數(shù)字圖像處理技術(shù)(共49頁(yè))

1、博士(bsh)研究生入學(xué)考試大綱考試科目名稱(chēng)(mngchng)：數(shù)字圖像(t xin)處理技術(shù)考試要求：要求考生掌握?qǐng)D像處理的基本概念及基本方法，并能夠靈活運(yùn)用，具備較強(qiáng)的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。二、考試內(nèi)容：1）數(shù)字圖像基本概念人眼的視覺(jué)原理，連續(xù)圖像的描述，圖像數(shù)字化，圖像灰度直方圖，圖像處理算法形式，圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2) 圖像增強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算（灰度級(jí)校正、灰度變換、直方圖修正），空間域平滑（局部平滑、超限像素平滑、灰度最相近K鄰點(diǎn)平均、梯度倒數(shù)加權(quán)平滑、最大平均型平滑、有選擇保邊緣平滑、空間低通濾波器、中值濾波），空間域銳化（梯度銳化法、Laplacian增強(qiáng)算子），頻率域增強(qiáng)（頻率域平滑、頻

2、率域銳化），彩色增強(qiáng)（偽彩色增強(qiáng)、假彩色增強(qiáng)）。3) 圖像分割圖像分割基本方法，邊緣檢測(cè)（梯度算子、Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、方向算子、Laplacian算子、馬爾算子、曲面擬合），邊緣跟蹤（光柵跟蹤掃描、全向跟蹤），Hough變換線檢測(cè)（直線檢測(cè)、曲線檢測(cè)），區(qū)域分割（簡(jiǎn)單圖像區(qū)域分割、復(fù)雜圖像區(qū)域分割、特征空間聚類(lèi)），區(qū)域增長(zhǎng)（簡(jiǎn)單區(qū)域擴(kuò)張、質(zhì)心型增長(zhǎng)、混合型增長(zhǎng)），分裂合并。4) 二值圖像處理與形狀分析二值圖像的連接性好距離（鄰域和鄰接、像素的連接、連接成分、歐拉數(shù)、像素的可刪除性和連接數(shù)、距離），連接成分的變形處理（膨脹和收縮、線圖形化），形狀特征提取與分

3、析（區(qū)域內(nèi)部形狀特征提取與分析、區(qū)域外部形狀特征提取與分析），關(guān)系描述（字符串描述、樹(shù)結(jié)構(gòu)描述）三、試卷結(jié)構(gòu)：題型結(jié)構(gòu)基本概念基本算法綜合運(yùn)用四、參考書(shū)目賈永紅，數(shù)字圖像處理，武漢大學(xué)出版社，2003年數(shù)字圖像處理技術(shù)沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2008年博士(bsh)招生（二）基本概念（每題2分，共20分）圖像數(shù)字化包括(boku)哪幾個(gè)過(guò)程？每個(gè)過(guò)程對(duì)數(shù)字化圖像質(zhì)量有何影響？答：1）采樣(ci yn)和量化2）一般來(lái)說(shuō)，采樣間隔越大，所得圖像像素?cái)?shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)像素呈塊狀的國(guó)際棋盤(pán)效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素?cái)?shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。量化等級(jí)越多，所得圖像層

4、次越豐富，灰度分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大；量化等級(jí)越少，圖像層次欠豐富，灰度分辨率低，會(huì)出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差，但數(shù)據(jù)量小。什么是圖像對(duì)比度？答：圖像對(duì)比度對(duì)比度是指圖像中最大亮度和最小亮度之比，即。相對(duì)對(duì)比度是指圖像中最大亮度和最小亮度之差同之比，即。當(dāng)有色光照射到有色物體上時(shí)，物體的顏色呈什么效應(yīng)？舉例說(shuō)明。答：當(dāng)有色光照射到有色物體上時(shí)，物體的顏色呈減色法效應(yīng)。如黃色物體在品紅光照射下呈現(xiàn)紅色，在青色光照射下呈現(xiàn)綠色，在藍(lán)色光照射下呈現(xiàn)灰色或黑色。什么是人眼的視覺(jué)范圍和分辨力？分辨力和那些因素有關(guān)？答：視覺(jué)范圍是指人眼所能感覺(jué)到的亮度范圍。人眼的分辨力是指人眼在一定距離上能區(qū)

5、分開(kāi)相鄰兩點(diǎn)的能力，可以用能區(qū)分開(kāi)的最小視角之倒數(shù)來(lái)描述。人眼的分辨力和環(huán)境照度有關(guān)，當(dāng)照度太低時(shí)，只有桿狀細(xì)胞起作用，則分辨力下降；但照度太高也無(wú)助于分辨力的提高，因?yàn)榭赡芤稹把Ｄ俊爆F(xiàn)象。人眼的分辨力還和被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度有關(guān)。相對(duì)對(duì)比度小時(shí)，對(duì)象和背景亮度很接近，從而導(dǎo)致分辨力下降。馬赫帶效應(yīng)的特征是什么？馬赫帶效應(yīng)對(duì)人眼所見(jiàn)景物有何作用？答：馬赫帶上的亮度過(guò)沖是眼睛對(duì)不同空間頻率產(chǎn)生不同視覺(jué)響應(yīng)的結(jié)果。視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)空間高頻和空間低頻的敏感性較差，而對(duì)空間中頻則有較高的敏感性，因而在亮度突變處產(chǎn)生亮度過(guò)沖現(xiàn)象。這種過(guò)沖對(duì)人眼所見(jiàn)的景物有增強(qiáng)其輪廓的作用。什么是灰度直方圖？并說(shuō)明直方圖的

