图像处理期末练习Word格式.docx
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（D）bytes存储空间。
A.262144B.32768C.4194304D.524288
12.在电视广播中的隔行扫描是去除（C）压缩的例子。
A.编码冗余B.象素间冗余C.心理视觉冗余D.行间冗余
13.在图像处理中，通常使用大写的XYZ来表示（A）。
A.世界坐标系统B.摄像机坐标系统C.图像平面坐标
14.直方图均衡化的图像处理方法是属于（B）。
A.频域处理方法B.空域处理方法C.直接灰度映射法D.滤波处理方法
15.对于一幅图像f（x,y），x，y，f为任意实数，则该图像为（B）。
A.数字图像B.模拟图像C.压缩图像D.失真图像
16.邻域平均图像处理方法是属于（B）。
17.光的三基色为（C）。
A.红，黄，蓝B.红，黄，绿C.红，蓝，绿D.红，白，黄
18.可见光范围内，波长最长的是（A）。
A.红B.紫C.绿D.蓝
19.频域处理方法的基础是（A）。
A.卷积定理B.耐茥斯特定理C.山农定理D.采样定理
20.直接灰度映射的图像处理方法是属于（B）。
A.频域处理方法B.空域处理方法C.直方图变换D.滤波处理方法
21．熵的定义告诉我们（ D ）。
A．信源在不失真编码时所需的平均码字长度。
B．信源在不失真编码时码字长度的最大值。
C．信源在一定失真编码时所需的平均码字长度。
D．信源在不失真编码时码字长度的最小值。
22．在预测编码系统中，需量化的是（ B ）。
A.预测值 B.真实值与预测值的差值 C.重构的值 D.变换系数
23．在电视广播中的隔行扫描是去除（C ）压缩的例子。
A.编码冗余B.象素间冗余C.心理视觉冗余D.行间冗余
24．下列属于有损编码的是（ C ）。
A．变长编码 B.Huffman编码 C．均匀量化 D.不带量化的预测编码
25.下图是4幅图像的直方图，亮度较暗的图像是（A）。
二、填空题
1.图像锐化除了在空间域进行外，也可在
进行。
频率域
2.图像处理中常用的两种邻域是
和
。
4-邻域8-邻域（不分先后）
3.直方图修正法包括
和
两种方法。
直方图均衡直方图规定化（不分先后）
4.常用的灰度内插法有
、
。
最近邻元法双线性内插法（双）三次内插法（不分先后）
5.多年来建立了许多纹理分析法，这些方法大体可分为
和结构分析法两大类。
统计分析法
6.低通滤波法是使
受到抑制而让
顺利通过，从而实现图像平滑。
高频成分低频成分
7.检测边缘的Sobel算子对应的模板形式为
-1
-2
2
8.一般来说，采样间距越大，图象数据量
，质量
；
反之亦然。
少
差
9.图像频域处理可分为高通滤波，低通滤波，带通滤波，带阻滤波等基本处理方法。
10.数据冗余的类型有：
编码冗余象素间冗余心理视觉冗余。
11.使用HSI模型，区分颜色常用的3种基本特性量为辉度、色调、饱和度。
12．空间平移代数表达式（），变换矩阵（）。
13．空间放缩代数表达式（），变换矩阵（）。
，
14．绕Z轴旋转（从Z轴正向看原点而顺时针旋转角度γ）的代数表达式（），变换矩阵（）。
15．Matlab语言的读入图像文件命令（）。
imread
16．Matlab语言的显示图像命令（）。
imshow
15．Matlab语言的图像存盘命令（）。
imwrite
17．Matlab语言的调节图像对比度命令（）。
imadjust
18．Matlab语言的图像邻域指定操作函数的命令（）。
nlfilter
19．Matlab语言的图像空域模板滤波的命令（）。
imfilter
20．Matlab语言的产生空域滤波器模板矩阵的命令（）。
fspecial
21．Matlab语言的放缩图像的命令（）。
imresize
22．Matlab语言的旋转图像的命令（）。
imrotate
23．Matlab语言的图像直方图命令（）。
imhist
24．Matlab语言的图像直方图均衡化命令（）。
histeq
25．Matlab语言的添加噪声到图像的命令（）。
imnoise
26．Matlab语言的图像离散余弦变换命令（）。
DCT2
27．Matlab语言的图像离散余弦逆变换命令（）。
IDCT2
28．Matlab语言的图像离散傅立叶变换命令（）。
FFT2
29．Matlab语言的图像离散傅立叶逆变换命令（）。
IFFT2
30．Matlab语言的图像离散小波变换命令（）。
DWT2
