南昌大學(xué)2012014學(xué)年第二學(xué)期數(shù)字圖像處理期末試卷

—南昌大學(xué)考試試卷一【適用時(shí)間：2013?2014學(xué)年第二學(xué)期試卷類型：［］卷］課程編號(hào)：試卷編號(hào):考生姓名:考所屬學(xué)院:生所屬專業(yè):填考生寫(xiě)須知欄考生承諾課程名稱：數(shù)字圖像處理教師開(kāi)課學(xué)院：信息工程學(xué)院考試形式：閉卷填適用班級(jí)：電子11級(jí)各班考試時(shí)間：分鐘寫(xiě)1、本試卷共頁(yè)?；?、⑴W、工□口2、本次課程考試可以攜帶的特殊物品：計(jì)算器。試卷t兄明?一?皿外心3、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和草稿紙帶出考場(chǎng)。題號(hào)一二三四五六七八九十總分累分人簽名題分100得分考生學(xué)號(hào):所屬班級(jí):考試日期：1、請(qǐng)考生務(wù)必查看試卷中是否有缺頁(yè)或破損。如有立即舉手報(bào)告以便更換。2、嚴(yán)禁代考，違者雙方均開(kāi)除學(xué)籍；嚴(yán)禁舞弊，違者取消學(xué)位授予資格；嚴(yán)禁帶手機(jī)等有儲(chǔ)存或傳遞信息功能的電子設(shè)備等入場(chǎng)（包括開(kāi)卷考試），違者按舞弊處理；不得自備草稿紙。本人知道考試違紀(jì)、作弊的嚴(yán)重性，將嚴(yán)格遵守考場(chǎng)紀(jì)律，如若違反則愿意接受學(xué)校按有關(guān)規(guī)定處分！考生簽名：第1頁(yè)共10頁(yè)

得分評(píng)閱人、填空題：（每空1分，共16分）.低通濾波法是使_受到抑制而讓__順利通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)圖像平滑。.檢測(cè)邊緣的Roberts交叉梯度算子對(duì)應(yīng)的模板形式為_(kāi)_和__;Sobel算子對(duì)應(yīng)的模板形式為_(kāi)_和0.圖像銳化除了在空間域進(jìn)行外，也可在進(jìn)行。.直方圖修正法包括和兩種方法。.一般來(lái)說(shuō)，采樣間距越大，圖象數(shù)據(jù)量,質(zhì)量;反之亦然。7..對(duì)于彩色圖像，通常用以區(qū)別顏色的特性HIS分別表示的是、和7.0.紅綠藍(lán)的補(bǔ)色分別是、和。.數(shù)字圖像是用一個(gè)數(shù)字陣列來(lái)表示的圖像。數(shù)字陣列中的每個(gè)數(shù)字，表示數(shù)字圖像的一個(gè)最小單位，稱為。.對(duì)應(yīng)于不同的場(chǎng)景內(nèi)容，一般數(shù)字圖像可以分為二值圖像、和彩色圖像三類。.圖像數(shù)字化是指將一幅圖像以數(shù)字的形式表示。主要包括和兩個(gè)過(guò)程。、名詞解釋：（每小題3、名詞解釋：（每小題3分，共15分）得分評(píng)閱人.下列算法中屬于圖象銳化處理的是：CA.低通濾波B..下列算法中屬于圖象銳化處理的是：CA.低通濾波B.加權(quán)平均法C.高通濾波D.中值濾波.圖象與灰度直方圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：a.——對(duì)應(yīng)b.多對(duì)一c..下列算法中屬于局部處理的是：a.灰度線性變換b.二值化c..下列算法中屬于點(diǎn)處理的是：a.梯度銳化b.二值化c.一對(duì)多d.傅立葉變換d.傅立葉變換d.都不對(duì)中值濾波中值濾波5..采用模板［-15..采用模板［-11

a.水平］主要檢測(cè)方向的邊緣。b.45c.垂直d.1356.電視機(jī)顯示器主要采用哪一種彩色模型（）A.CMY或CMYKB.RGBC.HSID.HSV第2頁(yè)共10頁(yè)

