圖像工程的技術(shù)應(yīng)用(P9)圖像的數(shù)字表達(dá)與存儲(P3)一個簡單的成像模型一一同態(tài)漉波的原理(P40)

像素間關(guān)系、四鄰域、對角鄰域、八鄰域、四連通、八連通、通路的概念距離：歐氏距離、城區(qū)距離、

棋盤距離。像素間運算：圖像的加、減、乘、除。灰度映射：原理、會根據(jù)具體的變換圖像得到映射函

數(shù)，并對具體的值給出映射后結(jié)果(只考慮直線情況)、圖像求反,直方圖均衡理解類型圖像對應(yīng)的直

方圖特點、理解其原理、應(yīng)用場合、掌握處理步驟、能對簡單的例如圖進(jìn)行手工操作、理解全局均衡的

缺點(看例子)。線性濾波、均值濾波的常用算子、其原理與效果，應(yīng)用場合、［高通還是低通，為什么？)。

非線性濾波：中值濾波的原理，應(yīng)用場合，作用效果、會對簡單例如圖進(jìn)行中值濾波。非線性濾波了解

微分濾波器的原理，應(yīng)用場合，作用效果。會使用3x3的微分模板計算簡單的例如效果。微分銳化是高

通還是低通，為什么？拉普拉斯算子(laplace)了解原理，應(yīng)用場合，作用效果、會使用3x3的微分

模板計算簡單的例如效果。是高通還是低通，為什么？傅里葉變換、理解一般圖像變換后頻域能量分布

情況、頻域漉波的原理、基于變換的有損壓縮編碼原理(數(shù)據(jù)減少的原因)、離散余弦變換：是可別離

變換、變換后能量分布規(guī)律。頻域增強：低通濾波、高通濾波、帶通濾波的根本原理。各自應(yīng)用場合、

各自濾波后效果。同態(tài)濾波：原理、步驟。根本概念：熠、圖像數(shù)據(jù)的冗余類型，及對應(yīng)壓縮(減少數(shù)

據(jù))方式、通用編碼模型(P278)根本編碼定理、無失真編碼定理。知道含義和表達(dá)式。常見編碼、了

解LZW編碼的原理，特點1P289)。掌握Huffman編碼方式，了解其優(yōu)缺點、(作業(yè))、算術(shù)編碼、解碼

原理、變長碼的特點(P295)、1-D游程編碼原理，使用場合、變換編碼(實驗)。形態(tài)學(xué)濾波、了解二

值形態(tài)學(xué)濾波：腐蝕操作和膨脹操作、了解其效果及應(yīng)用場合、圖像分割、了解簡單閾值分割。人臉識

別：根本步蛛、關(guān)鍵步驟(不涉及算法)。指紋識別車牌識別。1.灰度直方圖：灰度直方圖(histogram)

是灰度級的函數(shù)，它表示圖象中具有每種灰度級的象素的個數(shù)，反映圖象中每種灰度出現(xiàn)的頻率。它是

多種空間域處理技術(shù)的根底。直方圖操作能夠有效用于圖像增強；提供有用的圖像統(tǒng)計資料，其在軟件

中易于計算，適用于商用硬件設(shè)備。灰度直方圖性質(zhì)：1)表征了圖像的一維信息。只反映圖像中像素

不同灰度值出現(xiàn)的次數(shù)(或頻數(shù))而未反映像素所在位置。2)與圖像之間的關(guān)系是多對一的映射關(guān)系。

一幅圖像唯一確定出與之對應(yīng)的直方圖，但不同圖像可能有相同的直方圖。3)子圖直方圖之和為整圖

的直方圖。

3.圖像分割：為后續(xù)工作有效進(jìn)行而將圖像劃分為假設(shè)干個有意義的區(qū)域的技術(shù)稱為圖像分割(Image

Segmentation)

而目前廣為人們所接受的是通過集合所進(jìn)行的定義：令集合R代表整個圖像區(qū)域，對R的圖像分割可

以看做是將R分成N個滿足以下條件的非空子集RI,R2,R3,RN；(1)在分割結(jié)果中，每個區(qū)域

的像素有著相同的特性(2)在分割結(jié)果中，不同子區(qū)域具有不同的特性，并且它們沒有公共特性(3)