31．Matlab语言的图像离散小波逆变换命令（）。
IDWT2
三、判断改错题（下列命题是否正确，正确的就在题号前的括弧内打“√”，错误的打“×
”并改正。
）
√
）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。
有选择保边缘平滑法不可用于边缘增强。
有选择保边缘平滑法用于图象平滑（或去噪）。
6、图像编码后对数据量进行了有效压缩，因此，图像编码是“有损压缩”。
（×
）
7、应用傅立叶变换的可分离性可以将图像的二维变换分解为行和列方向的一维变换。
（√）
8、不同的图像不可能具有相同的直方图。
9、在对图像进行扫描时，分辨率设置得越高越好。
10.理想低通滤波器可以由电子元件来实现。
11.用来处理图像的模板尺寸选择越大越好。
12.所谓“简并”现象，就是指变换后图像的灰度级减少了。
（√）
13.加法操作可用来去除图案噪声。
14.减法操作可用来去除不需要的叠加性图案。
15．（√）关于图像的数字化中的采样环节是指使空间连续变化的图像离散化，即用空间上部分点的灰度值表示图像，或图像在空间上的离散化。
16．（√）关于色光三原色是指R、G、B，它的特点是不能再分解；
17．（√）图象信息处理是指用一定的技术手段采集图像信息，并对其进行某些分析与变换，从而获取所需信息的过程。
18．（√）模拟图像是指通过某种物理量的强弱（如光量）变化来表现图像上各个点的颜色信息的，那么，印刷品、相片、画稿等属于模拟图像。
19．（√）关于图像的分类，我们按图像记录方式分为模拟图像和数字图像。
四、计算题
1.给定图像如表所示，分成3个位平面，然后用游程编码方法逐行编码。
计算出码字，编码效率。
设每行均由（0）游程开始。
4
7
6
5
3
解：
分解为3个位平面：
第2位平面
第1位平面
第0位平面
游程编码：
设每行均由（0）游程开始
第2位平面：
422，332，341，422；
第1位平面：
8，314，111221，062；
第0位平面：
017，01214，01211111，8
图像共须42个游程，码本共有8个码字（01234678）
概率为（0.0952380.357140.238090.0952380.119040.0238090.0238090.047619）
哈夫曼编码（符号：
码字）：
1：
00，2：
01，4：
100，0：
101，3：
110，8：
1110，6：
11110，7：
11111
平均长度：
2.5476
图像42个游程共需42×
2.5476=107bit
源图像共需3×
8×
4＝96bit，由此可见游程编码没有压缩，原因是图像小，游程较短。
2.对下表中的图像信源数据进行哈夫曼（Huffman）编码（要求大概率的赋码字0,小概率的赋码字1）。
写出编码过程，并将编码结果填在下表的最后一列。
并计算编码平均比特数和编码效率。
原始图像
灰度级
概率分布
编码结果
A
0.15
001
B
0.4
C
0.1
011
D
0100
E
0.05
0101
F
0.2
000
平均比特数＝2.35；
编码效率＝97％
3．图像的直方图基本上可以描述图像的概貌。
就下面所给的a、b、c、d四个直方图，试分析和比较四幅图像的明暗状况和对比度高低等特征。
[分析]
答：
图a偏暗，对比度低；
图b偏亮，对比度低；
图c只有中间灰度，图像对照不明显，对比度低；
图d明暗适中，对比度高，效果好。
（增加对比度后图像直方图变宽变扁，各灰度级拉开，相反，减少对比度后，图像直方图变窄变高，点的灰度级集中在某一小区域内，图像对照不明显。
4.设有一信源
，请对其进行霍夫曼编码（要求大概率的赋码字0,小概率的赋码字1），并给出各个信源符号的码字；
（1）编码过程如下：
得：
信源X的霍夫曼编码表（以0，1赋值）
码字
消息
概率
01
u1
0.25
10
u2
11
u3
0.20
000
u4
0.15
0010
u5
0.10
0011`
u6
0.05
5.设有一信源
，利用Shannon-Fano码对其进行编码，求出各个信源编码后的码字。
编码过程如下：
码字
消息
概率
00
u1
1/4
01
u2
100
u3
1/8
0
101
u4
1
1100
u5
1/16
1101
u6
1110
u7
1111
u8
得编码表为：
消息
码字
6．设有一信源X={x1,x2,x3,x4}，对应概率P={0.5,0.1875,0.1875,0.125}.
