数字图像复习题整理.docx

第一章
1、数字图像处理的目的是什么？
1. 提升图像的视觉质量以提供人眼主观满意或较满意的效果。
2. 提取图像中目标的某些特征，以便于计算机分析或机器人识别。
3. 为了存储和传输庞大的图像和视频信息。
4. 信息的可视化。
5. 信息安全的需要。
2、试简述数字图像处理的特点。
1. 处理精度高
2. 重现性能好
3. 灵活性高
4. 图像信号占用频带较宽
5. 处理费时
3、习题1.3数字图像处理主要包括哪些研究内容？
1. 图像获取与数字化
2. 图像增强
3. 图像复原
4. 图像重建
5. 图像变换
6. 图像编码与压缩
7. 图像分割
8. 图像融合
4、习题1.4图像、视频、图形及动画等视觉信息之间的联系和区别？
图形和图像：图形和图像都是多媒体中的可视元素。 图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图形，也称为矢量图形。 图像是由称为像素的点构成的矩阵图，也称为位图。 图像和视频：最大区别就是图像是静止的图像信号，而视频则是连续的。
视频和动画：最大区别就是视频是一组真实图像数据连续播放形成而动画则是由计算机模拟的连续图像播放而成。
第二章
5、习题2.2色调、色饱和度、亮度的定义是？ 在表征图像中一点的颜色时， 起什么作用？
色调表示颜色的种类，用角度来标定，用-180～180或0 0～360度量。
色饱和度表示颜色的深浅，在径向方向上的用离开中心线的距离表示。用百分比来度量，从0%到完全饱和的100%。亮度表示颜色的明亮程度，用垂直轴表示。也通常用百分比度量，从0%（黑） 到100%（白）。
6、习题2.6常见的数字图像处理开发工具有哪些？ 各有什么特点？
1. Visual C++
2. MATLAB的图形处理工具箱
VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发 出来的Win 3 2 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的Micr osoft基础类库MFC对大部分与用户设计有关的Wi n 32应用程序接口API 进行了封装，提高了代码的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC++ 6. 0 提供的动态链接库 ImageLoad. dl l 支持BMP、JPG 、TIF 等常用6 种格式的读写功能。
MATLAB 的图像处理工具箱MATLAB 是由MathWo rks 公司推出的用于数值计算的有力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆 脱繁杂的程序代码。MATLAB 图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些 函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间，避免程序设计 中的重复劳动。MATLAB 图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和 算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值图像处理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB 也存在不足 之处限制了其在图像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有MATL AB系统 的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的m 文件来实现。其次，MATLAB 使用行解 释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB 擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形 界面的处理不及C++ 等语言。为此，通应用程序接口API 和编译器与其他高级语言（如C 、C++ 、Java 等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API 支持MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于MATL AB环境的程序，从而使其他语言的应用程序使用MATLAB 。
第三章
7、习题3.3如何合理选取采样率和量化等级？
一般，当限定数字图像大小时，未得到质量较好的图像，应采用如下原则：
1. 对缓变的图像， 应细量化，粗采样，以避免出现假。
2. 对细节丰富的图像，应细采样， 粗量化，以避免模糊。
8、习题3.9扫描仪的光学分辨率是600×1200线，一个具有5000个感光单元的CCD器件，用于A4幅面扫描仪，A4幅面的纸张宽度是21 cm，该扫描仪的光学分辨率是多少dpi？
解： 21cm = 8.3 英寸
5000 /8.3 = 602 dpi
<600×1200 线，其中前一个数字代表扫描仪的横向分辨率，后一数字则代表纵向分辨率。 dpi是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度，目前国际上都是计算一英寸面积内像素的多少,所以先将21cm转换成8.3英寸。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数,是指扫描仪CCD 的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD 的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。 每一个感光单元对应一个像素。由于CCD 感光单元个数为5000, 5000 /8.3 = 602 dpi >
9、 图像的大小怎样计算？
高度x宽度x图像深度 =图像所占空间大小（bit）
图像深度G为存储每个像素所用的位数。如灰度级为256的图像，G = 8 bit（2^8=256）
第四章
10、习题4.1二维傅里叶变换的可分离性有什么实际意义？
该性质表明，一个二维傅里叶变换可由连续两次一维傅里叶变换（先行变换后列变换或反
之）来实现。实现的方法如下图所示：

