2025年大學(xué)《信息與計算科學(xué)》專業(yè)題庫——信息與計算科學(xué)專業(yè)圖像處理考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種圖像類型每個像素只有一個灰度值？A.索引色圖像B.真彩色圖像C.灰度圖像D.多通道圖像2.在圖像處理中，卷積運算主要用于？A.圖像增強B.圖像復(fù)原C.圖像分割D.圖像識別3.下列哪種方法不屬于圖像增強技術(shù)？A.直方圖均衡化B.中值濾波C.邊緣檢測D.銳化4.在圖像分割中，閾值分割方法適用于？A.圖像背景和目標(biāo)對比度較高的情況B.圖像背景和目標(biāo)對比度較低的情況C.圖像噪聲較大的情況D.圖像紋理復(fù)雜的情況5.傅里葉變換將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到？A.空間域B.頻域C.時域D.角域6.下列哪種算子常用于邊緣檢測？A.Sobel算子B.Prewitt算子C.高斯算子D.中值濾波器7.主成分分析（PCA）主要用于？A.圖像增強B.圖像壓縮C.特征提取D.圖像分割8.下列哪種圖像文件格式支持無損壓縮？A.JPEGB.PNGC.BMPD.GIF9.在醫(yī)學(xué)圖像處理中，常用于病灶檢測的方法是？A.圖像增強B.圖像分割C.臉部識別D.圖像壓縮10.計算機視覺的最終目標(biāo)是？A.圖像處理B.圖像分析C.圖像理解D.圖像生成二、填空題1.圖像的分辨率是指每英寸包含的像素個數(shù)，常用單位是______。2.圖像增強的目的是改善圖像的視覺效果，常用的增強方法有______和______。3.圖像復(fù)原的目的是去除圖像在采集或傳輸過程中產(chǎn)生的______。4.圖像分割的目的是將圖像劃分為若干個互不重疊的區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的像素具有相似的______。5.卷積運算滿足交換律，即______。6.傅里葉變換的逆變換將圖像從______轉(zhuǎn)換回空間域。7.Sobel算子是一種常用的邊緣檢測算子，它利用了像素的______和______。8.圖像壓縮的目的是減少圖像的數(shù)據(jù)量，常用的壓縮方法有______壓縮和______壓縮。9.在遙感圖像處理中，常用于圖像分類的方法是______。10.圖像識別的目的是判斷圖像中包含什么物體，常用的識別方法有______和______。三、判斷題1.灰度圖像的像素值范圍通常在0到255之間。（）2.圖像增強會改變圖像的原始信息。（）3.圖像復(fù)原可以完全恢復(fù)圖像的原始質(zhì)量。（）4.閾值分割方法適用于所有類型的圖像分割問題。（）5.傅里葉變換可以將圖像中的噪聲消除。（）6.Canny算子是一種常用的邊緣檢測算子，它能夠有效地抑制噪聲。（）7.特征提取的目的是提取圖像中的關(guān)鍵特征，以便后續(xù)的圖像識別。（）8.JPEG圖像格式支持有損壓縮，因此它不適合存儲重要圖像。（）9.醫(yī)學(xué)圖像處理中，常用的圖像分割方法是K-means聚類算法。（）10.計算機視覺是一個獨立的學(xué)科，它與圖像處理沒有關(guān)系。（）四、簡答題1.簡述圖像增強和圖像復(fù)原的區(qū)別。2.簡述圖像分割在圖像處理中的重要性。3.簡述卷積運算在圖像處理中的作用。4.簡述圖像壓縮的原理和常用方法。五、計算題1.已知一個3x3的圖像子塊及其對應(yīng)的3x3均值濾波器，計算濾波后的結(jié)果。圖像子塊：|123||456||789|均值濾波器：|1/91/91/9||1/91/91/9||1/91/91/9|2.已知一個8位灰度圖像的像素值為128，對其進(jìn)行5%的亮度調(diào)整，計算調(diào)整后的像素值。六、編程題使用Python的OpenCV庫實現(xiàn)一個簡單的圖像灰度化程序，輸入為彩色圖像，輸出為灰度圖像。七、綜合應(yīng)用題假設(shè)你是一名圖像處理工程師，需要設(shè)計一個系統(tǒng)來識別圖像中的交通標(biāo)志。請簡述你的設(shè)計思路，包括圖像預(yù)處理、特征提取、分類器選擇等步驟。試卷答案一、選擇題1.C解析：灰度圖像每個像素只有一個灰度值表示其亮度，而索引色圖像使用索引指向顏色表，真彩色圖像每個像素有多個分量表示顏色，多通道圖像包含多個獨立的圖像通道。2.A解析：卷積運算是圖像增強的基礎(chǔ)，通過卷積核與圖像進(jìn)行運算，可以平滑圖像、銳化圖像、邊緣檢測等，達(dá)到增強圖像視覺效果的目的。3.C解析：邊緣檢測屬于圖像分割的范疇，而直方圖均衡化、中值濾波、銳化都屬于圖像增強技術(shù)。4.A解析：閾值分割方法適用于圖像背景和目標(biāo)對比度較高的情況，通過設(shè)定一個閾值，可以將圖像分為前景和背景。5.B解析：傅里葉變換將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到頻域，將圖像的亮度信息表示為頻率分量。6.A解析：Sobel算子是一種常用的邊緣檢測算子，它利用了像素的梯度信息來檢測邊緣。7.C解析：主成分分析（PCA）主要用于特征提取，通過降維減少數(shù)據(jù)的冗余，提取重要的特征信息。8.B解析：PNG圖像格式支持無損壓縮，而JPEG是有損壓縮格式，BMP是未壓縮格式，GIF支持無損壓縮但顏色數(shù)有限。9.B解析：圖像分割在醫(yī)學(xué)圖像處理中常用于病灶檢測，將病灶區(qū)域從背景中分離出來。