第一章引言

一.填空題

1.數(shù)字圖像是用一個數(shù)字陣列來表示的圖像。數(shù)字陣列中的每個數(shù)字，表示數(shù)字

圖像的一個最小單位，稱為像素

2.數(shù)字圖像處理可以理解為兩個方面的操作：-一是從圖像到圖像的處理，如圖像

增強等；二是從圖像到非圖像的一種表示，如圖像測量等。

5.數(shù)字圖像處理包含很多方面的研究內(nèi)容。其中，圖像重建的目的是根據(jù)二維平

面圖像數(shù)據(jù)構(gòu)造出三維物體的圖像。

簡答題

1.數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容包含很多方面，請列出并簡述其中的4種。

①圖像數(shù)字化：將一幅圖像以數(shù)字的形式表示。主要包括采樣和量化兩個過程。

②圖像增強：將一幅圖像中的有用信息進行增強，同時對其無用信息進行抑制,

提高圖像的可觀察性。

③圖像的幾何變換：改變圖像的大小或形狀。

④圖像變換：通過數(shù)學映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到頻域、時頻域等

空間上進行分析。如傅利葉變換等。

⑤圖像識別與理解：通過對圖像中各種不同的物體特征進行定量化描述后，將

其所期望獲得的目標物進行提取，并且對所提取的目標物進行一定的定量分析。

2.什么是圖像識別與理解？

圖像識別與理解是指通過對圖像中各種不同的物體特征進行定量化描述后,

將其所期望獲得的目標物進行提取，并且對所提取的目標物進行一定的定量分

析。比如要從一幅照片上確定是否包含某個犯罪分子的人臉信息，就需要先將照

片上的人臉檢測出來，進而將檢測出來的人臉區(qū)域進行分析，確定其是否是該犯

罪分子。

5.簡述圖像幾何變換與圖像變換的區(qū)別。

①圖像的幾何變換：改變圖像的大小或形狀。比如圖像的平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮

小等，這些方法在圖像配準中使用較多。

②圖像變換：通過數(shù)學映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到頻域、時頻域等空

間上進行分析。比如傅里葉變換、小波變換等。

第二章圖像的基本概念

填空題

1.量化可以分為均勻量化和非均勻量化兩大類。

2.采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)的采樣次數(shù)。

3.圖像因其表現(xiàn)方式的不同，可以分為連續(xù)圖像和離散圖像兩大類。3.

5.對應于不同的場景內(nèi)容，-?般數(shù)字圖像可以分為二值圖像、灰度圖像和彩色圖

像三類。

10.采樣所獲得的圖像總像素的多少，通常稱為圖像分辨率

選擇題

1.一幅數(shù)字圖像是:...)

A.一個觀測系統(tǒng)。B、一個有許多像素排列而成的實體。

C.一個2-D數(shù)組中的元素。D、一個3-D空間的場景。

2.一幅灰度級均勻分布的圖象，其灰度范圍在[0,255],則該圖象的信息量

為:)

A.0B、255C、6D、8

3.圖象與灰度直方圖間的對應關(guān)系是:..B)

A.——對應B、多對一C、一對多D、都不對

4.下列算法中屬于局部處理的是)

A.灰度線性變換B、二值化C、傅立葉變換D、中值濾波

5.一幅256*256的圖像，若灰度級數(shù)為16,則該圖像的大小是：

A.128KBB、32KB

C.1MBC.2MB

解：灰度級數(shù)為16(即24),則每個像素需要4個位(0.5個字節(jié))來存儲,256*256

大小的圖像，一共需要256*256*0.5/1024KB=32KB

7.一幅灰度級均勻分布的圖象，其灰度范圍在[(),127],則該圖象的信息量為

A.0B、128C、7D、8

8.對一幅100*100像元的圖象，若每像元用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2()(X)()bit,則圖象的壓縮比為:…)

A.2:1B、3:1C、4:1D、1:2

三.判斷題

1.可以用f(x,y)來表示一幅2-D數(shù)字圖像。..T)

2.可以用f(x,y)來表示一個在3-D空間中的客觀景物的投影。..T)

3.數(shù)字圖像坐標系與直角坐標系一致。..)

4.矩陣坐標系與直角坐標系一致。..)

5.數(shù)字圖像坐標系可以定義為矩陣坐標系。..T)

6.圖像中虛假輪廓的出現(xiàn)就其本質(zhì)而言是由于圖像的灰度級數(shù)不夠多造成

的。..T)

10.采樣是空間離散化的過程。..T)

犯.簡答題

L圖像的數(shù)字化包含哪些步驟？簡述這些步驟。

圖像的數(shù)字化主要包含采樣、量化兩個過程。采樣是將空域上連續(xù)的圖像變

換成離散采樣點集合，是對空間的離散化。經(jīng)過采樣之后得到的一維離散信號的

最小單位是像素。量化就是把采樣點上表示亮暗信息的連續(xù)量離散化后，用數(shù)值

表示出來，是對亮度大小的離散化。經(jīng)過采樣和量化后，數(shù)字圖像可以用整數(shù)陣

列的形式來描述。

2.圖像量化時，如果量化級比較小會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？

如果量化級數(shù)過小，會出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象。量化過程是將連續(xù)變化的顏色劃分到

