logo资料库

数字图像处理试卷.doc

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.07M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共9页
第2页 / 共9页
第3页 / 共9页
第4页 / 共9页
第5页 / 共9页
第6页 / 共9页
第7页 / 共9页
第8页 / 共9页
资料共9页，剩余部分请下载后查看
    2013 级数字图像处理期末考试试题 一、 单项选择题（每小题 1 分，共 10 分） ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( d )1.一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： a. 0 b.255 c.6 d.8 b )2.图象与灰度直方图间的对应关系是： a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 d )3.下列算法中属于局部处理的是： a.灰度线性变换 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 b )4.下列算法中属于点处理的是： a.梯度锐化 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 d ) 5.一曲线的方向链码为 12345，则曲线的长度为 a.5 b.4 c.5.83 d.6.24 c )6. 下列算法中属于图象平滑处理的是： a.梯度锐化 b.直方图均衡 c. 中值滤波 d.Laplacian 增强 b )7.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是： a.梯度算子 b.Prewitt 算子 c.Roberts 算子 d. Laplacian 算子 c )8.采用模板［-1 1］主要检测____方向的边缘。 a.水平 b.45° c.垂直 d.135° d )9.二值图象中分支点的连接数为： a.0 b.1 c.2 d.3 a )10.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 40000bit，则图象的压缩比为： a.2:1 b.3:1 c.4:1 d.1:2 二、 填空题（每空 1 分，共 15 分） 1.图像锐化除了在空间域进行外，也可在 频率域 进行。 2.图像处理中常用的两种邻域是 4-邻域 和 8-邻域 。 3.直方图修正法包括 直方图均衡 和 直方图规定化 两种方法。 4.常用的灰度内插法有 最近邻元法 、 双线性内插法 和 （双）三次内插法 。 5.多年来建立了许多纹理分析法，这些方法大体可分为 统计分析法 和结构分析法两大类。 6.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。 7.检测边缘的 Sobel 算子对应的模板形式 为 7.（不分先后） -1 -2 -1 0 1 0 2 0 1 。 和 0 0 0 -1 -2 -1 1 2 1 8.一般来说，采样间距越大，图象数据量 少 ，质量 差 ；反之亦然。 三、名词解释（每小题 3 分，共 15 分） 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.图像锐化是增强图象的边缘或轮廓。 3.从图象灰度为 i 的像元出发，沿某一方向θ、距离为 d 的像元灰度为 j 同时出现的概率 P(i,j,θ,d)， 这样构成的矩阵称灰度共生矩阵。 4.细化是提取线宽为一个像元大小的中心线的操作。 5.无失真编码是指压缩图象经解压可以恢复原图象，没有任何信息损失的编码技术。 四、判断改错题（每小题 2 分，共 10 分） ( √ ) 1. 