数字图像处理复习参考版

题型：选择10道20分，填空10-15道10-15分，名词解析3-4道15-20分，简答题2道20分，程序题1道10分，计算2道20分

一、

1、数字图像的特点：图像数据量庞大；精度高；再现性好

2、数字图像的应用领域：

医学：x-ray，超声波成像，CT

遥感：农作物估产，地质勘探，天气预报

工业：无损探伤，外观自动检查。

军事公安：巡航导弹地形识别，指纹识别，手迹鉴定

考题：如医学上数字图像的应用表现在：x-ray，超声波成像，CT

3、DIP的应用：电磁波，声波，超声波，电子，合成；电磁波：Gamma 射线（PET），X射线（CT），紫外线，可见光，红外（多光谱遥感），微波（雷达），无线电波（MRI）

二、

1、人眼的构造：锥状细胞：分辨力强，色彩；白昼视觉；杆状细胞：对低照度敏感；夜视觉（填空或选择题）

2、不同照明下，人眼辨别光强度变化的能力不同。（低照明时，亮度辨别较差（韦伯比大）高照明时，亮度辨别力好（韦伯比小）（填空题）

3、马赫带效应：当亮度发生跃变时，视觉上会感到边缘的亮侧更亮些，暗侧更暗些。在图像轮廓部分发生的主观亮度对比度加强的现象，又称为边缘对比效应。（名词解析题）

4、同时对比效应：眼睛对物体的主观亮度强烈的依赖于物体自身的背景。当灰色物体周围是黑色背景时，主观亮度增强；当周围背景变明亮时，主观亮度会减弱。（名词解析题）

5、1）图像获取的步骤

答：采样Sampling：图像空间坐标的数字化。将空间上连续的图像变换成离散点的操作。

量化Quantization：图像函数值（灰度值）的数字化。将像素灰度转换成离散的整数值的过程。

2）影响采样和量化的因素

答：空间分辨率：图像中可辨别的最小细节。采样。

采样间隔越小，像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。

采样间隔越大，像素数越少，空间分辨率低，图像质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；

灰度级分辨率：灰度级别中可分辨的最小变化。量化

量化等级越多，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。

6、数字图像的分类（简答题）

答：数字图像分为二值图像，灰度图像，彩色图像

二值图像每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为黑白图像。二值图像的像素值为0或1。灰度图像灰度级数大于2的图像。但它不包含彩色信息。彩色图像每个像素由RGB三个分量构成，其中RGB是由不同的灰度级来描述。

7、数字图像的质量

答：数字的图像的质量是层次，亮度，对比度，清晰度。

层次：表示图像实际拥有的灰度级的数量；图像数据的实际层次越多，视觉效果就越好

对比度：是指一幅图象中灰度反差的大小。

清晰度：由图像边缘灰度变化的速度来描述。

8、数字图像的表示

答：数字图像表示方式及数据量：二维离散亮度函数: f(x,y)。二维矩阵: A[m,n]

三、空域

1、点处理的种类（选择题）

答：基本灰度变换（包括线性变换、对数变换、幂次变换，分段线性变换），直方图运算，代数运算（加减乘除，与或非）

2、滤波器处理的种类：平滑滤波，锐化滤波（空域上的滤波器）

3、灰度级直方图的概念(名词解析)

答：横坐标为灰度级，纵坐标为灰度级的频率，绘制频率和灰度级的关系图就是灰度直方图，是图像的一个重要特征。灰度直方图只能反映图像的灰度统计分布情况，而不能反映图像像素的空间位置关系。

4、空域上到平滑滤波器的分类：线性滤波器，统计排序滤波器（包括中值滤波器，最大值滤波器，最小值滤波器），作用是：模糊处理，减小噪声

锐化滤波器：目的是加强图像轮廓，使图像看起来比较清晰。主要用途：印刷中的细微层次强调；超声探测成像分辨率低，边缘模糊，通过锐化改善；图像分割前的边缘提取；恢复过度钝化、暴光不足的图像；尖端武器的目标识别、定位