有限個級別中，必然會導致顏色信息損失。當量化級別達到一定數(shù)量時，人眼感

覺不到顏色信息的丟失。當量化級數(shù)過小時，圖像灰度分辨率就會降低，顏色層

次就會欠豐富，不同的顏色之間過度就會變得突然，可能會導致偽輪廓現(xiàn)象。

3,簡述二值圖像與彩色圖像的區(qū)別。

二值圖像是指每個像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像，這

種圖像又稱為黑白圖像。二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個像素的值要么是1,

要么是0,具有數(shù)據(jù)量小的特點。

彩色圖像是根據(jù)三原色成像原理來實現(xiàn)對自然界中的色彩描述的。紅、綠、

藍這三種基色的的灰度分別用256級表示，三基色之間不同的灰度組合可以形成

不同的顏色。

4.簡述二值圖像與灰度圖像的區(qū)別。

二值圖像是指每個像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。這種

圖像又稱為黑白圖像。二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個像素的值要么是1,

要么是0,具有數(shù)據(jù)量小的特點。

灰度圖像是指每個像素的信息由一個量化后的灰度級來描述的數(shù)字圖像，灰

度圖像中不包含彩色信息。標準灰度圖像中每個像素的灰度值是0-255之間的一

個值，灰度級數(shù)為256級。

5.簡述灰度圖像與彩色圖像的區(qū)別。

灰度圖像是指每個像素的信息由一個量化后的灰度級來描述的數(shù)字圖像，灰

度圖像中不包含彩色信息。標準灰度圖像中每個像素的灰度值是0-255之間的一

個值，灰度級數(shù)為256級.

彩色圖像是根據(jù)三原色成像原理來實現(xiàn)對自然界中的色彩描述的。紅、綠、

藍這三種基色的的灰度分別用256級表示，三基色之間不同的灰度組合可以形成

不同的顏色。

五.應用題

表1直方圖灼雌計算艱

序號運U步驟瓣果

1列出原始圖灰也如，M.1/-701■23456

.列憫始直方留0.020.050.090.120.140.20.220.16

3用式(322)計寐始累積直方圖0.020.070.160.280.420.620.841.00

4取整行血00173467

5確定蝴對應關(guān)系(ffj0,1-?0A13T24->35->46->67->7

6計算一直方圖0.070.090.120.140.200.220.16

1.設某個圖像為:

1326

1234

2402

4223

請完成：

①求該圖像的灰度直方圖。（3分）

②對該圖像進行直方圖均衡化處理，寫出過程和結(jié)果。（6分）

第三章圖像幾何變換

一.填空題

1.圖像的基木位置變換包括了圖像的平移，鏡像及旋傳.

4.最基本的圖像形狀變換包括了圖像的放大、縮G和錯切。

1().我們將平面景物在投影平面上的非垂直投影稱為圖像的錯切，該處理會是的

圖像中的圖形產(chǎn)生扭變。

二.選擇題

1.假設是原始圖像的像素點坐標.是使用公式對圖像F進行變換得到的新圖像的像

素點坐標。該變換過程是)

A.圖像鏡像B、圖像旋轉(zhuǎn)C、圖像放大D、圖像縮小

2.假設是原始圖像的像素點坐標.是對圖像F進行旋轉(zhuǎn)變換后得到新圖像的像素坐標。

以下哪個是正確的圖像旋轉(zhuǎn)公式..)

A、B.

C、D.

C-S

S+C

5.關(guān)于圖像縮小處理，下列說法正確的是:..D)

A.圖像的縮小只能按比例進行。

B、利用基于等間隔采樣的圖像縮小方法對圖像進行處理時，不需要計算出采樣間隔。

C.圖像的縮小只能按不比例進行。

D、圖像的縮小是從原始圖像中選擇合適的像素點，使圖像縮小后可以盡最保持原有圖

像的概貌特征不丟失

6.關(guān)于圖像放大處理，下列說法不正確的是..)

A、從物理意義上講，圖像的放大是圖像縮小的逆操作。

B、當放大的倍數(shù)比較大時，使用基于像素放大原理的圖像放大方法會導致馬賽克現(xiàn)