6、性質(zhì)。有哪些應(yīng)用？答：灰度直方圖是表示數(shù)字圖像中每一灰度級(jí)與該灰度級(jí)出現(xiàn)頻率間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系得二維圖形。用橫坐標(biāo)表示灰度級(jí)，縱坐標(biāo)表示灰度級(jí)的頻率，繪制頻率同灰度級(jí)頻率的關(guān)系圖就是灰度直方圖。性質(zhì)：（1）灰度直方圖只能反映圖像的灰度分布情況，而不能反映圖像像素的位置，即丟失了像素的位置信息；（2）一幅圖像對(duì)應(yīng)唯一的灰度直方圖，反之不成立。不同圖像有可能會(huì)有相同的直方圖；（3）一幅圖像分成多個(gè)區(qū)域，多個(gè)區(qū)域的直方圖之和等于原圖像的全圖的直方圖。直方圖的應(yīng)用主要(zhyo)有：（1）判斷圖像量化是否恰當(dāng)；（2）用于確定圖像二值化的閾值；（3）當(dāng)物體部分的灰度值比其他部分灰度值大時(shí)，可以用直方圖統(tǒng)計(jì)圖像

7、中物體的面積；（4）計(jì)算圖像的信息熵H。請(qǐng)問(wèn)下列哪種情況(qngkung)屬于圖像的窗口處理，哪種情況屬于圖像的模板處理？（1）通過(guò)均值濾波試圖消除或者消弱圖像的斑點(diǎn)噪聲；（2）在二值圖像中尋找符合某種形狀的圖形。答：（2）屬于圖像的窗口(chungku)處理，（1）屬于圖像的模板處理。舉例說(shuō)明什么是點(diǎn)處理？什么是局部處理？答：對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理時(shí)，計(jì)算某一輸出像素的值由輸入圖像像素鄰域（如、等）中的像素值確定，這種處理稱(chēng)局部處理，比如空間域增強(qiáng)中常用的中值濾波、均值濾波等均屬局部處理。當(dāng)輸出像素的值僅與輸入圖像像素的值有關(guān)時(shí)，這種處理稱(chēng)點(diǎn)處理，比如圖像域增強(qiáng)中常用的對(duì)比度增強(qiáng)、圖像二值化等均

8、屬點(diǎn)處理。圖像處理系統(tǒng)由哪些模塊組成？答：數(shù)字圖像處理系統(tǒng)主要是由采集，顯示，存儲(chǔ)、通信、處理和分析五個(gè)模塊構(gòu)成。采集模塊：利用圖像采集設(shè)備（如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)）獲取數(shù)字圖像，或通過(guò)數(shù)字化設(shè)備（如圖像掃描儀）將要處理的連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換成適于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像；顯示模塊：用于提供便于分析、解釋、識(shí)別的圖像。（一種是將圖像通過(guò)顯示器或投影儀等暫時(shí)的軟拷貝形式；一種是將圖像通過(guò)照相機(jī)、打印機(jī)等將圖像輸出到物理介質(zhì)上的永久性硬拷貝形式；）存儲(chǔ)模塊：用于保存原始、處理中的和處理后的圖像相關(guān)數(shù)據(jù)；通信模塊：在不同設(shè)備間或圖像處理系統(tǒng)之間交換、傳輸圖像數(shù)據(jù)；處理模塊：按照需求實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的處理，包括計(jì)算機(jī)

9、和圖像處理軟件等；已知一幅512512的灰度圖像中只有一個(gè)直徑為16的圓盤(pán)圖形，擬采用金字塔方塊法來(lái)快速尋找目標(biāo)的位置，請(qǐng)描述實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并說(shuō)明所能夠分解的最小圖像分辨率是多少？答：設(shè)灰度圖中背景為暗色，直徑為16的圓盤(pán)圖形為亮色。（1）首先設(shè)置1616的模板，模板中的圖像為直徑16的圓盤(pán)圖形，且圓盤(pán)部分的像素取值為1，非圓盤(pán)部分的像素取值為0。（2）將512512的灰度圖像按照金字塔方塊法分層（05層），從金字塔下一層采樣為上一層時(shí)采用高斯濾波，以保證濾波結(jié)果各向同性；因?yàn)樽罡邔樱ǖ?層即分辨率為1616的層）圖像大小與模板相同，將匹配結(jié)果（模板與圖像卷積結(jié)果）作為臨時(shí)閾值T，以圖像中心（8,

10、8）為臨時(shí)圓心（x，y）；從第4級(jí)開(kāi)始，按照從上至下的順序?qū)γ恳粚訄D像進(jìn)行匹配，匹配準(zhǔn)則為：（3）在第i層圖像中，只將以（x，y）為中心，（x8，y x8）范圍內(nèi)的像素作為卷積中心，將每一次的卷積結(jié)果與T比較，當(dāng)且僅當(dāng)卷積結(jié)果T時(shí)，取T=卷積結(jié)果，（x1，y1）=卷積中心；（4）當(dāng)?shù)趇層（x8，y x8）范圍(fnwi)內(nèi)的像素均卷積一遍后，令（x，y）=（2x1，2y1）；（5）進(jìn)入(jnr)下一層（第i-1層）重復(fù)（3）、（4），直到最下一層（第0層，分辨率為512512的層），重復(fù)(chngf)（3），最終的（x1，y1）即為所求圓盤(pán)中心，誤差大小為（1，1）。圖像增強(qiáng)（每題2分，共20

