完整版天津理工大学《数字图像处理》数字图像处理复习题2.docx
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完整版天津理工大学《数字图像处理》数字图像处理复习题2
第一章引言
一.填空题
1.数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。
数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为像素
2.数字图像处理可以理解为两个方面的操作：
一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。
5.数字图像处理包含很多方面的研究内容。
其中，图像重建的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。
二.简答题
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。
主要包括采样和量化两个过程。
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。
如傅利叶变换等。
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。
2.什么是图像识别与理解？
图像识别与理解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，确定其是否是该犯罪分子。
5.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。
第二章图像的基本概念
一.填空题
1.量化可以分为均匀量化和非均匀量化两大类。
2.采样频率是指一秒钟内的采样次数。
3.图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和离散图像两大类。
3.
5.对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和彩色图像三类。
10.采样所获得的图像总像素的多少，通常称为图像分辨率
二.选择题
1.一幅数字图像是：
（B）
A、一个观测系统。
B、一个有许多像素排列而成的实体。
C、一个2-D数组中的元素。
D、一个3-D空间的场景。
2.一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：
（D）
A、0B、255C、6D、8
3.图象与灰度直方图间的对应关系是：
（B）
A、一一对应B、多对一C、一对多D、都不对
4.下列算法中属于局部处理的是：
（D）
A、灰度线性变换B、二值化C、傅立叶变换D、中值滤波
5.一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：
（B）
A、128KBB、32KB
C、1MBC、2MB
解：
灰度级数为16（即24），则每个像素需要4个位（0.5个字节）来存储，256*256大小的图像，一共需要256*256*0.5/1024KB=32KB
7.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，127]，则该图象的信息量为：
（C）
A、0B、128C、7D、8
8.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20000bit，则图象的压缩比为：
（C）
A、2:
1 B、3:
1C、4:
1 D、1:
2
三.判断题
1.可以用f（x,y）来表示一幅2-D数字图像。
（T）
2.可以用f（x,y）来表示一个在3-D空间中的客观景物的投影。
（T）
3.数字图像坐标系与直角坐标系一致。
（F）
4.矩阵坐标系与直角坐标系一致。
（F）
5.数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。
（T）
6.图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。
（T）
10.采样是空间离散化的过程。
（T）
四.简答题
1.图像的数字化包含哪些步骤？
简述这些步骤。
图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。
采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，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是像素。
量化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，是对亮度大小的离散化。
经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。
2.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。
3.简述二值图像与彩色图像的区别。
二值图像是指每个像素不是黑，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，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。
彩色图像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。
4.简述二值图像与灰度图像的区别。
二值图像是指每个像素不是黑，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，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。
灰度图像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是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。
5.简述灰度图像与彩色图像的区别。
灰度图像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是0-255之间的一个值，灰度级数为256级.