分割的所有子區(qū)域的并集就是原來的圖像(4)各個子集是連通的區(qū)域

4.數(shù)字圖像處理：數(shù)字圖像處理(DigitalImageProcessing)又稱為計算機圖像處理，它是指將圖

像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機對其進(jìn)行處理的過程。

一般來講，對圖像進(jìn)行處理(或加工、分析)的主要目的有三個方面：

⑴提高圖像的視感質(zhì)量,如進(jìn)行圖像的亮度、彩色變換,增強、抑制某些成分，對圖像進(jìn)行幾何變換等,

以改善圖像的質(zhì)量。

⑵提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，這些被提取的特征或信息往往為計算機分析圖像提供便

利。提取特征或信息的過程是模式識別或計算機視覺的預(yù)處理。提取的特征可以包括很多方面，如頻域

特征、灰度或顏色特征、邊界特征、區(qū)域特征、紋理特征、形狀特征、拓?fù)涮卣骱完P(guān)系結(jié)構(gòu)等。

⑶圖像數(shù)據(jù)的變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲和傳輸。

5.像素的鄰域：鄰域是指一個像元(x,y)的鄰近(周圍)形成的像元集合。即{lx=p,尸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+l,y),(xT,y),(x,y+l),(x,y-l)9

簡答題

2.舉例說明直方圖均衡化的根本步驟。

直方圖均衡化是通過灰度變換將一幅圖象轉(zhuǎn)換為另一幅具有均衡直方圖，即在每個灰度級上都具有

相同的象素點數(shù)的過程。

直方圖均衡化變換：設(shè)灰度變換s=f(r)為斜率有限的非減連續(xù)可微函數(shù)，它將輸入圖象liix,y)轉(zhuǎn)換

為輸出圖象Io(x,y),輸入圖象的直方圖為Hi(r),輸出圖象的直方圖為Ho(s),那么根據(jù)直方圖的含

義,經(jīng)過灰度變換后對應(yīng)的小面積元相等:Ho(s)ds=Hi(r)dr

直方圖修正的例子

假設(shè)有一幅圖像，共有64(64個象素，8個灰度級，進(jìn)行直方圖均衡化處理。

根據(jù)公式可得：

s2=0.19+0.25+0.21=0.65,s3=0.19+0.25+0.21+0.16=0.81,s4=0.89,s5=0.95,s6=0.98,s7=l.00

由于這里只取8個等間距的灰度級，變換后的s值也只能選擇最靠近的一個灰度級的值。因此，根據(jù)

上述計算值可近似地選?。?/p>

SO^l/7,s1^3/7,s2P5/7,s3弋6/7,s4=6/7,s5^1,s6^1,s7^U

可見，新圖像將只有5個不同的灰度等級，于是我們可以重新定義其符號：

S0'=1/7,sT=3/7,s2'=5/7,s3'=6/7,s4'=1。

因為由r0=0經(jīng)變換映射到sO二1/7,所以有nO二790個象素取sO這個灰度值；由rl=3/7唳射到sl=3

/7,所以有1023個象素取s1這一灰度值；依次類推，有850個象素取s2=5/7這一灰度值；由于

r3和r4均映射到s3=6/7這一灰度值，所以有656+329=985個象素都取這一灰度值；同理，有245+1

22+81=448個象素都取s4=l這一灰度值。上述值除以n=4096,便可以得到新的直方圖。

3.圖像編碼壓縮方法有哪幾類？列舉出幾個有損和無損的壓縮方法。畫出編解碼的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖像壓縮可以是有損數(shù)據(jù)壓縮也可以是無損數(shù)據(jù)壓縮。對于如繪制的技術(shù)圖、圖表或者漫畫優(yōu)先使

