天津理工大学《数字图像处理》数字图像处理复习题-2

1/35第一章引言一.填空题1.数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为像素2.数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。5.数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，图像重建的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。二.简答题1.数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。如傅利叶变换等。⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。2.什么是图像识别与理解？图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。5.简述图像几何变换与图像变换的区别。①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。2/35第二章图像的基本概念一.填空题1.量化可以分为均匀量化和非均匀量化两大类。2.采样频率是指一秒钟内的采样次数。3.图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和离散图像两大类。3.5.对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和彩色图像三类。10.采样所获得的图像总像素的多少，通常称为图像分辨率二.选择题1.一幅数字图像是：(B)A、一个观测系统。B、一个有许多像素排列而成的实体。C、一个2-D数组中的元素。D、一个3-D空间的场景。2.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：（D）A、0B、255C、6D、83.图象与灰度直方图间的对应关系是：（B）A、一一对应B、多对一C、一对多D、都不对4.下列算法中属于局部处理的是：（D）A、灰度线性变换B、二值化C、傅立叶变换D、中值滤波5.一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（B）A、128KBB、32KBC、1MBC、2MB解：灰度级数为16（即24），则每个像素需要4个位(0.5个字节)来存储，256*256大小的图像，一共需要256*256*0.5/1024KB=32KB7.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，127]，则该图象的信息量为：（C）3/35A、0B、128C、7D、88.对一幅100*100像元的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为20000bit，则图象的压缩比为：（C）A、2:1B、3:1C、4:1D、1:2三.判断题1.可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（T）2.可以用f(x,y)来表示一个在3-D空间中的客观景物的投影。（T）3.数字图像坐标系与直角坐标系一致。（F）4.矩阵坐标系与直角坐标系一致。（F）5.数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（T）6.图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（T）10.采样是空间离散化的过程。（T）四.简答题1.图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。2.图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。3.简述二值图像与彩色图像的区别。二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，4/35要么是0，具有数据量小的特点。彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。4.简述二值图像与灰度图像的区别。二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。5.简述灰度图像与彩色图像的区别。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级.彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。五.应用题5/351.设某个图像为：请完成：①求该图像的灰度直方图。（3分）②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）6/35第三章图像几何变换一.填空题1.图像的基本位置变换包括了图像的平移、镜像及旋转。4.最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和错切。10.我们将平面景物在投影平面上的非垂直投影称为图像的错切，该处理会是的图像中的图形产生扭变。二.选择题1.假设是原始图像的像素点坐标；是使用公式对图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（B）A、图像镜像B、图像旋转C、图像放大D、图像缩小2.假设是原始图像的像素点坐标；是对图像F进行旋转变换后得到新图像的像素坐标。以下哪个是正确的图像旋转公式（A）A、B、C、D、C-SS+C5.关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（D）A、图像的缩小只能按比例进行。B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，不需要计算出采样间隔。7/35C、图像的缩小只能按不比例进行。D、图像的缩小是从原始图像中选择合适的像素点，使图像缩小后可以尽量保持原有图像的概貌特征不丢失6.关于图像放大处理，下列说法不正确的是（D）A、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。B、当放大的倍数比较大时，使用基于像素放大原理的图像放大方法会导致马赛克现象。C、对于因放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。D、图像的放大不会引起图像的畸变。8.关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（B）A、图像的缩小只能按比例进行。B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，需要计算出采样间隔。C、图像的缩小只能按不比例进行。D、从信息处理的角度看，图像缩小与图像放大的含义一样，都需要对未知的数据进行估计。9.关于图像的插值，下列说法不正确的是（B）A、对于因图像放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。B、在使用双线性插值进行图像放大时，所有的像素的计算都不会用到单线性插值法。C、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用均值插值法来填充。D、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用邻近插值法来填充。10.中值滤波器可以：（A）A、消除孤立噪声；B、检测出边缘；C、进行模糊图像恢复；D、模糊图像细节。三.简答题1.简述直角坐标系中图像旋转的过程。（1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。（3）计算行、列坐标的平移量。（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。8/35（5）对于空穴问题，进行填充。2.如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？（1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。（2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。(该点参见简答题3和简答题4)3.举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.4.举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。均值插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值来填充。例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=(f22+f24+f13+f33)/4.5.什么是仿射变换？用矩阵形式如何表示仿射变换？仿射变换是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，保持二维图形的“平直性”（即变换后直线还是直线不会打弯，圆弧还是圆弧）和“平行性”。常用的仿射变换：旋转、倾斜、平移、缩放五.应用题1.设某个图像为：请写出该图像的水平镜像结果。2.设某个图像为：9/35请写出该图像的垂直镜像结果。10/35第四章二值图像处理一.填空题1.如果当前点像素值为1，其四近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的通路，称之为________________。1.四连接2.如果当前点像素值为1，其八近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的通路，称之为________________。2.八连接4.在对二值图像进行分析时，我们将相互连接在一起的像素值全部为1的像素点的集合称为一个________。4.连通域5.开运算是使用同一个结构元素对图像先腐蚀再膨胀6.闭运算是使用同一个结构元素对图像先___________再进行腐蚀的运算。6.膨胀7.形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。其中，___________通常在去除小颗粒以及消除目标物之间的粘连是非常有效的。7.腐蚀8.形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。其中，___________通常用以填补目标物中存在的某些空洞。8.膨胀三.判断题2.膨胀运算可以理解为对图像的补集进行腐蚀处理。（T）3.膨胀是一种消除边界点，使边界向内收缩的过程。（F）4.膨胀是将与目标区域接触的背景点合并到该目标物中，使目标边界向外扩张的处理。（T）5.经过细线化之后，图像中所有线条的幅度均为一个像素。（T）四.简答题1.写出腐蚀运算的处理过程。：1）扫描原图，找到第一个像素值为1的目标点；2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点；3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否全部为1：如果是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为1；如果不是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像11/35素值为0；4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。2.写出膨胀运算的处理过程。1）扫描原图，找到第一个像素值为0的背景点；2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点；3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否存在为1的目标点：如果是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为1；如果不是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为0；4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。12/35第四章图像增强一.填空题1.所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将