象。

C、對于因放大后的圖像子塊與子塊之間的過渡因不平緩而導致畫面效果不自然的問

題，可以采用雙線性插值方法可以用來解決。

D、圖像的放大不會引起圖像的畸變。

8.關(guān)于圖像縮小處理，下列說法正確的是:..）

A、圖像的縮小只能按比例進行。

B.利用基于等間隔采樣的圖像縮小方法對圖像進行處理時，需要計算出采樣間隔。

C.圖像的縮小只能按不比例進行。

D、從信息處理的角度看，圖像縮小與圖像放大的含義一樣，都需要對未知的數(shù)據(jù)進行

估計。

9.關(guān)于圖像的插值，下列說法不正確的是）

A.對于因圖像放大后的圖像子塊與子塊之間的過渡因不平緩而導致畫面效果不自然的

問題，可以采用雙線性插值方法可以用來解決。

B.在使用雙線性插值近行圖像放大時，所有的像素的計算都不會用到單線性插值法。

C、對于圖像旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空穴問題，可以采用均值插值法來填充。

D、對于圖像旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空穴問題，可以采用鄰近插值法來填充。

10.中值濾波器可以：..）

A.消除孤立噪聲；

B.檢測出邊緣；

C進行模糊圖像恢復：

D.模糊圖像細節(jié)。

三.簡答題

1.簡述直角坐標系中圖像旋轉(zhuǎn)的過程。

（1）計算旋轉(zhuǎn)后行、列坐標的最大值和最小值。

（2）根據(jù)最大值和最小值，進行畫布擴大，原則是以最小的面積承載全部的圖像信息。

（3）計算行、列坐標的平移量。

（4）利用圖像旋轉(zhuǎn)公式計算每個像素點旋轉(zhuǎn)后的位置.＜）

（5）對于空穴問題，進行填充。

2.如何解決直角坐標系中圖像旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的圖像空穴問題？

（1）對于空穴問題，需要進行填充?？梢圆捎貌逯档姆椒▉斫鉀Q填充問題。

（2）闡述一下鄰近行插值或者均值插值法進行空穴填充的過程。（該點參見簡答題3和簡答

題4）

3.舉例說明使用鄰近行插值法進行空穴填充的過程。

鄰近插值法就是將判斷為空穴位置上的像素值用其相鄰行（或列）的像素值來填充。

例如對于下圖中的空穴點￡23進行填充時，使用相鄰行的像素值來填充。即：f23=f22.

4.舉例說明使用均值插值法進行空穴填充的過程。

均值插值法就是將判斷為空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值來填充。

例如對于下圖中的空穴點f23進行填充時，使用相鄰行的像素值來填充.

即：f23=（f22+f24+f13+f33）/4.

5.什么是仿射變換？用矩陣形式如何表示仿射變換？

仿射變換是一種二維坐標到二維坐標之間的線性變換，保持二維圖形的“平直性”（即變換

后直線還是直線不會打彎.圓弧還是圓?。┖汀捌叫行浴?。

常用的仿射變換：旋轉(zhuǎn)、傾斜、平移、縮放

常用的幾何變換

1。AxS、0o-cos/sin/0

T=01Ays=0Sj.0R=一sinycosy0

001OOI001

維車?？瞻?/p>

中移空手奐方攵:名宿空按

五.應用題

1.設某個圖像為：

m0ms

ss□

請寫出該圖像的水平鏡:像結(jié)果。

2.設某個圖像為:

