圖像處理課后答案

2023年數(shù)字圖像處理根本概念圖像平滑、圖象分割的英文及定義。答：圖像平滑ImageSmoothing一個象素到其相鄰象素的灰度變化平滑。圖像分割I(lǐng)mageSegmentation按一定的規(guī)那么將圖像劃分成假設(shè)干有意義的區(qū)域。DPI、CCD、LPI、BinaryImage的中文及含義。答：DPI：dotperinch打印分辨率，每英寸所打印的點(diǎn)數(shù)或線數(shù)，用來表示打印機(jī)打印分辨率。這是衡量打印機(jī)打印精度的主要參數(shù)之一。CCD是ChargeCoupledDevice電荷耦合器件的縮寫，一種半導(dǎo)體裝置，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。LPI：lineperinch.垂直分辨率，指步進(jìn)馬達(dá)的最小步距。BinaryImage：二值圖像，指只有黑白兩個灰度級的圖像。中值濾波、均值濾波的英文、定義和它們在速度、效果上的區(qū)別。答：中值濾波MedianFilter對于一個滑動窗口內(nèi)N×M個像素按灰度級排序，用處于中間位置象素的灰度級來代替窗口中心象素原來的灰度級。均值濾波AverageFilter對于一個滑動窗口內(nèi)的各象素的灰度級求平均值、用該均值來代替窗口中心象素的原灰度級。區(qū)別：1〕中值濾波計算復(fù)雜度非常高(因?yàn)榕判?，執(zhí)行速度慢，濾波前后圖像的亮度發(fā)生改變(但非常接近)，不容易造成圖像模糊，具有非常好的抗噪性能，中值濾波能夠在抑制隨機(jī)噪聲的同時不使邊緣模糊。2〕均值濾波執(zhí)行速度快，濾波前后圖像的亮度不變，容易造成圖像模糊，實(shí)質(zhì)上在求平均值的過程中，噪聲的灰度值也代入了均值中，從而向周圍擴(kuò)散，導(dǎo)致圖像模糊，邊緣不清晰。圖像分析、圖像處理、圖形學(xué)的英文及其區(qū)別答：圖像分析ImageAnalysis圖像處理ImageProcessing圖形學(xué)ComputerGraphics區(qū)別：圖像處理是對圖像進(jìn)行一系列的操作以到達(dá)預(yù)期目的的技術(shù)。圖像分析主要是對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和測量，以獲得它們的客觀信息從而建立對圖像和目標(biāo)的描述。計算機(jī)圖形學(xué)試圖從非圖像形式的數(shù)據(jù)描述來生成逼真的圖像。比擬NTSC和PAL的不同.答：NTSC：NationalTelevisionSystemCommittee，NTSC制式由美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會指定的彩色電視播送標(biāo)準(zhǔn)。NTSC制電視的供電頻率為60Hz，場頻為每秒60場，幀頻為每秒30幀，掃描線為525行，圖像信號帶寬為6.2MHz。這種制式的色度信號調(diào)制特點(diǎn)為平衡正交調(diào)幅制，即包括了平衡調(diào)制和正交調(diào)制兩種，雖然解決了彩色電視和黑白電視播送相互兼容的問題，但是存在相位容易失真、色彩不太穩(wěn)定的缺點(diǎn)。PAL：PhaseAlternatingLine逐行倒相。PAL制電視的供電頻率為50Hz、場頻為每秒50場、幀頻為每秒25幀、掃描線為625行、圖像信號帶寬分別為4.2,5.5,5.6MHz。PAL制對相位失真不敏感，圖像彩色誤差較小，與黑白電視的兼容也好，但PAL制的編碼器和解碼器都比NTSC制的復(fù)雜。弄清Frame,field,Palette等概念.答：Frame：幀，即一幅圖像，是構(gòu)成活動圖象最小單元。Field：電視將圖象分成兩個半幅的圖像，一先一后地顯現(xiàn)，一般使用隔行掃描方式，將一幀電視畫面分成奇數(shù)場和偶數(shù)場兩次掃描。Palette：調(diào)色盤是在圖形輸出設(shè)備上可用的顏色范圍。直方圖均衡化的英文、原理和定義。