11、分）圖像增強(qiáng)的目的是什么? 它包含哪些內(nèi)容？答：圖像增強(qiáng)目的在于：（1）采用一系列技術(shù)改善圖像的視覺(jué)效果，提高圖像的清晰度；（2）將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器進(jìn)行分析和處理的形式。 包含：灰度級(jí)矯正和灰度級(jí)變換有何區(qū)別？答：度級(jí)校正針對(duì)的是在成像過(guò)程中，由于各種光電元器件件的各種因素，導(dǎo)致圖像傳感器輸出的景物圖像灰度不均勻的現(xiàn)象，在圖像采集系統(tǒng)中對(duì)圖像像素進(jìn)行修正，使整幅圖像成像均勻，其修正參數(shù)與圖像采集系統(tǒng)特性有關(guān)?；叶茸儞Q可以使圖像動(dòng)態(tài)范圍增大，圖像對(duì)比讀擴(kuò)展，圖像變清晰，特征明顯。其變換目標(biāo)和方法由圖像處理感興趣的對(duì)象決定。對(duì)數(shù)變換和指數(shù)變換都屬于非線性變換，他們?cè)谑褂蒙嫌泻螀^(qū)別？答

12、：指數(shù)變換是對(duì)數(shù)變換的反變換，如果對(duì)數(shù)變換是擴(kuò)展高灰度區(qū)，壓縮低灰度區(qū)，那么指數(shù)變換就是壓縮高灰度區(qū)，擴(kuò)展低灰度區(qū)。什么是中值濾波？為什么中值濾波對(duì)于抑制脈沖干擾效果較好？答：是一種非線性的空間域?yàn)V波方法，它用目標(biāo)像素鄰域內(nèi)的各像素（含目標(biāo)像素本身）的灰度中值代替目標(biāo)像素的值。因?yàn)槊}沖干擾噪聲（也叫“椒鹽噪聲”）在圖像上體現(xiàn)為白（極大灰度值）或黑（極小灰度值）色像素，在中值濾波排序時(shí)會(huì)落到排序的起首或末尾的位置上，故而被濾除的可能性很大，所以說(shuō)中值濾波對(duì)于抑制脈沖干擾效果較好。一幅圖像由于曝光不足而過(guò)于昏暗，甚至看不清圖像中的圖案，請(qǐng)問(wèn)通過(guò)什么方法能夠解決上述問(wèn)題？答：圖像過(guò)于(guy)昏暗，

13、說(shuō)明圖像中的像素的灰度值普遍偏低，可以通過(guò)灰度級(jí)變換（如線性變換）來(lái)解決。，其中(qzhng)為輸出圖像第i行第j列像素(xin s)灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，a,b為輸入圖像灰度分布區(qū)間，c,d 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令c,d= 0,255（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。偽彩色增強(qiáng)與假彩色增強(qiáng)有何區(qū)別？答：偽彩色增強(qiáng)的對(duì)象是一幅灰度圖像，目的是將不同灰度級(jí)映射為不同彩色，從而把灰度圖“彩色化”；假彩色增強(qiáng)所處理的對(duì)象一般是一幅自然彩色圖像或同一景物的多光譜或超光譜圖像，通過(guò)彩色合成使增強(qiáng)圖像中的各目標(biāo)呈現(xiàn)與原圖像中不同的彩色。已知攝像機(jī)與鋼板表面垂直，攝像機(jī)鏡

14、頭視角固定，攝像機(jī)輸出空間分辨率固定，如果改變攝像機(jī)與鋼板之間的距離由遠(yuǎn)到近，從檢測(cè)鋼板的角度出發(fā)，其空間分辨率是提高了還是降低了，請(qǐng)說(shuō)明理由。答：提高了。攝像機(jī)與鋼板之間的距離縮為原來(lái)的一半的時(shí)候，攝像機(jī)鏡頭視角固定，所以鋼板上處于拍攝范圍的部分會(huì)縮為原來(lái)的四分之一，而攝像機(jī)輸出空間分辨率不變，則鋼板檢測(cè)的空間分辨率（單位面積上的像素?cái)?shù)）會(huì)增加為原來(lái)的四倍。圖像銳化處理有幾種方法？答：微分法和高通濾波。其中微分法包含：梯度法和拉普拉斯算子法；高通濾波包含：空域高通濾波法和頻域高通濾波法。說(shuō)明多幅圖像平均法的除噪原理。 答：如果一幅圖像包含有噪音可以假定這些噪音相對(duì)于每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)是不

15、相關(guān)的,隨機(jī)的，其數(shù)學(xué)期望為零，均值為零。多圖像平均法就是把一系列有噪聲的圖像疊加起來(lái),然后再取平均值以達(dá)到平滑的目的。主要難點(diǎn)在于在求平均時(shí)，如何選擇參加平均的點(diǎn)數(shù)以及領(lǐng)域各點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)等。設(shè)g(x,y)是由噪聲的圖像，它是由噪聲圖像n(x,y)和原始圖像f(x,y)疊加而成。 g(x,y)=f(x,y)+n(x,y)對(duì)M幅有噪聲的圖像平均后有： 方差：以上表明了多圖平均法可以將圖像的噪聲減少到1/M。為什么說(shuō)高通濾波器能夠突出圖像邊緣，但不能夠消弱噪聲？低通濾波器能夠消弱噪聲？答：圖像的邊緣、細(xì)節(jié)主要在高頻部分得到反映，而圖像的模糊是由于高頻成分比較弱產(chǎn)生的，所以，采用高通濾波器讓高頻成分

