數(shù)字圖像處理課程作業(yè)答案

會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字圖像處理課程作業(yè)答案Homework

13.數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容是什么？數(shù)字圖像處理概括地說(shuō)主要包括如下幾項(xiàng)內(nèi)容：·······幾何處理(Geometrical

Processing)算術(shù)處理(Arithmatic

Processing)圖像增強(qiáng)(Image

Enhancement)–Chapter

4圖像復(fù)原(Image

Restoration)–Chapter

6圖像重建(Image

Reconstruction)–Chapter

7圖像編碼(Image

Encoding)–Chapter

5圖像識(shí)別(Image

Recognition)–Chapter

101.

圖像理解(Image

Understanding)2第1頁(yè)/共94頁(yè)Homework

1數(shù)字圖像處理有哪些應(yīng)用？答：數(shù)字圖像處理的應(yīng)用越來(lái)越廣，已經(jīng)滲透到工程、工業(yè)、醫(yī)療保健、航空航天、軍事、科研、安全保衛(wèi)、日常生活等各個(gè)方面，在國(guó)計(jì)民生及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。具體應(yīng)用領(lǐng)域可粗略概括在下表中。3第2頁(yè)/共94頁(yè)Homework

14第2頁(yè)/共94頁(yè)Homework

121.何為RGB模型？答：圖像的采集和電子顯示使用RGB模型。在RGB模型中，每種顏色的主要光譜中都有紅、綠、藍(lán)的成分。這種模型基于

Cartesian（笛卡爾）坐標(biāo)系統(tǒng)。RGB模型中的三基色是紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）。RGB模型是用相加混色原理產(chǎn)生彩色圖像

的。5第2頁(yè)/共94頁(yè)Homework

122.何為CMY模型？答：CMY模型在圖像處理中用在產(chǎn)生硬拷貝輸出上，例如彩色打印、復(fù)印，他們要求CMY數(shù)據(jù)輸入。CMY模型的三基色為藍(lán)綠色或青色(C)、品紅色(M)和黃色(Y)，他們都是光的合成色（或二次色）。CMY模型是用相減混色原理產(chǎn)生彩色圖像的。6第6頁(yè)/共94頁(yè)7Homework

123.何為YIQ模型？答：YIQ彩色模型用于NTSC制彩色電視廣播。為了有效傳輸并與黑白電視兼容，YIQ是

一個(gè)RGB的編碼。實(shí)際上，YIQ系統(tǒng)中的Y分量提供了黑白電視機(jī)要求的所有影像信息。另外，它成為普遍應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)樵趫D像處理中YIQ模型的主要優(yōu)點(diǎn)是去掉了亮度(Y)和顏色信息(I和Q)間的緊密聯(lián)系。亮度是與眼中獲得的光的總量成比例的。去除這種聯(lián)系的重要性在于處理圖像的亮度成分時(shí)能在不影響顏色成分的情況下進(jìn)行。第6頁(yè)/共94頁(yè)8Homework

124.何為HSI模型？答：當(dāng)人觀察一個(gè)彩色物體時(shí)，用色調(diào)(H)、飽和度(S)和亮度(I)來(lái)描述它。HSI是面向視覺(jué)感知的彩色模型。色調(diào)是描述純色(純黃、桔黃或紅)的顏色屬性。飽和度提供了由白光沖淡純色程度的量度。亮度用來(lái)表征顏色強(qiáng)度。HSI顏色模型的重要性在于兩方面：第一，去掉強(qiáng)度成分(I)在圖像中與顏色信息的聯(lián)系；第二，色調(diào)和飽和度成分與人們獲得顏色的方式密切相關(guān)。第7頁(yè)/共94頁(yè)9Homework

125.如何由RGB模型轉(zhuǎn)換為HSI模型？答：為了由[0，1]范圍的RGB值得到同樣在[0，1]范圍內(nèi)的HSI值，可以得出了以下幾個(gè)表達(dá)式：當(dāng)B>G時(shí)，H=360°－H。為了將色調(diào)歸一化至[0，1]范圍內(nèi)，令H=H/360°第8頁(yè)/共94頁(yè)10Homework