答：直方圖均衡化HistogramEqualize原理：根據(jù)熵理論可知當(dāng)H[0],H[1]…,H[n-1]相等時，圖像信息量最大均衡化的目的是使每個Hi都相等，即把原始圖的直方圖變換為均勻分布的形式，這樣就增加了象素值的范圍，增強(qiáng)了圖像的比照效果。定義：原始圖像的灰度直方圖從比擬集中的某個灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布。邊緣檢測的英文、定義、邊緣模型及常用算子。答：邊緣檢測EdgeDetection定義：通過一定的算法尋求圖像中的邊緣點(diǎn)。邊緣模型：屋頂狀邊緣：一階導(dǎo)數(shù)過零點(diǎn)，二階導(dǎo)數(shù)最小值；階躍邊緣：一階導(dǎo)數(shù)最大值，二階導(dǎo)數(shù)過零點(diǎn)。常用算子：梯度算子，羅伯特算子，索伯算子，二階微分算子——過零點(diǎn)檢測〔拉普拉斯算子，馬爾-希爾德累思算子，沈俊算子，坎尼算子〕過零點(diǎn)檢測。象素和查找表的英文、定義和查找表的特點(diǎn)。答：像素：Pixel像素定義是由Picture(圖像)和Element(元素)這兩個單詞的字母所組成的，是用來計算數(shù)碼影像的一種單位。查找表LUT特點(diǎn)：以空間換時間。圖像增強(qiáng)的英文、定義與常用方法。答：圖像增強(qiáng)ImageEnhancement定義：圖像增強(qiáng)是指對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、比照度、亮度等進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或鋒利化，以便于觀察或進(jìn)一步分析處理。其手段無非是突出有價值的信息，抑止無用信息。常用方法：基于點(diǎn)運(yùn)算(空域)的方法，基于鄰域運(yùn)算(空域)的方法，基于變換域(頻域)的方法等。圖像工程的三個層次及其在數(shù)據(jù)量和語義上的特點(diǎn)答：圖像工程根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同可分為3個層次：圖像處理、圖像分析和圖像理解。A：圖像處理ImageProcessingA1圖像采集與獲取(成像方法、攝像機(jī)校正等)AcquirementandSamplingA2圖像重建〔從攝影機(jī)重建圖像〕(Restoration)A3圖像變換、濾波、增強(qiáng)、恢復(fù)或復(fù)原等。Transform,Filtering,Enhancement,Recovery. A4圖像壓縮編碼〔色算法研究、國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)等〕Compression,CodingB：圖像分析ImageAnalysisB1邊緣檢測、圖像分割EdgeDetection、SegmentationB2目標(biāo)表達(dá)、描述、測量Expression、Description、MeasurementB3目標(biāo)形狀、紋理、空間、運(yùn)動等的分析B4〔2-D〕目標(biāo)識別、分類和提取C：圖像理解ImageUnderstandingC1(序列、立體)圖像(特征點(diǎn))匹配C23-D建模、客觀場景恢復(fù)C3圖像理解數(shù)據(jù)量從低到高是：圖像理解，圖像分析，圖像處理。語義從低層到高層是：圖像處理，圖像分析，圖像理解。上網(wǎng)查找CCD攝像機(jī)、CMOS攝像機(jī)、快球等術(shù)語。答：CCD攝像機(jī):即以CCD技術(shù)為核心的攝像機(jī)，CCD是ChargeCoupledDevice(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點(diǎn)。CMOS攝像機(jī)：即以CMOS技術(shù)為核心的攝像機(jī)，CMOS稱為“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體〞，CMOS攝像機(jī)的光譜敏感范圍在近紅外線段比可見光的靈敏度高出5～6倍，更適合在夜間進(jìn)行隱蔽觀察。