數(shù)字圖像處理總復(fù)習(xí)

數(shù)字圖像處理總復(fù)習(xí)

景文博

長春理工大學(xué)探測與信息工程系除電磁波譜圖像外，按成像來源進(jìn)行劃分的話，常見的計算機(jī)圖像還包括：

、

、

三種類型。視網(wǎng)膜上有兩類光感知器：

、

；分別負(fù)責(zé)

和

功能。

和

兩種現(xiàn)象清楚說明了人所感覺的亮度并不是光強(qiáng)的簡單函數(shù)。寫出常用灰度變換方式中的三種：

、

和

。電磁波譜中彩色光所跨越的范圍大概是

到

nm。用于描述彩色光源性質(zhì)的三個基本量是：

、

和

。彩色的三基色是：

、

和

。顏料的三基色是：

、

和

。用于區(qū)分一種彩色與另外一種彩色的三個特征是：

、

和

。三種常用的顏色系（或模型）是：

、

和

。圖像壓縮模型中，源編碼器通常包括三個子模塊：

、

和

，分別負(fù)責(zé)消除

、

和

三種類型的數(shù)據(jù)冗余。列舉三種常用的變換編碼方法：

、

和

。目前，靜態(tài)圖形的事實(shí)壓縮標(biāo)準(zhǔn)是：

；視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有：

和

兩個系列。兩種最常用的形態(tài)學(xué)圖像處理操作是：

和

。三種常用的圖像象素點(diǎn)間距離測度是：

、

和

。灰度圖像分割通常是基于強(qiáng)度值的兩個屬性：

和

。復(fù)習(xí)習(xí)題庫：填空題復(fù)習(xí)習(xí)題庫：

簡答題1.將M幅圖像相加求平均可以起到消除噪聲的效果，用一個n×n的模板進(jìn)行平滑濾波也可以起到消除噪聲的效果，試比較這兩種方法的消噪效果。

將M幅圖像相加求平均利用了M幅圖像中同一位置的M個像素的

平均值，用一個n*n的模板進(jìn)行平滑濾波利用了同一幅圖像中的n*n個像素的平均值。因為參與的像素個數(shù)越多，消除噪聲的能力越強(qiáng)，所以如果M>n*n，則前者消除噪聲的效果較好，反之則后者消除噪聲的效果較好。2.圖像銳化與圖像平滑有何區(qū)別與聯(lián)系？

圖象銳化是用于增強(qiáng)邊緣，導(dǎo)致高頻分量增強(qiáng)，會使圖像清晰；圖象平滑用于去噪，對圖像高頻分量即圖像邊緣會有影響。都屬于圖象增強(qiáng)，改善圖像效果。3.比較均值濾波和中值濾波對圖像的椒鹽噪聲和高斯噪聲抑制過程中的優(yōu)勢，并說明其原因。

對于椒鹽噪聲，中值濾波效果比均值濾波效果好。其原因為：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)。中值濾波是選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來替代污染點(diǎn)的值，所以處理效果好。因為噪聲的均值不為0，所以均值濾波不能很好地去除噪聲點(diǎn)。對于高斯噪聲，均值濾波效果比中值濾波效果好。其原因是：高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點(diǎn)像素上。因為圖像中的每點(diǎn)都是污染點(diǎn)，所中值濾波選不到合適的干凈點(diǎn)。因為正態(tài)分布的均值為0，所以根據(jù)統(tǒng)計數(shù)學(xué)，均值可以消除噪聲。4.偽彩色增強(qiáng)和假彩色增強(qiáng)有何異同點(diǎn)？偽彩色增強(qiáng)是對一幅灰度圖象經(jīng)過三種變換得到三幅圖象，進(jìn)行彩色合成得到一幅彩色圖像；假彩色增強(qiáng)則是對一幅彩色圖像進(jìn)行處理得到與原圖象不同的彩色圖像；主要差異在于處理對象不同。相同點(diǎn)是利用人眼對彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特點(diǎn)，將目標(biāo)用人眼敏感的顏色表示。5.圖像幾何失真校正的主要步驟。（1）空間變換：對圖像平面上的像素進(jìn)行重新排列以恢復(fù)原空間關(guān)系；

（2）灰度插值：對空間變換后的像素賦予相應(yīng)的灰度值以恢復(fù)原位置的灰度值。6.梯度法與Laplacian算子檢測邊緣的異同點(diǎn)？梯度算子和Laplacian檢測邊緣對應(yīng)的模板分別為

