數(shù)字圖像復習題及答案

MATLAB和圖像相關命令功效。Size（）函數(shù)：獲取圖像矩陣大小。Zeros（）函數(shù)：零矩陣函數(shù)fft2(),ifft()函數(shù)：ftt2（）函數(shù)為二維快速傅里葉變函數(shù)；ftt2（）函數(shù)為二維逆快速傅里葉變換函數(shù)。Imhist（）函數(shù)：圖像直方圖函數(shù)。Imrotate（）函數(shù)：旋轉圖像函數(shù)。Imnoise（）函數(shù)：給圖像增加噪聲。Histeq（）函數(shù)：直方圖均衡化函數(shù)Edge（）函數(shù)：邊緣檢測函數(shù)。Title（）函數(shù)：給圖像加標題。Xlable（），Ylable（）函數(shù)：對圖像x軸，y軸加標注。什么是直方圖，直方圖均衡算法。直方圖：圖像直方圖是圖像主要統(tǒng)計特征，是表示數(shù)字圖像中每一灰度級與其出現(xiàn)頻數(shù)（該灰度像素數(shù)目）間統(tǒng)計關系。其橫坐標表示灰度級，縱坐標表示頻數(shù)。（楊帆）灰度直方圖：灰度直方圖是關于灰度級分布函數(shù)，是對圖像中灰度級分布統(tǒng)計。其橫坐標表示灰度值，縱坐標表示像素個數(shù)?；叶戎狈綀D將數(shù)字圖像中全部像素，按照灰度值得大小，統(tǒng)計其所出現(xiàn)頻度。其橫坐標表示灰度值，縱坐標表示像素個數(shù)。（朱虹）（簡稱直方圖）灰度直方圖有兩種表示形式1）圖形表示形式：橫坐標表示灰度級，縱坐標表示圖像中對應某灰度級所出現(xiàn)像素個數(shù)。2）數(shù)組表示形式：數(shù)組下標表示對應灰度級，數(shù)組元素表示該灰度級下像素個數(shù)?；叶戎狈綀D性質(zhì)：全部空間信息全部丟失；每一灰度級像素個數(shù)可直接得到。（老師課件）直方圖均衡算法：直方圖均衡化是將原圖像直方圖經(jīng)過變換函數(shù)修正為均勻直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖像。直方均衡方法基本原理是，對在圖像中像素個數(shù)多灰度值（即對畫面起主要作用灰度值）進行展寬，而對像素個數(shù)少灰度值（即對畫面不起主要作用灰度值）進行歸并。從而達成清楚圖像目標。（朱虹）基本步驟：①統(tǒng)計直方圖每個灰度級出現(xiàn)次數(shù)；②累計歸一化直方圖；③計算新像素值。直方圖均衡化方法基本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多灰度級進行展寬，而對像素個數(shù)少灰度級進行縮減。從而達成清楚圖像目標。（老師課件）圖像之間運算有哪些？圖像代數(shù)運算：加法運算：計算兩幅圖像矩陣對應像素值和。（前提是兩幅圖像矩陣大小和類型相同，維數(shù)要相同。）減法運算：去除圖像中所不需要加性圖案。乘法運算：能夠實現(xiàn)掩膜操作，即屏蔽掉圖像一些部分。除法運算：可用于校正成像設備非線性影響，能夠用來檢測兩幅圖像區(qū)分。邏輯運算：求反：取得一個子圖像補圖像；繪制區(qū)分于背景、可恢復圖形。異或：獲取相交子圖像；繪制區(qū)分于背景、可恢復圖形。并：合并子圖像。交：求兩個子圖像相交子圖。點運算：點運算實質(zhì)是灰度到灰度映射過程；顯然點運算時各像素間不發(fā)生關系，各像素處理時獨立進行，也不會改變圖像內(nèi)像素點之間空間位置關系。幾何運算：（幾何運算也稱幾何變換）圖像幾何變換包含了圖像形狀變換和圖像位置變換以及圖像復合變換。圖像形狀變換主要是指圖像縮小、放大、錯切。圖像位置變換是指圖像平移、鏡像、旋轉。模擬圖像怎樣轉變?yōu)閿?shù)字圖像。圖像數(shù)字化就是將二維坐標系中連續(xù)改變像素點離散化，以及對表示亮暗程度數(shù)值離散化處理，像素點亮度或色彩取值空間離散為有限個數(shù)值量化級數(shù)，以數(shù)碼表示圖像信息。這兩個操作就是采樣和量化。