數(shù)字圖像考試題

1、數(shù)字圖像 常見圖像是常見圖像是連續(xù)連續(xù)的，用的，用f（x,y）表示一幅圖像，其中）表示一幅圖像，其中x,y表示空間坐標(biāo)點(diǎn)的位表示空間坐標(biāo)點(diǎn)的位置，置，f 表示圖像在點(diǎn)（表示圖像在點(diǎn)（x,y） 的某種性質(zhì)的數(shù)值，如灰度。的某種性質(zhì)的數(shù)值，如灰度。 對連續(xù)圖像對連續(xù)圖像f（x，y）進(jìn)行）進(jìn)行數(shù)字化數(shù)字化： 空間上對空間上對x，y進(jìn)行圖像進(jìn)行圖像采樣采樣，采樣數(shù)分別為，采樣數(shù)分別為M,N， 對性質(zhì)數(shù)值對性質(zhì)數(shù)值f進(jìn)行進(jìn)行量化量化。 將圖像劃分為將圖像劃分為M*N個小塊區(qū)域，稱為個小塊區(qū)域，稱為像素像素，每個像素包括兩個屬性：，每個像素包括兩個屬性： 像素位置像素位置：像素所在的行和列：像素所在的行和

2、列 像素性質(zhì)數(shù)值像素性質(zhì)數(shù)值： 對于灰度圖像：該數(shù)值為灰度值，對于灰度圖像：該數(shù)值為灰度值，取值為取值為0，255之間的整數(shù)之間的整數(shù) 對于對于RGB彩色圖像：每個像素有彩色圖像：每個像素有3個個顏色數(shù)值，顏色數(shù)值，每個值每個值取值為取值為0，255之間的整數(shù)之間的整數(shù)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)包括數(shù)字圖像處理系統(tǒng)包括硬件硬件和和軟件軟件兩部分，兩部分，硬件硬件一般包含計算機(jī)、一般包含計算機(jī)、圖像輸入輸出設(shè)備、圖像存儲和傳輸設(shè)備等，而圖像輸入輸出設(shè)備、圖像存儲和傳輸設(shè)備等，而軟件軟件除系統(tǒng)程序除系統(tǒng)程序外，還應(yīng)有外，還應(yīng)有專用的圖像處理標(biāo)準(zhǔn)專用的圖像處理標(biāo)準(zhǔn)程序等。程序等。掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、數(shù)碼

3、相機(jī)、攝象機(jī)與圖象攝象機(jī)與圖象采集卡等采集卡等PC、工作站等、工作站等打印機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀等繪圖儀等2 2、代數(shù)運(yùn)算、代數(shù)運(yùn)算 對兩幅輸入圖像進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的 加 減 乘 除 運(yùn)算而得到輸出圖像 通過適當(dāng)?shù)慕M合形成多幅圖像的復(fù)合代數(shù)運(yùn)算其中其中A(x, y)和和B(x, y)為輸入圖像，為輸入圖像，C(x, y)為輸出圖像。為輸出圖像。1.2 仿射變換 1旋轉(zhuǎn)變換 2縮放變換 3錯切變換 4平移變換 5鏡像變換 1 旋轉(zhuǎn)變換 圖像旋轉(zhuǎn)(Rotation)是指以某點(diǎn)為中心，圖像中所有像素都旋轉(zhuǎn)同一角度的變換 圖像的旋轉(zhuǎn)變換是圖像的位置變換，但旋轉(zhuǎn)后，圖像的大小一般會改變。 在圖像旋轉(zhuǎn)變換中既可以把

4、轉(zhuǎn)出顯示區(qū)域的圖像截去， 也可以擴(kuò)大圖像范圍以顯示所有的圖像。2 縮放變換 圖像比例縮放是指將給定的圖像在圖像比例縮放是指將給定的圖像在x軸方向按比例縮放軸方向按比例縮放sx倍，倍， 在在y軸方向按軸方向按比例縮放比例縮放sy倍，從而獲得一幅新的圖像。倍，從而獲得一幅新的圖像。 如果sxsy， 即在x軸方向和y軸方向縮放的比率相同，稱這樣的比例縮放為圖像的全比例縮放。 如果sxsy，圖像的比例縮放會改變原始圖像的像素間的相對位置，產(chǎn)生幾何畸變。 設(shè)原圖像中的點(diǎn)P(x, y)比例縮放后，在新圖像中的對應(yīng)點(diǎn)為P(x,y) ，則P0(x,y)和P(x, y)之間的對應(yīng)關(guān)系。3 錯切變換(a) shx