-1-11111-411（梯度算子）（Laplacian算子）梯度算子是利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(diǎn)對應(yīng)于邊緣點(diǎn)；而Laplacian算子檢測邊緣是利用階躍邊緣灰度變化的二階導(dǎo)數(shù)特性，認(rèn)為邊緣點(diǎn)是零交叉點(diǎn)。相同點(diǎn)都能用于檢測邊緣，且都對噪聲敏感。7.畫出同態(tài)濾波的流程圖并簡述濾波過程。見書Ｐ１５１8.直方圖修正有哪兩種方法？二者有何主要區(qū)別于聯(lián)系？方法：直方圖均衡化和直方圖規(guī)定化。區(qū)別：直方圖均衡化得到的結(jié)果是整幅圖對比度的增強(qiáng)，但一些較暗的區(qū)域有些細(xì)節(jié)仍不太清楚，直方圖規(guī)定化處理用規(guī)定化函數(shù)在高灰度區(qū)域較大，所以變換的結(jié)果圖像比均衡化更亮、細(xì)節(jié)更為清晰。聯(lián)系：都是以概率論為基礎(chǔ)的，通過改變直方圖的形狀來達(dá)到增強(qiáng)圖像對比度的效果。9.數(shù)字圖像處理與PHOTOSHOP軟件的區(qū)別與聯(lián)系？

(1)ps是軟件，數(shù)字圖像處理是一門學(xué)科；

(2)ps是圖像到圖像，數(shù)字圖像處理是研究圖像到圖像，或者圖像到?jīng)Q策；

(3)ps是數(shù)字圖像處理的一個應(yīng)用，一個具體的分支。10.為何離散圖像的直方圖均衡化并不能產(chǎn)生完全平坦的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。由于數(shù)字圖像灰度級的離散性，直方圖均衡化時，會出現(xiàn)灰度級歸并現(xiàn)象，結(jié)果直方圖不會完全均勻，但趨于平坦。10.簡述一個圖像處理系統(tǒng)的基本組成及畫出方框示意圖。11.簡潔說明一下下面兩種灰度變換函數(shù)會對圖像產(chǎn)生什么效果。

12.圖像恢復(fù)與圖像增強(qiáng)的主要區(qū)別？

圖像恢復(fù)和圖像增強(qiáng)的主要區(qū)別是圖像增強(qiáng)主要是一個主觀過程，而圖像復(fù)原主要是一個客觀過程；圖像增強(qiáng)不考慮圖像是如何退化的，而圖像恢復(fù)需知道圖像退化的機(jī)制和過程等先驗知識。13.圖像分辨率與顯示分辨率有什么差別？在圖像的數(shù)字化過程中，影響圖像質(zhì)量的因素有哪些，是怎么影響的？

圖像分辨率是數(shù)字化圖像劃分圖像的像素密度，即單位長度內(nèi)的像素數(shù)，其單位是每英寸的點(diǎn)數(shù)DPI。顯示分辨率是把數(shù)字圖像在輸出設(shè)備（如顯示屏或打印機(jī)等）上能夠顯示的像素數(shù)目和所顯示像素之間的點(diǎn)距。影響圖像質(zhì)量的因素有兩方面：采樣分辨率和量化分辨率。采樣分辨率越高，圖像越清晰；量化分辨率越高，圖像層次越豐富。14.全彩色圖像和偽彩色圖像文件數(shù)據(jù)有什么差別？全彩色圖像：顏色數(shù)為1677萬，圖像深度為24位，每個像素顏色值的特點(diǎn)：位圖文件中不包含顏色索引表，每個像素的像素值由RGB分量組成，三種顏色值得結(jié)合直接確定圖像上的顏色。