采樣：采樣是指將空域上或時域上連續(xù)圖像（模擬圖像）變換成離散采樣點（像素）集合一個操作。采樣先將二維信號變?yōu)橐痪S信號，再對一維信號完成采樣。量化：量化就是把采樣點上表示亮暗信息連續(xù)量離散化后，用數(shù)值來表示。通常量化值為整數(shù)。這么，經(jīng)過采樣和量化之后，數(shù)字圖像能夠用整數(shù)陣列形式來描述。（朱虹）所謂圖像數(shù)字化，是指將模擬圖像經(jīng)過離散化之后，得到用數(shù)字表示圖像。圖像數(shù)字化包含了空間離散化（即采樣）和明暗表示數(shù)據(jù)離散化（即量化）。采樣：是指將在空間上連續(xù)圖像轉換成離散采樣點（即像素）集操作。因為圖像是二維分布信息，所以采樣是在x軸和y軸兩個方向上進行。通常情況下，x軸方向與y軸方向采樣間隔相同。采樣時注意點是：采樣間隔選取。采樣間隔太小，則增大數(shù)據(jù)量；太大，則會發(fā)生信息混疊，造成細節(jié)無法識別。量化：量化是將各個像素所含明暗信息離散化后，用數(shù)字來表示。通常量化值為整數(shù)。充分考慮到人眼識別能力之后，現(xiàn)在非特殊用途圖像均為8bit量化，即采取0~255整數(shù)來描述“從黑到白”。量化可分為均勻量化和非均勻量化。均勻量化是簡單地在灰度范圍內(nèi)等間隔量化。非均勻量化是對像素出現(xiàn)頻度少部分量化間隔取大，而對頻度大量化間隔取小。（老師課件）圖像復原，圖像增強方法有哪些？有哪些區(qū)分？圖像復原方法：圖像復原是經(jīng)過逆圖像退化過程將圖像恢復為原始圖像狀態(tài)過程，即圖像復原過程是沿著圖像退化逆向過程進行。關于圖像復原，通?？刹扇煞N方法。一個是對于圖像缺乏先驗知識情況下復原，此時可對退化過程如含糊和噪聲建立數(shù)學模型，進行描述，并進而尋找到一個去除或減弱其影響過程；另一個是原始圖像已經(jīng)知道是那些退化原因引發(fā)圖像質(zhì)量下降過程，來建立數(shù)學模型，并依據(jù)它對圖像退化影響進行擬合過程。圖像增強方法：圖像增強是指按特定需要突出圖像中一些信息，減弱或去除一些不需要信息圖像處理方法。慣用圖像增強方法依照其處理所進行空間不一樣能夠分為基于空間域方法和基于頻域方法兩種?；诳臻g域方法直接對圖像中像素灰度值進行操作。據(jù)圖有點運算、模板運算、空間域濾波。基于頻域方法首先利用某種數(shù)學變換（如傅里葉變換）將圖像從空間域變換到頻域，然后再頻域空間對圖像頻譜成份進行處理，最終將其反改變到空間域。圖像增強目標是為了改進畫質(zhì)，使圖像顯示效果愈加清楚。聯(lián)絡：二者目標都是為了改進圖像質(zhì)量。區(qū)分：①圖像增強不考慮圖像是怎樣退化，而是試圖采取各種技術來增強圖像視覺效果。所以，圖像增強能夠不顧增強后圖像是否失真，只要看得舒適就行。②而圖像復原就完全不一樣，需知道圖像退化機制和過程等先驗知識，據(jù)此找出一個對應逆處理方法，從而得到復原圖像。③假如圖像已退化，應先作復原處理，再作增強處理。圖像復原詳細操作：①常見噪聲模型：高斯噪聲、脈沖噪聲、端利噪聲、伽碼噪聲、指數(shù)參數(shù)、均勻噪聲基本去噪方法：均值濾波、高斯濾波、中值濾波、非局部均值濾波、小波收縮去噪②常見含糊退化模型：運動含糊、大氣擾動基本去含糊化方法：逆濾波維納濾波、約束最小二乘濾波、幾何均值濾波③幾何校正：空間變換、灰度插值圖像增強詳細操作：①線性對比度展寬：對比度展寬目標是：經(jīng)過將亮暗差異（即對比度）擴大，來把人所關心部分強調(diào)出來。原理是：進行像素點對點，灰度級線性影射。該影射關系經(jīng)過調(diào)整參數(shù)，來實現(xiàn)對亮暗差異擴大。②動態(tài)范圍調(diào)整：所謂動態(tài)范圍就是指圖像中所統(tǒng)計場景中從暗到亮改變范圍。所謂經(jīng)過動態(tài)范圍調(diào)整，就是利用動態(tài)范圍對人類視覺影響特征，將動態(tài)范圍進行壓縮，將所關心部分灰度級改變范圍擴大，從而到改進畫面效果目標。