請寫出該圖像的垂直道像結(jié)果。

第四章二值圖像處理

填空題

L如果當前點像素值為1,其四近鄰像素中至少有一個點像素值為1,即認為存在兩點間的通

路，稱之為01.四連接

2.如果當前點像素值為1,其八近鄰像素中至少有一個點像素值為1,即認為存在兩點間的通

路，稱之為o2.八連接

4.在對二值圖像進行分析時，我們將相互連接在一起的像素值全部為I的像素點的集合稱為

一個。4.連通域

5.開運算是使用同一個結(jié)構(gòu)元素對圖.先腐.再膨脹

6.閉運算是使用同一個結(jié)構(gòu)元素對圖像先再進行腐蝕的運算。6.膨脹

7.形態(tài)學處理中最基本的運算是腐蝕與膨脹。其中通常在去除小顆粒以及消

除目標物之間的粘連是非常有效的。7.腐蝕

8.形態(tài)學處理中最基本的運算是腐蝕與膨脹。其中通常用以填補目標物中存

在的某些空洞。8.膨脹

三.判斷題

2.膨脹運算可以理解為對圖像的補集進行腐蝕處理。..T）

3.膨脹是一種消除邊界點，使邊界向內(nèi)收縮的過程。（..）

4.膨脹是將與目標區(qū)域接觸的背景點合并到該目標物中，使目標邊界向外擴張的處理。.T）

5.經(jīng)過細線化之后，圖像中所有線條的幅度均為一個像素。..T）

U!.簡答題

1.寫出腐蝕運算的處理過程。：

1）掃描原圖，找到第一個像素值為1的目標點；

2）將預先設定好形狀以及原點位置的結(jié)構(gòu)元素的原點移到該點；

3）判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否全部為1:如果是，則腐蝕后圖像

中的相同位置上的像素值為1;如果不是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像

素值為o：

4）重復2）和3）,直到所有原圖中像素處理完成。

2?寫出膨脹運算的處理過程。

1）掃描原圖，找到第一個像素值為。的背景點；

2）將預先設定好形狀以及原點位置的結(jié)構(gòu)元素的原點移到該點；

3）判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否存在為1的目標點：

如果是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為1;如果不是,

則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為①

4）重復2）和3）,直到所有原圖中像素處理完成。

第四章圖像增強

一.填空題

1.所謂動態(tài)范圍調(diào)整，就是利用動態(tài)范圍對人類視覺的影響的特性，將動態(tài)范圍進行壓縮,

將所關(guān)心部分的灰度級的變化范圍擴大，由此達到改善畫面效果的目的。

3.動態(tài)范圍調(diào)整分為線性動態(tài)范圍調(diào)整和兩種。3.非線性動態(tài)范圍調(diào)整

5.直方圖均衡化的基本思想是：對圖像中像素個數(shù)多的灰度值進行,而對像

素個數(shù)少的灰度值進行歸并，從而達到清晰圖像的目的。5.展寬

8.數(shù)字圖像處理包含很多方面的研究內(nèi)容。其中,的目的是將一幅圖像

中有用的信息進行增強，同時將無用的信息進行抑制，提高圖像的可觀察性。8.圖像增強

9.我們將照相機拍攝到的某個瞬間場景中的亮度變化范圍，即一幅圖像中所描述的從最暗

到最亮的變化范圍稱為o9.動態(tài)范圍

選擇題

1.下面說法正確的是：..）

A.基于像素的圖像增強方法是一種線性灰度變換；

B.基于像素的圖像增強方法是基于空間域的圖像增強方法的一種；

c、基于頻域的圖像增強方法由于常用到傅里葉變換和傅里葉反變換，所以總比基r圖

像域的方法計算復雜較高；

D.基于頻域的圖像增強方法比基于空域的圖像增強方法的增強效果好。

4.首先根據(jù)需要設計一個調(diào)色板，進而將灰度值作為調(diào)色板的索引值完成從灰度到彩色的

映射。這種偽方法稱為（B）

A、基于灰級窗的偽彩色方法B.基于灰度調(diào)色板的偽彩色方法

C.基于灰度變換的偽彩色方法D、基于區(qū)域分割的偽彩色方法

5.指出下面正確的說法）

①基于像素的圖像增強方法是一種非線性灰度變換。

②基于像素的圖像增強方法是基于空域的圖像增強方法的一種。

③基于頻域的圖像增強方法由于常用到傅里葉變換和傅里葉反變換，所以總比基于圖

像

域的方法計算復雜較高。

④基于頻域的圖像增強方法可以獲得和基于空域的圖像增強方法同樣的圖像增強效果。

A.①②B.①③C.?@D.②④

1.一幅圖像經(jīng)過直方圖均衡化處理后，其對比度一定比原始圖像的對比度提高。)

2.一般來說，直方圖均衡化處理對于灰度分布比較集中的圖像的處理效果比較明顯。..)

4.借助對數(shù)形式的變換曲線可以達到非線性灰度動態(tài)范圍的目的。..)

5.借助對數(shù)形式的變換曲線可以達到線性灰度動態(tài)范圍的目的。..)

第五章圖像噪聲的抑制

填空題

1.兩種典型的圖像噪聲是.和高斯噪聲，I.椒鹽噪聲

3.椒鹽噪聲的______________基木相同，而噪聲出現(xiàn)的位置是隨機的。3.幅值

4.椒鹽噪聲的幅值基本相同，而噪聲出現(xiàn)的是隨機的。4.位置

5.圖像上每一點都存在噪聲，但是噪聲的是隨機分布的，這類噪聲稱為

高斯噪聲。5.幅值

6.均值濾波方法對高斯噪聲的抑制效果較好。

7.中值濾波方法對椒鹽____噪聲的抑制效果較好。

8.頻譜均勻分布的噪聲被稱為o8.白嗓聲

9.圖像噪聲可以理解為妨礙人的視覺感知，或妨礙系統(tǒng)傳感器對所接收圖像源信息進行理

解或分析的各種因素，也可以理解為真實信號與理想信號之間存在的<.9.偏

差

簡答題

1.均值濾波器對高斯噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。

均值濾波器的濾波原理是：在圖像匕對待處理的像素給定?個模板，該模板包括了其周圍

的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。

均值濾波器對高斯噪聲的濾波結(jié)果較好。

原因：高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點像素上。因為正態(tài)分布的均值為0,

所以均值濾波可以消除噪聲。

2.簡述均值濾波器對椒鹽噪聲的濾波原理，并進行效果分析。

均值濾波器的濾波原理是：在圖像匕對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其周圍

的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。

均值濾波器對椒鹽噪聲的濾波結(jié)果不好。

原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染點

o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。

3.中值濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。

中值濾波器的濾波原理是：在圖像匕對待處理的像素給定?個模板，該模板包括了其周圍

的鄰近像素取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替代待處理像素的值，就可以達到濾

除噪聲的目的。

中值濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果較好。

原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染

點。使用中值濾波時，被污染的點i般不處于中值的位置，即選擇適當?shù)狞c來替代污染點的

值，所以處理效果好.

三.應用題

1.設圖像為：

12143

110234

52688

55708

56789

請使用以下模板對其進行均值濾波處理，寫出處理過程和結(jié)果。

111

H=-111

9

111

4.設圖像為

12143

110234

52688

55708

56789

請使用3X3的模板對其進行中值濾波處理，寫出處理過程和結(jié)果。

7.設圖像為:

12143

110234

52688

55708

56789

請使用以下加權(quán)均值濾波器對其進行均值濾波處理，寫出處理過程和結(jié)果。

111

1

H121

?0

111

1.填空：

1）數(shù)字圖像處理的基本步驟可分為圖像信息的獲取，存儲，處理，傳輸，輸出和顯示。

2）一個基本數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由圖像輸入，圖像存儲，圖像輸出，圖像通信，圖像處