⑴进行霍夫曼编码（要求大概率的赋码字0,小概率的赋码字1），给出码字，平均码长，熵、编码效率;
⑵对码串10101011010110110000011110011解码.
霍夫曼编码：
X1:
0；
X2:
11；
X3:
100；
X4:
编码后平均码长：
1*0.5+2*0.1875+3*0.1875+3*0.125=1.8125
信息熵/平均码长:
H（u）=-0.5*log2（0.5）-0.1875*log2（0.1875）-0.1875*log2（0.1875）-0.125*log2（0.125）=1.7806
编码效率：
1.7806/1.8125=0.9824=98.24%
解码：
10101011010
110
11
0
00
11110
11
X4
x1x4
x4x1x2x1x2
x1x1x1x1x1x2x2x1x1x2
7．设信源符号集为{a,b,c,d},其概率分布为{0.2,0.2,0.4,0.2}。
若信源发出序列{b,c,a,b,d}，计算算术编码。
各数据符号在半封闭实数区间［0,1）内按概率进行赋值，范围设定为：
a=[0.0,0.2）,b=[0.2,0.4）,c=[0.4,0.8）,d=[0.8,1.0）
第一个信源符号为“b”，取值区间变为[0.2,0.4）。
第二个信源符号“c”，对取值区间[0.2,0.4）进行划分找出对应于“c”的区间，计算新的取值区间范围：
[0.2+0.2×
0.4,0.2+0.2×
0.8）=[0.28,0.36）。
依次类推，第三个信源符号“a”，编码后的取值区间为：
[0.28,0.296）。
最终划分结果见下表：
数据流
编码区间
区间长度
b
[0.2,0.4）
c
[0.28,0.36）
0.08
a
[0.28,0.296）
0.016
[0.2832,0.2864）
0.0032
d
[0.28576,0.2864）
0.00064
至此，信源序列{b，c，a，b，d}已被映射为一个实数区间[0.28576,0.2864），或者说在[0.28576,0.2864）内的任何一个实数均代表该序列。
8.设有一信源
，计算信源的熵。
信源熵为：
H=-∑P（i）log2P（i）
=-（0.4log2（0.4）+0.3log2（0.3）+2*0.1log2（0.1）+0.06log2（0.06）+0.04log2（0.04）
=2.14比特/符号
9．如表所示的左右图分别给出编码输入图和解码输出图，计算输出图的均方根误差erms、均方信躁比SNRms，均方根信躁比SNRrms，归一化信躁比SNR和峰值信躁比PSNR。
8
erms=0.8165,SNRms＝35，SNRrms=5.92，SNR=10.1579dB和PSNR=19.8227dB。
其中
附：
程序
a=[248;
350;
378];
b=[246;
340;
478];
c=（b-a）.^2;
d=mean（mean（a））;
Erms=sqrt（sum（sum（c））/9）
SNRms=sum（sum（b.^2））/sum（sum（c））
SNRms=sqrt（sum（sum（b.^2））/sum（sum（c）））
SNR=10*log10（sum（sum（（a-d）.^2））/sum（sum（（b-a）.^2）））
PSNR=10*log10（（max（max（a）））.^2/（sum（sum（（b-a）.^2））/9））
10．如图为一幅16级灰度的图像。
请写出3x3均值滤波和3x3中值滤波的滤波器表达式；
说明这两种滤波器各自的特点；
并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域）。
15
均值滤波：
中值滤波：
均值滤波可以去除突然变化的点噪声，从而滤除一定的噪声，但其代价是图像有一定程度的模糊；