彩色图像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.应用题
1.设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。
（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
（6分）
第三章图像几何变换
一.填空题
1.图像的基本位置变换包括了图像的平移、镜像及旋转。
4.最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和错切。
10.我们将平面景物在投影平面上的非垂直投影称为图像的错切，该处理会是的图像中的图形产生扭变。
二.选择题
1.假设
是原始图像
的像素点坐标；
是使用公式
对图像F进行变换得到的新图像
的像素点坐标。
该变换过程是（B）
A、图像镜像B、图像旋转C、图像放大D、图像缩小
2.假设
是原始图像
的像素点坐标；
是对图像F进行旋转变换后得到新图像的像素坐标。
以下哪个是正确的图像旋转公式（A）
A、
B、
C、
D、
C-S
S+C
5.关于图像缩小处理，下列说法正确的是：
（D）
A、图像的缩小只能按比例进行。
B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，不需要计算出采样间隔。
C、图像的缩小只能按不比例进行。
D、图像的缩小是从原始图像中选择合适的像素点，使图像缩小后可以尽量保持原有图像的概貌特征不丢失
6.关于图像放大处理，下列说法不正确的是（D）
A、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。
B、当放大的倍数比较大时，使用基于像素放大原理的图像放大方法会导致马赛克现象。
C、对于因放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
D、图像的放大不会引起图像的畸变。
8.关于图像缩小处理，下列说法正确的是：
（B）
A、图像的缩小只能按比例进行。
B、利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，需要计算出采样间隔。
C、图像的缩小只能按不比例进行。
D、从信息处理的角度看，图像缩小与图像放大的含义一样，都需要对未知的数据进行估计。
9.关于图像的插值，下列说法不正确的是（B）
A、对于因图像放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
B、在使用双线性插值进行图像放大时，所有的像素的计算都不会用到单线性插值法。
C、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用均值插值法来填充。
D、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用邻近插值法来填充。
10.中值滤波器可以：
（A）
A、消除孤立噪声；
B、检测出边缘；
C、进行模糊图像恢复；
D、模糊图像细节。
三.简答题
1.简述直角坐标系中图像旋转的过程。
（1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。
（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。
（3）计算行、列坐标的平移量。
（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。
（5）对于空穴问题，进行填充。
2.如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？
（1）对于空穴问题，需要进行填充。
可以采用插值的方法来解决填充问题。
（2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。
（该点参见简答题3和简答题4）
3.举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。
邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。
即：
f23=f22.
4.举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。
均值插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。
即：
f23=（f22+f24+f13+f33）/4.
5.什么是仿射变换？
用矩阵形式如何表示仿射变换？
仿射变换是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，保持二维图形的“平直性”（即变换后直线还是直线不会打弯，圆弧还是圆弧）和“平行性”。
常用的仿射变换：
旋转、倾斜、平移、缩放
五.应用题
1.设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
2.设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
第四章二值图像处理
一.填空题
1.如果当前点像素值为1，其四近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的通路，称之为________________。
1.四连接
2.如果当前点像素值为1，其八近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的通路，称之为________________。
2.八连接
4.在对二值图像进行分析时，我们将相互连接在一起的像素值全部为1的像素点的集合称为一个________。
4.连通域
5.开运算是使用同一个结构元素对图像先腐蚀再膨胀
6.闭运算是使用同一个结构元素对图像先___________再进行腐蚀的运算。
6.膨胀
7.形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。
其中，___________通常在去除小颗粒以及消
除目标物之间的粘连是非常有效的。
7.腐蚀
8.形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。
其中，___________通常用以填补目标物中存
在的某些空洞。
8.膨胀
三.判断题
2.膨胀运算可以理解为对图像的补集进行腐蚀处理。
（T）
3.膨胀是一种消除边界点，使边界向内收缩的过程。
（F）
4.膨胀是将与目标区域接触的背景点合并到该目标物中，使目标边界向外扩张的处理。
（T）
5.经过细线化之后，图像中所有线条的幅度均为一个像素。
（T）
四.简答题
1.写出腐蚀运算的处理过程。
：
1）扫描原图，找到第一个像素值为1的目标点；
2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点；
3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否全部为1：
如果是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为1；如果不是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为0；
4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。
2.写出膨胀运算的处理过程。
1）扫描原图，找到第一个像素值为0的背景点；
2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点；
3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否存在为1的目标点：
如果是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为1；如果不是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为0；
4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。
第四章图像增强
一.填空题
1.所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行压缩，将所关心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。