5、梯度算子的分类（填空题）：二阶微分滤波器－拉普拉斯算子，一阶微分滤波器－梯度算子（Roberts 交叉梯度算子、Prewitt 梯度算子、Sobel 梯度算子）

6、直方图均衡化的步骤（简答题）

答：（1）对于离散图像，用频率来代替概率：n n

r p k k r =)(

（2）变换函数T(rk)的离散形式为：∑∑=====k

j k j k

j r k k n T n r p r s 00)()( （3）将输入图像中灰度级为rk 的像素映射到sk （输出图像）：s r k k → s k 与r k 之间的关系

四、频率域的图像处理

1、频率域滤波的步骤（简答题）

答：1. 用(-1)x+y 乘以输入图像f(x,y)进行中心变换

2. 计算1中的DFT,得 F(u,v)

3. 用滤波器函数H(u,v)乘以F(u,v)，得到G(u,v)

4. 计算3中结果G(u,v)的反DFT,得g(x,y)

5. 取4中结果的实部R[g(x,y)]

6. 用(-1)x+y 乘以5中的结果R[g(x,y)] ，取消输入图像的乘数

2、频域中的平滑滤波器（选择题）：理想低通滤波器，巴特沃低通滤波器，高斯低通滤波器

3、频域中的锐化滤波器（选择题）：三种高通滤波器（理想高通滤波器、巴特沃思高通滤波器、高斯高通滤波器）

4、同态滤波器的概念（填空题）

答：图像的灰度由照射分量i(x,y)和反射分量r(x,y)合成。照射分量的频谱落在低频区域，反射分量的频谱落在高频区域。若物体受到照度明暗不匀的时候，图像上照度暗的部分，其细节就较难辨别。同态滤波的目的：消除不均匀照度的影响而又不损失图像细节。

5、振铃现象（选择题）

答：理想低通和高通滤波器有振铃现象，在空间域的一阶巴特沃斯低通滤波器没有振铃现象，高斯滤波器没有振铃现象。

八、图像压缩

1、图像压缩的概念及种类（选择填空）

答：定义：在满足一定图像质量条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量。

分类：无损压缩：原始数据可完全从压缩数据中恢复出来，即在压缩和解压缩过程中没有信息损失。压缩比2:1左右；

有损压缩：原始数据不能完全从压缩数据中恢复出来，即恢复数据只是在某种失真度下的近似。压缩比2:1-1000:1；

2、数据冗余（选择题）

答：定义：如果表示给定的信息使用了不同的数据量，那么使用较多数据量的方法中，有些数据必然是代表了无用的信息，或者是重复地表示了其它数据已表示的信息。称为冗余数据

分类：编码冗余：如果一个图像的灰度级编码，使用了多于实际需要的编码符号，就称该图像包含了编码冗余；像素间冗余：反映图像像素之间的相关性；心理视觉冗余：在正常视觉处理过程中，各种信息的相对重要程度不同，不重要的信息称心理视觉冗余。

3、图像保真度准则

答：保真度准则: 评价信息损失的测度。描述解码图像相对于原始图像的偏离程度。常用保真度准则分为两大类：客观保真度准则和主观保真度准则

4、图像压缩方法及作用：Huffman编码，算术编码，，位平面编码，预测编码，变换编码，量化编码

用于消除编码冗余的有：Huffman编码和算术编码

用于像素间冗余的有：位平面编码和预测编码、变换编码、LZW编码、

用于心理视觉冗余的有：量化编码

5、变字长编码定理（简答题）

答：在变字长编码中，对出现概率大的信符赋予短码字，而对小的赋予长码字。如果码字长度严格按照所对应信符的出现概率大小逆序排列，则编码的平均码长不会大于任何其它排列方式。

九、程序

1、均值滤波

程序：clc