快球：高速球型攝像機(jī)〔一體化快球〕，快球是高速球的簡稱。高速球的轉(zhuǎn)速在120°/s以上。而從功能上來講，高速球必須具備快速旋轉(zhuǎn)功能，水平旋轉(zhuǎn)速度最高可達(dá)360度/秒，垂直旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)90度/秒，能設(shè)定預(yù)置位，并能通過觸外部報警和預(yù)置位實(shí)現(xiàn)報警聯(lián)動，有OSD菜單顯示功能。上網(wǎng)查找圖像處理、圖象處理、圖像測量、圖像識別、體視等術(shù)語。答：圖像處理：用計算機(jī)對圖像進(jìn)行分析，以到達(dá)所需結(jié)果的技術(shù)，通常處理的是人或物的圖、畫、相等。圖象處理：將獲得的圖像通過一定的算法轉(zhuǎn)換為輪廓線條構(gòu)成的矢量圖。圖像測量：用CCD攝取被測物體，通過圖像處理方法提取圖像有用特征并完成測量的方法。圖像識別：對經(jīng)過圖像處理后的圖像進(jìn)行分類，確定類別名稱，它可在分割的根底上選擇需要提取的特征，并對某些參數(shù)進(jìn)行測量，再提取這些特征；最后根據(jù)測量結(jié)果作分類。體視：利用高維結(jié)構(gòu)的低維信息對其高維結(jié)構(gòu)自身進(jìn)行重建、理論建模或仿真建模以及定量表述的理論、方法、測試技術(shù)及軟硬件研究。圖像獲取設(shè)備大致包括哪兩種，它們分別采用什么方式與計算機(jī)接口？答：圖像獲取設(shè)備攝像機(jī)：〔1〕模擬攝像機(jī)+專業(yè)圖像卡〔2〕模擬攝像機(jī)+多媒體卡〔3〕數(shù)字?jǐn)z像機(jī)+USB接口〔4〕數(shù)字?jǐn)z像機(jī)+IEEE1394接口〔或接口卡〕〔5〕高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)+專業(yè)的數(shù)字接口卡〔RS644、CameraLink〕〔6〕高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)+千兆網(wǎng)口掃描儀：〔1〕掃描儀+并口〔2〕掃描儀+SCSI卡〔3〕掃描儀+USB接口〔4〕掃描儀+1394接口〔或接口卡〕如何認(rèn)識高斯模糊和高斯平滑以及尺度等概念？答：高斯模糊是指根據(jù)高斯曲線為像素加權(quán)，有選擇地模糊圖像。高斯平滑是指在做濾波處理時按高斯函數(shù)來構(gòu)造模板，進(jìn)而除去圖像噪聲。尺度，即高斯函數(shù)中所用的ó，其意義為模板的覆蓋范圍。圖象平滑的直觀依據(jù)是什么？不同的平滑方法是如何看待噪音？并使用了何種改良以盡量降低其對邊緣的模糊？對于平滑的快速性和邊緣保持，你有何見解？答：圖象平滑的直觀依據(jù)是圖象相鄰象素之間的變化的連續(xù)性，即控制灰度級的突然變大或變小。圖象平滑方法有空域法和頻域法兩大類，主要有鄰域平均、低通濾波、多圖象平均等方法。在空域算法中將噪音看作灰度值躍變的象素，在頻域算法中將噪音看作圖象信號的高頻分量。在空域算法中，采用超限平滑〔即閾值法〕、加權(quán)平均和K個鄰點(diǎn)平均法可減少由于領(lǐng)域平均所產(chǎn)生的邊緣和細(xì)節(jié)的模糊效應(yīng)；在頻域算法中，主要是讓信號的低頻局部通過，阻截屬于高頻局部的噪聲信號。顯然，在減少隨機(jī)噪聲點(diǎn)影響的同時，由于圖象邊緣局部也處在高頻局部，平滑過程將會導(dǎo)致邊緣模糊化。不同低能濾波器對圖象的模糊程度不同。對于領(lǐng)域平均的中值濾波平滑算法，領(lǐng)域的窗口大小嚴(yán)重影響平滑速度，窗口越小，速度越快，平滑效果稍差，但有利于邊緣保持；均值濾波速度比中值濾波要快，但模糊現(xiàn)象嚴(yán)重。因此說對于平滑的快速性和邊緣保持是一個兩難的狀況。論述邊緣提取的直觀依據(jù)是什么？在研究中，邊緣有幾種類型？