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数字图像处理和分析习题及答案解析.pdf
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数字图像处理和分析习题及答案解析
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第 一章 绪论
课后4、
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。主要包括采样与量化两个过程。
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。
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、 什么就是图像识别与理解?
图像识别与理解就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
确定就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,确定其就是否就是该犯罪分子。
3、 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。
4、一个数字图像处理系统由哪几个模块组成?
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答: 一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像输出、图像通信、图像处理与
分析5个模块组成
5、连续图像与数字图像如何相互转换?
答:数字图像将图像瞧成就是许多大小相同、形状一致的像素组成。这样,数字图像可以
用二维
矩阵表示。将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像
(连续图
像)信号,再由模拟/数字转化器(ADC)得到原始的数字图像信号。图像的数字 化包括离散与量
化两个主要步骤。在空间将连续坐标过程称为离散化,而进一步将图像的幅 度值(可能就是灰
度或色彩)整数化的过程称为量化。
6、采用数字图像处理有何优点?
答:数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点:
1.具有数字信号处理技术共有的特点。(1)处理精度高。(2)重现性能好。(3)灵活 性高。
2.数字图像处理后的图像就是供人观察与评价的,也可能作为机器视觉的预处理结果。
3.数字图像处理技术适用面宽。
4.数字图像处理技术综合性强。
7、数字图像处理主要包括哪些研究内容?
答:图像处理的任务就是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、
恢复、重建、编码与压缩、分割等处理,它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
8、常见的数字图像处理开发工具有哪些?各有什么特点?
答.目前图像处理系统开发的主流工具为 Visual C++(面向对象可视化集成工具)与 MATLAB
的图像处理工具箱(Image Processing Tool box)。两种开发工具各有所长且有相互 间的软件
接口。
Microsoft 公司的 VC++就是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具,用它开发
出来的 Win 32 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的 Microsoft 基础
类库 MFC 对大部分与用户设计有关的 Win 32 应用程序接口 API 进行了封装,提高了代码 的
可重用性,大大缩短了应用程序开发周期,降低了开发成本。由于图像格式多且复杂,为 了减轻
程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上,VC++ 6、0 提供的动态链接库
ImageLoad、dll 支持 BMP、JPG、TIF 等常用 6 种格式的读写功能。
MATLAB 的图像处理工具箱 MATLAB 就是由 MathWorks 公司推出的用于数值计算的有 力
工具,就是一种第四代计算机语言,它具有相当强大的矩阵运算与操作功能,力求使人们摆 脱
繁杂的程序代码。MATLAB 图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数,灵活运用这些 函数可
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以完成大部分图像处理工作,从而大大节省编写低层算法代码的时间,避免程序设计 中的重复
劳动。MATLAB 图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段与 算法,如图形
句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值图像处
理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但就是,MATLAB 也存在不足 之处限制了其在图
像处理软件中实际应用。首先,强大的功能只能在安装有 MATLAB 系统 的机器上使用图像处理
工具箱中的函数或自编的 m 文件来实现。其次,MATLAB 使用行解 释方式执行代码,执行速度
很慢。第三,MATLAB 擅长矩阵运算,但对于循环处理与图形 界面的处理不及 C++等语言。为此,
通应用程序接口 API 与编译器与其她高级语言(如 C、 C++、Java 等)混合编程将会发挥各种
程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API 支持 MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译
器产生独立于 MATLAB 环境的程序,从而使其她 语言的应用程序使用 MATLAB。
9、 常见的数字图像应用软件有哪些?各有什么特点?