灰度直方图能反映一幅图像各灰度级像元占图像的面积比。 ( × ) 2. 直方图均衡是一种点运算，图像的二值化则是一种局部运算。 改正：直方图均衡是一种点运算，图像的二值化也是一种点运算。 或：直方图均衡是一种点运算，图像的二值化不是一种局部运算。 ( × ) 3. 有选择保边缘平滑法可用于边缘增强。 改正：有选择保边缘平滑法不可用于边缘增强。 或：有选择保边缘平滑法用于图象平滑（或去噪）。 ( √ ) 4. 共点直线群的 Hough 变换是一条正弦曲线。 ( √ ) 5. 边缘检测是将边缘像元标识出来的一种图像分割技术。 五、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1.简述线性位移不变系统逆滤波恢复图像原理。 答：设退化图象为 g(x,g)，其傅立叶变换为 G(u,v),若已知逆滤波器为 1/H(u,v)则对 G(u,v)作逆滤波得 F(u,v)=G(u,v)/H(u,v) （2 分） 对上式作逆傅立叶变换得逆滤波恢复图象 f(x,y) f(x,y)=IDFT[F(u,v)] 以上就是逆滤波恢复图象的原理。 （2 分） 若存在噪声，为避免 H(u,v)=0,可采用两种方法处理。（0.5 分） 2 H(u,v)=0 时,人为设置 1/H(u,v)的值； ②使 1/H(u,v)具有低同性质。即 H-1(u,v)=1/H(u,v) 当 D≤D0 H-1(u,v)=0 当 D>D0 2.图像锐化与图像平滑有何区别与联系？ 答：图象锐化是用于增强边缘，导致高频分量增强，会使图象清晰；（2 分） (0.5 分) 图象平滑用于去噪，对图象高频分量即图象边缘会有影响。（2 分） 都属于图象增强，改善图象效果。（1 分） 3.伪彩色增强与假彩色增强有何异同点？ 答：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。（4） 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。（1 分）4. 梯度法与 Laplacian 算子检测边缘的异同点？ 答：梯度算子和 Laplacian 检测边缘对应的模板分别为 -1 1 -1 1 1 1 -4 1 1 （梯度算子） （Laplacian 算子） （2 分）
    梯度算子是利用阶跃边缘灰度变化的一阶导数特性，认为极大值点对应于边缘点；而 Laplacian 算子检测 边缘是利用阶跃边缘灰度变化的二阶导数特性，认为边缘点是零交叉点。（2 分）相同点都能用于检测边 缘，且都对噪声敏感。（1 分） 六、计算题（共 30 分，每小题分标在小题后） 1. 对数字图像 f(i,j)(图象 1)进行以下处理，要求： 1) 计算图像 f(i,j)的信息量。（10 分） 2) 按下式进行二值化，计算二值化图象的欧拉数。 (10 分） 0 0 1 2 3 2 1 3 1 5 6 6 2 6 2 1 3 7 0 7 2 5 3 2 2 6 6 5 7 0 2 3 1 2 1 3 2 2 1 1 3 5 6 5 6 3 2 2 2 7 3 6 1 5 4 0 1 6 1 5 6 2 2 1 解：1)统计图象 1 各灰度级出现的频率结果为 p(0)=5/64»0.078；p(1)=12/64»0.188; p(2)=16/64=0.25; p(3)=9/64»0.141 p(4)=1/64»0.016; P(5)=7/64»0.109; p(6)=10/64»0.156; p(7)=4/64»0.063 (4 分，每个 1 分) 信息量为 2）对于二值化图象， »2.75(bit) （写出表达式 3 分；结果正确 3 分） 若采用 4-连接，则连接成分数为 4，孔数为 1，欧拉数为 4-1=3； （5 分） 若采用 8-连接，则连接成分数为 2，孔数为 2，欧拉数为 2-2=0；（5 分） 2. 计算图像 2 在Δx=1, Δy=0 度的灰度共生矩阵。 (10 分) 解：图像 2 在Δx=1, Δy=0 度的灰度共生矩阵为 1/12 1/24 1/24 1/12 1/24 1/24 1/12 0 1/12 1/12 1/12 1/12 1/12 1/12 1/12 0 邻域处理---指输出图像的每个像素是由对应的输入像素及其一个邻域内的像素共同决定。包括线性平滑、 非线性平滑、锐化。（模板处理、滤波，以某一像素为中心从图像中取出一个小区域，然后用该小区域的