眾多的邊緣提取方法是如何對邊緣建立模型來表示邊緣，并基于所建模型怎樣提取邊緣？答：邊緣提取的直觀依據(jù)是邊緣點(diǎn)，邊緣點(diǎn)是指其周圍象素的灰度有階躍變化(stepedge)或屋頂狀變化(roofedge)的象素。邊緣有兩種類型，即屋頂狀邊緣和階躍邊緣。一種方法是用差分代替求導(dǎo)，當(dāng)某點(diǎn)倒數(shù)值大于一特定值Threshold時，判定其為邊緣，梯度算子〔Gradient〕，羅伯特算子〔Roberts〕，索伯算子〔Sobel〕屬于這一類算法。另一種方法是求二階微分，其倒數(shù)過零點(diǎn)為邊緣點(diǎn)，過零點(diǎn)算子〔Marr-Hildreth算子〕屬于這類方法。對于屋頂狀邊緣，一階方向?qū)?shù)過零點(diǎn)處或二階方向?qū)?shù)取極值處即為邊緣點(diǎn)；對階躍型邊緣，一階方向?qū)?shù)取極值處或二階方向?qū)?shù)過零點(diǎn)處即為邊緣點(diǎn)。二、經(jīng)典算法使用c言語求一幅圖像的亮度和比照度(提示：先求直方圖)答：//求直方圖unsignedlonghist[256];unsignedlong*pCur=pImg,*pEnd=pImg+ImgSize;memset(hist,0,sizeof(unsignedlong)*256);for(pCur<pEnd;;)hist[*(pCur++)]++;//求亮度for(g=sum=0;g<256;g++)sum+=g*hist[g];brightness=1.0*sum/imgSize;//求比照度for(g=sum=0;g<256;g++)sum+=(g-brightness)*(g-brightness)*hist[g];contrast=sqrt(sum/imgSize);使用c言語求一幅圖像的亮度最大值、最小值和中值(提示：先求直方圖)答：//求直方圖unsignedlonghist[256];unsignedlong*pCur=pImg,*pEnd=pImg+ImgSize;memset(hist,0,sizeof(unsignedlong)*256);for(pCur<pEnd;;)hist[*(pCur++)]++;//求圖像中的最大亮度for(g=255;g>=0;g--)if(hist[g])break;maxGray=g;//求圖像中的最小亮度for(g=0;g<256;g++)if(hist[g])break;minGray=g;//求圖像中的亮度中值方法一：for(g=sum=0;g<256;g++){sum+=hist[g];if(sum>=ImgSize/2)break;}medGray=g;方法二：〔比一精準(zhǔn)〕medGray=(ImgSize+1)/2;for(intN1=0,g=0;N1<medGray;g++)N1+=hist[g];intmedian=g;if(median>0){ intN2=N1-hist[median];if((medGray–N2)<(N1-medGray))medGray--;}使用c言語求實(shí)現(xiàn)圖像的均衡化算法。答：voidRmwHistogramEqualize(BYTE*pImg,intwidth,intheight){BYTE*pCur,*pEnd=pImg+width*height;unsignedinthist[256];intLUT[256],i,sum; memset(hist,0,sizeof(int)*256); for(pCur=pImg;pCur<pEnd;)hist[*(pCur++)]++;//求直方圖 for(sum=hist[0],LUT[0]=0,i=1;i<256;i++) { sum=sum+hist[i]; LUT[i]=255*sum/(width*height); } for(pCur=pImg;pCur<pEnd;)*(pCur++)=LUT[*pCur];return;}三、圖像編程根底VC6.0中那個編譯選項是控制字節(jié)對齊的？字節(jié)對齊在圖像處理的那些方面表達(dá)了出來？