數字圖像處理試卷及答案匯編

1、更多精品文檔一、填空題(每小題2分,本題共20分)圖像與灰度直方圖間的對應關系是多對一；下列算法中a.梯度銳化b.二值化c.傅立葉變換d.中值濾波，屬于點處理的是b二值化;在彩色圖像處理中，常使用HSI模型，它適于做圖像處理的原因有:1、在HIS模型中亮度分量與色度分量是分開的；2、色調與飽和度的概念與人的感知聯系緊密。；若將一幅灰度圖像中的對應直方圖中偶數項的像素灰度均用相應的對應直方圖中奇數項的像素灰度代替(設灰度級為256)，所得到的圖像將亮度增加，對比度減少；MATLAB函數fspecial(type,parameters)常用類型有:average、gaussian、laplacia

2、n、prewitt、sobel、unsharp;檢測邊緣的Sobel算子對應的模板形式為：-1-2-1000121-101-202-101寫出4-鏈碼10103322的形狀數:03033133；源數據編碼與解碼的模型中量化器(Quantizer)的作用是減少心里視覺冗余；MPEG4標準主要編碼技術有DCT變換、小波變換等；圖像復原和圖像增強的主要區(qū)別是圖像增強主要是一個主觀過程，而圖像復原主要是一個客觀過程；第10題：圖像增強不考慮圖像是如何退化的，而圖像復原需知道圖像退化的機制和過程等先驗知識二、名詞解釋(每小題5分,本題共20分)1、數字圖像數字圖像是指由被稱作像素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣

3、。將物理圖像行列劃分后，每個小塊區(qū)域稱為像素(pixel)。數字圖像處理指用數字計算機及其它有關數字技術，對圖像施加某種運算和處理，從而達到某種預想目的的技術.2、8-連通的定義-對于具有值V的像素p和q,如果q在集合N8(p)中，則稱這兩個像素是8-連通的。3、灰度直方圖灰度直方圖是指反映一幅圖像各灰度級像元出現的頻率。4、中值濾波中值濾波是指將當前像元的窗口(或領域)中所有像元灰度由小到大進行排序，中間值作為當前像元的輸出值。像素的鄰域鄰域是指一個像元(x,y)的鄰近(周圍)形成的像元集合。即(x=p,y=q)p、q為任意整數。像素的四鄰域像素p(x,y)的4-鄰域是:(x+1,y),(x

4、-1,y),(x,y+1),(x,y-1)三、簡答題(每小題10分,本題共30分)：舉例說明直方圖均衡化的基本步驟。直方圖均衡化是通過灰度變換將一幅圖象轉換為另一幅具有均衡直方圖，即在每個灰度級上都具有相同的象素點數的過程。直方圖均衡化變換：設灰度變換s=f(r)為斜率有限的非減連續(xù)可微函數，它將輸入圖象Ii(x,y)轉換為輸出圖象Io(x,y)，輸入圖象的直方圖為Hi(r),輸出圖象的直方圖為Ho(s),則根據直方圖的含義，經過灰度變換后對應的小面積元相等：Ho(s)ds=Hi(r)dr直方圖修正的例子假設有一幅圖像，共有64(64個象素，8個灰度級，進行直方圖均衡化處理。根據公式可得：s2

5、=0.19+0.25+0.2l=0.65,s3=0.19+0.25+0.2l+0.16=0.8l,s4=0.89,s5=0.95,s6=0.98,s7=1.00由于這里只取8個等間距的灰度級，變換后的s值也只能選擇最靠近的一個灰度級的值。因此，根據上述計算值可近似地選?。篠01/7,s13/7,s25/7,s36/7,s46/7,s51,s6l,s71o可見，新圖像將只有5個不同的灰度等級，于是我們可以重新定義其符號：S0=l/7,s1=3/7,s2=5/7,s3=6/7,s4=l。因為由rO=0經變換映射到sO=1/7,所以有n0=790個象素取sO這個灰度值；由rl=3/7映射到sl=3/

6、7,所以有1023個象素取s1這一灰度值；依次類推，有850個象素取s2=5/7這一灰度值；由于r3和r4均映射到s3=6/7這一灰度值，所以有656+329=985個象素都取這一灰度值;同理，有245+122+81=448個象素都取s4=1這一灰度值。上述值除以n=4096,便可以得到新的直方圖。簡述JPEG的壓縮過程，并說明壓縮的有關步驟中分別減少了哪種冗余？答：分塊一顏色空間轉換一零偏置轉換一DCT變換一量化一符號編碼。顏色空間轉換，減少了心理視覺冗余；零偏置轉換，減少了編碼冗余；量化減少了心理視覺冗余;符號編碼由于是霍夫曼編碼加行程編碼，因此即減少了編碼冗余(霍夫曼編碼)又減少了像素冗