16、通過(guò)，削弱低頻成分，即可突出圖像邊緣；而噪聲主要集中在高頻部分，故而高通濾波器不能夠消弱噪聲，采用低通濾波器抑制高頻分量才能削弱噪聲。圖像分割（本題20分，每小題4分）1、 圖像分割按照分割途徑可以分為哪幾種，他們之間有何區(qū)別？答： 一般有四種分割(fng)方法：（1）基于邊緣提取的分割(fng)法：先提取區(qū)域邊界，再確定邊界限定的區(qū)域；（2）區(qū)域分割：從圖像(t xin)出發(fā)，按“有意義”的屬性一致的原則，確定每個(gè)像素的歸屬區(qū)域，形成一個(gè)區(qū)域圖；（3）區(qū)域增長(zhǎng)：從圖像出發(fā)，按“有意義”的屬性一致的原則，將屬性接近的連通像素聚集成區(qū)域；（4）分裂-合并分割：綜合利用（2）、（3）兩種方法，既存

17、在圖像的劃分，又有像素的合并。2、已知一幅通過(guò)攝像機(jī)拍攝的，由等間隔黑白方格構(gòu)成的圖像，并假設(shè)數(shù)字圖像的灰度級(jí)0表示黑，255表示白。（1）定性畫(huà)出它的直方圖，并在直方圖上標(biāo)記出全局灰度閾值的位置。（2）如果減小圖像的黑白反差，直方圖將發(fā)生怎樣的變化。（3）如果等間隔黑白方格變?yōu)榈乳g隔條紋，其直方圖將發(fā)生怎樣的變化。答： 3、經(jīng)典的邊緣檢測(cè)方法是首先通過(guò)像梯度算子、Sobel算子、Prewitt算子等這樣的算子獲得圖像的邊緣強(qiáng)度，再通過(guò)閾值方法獲得邊緣像素。請(qǐng)問(wèn)（1）為什么按照上述方法獲得的邊緣寬度通常大于1個(gè)像素？（2）為什么按照上述方法有時(shí)會(huì)丟失部分邊緣像素？答： 4、簡(jiǎn)述Hough變換檢

18、測(cè)直線的原理。答：而言之，Hough變 換思想為：在原始圖像坐標(biāo)系下的一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了參數(shù)坐標(biāo)系中的一條直線，同樣參數(shù)坐標(biāo)系的一條直線對(duì)應(yīng)了原始坐標(biāo)系下的一個(gè)點(diǎn)，然后，原始坐標(biāo)系下呈現(xiàn)直線 的所有點(diǎn)，它們的斜率和截距是相同的，所以它們?cè)趨?shù)坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)于同一個(gè)點(diǎn)。這樣在將原始坐標(biāo)系下的各個(gè)點(diǎn)投影到參數(shù)坐標(biāo)系下之后，看參數(shù)坐標(biāo)系下有沒(méi) 有聚集點(diǎn)，這樣的聚集點(diǎn)就對(duì)應(yīng)了原始坐標(biāo)系下的直線。在實(shí)際應(yīng)用中，y=k*x+b形式的直線方程沒(méi)有辦法表示x=c形式的直線(這時(shí)候，直線的斜率為無(wú)窮大)。所以實(shí)際應(yīng)用中，是采用參數(shù)方程p=x*cos(theta)+y*sin(theta)。這樣，圖像平面上的一個(gè)點(diǎn)就對(duì)應(yīng)

19、到參數(shù)p-theta平面上的一條曲線上，其它的還是一樣。5、狀態(tài)法是最簡(jiǎn)單圖像的區(qū)域分割方法之一，敘述其原理，并說(shuō)明其應(yīng)用場(chǎng)合。答： 也叫峰谷法。它首先統(tǒng)計(jì)最簡(jiǎn)單圖像的灰度直方圖，若其直方圖呈雙峰且有明顯的谷，則將谷所對(duì)應(yīng)的灰度值t作為閾值，按照進(jìn)行二值化，就可以將目標(biāo)從圖像中分割出來(lái)。這種方法適用于目標(biāo)和背景的灰度差較大，直方圖有明顯谷的情況。二值圖像處理與形狀分析（本題20分，每小題4分）何謂膨脹和腐蝕？通過(guò)反復(fù)的腐蝕操作能否獲取圖形的骨架，為什么？答： 所謂膨脹就是把二值圖像各1像素連接成分的邊界擴(kuò)大一層處理。而腐蝕則是把二值圖像各1像素連接成分的邊界點(diǎn)去掉從而縮小一層的處理。若輸出圖像

20、為，則他們的定義式為：膨脹(png zhng)：腐蝕(fsh)：不能，因?yàn)?yn wi)目標(biāo)通過(guò)反復(fù)的腐蝕操作最終會(huì)丟失骨架端部的信息。計(jì)算下圖目標(biāo)的面積，周長(zhǎng)和圓形度（周長(zhǎng)分別按照歐幾里德距離和8-領(lǐng)域距離計(jì)算）。答：面積（區(qū)域內(nèi)像素的總和）：S=2+6+2+2+5+4=21周長(zhǎng)：C=7+14=14+7圓形度：它是測(cè)量區(qū)域形狀常用的量 （面積周長(zhǎng)比）當(dāng)區(qū)域?yàn)閳A形時(shí)，尺最大(R1)；如果是細(xì)長(zhǎng)的區(qū)域，R則較小。請(qǐng)分別給出下圖所示二值圖像4-領(lǐng)域和8-領(lǐng)域1像素和0像素的連接成分?jǐn)?shù)以及孔數(shù)。答：按照4-領(lǐng)域計(jì)算：0像素的連接成分?jǐn)?shù)為：31像素的連接成分?jǐn)?shù)為：6孔數(shù)：2二值圖像的歐拉數(shù)：6-2=4