    像素经某种运算变换得到该中心像素的新值。邻域处理与点处理的区别在于：①点处理只使用图像中的一 个像素值经某一变换后求 出该像素的新值；②邻域处理则需要用一个像素组来决定中心像素的 值。 数 讨论参数的不同取值对增强效果的影响 线性变换定义式 S=a∗ r+b a.b 是常 (1) b= 0： a>1 对比度扩张 ；0
    率谱的直流成分。可分离性：二维变换可以通过两次一维变换来实 现； 空间域滤波和频率域滤波之间的 对应关系：①组成傅立叶变换对，成份均为实高斯函数； ②高斯曲线直观且易于操作； H(u)有很宽轮 廓时，h(x)有很窄轮廓；③频域越宽，滤除的频率成份越少，空域越窄，模板越小，平滑作用越弱；对于 低通滤波器，频域越窄，滤除的频率成份越多，空域越宽，模板越大，图像越模糊；对于高通，频 率域滤波器越宽，滤除的频率成份越多，在空间域意味着滤波器越窄，模板越小，检测边缘越少；频域越 窄，空域越宽，模板越大，检测边缘越多。（低通滤波器，空域用带正系数模版实现低通滤波；高通滤波 器用带有正有负的系数模版实现高通滤波）空域作平滑，相当于平域作低通；空域作锐化，相当于平域作 高通；去掉高频分量，背景接近黑色，定标后接近灰色；变化剧烈的轮廓边缘变成白 色。 理想滤波器缺点：物理上不可实现， 有抖动现象和振铃现象; 滤 除高频成分使图像变模糊。优点：处理效果好。平滑效果比较：理想滤波器＞巴特沃斯＞高斯；振铃比较： 高斯（无振铃）＞巴特沃斯（与阶数有关，阶数越大，越接近理想，振铃越明显；越小越接近高斯）＞理 想（振铃最明显，截止频率点半径越小，振铃越明显） 锐化效果：理想滤波器＞巴特沃 斯＞高斯；振铃比较：高斯＞巴特沃斯＞理想 同态滤波：低频成分与照度相联系，照度变化 幅度大，使图像灰度动态范围宽（低频压缩）； 反射分量往往引起突变，特别在不同物体的连接部分， 导致图像对数的傅立叶变换高频成分与反射相联系；反射灰度变化小，感兴趣部分细节不清（高频扩 展） 图像增强的目标是改进图片的质量，例如增加对比度，去掉模糊和噪声，修正几何畸变等；图 像复原是在假定已知模糊或噪声的模型时，试图估计原图像的一种技术。图像复原是将图像退化的过程加 以估计,并补偿退化过程造成的失真,以便获得未经干扰退化的原始图像或原始图像的最优估值，从而改善 图像质量的一种方法；图像复原是图像退化的逆过程；图像增强和图像复原的区别：①图像增强是为了突 出图像中感兴趣的特征，增强后的图像可能与原始图像存在一定的差异。②评判图像增强质量好坏的是主 观标准。③图像复原是针对图像退化的原因做出补偿，使恢复后的图像尽可能 接近原始图像。④评判图像复原质量好坏的是客观标 准。 图像 退化：在景物成像过程中，由于目标的高速运动、散射、成像系统畸变和噪声干扰，致使最后形成的图像 存在种种恶化， 称之为“ 退化”。 图像退化原因：成像系统镜头聚焦不准产生的散焦；相机与景物 之间的相对运动；成像系统存在的各种非线性因素以及系统本身的性能 ；射线辐射大气湍流等因素造成 的照片畸变；成像系统的像差、畸变、有限带宽等；底片感光图像显示时会造成记录显示失真；成像系统 中存 在的各种随机噪 声。 估计法、试验估计法 、模型估计法——根据导致模糊的物理过程（先验知识）来确定 h(x,y)或 H(u,v) ； 点扩展函数 h(x,y)的确定：图像观察 根据物理、数学机理来建 立退化模型：大气湍流、光学系统散焦；照相机与景物相对运 动。 信源编码器组成：1 转 换器（T）——将输入数据转换为可以减少图像中像素间冗余的格式或将图像变换使后续阶段更容易找到冗