7,下列算法中屬于圖象平滑處理的是：a.梯度銳化b,直方圖均衡c,中值濾波d.Laplacian增強(qiáng)8,對(duì)一幅100100像元的圖象，若每像元用8bit表示其灰度值，經(jīng)霍夫曼編碼后壓縮圖象的數(shù)據(jù)量為40000bit,則圖象的壓縮比為：a.2:1b,3:1c,4:1d,1:2,維納濾波器通常用于（C）、去噪B、減小圖像動(dòng)態(tài)范圍C、復(fù)原圖像D、平滑圖像5,一幅256*256的圖像，若灰度級(jí)數(shù)為16,則該圖像的大小是：（）A、128KBB、32KBC、1MBC、2MB一幅512*512的圖像，若灰度級(jí)數(shù)為16,則該圖像的大小是：（A128KBB、32KBC、1MBC、2MB一幅灰度級(jí)均勻分布的圖象，其灰度范圍在[0,127],則該圖象的信息量為：（A、0B、128C、7D、813,在RGES問(wèn)中，若某個(gè)彳t素點(diǎn)的值是（0,0,0）,則表示該顏色為：（黑色）A、白色B、黑色C、紅色D、灰色得分評(píng)閱人則表示該顏色為：（藍(lán)色）、藍(lán)色14.在RGES問(wèn)中，若某個(gè)彳t素點(diǎn)的值是（0,0,255）,A、白色B、黑色C、黃色則表示該顏色為：（藍(lán)色）、藍(lán)色三、名詞解釋：（每小題3分，共15分）.數(shù)字圖像處理.圖像復(fù)原.8-連通的定義.中值濾波第3頁(yè)共10頁(yè)

.圖像銳化.圖像增強(qiáng).圖像變換得分評(píng)閱人四、簡(jiǎn)答題：（每小題5分，共25分）.簡(jiǎn)述數(shù)字圖像處理的至少3種主要研究?jī)?nèi)容。.簡(jiǎn)述二值圖像與灰度圖像的區(qū)別。.圖像處理中常用的兩種鄰域是什么？并用圖像表示。.簡(jiǎn)述彩色圖像與偽彩色圖像的區(qū)別?！?.

■4.

!對(duì)結(jié)果有影響嗎？為什么？答：有影響，應(yīng)先進(jìn)行高頻加強(qiáng)，再進(jìn)行直方圖均衡化。員加強(qiáng)是針對(duì)通過(guò)高通濾波后的圖像整體偏暗，因此通過(guò)提高平均灰度的亮度，使圖像的視覺(jué)鑒別能力提高。再通過(guò)直方圖均衡化將圖像的窄帶動(dòng)態(tài)范圍變?yōu)閷拵?dòng)態(tài)范圍，從而達(dá)到提高對(duì)比度的效果。若先進(jìn)行直方圖均衡化，再進(jìn)行高頻加強(qiáng)，對(duì)于圖像亮度呈現(xiàn)較強(qiáng)的兩極現(xiàn)象時(shí)，例如多數(shù)像素主要分布在極暗區(qū)域，而少數(shù)像素存在于極亮區(qū)域時(shí)，先直方圖均衡化會(huì)導(dǎo)致圖像被漂白，再進(jìn)行高頻加強(qiáng)，獲得的圖像邊緣不突出，圖像的對(duì)比度較差。、四.簡(jiǎn)答題.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(jiǎn)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？解答：.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?chē)泥徑袼?。將模板中的全體像素的均值來(lái)替代原來(lái)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。第4頁(yè)共10頁(yè)

.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?chē)泥徑袼亍⒛０逯械娜w像素的均值來(lái)替代原來(lái)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)待處理的像素給定一個(gè)模板，該模板包括了其周?chē)泥徑袼?。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(lái)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?chē)泥徑袼?。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(lái)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(lái)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?chē)泥徑袼?。將模板中的全體像素的均值來(lái)替代原來(lái)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，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)。7.理想低通濾波器的截止頻率選擇不恰當(dāng)時(shí)，會(huì)有很強(qiáng)的振鈴效應(yīng)。試從原理上解釋振鈴效應(yīng)的產(chǎn)生原因。（10分）答：理想低通濾波器（頻域）的傳遞函數(shù)為:H(u,v)1H(u,v)1D(u,v)D00D(u,v)D0濾波器半徑交叉部分（側(cè)面圖）第5頁(yè)共10頁(yè)