21、按照8-領(lǐng)域計(jì)算：0像素的連接成分?jǐn)?shù)為：21像素的連接成分?jǐn)?shù)為：3孔數(shù)：1二值圖像的歐拉數(shù)：3-1=2請(qǐng)將下圖所示線圖形按照順時(shí)針?lè)较蛴面湸a表示。左上角第一個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)定義為（0,0）。答：從（0,3）開(kāi)始鏈碼編碼：4向鏈碼：03303033232213221211010110；8向鏈碼：76775535331121。如何根據(jù)連接數(shù)來(lái)判斷二值圖像中的端點(diǎn)(dun din)、連接點(diǎn)、分支點(diǎn)和交叉點(diǎn)？答：連接數(shù)為0時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)；連接數(shù)為1時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是端點(diǎn)(dun din)；連接數(shù)為2時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是連接點(diǎn)；連接數(shù)為3時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是分支點(diǎn)；連接數(shù)為4時(shí)

22、，所表示的線特征點(diǎn)是交叉點(diǎn)。綜合(zngh)運(yùn)用（本題20分，每小題5分）圖4給出四幅原始8位灰度圖像，分別為人民幣，生料球，鋼錠和紅血球。圖5給出上述四幅原始圖像的灰度直方圖。圖6給出紅血球在灰度級(jí)閾值分別為95,143和180條件下的分割結(jié)果。圖6給出的3個(gè)灰度級(jí)閾值分割結(jié)果與原始圖像以及上述給出的閾值順序可能不一致。圖中坐標(biāo)每個(gè)刻度為16個(gè)單位。1、圖5表示對(duì)應(yīng)于圖4的4個(gè)灰度直方圖，請(qǐng)?jiān)趫D5中的各序號(hào)（a），（b），（c），（d）后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)于圖4 的原始圖像名稱(chēng)。2、如果將灰度大于閾值的像素置255，小于閾值的像素置0，對(duì)于圖5（d）所示的灰度直方圖，如果閾值選擇為100，其原始圖

23、像的灰度分割將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？3、圖6表示紅血球圖像在不同閾值下的分割結(jié)果，灰度低于閾值的像素置0，否則置1.請(qǐng)?jiān)趫D6的（a），（b），（c）序號(hào)后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的閾值，并說(shuō)明為什么會(huì)出現(xiàn)上述三種結(jié)果。4、從圖4所給出的4幅圖像中，你認(rèn)為哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最好，哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最差，為什么？圖4原始圖像圖5灰度直方圖圖6紅血球圖像分割結(jié)果沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2009年博士(bsh)招生（一）基本概念（每題2分，共20分）圖像處理系統(tǒng)(xtng)由哪些模塊組成？答：數(shù)字(shz)圖像處理系統(tǒng)主要是由采集，顯示，存儲(chǔ)、通信、處理和分析五個(gè)模塊構(gòu)成。采集模塊：利用圖像

24、采集設(shè)備（如數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)）獲取數(shù)字圖像，或通過(guò)數(shù)字化設(shè)備（如圖像掃描儀）將要處理的連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換成適于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像；顯示模塊：用于提供便于分析、解釋、識(shí)別的圖像。（一種是將圖像通過(guò)顯示器或投影儀等暫時(shí)的軟拷貝形式；一種是將圖像通過(guò)照相機(jī)、打印機(jī)等將圖像輸出到物理介質(zhì)上的永久性硬拷貝形式；）存儲(chǔ)模塊：用于保存原始、處理中的和處理后的圖像相關(guān)數(shù)據(jù)；通信模塊：在不同設(shè)備間或圖像處理系統(tǒng)之間交換、傳輸圖像數(shù)據(jù)；處理模塊：按照需求實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的處理，包括計(jì)算機(jī)和圖像處理軟件等；下列哪些內(nèi)容只能由機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，哪些內(nèi)容只能由常規(guī)的非電量電測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，哪些內(nèi)容上述兩種系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)

25、？（1）汽車(chē)牌照的識(shí)別；（2）人臉識(shí)別；（3）液位測(cè)量；（4）加速度測(cè)量答：（1）、（2）只能由機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，（4）只能由常規(guī)的非電量電測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，（3）上述兩種系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)。舉例說(shuō)明什么是點(diǎn)處理？什么是局部處理？答：對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理時(shí)，計(jì)算某一輸出像素的值由輸入圖像像素鄰域（如、等）中的像素值確定，這種處理稱(chēng)局部處理，比如空間域增強(qiáng)中常用的中值濾波、均值濾波等均屬局部處理。當(dāng)輸出像素的值僅與輸入圖像像素的值有關(guān)時(shí)，這種處理稱(chēng)點(diǎn)處理，比如圖像域增強(qiáng)中常用的對(duì)比度增強(qiáng)、圖像二值化等均屬點(diǎn)處理。計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)與機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)之間有何區(qū)別，有何聯(lián)系？答： HYPERLINK / 機(jī)器視

26、覺(jué)(machine vision)偏重于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)工程化，能夠自動(dòng)獲取和分析特定的圖像，以控制相應(yīng)的行為。計(jì)算機(jī)視覺(jué)(computer vision)是采用圖像處理、模式識(shí)別、人工智能技術(shù)相結(jié)合的手段，著重于一幅或多幅圖像的計(jì)算機(jī)分析。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)為機(jī)器視覺(jué)提供圖像和景物分析的理論及算法基礎(chǔ)，機(jī)器視覺(jué)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)的實(shí)現(xiàn)提供傳感器模型、系統(tǒng)構(gòu)造和實(shí)現(xiàn)手段。馬赫帶效應(yīng)對(duì)人眼所見(jiàn)景物有何作用？答：馬赫帶上的亮度過(guò)沖是眼睛對(duì)不同空間頻率產(chǎn)生不同視覺(jué)響應(yīng)的結(jié)果。視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)空間高頻和空間低頻的敏感性較差，而對(duì)空間中頻則有較高的敏感性，因而在亮度突變處產(chǎn)生亮度過(guò)沖現(xiàn)象。這種過(guò)沖對(duì)人眼所見(jiàn)的景物有

