数字图像处理(1)

1一．名词解释1.数字图像：是将一幅画面在空间上分割成离散的点（或像元），各点（或像元）的灰度值经量化用离散的整数来表示，形成计算机能处理的形式。2.图像：是自然生物或人造物理的观测系统对世界的记录，是以物理能量为载体，以物质为记录介质的信息的一种形式。3.数字图像处理：采用特定的算法对数字图像进行处理，以获取视觉、接口输入的软硬件所需要数字图像的过程。4.图像增强：通过某种技术有选择地突出对某一具体应用有用的信息，削弱或抑制一些无用的信息。5.灰度直方图：灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图像中具有该灰度级的像素的个数。或：灰度直方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。6.细化：提取线宽为一个像元大小的中心线的操作。7.8-连通的定义：对于具有值V的像素p和q,如果q在集合N8(p)中,则称这两个像素是8-连通的。8.中值滤波：中值滤波是指将当前像元的窗口（或领域）中所有像元灰度由小到大进行排序，中间值作为当前像元的输出值。9.像素的邻域：邻域是指一个像元（x，y）的邻近（周围）形成的像元集合。即{（x=p,y=q）}p、q为任意整数。像素的四邻域：像素p(x,y)的4-邻域是:(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)10.直方图均衡化：直方图均衡化就是通过变换函数将原图像的直方图修正为平坦的直方图，以此来修正原图像之灰度值。11.采样：对图像f(x,y)的空间位置坐标（x,y）的离散化以获取离散点的函数值的过程称为图像的采样。12.量化：把采样点上对应的亮度连续变化区间转换为单个特定数码的过程，称之为量化，即采样点亮度的离散化。13.灰度图像：指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，它只有亮度信息，没有颜色信息。14.图像锐化：是增强图象的边缘或轮廓。1.图像工程图像工程是一个系统地研究各种图像理论,开发各种图像技术和使用各种图像设备的综合科；主要可分成如下紧密联系又有区别的3个层次:图像处理,图像分析和图像理解2．频率域3.名义分辨率：映射到图象平面上的单个象素的景物元素的尺寸。单位：象素/英寸，象素/厘米5.图像分割：为后续续工作有效进行而将图图像划分为若干个有意义的区域的技术称为图像分割6.低通滤波器：低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过，但高于截至频率的信号能通过的滤波装置。以去掉图像中不必要的高频成分，可以用于去除噪声7.高通滤波器：容许高于截至频率的信号通过，但低于截至频率的信号不能通过的滤波装置。去掉信号中不必要的低频成分，可以用于边缘增强。8.4临域对于任意像素(i，j)，把像素的集合{(j+p，j+q)}(p,q是一对适当的整数)叫做像素(i，j)的邻域。直观上看，这是像素(i，j)附近的像素形成的区域。最经常采用的是4邻域和8邻域。一个点的临域的定义为以该点位中心的一个园内部和边界上的点的集合。用长度为一的半径得到4邻域9.8临域：长度为2为半径的邻域210.4连接：2个像素p和r在灰度集合V中取值且r在N4（p）---p的4邻域中11.8连接：2个像素p和r在灰度集合V中取值且r在N8（p）---p的8邻域中12.m-连接：也叫混合连接，2个像素p和r在灰度集合V中取值且满足1r在N4（p）中；2r在Nd（p）中且N4（p）与N4（r）的交集元素不在V中。“混合连接实质上是在像素间同时存在4-连接和8-连接时，优先采用4-连接，并屏蔽两个和同一像素间存在4-连接的像素之间的8-连接13.图像变换：是把图像从一个空间变换到另一个空间，方便分析和处理的方法；15.空域滤波在空域内，利用像素本身以及邻域像素的灰度值进行图像处理的方法称为空域滤波•从功能上分：平滑滤波；锐化滤波•从算法上分：线性滤波；非线性滤16.差分算子作用在网格函数空间上的算子.差分算子在逼近微分差分问题中出现，是差分格式理论中的研究课题.