為了預(yù)防混合語言編程時出現(xiàn)問題，下面的結(jié)構(gòu)體該如何改造？structtst{BYTEa;intb;}答：#pragmapack(n)和#pragmapack。第一個宏是強(qiáng)制編譯器一般以n的位數(shù)進(jìn)行地址對齊(還有特殊情況以小于n的字節(jié)數(shù)進(jìn)行對齊)，第二個宏結(jié)束前面設(shè)置的對齊方式，恢復(fù)到編譯器默認(rèn)的對齊方式。當(dāng)不同的結(jié)構(gòu)使用不同的字節(jié)對齊定義時，可能導(dǎo)致它們之間交互變得很困難。在視頻和圖像文件處理及解析中，一個字節(jié)的偏差往往是致命的，很可能會導(dǎo)致所有的解析流程被打亂，整個數(shù)據(jù)解析也就錯誤了。改造：是4的倍數(shù)規(guī)那么1：自定義類型的所有成員變量都是同一種類型。這時，只要在不同的語言中對該結(jié)構(gòu)采用相同的定義，并充分注意到它們對某些數(shù)據(jù)類型在存儲上的差異，就不會發(fā)生參數(shù)傳遞的錯誤。規(guī)那么2：自定義類型中成員變量的類型不完全一致，那么可用“引入補(bǔ)位成員法〞，引入補(bǔ)位成員時，不但要合理分配其占用的字節(jié)數(shù)，而且要正確安排其在結(jié)構(gòu)體中的位置，二者缺一不可?！硈tructtst{BYTEa;intb;charreserved1;charreserved2;charreserved3;}VC6.0中Ctrl+L,ctrl+v，ctrl+F5.ctrl+F10,F4,Atl+F8的功能答：ctrl+L->刪除光標(biāo)所在的一行ctrl+v->粘貼ctrl+F5->運(yùn)行程序ctrl+F10->運(yùn)行到光標(biāo)所在的行F4->定位到下一個編譯出錯的行Alt+F8->對所選定文本進(jìn)行格式化VC6.0中如何計算一段代碼的時間花費(fèi)？比擬clock()與GetTickCount()的差異。答：可以采用以下方法：在代碼開始處寫：intt1=clock();在代碼結(jié)尾處寫：intt=clock()-t1;那么t即為程序運(yùn)行的時間(單位為ms)。clock()函數(shù)告訴我們調(diào)用它的線程所消耗的時間。一個時間間隔挖1/CLOCKS_PER_SEC秒。在MicrosoftC6.0以前的版本中CLOCKS_PER_SEC常量叫做CLK_TCK。GetTickCount()函數(shù)那么返回從系統(tǒng)開始啟動后所經(jīng)歷的毫秒數(shù)，它僅限于系統(tǒng)時鐘的分辨率。表達(dá)圖像的編程特點(diǎn)(提示：從圖像的特點(diǎn)、順序指針訪問、使用LUT、直方圖等方面表達(dá))答：數(shù)據(jù)量特別大，灰度值的范圍非常小。因此，任意的以圖像灰度為自變量的函數(shù)，都可以使用查表的方法實(shí)現(xiàn)。查找表實(shí)際上是一種以空間換時間的策略。每個像素的灰度值取值范圍從0~255，圖像一般是二維數(shù)組表示；根據(jù)這些特點(diǎn)編程時圖像的訪問可以采用順序訪問的方式，photo[i][j]=photo[i*width+j]對應(yīng)。每個像素的取值范圍只有256個值，所以圖像變換時一般不對每個像素都計算一遍而是以灰度值為參量，采用圖像變換算法對每個灰度值計算一遍并將結(jié)果填表，當(dāng)處理圖像時，對應(yīng)于每個像素的灰度值查表得到相應(yīng)結(jié)果。圖像像素的灰度值有限，以灰度值為橫坐標(biāo)，個數(shù)為縱坐標(biāo)可以得到相應(yīng)的直方圖，基于直方圖可以對圖像做各種處理包括直方圖均衡化、圖像檢索、圖像分割、圖像二值化等。掌握查找表和局部查找表的用法(1)梯度算子的計算函數(shù)，假設(shè)局部程序如下,請用查表法和局部查表法改造該局部程序,并說明改造的原因，及改造后變快的理由?！