理和分析五個模塊組成

3）顏色由三種屬性，色調(diào)飽和度和亮度。

4.11試述各種空域平滑方法的功能、適用條件及優(yōu)缺點。

解答圖像的空域平滑方法主要包括基于平均的方法和中值濾波法，前者

又包括鄰域平均法、閾值平均法、加權(quán)平均法和多圖像平均法。

鄰域平均法是指用某點鄰域的灰度平均值來代替該點的灰度值，常用的

鄰域為4-鄰域和8-鄰域。鄰域平均法算法簡單，處理速度快，但是在衰減

噪聲的同時會使圖像產(chǎn)生模糊。

閾值平均法通過加門限來減少鄰域平均法中所產(chǎn)生的模糊問題，門限

要利用經(jīng)驗和多次試驗來獲得。這種方法對抑制椒鹽噪聲比較有效，同時也

能較好地保護僅存微小變化的目標物細節(jié)。

加權(quán)平均法是指鄰域內(nèi)灰度值及本點灰度的加權(quán)平均值來代替該點灰度值，這樣既能平滑

噪聲，又能保證圖像中的目標物邊緣不至于模糊。

事實上，鄰域平均法和加權(quán)平均法都可歸結(jié)到模板平滑法中。他們都可以看作是利用模板對

圖像進行處理的方法，而不同形式和結(jié)構(gòu)的模板就會形成不同的圖像處理方法。

選擇題：

1)2.1對于圖像如下區(qū)域(A)紋理區(qū)域(有許多重復單元的區(qū)域)；(B)灰度平

滑區(qū)域；(C)目標邊界區(qū)域；(D)灰度漸變區(qū)域。當圖像空間分辨率變化時，影響最大

的是哪種？當圖像的幅度分辨率變化時，結(jié)果又如何？

當圖像空間分辨率變化時，影響最大的是A；當圖像幅度分辨率變化時，影響最大

的是BD

(A)2)例3.1對于圖像的離散余弦變換核K-L變換，以下說法哪些是正確的？

(B)正交變換

(C)變換核可分離

(D)有快速算法

(E)給予圖像統(tǒng)計特性的變換

(F)在均方意義下最優(yōu)

(G)可以用來旋轉(zhuǎn)圖像

(H)可以用來壓縮圖像

(I)可以去除圖像中像素間的相關(guān)性

解答根據(jù)圖像的離散余弦變換核K-L變換的原理和特性，對于圖像的離散余弦變換，正確

的說法(A),(D),(C),(G),(II)；對于圖像的K-L變換，正確的說法是(A),(D),(E),(P),(G),(n).

簡答題：

2.2為何彩色圖像要經(jīng)過RGB到HSI模型轉(zhuǎn)換才能處理？

如果直接對RGB模型中的R,G,B分量處理，很可能會引起三個量不同程度的變化，由

RGB模型描述的處理圖像就會出現(xiàn)色差問題，顏色上會有很大程度的失真。因此，人們

在此基礎(chǔ)上提出了HSI模型，它的出現(xiàn)使得在保持色彩無失真的情況下實現(xiàn)彩色圖像處

理成為可能。通過先將RGB模型轉(zhuǎn)化為HSI模型，得到相關(guān)性較小的色調(diào)，色泡和

度和亮度，然后僅對其中的亮度分量進行處理，再轉(zhuǎn)化為RGB。這樣就可以避免直接對

RGB分量處理而產(chǎn)生圖像失真。

2)2.2當圖像灰度級逐漸減少時，會出現(xiàn)什么結(jié)果？

當圖像灰度級逐漸減少時，圖像平滑區(qū)域內(nèi)漸變的灰度將出現(xiàn)突變，直到灰度級不夠

多時，出現(xiàn)虛假輪廓。

1除了常用的形狀特征、紋理特征、顏色特征外，還有哪些描述圖像內(nèi)容的

特征？

解答除常用的形狀特征、紋理特征、顏色特征外，還有一些描述圖像內(nèi)容的

特征，如空間位置和關(guān)系（分布）特征，序列圖像還有運動特征、軌跡特征等。

2設一幅圖像具有如題表441所示概率分布，對其進行直方圖均衡化。

__________運算步驟和結(jié)果

1列出原圖像灰度級i01

?■■23467

2

各灰段級概率分布（A方圖）P（i）0.140.220.250.170.100.06a。3

?'i…0.03

計算累計直方圖匕=P

3￡?）0.140.360.610.780.880.940.971.00

__________________…________

計算變換后的灰度值

413456777

j=INTC（Z.-l）Py+0.5],L=8

5確定映射對應關(guān)系j）0->12f43-54f65.6.7-“

6計算新直方圖P（?00.1400.220.250.170.100.12

3試用Sobel算子檢測題圖7.6所示圖像的邊緣點（圖像的第一行、最后?行、第?列和最

后一列不處理，結(jié)果四舍五入取整）。

4444444400

4444444400

4455555400

4455665400

4456765400

4456665400

4455555400

4444444400

4444444400

4444444400

題圖7.6

-101

1-202

解答由水平模板W、=74L-1u01」計算水平梯度（結(jié)果四舍五入）為

0000000000

0000000-4-40

011000-1-5-40

01111-1-2-5-40

01220-2-2-5-40

01210-1-2-5-40

011000-1-5-40

0000000-4-40

0000000-4-40

0000000000

-1-2-1

1000

—In1

由垂直模板W、=4L」計算垂直梯度（結(jié)果四舍五入）為

0000000000

0011111000

0011221000

0001210000

0010000000

000-1-2-10000

00-1-2-2-2-1000

00-1-1-1-1-1000

0()00000000

00000000()