用無損壓縮，這是因為有損壓縮方法，尤其是在低的位速條件卜將會帶來壓縮失真。如醫(yī)療圖像或者用

上存檔的掃描圖像等這些有價值的內(nèi)容的壓縮也盡量選擇無損壓縮方法。有損方法非常適合「自然的圖

像，例如一些應(yīng)用中圖像的微小損失是可以接受的(有時是無法感知的)，這樣就可以大幅度地減小位

速。

無損圖像壓縮方法有：行程長度編碼、端編碼法、如LZW這樣的自適應(yīng)字典算法。有損壓縮方法

有：將色彩空間化減到圖像中常用的顏色。所選擇的顏色定義在壓縮圖像頭的調(diào)色板中，圖像中的每

個像素都用調(diào)色板中顏色索引表示。這種方法可以與抖動(en:dithcring)一起使用以模糊顏色邊界。

色度抽樣，這利用了人眼對于亮度變化的敏感性遠(yuǎn)大于顏色變化，這樣就可以將圖像中的顏色

信息減少一半甚至更多。

變換編碼，這是最常用的方法。首先使用如離散余弦變換(DCT)或者小波變換這樣的傅立葉

相關(guān)變換，然后進(jìn)行量化和用焙編碼法壓縮。

分形壓縮(on:Fractalcompression)<>

4.簡述數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在圖像處理中的應(yīng)用？

近年來，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在圖像處理方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。下面主要就數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在邊緣檢測、

圖像分割、圖像細(xì)化以及噪聲濾除等方面的應(yīng)用做簡要介紹。

(1)邊緣檢測

邊緣檢測是大多數(shù)圖像處理必不可少的一步，提供了物體形狀的重要信息。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算用于邊

緣檢測，存在著結(jié)構(gòu)元素單一的問題。它對與結(jié)構(gòu)元素同方向的邊緣敏感，而與其不同方向的邊緣(或

噪聲)會被平滑掉，即邊緣的方向可以由結(jié)構(gòu)元素的形狀確定。但如果采用對稱的結(jié)構(gòu)元素，又會減弱

對圖像邊緣的方向敏感性。所以在邊緣檢測中，可以考慮用多方位的形態(tài)結(jié)構(gòu)元素，運用不同的結(jié)構(gòu)元

素的邏輯組合檢測出不同方向的邊緣。

(2)圖像分割

基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的圖像分割算法是利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)變換，把復(fù)雜目標(biāo)X分割成一系列互不相交的簡

單子集XI,X2,…，XNo對目標(biāo)X的分割過程可按下面的方法完成：首先求出X的最大內(nèi)接“圓”XI,

然后將XI從X中減去，再求X-X1的最大內(nèi)接“圓”X2,…，依此類推，直到最后得到的集合為空集為

止。

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)用于圖像分割的缺點是對邊界噪聲敏感。為了改善這一問題，劉志敏等人提出了基于圖

像最大內(nèi)切圓的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)形狀描述圖像分割算法和基于目標(biāo)最小閉包結(jié)構(gòu)元素的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)形狀描

述圖像分割算法，并使用該算法對二值圖像進(jìn)行了分割，取得了較好的效果。

(3)形態(tài)骨架提取

形態(tài)骨架描述了物體的形狀和方向信息。它具有平移不變性、逆擴張性和等呆性等性質(zhì)，是一種有

效的形狀描述方法。二值圖像A的形態(tài)骨架可以通過選定適宜的結(jié)構(gòu)元素B,對?A進(jìn)行連續(xù)腐蝕和開啟

運算來求取，形態(tài)骨架函數(shù)完整簡潔地表達(dá)了形態(tài)骨架的所有信息，因此，根據(jù)形態(tài)骨架函數(shù)的模式匹

配能夠?qū)崿F(xiàn)對不同形狀物體的識別。算法具有位移不變性，因而使識別更具穩(wěn)健性。

(4)噪聲濾除

對圖像中的噪聲進(jìn)行濾除是圖像預(yù)處理中不可缺少的操作。將開啟和閉合運算結(jié)合起火可構(gòu)成形態(tài)

學(xué)噪聲濾除器。濾除噪聲就是進(jìn)行形態(tài)學(xué)平滑。實際中常用開啟運算消除與結(jié)構(gòu)元素相比尺寸較小的亮

細(xì)節(jié)，而保持圖像整體灰度值和大的烹?yún)^(qū)域根本不變：用閉合運算消除與結(jié)構(gòu)元素相比尺寸較小的暗細(xì)

節(jié)，而保持圖像整體灰度值和大的暗區(qū)域根本不變。將這兩種噪作綜合起來可到達(dá)濾除亮區(qū)和暗區(qū)中各

類噪聲的效果。同樣的，結(jié)構(gòu)元素的選取也是個重要問題。

解答題

2.答均值濾波可以去除突然變化的點噪聲，從而濾除一定的噪聲，但其代價是圖像有一定程度的

模糊；中值濾波容易去除孤立的點、線噪聲，同時保持圖像的邊緣。均值漉波:

中值濾波:

3.