璬x=g(x,y)-g(x-1,y);dy=g(x,y)-g(x,y+1);grad(x,y)=sqrt(dx*dx+dy*dy);…(2)閱讀和分析下面的直線Hough變換中的局部程序,分析其優(yōu)點(diǎn).intcosV,sinV;for(theta=theta1;theta<theta2;theta+=step_theta){cosV=cos(theta)*2048;sinV=sin(theta)*2048;for(i=0;i<n;i++){thro=(x[i]*cosV+y[i]*sinV)>>9;…..}}答：〔1〕因?yàn)閐x和dy為相鄰像素的灰度差值，灰度差值最大為255，因此sqrt函數(shù)的自變量范圍是[0,255*255+255*255]，假設(shè)構(gòu)造該自變量的查找表，肯定浪費(fèi)很大的內(nèi)存空間?？紤]到梯度的特點(diǎn)，大多數(shù)象素的梯度值較小，而僅有極個別的象素的梯度值較大，因此可以構(gòu)造查找表intsqrtLUT[1000]，令sqrtLUT[i]=sqrt(i)，當(dāng)dx*dx+dy*dy小于1000時，直接使用查找表sqrtLUT得到grad(x,y)，否那么，調(diào)用sqrt(x)函數(shù)。(3)代碼優(yōu)點(diǎn)：1)整數(shù)運(yùn)算代替了浮點(diǎn)運(yùn)算2)移位代替了除法3)ρ的精度0.25。四、圖像系統(tǒng)設(shè)計有一輛車在高速公路上以72km/h高速行駛，車后架有1個攝像機(jī)，攝像機(jī)距離路面的距離為2m。工程要求攝像機(jī)所拍攝的圖像必須覆蓋1個車道，約4m寬，且圖象上能夠識別寬度2mm左右的路面裂縫。請問：攝像機(jī)CCD靶面的寬高比為4:3時，需要的象素數(shù)至少應(yīng)該是多少?攝像機(jī)鏡頭的視角應(yīng)該是多少?2.8mm焦距的鏡頭的視角約89度，25mm焦距的鏡頭約44度，應(yīng)該選用那種焦距的鏡頭?應(yīng)該每秒鐘拍攝幾幅圖像，才能保證所拍攝的圖像序列能夠覆蓋車子所行駛過的路面?攝像機(jī)的曝光時間應(yīng)該是多少，才能保證所拍攝的圖像不產(chǎn)生運(yùn)動模糊?通過上述(1)到(4)，簡單說明如何設(shè)計圖像采集系統(tǒng)應(yīng)該注意的幾個問題。解：〔1〕4=0.002x，得x=2000，2000/〔4/3〕=1500分辨率：2000*1500=300萬像素〔2〕設(shè)視角為Θ，攝像機(jī)距離路面的距離為2m而路面寬4mtanΘ=2/〔4/2〕=1；Θ=45度，45*2=90度應(yīng)選2.8mm焦距的鏡頭?！?〕72km/h=20m/s20/〔4/3〕=7幅〔4〕0.002/20=0.0001s〔5〕路面裂縫檢測采用了高性能CCD攝象機(jī)對路面進(jìn)行攝影，通過圖象采集設(shè)備將圖象輸入高性能計算機(jī)，計算機(jī)對路面的影象進(jìn)行實(shí)時采集處理與離線批處理智能檢測、識別與分析，找出發(fā)生裂縫病害在圖象上的位置及大小。如果路面寬為Ｌ，裂縫寬ｘ，那么照片至少應(yīng)長像素，按4:3的長寬比計算，照片至少應(yīng)有個像素。如果車速為Vm/s，那么每秒鐘至少拍張。為了防止運(yùn)動模糊〔曝光時間<萬分之一秒時可忽略〕，那么需保證曝光時間最多為秒。有一電路板缺陷自動檢測系統(tǒng)，要求能夠檢測小于0.05mm的線路缺陷(瑕疵、粘連、斷線、毛刺等)，電路板是綠色的，線路是銅線，呈金黃色，線路板在生產(chǎn)線上以1米/秒的速度行進(jìn)，攝像機(jī)為面陣，架設(shè)在線路板的上方，分辨率為1024*768個像素。請問：(1)當(dāng)線路板板的尺寸為10CM*7CM時，至少需要多少個攝像機(jī)才能一次即能檢測整個線路板？(2)攝像機(jī)的曝光時間應(yīng)該是多少，才能保證所拍攝的圖像清晰(即不產(chǎn)生運(yùn)動模糊)?(3)假設(shè)采用視角為60度的攝像機(jī)鏡頭，攝像機(jī)的假設(shè)高度是多少？(4)應(yīng)該每秒鐘拍攝并處理幾幅圖像，才能保證流水線上的每個電路板都能得到檢測?