27、增強(qiáng)其輪廓的作用。從灰度直方圖可以獲得圖像中的那些信息？答：灰度范圍，灰度級(jí)的分布，整幅圖像的平均亮度。什么(shn me)是串行處理？答：后一像素輸出結(jié)果依賴(lài)于前面像素處理的結(jié)果，并且只能依次(yc)處理各像素而不能同時(shí)對(duì)各像素進(jìn)行相同處理的一種處理形式稱(chēng)為串行處理。其特點(diǎn)是：（1）用輸入圖像(t xin)像素（i，j）鄰域的像素值和用輸出圖像像素（i，j）以前像素的處理結(jié)果計(jì)算輸出圖像（i，j）像素的值；（2）處理算法要按一定順序進(jìn)行。什么是物體的色？物體的色取決于哪些因素？ 答：物體的色是人的視覺(jué)器官受光后在大腦的一種反映。物體的色取決于物體對(duì)各種波長(zhǎng)光線的吸收、反射和透視能力。因此，物

28、體分消色物體和有色物體。什么是人眼的視覺(jué)范圍和分辨力？分辨力和那些因素有關(guān)？答：視覺(jué)范圍是指人眼所能感覺(jué)到的亮度范圍。人眼的分辨力是指人眼在一定距離上能區(qū)分開(kāi)相鄰兩點(diǎn)的能力，可以用能區(qū)分開(kāi)的最小視角之倒數(shù)來(lái)描述。人眼的分辨力和環(huán)境照度有關(guān)，當(dāng)照度太低時(shí)，只有桿狀細(xì)胞起作用，則分辨力下降；但照度太高也無(wú)助于分辨力的提高，因?yàn)榭赡芤稹把Ｄ俊爆F(xiàn)象。人眼的分辨力還和被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度有關(guān)。相對(duì)對(duì)比度小時(shí)，對(duì)象和背景亮度很接近，從而導(dǎo)致分辨力下降。在一些存儲(chǔ)空間有限的場(chǎng)合，在有限的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)盡可能多的圖像數(shù)據(jù)顯得十分必要。對(duì)于16位存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如果存儲(chǔ)8位灰度圖像，請(qǐng)?zhí)峁┨岣邎D像存儲(chǔ)量的方法，并說(shuō)

29、明這種方法能夠提高多少存儲(chǔ)容量，以及這種方法帶來(lái)的消極因素。答： 圖像增強(qiáng)（每題2分，共20分）簡(jiǎn)述直方圖均衡的原理。答：直方圖均衡化處理是以累積分布函數(shù)變換為基礎(chǔ)的直方圖修正法?？僧a(chǎn)生一幅灰度級(jí)分布具有均勻概率密度的圖像，擴(kuò)展了象素取值的動(dòng)態(tài)范圍。直方圖均衡由于其簡(jiǎn)單有效，廣泛用于圖像增強(qiáng)。其灰度變換函數(shù)為：若象素點(diǎn)的原灰度為Rk則其新灰度Sk為Sk=T(Rk)= Pr(Rj)= Nj/n 0Rj1 k=0,1,.l-1式中，Pr(Rj)是取第j級(jí)灰度值的概率,Nj是在圖像中出現(xiàn)第j級(jí)灰度的象素總數(shù),l是灰度級(jí)的總數(shù)目,n是圖像中象素總數(shù)。對(duì)變換后的Sk值取最靠近的一個(gè)灰度級(jí)的值，建立灰度級(jí)

30、變換表，通過(guò)查表，將原圖像變換為直方圖均衡的圖 TOC o 1-3 h z u 象。直方圖均衡化存在著兩個(gè)缺點(diǎn)：1)變換后的灰度級(jí)減少，對(duì)圖像診斷有重要意義的某些細(xì)節(jié)消失；2)某些圖像，如直方圖有高峰，經(jīng)處理后對(duì)比度不自然地過(guò)份增強(qiáng)。近10年來(lái)，對(duì)基本直方圖均衡的改進(jìn)主要在兩方面：1)直方圖規(guī)定化方法；2)局部區(qū)域直方圖均衡。所有這些改進(jìn)都假定圖像象素是隨機(jī)分布，沒(méi)有考慮相鄰象素的相關(guān)性。數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明，直方圖上前、后兩個(gè)灰度級(jí)變換后的間隔，即兩個(gè)灰度級(jí)之間間距是否拉伸、壓縮、不變，取決于變換前的后一個(gè)灰度級(jí)的概率。由于概率數(shù)值大的灰度級(jí)均衡后，與鄰近灰度級(jí)間隔的拉伸比相距較遠(yuǎn)的灰度級(jí)的拉伸要大

31、得多。結(jié)果使相鄰灰度級(jí)遠(yuǎn)離它們?cè)谠狈綀D上的位置，與其它灰度級(jí)接近，甚至合并，導(dǎo)致一些細(xì)節(jié)的灰度級(jí)喪失。梯度法是最常用的圖像銳化法之一，請(qǐng)寫(xiě)出梯度的一階差分近似表達(dá)式，以及簡(jiǎn)化的一階差分近似表達(dá)式？答：一階差分近似表達(dá)式：簡(jiǎn)化(jinhu)的一階差分近似表達(dá)式：或?yàn)槭裁匆M(jìn)行(jnxng)偽彩色增強(qiáng)？答：人眼能分辨的灰度級(jí)介于十幾級(jí)到二十幾級(jí)之間，而對(duì)于不同亮度和色調(diào)的彩色(cis)分辨能力可達(dá)到灰度分辨力的百倍以上，利用視覺(jué)系統(tǒng)的這一特性，對(duì)灰度圖進(jìn)行偽彩色增強(qiáng)，能夠改善圖像的可分辨性。一幅圖像由于曝光不足而過(guò)于昏暗，甚至看不清圖像中的圖案，請(qǐng)問(wèn)通過(guò)什么方法能夠解決上述問(wèn)題？答：圖像過(guò)于昏暗