中值滤波容易去除孤立的点、线噪声，同时保持图像的边缘。
中值滤波：
11．例如假定有一幅像素数为64×
64，灰度级为8级的图像、其灰度级分布如表所示：
rk
nk
Pr（rk）=nk/n
r0=0
790
0.19
r1=1
1023
0.25
r2=2
850
0.21
r3=3
656
0.16
r4=4
329
r5=5
245
0.06
r6=6
122
0.03
r7=7
81
0.02
计算并画出直方图均衡化处理后的直方图。
对其进行均衡化处理，其过程如下：
对上述计算值加以修正：
由上述数值可见，新图像将只有5个不同的灰度级别，可以重新定义一个符号：
因为，r0经变换得s0=1/7，所以有790个像素取s0这个灰度值；
r1映射到s1=3/7，所以有1023个像素取s1=3/7这一灰度值；
r2映射到s2=5/7，所以有850个像素取s2=5/7这一灰度值；
但是，因为r3和r4均映射到s3=6/7这一灰度级，所以有656＋329=985个像素取这个值；
r5，r6，r7均映射到s4=1这一灰度级，有245＋122＋81=448个像素取s4=l这个新灰度值。
用n=4096来除上述这些nk，值便可得到新的直方图。
12．已知图像如表所示，设V＝{0,1}，计算p和q之间4-连通，8-连通及m-连通的通路长度。
1（q）
1（p）
D4=∞；
D8=4；
Dm=5
13．请用Matlab编程做出以下图像的二维离散余弦变换
64×
64
4×
a）b）
图3-11题3-4图
用Matlab编写程序如下：
（注：
可对任意灰度图进行变换）
G=imread（‘图像名称.bmp’）;
a=G（1,:
）;
N=length（a）;
b=G（:
1）;
M=length（b）;
G1=double（G）;
y=1:
N;
forv=1:
N
E（y,v）=cos（（（2*y+1）*v*pi）/（2*N））;
end
x=1:
M;
foru=1:
M
F（u,x）=cos（（（2*x+1）*u*pi）/（2*M））;
Fv=F*G1;
Z=（2/（（M*N）^（1/2）））*Fv*E;
L=log（abs（Z））;
imshow（L,[6,6]）;
14．试画出一个通用的图像编码系统（包括编码器和解码器）框图，并说明各个模块的功能。
编码器由一个用来去除输入冗余的编码器和一个用来增强信源器输出抗噪声能力的信道编码器构成。
解码器则由与编码器对应的一个信道解码器接一个信源解码器构成。
信源编码器的作用是减少或消除输入图像中的编码冗余、像素间冗余及心理视觉冗余。
信道编码器是为了提高信号的抗干扰能力。
解码器执行编码器相反的操作。
15．在图像子带编码中，一幅图像被分解成一系列带限分量的集合。
试述图像子带编码的主要好处有哪些。
（1）不同子带内的图像能量和统计特性不同，可以采取不同的变长码甚至不同的编码方法分别进行编码，提高编码效率；
（2）通过频率分解，减少或消除了不同频率之间的相关性，有利于减小图像数据冗余；
（3）将图像分解为子带后，量化等操作可在各子带内分别进行，避免了互相干扰和噪声扩散。
16．波特率（baudrate）是一种常用的离散数据传输量度。
当采用二进制时，它等于每秒所传输的比特数。
现设每次先传输1个起始比特，再传输8个比特的信息，最后传输1个终止比特，计算以下两种情况时传输图像所需的时间：
（1）以9600波特传输一幅256×
256，256灰度级的图像；
（2）以38400波特传输一幅1024×
1024，16777216色的真彩色图像。
（1）
17．一幅模拟彩色图像经平板扫描仪扫描后获得一幅彩色数字图像，其分辨率为1024×
768像素。
若采用RGB彩色空间
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