2025年人工智能工程師專業(yè)知識(shí)考核試卷：計(jì)算機(jī)視覺(jué)與圖像處理試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在彩色圖像中，通常使用HSV顏色模型比RGB顏色模型更便于進(jìn)行顏色分割，主要是因?yàn)椋ǎ?。A.HSV模型能更好地區(qū)分圖像的亮度變化B.HSV模型能更好地區(qū)分圖像的色調(diào)和飽和度C.HSV模型對(duì)光照變化不敏感D.HSV模型計(jì)算量更小2.下列哪種圖像增強(qiáng)方法主要用于提高圖像的局部對(duì)比度，尤其增強(qiáng)暗區(qū)的細(xì)節(jié)？（）A.直方圖均衡化B.直方圖規(guī)定化C.灰度變換D.銳化濾波3.在相機(jī)標(biāo)定過(guò)程中，使用棋盤格作為標(biāo)定板的主要原因是（）。A.棋盤格圖案簡(jiǎn)單，易于計(jì)算B.棋盤格具有豐富的角點(diǎn)信息，便于特征提取C.棋盤格對(duì)光照不敏感D.棋盤格成本低廉4.SIFT（尺度不變特征變換）特征點(diǎn)檢測(cè)算法的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.計(jì)算速度快B.對(duì)旋轉(zhuǎn)具有不變性C.對(duì)尺度變化具有不變性D.能檢測(cè)出圖像中的所有邊緣點(diǎn)5.下列哪種方法是基于圖像像素值差分來(lái)檢測(cè)邊緣的？（）A.K-means聚類B.區(qū)域生長(zhǎng)C.Canny邊緣檢測(cè)算子D.ORB特征描述符生成6.光流法主要用于估計(jì)場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)物體或相機(jī)運(yùn)動(dòng)的軌跡，其基本假設(shè)是圖像序列中相鄰幀之間像素點(diǎn)具有（）。A.相同的顏色B.相同的紋理C.相等的亮度D.相似的運(yùn)動(dòng)7.在圖像配準(zhǔn)中，RANSAC算法的主要目的是（）。A.提高配準(zhǔn)速度B.提高配準(zhǔn)精度C.消除噪聲對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果的影響，找到模型參數(shù)D.減少計(jì)算量8.下列哪個(gè)指標(biāo)是衡量圖像質(zhì)量常用的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)？（）A.峰值信噪比（PSNR）B.結(jié)構(gòu)相似性（SSIM）C.主觀感知評(píng)價(jià)D.均方根誤差（RMSE）9.在基于模板匹配的目標(biāo)檢測(cè)中，為了提高檢測(cè)的魯棒性，可以采用（）。A.改變模板方向B.使用多尺度模板C.對(duì)模板進(jìn)行模糊處理D.以上都是10.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）在圖像識(shí)別任務(wù)中表現(xiàn)出色，其核心優(yōu)勢(shì)在于（）。A.能自動(dòng)學(xué)習(xí)圖像的層次化特征B.計(jì)算速度快C.對(duì)噪聲不敏感D.需要大量標(biāo)注數(shù)據(jù)二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.數(shù)字圖像處理通常包括圖像的__________、增強(qiáng)、恢復(fù)、分析和理解等基本步驟。2.圖像的分辨率通常用像素的數(shù)量來(lái)表示，例如__________×__________表示圖像的寬度和高度。3.常用的圖像噪聲模型包括高斯噪聲、椒鹽噪聲和__________噪聲。4.圖像幾何變換包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、仿射變換和__________變換。5.用于描述圖像局部特征的常用方法有SIFT、SURF和__________。6.相機(jī)內(nèi)參矩陣描述了圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間的__________關(guān)系。7.圖像分割是將圖像劃分為若干個(gè)互不重疊的區(qū)域，使得同一區(qū)域內(nèi)的像素具有相似的性質(zhì)，常用的方法有閾值分割、邊緣分割和__________分割。8.光流法估計(jì)運(yùn)動(dòng)的基本思路是假設(shè)在圖像平面上，一個(gè)像素點(diǎn)在相鄰兩幀之間的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條__________。9.RANSAC算法通過(guò)迭代選擇數(shù)據(jù)子集來(lái)估計(jì)模型參數(shù)，其核心思想是__________。10.圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)分為__________評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述圖像噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響，并列舉兩種常見(jiàn)的去噪方法及其基本原理。2.什么是圖像增強(qiáng)？它與圖像恢復(fù)有什么區(qū)別？3.簡(jiǎn)述特征點(diǎn)檢測(cè)與特征描述在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的作用和區(qū)別。4.什么是相機(jī)標(biāo)定？進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定的主要目的是什么？