G-v=0_

若采用梯度計算公式G(x,y)max{,}時，則合成梯度為

-0000000000-

0011111440

0111221540

0111212540

0122022540

0121212540

0112221540

0011111440

0000000440

=0000000000

4設有一幅二值圖像，其中包含了水平的、垂直的、45°和-45°的直線。請設計一

組模板，用「檢測這些直線中一個像素長度的間斷。假設直線的灰度級是1并且背景的灰度

級為0。

解答模板系數(shù)如題圖7.2所示。

000

1-21

000

水平垂宜

001

□二

0-20M

100□°□

45-45

將這些模板在圖像中移動，對于對應方向上中間沒有間斷的像素其模板計算值為0,在

間斷位置的值為2,由此即可判斷直線上的1像素間斷。

第六章圖像的銳化處理

填空題

1.垂直方向和水平方向的微分算子屬于一階微分算子

2.Roberts交叉微分算子屬于一階微分算子

3.Sobel微分算子屬于一階微分算子

4.Priwitt微分算子屬于一階微分算子

Laplacian微分算子二階微分算子

8.圖像微分了邊緣和其他突變的信息。增強

9.圖像微分了灰度變化緩慢的信息。削弱

10.圖像微分算子可以用在邊緣檢測中

簡答題

1.圖像中的細節(jié)特征大致有哪些？一般細節(jié)反映在圖像中的什么地方？

圖像的細節(jié)是指畫面中的灰度變化情況，包含了圖像的孤立點、細線、畫面突變等。孤立

點大都是圖像的噪聲點，畫面突變一般體現(xiàn)在目標物的邊緣灰度部分。

2.一階微分算子與二階微分算子在提取圖像的細節(jié)信息時，有什么異同？

一階微分算子獲得的邊界是比較粗略的邊界，反映的邊界信息較少，但是所反映的邊界

比較清晰；

二階微分算子獲得的邊界是比較細致的邊界。反映的邊界信息包括了許多的細節(jié)

信息，但是所反映的邊界不是太清晰。

5.已知Laplacian微分算子的作用模板為：，請寫出兩種變形的Laplacian算子。

三.應用題

1.已知Roberts算子的作用模板為：Sobel算子的作用模板為：

設圖像為：

33333

38763

36053

37843

38333

請完成：

①用Roberts算子對其進行銳化，寫出銳化過程和結(jié)果。（4分）

②用Sobel算子對其進行銳化，寫出銳化過程和結(jié)果。（6分）

2.已知Roberts算子的作用模板為：Laplacian算子的作用模板為：

設圖像為：

33333

38763

36053

37843

38333

請完成：

①用Roberts算子對其進行銳化，寫出銳化過程和結(jié)果。（4分）

第七章②用Laplacian算子對其進行銳化，寫出銳化過程和結(jié)果。（6分）

第八章圖像分割

區(qū)域生長

區(qū)域增長方法是根據(jù)同一物體區(qū)域內(nèi)象素的相似性質(zhì)來聚集象素點的方法，從初始區(qū)

域（如小鄰域或甚至于每個象素）開始，將相鄰的具有同樣性質(zhì)的象素或其它區(qū)域歸并到目

前的區(qū)域中從而逐步增長區(qū)域，直至沒有可以歸并的點或其它小區(qū)域為止。區(qū)域內(nèi)象素的相

似性度量可以包括平均灰度值、紋理、顏色等信息。

區(qū)域生長的原理

區(qū)域生長的基本思想是將具有相似性質(zhì)的像素集合起來構(gòu)成區(qū)域。具體先對每個需要分割的

區(qū)域找一個種子像素作為生長起點，然后將種子像素和周圍鄰域中與種子像素有相同或相

似性質(zhì)的像素（根據(jù)某種事先確定的生長或相似準則來判定）合并到種子像素所在的區(qū)域中。

將這些新像素當作新的種子繼續(xù)上面的過程，直到?jīng)]有滿足條件的像素可被包括進來。這樣

一個區(qū)域就生長成了。

區(qū)域生長是一種串行區(qū)域分割的圖像分割方法。區(qū)域生長是指從某個像素出發(fā)，按照一

定的準則，逐步加入鄰近像素，當滿足一定的條件時，區(qū)域生長終止。區(qū)域生長的好壞決定

于1.初始點（種子點）的選取。2.生長準則。3.終止條件。區(qū)域生長是從某個或者某些像素

點出發(fā)，最后得到整個區(qū)域，進而實現(xiàn)目標的提取。

而選取合適的分割閾值可以說是圖像二值化的重要步驟，過

高的閾值會導致?些真實邊緣的丟失，過低的閾值又會產(chǎn)生

一些無謂的虛假邊緣。

下面介紹幾種基本的閾值選取算法。

1.雙峰法

2.P參數(shù)法

3.大津法（Otsu法或最大類間方差法）

4.最大嫡閾值法

5.迭代法（最佳閾值法）

L雙峰法,

在?些簡單的圖像中，物體的灰度分布比較有規(guī)律，背景

與各個目標在圖像的直方圖各自形成?個波峰，即區(qū)域與

波峰??對應，每兩個波峰之間形成?個波谷。那么，選

擇雙峰之間的波谷所代表的灰度值T作為閾值，即可實現(xiàn)

兩個區(qū)域的分割。如圖1所示。

f255(白)f(x,y)HT

g(x,y)=-0(黑)f(x,y)<T

式中f（x,y）為灰度圖像的灰度值，I

為閾值，g（x,y）為二值化后的灰

度圖像。

5.迭代法(最佳閾值法)

迭代法是基于逼近的思想，迭代閾值的獲取步驟可以歸納如b：

1)選擇一個初始閾值T(j),通?？梢赃x擇整體圖像的平均灰度值作為初

始閾值。j為迭代次數(shù)，初始時j=0。

2)用T(j)分割圖像，將圖像分為2個區(qū)域和

3)計算兩區(qū)域的平均灰度值，其中N也為第j次迭代時區(qū)域C1

和C2的像素個數(shù)，f(x,y)表示圖像中(x,y)點的灰度值。

N1/Cc2

卷X儼y)

4)再計算新的門限值,即

7(八|)=_!----2-

2

5)令j=j+1,重復2)~4),宜到T(j+1)訂(j)的差小于規(guī)定值。

填空題

1.依照分割時所依據(jù)的圖像特性不同，圖像分割方法人致可以分為閾值方法、邊

界分割方法和區(qū)域提取方法三大類。

6.所謂聚類方法，是采用模式識別中的聚類思想，以類內(nèi)保持最大相似性以及

類間保持最大距離為目標，通過迭代優(yōu)化獲得最佳的圖像分割閾值.