一、單項選擇題

1.一幅灰度級均勻分布的圖象，其灰度范圍在［0,255］,那么該圖象的信息量為：D_

A.0B.255C.6D.8

2.圖象與灰度直方圖間的對應(yīng)關(guān)系是：B_

A.——對應(yīng)B.多對一C.一對多1).都不對

3.以下算法中屬于圖象銳化處理的是：J

A.低通濾波B.加權(quán)平均法C.高通濾D.中值濾波

4.以下算法中屬于點處理的是：B_

A.梯度銳化B.二值化C.傅立葉變換D.中值濾波

5、計算機顯示器主要采用哪一種彩色模型讓

A、RGBB、CMY或CMYKC、HSID、HSV

6.以下算法中屬于圖象平滑處理的是：C_

A.梯度銳化B.直方圖均衡C.中值濾波D.Laplacian增強

7.采用模板［T1］主要檢測上方向的邊緣。A.水平B.45°C.垂直D.135°

8.對一幅100100像元的圖象，假設(shè)每像元用8bit表示其灰度值，經(jīng)霍夫曼編碼后壓縮圖象的數(shù)據(jù)量

為40000bit,那么圖象的壓縮比為：0.2:1B.3:1C.4:lD.1:2

9.維納濾波器通常用于J

A、去噪B、減小圖像動態(tài)范圍C、復(fù)原圖像D、平滑圖像

10.圖像灰度方差說明了圖像哪一個屬性。IL

A平均灰度B圖像比照度C圖像整體亮度D圖像細(xì)節(jié)

11、以下算法中屬于局部處理的是：(D)

A.灰度線性變換B.二值化C.傅立葉變換D.中值濾波

12、數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容不包括以

A、圖像數(shù)字化B、圖像增強C、圖像分割D、數(shù)字圖像存儲

13、將灰度圖像轉(zhuǎn)換成二值圖像的命令為上

A.ind2grayB.ind2rgbC.im2bwi).ind2bw

M.像的形態(tài)學(xué)處理方法包括(D)A.圖像增強B.圖像銳化C圖像分割D腐蝕

15.一曲線的方向鏈碼為12345.那么曲線的長度為D_

a.5b.4c.5.83d.6.24

16.以下圖象邊緣檢測算子中抗噪性能最好的是：B_

a.梯度算子b.Prewilt,算子c.Roberts算子d.Laplacian算子

17.二值圖象中分支點的連接數(shù)為：D_

a.0b.1c.2d.3

二、填空題

1.圖像銳化除了在空間域進(jìn)行外，也可在頻率域進(jìn)行。

2.對于彩色圖像，通常用以區(qū)別顏色的特性是色調(diào)、飽和度、亮度。

3.依據(jù)圖像的保真度，圖像壓縮可分為無損壓縮和有損壓縮

4.存儲一幅大小為1024X1024,256個灰度級的圖像，需要隨bit。

5、一個根本的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由圖留揄△、圖像存儲、圖像輸出、圖像通信、圖像處理和分析5個模

塊組成。

6、低通濾波法是使高頻成分受到抑制而讓低頻成分順利通過,從而實現(xiàn)圖像平滑。

7、一般來說，采樣間距越大，圖像數(shù)據(jù)量少，質(zhì)量差；反之亦然。

8、多年來建立了許多紋理分析法，這些方法大體可分為統(tǒng)讓金近法和結(jié)構(gòu)分析法兩大類。

9、直方圖修正法包括直方圖均衡和直方圖規(guī)定化兩種方法。

10、圖像壓縮系統(tǒng)是有編碼器和解碼器兩個截然不同的結(jié)構(gòu)塊組成的。

11、圖像處理中常用的兩種鄰域是4-鄰域,和8-鄰域。

12.假設(shè)將一幅灰度圖像中的對應(yīng)直方圖中偶數(shù)項的像素灰度均用相應(yīng)的對應(yīng)直方圖中奇數(shù)項的像素

灰度代替（設(shè)灰度級為256）,所得到的圖像將亮度增加，比照度減少。

13、數(shù)字圖像處理，即用”?算機對圖像進(jìn)行處理。14、圖像數(shù)字化過程包括三個步驟：鈕、量化和掃

施

15、MPEG4標(biāo)準(zhǔn)主要編碼技術(shù)有DCT變換、小波變換等16、灰度立方圖的橫坐標(biāo)是灰度級,縱坐標(biāo)是該灰

度出現(xiàn)的頻率

17、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)應(yīng)用了數(shù)據(jù)固有的冗余性和不相干性,將一個大的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成較小的文件。