5、0, shy=0 情形(b) shx=0，shy0 情形Oyxy0yxx0P0(x0 , y0)P(x , y)點(diǎn)的平移4 平移變換圖像的鏡像變換不改變圖像的形狀。圖像的鏡像變換不改變圖像的形狀。圖像的鏡像圖像的鏡像(Mirror)變換分為兩種：變換分為兩種：水平鏡像水平鏡像垂直鏡像垂直鏡像圖像的水平鏡像操作是將圖像左半部分和右半部分以圖像垂直中軸線圖像的水平鏡像操作是將圖像左半部分和右半部分以圖像垂直中軸線為中心進(jìn)行鏡像對換；為中心進(jìn)行鏡像對換；圖像的垂直鏡像操作是將圖像上半部分和下半部分以圖像水平中軸線圖像的垂直鏡像操作是將圖像上半部分和下半部分以圖像水平中軸線為中心進(jìn)行鏡像對換為中心進(jìn)行

6、鏡像對換鏡像演示5 鏡像變換即設(shè)輸出圖像g(x,y)，左上角像素記為g(0,0)則 ： g(1,1) 為1,3,2,5,2,3,2,4,0的中間值，排序?yàn)椋?,1,2,2,2,3,3,4,5g(1,1) =2則輸出圖像g(x,y)為：例1=則：91*042325231) 1 , 1 (）（g設(shè)輸出圖像g(x,y),左上角記為個g(0,0)例 圖像F h注：這里灰度的分布范圍為0,90,9。 例 Pf fPf = h/25= h/25(a)直方圖顯示只在直方圖顯示只在左邊有，說明畫面沒有左邊有，說明畫面沒有明亮的部分，整體偏暗；明亮的部分，整體偏暗； (b)直方圖顯示只直方圖顯示只在右邊有，說明

7、畫面缺在右邊有，說明畫面缺乏暗部細(xì)節(jié)，整體偏亮；乏暗部細(xì)節(jié)，整體偏亮；(c)只顯示在中間區(qū)只顯示在中間區(qū)域，圖像對比度較差；域，圖像對比度較差；(d)整個直方圖貫穿整個直方圖貫穿橫軸，圖像灰度分布分橫軸，圖像灰度分布分散，圖像對比度較好。散，圖像對比度較好。位圖圖像文件格式 文件頭文件頭主要包含文件的大小、文件類型、圖像數(shù)據(jù)偏離文件主要包含文件的大小、文件類型、圖像數(shù)據(jù)偏離文件頭的長度等信息。頭的長度等信息。 位圖信息頭位圖信息頭包含圖像的尺寸信息、圖像用幾個包含圖像的尺寸信息、圖像用幾個bit數(shù)值來表示數(shù)值來表示一個像素、圖像是否壓縮、圖像所用的顏色數(shù)等信息。一個像素、圖像是否壓縮、圖像所用

8、的顏色數(shù)等信息。 顏色信息顏色信息包含圖像用到的顏色表，顯示圖像時需用顏色表生包含圖像用到的顏色表，顯示圖像時需用顏色表生成調(diào)色板。真彩色圖像文件沒有顏色表，不需要操作調(diào)色板。成調(diào)色板。真彩色圖像文件沒有顏色表，不需要操作調(diào)色板。 文件中的文件中的數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊表示圖像的相應(yīng)的像素值。表示圖像的相應(yīng)的像素值。例例3,3,2,12,3,83,8,4,12,1,66,6, 2,58,52,11,3,15,1,11,2,92,9,5,4,1,34,3,4,0游程編碼又稱游程編碼又稱“RLE編碼編碼” ，是一種統(tǒng)計編碼，是一種統(tǒng)計編碼，該編碼屬于無損壓縮編碼，是數(shù)字圖像的重要編碼該編碼屬于無損壓縮編碼，