二.選擇題

2.以下圖像分割方法中，屬于基于圖像灰度分布的閾值方法的是..)

A.區(qū)域合并、分裂法B、最大類間、內(nèi)方差比法C、已知形狀的曲線檢測D、

區(qū)域生長法

3.關(guān)于進行圖像分割時使用的最大類間、類內(nèi)方差比法，下列說法正確的是(..)

A.選擇的閾值使得兩類數(shù)據(jù)間的方差越小越好。

B.選擇的閾值使得同?類的數(shù)據(jù)之間的方差越大越好。

C.使用類間、類內(nèi)方差比作為選擇閾值的評價參數(shù)。

D.使用類內(nèi)、類間方差比作為選擇閾值的評價參數(shù)。

4.關(guān)于最大類間、類內(nèi)方差比法，下列說法正確的是

A.選擇的閾值使得兩類數(shù)據(jù)間的方差越小越好。

B.選擇的閾值使得同一類的數(shù)據(jù)之間的方差越大越好。

C、選擇的閾值使得兩類數(shù)據(jù)間的方差越小越好，同時同一類的數(shù)據(jù)之間的方差越大越

好。

D、選擇的閾值使得兩類數(shù)據(jù)間的方差越大越好，同時同一類的數(shù)據(jù)之間的方差越小越

5.使用類間最大距離法進行圖像分割時，下列步驟正確的是...）

①計算相對距離度量值。

②給定一個初始閾值.將圖像分成目標和背景兩類。

③分別計算出兩類的灰度均值。

④選擇最佳的闞值，使得圖像按照該閾值分成兩類后，相對距高度量值達到最大。

A.①②③④B、③④C、①④D、①③

三.判斷題

3.類間最大距離法的設計思想是：在某個適當?shù)拈撝迪拢瑘D像分割后的前景目標與背景兩

個類之間的差異最大為最佳分割。（T）

6.區(qū)域生長方法的實現(xiàn)有三個關(guān)鍵點：種子點的選??；生長準則的確定；區(qū)域生長停止的

條件。（T）

7.區(qū)域生長方法中選取的種子點只能是單個像素。.F）

8.在使用區(qū)域合并、分裂方法進行圖像分割時，不需要用到每個子塊的屬性。

10.基:圖像灰度空間分布的閾值方法除了考慮當前像素本身的灰度值外，還需要考慮其與

鄰近像素之間的關(guān)系。（T）

第九章圖像變換

填空題

1.所謂的圖像變換，是指將圖像信號從變換到另外的域上進行

分析的手

段。1.空域

2.圖像變換包括了圖像的頻域變換、圖像的時頻域變換以及其他正交變換等，其

中變換屬于頻域變換。2.傅里葉

3.圖像變換包括了圖像的頻域變換、圖像的時頻域變換以及其他正交變換等，其

中變換屬于時頻域變換。3.小波

4.數(shù)字圖像處理包含很多方面的研究內(nèi)容。其中，是指通過一

種數(shù)學映射的手段，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到如頻域、時頻域等空間上進行分析

的數(shù)學手段。4.圖像變換

5.將一個函數(shù)通過正交分解映射到正交函數(shù)空間的數(shù)學變換稱為

________________o5.正交變換

三.判斷題

1.傅里葉變換可以用在圖像的卷積運算中，主要原因是：空域上的卷積對應其在

頻域上的點乘。.T)

2.傅里葉變換可以用在圖像壓縮中。..)

3.一幅圖像進行一次小波變換后，概貌信息大都集中在高頻圖像子塊中。..)

4.一幅圖像經(jīng)過1次小波變換后，可以得到4個子塊圖像。..)

5.一幅圖像進行一次小波變換后，細節(jié)信息大都集中在高頻圖像子塊中。(.)

6.離散余弦變換是圖像處理中常用的正交變換。)

7.傅里葉變換的所寫是FTT。

如.簡答題

1.請簡述快速傅里葉變換的原理。

傅里葉變換是復雜的連加運算，計算時間代價很大?？焖俑道锶~變換的核心思

想是，將原函數(shù)分解成一個奇數(shù)項和一個偶數(shù)項加權(quán)和，然后對所分解的奇數(shù)項

和偶數(shù)項再分別分解成其中的奇數(shù)項和偶數(shù)項的用權(quán)和。這樣，通過不斷重復兩

項的加權(quán)和來完成原有傅里葉變換的復雜運算，達到較少計算時間代價的目的。

3.傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應用，請簡述其在圖像的高通濾波中的應

用原理。

圖像經(jīng)過傅里葉變換后，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細節(jié)部分集

中在高頻區(qū)段，可以通過圖像的高通濾波將圖像中景物的細節(jié)提取出來。具體做

法是，將傅里葉變換得到頻譜圖的低頻部分強制為0,而將高頻部分的信息保持

不變，就相當于使用一個只保持高頻部分信息不變，而低頻信息被完全抑制的高

通濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進行傅里葉逆變換，就可

以得到圖像的細節(jié)部分。

4.傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應用，請簡述其在圖像的低通濾波中的應

用原理。

圖像經(jīng)過傅里葉變換后，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細節(jié)部分集中