126.如何由HSI模型轉(zhuǎn)換為RGB模型？答：已知[0，1]之間的HSI值，現(xiàn)在我們想得到同樣范圍內(nèi)的相應(yīng)的RGB值。我們以令

H=360°(H)開(kāi)始，這使色調(diào)恢復(fù)到[0，360°]的范圍。在RG

部分(

)第9頁(yè)/共94頁(yè)R3=Ir由式的定義，上面得到的顏色分量是歸一化了的。由式可以恢復(fù)GRB分量

bI3=BgI3=GHomework

111第10頁(yè)/共94頁(yè)在GB部分根據(jù)前面的方法，可由r、g、b值得到R、G、B值。Homework

112第11頁(yè)/共94頁(yè)在BR部分如前所述，可由r、g、b值得到R、G、B

值。Homework

113第13頁(yè)/共94頁(yè)14Homework

2A1.一幅24位真彩色BMP圖像中一像素點(diǎn)R=180，G=180，B=180，由RGB彩色模型轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr彩色模型，如果Y、Cb、Cr的值域均為[0，255]，則Y、Cb和Cr分別為多少？解：RGB、YCbCr取值范圍為[0，255]，RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換公式為：若R=G=B=180，則Y=R=G=B=180,Cb=Cr=128。第13頁(yè)/共94頁(yè)15Homework

2A2.MATLAB圖像處理工具箱支持哪四種基本圖像類(lèi)型？答：MATLAB圖像處理工具箱支持四種基本的圖像類(lèi)型：二值圖像(Binary

Images)索引圖像(Indexed

Images)灰度圖像(Grayscale

Images)真彩色圖像(Truecolor

Images)第14頁(yè)/共94頁(yè)Homework

2A3一幅64×64像數(shù)的8位的BMP灰度圖像，

求以字節(jié)為單位該圖像文件的大小。如果將此圖像轉(zhuǎn)換為1位的BMP二值圖像，求以字節(jié)為單位生成的二值圖像的文件大小。解：灰度圖像的大小:14+40+256×4+64×64=5174字節(jié)二值圖像的大小:14+

40+

2×4

+(64×64)/8=574字16節(jié)第15頁(yè)/共94頁(yè)Homework

2

A4為什么彩色圖像的壓縮比通常比灰度圖像大？

答：因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨能力遠(yuǎn)比對(duì)亮度細(xì)節(jié)的分辨能力低，故通常彩色圖像壓縮采用YCbCr

4:2:2和4:2:0

ITU-R

BT.601色度子取樣格式。通過(guò)色度子取樣，各分

量信號(hào)壓縮之前分別達(dá)到1.5:1和2:1的壓縮比第16頁(yè)/共94頁(yè)Homework

2

3A1.如計(jì)算1幅64×64大小的灰度圖像的2-D

FFT需要多少次加法和乘法？

答：1幅64×64大小的灰度圖像的2-D

FFT可以分解為2×64個(gè)64點(diǎn)的1-D

FFT。加法：2*64*64*6=49152乘法：64*64*6=24576第17頁(yè)/共94頁(yè)Homework

23A2.

已知圖像數(shù)據(jù)矩陣

，試計(jì)算f(x,y)的二維離散傅里葉變換系數(shù)矩陣F(u,v)。19第18頁(yè)/共94頁(yè)Homework

24×4圖像的二維傅里葉變換系數(shù)矩陣為：F(u,

v)=Af(x,

y)AT注正意變：換系MATLAB前數(shù)沒(méi)處有理系方數(shù)式。。20第19頁(yè)/共94頁(yè)Homework

23A3.請(qǐng)給出N=4時(shí)，DCT的變換矩陣，計(jì)算下列4×4圖像的二維DCT變換系數(shù)矩陣。21第19頁(yè)/共94頁(yè)Homework