9、是數(shù)字圖像的重要編碼方法。對于二值圖像特別有效。方法。對于二值圖像特別有效。灰度圖像灰度圖像游游程編碼的基本原理是：沿圖像程編碼的基本原理是：沿圖像行（或行（或列）列）重復(fù)灰度的圖像，可用灰度和相同灰度的行程重復(fù)灰度的圖像，可用灰度和相同灰度的行程構(gòu)成的構(gòu)成的行程對行程對表示，其中每個行程對表示一個表示，其中每個行程對表示一個灰度灰度的數(shù)值的數(shù)值和和具有該灰度的連續(xù)像素的數(shù)量具有該灰度的連續(xù)像素的數(shù)量。給出圖像的行程編碼為：給出圖像的行程編碼為： 2 2）圖像編碼的方法）圖像編碼的方法 （1）根據(jù)編碼過程中是否存在）根據(jù)編碼過程中是否存在信息損耗信息損耗可將圖可將圖像編碼分為：像編碼分為： 有

10、損壓縮：有損壓縮：不能精確重建原始圖像，存在一定程度不能精確重建原始圖像，存在一定程度的失真。的失真。 無損壓縮：無損壓縮：無信息損失，解壓縮時能夠從壓縮數(shù)據(jù)無信息損失，解壓縮時能夠從壓縮數(shù)據(jù)精確地恢復(fù)原始圖像；精確地恢復(fù)原始圖像；編碼的分類編碼的分類圖像壓縮編碼圖像壓縮編碼有損編碼有損編碼無損編碼無損編碼行程編碼行程編碼LZW編碼編碼哈夫曼編碼哈夫曼編碼算術(shù)編碼算術(shù)編碼無損預(yù)測編碼無損預(yù)測編碼位平面編碼位平面編碼有損預(yù)測編碼有損預(yù)測編碼分形編碼分形編碼模型編碼模型編碼子帶編碼子帶編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼變換編碼變換編碼K.L變換變換Haar變換變換Walsh.Hadamard變換變換離散

11、余弦變換離散余弦變換離散傅立葉變換離散傅立葉變換斜變換斜變換小波變換小波變換 圖像強(qiáng)度的顯著變化可分為：圖像強(qiáng)度的顯著變化可分為： (1) 階躍變化階躍變化（函數(shù)函數(shù)），即圖像強(qiáng)度在不連續(xù)處的兩邊，即圖像強(qiáng)度在不連續(xù)處的兩邊的像素灰度值有著顯著的差異；的像素灰度值有著顯著的差異； (2) 線條（屋頂）變化線條（屋頂）變化（函數(shù)函數(shù)），即圖像強(qiáng)度突然從一，即圖像強(qiáng)度突然從一個值變化到另一個值，保持一較小行程后又回到原來的個值變化到另一個值，保持一較小行程后又回到原來的值值 兩種常見的邊緣一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)示意圖兩種常見的邊緣一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)示意圖 ( (a)a)階躍函數(shù)階躍函數(shù) ( (b)b)

12、線條線條（屋頂）（屋頂）函數(shù)函數(shù)理論曲線理論曲線實(shí)際曲線實(shí)際曲線一階導(dǎo)數(shù)一階導(dǎo)數(shù)二階導(dǎo)數(shù)二階導(dǎo)數(shù)基于一階導(dǎo)數(shù)的方法：梯度算子、基于一階導(dǎo)數(shù)的方法：梯度算子、Roberts 算子、算子、Prewitt算子等。算子等?；诙A導(dǎo)數(shù)的方法：拉普拉斯算子、高斯拉普拉斯算子等?；诙A導(dǎo)數(shù)的方法：拉普拉斯算子、高斯拉普拉斯算子等。1 1）基本原理）基本原理 閾值分割法的基本思想：閾值分割法的基本思想： 確定一個合適的閾值確定一個合適的閾值T（閾值選定的好壞是此方法成?。ㄩ撝颠x定的好壞是此方法成敗的關(guān)鍵）。的關(guān)鍵）。 將大于等于閾值的像素作為物體或背景，生成一個二將大于等于閾值的像素作為物體或背景，生成一個二值圖像。值圖像。If f(x,y) T set 255Else set 0 在四鄰域中有背景的像素，既是邊界像素