在高頻區(qū)段，可以通過圖像的低通濾波將圖像中景物的概貌提取出來。具體做法

是，將傅里葉變換得到頻譜圖的高頻部分強制為D,而將低頻部分的信息保持不

變，就相當于使用一個只保持低頻部分信息不變，而高頻信息被完全抑制的低通

濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進行傅里葉逆變換，就可以

得到圖像的概貌部分。

第十一章彩色圖像處理

填空題

1.HSV表色系由、飽和度和亮度三屬性組成。1.色調(diào)

4.飽和度與一定色調(diào)的純度有關(guān)，飽和度_______________的顏色看起來越鮮

艷。(填“越大”或“越小”)4.越大

5.在YUV表色系中,Y表示亮度,U表示藍色與亮度的色差,V表示與亮

度的色差。5.紅色

6.人在區(qū)分顏色時常用三種基本特征量，它們是：輝度、色調(diào)和

。6.飽和度

二.選擇題

2.關(guān)于RG.表色系，以二說法不正確的是的..A)

A.RGB表色系是減色系統(tǒng)。

B.RGB表色系的三基色中包含紅色。

C、若某個像素點的值是(0,255,0),則表示該顏色中只含綠色。

D.若某個像素點的值是(255,255,255),則表示該顏色為白色。

3.HS.表色系的三屬性包含：..)

①色調(diào)②色飽和度③亮度④色度

A.①②③B.①②⑷C.②③④D.①③④

4.關(guān)于YUV表色系，以下說法不正確的是：..)

A.YUV表色系常用于多媒體技術(shù)中。

B.YUV色系與RGB色系可以相互轉(zhuǎn)換。

C.YUV色系不包含亮度信號。

D.YUV表色系包含一個亮度信號和兩個色差信號。

5.CMYK表色系的三基色包含：..)

①青色②黑色③黃色④品紅色

A.①②③B.①②④C.②③④D.①③④

6.下面哪個彩色空間最接近人視覺系統(tǒng)的特點..)

A、RGB空間

B.CMY空間

C.CIEXYZ空間

D.HSI空間

8.關(guān)于CMYK表色系，以下說法正確的是…)

A.CMYK表色系是減色系統(tǒng)。

B.CMYK表色系的三基色中包含黑色。

C.CMYK表色系的三基色中包含紅色。

D.CMYK表色系的三基色中包含綠色。

9.關(guān)于HSI表色系，以下說法不正確的是...)

A.HSI表色系的三屬性中包含色調(diào)。

B.HSI表色系的三屬性中包含色度。

C.HSI表色系的三屬性中包含飽和度。

D.HSI表色系的三屬性中包含亮度。

10.關(guān)于RGB色系下的彩色圖像，下列說法正確的是：..)

A.彩色圖像的紅色分量、綠色分量、藍色分量都是灰度圖像。

B該彩色圖像的紅色分量是彩色圖像。

C、若某個像素點的值是(0,255,0),則表示該顏色中只含紅色。

D、若某個像素點的值是(255,255,255),則表示該顏色為黑色。

三.判斷題

1.在RGB空間中，若某個像素點的值是(0,0,0),則表示該顏色為白色。..)

2.在RGB空間中，若某個像素點的值是(0,0,255),則表示該顏色為藍色。..)

4.YCbCr表色系具有亮度信息與色度信息相分離的特點。..)

.簡答題

(1)1.為什么YUV表色系適用于彩色電視的顏色表示？

(2)YUV表色系適用于彩色電視的顏色表示主要原因有以下3點：

(3)YUV表色系具有亮度與色度相分離的特點，黑白電視接收彩色電視節(jié)目信

號時，只需要將Y、U、V三路信號中的Y信號介入電視機信號即可；

YUV表色系具有亮度與色度相分離的特點，彩色電視機接收黑白電視節(jié)目信號

時，只要將U、V兩路信號置為0即可。

YUV表色系與RGB表色系的轉(zhuǎn)換運算比較簡單，便于實時進行色系之間的轉(zhuǎn)

第十二章圖像壓縮編碼

圖像壓縮編碼的分類

r哈夫曼編碼i

算術(shù)編碼J消除編碼冗余

/無損壓縮VLZW編碼

位平面編碼\消除象素間冗余

I行程編碼

無損預測編碼

K.L變換

圖像壓縮編碼Haar變換

Wakh.Hadamard變換

廠變換編碼<離散余弦變換

離散傅立葉變換

斜變換

小波變換

有損壓縮<

]有損預測編碼

行程長度編碼：

常用的無損壓縮算法，將一掃描行中顏色值相同的相鄰像素用兩個字節(jié)來

表示，第一個字節(jié)是一個計數(shù)值，用于指定像素重復的次數(shù)；第二個字節(jié)是

具體像素的值。能夠比較好地保存圖像的質(zhì)量，但是相