答:图像应用软件就是可直接供用户使用的商品化软件。用户从使用功能出发,只要了解
软件的操作方法就可以完成图像处理的任务。对大部分用户来说,商品化的图像应用软件无
需用户进行编程,操作方便,功能齐全,已经能满足一般需求,因而得到广泛应用。常用图 像处
理应用软件有以下几种:
1.PHOTOSHOP:当今世界上一流的图像设计与制作工具,其优越性能令其产品望尘 莫及。
PHOTOSHOP 已成为出版界中图像处理的专业标准。高版本的 PHOTOSHOP 支持多 达 20 多种图
像格式与 TWAIN 接口,接受一般扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图 像。PHOTOSHOP 支
持多图层的工作方式,只就是 PHOTOSHOP 的最大特色。使用图层功能 可以很方便地编辑与修
改图像,使平面设计充满创意。利用 PHOTOSHOP 还可以方便地对 图像进行各种平面处理、绘
制简单的几何图形、对文字进行艺术加工、进行图像格式与颜色 模式的转换、改变图像的尺
寸与分辨率、制作网页图像等。
2.CorelDRAW:一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像制作与设计软件。位图式图像 就是由
象素组成的,与其相对,矢量式图像以几何、色彩参数描述图像,其内容以线条与色块 为主。可
见,采用不同的技术手段可以满足用户的设计要求。位图式图像善于表现连续、丰 富色调的自
然景物,数据量较大;而矢量式图像强于表现线条、色块的图案,数据量较小。 合理的利用两
种不同类型的图像表现方式,往往会收到意想不到的艺术效果。CorelDraw就是当今流行的图
像处理软件中为数不多的特点明显、功能强大的基于矢量绘图的软件包。利用 它,可以方便地
制作精美的名片、贺卡、书签、图书封面、广告、宣传画等作品。
3.ACDSee:快速、高性能的瞧图程序,就是目前最享盛名的图片浏览器。它能广泛应 用于图片
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的获取、管理、浏览与优化,支持 BMP、GIF、JPG、TGA、TIF 等超过 50 种常见 的图形文件格式,
图片打开速度极快,可以直接查瞧动画 GIF,处理如 Mpeg 之类常用的视 频文件,还可以为每一个
目录建立一个相册。ACDSee 可以从数码相机与扫描仪高效获取图 片,并进行便捷的查找、组织
与预览。ACDSee 还就是得心应手的图片编辑工具,轻松处理数 码影像,拥有去红眼、剪切图像、
锐化、浮雕特效、曝光调整、旋转、镜像等功能,还能进 行批量处理。
10、讨论数字图像处理的主要应用。
答:图像处理的应用几乎渗透科学研究、工程技术与人类社会生活的各个领域。教师可 以分组
对学生布置以下 6 个方面的课题,通过阅读参考文献、网络资源等手段写数字图像处 理的主要
应用的短文,并安排交流机会。
1.航天与航空技术方面的应用
2.生物医学工程方面的应用
3.通信工程方面的应用
4.工业自动化与机器人视觉方面的应用
5.军事与公安方面的应用
6.生活与娱乐方面的应用
第二章 数字图像表示及其处理
课后 4、什么就是量化噪声,它就是什么引起的?
语言信号采样量化过程中导致的噪声。如:A/D 转换(模拟到数字)。在语言编码通信中,解调后信号与
原传递信号的差异就是因幅度与时间的量化而产生的,这种失真称为量化失真。因为这种失真与杂乱
的干扰一样,听起来与元件产生的热噪声相似,所以叫做量化噪声。
1、当在白天进入一个黑暗剧场时,在能瞧清并找到空座位时需要适应一段时间,试述发生这种现象的
视觉原理。
答:人的视觉绝对不能同时在整个亮度适应范围工作,它就是利用改变其亮度适应级来完成亮度适应
的。即所谓的亮度适应范围。同整个亮度适应范围相比,能同时鉴别的光强度级的总范围很小。因此,
白天进入黑暗剧场时,人的视觉系统需要改变亮度适应级,因此,需要适应一段时间,亮度适应级才能
被改变。
2.图像的数字化包含哪些步骤?简述这些步骤。
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图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样就是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合,
就是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位就是像素。量化就就是把采样点
上表示亮暗信息的连续量离散化后,用数值表示出来,就是对亮度大小的离散化。经过采样与量化后,
数字图像可以用整数阵列的形式来描述。
3.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。量化过程就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。
4.简述二值图像与彩色图像的区别。
二值图像就是指每个像素不就是黑,就就是白,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,每个像素的值要么就是 1,要么就是 0,具有数据量小的特点。彩色
图像就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。
5.简述二值图像与灰度图像的区别。
二值图像就是指每个像素不就是黑,就就是白,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,每个像素的值要么就是 1,要么就是 0,具有数据量小的特点。灰度
图像就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就是 0-255 之间的一个值,灰度级数为 256 级。
6.简述灰度图像与彩色图像的区别。
灰度图像就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就是 0-255 之间的一个值,灰度级数为 256 级、彩色图像就是
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。
1.设图像的大小为 32×32 的图标,每个像素有 16 种颜色,共有多少种不同的图标? 如果每 100 万个可
能的图标中有一个有意义,识别一个有意义的图标需要 1 秒钟,则选出所
有有意义的图标需要多长时
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