2解：N=4時(shí)，DCT的變換矩陣4×4圖像的二維DCT變換系數(shù)矩陣為：22第19頁(yè)/共94頁(yè)Homework

223第19頁(yè)/共94頁(yè)Homework

224第19頁(yè)/共94頁(yè)25Homework

2MATLAB實(shí)現(xiàn)方法一：f=[10

10

10

1010

10

10

1010

10

10

1010

10

10

10];A=dctmtx(4);F=A*f*A"MATLAB實(shí)現(xiàn)方法二：f

=[10

10

10

1010

10

10

1010

10

10

1010

10

10

10];F=dct2(f)第24頁(yè)/共94頁(yè)Homework

3P180

1.圖像增強(qiáng)的目的是什么？答：主要目的是使處理后的圖像對(duì)某種特定的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，比原始圖像更適用。因此，這類(lèi)處理是為了某種應(yīng)用目的而去改善圖像質(zhì)量的。處理的結(jié)果使圖像更適合于人的視覺(jué)特性或機(jī)器的識(shí)別系統(tǒng)。26第25頁(yè)/共94頁(yè)274A1.試給出頻率域圖像增強(qiáng)的基本原理。答:頻域處理法的基礎(chǔ)是卷積定理。它采用修改圖像傅里葉變換的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)處理。由卷積定理可知，如果原始圖像是f(x,y)，處理后的圖像是g(x,y)，而h(x,y)是處理系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，下式表示：g(x,

y)

=

h(x,

y)

*f(x,

y)Homework

3那么，處理過(guò)程第26頁(yè)可/共94由頁(yè)Homework

3如果G(u,v),H(u,v),F(u,v)分別是g(x,y),y),f(x,y)的傅里葉變換，那么，上面的卷積關(guān)系可表示為變換域的乘積關(guān)系，即G(u,v)=H(u,v)·F(u,v)式中，H(u,v)為傳遞函數(shù)。在增強(qiáng)問(wèn)題中，f(x,y)是給定的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)傅里葉變換可得到F(u,v)。選擇合適28的H(u,v)，使得由式第27頁(yè)/共94頁(yè)29g(x,y)=F-1

[H(u,

v)

·F(u,

v)]得到的g(x,y)比f(wàn)(x,y)在某些特性方面更加鮮明、突出，因而更加易于識(shí)別、解譯。例如，可以強(qiáng)調(diào)圖像中的低頻分量使圖像得到平滑，也可以強(qiáng)調(diào)圖Homework

3第28頁(yè)/共94頁(yè)30Homework

3P180

2.什么是直方圖？答：簡(jiǎn)單地說(shuō)，灰度級(jí)的直方圖就是反映一幅圖像中的灰度級(jí)與出現(xiàn)這種灰度的概率之間的關(guān)系的圖形。為了有利于數(shù)字圖像處理，必須引入離散形式。在離散形式下，用rk

代表離散灰度第級(jí)29頁(yè)，/共94頁(yè)用Pr(rk)代表pr(r)，并且有下式成立：31Homework

3式中nk

為圖像中出現(xiàn)rk

這種灰度的像素?cái)?shù)，

n是圖像中像素總數(shù)，而

就是概率論中所說(shuō)的頻數(shù)，l為灰度級(jí)總數(shù)。在直角坐標(biāo)系中作出rk

與Pr(rk)的關(guān)系圖形，這個(gè)第30頁(yè)/共94頁(yè)Homework

3P180

4.在直方圖修改技術(shù)中采用的變換函數(shù)的基本要求是什么？答：變換函數(shù)T(r)應(yīng)滿足下列條件：(1)在0≤r≤1區(qū)間內(nèi)，T(r)單值單調(diào)增加；

(2)對(duì)于0≤r≤1，有0≤T(r)≤1。32第31頁(yè)/共94頁(yè)Homework

3P180

7.假定有64×64大小的圖像，灰度為16級(jí)，概率分布如下表，試用直方圖均衡化方法處理之，并畫(huà)出處理前后圖像的直方圖。33第33頁(yè)/共94頁(yè)Homework

334第33頁(yè)/共94頁(yè)35Homework

3解：原始圖像的概率分布及新灰度計(jì)算結(jié)果為：第34頁(yè)/共94頁(yè)Homework

336第35頁(yè)/共94頁(yè)P(yáng)180 9.直方圖修均衡化處理的主要步驟是什么？答：直方圖均衡化處理步驟如下：對(duì)給定的待處理的圖像統(tǒng)計(jì)其直方圖，求出Pr(rk)；(2)根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的直方圖采用累積分布函數(shù)作變換，求變換后的新灰度；(3)用新灰度代替舊灰度，求出Ps(sk)，這一步是近似過(guò)程，應(yīng)根據(jù)處理目的盡量做到合理，同時(shí)把灰度相等或近似地合并到一起。Homework