四、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)寫出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果）1.已知一個(gè)3x3的圖像子區(qū)域及其對(duì)應(yīng)的3x3均值濾波器（所有元素均為1/9）：圖像子區(qū)域：```102030405060708090```均值濾波器：```1/91/91/91/91/91/91/91/91/9```計(jì)算經(jīng)過(guò)均值濾波器處理后，該子區(qū)域中心像素（50）的新值。2.假設(shè)一個(gè)相機(jī)內(nèi)參矩陣K為：```K=|f_x0c_x||0f_yc_y||001|```其中f_x=f_y=500,c_x=320,c_y=240。世界坐標(biāo)中的一個(gè)點(diǎn)P_w=(1,1,1,1)T（齊次坐標(biāo)）。計(jì)算該點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的投影坐標(biāo)P_c=(u,v,1)T。五、算法設(shè)計(jì)/實(shí)現(xiàn)題（10分。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)或分析）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像邊緣檢測(cè)流程，要求至少包含以下步驟：1)對(duì)圖像進(jìn)行灰度化；2)對(duì)灰度圖像進(jìn)行高斯模糊；3)使用Sobel算子計(jì)算梯度；4)根據(jù)梯度和方向信息進(jìn)行非極大值抑制和雙閾值處理。請(qǐng)簡(jiǎn)要描述每一步的作用。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.B4.C5.C6.D7.C8.A9.D10.A二、填空題1.采集/獲取2.640480（或其他常見(jiàn)分辨率，如720x480,1024x768等均可）3.鹽噪聲4.透視5.ORB6.投影7.基于區(qū)域8.直線9.概率性模型10.主觀三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說(shuō)明噪聲（如椒鹽噪聲會(huì)使圖像出現(xiàn)白色或黑色像素點(diǎn)，高斯噪聲使像素值隨機(jī)偏離）會(huì)降低圖像清晰度、掩蓋細(xì)節(jié)、影響后續(xù)處理。然后列舉兩種去噪方法，如均值濾波（原理：用鄰域像素的平均值代替當(dāng)前像素值，主要去除均勻分布的噪聲），中值濾波（原理：用鄰域像素的中值代替當(dāng)前像素值，主要去除椒鹽噪聲）。2.解析思路：首先定義圖像增強(qiáng)（目的是改善圖像視覺(jué)效果或突出特定信息，如提高對(duì)比度、增強(qiáng)邊緣，主要在原始圖像基礎(chǔ)上進(jìn)行，不考慮噪聲模型），然后定義圖像恢復(fù)（目的是去除噪聲或退化因素，恢復(fù)圖像原始信息，需要建立退化模型），指出兩者的核心區(qū)別在于是否考慮噪聲和退化模型以及目標(biāo)不同。3.解析思路：說(shuō)明特征點(diǎn)檢測(cè)（目的是在圖像中找到具有獨(dú)特、穩(wěn)定視覺(jué)特征的點(diǎn)，如角點(diǎn)，這些點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)、尺度變化相對(duì)不變，易于匹配）和特征描述（目的是為檢測(cè)到的特征點(diǎn)生成一個(gè)描述符，用于在圖像間進(jìn)行匹配，描述符需要具有旋轉(zhuǎn)、尺度、光照不變性，并能有效區(qū)分不同特征點(diǎn)）的作用區(qū)別在于前者找點(diǎn)，后者描述點(diǎn)以供匹配。4.解析思路：定義相機(jī)標(biāo)定（通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定相機(jī)內(nèi)參矩陣和可能的畸變參數(shù)的過(guò)程），目的（獲取相機(jī)的內(nèi)部幾何特性如焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)，以及外部參數(shù)如旋轉(zhuǎn)和平移向量（用于圖像拼接、SLAM等），是許多高級(jí)視覺(jué)任務(wù)的基礎(chǔ)）。四、計(jì)算題1.解析思路：均值濾波是線性操作，計(jì)算中心像素新值等于其鄰域內(nèi)所有像素值之和再除以像素?cái)?shù)量。將圖像子區(qū)域和濾波器元素相乘并求和即可。(10+20+30+40+50+60+70+80+90)/9=450/9=50。答案：502.解析思路：相機(jī)投影變換公式P_c=K*P_w。將P_w=(1,1,1,1)T代入，并使用給定的K矩陣進(jìn)行矩陣乘法。計(jì)算過(guò)程：```|f_x0c_x||1||f_x+c_x||0f_yc_y||1|=|f_y+c_y||001||1||1|```代入具體數(shù)值：```|500+320||1||820||0+240||1|=|240||0+0||1||1|```答案：u=820,v=240。五、算法設(shè)計(jì)/實(shí)現(xiàn)題解析思路：1.灰度化：將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，簡(jiǎn)化后續(xù)處理，減少計(jì)算量。常用方法如加權(quán)求和法（如0.299*R+0.587*G+0.114*B）。2.高斯模糊：對(duì)灰度圖像應(yīng)用高斯濾波器進(jìn)行平滑。目的是去除圖像中的噪聲，減少邊緣檢測(cè)過(guò)程中的偽邊緣，使邊緣更平滑。3.Sobel算子計(jì)算梯度：使用Sobel算子（包含對(duì)x和y方向的偏導(dǎo)數(shù)算子）分別計(jì)算圖像在