3.动态范围调整分为线性动态范围调整和________________两种。
3.非线性动态范围调整
5.直方图均衡化的基本思想是：
对图像中像素个数多的灰度值进行____________，而对像
素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。
5.展宽
8.数字图像处理包含很多方面的研究内容。
其中，________________的目的是将一幅图像
中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。
8.图像增强
9.我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化范围，即一幅图像中所描述的从最暗
到最亮的变化范围称为________________。
9.动态范围
二.选择题
1.下面说法正确的是：
（B）
A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；
B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高；
D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。
4.首先根据需要设计一个调色板，进而将灰度值作为调色板的索引值完成从灰度到彩色的
映射。
这种伪方法称为（B）
A、基于灰级窗的伪彩色方法B、基于灰度调色板的伪彩色方法
C、基于灰度变换的伪彩色方法D、基于区域分割的伪彩色方法
5.指出下面正确的说法：
（D）
①基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
②基于像素的图像增强方法是基于空域的图像增强方法的一种。
③基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像
域的方法计算复杂较高。
④基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
A、①②B、①③C、③④D、②④
三.判断题
1.一幅图像经过直方图均衡化处理后，其对比度一定比原始图像的对比度提高。
（F）
2.一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较集中的图像的处理效果比较明显。
（T）
4.借助对数形式的变换曲线可以达到非线性灰度动态范围的目的。
（T）
5.借助对数形式的变换曲线可以达到线性灰度动态范围的目的。
（F）
第五章图像噪声的抑制
一.填空题
1.两种典型的图像噪声是：
________________和高斯噪声。
1.椒盐噪声
3.椒盐噪声的________________基本相同，而噪声出现的位置是随机的。
3.幅值
4.椒盐噪声的幅值基本相同，而噪声出现的________________是随机的。
4.位置
5.图像上每一点都存在噪声，但是噪声的________________是随机分布的，这类噪声称为
高斯噪声。
5.幅值
6.均值滤波方法对_____高斯______噪声的抑制效果较好。
7.中值滤波方法对_____椒盐______噪声的抑制效果较好。
8.频谱均匀分布的噪声被称为________________。
8.白噪声
9.图像噪声可以理解为妨碍人的视觉感知，或妨碍系统传感器对所接收图像源信息进行理
解或分析的各种因素，也可以理解为真实信号与理想信号之间存在的_____________。
9.偏差
二.简答题
1.均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？
试分析其中的原因。
均值滤波器的滤波原理是：
在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。
将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。
均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好。
原因：
高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。
因为正态分布的均值为0，
所以均值滤波可以消除噪声。
2.简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。
均值滤波器的滤波原理是：
在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。
将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。
均值滤波器对椒盐噪声的滤波结果不好。
原因：
椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点
。
因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能很好地去除噪声点。
3.中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果如何？
试分析其中的原因。
中值滤波器的滤波原理是：
在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。
取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值，就可以达到滤除噪声的目的。
中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果较好。
原因：
椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点。
使用中值滤波时，被污染的点一般不处于中值的位置，即选择适当的点来替代污染点的值，所以处理效果好。
三.应用题
1.设图像为：
请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
4.设图像为：
请使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。
7.设图像为：
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
1.填空：
1）数字图像处理的基本步骤可分为图像信息的获取，存储，处理，传输，输出和显示。
2）一个基本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，图像处理和分析五个模块组成
3）颜色由三种属性，色调饱和度和亮度。
4.11试述各种空域平滑方法的功能、适用条件及优缺点。
解答图像的空域平滑方法主要包括基于平均的方法和中值滤波法，前者又包括邻域平均法、阈值平均法、加权平均法和多图像平均法。
邻域平均法是指用某点邻域的灰度平均值来代替该点的灰度值，常用的邻域为4-邻域和8-邻域。
邻域平均法算法简单，处理速度快，但是在衰减噪声的同时会使图像产生模糊。
阈值平均法通过加门限来减少邻域平均法中所产生的模糊问题，门限要利用经验和多次试验来获得。
这种方法对抑制椒盐噪声比较有效，同时也能较好地保护仅存微小变化的目标物细节。
加权平均法是指邻域内灰度值及本点灰度的加权平均值来代替该点灰度值，这样既能平滑噪声，又能保证图像中的目标物边缘不至于模糊。
事实上，邻域平均法和加权平均法都可归结到模板平滑法中。
他们都可以看作是利用模板对图像进行处理的方法，而不同形式和结构的模板就会形成不同的图像处理方法。
选择题：
1）2.1对于图像如下区域（A）纹理区域（有许多重复单元的区域）；（B）灰度平滑区域；（C）目标边界区域；（D）灰度渐变区域。
当图像空间分辨率变化时，影响最大的是哪种？
当图像的幅度分辨率变化时，结果又如何？
当图像空间分辨率变化时，影响最大的是A；当图像幅度分辨率变化时，影响最大的是BD
2）例3.1对于图像的离散余弦变换核K-L变换，以下说法哪些是正确的？
（A）正交变换
（B）变换核可分离
（C）有快速算法
（D）给予图像统计特性的变换
（E）在均方意义下最优
（F）可以用来旋转图像
（G）可以用来压缩图像
（H）可以去除图像中像素间的相关性
解答根据图像的离散余弦变换核K-L变换的原理和特性，对于图像的离散余弦变换，正确的说法（A）,（B）,（C）,（G）,（H）；对于图像的K-L变换，正确的说法是（A）,（D）,（E）,（F）,（G）,（H）.