337第37頁(yè)/共94頁(yè)Homework

34A2.一幅圖像灰度范圍是[0,240]，試計(jì)算出一個(gè)把灰度范圍從[0,120]線性壓縮為[0,80]，[120,240]線性移到[80,200]的灰度變換函數(shù)。畫(huà)出該灰度變換函數(shù)的函數(shù)圖。解：根據(jù)題目要求，此為一個(gè)分段灰度線性變換函數(shù)，利用公式y(tǒng)=kx+b

(直線方程的斜截式)進(jìn)行求解?；叶确秶?到120之間，，所以灰度范圍在120到240之間，，所以38第38頁(yè)/共94頁(yè)Homework

3因此該變換函數(shù)為：該灰度變換函數(shù)為：xy12039第39頁(yè)/共94頁(yè)240800200圖像處理后變暗。Homework

3P181

14.低通濾波法圖像增強(qiáng)處理中通常有幾種濾波器？它們的特點(diǎn)是什么？答：(1)有四種低通濾波器：理想低通濾波器、巴特沃思低通濾波器、指數(shù)低通濾波器、梯形低通濾波器。(2)特點(diǎn)：理想低通濾波器平滑處理的概念是清晰的，但在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的模糊和振鈴現(xiàn)象。D0越小這種現(xiàn)象越嚴(yán)重，當(dāng)然，其平滑效果也就較差。這是理想低通不可克服的弱點(diǎn)。40第40頁(yè)/共94頁(yè)Homework

3巴特沃思低通濾波器又稱(chēng)最大平

坦濾波器。經(jīng)巴特沃思低通濾波

器處理的圖像將不會(huì)有振鈴現(xiàn)象。這是由于在濾波器的通帶和阻帶

之間有一平滑過(guò)渡的緣故。另外，41由于圖像信號(hào)本第40頁(yè)身/共94頁(yè)的特性，在卷積過(guò)程中的折疊誤差也可以忽略42Homework

3指數(shù)低通濾波器有更快的衰減率，所以，經(jīng)指數(shù)低通濾波的圖像比巴特沃思低通濾波器處理的圖像稍模糊一些。由于指數(shù)低通濾波器的傳遞函數(shù)也有較平滑的過(guò)渡帶，所以圖像中也沒(méi)有振鈴現(xiàn)象。梯形濾波器的傳遞函數(shù)特性介于理想低通濾波器和具有平滑過(guò)渡帶濾波器之間，所以其處理效果也介于其兩者中間。梯形濾波法的第41頁(yè)/共94頁(yè)43Homework

34A3.為什么偽彩色處理可以達(dá)到增強(qiáng)的效果？答：這主要是由于人眼對(duì)彩色的分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)黑白灰度的分辨率。對(duì)于一般的觀察者來(lái)說(shuō)，通常只能分辨十幾級(jí)灰度。就是經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的人員（如Ｘ光透視醫(yī)生）也只能分辨幾十級(jí)灰度。而對(duì)于彩色來(lái)說(shuō)，

人的眼睛可分辨出上千種彩色的色調(diào)和強(qiáng)度。因此，在一幅黑白圖像中檢測(cè)不到的信息，經(jīng)偽彩色增強(qiáng)后可較容易地被檢測(cè)出來(lái)。第42頁(yè)/共94頁(yè)44Homework

3P182

31.什么是偽彩色增強(qiáng)處理？它的主要目的是什么？答：偽彩色處理是一種灰度-彩色映射過(guò)程。它的主要方法是將二維數(shù)據(jù)陣列化到色平面上。主要目的是增強(qiáng)觀察者對(duì)圖像信息的檢測(cè)能力。第43頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4

P229

2.按照M.Kunt的提法，什么是第一代編碼，第二代編碼的特點(diǎn)是什么？

答：Kunt把1948年至1988年這40年中的研究的以去除冗余為基礎(chǔ)的編碼方法稱(chēng)為第一

代編碼。如：PCM,DPCM,△M，亞取樣編碼

法，變換域的DFT,DCT,Walsh-Hadamard變換編碼等方法以及以此為基礎(chǔ)的混合編碼

法均屬于經(jīng)典的第一代編碼法。第44頁(yè)/共94頁(yè)