動態(tài)范圍調(diào)整方法分為線性動態(tài)范圍調(diào)整和非線性動態(tài)范圍調(diào)整兩種。線性動態(tài)范圍調(diào)整思想：經(jīng)過把原圖中“不太黑”像素也變成黑，把原圖中“不太白”相素也變成白方式，來壓縮動態(tài)范圍，使新圖像中，關心部分對比度能夠展寬。非線性動態(tài)范圍調(diào)整原理：非線性動態(tài)范圍調(diào)整，要求能夠用光滑曲線來實現(xiàn)?？紤]到人眼對視覺信號處理過程中，有一個近似對數(shù)算子步驟，所以，可采取對數(shù)運算來實現(xiàn)非線性動態(tài)范圍調(diào)整③直方圖均衡化處理：直方圖均衡化方法基本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多灰度級進行展寬，而對像素個數(shù)少灰度級進行縮減。從而達成清楚圖像目標。④偽彩色技術偽彩色增強就是將一幅具備不一樣灰度級圖像經(jīng)過一定映射轉變?yōu)椴噬珗D像，來達成增強人對圖像分辨能力。偽彩色增強方法基本原理：因為人眼分辨不一樣彩色能力比分別不一樣灰度級能力強，所以，把人眼無法區(qū)分灰度改變，施以不一樣彩色來提升識別率，這便是偽彩色增強基本依據(jù)。偽彩色增強方法基本思想：由少信息量取得多信息量必定是基于估量原理。也就是說，對未知部分，經(jīng)過各種伎倆進行合理估量。偽彩色增強方法大致能夠分為基于灰度變換偽彩色方法；基于灰度調(diào)色板偽彩色方法；基于區(qū)域分割偽彩色方法三類。中值濾波器，均值濾波器，同態(tài)濾波中值濾波器：中值濾波是基于排序統(tǒng)計理論一個有效抑制噪聲非線性信號處理技術。原理：假如在某個模板中，對像素進行由小到大次序重新排列，那么最亮或者是最暗點一定被排在兩側。取模板中排在中間位置上像素灰度值代替待處理像素值，就能夠達成濾除噪聲目標。方法：做3*3模板，對9個數(shù)排序，取第5個數(shù)代替原來像素值。應用：中值濾波器產(chǎn)生模數(shù)較少，更適合于消除圖像孤立噪聲點。優(yōu)點：1、在平滑脈沖噪聲方面非常靈敏，同時能夠保護圖像尖銳邊緣。2、不影響階躍信號、斜坡信號，連續(xù)個數(shù)小于窗口長度二分之一脈沖受到抑制，三角波信號頂部變平。缺點：1、對于高斯噪聲不如均值濾波。2、圖像中點、線、尖角等細節(jié)較多，則不宜采取中值濾波。均值濾波器：所謂均值濾波實際上就是用均值代替原圖像中各個像素值。原理：在圖像上，對待處理像素給定一個模板，該模板包含了其周圍鄰近像素。將模板中全體像素均值來代替原來像素值方法。方法：對待處理當前像素，選擇一個模板，該模板為其近鄰若干像素組成，用模板中像素均值來代替原像素值方法。優(yōu)點：把每個像素都用周圍8個像素做均值操作，平滑圖像速度快、算法簡單。缺點：1、在降低噪聲同時，使圖像產(chǎn)生含糊，尤其是邊緣和細節(jié)處，而且含糊尺寸越大，圖像含糊程度越大。2、對椒鹽噪聲平滑處理效果不理想。同態(tài)濾波：同態(tài)濾波是一個在頻域中將圖像亮度范圍進行壓縮和將圖像對比度進行增強方法。原理：同態(tài)濾波是把頻率過濾和灰度變換結合起來一個圖像處理方法，它依靠圖像照度/反射率模型作為頻域處理基礎，利用壓縮亮度范圍和增強對比度來改進圖像質(zhì)量。依據(jù)：圖像灰度由照射分量和反射分量合成。反射分量反應圖像內(nèi)容，隨圖像細節(jié)不一樣在空間上作快速改變。照射分量在空間上通常均具備遲緩改變性質(zhì)。照射分量頻譜落在空間低頻區(qū)域，反射分量頻譜落在空間高頻區(qū)域。目標：消除不均勻照度影響而又不損失圖像細節(jié)。中值濾波器與均值濾波器比較：對于椒鹽噪聲，中值濾波效果比均值濾波效果好。原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不一樣位置上，圖像中有潔凈點也有污染點。而中值濾波是選擇適當點來代替污染點值，所以處理效果好。因為噪聲均值不為0，所以均值濾波不能很好地去除噪聲點。