博士研究生入学考试大纲

博士研究生入学考试大纲
考试科目名称：数字图像处理技术
一、考试要求：
要求考生掌握图像处理的基本概念及基本方法，并能够灵活运用，具备较强的分析问题与解决问题的能力。

二、考试内容：
1）数字图像基本概念
人眼的视觉原理，连续图像的描述，图像数字化，图像灰度直方图，图像处理算法形式，图像数据结构。

2) 图像增强
点运算（灰度级校正、灰度变换、直方图修正），空间域平滑（局部平滑、超限像素平滑、灰度最相近K邻点平均、梯度倒数加权平滑、最大平均型平滑、有选择保边缘平滑、空间低通滤波器、中值滤波），空间域锐化（梯度锐化法、Laplacian增强算子），频率域增强（频率域平滑、频率域锐化），彩色增强（伪彩色增强、假彩色增强）。

3) 图像分割
图像分割基本方法，边缘检测（梯度算子、Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、方向算子、Laplacian算子、马尔算子、曲面拟合），边缘跟踪（光栅跟踪扫描、全向跟踪），Hough 变换线检测（直线检测、曲线检测），区域分割（简单图像区域分割、复杂图像区域分割、特征空间聚类），区域增长（简单区域扩张、质心型增长、混合型增长），分裂合并。

4) 二值图像处理与形状分析
二值图像的连接性好距离（邻域和邻接、像素的连接、连接成分、欧拉数、像素的可删除性和连接数、距离），连接成分的变形处理（膨胀和收缩、线图形化），形状特征提取与分析（区域内部形状特征提取与分析、区域外部形状特征提取与分析），关系描述（字符串描述、树结构描述）
三、试卷结构：
题型结构
基本概念
基本算法
综合运用
四、参考书目
贾永红，数字图像处理，武汉大学出版社，2003年
沈阳工业大学2008年博士招生（二）
一、基本概念（每题2分，共20分）
1、 图像数字化包括哪几个过程？每个过程对数字化图像质量有何影响？
答：1）采样和量化
2）一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时出
现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。

量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率高，图像质量好，但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓现象，图像质量变差，但数据量小。

2、 什么是图像对比度？
答：图像对比度对比度是指图像中最大亮度maz B 和最小亮度min B 之比，即min
1B B C maz =。

相对对比度是指图像中最大亮度maz B 和最小亮度min B 之差同min B 之比，即min
min B B B C maz r -=。

3、 当有色光照射到有色物体上时，物体的颜色呈什么效应？举例说明。

答：当有色光照射到有色物体上时，物体的颜色呈减色法效应。

如黄色物体在品红光照射下呈现红色，在青色光照射下呈现绿色，在蓝色光照射下呈现灰色或黑色。

4、 什么是人眼的视觉范围和分辨力？分辨力和那些因素有关？
答：视觉范围是指人眼所能感觉到的亮度范围。

人眼的分辨力是指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力，可以用能区分开的最小视角θ之倒数来描述。

人眼的分辨力和环境照度有关，当照度太低时，只有杆状细胞起作用，则分辨力下降；但照度太高也无助于分辨力的提高，因为可能引起“眩目”现象。

人眼的分辨力还和被观察对象的相对对比度有关。

相对对比度小时，对象和背景亮度很接近，从而导致分辨力下降。

5、 马赫带效应的特征是什么？马赫带效应对人眼所见景物有何作用？
答：马赫带上的亮度过冲是眼睛对不同空间频率产生不同视觉响应的结果。

视觉系统对空间高频和空间低频的敏感性较差，而对空间中频则有较高的敏感性，因而在亮度突变处产生亮度过冲现象。

这种过冲对人眼所见的景物有增强其轮廓的作用。

6、 什么是灰度直方图？并说明直方图的性质。

有哪些应用？
答：灰度直方图是表示数字图像中每一灰度级与该灰度级出现频率间的统计关系得二维图形。

用横坐标表示灰度级，纵坐标表示灰度级的频率，绘制频率同灰度级频率的关系图就是灰度直方图。

性质：（1）灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置，即丢失了像素的位置信息；（2）一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。