18、根本的形態(tài)學(xué)運算是腐蝕和膨脹。先腐蝕后膨脹的過程為開運算,先膨脹后腐蝕的過程為閉運算。

19、在RGB彩色空間的原點上，三個基色均沒有亮度,即原點為黑色，三基色都到達(dá)最高亮度時那么表

現(xiàn)為白色。

20.列舉數(shù)字圖像處理的三個應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)定、天文學(xué)、軍事。

21.機器（視覺）的目的是開展出能夠理解自然景物的系統(tǒng)。

22.計算機圖形學(xué)目前的一個主導(dǎo)研究方向是（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）。

23.數(shù)字圖像是（圖像）的數(shù)字表示，（像素）是其最小的單位。

24.1灰度圖像）是指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像，沒有彩色信息。

25.（彩色圖像）是指每個像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級來描述的。

26.圖像的數(shù)字化包括了空間離散化即（采樣）和明暗表示數(shù)據(jù)的離散化即（量化）。

2乙（分辨率）是指映射到圖像平面上的單個像素的景物元素的尺寸。

28.（直方圖均衡化）方法的根本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對像素個數(shù)少

的灰度級進(jìn)行縮減。從而到達(dá)清晰圖像的目的。

29.圖像銳化的目的是加強圖像中景物的（細(xì)節(jié)邊緣和輪廓）。

30.因為圖像分割的結(jié)果圖像為二值圖像，所以通常乂稱圖像分割為圖像的（二值化處理）。

31.將相互連在?起的黑色像素的集合稱為一個（連通域），通過統(tǒng)計（連通域）的個數(shù)，即可獲得提取的目

標(biāo)物的個數(shù).

32.（腐蝕）是一種消除連通城的邊界點，使邊界向內(nèi)收縮的處理.

33.（膨脹）是將與目標(biāo)區(qū)域的背景點合并到該目標(biāo)物中，使目標(biāo)物邊界向外部擴張的處理。

34.對于（椒鹽）噪聲.中值濾波效果比均值濾波效果好。

35.直方圖均衡化方法的根本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進(jìn)行（展寬），而對像素個數(shù)少的

灰度級進(jìn)行（縮減）。因為灰度分布可在直方圖中描述，所以該圖像增強方法是基廣圖像的（灰度直方圖）。

36.圖象增強按增強處理所在空間不同分為空域和頻域兩種方法。

37.常用的彩色增強方法有真彩色增強技術(shù)、假彩色增強技術(shù)和偽彩色增強三種。

38.常用的灰度內(nèi)插法有最近鄰元法、雙線性內(nèi)插法和（雙）三次內(nèi)插法。

39.在形態(tài)學(xué)處理中，使用結(jié)構(gòu)元素B對集合A進(jìn)行開操作就是用B對A腐蝕，然后用B對結(jié)果進(jìn)行膨脹。

使用結(jié)構(gòu)元素B對集合A進(jìn)行閉操作就是用B對此繼，然后用B對結(jié)果進(jìn)行腐蝕。

三判斷（10分）

（J）1.灰度直方圖能反映一幅圖像名灰度級像元占圖像的面積比。

（X）2.直方圖均衡是一種點運算，圖像的二值化那么是一種局部運算。

改正：直方圖均衡是一種點運算，圖像的二值化也是一種點運算。

或：直方圖均衡是一種點運算，圖像的二值化不是一種局部運算。

（X）3.有選擇保邊緣平滑法可用于邊緣增強。

改正：有選擇保邊緣平滑法不可用于邊緣增強。

或：有選擇保邊緣平滑法用于圖象平滑（或去噪）。

（J）4.共點直線群的Hough變換是一條正弦曲線。

（7）5.邊緣檢測是將邊緣像元標(biāo)識出來的一種圖像分割技術(shù)。

（X）6.開運算是對原圖先進(jìn)行膨脹處理，后再進(jìn)行腐蝕的處理。

（X）7.均值平滑濾波器可用于銳化圖像邊緣。

名詞解釋

數(shù)字圖像：是將一幅畫面在空間上分割成離散的點（或像元），各點（或像元）的灰度值經(jīng)量化用離散

的整數(shù)來表示，形成計算機能處理的形式。

圖像：是自然生物或人造物理的觀測系統(tǒng)對世界的記錄，是以物理能量為載體，以物質(zhì)為記錄介質(zhì)的信

息的一種形式。

數(shù)字圖像處理：采用特定的算法對數(shù)字圖像進(jìn)行處理，以獲取視覺、接口輸入的軟硬件所需要數(shù)字圖像

的過程。

圖像增強：通過某種技術(shù)有選擇地突出對某一具體應(yīng)用有用的信息，削弱或抑制一些尢用的信息。

無損壓縮：可精確無誤的從壓縮數(shù)據(jù)中恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。