7、余(行程編碼)。JPEG2000的過程：圖像分片、直流電平(DC)位移，分量變換，離散小波變換、量化，熵編碼。3、Canny邊緣檢測器答:Canny邊緣檢測器是使用函數edge的最有效邊緣檢測器。該方法總結如下：1、圖像使用帶有指定標準偏差o的高斯濾波器來平滑，從而可以減少噪聲。2、在每一點處計算局部梯度g(x,y)=G2x+G2y1/2和邊緣方向a(x,y)=aretan(Gy/Gx)。邊緣點定義為梯度方向上其強度局部最大的點。3、第2條中確定的邊緣點會導致梯度幅度圖像中出現脊。然后，算法追蹤所有脊的頂部，并將所有不在脊的頂部的像素設為零，以便在輸出中給出一條細線，這就是眾所周知的非最大值抑

8、制處理。脊像素使用兩個閾值T1和T2做閾值處理，其中T1VT2。值大于T2的脊像素稱為強邊緣像素，T1和T2之間的脊像素稱為弱邊緣像素。4、最后，算法通過將8連接的弱像素集成到強像素，執(zhí)行邊緣鏈接。四、計算題(每小題8分,本題共16分)1、2、設有一信源X=x1,x2,x3,x4，對應概率P=0.5,0.1875,0.1875,0.125.進行霍夫曼編碼(要求大概率的賦碼字0,小概率的賦碼字1),給出碼字，平均碼長，編碼效率；對碼串10101011010110110000011110011解碼.TOC o 1-5 h zx10.50+X20.18751X30.1875100+0.312510+

9、0.51X40.1251010.187511X1:0X2:11X3:100X4:101平均碼長：1*0.5+2*0.1875+3*0.1875+3*0.125=1.8125編碼效率：信息熵/平均碼長10101011010110110000011110011X4x1x4x4x1x2x1x2x1x1x1x1x1x2x2x1x1x2五、應用題（每小題14分，從下面兩小題中任意選做一題，本題共14分）根據所學過的圖像處理和分析方法，設計一套算法流程來實現汽車牌照的定位和數字的識別（給出設計思想即可）。答：要點：Step1：定位汽車牌照。通過高通濾波，得到所有的邊緣，對邊緣細化（但要保持連通關系），找出

10、所有封閉的邊緣，對封閉邊緣求多邊形逼近。在逼近后的所有4邊形中，找出尺寸與牌照大小相同的四邊形。牌照被定位。Step2：識別數字。對牌照區(qū)域中的細化后的圖像對象進行識別（如前面所介紹的矩陣模糊識別法等）。2、試設計一套算法來實現染色體（圖像見下圖）的統(tǒng)計與識別（給出算法思想即可）。一大題：填空題（共10小題，每小空1.5分，共30分）1、在人類接受的信息中，圖像等視覺信息所占的比重約達到%。2、數字圖像處理，即用對圖像進行處理。3、圖像處理技術主要包括圖像的、等技術。TOC o 1-5 h z4、在計算機中，按顏色和灰度的多少可以將圖像分、四種類型。5、在計算機中，數字圖像處理的實質是對的處理

11、。6、圖像數字化過程包括三個步驟：、和。7、在RGB彩色空間的原點上，三個基色均沒有，即原點為色。8、圖像所有灰度級中處于中間的值叫做。9、模式識別包括和兩方面的內容。10、線性系統(tǒng)應該滿足性和性。二大題：判斷題，對的畫O;錯的打x（共5小題，每小題4分，共20分）1、圖像編碼后對數據量進行了有效壓縮，因此，圖像編碼是“有損壓縮”。（）2、數學圖像可以定義為由連續(xù)函數或離散函數生成的抽象圖像。（）3、線性移不變系統(tǒng)的傳遞函數是一個與頻率無關的函數。（）4、應用傅立葉變換的可分離性可以將圖像的二維變換分解為行和列方向的一維變換。（）5、模式識別的目的是對圖像中的物體進行分類；分類的依據是從原始圖

12、像中提取的不同物體的特征。（）三大題：敘述題（共4小題，每小題5分，共20分）1、試敘述獲取數字圖像的三種途徑，并各舉一個簡單的例子。2、簡要敘述“圖像”和“數字圖像”的定義。3、根據圖像處理運算的輸入信息和輸出信息的類型，圖像處理算法可分為哪三大類？并各舉一個例子。4、圖像處理的研究內容可以分為哪幾方面？具體操作需要那些設備？四大題：分析題（共1小題，每小題15分，共15分）圖像的直方圖基本上可以描述圖像的概貌。就下面所給的a、b、c、d四個直方圖，試分析和比較四幅圖像的明暗狀況和對比度高低等特征。對下表中的圖像信源數據進行哈夫曼（Huffman）編碼。寫出編碼過程，并將編碼結果填在下表的最