第二代編碼方法多是20世紀(jì)80年代以后提出的新編碼方法，如金字塔編碼法，F(xiàn)ractal編碼，基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的編碼方法，小波變

換編碼法，模型機(jī)編碼法等，現(xiàn)代編碼法

的特點(diǎn)是：①充分考慮人的視覺(jué)特性；②恰當(dāng)?shù)乜紤]對(duì)圖像信號(hào)的分解與表達(dá)；③采用圖像的合成與識(shí)別方案壓縮數(shù)頻率。第45頁(yè)/共94頁(yè)47Homework

4P229

3.圖像編碼的保真度準(zhǔn)則是什么？答：保真度準(zhǔn)則可以用來(lái)衡量編

碼方法或系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣。通常，這種衡量的尺度可分為客觀保真度準(zhǔn)則和主觀第保46頁(yè)真/共94頁(yè)度準(zhǔn)則。Homework

4

5A1.什么是客觀保真度準(zhǔn)則和主觀保真度準(zhǔn)則?

答：當(dāng)圖像編解碼所損失的信息量可以用編碼輸入圖像與解碼輸出圖像的某個(gè)確定的函數(shù)表示時(shí)，一般說(shuō)它基于客觀保真度準(zhǔn)則。通常使用的客觀保真度準(zhǔn)則有輸入圖像和輸出圖像的√均方誤差（MSE）；√均方根誤差；√峰值信噪比（PSNR:Peak

Signal

Noice

Ratio第47頁(yè)/共94頁(yè)

主管保真度準(zhǔn)則是把圖像顯示給觀察者，然后把評(píng)價(jià)結(jié)果加以平均，以此來(lái)評(píng)價(jià)一幅圖像的主觀質(zhì)量。第48頁(yè)/共94頁(yè)Homework

45A2.設(shè)f(x,y)為輸入圖像，對(duì)其進(jìn)行有損壓縮再解壓縮后的輸出圖像為g(x,y)，f(x,y)和

g(x,y)均為256灰度級(jí)，求輸入圖像和輸出圖像的均方誤差MSE和峰值信噪比PSNR。，其中，f(x,y)=g(x,y)=。50第49頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4解：包含MxN像素的圖像之均方誤差為=

(62+52+72+4251第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

452第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4P230

12.試述預(yù)測(cè)編碼的基本原理。答：預(yù)測(cè)編碼的基本原理如下圖所示。假設(shè)有一個(gè)平均值為零，均方根值為σ的平穩(wěn)信號(hào)X(t)在時(shí)刻應(yīng)的樣值為原理圖中，xi被取樣，而且其相。在圖(a)的編碼是下一個(gè)樣值。根據(jù)前面出現(xiàn)的n個(gè)樣值，可以得到xi

的預(yù)測(cè)值

：53第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4(a)(b)預(yù)測(cè)編碼原理圖編碼解碼ùxi54第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4式中，是

的前n個(gè)樣值。是預(yù)測(cè)參數(shù)。設(shè)

為

與之間的誤差值，則預(yù)測(cè)編碼就是要對(duì)誤差ei

進(jìn)行編碼，而不是對(duì)樣值直接編碼。55第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4P230