不同图像有可能会有相同的直方图；（3）一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和等于原图像的全图的直方图。

直方图的应用主要有：（1）判断图像量化是否恰当；（2）用于确定图像二值化的阈值；（3）当物体部分的灰度值比其他部分灰度值大时，可以用直方图统计图像中物体的面积；（4）计算图像的信息熵H 。

7、 请问下列哪种情况属于图像的窗口处理，哪种情况属于图像的模板处理？（1）通过均值滤波
试图消除或者消弱图像的斑点噪声；（2）在二值图像中寻找符合某种形状的图形。

答：（2）属于图像的窗口处理，（1）属于图像的模板处理。

8、 举例说明什么是点处理？什么是局部处理？
答：对输入图像进行处理时，计算某一输出像素),(j i g 的值由输入图像像素),(j i f 邻域（如[]),(4j i f N 、[]),(8j i f N 等）中的像素值确定，这种处理称局部处理，比如空间域增强中常用的中值滤波、均值滤波等均属局部处理。

当输出像素),(j i g 的值仅与输入图像像素),(j i f 的值有关时，这种处理称点处理，比如图像域增强中常用的对比度增强、图像二值化等均属点处理。

9、 图像处理系统由哪些模块组成？
答：数字图像处理系统主要是由采集，显示，存储、通信、处理和分析五个模块构成。

采集模块：利用图像采集设备（如数码照相机、数码摄像机）获取数字图像，或通过数字化设备
（如图像扫描仪）将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像；
显示模块：用于提供便于分析、解释、识别的图像。

（一种是将图像通过显示器或投影仪等暂时
的软拷贝形式；一种是将图像通过照相机、打印机等将图像输出到物理介质上的永久性硬拷贝形式；）
存储模块：用于保存原始、处理中的和处理后的图像相关数据；
通信模块：在不同设备间或图像处理系统之间交换、传输图像数据；
处理模块：按照需求实现对图像的处理，包括计算机和图像处理软件等；
10、 已知一幅512×512的灰度图像中只有一个直径为16的圆盘图形，拟采用金字塔方块法
来快速寻找目标的位置，请描述实现过程，并说明所能够分解的最小图像分辨率是多少？ 答：设灰度图中背景为暗色，直径为16的圆盘图形为亮色。

（1）首先设置16×16的模板，模板中的图像为直径16的圆盘图形，且圆盘部分的像素取值为1，非圆盘部分的像素取值为0。

（2）将512×512的灰度图像按照金字塔方块法分层（0~5层），从金字塔下一层采样为上一层时采用高斯滤波，以保证滤波结果各向同性；因为最高层（第5层即分辨率为16×16的层）图像大小与模板相同，将匹配结果（模板与图像卷积结果）作为临时阈值T ，以图像中心（8,8）为临时圆心（x ，y ）；从第4级开始，按照从上至下的顺序对每一层图像进行匹配，匹配准则为：
（3）在第i 层图像中，只将以（x ，y ）为中心，（x ±8，y x ±8）范围内的像素作为卷积中心，将每一次的卷积结果与T 比较，当且仅当卷积结果>T 时，取T=卷积结果，（x1，y1）=卷积中心；
（4）当第i 层（x ±8，y x ±8）范围内的像素均卷积一遍后，令（x ，y ）=（2x1，2y1）；
（5）进入下一层（第i-1层）重复（3）、（4），直到最下一层（第0层，分辨率为512×512的层），重复（3），最终的（x1，y1）即为所求圆盘中心，误差大小为（±1，±1）。

二、图像增强（每题2分，共20分）
1、 图像增强的目的是什么? 它包含哪些内容？
答：图像增强目的在于：（1）采用一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；（2）将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析和处理的形式。