10.C解析：計算機視覺的最終目標(biāo)是圖像理解，即理解圖像中所包含的信息。二、填空題1.dpi(dotsperinch)解析：dpi是圖像分辨率的常用單位，表示每英寸包含的像素個數(shù)。2.直方圖均衡化；濾波解析：圖像增強常用的方法包括直方圖均衡化和濾波，前者改善圖像的對比度，后者平滑圖像或邊緣檢測。3.噪聲解析：圖像復(fù)原的目的是去除圖像在采集或傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲，恢復(fù)圖像的原始質(zhì)量。4.特征解析：圖像分割的目的是將圖像劃分為若干個互不重疊的區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的像素具有相似的特征，例如亮度、顏色等。5.f*g(x,y)=g*f(x,y)解析：卷積運算滿足交換律，即卷積的順序可以交換。6.頻域解析：傅里葉變換的逆變換將圖像從頻域轉(zhuǎn)換回空間域，恢復(fù)圖像的亮度信息。7.水平方向差分；垂直方向差分解析：Sobel算子利用了像素的水平方向和垂直方向差分來計算梯度，從而檢測邊緣。8.無損；有損解析：圖像壓縮常用的方法有無損壓縮和有損壓縮，前者可以完全恢復(fù)圖像信息，后者會損失部分圖像信息。9.監(jiān)督學(xué)習(xí)解析：在遙感圖像處理中，常用于圖像分類的方法是監(jiān)督學(xué)習(xí)，需要先標(biāo)注訓(xùn)練數(shù)據(jù)，然后訓(xùn)練分類器。10.基于模板匹配；基于特征點解析：圖像識別常用的方法有基于模板匹配和基于特征點，前者將圖像與模板進(jìn)行匹配，后者提取圖像特征點進(jìn)行匹配。三、判斷題1.√解析：灰度圖像的像素值范圍通常在0到255之間，表示像素的亮度。2.√解析：圖像增強會改變圖像的原始信息，例如調(diào)整亮度、對比度等。3.×解析：圖像復(fù)原不能完全恢復(fù)圖像的原始質(zhì)量，因為部分信息可能在采集或傳輸過程中丟失。4.×解析：閾值分割方法適用于圖像背景和目標(biāo)對比度較高的情況，對于復(fù)雜場景可能效果不佳。5.×解析：傅里葉變換不能直接消除圖像中的噪聲，但可以通過在頻域進(jìn)行處理來抑制噪聲。6.√解析：Canny算子是一種常用的邊緣檢測算子，它能夠有效地抑制噪聲，并檢測出細(xì)邊緣。7.√解析：特征提取的目的是提取圖像中的關(guān)鍵特征，以便后續(xù)的圖像識別或分割。8.×解析：JPEG圖像格式雖然是有損壓縮，但可以通過調(diào)整壓縮率來控制圖像質(zhì)量，仍然可以用于存儲重要圖像。9.×解析：醫(yī)學(xué)圖像處理中常用的圖像分割方法包括閾值分割、區(qū)域生長等，K-means聚類算法也可以用于圖像分割，但不一定是常用的。10.×解析：計算機視覺是圖像處理的分支學(xué)科，它與圖像處理有著密切的關(guān)系。四、簡答題1.圖像增強主要目的是改善圖像的視覺效果，例如提高圖像的對比度、亮度等，但不會改變圖像的原始信息。圖像復(fù)原主要目的是去除圖像在采集或傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲，恢復(fù)圖像的原始質(zhì)量，可能會改變圖像的某些特征。2.圖像分割是圖像處理的重要步驟，它將圖像劃分為若干個互不重疊的區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的像素具有相似的特征。圖像分割可以簡化圖像分析，方便后續(xù)的特征提取、目標(biāo)識別等操作。3.卷積運算是圖像處理中的基本運算，它通過卷積核與圖像進(jìn)行運算，可以實現(xiàn)多種圖像處理功能，例如平滑圖像、銳化圖像、邊緣檢測等。卷積運算廣泛應(yīng)用于圖像增強、圖像復(fù)原、圖像分割等領(lǐng)域。4.圖像壓縮的原理是通過去除圖像中的冗余信息來減少圖像的數(shù)據(jù)量。常用的方法包括無損壓縮和有損壓縮。無損壓縮可以完全恢復(fù)圖像信息，而有損壓縮會損失部分圖像信息，但可以進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量。五、計算題1.濾波后的結(jié)果為5。解析：對每個像素進(jìn)行均值濾波，即將其與其周圍8個像素的像素值相加，然后除以9。對于左上角的像素，其周圍像素為2,3,4,5,6,7,8,9，相加得45，除以9得5。2.調(diào)整后的像素值為134。解析：對像素值進(jìn)行5%的亮度調(diào)整，即增加像素值的5%。128*(1+5%)=128*1.05=134。六、編程題```pythonimportcv2defgray_image(image_path,output_path):image=cv2.imread(image_path)gray_image=cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_BGR2GRAY)cv2.imwrite(output_path,gray_image)#示例用法gray_image("input.jpg","output.jpg")```七、綜合應(yīng)用題設(shè)計一個系統(tǒng)來識別圖像中的交通標(biāo)志，可以按照以下步驟進(jìn)行：1.圖像預(yù)處理：對輸入圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度化、濾波、邊緣檢測等，以去除噪聲、