小對(duì)應(yīng)空間域(進(jìn)行傅立葉反變換，為sinc函數(shù)）用理想低通濾波器濾波時(shí)，頻域：G(u,v)F(u,v)H(u,v),小對(duì)應(yīng)空間域(進(jìn)行傅立葉反變換，為sinc函數(shù)）用理想低通濾波器濾波時(shí)，頻域：G(u,v)F(u,v)H(u,v),傅立葉反變換到時(shí)域有：g(x,y)f(x,y)*h(x,y),頻域相乘相當(dāng)于時(shí)域作卷積。因此，圖像經(jīng)過(guò)理想低通濾波器后，時(shí)域上相當(dāng)于原始圖像與sinc函數(shù)卷積，由于sinc函數(shù)振蕩，則卷積后圖像也會(huì)振蕩；或者說(shuō)由于sinc函數(shù)有兩個(gè)負(fù)邊帶，卷積后圖像信號(hào)兩側(cè)出現(xiàn)“過(guò)沖現(xiàn)象”，而且能量不集中，即產(chǎn)生振鈴效應(yīng)。若截止頻率越低，即D0越小，則sinc函數(shù)主瓣越大，表現(xiàn)為中心環(huán)越寬，相應(yīng)周?chē)h(huán)(旁瓣)越大。而中心環(huán)主要決定模糊，旁瓣主要決定振鈴效應(yīng)。因此當(dāng)介質(zhì)頻率較低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的振鈴效應(yīng)。選擇適當(dāng)?shù)慕刂诡l率，會(huì)減小振鈴效應(yīng)。五、證明與計(jì)算題：(每小題10五、證明與計(jì)算題：(每小題10分，共30分)得分評(píng)閱人.數(shù)據(jù)傳輸通常用波特綠測(cè)量，其定義為每秒鐘傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，通常傳輸是以一個(gè)開(kāi)始比特，一個(gè)字節(jié)(8比特)的信息和一個(gè)停止比特組組成的包完成的，基于這個(gè)概念完成下列問(wèn)題:(a)用56k波特的調(diào)制解調(diào)器傳輸一副1024X1024、256級(jí)灰度級(jí)的圖像要花費(fèi)多少分鐘?(b)用750k波特的傳輸要多少時(shí)間？.考慮如下所示圖像分割令V={0,1}并計(jì)算p和q間4,8,m通路的最短長(zhǎng)度，如果在這兩點(diǎn)間不存在特殊通路，請(qǐng)解釋原因。121(q)22021211(p)1012第6頁(yè)共10頁(yè)

|「.（20分）設(shè)一幅圖像具有下表所示的概率分布,對(duì)其進(jìn)行直方圖均衡化，并畫(huà)出I：均衡化后的直方圖。若在原圖像一行上連續(xù)8個(gè)像素的灰度值分別為：0、1、2、3、Ii14、5、6、7,則均衡后，他們的灰度值為多少？i灰度級(jí)01234567各灰度級(jí)概率分布0.140.220.250.170.100.060.030.03:4.如圖為一幅16級(jí)灰度的圖像。請(qǐng)寫(xiě)出均值濾波和中值濾波的3x3濾波器；說(shuō)明這兩種濾波Ii器各自的特點(diǎn)；并寫(xiě)出兩種濾波器對(duì)下圖的濾波結(jié)果（只處理灰色區(qū)域，不處理邊界）。（15111111“I」（2分）中值濾波：鼠5=環(huán)加心送「好】（2分）均值濾波可以去除突然變化的點(diǎn)噪聲，從而濾除一定的噪聲，但其代價(jià)是圖像有一定程度的模糊；中值濾波容易去除孤立的點(diǎn)、線噪聲，同時(shí)保持圖像的邊緣。（5分）第7頁(yè)共10頁(yè)

i222戶i222戶i3371aBr233j■3022n上11n,，丁,出J—,”3均值濾波:（3分）中值濾波:6、畫(huà)出圖像退化/復(fù)原過(guò)程的模型；利用線性系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，推導(dǎo)線性空不變條件下連續(xù)圖像函數(shù)的退化模型。（10分）答：:虱”共用|（5分）辦葉力合昌式M河二〕J八鞏為以工dM切4加戶+斷/?線性系統(tǒng)中：LL其中初私風(fēng)"的為系統(tǒng)H的沖激響應(yīng)又空不變系統(tǒng)，則'''I1'：第8頁(yè)共10頁(yè)

IgQj）二JXa9口一名y-⑸戶+冷q,y）i二，eM湘股兀出+漢X/）（5分）!!7.畫(huà)出圖像退化/復(fù)原過(guò)程的模型；如果系統(tǒng)H是一個(gè)線性、位置不變性的過(guò)程,!圖像在空間域的表達(dá)式和頻域的表達(dá)式。寫(xiě)出退化d四個(gè)直8.證明二維DFT是線性變換。5.分析題：圖像的直方圖基本上可以描述圖像的概貌。就下面所給的a、b寫(xiě)出退化d四個(gè)直8.證明二維DFT是線性變換?！皬V八、…口一況/（九川（-1產(chǎn)個(gè)二斤?-腹/2,?陋2）.十落也9.（15分）證明式子3、，尸八，」“，」的正確性。由1xyejxy,（5分）第9頁(yè)共10頁(yè)

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