像失真。8 ） 攜帶遙感儀器的飛行器運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定，以及地球自轉(zhuǎn)等因素引起的照片幾何失真。對(duì)具有加性噪聲的模糊圖像作盲圖像復(fù)原的方法一般有兩種：直接測(cè)量法和間接估計(jì)法。 MATLAB 提供了 DECONVBLI ND 函數(shù)進(jìn)行盲圖像復(fù)原。該函數(shù)采用最大似然算法對(duì)模糊圖像進(jìn)行去卷積處理

56、，返回去模糊的圖像和相應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF ?？捎靡粋€(gè)灰度級(jí)閾值T 進(jìn)行分割，分割出目標(biāo)區(qū)域與背景區(qū)域，這種方法我們稱為灰度閾值分割方法。通常用于圖像中目標(biāo)和背景具有不同的灰度集合：目標(biāo)灰度集合與背景灰度集合。邊緣檢測(cè)這是基于幅度不連續(xù)性進(jìn)行的分割方法。通常采用差分、梯度、拉普拉斯算子及各種高通濾波處理方法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)。通過差分、梯度、拉普拉斯算子及各種高通濾波處理方法對(duì)圖像邊緣進(jìn)行增強(qiáng)，然后再進(jìn)行一次門限化的處理，便可以將邊緣增強(qiáng)的方法用于邊緣檢測(cè)，最后根據(jù)邊緣來進(jìn)行圖像分割。區(qū)域可以認(rèn)為是圖像中具有相互連通、一致屬性的像素集合，圖像分割就是指把圖像分成互不重疊的區(qū)域并提取出感興趣目標(biāo)

57、的技術(shù)?；舴蜃儞Q的基本思想是點(diǎn)線的對(duì)偶性。圖像變換前在圖像空間，變換后在參數(shù)空間。 在圖像空間中的直線上的每一個(gè)點(diǎn)都會(huì)映射到參數(shù)空間中的相同參數(shù)，所以只要找到這個(gè)參數(shù)就可以找到圖像空間中的直線。Hough 變換就是根據(jù)這個(gè)原理檢測(cè)直線的。圖像中一點(diǎn)的彩色值顏色三維空間中的一個(gè)點(diǎn)來表示，每個(gè)點(diǎn)有三個(gè)分量，不同的顏色空間各分量的含義不同。顏色模型規(guī)定了顏色的建立、描述和觀察方式。顏色模型都是建立在三維空間中的，所以與顏色空間密不可分。HSV 模型由色度（H ） ，飽和度（S ） ，亮度（V）三個(gè)分量組成的，與人的視覺特性比較接近。HSV 顏色模型用Muns ell 三維空間坐標(biāo)系統(tǒng)表示。色調(diào)（H）

58、表示顏色的種類，用角度來標(biāo)定，用-180 180 或 00 360 度量。色飽和度（S ）表示顏色的深淺，在徑向方向上的用離開中心線的距離表示。用百分比來度量，從0%到完全飽和的100%。亮度（ V ）表示顏色的明亮程度，用垂直軸表示。也通常用百分比度量，從0%（黑）到 100%（白）。實(shí)際應(yīng)用中常用的顏色空間很多，有RGB、 HSV 、 HSI 、 YUV、 YIQ 等。目前常用的顏色空間可分為兩類，一類是面向硬設(shè)備的，比方說彩色顯示器、打印機(jī)等，另一類面向以彩色處理為目的的應(yīng)用，面向硬設(shè)備的最常用的顏色空間是RGB顏色空間，而面向顏色處理的最常用顏色空間是HSI 顏色空間以及HSV 顏色空

59、間。針對(duì)不同的應(yīng)用目的采用不同的彩色空間可能更合適，因此，有時(shí)需要將一種顏色數(shù)據(jù)表示形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。由三基色混配各種顏色通常有兩種方法：相加混色法和相減混色法。相加混色和相減混色的主要區(qū)別表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（ 1 ）相加混色是由發(fā)光體發(fā)出的光相加而產(chǎn)生的各種顏色，而相減混色是先有白色光，然后從中減去某些成份（吸收）得到各種顏色。（ 2 ）相加混色的三基色是紅、綠、藍(lán)，而相減混色的三基色是黃、青、品紅。也就是16 說，相加混色的補(bǔ)色就是相減混色的基色。（ 3 ）相加混色和相減混色有不同的規(guī)律。彩色電視機(jī)顯示的顏色是通過相加混色產(chǎn)生的。而彩色電影和幻燈片等與繪畫原料、打印機(jī)打印圖片等是通過

60、相減混色產(chǎn)生各種顏色的。在許多實(shí)用系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是HSV 模型，這個(gè)模型是由色度（H） ，飽和度（S ） ，亮度（V）三個(gè)分量組成的，與人的視覺特性比較接近。該模型的重要性在于：一方面消除了亮度成分V 在圖像中與顏色信息的聯(lián)系，另一方面色調(diào)H 和飽和度S 分量與人的視覺感受密切相關(guān)?；谌说囊曈X系統(tǒng)的顏色感覺特性，這些特征使HSV 模型成為一個(gè)研究圖像處理的重要工具。彩色空間的連續(xù)空間。如果對(duì)連續(xù)空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧炕笤儆?jì)算，則計(jì)算量要少得多。如在實(shí)際處理中，需要將HSV 三個(gè)分量進(jìn)行量化以減少特征值的數(shù)量。抖動(dòng)法是一種利用僅能重現(xiàn)較少顏色種類的設(shè)備來顯示含有豐富色彩圖像的有效的方法。 產(chǎn)生