偽彩色圖像：顏色數(shù)256，圖像深度為8位，每個像素顏色值的特點(diǎn)：位圖文件中包含顏色索引表，顏色索引表中彩色的RGB分量值不全相等，每個像素的像素值是顏色索引表的索引號。名詞解釋：1.灰度直方圖是指反映一幅圖像各灰度級像元出現(xiàn)的頻率。2.鄰域是指一個像元（x,y）的鄰近（周圍）像元形成的像元集合。即{（x+p,y+q）}p、q為任意整數(shù)。3.中值濾波是指將當(dāng)前像元的窗口（或鄰域）中所有像元灰度由小到大進(jìn)行排序，中間值作為當(dāng)前像元的輸出值。4.直方圖規(guī)定化是指將原圖象灰度直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而對圖象作修正的增強(qiáng)方法。５.空間坐標(biāo)的離散化叫做空間采樣，它確定了圖像的空間分辨率，稱為圖像采樣?；叶戎档碾x散化叫做灰度量化，它確定了圖像的幅度分辨率，稱為圖像量化。６.數(shù)字圖像是將一幅畫面在空間上分割成離散的點(diǎn)（或像元），各點(diǎn)（或像元）的灰度值經(jīng)過量化后用離散的整數(shù)來表示，形成計算機(jī)能處理的形式。７.圖像銳化是增強(qiáng)圖像的邊緣或輪廓８.一般反射變換是一個非奇異的線性變換接上一個平移變換。9.直方圖均衡化：把原始圖像的直方圖變換為均勻分布的形式，這樣就增加了像素灰度值的動態(tài)范圍，從而達(dá)到增強(qiáng)圖像整體對比度的效果。10.量化：是把采樣點(diǎn)上表示亮暗信息的連續(xù)量的離散化后，用數(shù)值來表示的，一般為整數(shù)。11.理想高通濾波器：一個二維理想高通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)滿足下列條件：

其中D(u,v)是從點(diǎn)(u,v)到頻率平面原點(diǎn)的距離，

。12.灰度圖像：是指每個像素信息由一個量化后的灰度級來描述的數(shù)字圖像?；叶葓D像中不包含彩色信息。計算：1.試給出把灰度范圍（0，10）變換為（10，15），把灰度范圍（10，20）移到（15，25），并把灰度范圍（20，30）壓縮為（25，30）的灰度變換公式（這里令原圖像為，變換后的圖像為）。２.設(shè)有一臺與高清晰度電視機(jī)等高的普通電視機(jī)接收分辨率為1920×1080的高清電視節(jié)目，分別計算采用全掃描格式和上下框格式時的分辨率。3.一個灰度級為10的圖像如下圖所示，按要求完成以下操作：1）計算并在直角坐標(biāo)系中繪制直方圖和累積直方圖。2）計算并在直角坐標(biāo)系中繪制均衡化后的直方圖。原圖像的灰度直方圖為：

[1,4,5,5,3,1,3,3,2,9];原圖像的概率分布直方圖為：

[1/36，4/36,5/36,5/36,3/36,1/36,3/36,3/36,2/36,9/36]；[0.0278，0.1111，0.1389，0.1389，0.0833，0.0278，0.0833，0.0833，0.0556，0.2500]；

其直方圖為：890763561984929942123412199377396923灰度等級0123456789原始直方圖0.02780.11110.13890.13890.08330.02780.08330.08330.05560.25累積直方圖0.02780.13890.27780.41670.50.52780.61110.69440.751取整擴(kuò)散0134455679映射關(guān)系0->01->12->33,4->45,6->57->68->79->9均衡直方圖0.02780.11110.13980.22220.11110.08330.05560.254.設(shè)一副8位灰階圖像的灰度值分布如下：計算其存儲其所需的內(nèi)存空間，并按行掃描的方法對其進(jìn)行可變行程長度編碼，計算編碼后的存儲空間和圖像的壓縮率。5.有一個灰度級為10的圖像如圖1，按要求做下面的操作1）在直角坐標(biāo)系中繪制圖1的直方圖；2）應(yīng)用3*3矩陣對圖1進(jìn)行中值濾波，畫出圖像平滑后的圖像（只對圖1中心4*4矩陣處理，邊界像素填0）；3）用如圖2的拉普拉斯算子對圖1進(jìn)行銳化，畫出處理后圖像（只對圖1中心4*4矩陣處理，邊界像素填0）；4）以灰度為5對圖1閾值分割，畫圖分割后的圖像（大于等于閾值的像素用黑色表示，小于閾值白色表示）；8907635615840290421234121893773965230-10-14-10-106.下列是一幅圖像某一行中連續(xù)8個像元灰度值，采用1×3窗口對該行分別進(jìn)行移動平均法和中值濾波法處理，計算輸出結(jié)果。