差分格式可以看成是作用在某函数空间，即网格函数空间上的算子的方程17.hough变换是一种基于图像全局分割结果的边缘连接技术，它抗干扰能力强，能检测出任意形状的曲线，即使线上有许多的断裂，因此在图像分析的预处理中获得广泛应用。下面只介绍检测直线的经典方法。设图像空间（x,y）中的一条直线的方程为：y=u0x+v0式中u0为斜率，v0为截距。那么对于直线上的任意一点pi(xi,yi)，它在由斜率和截距组成的变换空间（u,v）中将满足方程式：v=-xiu+yi18.傅立叶变换傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。19.卷积定理两个函数卷?的傅里叶变换对应于两个函数傅里叶变换的乘积；两个函数乘积的傅里叶变换对应于两个函数傅里叶变换的卷积。（）若系统的输入为一维函数f（x）、g（x）那么有空域卷积对应频域乘积f（x）*g（x）F（u）G（u）频域卷积对应于空域乘积f（x）g（x）F（u）*G（u）20.可分离变换可分离变换的一般形式T(u,v)=f(x,y)g(x,y,u,v)，x,y=0,…,N-1；u,v=0,…,N-1f(x,y)=T(u,v)h(x,y,u,v)，u,v=0,…,N-1；x,y=0,…,N-1g(x,y,u,v)、h(x,y,u,v)分别称为正向变换核和反向变换核；是变换中进行级数展开的基本函数。如果g（x,y,u,v）=g1（x,u）g2（y,v），则称正向变换核是可分离的；如果h（x,y,u,v）=h1（x,u）h2（y,v），则称反向变换核是可分离的；22．伪彩色：将灰度图像划分成若干等级区间，每个区间对应一种颜色。3二．简答题1.数字图象包括哪些种类？二值图像，灰度图像，索引图像，RGB彩色图像2.HSI表色系统中H、S、I分别代表什么含义？I：表示光照强度或称为亮度，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。H：表示色度，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长（既彩虹中的那种颜色）0o为红色，120o为绿色，240o为蓝色。0o到240o覆盖了所有可见光谱的颜色，240o到300o是人眼可见的非光谱色（紫色）S：饱和度，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性（灰色）影调，即饱和度为0。3.傅里叶变换的主要性质有哪些？一、分离性二、平移性三、周期性和共轭对称性四、线性性（分配律)五、卷积4.图像分割有哪些种类？最佳阈值法，辨别分析法5.图像分割的目的是上什么？将感兴趣的目标从图像背景中提取出来，给后续的分类、跟踪、识别等提供基础。6.说明频域增强一般过程？频域处理是在图像的某个变换域内，对图像的变换系数进行运算，然后通过逆变换获得图像增强效果，是一种间接增强的算法7.目标表达和描述的异同？都是对图像的表示方法。表达具体、描述抽象；表达数据量较大、描述数据量较小；表达侧重于数据结构、描述侧重于区域特性。8.图像变换分为可分离变换和统计变换两大类。其中可分离变换主要包括哪些变换？9.快速傅里叶变换是如何实现的？将傅里叶变换分成二个步骤计算，每个步骤用一个ID变换实现；先算行，后算列；ID变换的逐次加倍法,蝶形算法。10.图像增强的目的是上什么？是根据应用需要突出图像中的某些“有用”信息，削弱或去除不需要的信息，以达到扩大图像中的不同物体特征之间的差别，使处理后的图像对于特定应用而言，比原始图像更适合，或者为了图像的信息提取以及为其他图像分析技术奠定基础。11.图像的频域增强主要包括哪些方法？高通滤波、低通滤波、带通滤波、带阻滤波、同态滤波等。12.简述数字图像处理的主要方法有哪些?空域方法和频域方法13.数字图像处理的主要内容是什么?1几何处理，2算术与逻辑运算，3图像增强，4图像的变换，5图像的分割，6图像还原，7图像码，8图像重建识别，9图像模型，10图像分析理解.14.简述一维快速傅立叶变换的基本思想15.请写出一个利用MATLAB计算并显示傅立叶变换谱的代码.17.