15.正交變換有哪些性質(zhì)可供使用？正交變換具有熵保持性質(zhì)。這說(shuō)明通過(guò)正交變換并不丟失信息，因此，可以用 傳輸變換系數(shù)來(lái)達(dá)到傳送信息的目的。正交變換有能量保持性質(zhì)。這就是第三章提到的各種正交變換的帕斯維爾能量保持性質(zhì)。意義：只有當(dāng)有限離散空間域能量全部轉(zhuǎn)移到某個(gè)有限離散變換域后，有限個(gè)空間取樣才能完全由有限個(gè)變換系數(shù)對(duì)于基礎(chǔ)矢量加權(quán)來(lái)恢復(fù)。56第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4能量重新分配與集中。這個(gè)性質(zhì)使我們有可能采用熵壓縮法來(lái)壓縮數(shù)據(jù)。也就 是在質(zhì)量允許的情況下，可舍棄一些能量較小的系數(shù)，或者對(duì)能量大的譜點(diǎn) 分配較多的比特，對(duì)能量較小的譜點(diǎn)分配較少的比特，從而使數(shù)據(jù)率有較大 的壓縮。去相關(guān)特性。正交變換可以使高度相關(guān)的空間樣值變?yōu)橄嚓P(guān)性很弱的變換系數(shù)。 換句話說(shuō)，正交變換有可能使相關(guān)的空間域轉(zhuǎn)變?yōu)椴幌嚓P(guān)的變換域。這樣就使存在于相關(guān)性之中的多余度（冗余度、剩余度）得以去除。57第50頁(yè)/共94頁(yè)Homework

417.何為最佳變換,最佳的準(zhǔn)則是什么？答：最佳變換應(yīng)滿足下面兩個(gè)條件：①能使變換系數(shù)之間的相關(guān)性全部解除；②能使變換系數(shù)的方差高度集中。最佳變換的本質(zhì)是第一個(gè)條件希望變換系數(shù)的協(xié)方差矩陣為對(duì)角形矩陣；第二個(gè)條件希望對(duì)角形矩陣中對(duì)角線上的元素能量主要集中在前Ｍ

項(xiàng)上，這樣就可以保證58

在去第57頁(yè)/共94頁(yè)掉N-M項(xiàng)后的截尾誤差盡量小。59Homework

4常用的最佳準(zhǔn)則是均方誤差準(zhǔn)則，MxN像素的圖像，均方誤差式中f(x,y)代表原始圖像，g(x,y)為經(jīng)編譯碼后的恢復(fù)圖像。均方最小的變換就是最佳變換。第58頁(yè)/共94頁(yè)誤差準(zhǔn)則就是要使

最小

。Homework

4P230

18.最佳K-L變換的實(shí)用難點(diǎn)是什么？

答.K-L變換的實(shí)用難點(diǎn)是什么是K-L變換中的變換矩陣T不是一個(gè)固定的矩陣，它必須由

信源來(lái)確定。運(yùn)算相當(dāng)繁瑣，而且沒(méi)有快速算法。因此，K-L變換的實(shí)用性受到很大

限制，一般多用來(lái)作變換性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。60第59頁(yè)/共94頁(yè)Homework

4P230

19.何為區(qū)域編碼？何為門(mén)限編碼？答：區(qū)域編碼法的關(guān)鍵在于選出能量集中的區(qū)域。例如，正交變換后變換域中的能量多半集中在低頻率（或列率）空間上，在編碼過(guò)程中就可以選取這一區(qū)域的系數(shù)進(jìn)行編碼傳送，而其他區(qū)域的系數(shù)可以舍棄不用。在譯碼端可以對(duì)舍棄的系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)零處理。這樣由于保持了大部分圖像能量，在恢復(fù)圖像中帶來(lái)的質(zhì)量劣化并不顯著。門(mén)限編碼方法不同于區(qū)域編碼法，它不是選擇固定的區(qū)域，而是事先設(shè)定一個(gè)門(mén)限值T。如果系數(shù)超過(guò)T值，就保留下來(lái)并且進(jìn)行編碼傳送。如果系數(shù)值小于Ｔ值就舍棄不用。這種方法有一定的自適應(yīng)能力。它可以得到較區(qū)域編碼為好的圖像質(zhì)量。在編碼中除對(duì)系數(shù)值編碼外，還要有位置碼。61第60頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5P230

20.圖像編碼有哪些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)？其基本應(yīng)用對(duì)象是什么？靜態(tài)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG基于DCT變換彩色和灰度圖像編碼JBIG(Joint

Bi-level

Image

Expert

Group)二值圖像編碼JPEG2000基于小波變換視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（僅視頻）應(yīng)用對(duì)象是視頻會(huì)議、可視電話等MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4（包括視頻和音頻）MPEG-1碼率為1.5Mbits/s,應(yīng)用于VCD