32、，說(shuō)明圖像中的像素的灰度值普遍偏低，可以通過(guò)灰度級(jí)變換（如線性變換）來(lái)解決。，其中為輸出圖像第i行第j列像素灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，a,b為輸入圖像灰度分布區(qū)間，c,d 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令c,d= 0,255（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。說(shuō)明頻率域增強(qiáng)的原理。答：圖像增強(qiáng)包括（1）消除噪聲，改善圖像的視覺(jué)效果；（2）突出邊緣，有利于識(shí)別和處理。假定原圖像為，經(jīng)傅里葉變換為，頻率域增強(qiáng)就是選擇合適的濾波器對(duì)頻譜成分進(jìn)行調(diào)整，然后經(jīng)傅里葉反變換得到增強(qiáng)圖像；表示為。為什么說(shuō)高通濾波器能夠突出圖像邊緣，但不能夠消弱噪聲？低通濾波器能夠消弱噪聲？答：圖像的邊緣

33、、細(xì)節(jié)主要在高頻部分得到反映，而圖像的模糊是由于高頻成分比較弱產(chǎn)生的，所以，采用高通濾波器讓高頻成分通過(guò)，削弱低頻成分，即可突出圖像邊緣；而噪聲主要集中在高頻部分，故而高通濾波器不能夠消弱噪聲，采用低通濾波器抑制高頻分量才能削弱噪聲。說(shuō)明對(duì)數(shù)變換和指數(shù)變換的主要應(yīng)用區(qū)別？答：二者都屬于非線性變換，指數(shù)變換是對(duì)數(shù)變換的反變換，如果對(duì)數(shù)變換是擴(kuò)展高灰度區(qū)，壓縮低灰度區(qū)，那么指數(shù)變換就是壓縮高灰度區(qū)，擴(kuò)展低灰度區(qū)。什么是灰度級(jí)矯正？答：在成像過(guò)程中，掃描系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的很多因素，如光強(qiáng)照射、感光部件靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)不均勻性、光器件特性不穩(wěn)定等均可造成圖像亮度分布的不均勻，導(dǎo)致某些部分亮，某些部

34、分暗?；叶燃?jí)矯正就是在圖像采集系統(tǒng)中對(duì)圖像像素進(jìn)行修正，使整幅圖像成像均勻。下圖是經(jīng)過(guò)灰度線性變換獲得的三幅圖像，其灰度范圍分別為0-255,50-200和100-150.根據(jù)觀察，確定這三幅圖像的灰度范圍。以此來(lái)說(shuō)明灰度線性變換對(duì)圖像的作用。答：（a）100-150、（b）50-200、（c）0-255；灰度線性變換可以通過(guò)調(diào)整輸出(shch)圖像灰度分布區(qū)間下面哪些(nxi)內(nèi)容屬于狹義圖像處理，下面哪些內(nèi)容屬于圖像分析，（1）灰度變換；（2）直方圖修正；（3）中值濾波；（4）邊緣檢測(cè)。答：狹義(xiy)圖像處理：（1）、（2）、（3）；圖像分析：（4）圖像分割（本題20分，每小題4分）1

35、、 簡(jiǎn)述最大類(lèi)間方差法的原理。答： 2、說(shuō)明區(qū)域生長(zhǎng)法中種子點(diǎn)的選取、生長(zhǎng)準(zhǔn)則的確定及區(qū)域生長(zhǎng)停止條件的設(shè)計(jì)原則。3、在一幅通過(guò)邊緣檢測(cè)獲取的二值圖像中，存在著若干個(gè)圓和若干條直線，由于邊緣檢測(cè)的效果不理想，造成所提取的圓像素和直線像素都不連續(xù)，并且存在大量不需要的斑點(diǎn)和短線，為了提取到圓和直線，剔除干擾像素，請(qǐng)選擇一種檢測(cè)方法，并說(shuō)明選擇的理由。4、已知一幅通過(guò)攝像機(jī)拍攝的，由等間隔黑白方格構(gòu)成的圖像，并假設(shè)數(shù)字圖像的灰度級(jí)0表示黑，255表示白。（1）定性畫(huà)出它的直方圖，并在直方圖上標(biāo)記出全局灰度閾值的位置。（2）如果減小圖像的黑白反差，直方圖將發(fā)生怎樣的變化。（3）如果等間隔黑白方格變?yōu)?/p>

36、等間隔條紋，其直方圖將發(fā)生怎樣的變化。答： 5、什么是圖像的邊緣？邊緣粗略可分為哪兩種？它們之間有什么區(qū)別？答： 邊緣是指圖像中像素灰度有階躍變化或屋頂變化的那些像素的集合。它存在于目標(biāo)與背景、目標(biāo)與目標(biāo)、區(qū)域與區(qū)域、基元與基元之間。他對(duì)圖像的識(shí)別和分析十分有用，邊緣能勾畫(huà)出目標(biāo)物體輪廓，使觀察者一目了然，包含了豐實(shí)的信息（如方向、階躍性質(zhì)、形狀等），是圖像識(shí)別中抽取的重要屬性。邊緣粗略分為階躍狀和屋頂狀兩種。階躍狀邊緣位于其兩邊的像素灰度值有明顯不同的地方；屋頂狀邊緣位于灰度值從增加到減少的轉(zhuǎn)折處。二值圖像處理與形狀分析（本題20分，每小題4分）什么是二值圖像的歐拉數(shù)？它與二值圖像的連接成分

