圖像處理復(fù)習(xí)題

一．名詞解釋（20=4*5）?1.數(shù)字圖像：一副圖像可以定義為一種二維函數(shù)f（x,y），其中x、y是空間坐標(biāo)，而f在任意一對坐標(biāo)（x、y）處的幅度稱為該點處的圖像的亮度和灰度，當(dāng)x、y和f的幅值都是有限的離散值時，該圖像為數(shù)字圖像。?2.什么是信噪比？信號強度與同步發(fā)出的噪音強度之間的比率稱為信噪比。?3.直方圖：表達數(shù)字圖像處理中的每一灰度級與其出現(xiàn)的概率間的記錄關(guān)系。橫坐標(biāo)表達灰度級，縱坐標(biāo)表達頻數(shù)?！队涗浢恳环N像素灰度級的個數(shù)》4.灰度直方圖：將數(shù)字圖像中的所有像素，按照灰度值的大小，記錄其所出現(xiàn)的頻率（直方圖上的一種點：圖像中存在的等于某個灰度值的像素點的個數(shù)的多少）*5.連通的定義：對于具有值V的像素p和q,假如q在集合N8(p)中,則稱這兩個像素是8-連通的。6.中值濾波：中值濾波是指將目前像元的窗口（或領(lǐng)域）中所有像元灰度由小到大進行排序，中間值作為目前像元的輸出值。7.像素的鄰域：鄰域是指一種像元（x，y）的鄰近（周圍）形成的像元集合。即{（x=p,y=q）}p、q為任意整數(shù)。像素的四鄰域：像素p(x,y)的4-鄰域是:(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)8.無失真編碼:無失真編碼是指壓縮圖象經(jīng)解壓可以恢復(fù)原圖象，沒有任何信息損失的編碼技術(shù)。9.直方圖均衡化：直方圖均衡化就是通過變換函數(shù)將原圖像的直方圖修正為平坦的直方圖，以此來修正原圖像之灰度值。10.采樣：對圖像f(x,y)的空間位置坐標(biāo)（x,y）的離散化以獲取離散點的函數(shù)值的過程稱為圖像的采樣。11.量化：把采樣點上對應(yīng)的亮度持續(xù)變化區(qū)間轉(zhuǎn)換為單個特定數(shù)碼的過程，稱之為量化，即采樣點亮度的離散化。12.灰度圖像：指每個像素的信息由一種量化的灰度級來描述的圖像，它只有亮度信息，沒有顏色信息。13.色度:一般把色調(diào)和飽和度通稱為色度，它表達顏色的類別與深淺程度。14.圖像銳化：是增強圖象的邊緣或輪廓?！秷D像的平滑》15.直方圖規(guī)定化（匹配）:用于產(chǎn)生處理后有特殊直方圖的圖像的措施16.數(shù)據(jù)壓縮：指減少表達給定信息量所需的數(shù)據(jù)量。二．簡答題（20=5×4）1.圖像銳化濾波的幾種措施。答：（1）直接以梯度值替代；（2）輔以門限判斷；（3）給邊緣規(guī)定一種特定的灰度級；（4）給背景規(guī)定灰度級；（5）根據(jù)梯度二值化圖像。2.偽彩色增強和真彩色增強有何異同點。答：偽彩色增強是將一幅灰度圖像變換為彩色圖像，從而將人眼難以辨別的灰度差異變換為極易辨別的色彩差異。它實質(zhì)上只是一種圖像的著色過程，是一種灰度到彩色的映射技術(shù)。而真彩色增強則是對原始圖像自身所具有的顏色進行調(diào)整，是一種彩色到彩色的映射過程。*3.圖像編碼（壓縮）基本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余體既有哪幾種體現(xiàn)形式？答：表達圖像需要的大量數(shù)據(jù)是高度有關(guān)的，或者說存在冗余信息，去掉這些冗余信息后可以有效壓縮圖像，同步又不會損害圖像的有效信息。冗余：空間冗余、時間冗余、視覺冗余、信息熵冗余、構(gòu)造冗余和知識冗余。4.什么是中值濾波及其他的原理？