11、习题4.2图像处理中正交变换的目的是什么？图像变换主要用于哪些方面？
正交变换可以使得图像能量主要集中分布在低频率成分上，边缘和线信息反映在高频率
成分上。因此正交变换广泛应用在图像增强、图像恢复、特征提取、图像编码压缩和形状分析等方面。
12、简述傅里叶变换的频率分量和图像空间特征之间的联系。
答：傅里叶变换的频率分量中的低频分量对应着图像灰度级的慢变化分量，即图像的平滑
区域中总体灰度级，而高频对应着图像中快变化的灰度级，即图像的细节部分，如边
缘和噪声。
13、数字图像的冗余主要表现为哪几种形式？
空间冗余，时间冗余，视觉冗余，信息熵冗余，结构冗余和知识冗余。
第五章
14、习题5.1 从哪些方面说明数据压缩的必要性？
1. 计算机的处理速度方面
2. 通信信道的容量方面
3. 网络的传输率方面
4. 数据的传输和存储方面
15、【例题5.1 P82】
16、习题5.6 讨论图像压缩方法的分类及其各自特点。
常见数据压缩技术的分类。
无损压缩：Huffman 编码和 Shannon 编码根据概率分布特性确定码长；游程编码根据连续灰度的游程来确定编码；算术编码随信源数据不断缩小的实数区间，然后用一个与实数对应的二进制码代表被编码的信息；轮廓编码根据相同灰度的区域边界线进行编码。
有损压缩：预测编码根据相邻像素相关性来确定后继像素的预测值，若用差值进行编码则可以压缩数据量；变换编码对原始图像进行正交变换，在变换域进行抽样达到压缩的目的； 混合编码将两种编码方法结合起来，如将预测编码与变换编码相结合，以取得更好的效果。 在现代压缩编码方法中，分形编码利用宏观与微观的相似性来压缩数据量，可以获得极大的压缩比。该方法压缩过程的计算量较大，但解压缩很快，适用于图像数据的存储和重现。
第六章17、习题6.3 如图6.34所示，已知灰度图像f（x，y），求经过反转变换后的图像g（x，y）。反转变换为g=G（f）。
解： 如图，先将图像反转变换 f’(x,y) = 255 - f(x,y)；【表在意f’(x,y)，仅表示反转后的图像】
即
55 155 95 0 ; f’(x,y)<=127
f’(x,y)= 75 70 129 由反转变换曲线可知：g（x，y）=
100 245 25 127; f’(x,y)>127
所以g（x，y）=

0 127 0
0 0 0
0 127 0

18、 习题6.5 教材P111 例6.3
为什么对数字图像进行直方图均衡后化后，通常并不能产生完全平坦的直方图？
参考：图像的灰度级只有有限个， 在一些灰度级中没有像素，在另一些灰度级中像素却十
分拥挤，而且不能将同一灰度级的像素映射到不同的灰度级。 因此实际均衡化后的直
方图只是相对原图的直方图更加平坦一些。
19、比较均值滤波和中值滤波的优缺点
参考：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。
中值滤波是选择适当的点来替代污染点的值，所以处理效果好。因为噪声的均值不为
0，所以均值滤波不能很好地去除噪声点。
20、 习题6.9 【原谅我上课没听讲， 看书也看不懂】