简答题：
2.2为何彩色图像要经过RGB到HSI模型转换才能处理？
如果直接对RGB模型中的R,G,B分量处理，很可能会引起三个量不同程度的变化，由RGB模型描述的处理图像就会出现色差问题，颜色上会有很大程度的失真。
因此，人们在此基础上提出了HSI模型，它的出现使得在保持色彩无失真的情况下实现彩色图像处理成为可能。
通过先将RGB模型转化为HSI模型，得到相关性较小的色调，色饱和度和亮度，然后仅对其中的亮度分量进行处理，再转化为RGB。
这样就可以避免直接对RGB分量处理而产生图像失真。
2）2.2当图像灰度级逐渐减少时，会出现什么结果？
当图像灰度级逐渐减少时，图像平滑区域内渐变的灰度将出现突变，直到灰度级不够多时，出现虚假轮廓。
1除了常用的形状特征、纹理特征、颜色特征外，还有哪些描述图像内容的
特征？
解答除常用的形状特征、纹理特征、颜色特征外，还有一些描述图像内容的特征，如空间位置和关系（分布）特征，序列图像还有运动特征、轨迹特征等。
2设一幅图像具有如题表4.4.1所示概率分布，对其进行直方图均衡化。
答：
（1）直方图均衡化结果如下表所示：
3试用Sobel算子检测题图7.6所示图像的边缘点（图像的第一行、最后一行、第一列和最后一列不处理，结果四舍五入取整）。
题图7.6
解答由水平模板W
=
计算水平梯度（结果四舍五入）为
G
=
由垂直模板W
=
计算垂直梯度（结果四舍五入）为
G
=
若采用梯度计算公式G（x,y）
max{
，
}时，则合成梯度为
G（x,y）=
4设有一幅二值图像，其中包含了水平的、垂直的、45°和-45°的直线。
请设计一组模板，用于检测这些直线中一个像素长度的间断。
假设直线的灰度级是1并且背景的灰度级为0。
解答模板系数如题图7.2所示。
0
0
0
1
-2
1
0
0
0
0
1
0
0
-2
0
0
1
0
水平垂直
0
0
1
0
-2
0
1
0
0
1
0
0
0
-2
0
0
0
1
45
-45
将这些模板在图像中移动，对于对应方向上中间没有间断的像素其模板计算值为0，在间断位置的值为2,由此即可判断直线上的1像素间断。
第六章图像的锐化处理
一.填空题
1.垂直方向和水平方向的微分算子属于一阶微分算子
2.Roberts交叉微分算子属于一阶微分算子
3.Sobel微分算子属于一阶微分算子
4.Priwitt微分算子属于一阶微分算子
Laplacian微分算子二阶微分算子
8.图像微分______________了边缘和其他突变的信息。
增强
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