(5)由于流水線在室內(nèi)，攝像機(jī)的曝光時間又要求很小，必須使用輔助照明，那么該使用什么顏色的光源進(jìn)行照明？并說明原因。答：(1)1024*768*0.05*0.05*n≥100*70n=4(2)0.05/1000=0.00005秒〔3〕線路板每秒要走100CM，由第一問得線路板的長為7CM，而且至少要4個攝象機(jī)才能一次檢測整個線路板，所以需要拍攝并處理〔100/7〕*4=60幅圖象，才能保證流水線上的每個電路板都能得到檢測。(5)黃色，因?yàn)橐獧z測的線路是黃色的，黃光照明可以增加被檢測線路的反射光量，使得在曝光時間內(nèi)有足夠的光量通過光圈。五、圖像知識根底1.有一幅電視圖象如下所示，由于干擾，在接收時圖中有假設(shè)干個亮點(diǎn)〔灰度為FF〕，試設(shè)計兩種濾波方法對將該圖象濾波，寫出各自濾波后的圖象，并說明選擇這兩種濾波器的原因和它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。1 1 1 8 7 42 FF FF FF FF 33 3 4 4 3 33 3 FF FF FF 63 3 4 5 5 82 3 4 6 7 8答：1 1 1 8 7 42 255 255 255 255 33 3 4 4 3 33 3 255 255 255 63 3 4 5 5 82 3 4 6 7 8均值濾波1 1 1 8 7 42 58 87 88 60 33 87 143 171 115 33 31 60 88 60 63 31 60 88 62 82 3 4 678中值濾波1 1 1 8 7 42 3 4 7 4 33 3 255 255 6 33 3 4 5 5 63 3 4 6 7 82 3 4 6 7 8比擬：均值濾波執(zhí)行速度快，但是容易造成圖像模糊，實(shí)質(zhì)上在求平均值的過程中，噪聲的灰度值也代入了均值中，從而向周圍擴(kuò)散，導(dǎo)致圖像模糊，邊緣不清晰，濾波前后圖像亮度不變。中值濾波復(fù)雜度非常高，執(zhí)行速度慢，不容易造成圖像模糊，具有非常好的抗噪性能，濾波前后圖像的亮度發(fā)生改變。2.假設(shè)使用以下模板分別對一幅灰度圖像進(jìn)行卷積，會到達(dá)到什么樣的效果？其中(7)和(8)還要絕對值。答：〔1〕均值濾波圖像變模糊〔2〕邊緣檢測得到圖像邊緣〔3〕邊緣銳化灰度值大的更大，灰度值小的更小〔4〕邊緣銳化〔5〕無意義〔6〕無意義〔7〕邊緣檢測〔8〕加權(quán)的邊緣檢測〔1〕均值濾波圖像變模糊〔2〕邊緣檢測得到圖像邊緣〔3〕無意義〔4〕邊緣銳化〔5〕邊緣檢測〔6〕邊緣檢測3.對下面的二值圖像進(jìn)行8鏈碼(0~7)的輪廓跟蹤，寫出跟蹤后的圖像、寫出跟蹤得到的鏈碼序列，計算每個目標(biāo)的周長和面積。000000000002552552552552550000002550025500000025500255000000255002550000002552552552552550000000000255000255255000002550025525500000000000000000答：001111100012542542542542541000112541125410000125411254100001254112541100012542542542542541100111111254111254254100112541125425410001111111000000鏈碼：〔1，1〕76660000773332224444〔2，2〕1076654322 〔1，7〕60241〕周長：面積：132〕周長：面積：-103〕周長：4面積：14.以下是一個32級灰度圖象〔0表示黑色〕，其中包含了在黑色背景上的，帶有一個白色標(biāo)記的，直徑是6英寸的灰色留聲機(jī)唱片。下面給出了圖象的直方圖,試問象素間的間距是多大？標(biāo)記的尺寸是多大？