第七章
21、图像复原和图像增强的区别是什么？
图像增强不考虑图像如何退化和增强后的图像是否失真，而图像恢复需要了解图像退化的
机制和过程等先验知识。（P131）
22、 习题7.1 引起图像退化的原因有哪些？ （P131）
（1 ）射线辐射、大气湍流等造成的照片畸变。
（2 ）模拟图像数字化的过程中，由于会损失部分细节，造成图像质量下降。
（3 ）镜头聚焦不准产生的散焦模糊。
（4 ）成像系统中始终存在的噪声干扰。
（5 ）拍摄时，相机与景物之间的相对运动产生的运动模糊。
（6 ）底片感光、图像显示时会造成记录显示失真。
（7 ）成像系统的像差、非线性畸变、有限带宽等造成的图像失真。
（8 ）携带遥感仪器的飞行器运动的不稳定，以及地球自转等因素引起的照片几何失真。
23、试画出图像退化一般模型，并写出其数学表达式？（P132）

n(x,y)
f(x,y) H(x,y) g(x,y)
表达式 g(x,y)=H[f(x,y)]+n(x,y)
第八章
24、习题8.2（参考P158例8.1）
25、习题8.3 阈值分割技术适用于什么场景下的图像分割？
通常用于图像中目标和背景具有不同的灰度集合：目标灰度集合与背景灰度集合。
26、习题8.12 对于8.29的图像采用基于区域灰度差进行区域增长, 给出灰度值T=1，T=2，T=3
三种情况下的分割图像。

T = 2情况下的分割图像：
1 1 5 5 5
1 1 5 5 5
1 1 5 5 5
1 1 5 5 5
1 1 5 5 5
T=1、T=3详细见教材P172。
第九章
27、习题9.1 数学形态学主要包括哪些研究内容？
答：抑制噪声、特征提取、边缘检测、形状识别、纹理分析、图像恢复与重建
等方面(谨慎参考~ )
28、习题9.2 基于数学形态学的图像处理有何特点？（P178）
1它反映的是一幅图像中像素点间的逻辑关系，而不是简单的数值关系。
2它是一种非线性的图像处理方法，并且具有不可逆性。
3它可以并行实现。
4它可以用来描述和定义图像的各种集合参数和特征。
29、习题9.4 画出用一个半径为r/4的圆形结构元素腐蚀一个r×r的正方形的示意图。

第十章
30、 习题10.2与习题2.2重复。
31、习题10.6 什么是彩色的减性模型和加性模型？哪一种模型更适合用于显示、图片和打印场合？答：由三基色混配各种颜色通常有两种方法：相加混色法和相减混色法。相加混色和相减混色的主要区别表现在以下三个方面：
（1）相加混色是由发光体发出的光相加而产生的各种颜色，而相减混色是先有白色光，然后从中减去某些成份（吸收）得到各种颜色。
（2）相加混色的三基色是红、绿、蓝，而相减混色的三基色是黄、青、品红。也就是
说，相加混色的补色就是相减混色的基色。
（3）相加混色和相减混色有不同的规律。
彩色电视机显示的颜色是通过相加混色产生的。而彩色电影和幻灯片等与绘画原料、打印机打印图片等是通过相减混色产生各种颜色的。

32、 习题10.12 抖动技术是如何利用只能显示较少颜色的设备重现含有丰富彩色图像的？答：抖动法是一种利用仅能重现较少颜色种类的设备来显示含有丰富色彩图像的有效的 方法。产生抖动图像可以有多种方式，但是基本原理都是一样的：采用能直接显示其色彩的 像素模式来替换那些其色彩不能直接显示的像素。抖动技术利用了空间混色原理——人的肉 眼能将两种不同颜色的相邻像素融合成第三种颜色。
33、 习题10.16讨论假彩色和为彩色的差异。答：假彩色处理的对象是三基色描绘的自然图像或同一景物的多光谱图像。对自然图像， 假彩色的处理方法之一是将人们所关注的目标物映射为与原色不同的假彩色，即原有的彩色 图像变换成给定彩色分布的图像。而伪彩色增强是将灰度或单一波段的图像变换为彩色图 像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取有用 信息。彩色图像中的彩色根据黑白图像的灰度级或其他图像特征（如空间频率成分）人为给定。
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