…0，1，0，1，6，6，5，6…參考答案：

…0，0，0，2，2，6，6，4…

…0，0，0，6，6，6，5…7.在串行通信中，常用波特率描述傳輸?shù)乃俾剩欢x為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特數(shù)。串行通信中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菐?，也稱字符。假如一幀數(shù)據(jù)由一個起始比特位、8個信息比特位和一個結(jié)束比特位構(gòu)成。根據(jù)以上概念，請問：（1）如果要利用一個波特率為56Kbps的信道來傳輸一幅大小為1024×1024、256級灰度的數(shù)字圖像需要多長時間？（2）如果是用波特率為750Kbps的信道來傳輸上述圖像，所需時間又是多少？（3）如果要傳輸?shù)膱D像是512×512的真彩色圖像（顏色數(shù)目是32位），則分別在上面兩種信道下傳輸，各需要多長時間？(1)1024×1024，8位灰度的圖像其數(shù)據(jù)量為1024×1024×(8＋2)=10485760位因此對于56k的數(shù)據(jù)鏈路，需要傳輸時間：1024×1024×(8＋2)/56000＝187.25秒(2)對于750k的數(shù)據(jù)鏈路，需要傳輸時間：1024×1024×(8＋2)/750000＝14秒8.下列是一幅圖像某一行中連續(xù)8個像元灰度值，采用1×3窗口對該行分別進(jìn)行移動平均法和中值濾波法處理，計算輸出結(jié)果。

…0，1，0，1，6，6，5，6…參考答案：

…0，0，0，2，2，6，6，4…

…0，0，0，6，6，6，5…9（1）一幅768×576，256個灰度級的圖像需要多少bit？（2）一幅640×480的32bit真彩圖像的容量為多少bit？10如下圖所示256×256的二值圖像（白為1，黑為0），其中的白條是7像素寬，210像素高。兩個白條之間的寬度是17像素，當(dāng)應(yīng)用下面的方法處理時圖像的變化結(jié)果（按最靠近原則仍取0或1）是什么？（圖像邊界不考慮）（1）3×3的鄰域平均濾波。（2）5×5的鄰域平均濾波。（3）7×7的鄰域平均濾波。11某視頻圖像為每秒30幀，每幀大小為512×512，32位真彩色?，F(xiàn)有40GB的可用硬盤空間，可以存儲多少秒的該視頻圖像？若采用隔行掃描且壓縮比為10的壓縮方法，又能存儲多少秒的該視頻圖像？12已知一圖像為，現(xiàn)用模板對其進(jìn)行卷積操作，給出與圖像尺寸一致的結(jié)果。13使用中值濾波對下面圖像進(jìn)行濾波：11187427232553333255333325564632554558234678選擇：1.下列算法中屬于圖像去噪方法的是：()A.梯度銳化B.中值濾波C.傅立葉變換D.二值化2.電話會議中常用的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)為()A.H.261B.J2KC.JpegD.Mpeg３.下列不屬于標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式的是：()A.BMPB.JPEGC.WAVD.GIF４.像素間距離計算最為準(zhǔn)確的是：()A.歐氏距離B.棋盤距離C.城區(qū)距離D.Minkowski距離５.下列算法中能夠去除噪聲的方法是：()A.灰度線性變換B.二值化C.傅立葉變換D.中值濾波５.下列算法中屬于圖像平滑處理的是：()A.Hough變換法B.狀態(tài)法C.高通濾波D.中值濾波６.下列算法中屬于圖像銳化處理的是：()A.局部平均法B.平滑濾波法C.高通濾波D.中值濾波７.下列圖像邊緣增強(qiáng)算子中對方向最不敏感的是：()

A.Laplacian算子B.Prewitt算子C.Roberts算子D.梯度算子８.下列變換中基于圖像統(tǒng)計特性的變換是：()A.傅立葉變換B.離散余弦變換C.霍特林變換D.小波變換９.下列算法中屬于頻域圖像增強(qiáng)的是：()A.均值濾波B.直方圖均衡C.中值濾波D.同態(tài)濾波１０.下列模型主要應(yīng)用于彩色打印機(jī)的是：()

A.RGB模型B.HSI模型C.CMY模型D.YUV模型１１.采用模板主要檢測____方向的邊緣。()

A.水平B.45

C.垂直D.135

１２.下列算子中利用邊緣灰度變化的二階導(dǎo)數(shù)特性檢測邊緣的是：()

A.Hough變換B.Sobel算子C.Laplacian算子D.Roberts算子１３.下列算法中屬于圖像分割的方法是：()A.梯度銳化B.閾值化C.FFT變換D.空域濾波１４.屬于無約束的圖像恢復(fù)算法是：()

A.逆濾波B.維納濾波

C.最小平方恢復(fù)

D.點(diǎn)擴(kuò)散解卷法１５.對一幅256

256像元的圖像,其灰度分辨率為256級，在計算機(jī)內(nèi)存中，占據(jù)的空間大小為：()

A.64KBB.65KBC