灰度直方圖：灰度直方圖是灰度級的函數(shù)，描述的是圖像中具有該灰度級的像素的個數(shù)。或：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。

細(xì)化：提取線寬為一個像元大小的中心線的操作。

8、8-連通的定義:對于具有值V的像素p和q，如果q在集合N8（p）中,那么稱這兩個像素是8-連通的。9、

中值濾波：中值漉波是指將當(dāng)前像元的窗口（或領(lǐng)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。10、像素的鄰域,：鄰域是指一個像元（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+I,y）,（xT,y）,（x,y+1）,

（x,y-l）11,灰度直方圖：以灰度值為自變量，灰度值概率函數(shù)得到的曲線就是灰度直方圖，

12.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)。

13.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。

14.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。

15.量化：把采樣點上對應(yīng)的亮度連續(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。

16.灰度圖像：指每個像素的信息由一個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。

1?.色度：通常把色調(diào)和飽和度通稱為色度，它表示顏色的類別與深淺程度。

18.圖像銳化：是增強圖象的邊緣或輪廓。

19.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方法

20.數(shù)據(jù)壓縮：指減少表示給定信息量所需的數(shù)據(jù)量。

簡答題

圖像銳化濾波的幾種方法。

答：11）直接以梯度值代替；（2）輔以門限判斷；（3）給邊緣規(guī)定一個特定的灰度級；（4）給

背景規(guī)定灰度級；（5）根據(jù)梯度二值化圖像。

偽彩色增強和假彩色增強有何異同點。

答：偽彩色增強是對一幅灰度圖像經(jīng)過三種變換得到三幅圖像，進(jìn)行彩色合成得到一幅彩色圖像；

假彩色增強那么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。相同點是利用人眼對彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特點，將口標(biāo)用人眼敏感的顏色表

zjxo

圖像編碼根本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余表現(xiàn)有哪幾種表現(xiàn)形式？

答：雖然表示圖像需要大量的數(shù)據(jù)，但圖像數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的，或者說存在冗余（Redundancy）信息，

去掉這些冗余信息后可以有效壓縮圖像，同時又不會損害圖像的有效信息。

數(shù)字圖像的冗余主要表現(xiàn)為以下幾種形式：空間冗余、時間冗余、視覺冗余、信息端冗余、結(jié)構(gòu)冗余和

知識冗余。

什么是中值濾波，有何特點？

答：中值濾波是指將當(dāng)前像元的窗口（或領(lǐng)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。特點：它是一種非線性的圖像平滑法，它對脈沖干擾級椒鹽噪聲的抑制效果好，在抑制隨

機噪聲的同時能有效保護邊緣少受模糊。

5.什么是直方圖均衡化？

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，即各灰度級具有相同的出現(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)用場合，有目的地強調(diào)圖像的整體或局

部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強調(diào)某些感興趣的特征，擴大圖像中不同物體特征之間的差異，

抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強組像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析

的需要。

7.什么是中值濾涉及其它的原理？

答：中值濾波法是一種非線性平滑技術(shù)，它將每一象素點的灰度值設(shè)置為該點某鄰域窗口內(nèi)的所有象素

點灰度值的中值。

中值濾波是基于排序統(tǒng)計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術(shù)，中值濾波的根本原理是把

數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實

值，從而消除孤立的噪聲點。

8.圖像銳化與圖像平滑有何區(qū)別與聯(lián)系？

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,

但是也容易引起邊緣的模糊。聯(lián)系：都屬于圖像增強，改善圖像效果。

10、圖像復(fù)原和圖像增強的主要區(qū)別是：

圖像增強主要是一個主觀過程，而圖像復(fù)原主要是一個客觀過程；圖像增強不考慮圖像是如何退化

的,而圖像復(fù)原需知道圖像退化的機制和過程等先驗知識

11、圖像增強時，平滑和銳化有哪些實現(xiàn)方法？

平滑的實現(xiàn)方法：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)方法：微分法，高通濾波法。