图像空域增强和频域增强的基本原理是什么?频域增强：直接在图像所在的二维空间进行处理，即对每一像素点的灰度值进行处理；空域增强：直接对图像灰度级做运算基于频域的算法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数值进行某种修正。18.请写出利用Matlab实现中值滤波的代码19.同态滤波的特点是什么?20.如何由RBG颜色模型转化为CMY颜色模型?如何由RGB颜色模型转换到HIS颜色模型?21.彩色图像增强和单色图像增强之间有什么联系?22.什么是伪彩色增强?其主要目的是什么?把不敏感的灰度信号转换成敏感的彩色信号（指定某灰度为某种）称为伪彩色增强，用一个平行于坐标平面的平面切割图像亮度函数，将亮度函数分成M个不同灰度级的区域。伪彩色目的是增强或改善视觉效果。423.简明阐述Hough变换的基本思想。Hough变换的实质是将图像空间内具有一定关系的像元进行聚类，寻找能把这些像元用某一解析形式联系起来的参数空间累积对应点。24.请说明RGB模型与CMY模型的关系。简述HSI模型。答:RGB模型与CMY模型是互为补色的关系。RGB模型是加色系统，CMY是减色系统。它们之间的关系如下图所示：RMYBGCHIS模型：H：颜色的色调，取值0-360S：颜色的饱和度，取值0-100I：颜色的亮度，取值0-10025.请解释以下概念：象素的四邻域、八邻域象素的4-连通性、8-连通性象素的D4距离、D8距离对于象素P(x,y)，q(s,t)象素的四邻域是：P(x,y-1)，P(x,y+1)，P(x-1,y)，P(x+1,y)象素的八邻域是：P(x,y-1)，P(x,y+1)，P(x-1,y)，P(x+1,y)P(x-1,y-1)，P(x+1,y+1)，P(x-1,y+1)，P(x+1,y-1)象素的4-连通性：处于P的四领域上的点，被称为与点P是4-连通的。象素的8-连通性：处于P的八领域上的点，被称为与点P是8-连通的。象素的D4距离：D4=|x–s|+|y–t|象素的D8距离：D8=max(|x–s|,|y–t|)26.请简述二维傅立叶变换的主要性质。可分离、平移、旋转性、周期与共轭对称性、性线性、均值、拉普拉斯、卷积27.经过基本高通过滤器、高增益过滤器处理后产生的结果图象各有何特点？基本高通过滤器处理后产生的结果图象，变化平缓的区域的值均为0，而边缘附近的象素边得很亮。高增益过滤器处理后产生的结果图象，在边缘被加亮增强的同时，变化比较平缓的区域的原图象素依增益值大小的不同，得到了不同程度的保留。28.图像锐化与图像平滑有何区别与联系?图象锐化是用于增强边缘,导致高频分量增强,会使图像清晰;图像平滑用于去噪,对图像高频分量即图像边缘会有影响。都属于图像增强,改善图像效果29.伪彩色与假彩色有何区别?伪彩色增强是对一幅灰度图象经过三种变换得到三幅图象，进行彩色合成得到一幅彩色图像；假彩色增强则是对一幅彩色图像进行处理得到与原图象不同的彩色图像；主要差异在于处理对象不同。相同点是利用人眼对彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特点，将目标用人眼敏感的颜色表示。5三、填空题1.空间域增强的主要方法有：灰度变换、直方图变换。2.想要去除数字图像中的胡椒盐噪声，应采用②中值滤波运算。①高通滤波②中值滤波③直方图均衡化④同态滤波3.常用的颜色模型有：RGB、HSI、CMY、CMYK等。4.数字图像的直方图运算，不会__①__。①改变像素的空间分布②改变图像亮度③改变图像对比度④减少图像细节5.常用的空间域锐化算子有：sobel算子、__________、__________等。6.________滤波将图像划分为照度（入射）分量和反射分量，通过________运算将二者分离7.图像锐化除了在空问域进行外，也可在频率域进行。8.存储一幅大小为1024C1024,25fi个灰度级的图像，需要8Mbit。9、低通滤波法是使高频成分受到抑制而让低频成分顺利通过，从而实现图像平滑。10、一般来说，采样间距越大，图像数据量越少，图像质量越差;反之亦然。11