[0000100200200060002000200100001501600700016001500050120464120500000000]答：[0000100200200060002000200100001501600700016001500050120464120500000000]粗體斜體紅字為留聲機(jī)像素，藍(lán)色下劃線為白色標(biāo)記留聲機(jī)所占像素個數(shù)，從直方圖可以看出，圖像中有3類目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際場景，這3類目標(biāo)分別代表黑色唱片去除白色標(biāo)記的局部(其面積設(shè)為S1)，灰色背景局部(其面積設(shè)為S2)，白色標(biāo)記局部(其面積設(shè)為S3)。觀察直方圖可知，S1=7000+1600*2+150*2=10500S3=464+120*2+50*2=804那么整個唱片的面積為:S=S1+S3=10500+804=11304個像素，一個像素所占面積：(3.14*6*6/4)/1130428.26/11=0.0025平方英寸間距：0.05英寸〔過程：0.0025=0.05*0.05，因?yàn)橄袼厥莻€正方形〕標(biāo)記尺寸：804*0.0025=2.01平方英寸5.假定你有兩張磁盤，每張含有一幅關(guān)于一臺球桌的四位的數(shù)字化圖象〔白色為15〕。兩幅圖象都從相同的照相機(jī)位置拍攝，其中一幅圖象剛剛是最后比賽結(jié)束之前的鏡頭〔桌上還有最后三個白球〕，另一幅圖象恰好是桌子被清理干凈之后的情形。每張磁盤上均有其圖象的直方圖〔如下〕。試問，哪幅圖象中有球？簡略地畫出兩幅圖象的直方圖。另外，如果你有第一幅圖象減去只含有桌子的圖象，以產(chǎn)生一幅沒有背景的剛好在結(jié)束前鏡頭的圖象，該差分圖象的直方圖看起來如何？[磁盤1][0100350800750800400450500600500400400600400100][磁盤2][0100300700700800400450500600500400450700450100]答：從直方圖可以看出，磁盤2的平均亮度大于磁盤1的平均亮度，在灰度12和13上分別比磁盤1多出50,100個像素，所以磁盤2有白色的臺球。畫直方圖：略分析：比擬得知，差分圖象的直方圖有兩個波峰，右邊的波峰是白球，左邊的波峰是有球的那幅圖中被白球壓住的那局部背景。6.圖像增強(qiáng)的點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)如以下圖實(shí)線時，會有什么樣的效果。答：圖1：圖像反相，有像照片底片一樣的效果 圖2：分段線性拉伸是將圖像區(qū)間分成兩段乃至多段作線性變換。在感興趣的區(qū)間，斜率大于1，突出有價值的信息；在不感興趣的區(qū)域，斜率小于1，抑止無用信息。 圖3：對圖像進(jìn)行閾值分割，圖像變成二值圖像7.以下給出了在黑色背景上的白色臺球的20級灰度圖象的直方圖0表示黑色〕，這個球是用每立方厘米1.5克的材料制成的,象素間距是1mm,試問球的重量是多少？[0100500300090003000500100080150350803350150800000]答：[0100500300090003000500100080150350803350150800000]紅色斜體為白色臺球所占的像素像素個數(shù)=80+150+350+803+350+150+80=1963每個像素所占的面積=1平方毫米把臺球的圖像看成是圓形的，r=sqrt((1963*1)/3.1415926)=24.9968mm臺球的體積：v=(4/3)*3.1415926*r*r*r=65424.7163(立方毫米)臺球的重量：m=1.5*v/1000=98.137〔克〕8.假定你有兩張相隔八個月拍攝的一病人的胸部X光片。兩張膠片都顯示有一小瘤，該小瘤也許是良性的，也許是惡性的。小瘤的大小和密度在八個月期間都發(fā)生了變化，但僅憑視覺檢查，放射學(xué)家不能肯定小瘤是變得更壞或更好了。下面是每幅圖象的包含有小瘤的一塊區(qū)域的直方圖。在膠片上，低灰度級代表黑色。問小瘤是變大還是變小？密度是變得更高還是更低？假設(shè)灰度值越小越是腫瘤,灰度值越小密度越小。[一月][05008000500100100200300200100000000][八月][050080005001000010020030