12.簡述直方圖均衡化的根本原理。

直方圖均衡化方法的根本思想是，對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對像素個數(shù)少的灰

度級進(jìn)行縮減。從而到達(dá)清晰圖像的目的。因為灰度分布可在直方圖中描述,所以該圖像增通方法是基

于圖像的灰度直方圖。

13、當(dāng)在白天進(jìn)入一個黑暗劇場時，在能看清并找到空座位時需要適應(yīng)一段時間，試述發(fā)生這種現(xiàn)象的

視覺原理。

人的視覺絕對不能同時在整個亮度適應(yīng)范圍工作，它是利用改變其亮度適應(yīng)級來完成亮度適應(yīng)的。即所

謂的鳧度適應(yīng)范圍。同整個亮度適應(yīng)范圍相比，能同時鑒別的光強度級的總范圍很小。因此，白天進(jìn)入

黑暗劇場時，人的視覺系統(tǒng)需要改變亮度適應(yīng)級，因此，需要適應(yīng)一段時間，亮度適應(yīng)級才能被改變。

14、說明一幅灰度圖像的直方圖分布與比照度之間的關(guān)系

答：直方圖的峰值集中在低端，那么圖象較暗，反之，圖象較亮。直方圖的峰值集中在某個區(qū)域，圖象

昏暗，而圖象中物體和背景差異很大的圖象，其直方圖具有雙峰特性，總之直方圖分布越均勻，圖像比

照度越好。

1、列舉數(shù)字圖像處理的三個應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、軍事

2、存儲一幅大小為1024x1024,256個灰度級的圖像，需要8Mbit。

3、亮度鑒別實驗說明，韋伯比越大，那么亮度鑒別能力越差0

4、直方圖均衡化適用于增強直方圖呈尖峰分布的圖像。

5、依據(jù)圖像的保真度，圖像壓縮可分為無損壓縮和有損壓縮

6、圖像壓縮是建立在圖像存在編碼冗余、像素間冗余、心理視覺冗余三種冗余根底上。

7、對于彩色圖像，通常用以區(qū)別顏色的特性是色調(diào)、飽和度

亮度。

8、對于拉普拉斯算子運算過程中圖像出現(xiàn)負(fù)值的情況，寫出一種標(biāo)定方法：

二、選擇題（每題2分，共20分）

1、采用塞次變換進(jìn)行灰度變換時，當(dāng)事次取大于1時，該變換是針對如下哪一類圖像進(jìn)行增強。（B）

A圖像整體偏暗B圖像整體偏亮

C圖像細(xì)節(jié)淹沒在暗背景中D圖像同時存在過亮和過暗背景

2、圖像灰度方差說明了圖像哪一個屬性。（B）

A平均灰度B圖像比照度

C圖像整體亮度D圖像細(xì)節(jié)

3、計算機顯木器主要采用哪一種彩色模型（A）

A、RGBB、CMY或。MYKC、HSI1）、HSV

4、采用模板[T1]'主要檢測（A）方向的邊緣。

A.水平B.45°C.垂直D.135°

5、以下算法中屬于圖象銳化處理的是：（C）

A.低通濾波B.加權(quán)平均法C.高通濾波D.中值濾波

6、維納濾波器通常用于（C）

A、去噪B、減小圖像動態(tài)范圍C、復(fù)原圖像D、平滑圖像

7、彩色圖像增強時，C處理可以采用RGB彩色模型。

A.直方圖均衡化B.同態(tài)濾波

C.加權(quán)均值濾波D.中值濾波

8、濾波器在對圖像復(fù)原過程中需要計算噪聲功率譜和圖像功率譜。

A.逆濾波B.維納濾波C.約束最小二乘濾波D.同態(tài)濾波

9、高通濾波后的圖像通常較暗，為改善這種情況，將高通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)加上一常數(shù)量以便引入一些低