中值濾波是基于排序記錄理論的一種能有效克制噪聲的非線性信號處理技術(shù)，基本原理是把數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點的值用該點的一種鄰域中各點值的中值替代，讓周圍的像素值靠近的真實值，從而消除孤立的噪聲點。特點：是一種非線性的圖像平滑法，它對脈沖干擾級椒鹽噪聲的克制效果好，在克制隨機噪聲的同步能有效保護邊緣少受模糊。5、什么是直方圖均衡化？答：將原圖象的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖象。圖象均衡化處理后，圖象的直方圖是平直的，即各灰度級具有相似的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級具有均勻的概率分布，圖象看起來就更清晰了。*6、圖像增強的目的是什么？答：圖像增強目的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應(yīng)用場所，有目的地強調(diào)圖像的整體或局部特性，將本來不清晰的圖像變得清晰或強調(diào)某些感愛好的特性，擴大圖像中不一樣物體特性之間的差異，克制不感愛好的特性，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強圖像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析的需要。?7、圖像壓縮質(zhì)量的評價措施？答：分為主觀評價和客觀評價。主觀評價需要人的參與，能直接反應(yīng)人眼的感受?？陀^評價措施用恢復(fù)圖像偏離原始圖像的誤差來衡量恢復(fù)圖像的質(zhì)量。常用的客觀評價指標(biāo)有均方差和峰值信噪比。8、圖像銳化與圖像平滑有何區(qū)別與聯(lián)絡(luò)？答：區(qū)別：圖像銳化是用于增強邊緣，導(dǎo)致高頻分量增強，會使圖像清晰；圖像平滑用于消除圖像噪聲，不過也輕易引起邊緣的模糊。聯(lián)絡(luò)：都屬于圖像增強，改善圖像效果。*9.平滑和銳化濾波器的異同及聯(lián)絡(luò)？答：同：都能減弱或消除傅葉空間的某些分量，而不影響或較少影響其他分量，從而到達增強某些頻率分量的效果。異：平滑減弱或消除傅葉空間的高頻分量，到達了增強低頻分量、平滑圖像細(xì)節(jié)的效果；銳化減弱或消除傅葉空間的低頻分量，到達了增強高頻分量、銳化圖像細(xì)節(jié)的效果。聯(lián)絡(luò)：兩者效果相反，互為補充，從原始圖像中減去平滑濾波器的成果得到銳化濾波器的效果，反之亦然。10、圖像增強時，平滑和銳化有哪些實現(xiàn)措施？答：平滑的實現(xiàn)措施：鄰域平均法，中值濾波，多圖像平均法，頻域低通濾波法。銳化的實現(xiàn)措施：微分法，高通濾波法。*11.圖像空域增強與頻域增強的基本原理答：頻域增強是指在圖像的頻率域內(nèi)，對圖像的變換系數(shù)（頻率成分）直接進行運算，然后通過傅里葉逆變換以獲得圖像的增強效果?？沼蛟鰪娛窃趫D像上直接進行數(shù)據(jù)運算，基本上是以灰度映射變換的。*12.頻域增強與空域增強有何不一樣答：空域增強是在圖像上直接進行數(shù)據(jù)運算，常見的處理措施有：線性拉伸、直方圖均衡化等。頻域增強重要有基于傅里葉變換的算法、基于小波變換的算法等。兩者在圖像增強時都已產(chǎn)生“振鈴”現(xiàn)象。*13.高通濾波與低通濾波有何特點？答：低通濾波器容許低頻信號通過，但減少頻率高于截止頻率的信號的通過。對于不一樣濾波器而言，每個頻率的信號的減弱程度不一樣。高通濾波器是去掉信號中不必要的低頻成分，去掉低頻干擾的濾波器。高通濾波器和低通濾波器常常成對出現(xiàn)，無論哪一種，都是為了把一定的聲音頻率送到應(yīng)當(dāng)去的單元。*14.