數(shù)字圖像處理期末考試試題

1、2007 級(jí) 數(shù)字圖像處理”試題及答案原創(chuàng)2008-07-02 17:49:06一、填空題(每小題2分,本題共20分)1 .圖像與灰度直方圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是多對(duì)一；2 .下列算法中a.梯度銳化b.二值化c.傅立葉變換d.中值濾波，屬于點(diǎn)處理的是 b二值化；3 .在彩色圖像處理中，常使用HSI模型，它適于做圖彳t處理的原因有 ：1、在HIS模型中亮度分量與色度分量是分開的；2、色調(diào)與飽和度的概念與人的感知聯(lián)系緊密。 ；4 .若將一幅灰度圖像中的對(duì)應(yīng)直方圖中偶數(shù)項(xiàng)的像素灰度均用相應(yīng)的對(duì)應(yīng)直方圖中奇數(shù)項(xiàng)的像素灰度代替(設(shè)灰度級(jí)為256 ),所得到的圖像將亮度增加，對(duì)比度減少；5 . MATLAB 函數(shù)

2、 fspecial(type,parameters) 常用類型有：average 、gaussian 、 laplacian 、prewitt 、sobel、unsharp;6 .檢測(cè)邊緣的Sobel算子對(duì)應(yīng)的模板形式為：-1 -2 -10 0 01 2 1- 1 0 1- 2 0 2- 1 0 17 .寫出4-鏈碼的形狀數(shù)：；8 .源數(shù)據(jù)編碼與解碼的模型中量化器(Quantizer)的作用是減少心里視覺冗余；9 . MPEG4標(biāo)準(zhǔn)主要編碼技術(shù)有 DCT變換、小波變換等；10 .圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)的主要區(qū)別是圖像增強(qiáng)主要是一個(gè)主觀過程，而圖像復(fù)原主要是 一個(gè)客觀過程；第10題：圖像增強(qiáng)不考慮圖

3、像是如何退化的，而圖像復(fù)原需知道圖像退化的機(jī)制和過程等先驗(yàn)知識(shí)二、名詞解釋(每小題5分,本題共20分)1、數(shù)字圖像數(shù)字圖像是指由被稱作像素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖像行列劃分后，每個(gè)小塊區(qū)域稱為像素(pixel )。數(shù)字圖像處理指用數(shù)字計(jì)算機(jī)及其它有關(guān)數(shù)字技術(shù)，對(duì)圖像施加某種運(yùn)算和處理，從而達(dá)到某種預(yù)想目的的技術(shù).2、8-連通的定義-對(duì)于具有值 V的像素p和q ,如果q在集合N8(p)中，則稱這兩個(gè)像素是 8-連通的。3、灰度直方圖灰度直方圖是指反映一幅圖像各灰度級(jí)像元出現(xiàn)的頻率。4、中值濾波中值濾波是指將當(dāng)前像元的窗口(或領(lǐng)域)中所有像元灰度由小到大進(jìn)行排序，中間值作為當(dāng)前像元的輸出

4、值。像素的鄰域鄰域是指一個(gè)像元(x, y)的鄰近(周圍)形成的像元集合。即 (x=p,y=q) p、q為任意整數(shù)。像素的四鄰域像素 p(x,y)的 4-鄰域是:(x+1,y),(x-1,y) ,(x,y+1), (x,y-1)三、簡(jiǎn)答題(每小題10分,本題共30分)：1 .舉例說明直方圖均衡化的基本步驟。直方圖均衡化是通過灰度變換將一幅圖象轉(zhuǎn)換為另一幅具有均衡直方圖，即在每個(gè)灰度級(jí)上都具有相同的象素點(diǎn)數(shù)的過程。直方圖均衡化變換：設(shè)灰度變換s=f(r)為斜率有限的非減連續(xù)可微函數(shù)，它將輸入圖象Ii(x ,y)轉(zhuǎn)換為輸出圖象Io(x ,y),輸入圖象的直方圖為 Hi(r),輸出圖象的直方圖為 Ho

5、(s),則根據(jù)直方圖的含義，經(jīng)過灰度變換后對(duì)應(yīng)的小面積元相等：Ho(s)ds=Hi(r)dr直方圖修正的例子假設(shè)有一幅圖像，共有6 4(6 4 個(gè)象素，8個(gè)灰度級(jí)，進(jìn)行直方圖均衡化處理。根據(jù)公式可得：s2=0.19+0.25+0.2l=0.65, s3=0.19+0.25+0.2l+0.16=0.8l, s4=0.89,s5=0.95,s6=0.98 , s7=1 . 00由于這里只取8個(gè)等間距的灰度級(jí)，變換后的s值也只能選擇最靠近的一個(gè)灰度級(jí)的值。因此，根據(jù)上述計(jì)算值可近似地選?。篠0 = l/7, s 1 =3/7, s2 =5/7 , s3=6/7,s4=6/7, s5=l, s6 =