撅分量。這樣的濾波器叫B

A.巴特沃斯高通濾波器B.高頻提升濾波器

C.高頻加強濾波器D.理想高通濾波器

10、圖象與灰度直方圖間的對應(yīng)美系是」L-

A.一一對應(yīng)B.多對一C.一對多D.都不

三、判斷題［每題1分，共10分）

1、馬赫帶效應(yīng)是指圖像不同灰度級條帶之間在灰度交界處存在的毛邊現(xiàn)象（V）

2、高斯低通濾波器在選擇小的截止頻率時存在振鈴效應(yīng)和模糊現(xiàn)象。（X）

3、均值平滑濾波器可用于銳化圖像邊緣。（X）

4、高頻加強濾波器可以有效增強圖像邊緣和灰度平滑區(qū)的比照度。（J）

5、圖像取反操作適用于增強圖像主體灰度偏亮的圖像。（X）

6、彩色圖像增強時采用RGB模型進(jìn)行直方圖均衡化可以在不改變圖像顏色的根底上對圖像的亮度進(jìn)行比照

度增強。（X）

7、變換編碼常用于有損壓縮。（J）

8、同態(tài)濾波器可以同時實現(xiàn)動態(tài)范圍壓縮和比照度增強。（V）

9、拉普拉斯算子可用于圖像的平滑處理。（X）

10、當(dāng)計算機顯示器顯示的顏色偏藍(lán)時，提高紅色和綠色分量可以對顏色進(jìn)行校正。（V）

四、簡答題（每題5分，共20分）

3、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

-111

1-41

1

（梯度算了）（Laplacian算了）（2分）

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)為極大值點對應(yīng)于邊緣點；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)為邊緣點是零交叉點。（2分）

相同點都能用于檢測邊緣，且都對噪聲敏感。（1分）

4、將高頻加強和直方圖均衡相結(jié)合是得到邊緣銳化和比照度增強的有效方法。上述兩個操作的先后順

序?qū)Y(jié)果有影響嗎？為什么？

答：有影響，應(yīng)先進(jìn)行高頻加強，再進(jìn)行直方圖均衡化。

高頻加強是針對通過高通濾波后的圖像整體偏暗，因此通過提高平均灰度的亮度，使圖像的視覺鑒別能

力提高。再通過直方圖均衡化將圖像的窄帶動態(tài)范圍變?yōu)閷拵討B(tài)范圍，從而到達(dá)提高比照度的效果。

假設(shè)先進(jìn)行百方圖均衡化,再進(jìn)行高頻加強，對「圖像亮度呈現(xiàn)較強的兩極現(xiàn)象時，例如多數(shù)像素主要

分布在極暗區(qū)域，而少數(shù)像素存在于極亮區(qū)域時，先直方圖均衡化會導(dǎo)致圖像被漂白，再進(jìn)行高頻加強,

獲得的圖像邊緣不突出，圖像的比照度較差。

五、問答題（共35分）

1、設(shè)一幅圖像有如下圖直方圖，對該圖像進(jìn)行直方圖均衡化，寫出均衡化過程，并畫出均衡化后的直

方圖。假設(shè)在原圖像一行上連續(xù)8個像素的灰度值分別為：0、1、2、3、4、5、6、7,那么均衡后，他

們的灰度值為多少？

（15分）

答：①％二￡〃（，；），4與，1，…7,用累積分布函數(shù)（CDF）作為變換函數(shù)T［r］處理時，均衡化的結(jié)果

/-0

使動態(tài)范圍增大。

*P?)s樹$人?井%，式與）

r(=00.1740.1741/7so=l/70.174

n=l/70.0880.2622/7

r32/70.0860.3482/7s產(chǎn)2/70.174

*3/70.080.4283/7

ri=4/70.0680.4963/7S2=3/70.148

r6=5/70.0580.5544/7

re=6/70.0620.6164/7S3=4/70.120

r;=l0.38411SI=10.384

②均衡化后的直方圖：

③0、1、2、3、4、5、6、7均衡化后的灰度值依次為1、2、2、3、3、4、4、7

2、對以下信源符號進(jìn)行Huffman編碼，并計算其冗余度和壓縮率。(10分)

符號ala2a3a4a5a6

概率0.10.40.060.10.040.3

解：霍夫曼編碼：

原始信源信源簡化

霍夫曼化簡后的信源編

符號概率1234

碼：

f0.6

a20.40.40.4o.4r從最小的信源開始一直

a60.30.30.3(),30.4

0*到原始的信源

al0.10.1編碼的平均長度：

a40.1o.i-:尹壓縮率：

a30.06O.K

a50.04_____Q=-^=—?1.364

*2.2

冗余度：/?D=1--?0.2669

CR1.364

1.對將