什么叫同態(tài)濾波？有何特點？答：同態(tài)濾波是一種在頻域中對圖像同步進行圖像對比度增強和壓縮圖像亮度范圍的濾波措施。同態(tài)濾波可以使圖像處理符合人眼對于亮度響應(yīng)的非線性特性，防止了直接對圖像進行傅里葉變換處理的失真。*15.在圖像變換編碼中為何要對圖像進行分塊？簡述DCT編碼的原理及基本過程？答：為了提高壓縮效率，考慮到局部子塊中圖像的有關(guān)性強的事實，一般會將圖像提成8*8的子塊，對每個子塊獨立的進行DCT變換。16.圖像增強與圖像復(fù)原的聯(lián)絡(luò)與區(qū)別？答：（1）兩者的目的都是為了改善圖像的質(zhì)量。（2）圖像增強不考慮圖像是怎樣退化的，而是試圖采用多種技術(shù)來增強圖像的視覺效果。因此，圖像增強可以不顧增強后的圖像與否失真，只要看得舒適就行。（3）而圖像復(fù)原就完全不一樣，需懂得圖像退化的機制和過程等先驗知識，據(jù)此找出一種對應(yīng)的逆處理措施，從而得到復(fù)原的圖像。（4）假如圖像已退化，應(yīng)先作復(fù)原處理，再作增強處理17.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？答：在HIS模型中亮度分量與色度分量是分開的；2、色調(diào)與飽和度的概念與人的感知聯(lián)絡(luò)緊密。18.圖像復(fù)原和圖像增強的重要區(qū)別是：答：圖像增強重要是一種主觀過程，而圖像復(fù)原重要是一種客觀過程；圖像增強不考慮圖像是怎樣退化的,而圖像復(fù)原需懂得圖像退化的機制和過程等先驗知識19.簡述直方圖均衡化的基本原理。答：直方圖均衡化措施的基本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進行展寬，而對像素個數(shù)少的灰度級進行縮減。從而到達清晰圖像的目的。由于灰度分布可在直方圖中描述，因此該圖像增強措施是基于圖像的灰度直方圖。直方圖均衡化是將原圖象的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖象。圖象均衡化處理后，圖象的直方圖是平直的，即各灰度級具有相似的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級具有均勻的概率分布，圖象看起來就更清晰了。直方圖均衡化實質(zhì)上是減少圖象的灰度級以換取對比度的加大。在均衡過程中，本來的直方圖上頻數(shù)較小的灰度級被歸入很少幾種或一種灰度級內(nèi)，故得不到增強。若這些灰度級所構(gòu)成的圖象細(xì)節(jié)比較重要，則需采用局部區(qū)域直方圖均衡。對離散圖像的直方圖均衡化是不能產(chǎn)生完全平坦的直方圖的。理由是：（1）直方圖是近似概率密度函數(shù)，（2）簡并現(xiàn)象的存在使處理的灰度級總是要減少的，這是像素灰度有限的必然成果。均衡化只是近似的，其成果只能是產(chǎn)生近似均勻的直方圖。對一副圖像進行直方圖均衡化處理，然后在進行一次直方圖均衡化處理，成果不會發(fā)生變化。理由是：（1）對于不一樣的圖像，只要具有相似的灰度分布狀況，其對應(yīng)的灰度直方圖是一致的；（2）任意一副圖像均有唯一的與其對應(yīng)的一種灰度直方圖。對一副灰度級為2的n次方且已經(jīng)直方圖均衡化的圖像能否用變長編碼措施進行壓縮？效果怎樣？答：能。由于直方圖均衡化并不能消除圖像中的冗余信息和不相干信息。假如均衡化過程中沒有發(fā)生灰度合并，則壓縮效率與均衡化無關(guān);假如發(fā)生了灰度合并，則壓縮效率會有所提高。簡述梯度法與Laplacian算子檢測邊緣的異同點？