    余压缩；2 量化器（Q）——将输出精度调整到与预设的保真度准则相一致，减少心理视觉冗余，不可逆； 3 符号编码器（C）——生成一个定长或变长编码用于表示量化器输出并将输出转换为与编码相一致，减少 编码冗 余。 什么是数据冗余？ 数字图像中存在哪几种冗余？各有何特点？如何减少或消除？ 解答：代表无用信息或重复表 示了其他数据已经表示过的信息的数据称为数据冗余。数据冗余主要有编码冗余、像素间冗余和心理视觉 冗余三种。不同的编码方法可能会有不同的平均码字长度。包括 相对编码冗余（不同的编码方法会形成 不同的平均码字长度，平均码字长度大的编码相对于平均码字长度小的编码就存在相对编码冗余）；绝对 编码冗余（若平均码字长度的下限存在，则使平均麻子长度大于其下限的编码存在绝对编码冗余。）。由 于像素间存在相关性，那么对于任一给定的像素值，原理上都可以通过它的相邻像素值预测得到。因此像 素间的相关性，带来了像素间的冗余。通过某种变换来消除像素间的相关性达到了消除像素间冗余的目的。 由于人的心理视觉特点，即人观察图像是基于目标物的特征而不是像素，这就使得某些信息显得不重要， 表示这些不重要信息的数据就称为心理视觉冗余。对于数据冗余，通过改变信息的描述方法，可以压缩掉 这些冗余，进行无损压缩；对于心理视觉冗余，忽略一些视觉不太明显的微小差异，即进行有损压 缩。 简述无损预测编码与有损预测编码的异 同。 解答：两者都是利用原图像与其预测图像的差值代替原图像进行编码。两者区别是 有损预测编码中增加了一个数字量化器，以用较小的信息损失换来较大的压缩比。而无 损预测编码是不需要量化器 的。 就可解码；惟一可解码：任何符号串只能以一种方式解码；块编码：每个信源符号都映射到一个编码符号 的固定序列中。无损预测编码基本思想：通过对每个像素新增的信息进行提取和编码，来 霍夫曼编码特点瞬时：符号串中每个码字无需参考后继符号 消除在空间上较为接近像素之间的冗余信 息。 声。 有损预测编码的失真分为：快速变化区——斜率过载；相对平滑区——颗粒噪 变换编码——变换域方法：将图像经过某种可逆线性变 换映射到变换系数集，对这些系数进行量化和编码；大多数图像，大量系数量级很小，可进行不精确的量 化（或完 全丢弃），几乎不会产生多少失 真。 为基本单位进行编码→DCT 计算→量化→变长编码（对直流系数(DC)进行编码，使用差分脉冲编码调制； 有损基本编码系统的步骤 压缩过程： 水平偏移→以 8×8 的图像块 对于交流分量，先进行 Z 形编码）→哈弗曼编 码。 染色体的统计与识别 先通过低通滤波去噪音 ；提取边缘；通过腐蚀去粘连 ；统计连
    通区域的个数，得到染色体的数 量 。 点。 说明二值开运算和闭运算对图像处理的作用及其特 解答：（1）两种运算的作用主要是：开运算可用来平滑图像中物体的边界，消除图像中比结构元素小的颗 粒噪声，在纤细点处分离物体等。闭运算可用来填充图像中比结构元素小的小孔，连接狭窄的间断，填充 狭窄的缝隙等。（2）两种运算的特点主要是：开运算与闭运算具有对偶性。开运算具有磨光物体外边界的 作用。闭运算可以使物体 的轮廓线变得光滑，具有磨光物体内边界的作 用。 性？ 2、开运算与腐蚀运算相比有何优越 腐蚀运算在消除图像中比结构元素小的成分的同时，会使图像中目标物体收缩变小；而开运算在消除图像 解答：腐蚀运算和开运算都具有消除图像中小于结构元素的成分的作用。但 中比结构元素小的成分的同时，能较好的保持图像中目标物体大小不变。 这是开运算相对于腐蚀运算的优越 性。 性？ 3、闭运算与膨胀运算相比有何优越 的作用。但膨胀运算在填充图像中比结构元素小的小孔和狭窄缝隙的同时，会使图像中目标物体扩大；而 解答：膨胀运算和闭运算都具有填充图像中小于结构元素的小孔和狭窄缝隙 闭运算在填充图像中比结构元素小的小孔和狭窄缝隙的同时，能较好的保 持图像中目标物体大小不变。这是闭运算相对于膨胀运算的优越 性。 