對于高斯噪聲，均值濾波效果比中值濾波效果好。原因：高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點像素上。因為圖像中每點都是污染點，所以中值濾波選不到適宜潔凈點。因為正態(tài)分布均值為0，所以均值濾波能夠消除噪聲。加法操作去除隨機噪音干擾原理對于原圖像fx,y有一個帶噪聲圖像集gix,y，i=1、2…M，有gix鄰域概念對于任意一個像素p(x,y)，以該像素為中心一個圓內(nèi)部或邊界上點集合叫做該像素鄰域。常見鄰域有：4領域N4(p)、對角線領域ND(p)、8領域N8(p)像素連通條件：①像素在空間上是否接觸；②像素灰度值是否滿足特定相同準則。4連通、8連通、m連通為三種常見連通。Hough（霍夫）變換概念Hough變換：Hough變換是一個線描述方法。它能夠將圖像空間中用直角坐標系表示直線變換為極坐標空間中點?；驹恚喊阎本€上點坐標變換到過點直線系數(shù)域，經(jīng)過利用共線和直線相交關系，使直線提取問題轉化為計數(shù)問題。數(shù)學形態(tài)學基本操作有哪些？腐蝕：腐蝕是一個消除連通域邊界點，使邊界向內(nèi)收縮處理。腐蝕處理能夠將粘連在一起不一樣目標物分離，并能夠將小且無意義顆粒噪聲去除。膨脹：膨脹是將與目標區(qū)域相鄰背景點合并到該目標物中，使目標物邊界向外部擴張?zhí)幚?。膨脹處理能夠將斷裂開目標物進行合并，便于對其整體提取。能夠填補目標區(qū)域中存在一些空洞消除包含在目標區(qū)域中小顆粒噪聲。膨脹與腐蝕運算，對目標物后處理有著非常好作用。不過，腐蝕和膨脹運算一個缺點是，改變了原目標物大小。蝕與膨脹是一對逆運算開運算：開運算是對原圖先進行腐蝕處理，后再進行膨脹處理。開運算能夠在分離粘連目標物同時，基本保持原目標物大小。閉運算：是對原圖先進行膨脹處理，后再進行腐蝕處理。閉運算能夠在合并斷裂目標物同時，基本保持原目標物大小。（老師課件）貼標簽：貼標簽處理是對二值圖像每個不一樣連通域進行不一樣編碼，來區(qū)分不一樣連通域。求一圖像骨架過程通常稱為圖像細線化過程。離散余弦變換概念。假如函數(shù)f(x)為一個連續(xù)實偶函數(shù)，對其進行傅里葉變換，得到：Fu=-∞+∞f(x)cos圖像點運算。點運算又稱“對比度增強”、“對比度拉伸”、“灰度變換”。點運算：所謂點運算是指像素值（像素點灰度值）經(jīng)過運算后，能夠改進圖像顯示效果。這是一個像素逐點運算。點運算實質(zhì)是灰度到灰度映射過程；顯然點運算時各像素間不發(fā)生關系，各像素處理是獨立進行，也不會改變圖像內(nèi)像素點之間空間位置關系。是一個簡單但卻十分有效圖像處理方法。圖像代數(shù)運算圖像代數(shù)運算：是指多幅輸入圖像進行加減乘除和通常線性運算后而得到輸出圖像一個運算。圖像運算要求全部信息都是圖像且其灰度值都是非負整數(shù)值。加法運算：計算兩幅圖像矩陣對應像素值和。減法運算：去除圖像中所不需要加性圖案。乘法運算：能夠實現(xiàn)掩膜操作，即屏蔽掉圖像一些部分。除法運算：可用于校正成像設備非線性影響，能夠用來檢測兩幅圖像區(qū)分。RGBcolormodelTheRGBcolormodelisanaddictivecolormodelinwhichred,green,andbluelightisaddedtogetherinvariouswaystoreproduceabroadarrayofcolors.Thenameofthemodelcomesfromtheinitialsofthethreeaddictiveprimarycolors,red,green,andblue.RGB顏色模型是混合顏色模型，其中紅色、綠色和藍色光添加到一起以各種方式重現(xiàn)廣泛顏色。模型名稱起源于英文縮寫三原色，紅色、綠色和藍色。AveragingfiltersAverageFilterPlug-inforImageApprenticereplacethevalueofeverypixelinanimagebytheaverageof