答：梯度算子和Laplacian檢測邊緣對應(yīng)的模板分別為（梯度算子）（Laplacian算子）梯度算子是運用階躍邊緣灰度變化的一階導(dǎo)數(shù)特性，認(rèn)為極大值點對應(yīng)于邊緣點；而Laplacian算子檢測邊緣是運用階躍邊緣灰度變化的二階導(dǎo)數(shù)特性，認(rèn)為邊緣點是零交叉點。（2分）相似點都能用于檢測邊緣，且都對噪聲敏感。21.對于椒鹽噪聲，為何中值濾波效果比均值濾波效果好？答：椒鹽噪聲是復(fù)制近似相等但隨機分布在不一樣的位置上，圖像中又潔凈點也有污染點。中值濾波是選擇合適的點來替代污染點的值，因此處理效果好。由于噪聲的均值不為0，因此均值濾波不能很好地清除噪聲。22.什么是區(qū)域？什么是圖像分割？答：區(qū)域可以認(rèn)為是圖像中具有互相連通、一致屬性的像素集合。圖像分割時把圖像提成互不重疊的區(qū)域并提取出感愛好目的的技術(shù)。23.什么是圖像運算？詳細(xì)包括哪些？答：圖像的運算是指以像素點的幅度值為運算單元的圖像運算。這種運算包括點運算、代數(shù)運算和幾何運算。*24.圖像退化（為何要恢復(fù)）答：（1）圖像的退化是指圖像在形成、傳播和記錄過程中，由于成像系統(tǒng)、傳播介質(zhì)和設(shè)備的不完善，使圖像的質(zhì)量變壞。（2）圖像復(fù)原就是要盡量恢復(fù)退化圖像的本來面目，它是沿圖像退化的逆過程進行處理。（3）圖像退化的數(shù)學(xué)模型為：g(x,y)=f(x,y)*h(x,y)+n(x,y)

經(jīng)典的圖像復(fù)原定義：是根據(jù)圖像退化的先驗知識建立一種退化模型，以此模型為基礎(chǔ)，采用多種逆退化處理措施進行恢復(fù)，得到質(zhì)量改善的圖像。**圖像復(fù)原過程如下：找退化原因→建立退化模型→反向推演→恢復(fù)圖像?25、簡述預(yù)測編碼中無損編碼和有損編碼兩者的異同？答：同：通過僅提取每個象素中的新增信息并對它們編碼，來消除象素間的冗余。異：無損壓縮編碼包括預(yù)測和編碼兩個過程，有損壓縮編碼是在此基礎(chǔ)上多了一種量化器，并由其決定壓縮比和失真量。無損編碼是可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)可以完全恢復(fù)本來的圖像，信息沒有丟失。有損編碼是不可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)無法完全恢復(fù)本來的圖像，信息有一定損失。26、理想低通濾波器缺陷？答：會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的模糊和振鈴現(xiàn)象，半徑越小，模糊和振鈴越明顯，平滑效果也越差。振鈴原因：時域圖，頻域圖，旁瓣圍繞橫坐標(biāo)震動，因此。27、JPEG在哪個環(huán)節(jié)上壓縮了圖像的冗余信息？答：量化減少了數(shù)據(jù)間冗余，編碼減少了信息熵冗余?！鵍PEG編碼：原圖→子圖分割→DCT正交變換→量化器→熵編碼器→壓縮圖像25、Huffman編碼的特點？答：①碼字不唯一②實時硬件實現(xiàn)很復(fù)雜，并且在抗誤碼能力方面也比較差③依賴于信源的記錄特性，應(yīng)用受到限制④只能用近似的整數(shù)位來表達單個符號，而不是理想的小數(shù)，因此Huffman編碼無法到達最理想的壓縮效果。26、幾種邊緣檢測算子的優(yōu)缺陷？答：①Roberts算子：邊緣定位精度高，但輕易丟失一部分邊緣，不具有克制噪聲的能力。該算子對具有陡峭邊緣且含噪聲少的圖像效果很好。②Sobel算子和tt算子：對圖像先進行加權(quán)平滑處理，因此對噪聲有一定的克制能力，檢測出的邊緣輕易出現(xiàn)多像素寬度。③拉普拉斯算子：對圖像中的階躍型邊緣點定