（視頻和音頻），

MP3（僅音頻）MPEG-2碼率在3～-10Mbits/s之間，應(yīng)用范圍更加廣泛，如數(shù)字電視、DVD

（視頻和音頻）、數(shù)字通信、其他數(shù)字媒體等。MPEG-4支持多種多媒體的應(yīng)用AVS我國(guó)自主制定的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)62第60頁(yè)/共94頁(yè)Homework

55A3.請(qǐng)給出JPEG基于DCT的順序(Baseline)編碼的步驟，并分析在每個(gè)步驟是怎樣達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。答：8位JPEG有損順序編碼步驟如下：1.將源圖像分成YCbCr顏色分量平面（灰度圖像僅有Y平面），并通過(guò)色度分量亞采樣變?yōu)閅CbCr

4:2:2或4:2:0采樣方式。本步驟可選。對(duì)于彩色圖像，相對(duì)于4:4:4，4:2:2采樣方式數(shù)據(jù)壓縮為原來(lái)的2/3，而634:2:0數(shù)據(jù)壓縮為原第62頁(yè)來(lái)/共94頁(yè)的1/2。利用人眼對(duì)亮度信號(hào)比彩色信號(hào)敏感。64Homework

5對(duì)每個(gè)8×8數(shù)據(jù)塊，減去128，進(jìn)行正向離散余弦變換(FDCT)。去相關(guān)，能量 重新分配和集中，為以后的壓縮做準(zhǔn)備。根據(jù)量化模板對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行量化(quantization)。

量化是DCT編解碼信息的損失根源。量化后的DCT系數(shù)幅值下降，動(dòng)態(tài)范圍變窄，高頻系數(shù)的零值數(shù)目增加。為以后的DPCM、RLE、熵編碼做準(zhǔn)備。4.

Z字形排列量化結(jié)果(zigzag

scan)。沿Z字形排列，得到一維系數(shù)序列，可使零

AC系數(shù)集中，便于使用行程長(zhǎng)度編碼方法。且EOB字符代表塊結(jié)束標(biāo)志，減少系數(shù)個(gè)數(shù)第63頁(yè)/共94頁(yè)65Homework

5

使用差分脈沖編碼調(diào)制

(differential

pulse

codemodulation，DPCM)對(duì)直流

(DC)系數(shù)進(jìn)行編。DPCM編碼，壓縮數(shù)據(jù)。

使用行程長(zhǎng)度編碼(run-lengthencoding，RLE)對(duì)交流系數(shù)

(AC)進(jìn)行編碼。RLE編碼，壓縮數(shù)據(jù)。7.

熵編碼(entropy

coding)。進(jìn)行第64頁(yè)/共94頁(yè)66Homework

5P256

2.什么是線性、空間不變的系統(tǒng)，試寫(xiě)出其表達(dá)式。答：線性系統(tǒng)就是具有均勻性和相加性的系統(tǒng)。如果H

為線性系統(tǒng)，那么，兩個(gè)輸入之和的響應(yīng)等于兩個(gè)響應(yīng)之和。顯然，線性系統(tǒng)的特性為求解多個(gè)激勵(lì)情況下的輸出響應(yīng)帶來(lái)很大方便?？臻g不變的系統(tǒng)中任一點(diǎn)通過(guò)該系統(tǒng)的響應(yīng)只取決于在該第65頁(yè)/共94頁(yè)67Homework

5在線性、空間不變連續(xù)退化模型表達(dá)式為：式中：

為空間不變情況下點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；f(x,y)為原始圖像，g(x,y)為退化圖像，n(x,y)為加性噪聲。第66頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5

P256

3.試刻畫(huà)出連續(xù)退化模型，何為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)？

答：含有加性噪聲的連續(xù)退化模型表達(dá)式為：

式中：f（x，y）為原始函數(shù)，g（x,y）為退化圖像，

為加性噪聲。第67頁(yè)/共94頁(yè)h(x,α，y，β)就是系統(tǒng)H的沖擊響應(yīng)。

也就是說(shuō)h(x,α，y，β)是系統(tǒng)H對(duì)坐標(biāo)為α，β處的沖激函數(shù)δ（x-α，y-β）的響應(yīng)。在光學(xué)中，沖激為一光點(diǎn)，所以h(x,α，y，β)又稱(chēng)為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）。第68頁(yè)/共94頁(yè)70Homework

