图像分析与理解

一名词解释

1仿射变换

几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间，这个过程被称为仿射变换或者仿射映射。一个对向量平移，与旋转放大缩小的仿射映射为：

上式在齐次坐标上，等价于下面的式子

2腐蚀运算，膨胀运算

腐蚀运算是一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程，可以用来消除小且无意义的物体。膨胀运算是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程，可以用来填补物体中的空洞。

3图像分割

在计算机视觉领域，图像分割（Segmentation）指的是将数字图像细分为多个图像子区域（像素的集合）（也被称作超像素）的过程。图像分割的目的是简化或改变图像的表示形式，使得图像更容易理解和分析。图像分割通常用于定位图像中的物体和边界（线，曲线等）。更精确的，图像分割是对图像中的每个像素加标签的一个过程，这一过程使得具有相同标签的像素具有某种共同视觉特性。

4全局门限

全局门限算法:根据输入图象的灰度直方图的分布,确定目标与背景的分离界线(即门限)

f，则二值化算法的表达式为:

为T,设x, y点的灰度值为(x,y)

ff(x,y)=255

i(x,y)>T

f

5像素的邻接关系

两个像素接触，则它们是邻接的。一个像素和它的邻域中的像素是接触的。邻接仅考虑像素的空间关系。

二、简答题

1．简述图像几何变换与图像变换的区别。

答：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。

2．图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？

答：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．举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程

答：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23f 进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：2322241333()/4f f f f f =+++。

4 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。

答：中值滤波是图像处理中的一个常用步骤。它对于椒盐噪声来说尤其有用。中值滤波方法以牺牲图像清晰度为代价消除图像中的椒盐噪声。椒盐噪声是复制近似相等但随机分布在不同的位置上，图像中又干净点也有污染点。中值滤波是选择适当的点来代替污染点的值，所以处理效果好。但是中值滤波不能保证把噪声去除只能在有限的范围内减弱噪声对图像的影响。同时中值滤波不能多次使用 因为这样会使图像各个像素间趋于相同整个图像就会变得越来越模糊。 另外通过查阅资料发现中值滤波器的效果不仅仅和观察窗的大小有关还和观察窗的形状有关。

5为什么YUV 表色系适用于彩色电视的颜色表示？

答：YUV 表色系适用于彩色电视的颜色表示主要原因有以下3点：（1）YUV 表色系具有亮度与色度相分离的特点，黑白电视接收彩色电视节目信号时，只需要将Y 、U 、V 三路信号中的Y 信号介入电视机信号即可；（2）YUV 表色系具有亮度与色度相分离的特点，彩色电视机接收黑白电视节目信号时，只要将U 、V 两路信号置为0即可。（3）YUV 表色系与RGB 表色系

的转换运算比较简单，便于实时进行色系之间的转换。

三、应用题

1．给出通过图象相减实现变化的检测算法？

答：设1t 时刻的图像1(,)f x y ,2t 时刻的图像2(,)f x y ，(,)Out x y 为结果图像，T 为阈值 1）

对于图像中的每一个像素点，如果2(,)f x y -1(,)f x y ≥T,则(,)Out x y =1，否则为0； 2）

计算(,)Out x y 的连通区域，并去除当中较小的连通区域； 3）

用一个小的圆模板对相邻连通域进行闭运算的融合； 4）

提取融合后的连通域的边界 5） 输出(,)Out x y 和边界

2．试利用直方图实现视频序列的分割？

答：1）首先需要采取一定的策略在视频图像当中选取一个视频序列，因为一段视频当中的

帧数是比较多的，所以需要从中选取某些关键帧组成一个视频序列；

2）计算序列当中每一幅图像的直方图；

3）通过比较相邻图像的直方图差别来分割视频，如果前后两帧的直方图完全不同的话，

可以推断出现了完全新的场景；如果前后两帧的直方图存在着部分的不相同，则说明场景中出现了新的物体或者是场景在缓慢的变化。

3．试模拟矩阵设计一个模拟视频监控系统？

答：可以通过对n 个摄像头，m 个监视器来进行验证，一个视频由此构成，其基础架构为图1、图2所示：

图1以32⨯8视频矩阵切换器为核心组成的视频监控应用系统