13、后一列。原始圖像灰度級概率分布編碼結果A0.5B0.2C0.15D0.06E0.05F0.04數字圖像處理試題答案1、如圖所示，A和B的圖形完全一樣，其背景與目標的灰度值分別標注于圖中，請問哪一個目標人眼感覺更亮一些？為什么？（10分）答：B感覺更亮一些。1240=0.5（5分，給出相對亮度概念即可給分）AZ因為目標比背景暗，所以了越大，感覺越暗，所以A更暗，即B更亮些。（5分）2、給出一維連續(xù)圖像函數傅里葉變換的定義，并描述空間頻率的概念。（10分）答：1一維連續(xù)圖像函數了（疋）的傅立葉變換定義為：r+5分）F(u)-/(x)exp(-j2mxdxJIX2空間頻率是指單位長度內亮度作周期變化

14、的次數。（2分）對于傅立葉變換基函數exp-72x）=cos2x）-7sin2兀加），考慮cos2XM的最大值直線在坐標軸上的截距為1他，則1滄表示空間周期，殳即為空間頻率。（3分）3、已知了2）的圖像數據如圖所示，請計算：（15分）a、的離散傅里葉變換;b、了（7）的哈德瑪變換。題3圖答:嚴恥將右5E沁込卩=0,123令Wn=exp-727/A7，則1111_44111_1-7-1724421-J-1J1-11-124421-11-1_1J-1-7_1441_1J-1一上5分）44-10-1070-10+107-2-27-270-20000_2+2J-20273分）則幾心哈德瑪變換為111_

15、44111_1-11-124421-11-111-1-1244211-1-1_1-1-11_1441_1-1-11_3分）-14、寫出頻域拉普拉斯算子的傳遞函數，對圖像的卷積與拉普拉斯算子對圖像孑（Z運算結果之間的關系。（15分）答：（）=于了仏y）如“心血心*（充加尸片（込巧+（2加）彷依沏一（2打尸（撐+/）（込巧丹=-（2好紂+護）分）2相當于原圖像與拉普拉斯算子運算之差（3分）因為邛/）=了。一1）+了。+1）+于一1）+了憶+1）-4了）拉式算子：所以：0101-4110-（2分）0-1-150-10101-410104分）5、如圖為一幅16級灰度的圖像。請寫出均值濾波和中值濾波的3

16、x3濾波器；說明這兩種濾波器各自的特點；并寫出兩種濾波器對下圖的濾波結果（只處理灰色區(qū)域，不處理邊界）。（15分）題5圖111I111答：均值濾波：h1i（2分）中值濾波：g（兀7）二胚應購兇，也為邊分）均值濾波可以去除突然變化的點噪聲，從而濾除一定的噪聲，但其代價是圖像有一定程度的模糊；中值濾波容易去除孤立的點、線噪聲，同時保持圖像的邊緣。（5分）均值濾波：中值濾波：6、寫出圖像退化/復原的總體模型；利用線性系統(tǒng)的相關知識，推導線性空不變條件下連續(xù)圖像函數的退化模型。（10分）答：g（xj）=丹了心刃+琳兀刃（5分）如r+ro線性系統(tǒng)中：g（兀y）=/（化Q以?；痻Q皿加0+閃（兀刃Jlj:

17、lJlj:l其中哄兀化”聞為系統(tǒng)h的沖激響應。又空不變系統(tǒng)，則RoF+tdg(_x,y)=f(a7-+(x,y)=了（兀刃祕（兀刃+找（億刃（5分）7、如圖，X是待處理圖像，黑點代表目標，白點代表背景；B是結構元素，原點在中心。試分別給出B對X做開運算和閉運算的結果（在圖中涂黑目標點即可）。0O0COO?|0O0O0OO0OCOOO0O0OO0OOOOOOOOOOOOOOOO廣)0WO遣OOOOodoOO葢題7圖OOOOOO(DOOOOQOQO*OOO（10分）（開運算和閉運算各5分）TOC o 1-5 h zOOOOOOOOOOOOoQoooooOOCO000O0OOOOOCOOOOOOOOOO8、設一幅灰度圖像，其目標和背景的像素點灰度呈正態(tài)分布，灰度直方圖如圖所示。其中：力對、均分別為目標點的灰度分布密