5P256

6.逆濾波復(fù)原的基本原理是什么？它的主要難點(diǎn)是什么？如何克服？答：逆濾波復(fù)原法也叫做反向?yàn)V波法。基本原理如下：如果退化圖像為g(x,y)，原始圖像為f(x,y)，在不考慮噪聲的情況下，其退化模型用下面的式子表示第：69頁(yè)/共94頁(yè)71Homework

5在有噪聲的情況下，逆濾波原理可寫(xiě)成如下形式第70頁(yè)/共94頁(yè)72主要難點(diǎn)是u,v

平面上有些點(diǎn)或區(qū)域會(huì)產(chǎn)生H(u,v

)=0或H(u,v

)非常小的情況，在這種情況下，即使沒(méi)有噪聲，也無(wú)法精確恢復(fù)。解決的方法是逆濾波不是采用于u,v

的函數(shù)M(u,v

)。此時(shí)有Homework

51/H(u,是的v

f)(，x,y而)估是計(jì)值采，用另外是的一個(gè)關(guān)傅立葉變換。第71頁(yè)/共94頁(yè)73換句話說(shuō)，應(yīng)使在下述范圍內(nèi)來(lái)選擇5)2-6(的零點(diǎn)排除在此鄰域之的選擇應(yīng)該將外。Homework

5第72頁(yè)/共94頁(yè)74Homework

5P347

12.試對(duì)下圖作3×3的中值濾波處理，并寫(xiě)出處理結(jié)果（對(duì)圖像的邊界采用對(duì)稱(chēng)擴(kuò)充）。1171817111111511111115551177115551111115551811811511111811511811

1 1

第731頁(yè)/共594頁(yè)1

1

1

11

1

7

1

8

1

7

1

1Homework

5解：3×3的中值濾波處理：75第74頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5先對(duì)邊界進(jìn)行擴(kuò)充，再濾波圖像。邊界對(duì)稱(chēng)擴(kuò)充為：111718171111117181711111555111177111511111118155511111111555117711811511811111115118111111111115111111117181711117181711176第76頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5A=[117181711111151111111555117711555111111555181181151111181151181111151111117181711]B=medfilt2(A,"symmetric")%

If

PADOPT

is

"symmetric",

A

is%

symmetrically

extended

at

the

boundaries.77第77頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5B=11151511111155511111155511111155511111155511111115111111111111111111111111151511178第78頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5B=medfilt2(A,"zeros")%

If

PADOPT

is

"zeros",

A

is

padded%

with

zeros

at

the

boundaries.B=01111111011155511111155511111155511111155511111115111111111111111111111101111111079第79頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5B=medfilt2(A,"indexed")%

If

PADOPT

is%

"indexed",

A

is

padded

with

ones

if

it

is

double;

otherwise%

it

is

padded

with

zeros.B=11111111111155511111155511111155511111155511111115111111111111111111111111111111180第80頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5P347

13對(duì)上圖進(jìn)行3×3的均值濾波，并比較均值濾波和中值濾波的差異（只處理中間區(qū)域，不處理邊界，采用四舍五入取整）。解：3×3的均值濾波處理：myfilt

=

ones(3)/(3^2)K=imfilter(A,

myfilt,

‘symmetric’

)81第81頁(yè)/共94頁(yè)Homework

511718171111115111111155511771155511111155518118115111118115118111115111111718171182第82頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5K

=中間區(qū)域均值濾波為：122434221122444222224442222234322222343222224543232245432323343322233433233333333333333333332222223322222222333222223332212243422183第83頁(yè)/共94頁(yè)Homework

5由處理結(jié)果可看出，中值濾波可有效地去除脈沖型噪聲，而且對(duì)圖像的邊緣有較好的保護(hù)。均值濾波對(duì)抑制噪聲是有效的，其代價(jià)是給圖像帶來(lái)一定程度的模糊。84第84頁(yè)/共94頁(yè)Homework

6P317

6.對(duì)描繪子的基本要求是什么？有哪幾種常用的區(qū)域描繪子？答：對(duì)描繪子的基本要求是它們對(duì)圖像的大