6、1, s7=l?？梢?，新圖像將只有 5個(gè)不同的灰度等級(jí)，于是我們可以重新定義其符號(hào)：S0' =F7, si ' =3 7, s2 ' =57, s3 ' =67, s4 ' = l因?yàn)橛蓃O=0經(jīng)變換映射到sO=1 /7,所以有n0=790 個(gè)象素取sO這個(gè)灰度值；由rl=3/7映射到sl=3 /7,所以有1 02 3個(gè)象素取s 1這一灰度值；依次類推，有 850個(gè)象素取s2=5 /7這一灰度值；由于 r3和r4均映射到s3=6 /7這一灰度值，所以有656+329=98 5個(gè)象素都取這一灰度值；同理，有245+1 22+81=448 個(gè)象素都取s4=1

7、這一灰度值。上述值除以n=4096 ,便可以得到新的直方圖。2 .簡(jiǎn)述JPEG的壓縮過程，并說明壓縮的有關(guān)步驟中分別減少了哪種冗余？答：分塊顏色空間轉(zhuǎn)換 零偏置轉(zhuǎn)換DCT變換 量化 符號(hào)編碼。顏色空間轉(zhuǎn)換，減少了心理視覺冗余；零偏置轉(zhuǎn)換，減少了編碼冗余；量化減少了心理視覺冗余；符號(hào)編碼由于是霍夫曼編碼加行程編碼，因此即減少了編碼冗余(霍夫曼編碼)又減少了像素冗余(行程編碼)。JPEG 2000的過程：圖像分片、直流電平( DC)位移，分量變換，離散小波變換、量化，嫡編碼。3、Canny邊緣檢測(cè)器答：Canny邊緣檢測(cè)器是使用函數(shù)edge的最有效邊緣檢測(cè)器。該方法總結(jié)如下：1、圖像使用帶有指定標(biāo)

8、準(zhǔn)偏差b的高斯濾波器來平滑，從而可以減少噪聲。2、在每一點(diǎn)處計(jì)算局部梯度 g (x,y ) =G2x+G2y1/2和邊緣方向 a (x,y ) =arctan (Gy/Gx )。邊緣點(diǎn)定義為梯度方向上其強(qiáng)度局部最大的點(diǎn)。3、第2條中確定的邊緣點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致梯度幅度圖像中出現(xiàn)脊。然后，算法追蹤所有脊的頂部，并將所有不在脊的頂部的像素設(shè)為零，以便在輸出中給出一條細(xì)線，這就是眾所周知的非最大值抑制處理。脊像素使用兩個(gè)閾值T1和T2做閾值處理，其中T1<T2 。值大于T2的脊像素稱為強(qiáng)邊緣像素，T1和T2之間的脊像素稱為弱邊緣像素。4、最后，算法通過將 8連接的弱像素集成到強(qiáng)像素，執(zhí)行邊緣鏈接。四、計(jì)

9、算題(每小題8分,本題共16分)1、2、設(shè)有一信源 X=x1,x2,x3,x4,對(duì)應(yīng)概率 P=0.5,0.1875,0.1875,0.125.進(jìn)行霍夫曼編碼(要求大概率的賦碼字 0,小概率的賦碼字1),給出碼字，平均碼長(zhǎng)，編碼效率；對(duì)碼串解碼.x1 0.50+X2 0.18751X3 0.1875 100+0.312510+0.51X4 0.125 1010.187511X1:0X2:11X3:100X4:101平均碼長(zhǎng)：1*0.5+2*0.1875+3*0.1875+3*0.125 = 1.8125編碼效率：信息J商/平均碼長(zhǎng)101 0 101 101 011 0 1100 0 0 0 11 11 00 11X4 x1 x4 x4 x1 x2 x1 x2 x1 x1 x1 x1 x1 x2 x2 x1 x1 x2五、應(yīng)用題（每小題14分，從下面兩小題中任意選做一題，本題共14分）1 .根據(jù)所學(xué)過的圖像處理和分析方法，設(shè)計(jì)一套算法流程來實(shí)現(xiàn)汽車牌照的定位和數(shù)字的識(shí)別（給出設(shè)計(jì)思想即可）。答:要點(diǎn):Step 1 :定位汽車牌照。通過高通濾波，得到所有的邊緣，對(duì)邊緣細(xì)化（但要保