基于灰度值的图像分割的两 个基本特性：不连续性（区域之间寻找边缘，包括间断检测边缘连接与检测） ；相似性（区域内部通过 选择找到灰度值相似区域，包括门限处 理区域分离和聚 合）。 作用？DCT 系数左上角（第 1 行第 1 列）为直流分量（DC 系数），对 8×8 子块矩阵进行 Z 字形编排则可将 其余的交流分量（AC 系数）按“频率”从低到高排列，形成 1×64 的矢量。这样排列可以增加“0”系数 JPEG 算法中 DCT 系数采用 Z 字形重排有何 的游程长度，提高压缩效率。 DCT 相对 DFT 优点：图像本身为实数，DCT 为实数；DCT 去相关能量集中，效果更好。 膨胀：它会使得图 像扩大，是一种小于结构元素的填充；腐蚀：运用于图像收缩，去桥接部分。图像分割：图像分割就是把 图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分 析的关键步骤。 边缘检测：是图像处理和计算机视觉中的基本问题，边缘检测的目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。 图像压缩编码的目的节省图像存储容量；减少传输信道容量；缩短图像加工处理时间。
    4.18 能否想出一个用傅里叶变换计算（或部分计算）在图像微分中使用的梯度数值的方法？解答：回答 是“否”。因为傅里叶变换是线性的，而梯度运算有求平方根所以属于非线性运算，所以傅里叶变换不能 被用于计算梯度。平方（平方根会绝对值）运算可被直接在空域计算。4.21 频率域过滤时需要图像延拓， 需要延拓的图像在图像中行和列的末尾要填充 0 值，见图 4-8(a)。你认为如果把图像放在中心，四周填充 结果不会有区别。答：需要延拓的图像要补零，再进行傅里叶变换，傅里叶变换具有周期性，当 0 值的总 数不变时，如对图 4-8(a)进行多次复制，在 xy 平面上将出现交错，每一次的平方只是黑色部分延伸，若 对图 4-8(b)用相同方法处理，结果不会有区别。 二维 8×8DCT 变换系数的空间频率分布和能量分布。 解答：对一个 N×N 的像素块进行二维 DCT 变换，从物理概念来理解，它是将空间像素的几何分布，变换为 空间频率分布；经变换后的系数，左上角为直流项（DC 项）；水平方向，从左到右表示水平空间频率增加 的方向；垂直方向，从上到下表示垂直空间频率增加的方向；绝大部分的能量集中在直流分量和少数的低 频分量上。大致可认为：以左上角为圆心，在相同半径的圆弧上的系数其能量基本相等，越远离圆心，能 量越小，如图 6-1 所示。3.13 现有两幅图像 a 和 b, 它们的灰度等级都分 布在全部 0~255 之间。 (1) 如果我们不断的从图像 a 中减去 b，最终将得到什么结果； (2) 如果交换两幅图像 是否会得到不同的结果。 解答：(1) 因为两幅图像灰度分布在全部 0~255 之间，并且我们假设两幅图像是不相关的，那么 a-b 的结 果将分布在-255~255 之间，所以每次减法操作可以表示为下式： a(n+1) = [a(n)-b+255]/2 如果随着 n 趋于无穷, a(n)趋于一个稳定的图像 A，那么 A = (A-b+255)/2 所以 A = 255-b, 最终得到的是 图像 b 的负像；(2) 不同，最终得到的是 a 的负像。 用差值检测变化的方法有三个基本条件需要满足： （1）准确地图像配准；（2）光照条件的控制；（3）噪声水平足够低。 例题：设有一幅 8×8 图像，其灰度级分布见下图所示。对其进行 Huffman 编码，给出编码过程和码字，并 计算平均码字长、信息熵、编码效率和压缩比。 解答：计算每个符号（灰度级）出现的概率 ： P(1)=8/64， P(2)=2/64， P(3)=31/64， P(4)=16/64， P(5)=7/64， 编码过程如下图所示
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料