37、歐拉數(shù)有何關(guān)系？答：在二值圖像中，1像素連接成分?jǐn)?shù)(fnsh)C減去孔數(shù)H的值叫做這幅圖像的歐拉數(shù)或示性數(shù)。對(duì)于一個(gè)1像素連接成分，1減去這個(gè)連接成分中包含的孔數(shù)的差值叫做這個(gè)1像素連接成分的歐拉數(shù)。二值圖像的歐拉數(shù)是所有1像素連接成分的歐拉數(shù)之和。如何(rh)根據(jù)連接數(shù)來(lái)判斷二值圖像中的端點(diǎn)、連接點(diǎn)、分支點(diǎn)和交叉點(diǎn)？答：連接數(shù)為0時(shí)，所表示的線特征(tzhng)點(diǎn)是孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)；連接數(shù)為1時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是端點(diǎn)；連接數(shù)為2時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是連接點(diǎn)；連接數(shù)為3時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是分支點(diǎn)；連接數(shù)為4時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是交叉點(diǎn)。給出以為中心的8-連接數(shù)和4-連接數(shù)。答：（8-連接數(shù)=

38、4-連接數(shù)2，為連接點(diǎn)）下圖表示以中心像素為原點(diǎn)的各像素距離，請(qǐng)給出它們分別表示什么距離？答：給出下圖所示二值圖像圖形的鏈碼表示。左上角第一個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)定義為（0,0）。答：從（1,3）開(kāi)始鏈碼編碼：4向鏈碼：00003000000033030333222121322222123232221211101101；8向鏈碼：00070000007677654335444345543321212。綜合(zngh)運(yùn)用（本題20分，每小題5分）圖4給出四幅原始8位灰度圖像，分別為人民幣，生料球，鋼錠和紅血球。圖5給出上述四幅原始圖像的灰度直方圖。圖6給出紅血球在灰度級(jí)閾值分別為95,143和180條件

39、下的分割結(jié)果。圖6給出的3個(gè)灰度級(jí)閾值分割結(jié)果與原始圖像以及上述給出的閾值順序可能(knng)不一致。圖中坐標(biāo)每個(gè)刻度為16個(gè)單位。1、圖5表示對(duì)應(yīng)于圖4的4個(gè)灰度直方圖，請(qǐng)?jiān)趫D5中的各序號(hào)（a），（b），（c），（d）后面(hu mian)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)于圖4 的原始圖像名稱(chēng)。2、如果將灰度大于閾值的像素置255，小于閾值的像素置0，對(duì)于圖5（d）所示的灰度直方圖，如果閾值選擇為100，其原始圖像的灰度分割將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？3、圖6表示紅血球圖像在不同閾值下的分割結(jié)果，灰度低于閾值的像素置0，否則置1.請(qǐng)?jiān)趫D6的（a），（b），（c）序號(hào)后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的閾值，并說(shuō)明為什么會(huì)出現(xiàn)上述三種結(jié)果。4、

40、從圖4所給出的4幅圖像中，你認(rèn)為哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最好，哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最差，為什么？沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)(dxu)2009年博士招生（二）（30分）簡(jiǎn)答題舉兩個(gè)例子(l zi)說(shuō)明數(shù)字圖像處理的應(yīng)用。（5分）答：數(shù)字(shz)處理圖像在生物醫(yī)學(xué) 、遙感 、工業(yè) 、軍事、通信、公安等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。1） 生物醫(yī)學(xué)：顯微圖像、DNA分析、X光成像、超聲成像、CT等。 2） 遙感航天：地圖、氣象、天文、交通等。3） 通信方面：圖像傳輸，影像傳輸?shù)取?） 工業(yè)應(yīng)用：生產(chǎn)監(jiān)控、CAD技術(shù)、產(chǎn)品檢測(cè)等。5）軍事、公安領(lǐng)域：指紋識(shí)別、雷達(dá)偵測(cè)、地形識(shí)別等。模擬圖像與數(shù)

41、字圖像有什么區(qū)別？（5分）答：按圖像空間坐標(biāo)和亮度（或色彩）的連續(xù)性可以分為模擬圖像和數(shù)字圖像。模擬圖像指空間坐標(biāo)和亮度（或色彩）都是連續(xù)變化的圖像。數(shù)字圖像是一種空間坐標(biāo)和灰度（或色彩）均是不連續(xù)的、用離散數(shù)字（一般用整數(shù)）表示的圖像。數(shù)字化圖像的數(shù)據(jù)量與那些因素有關(guān)？（5分）答：與采樣間隔和量化等級(jí)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，采樣間隔越大，所得圖像像素?cái)?shù)越少，數(shù)據(jù)量越小，圖像的空間分辨率越低，質(zhì)量越差，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)像素呈塊狀的國(guó)際棋盤(pán)效應(yīng)，采樣間隔越小，所得圖像像素?cái)?shù)越多，圖像的空間分辨率越高，質(zhì)量越好，但數(shù)據(jù)量越大；量化（灰度/色彩）等級(jí)越多，所得數(shù)字圖像層次越豐富，灰度分辨率越高，質(zhì)量越好，但數(shù)據(jù)量

42、會(huì)增加；量化（灰度/色彩）等級(jí)越少，所得數(shù)字圖像層次欠豐富，灰度分辨率越低，質(zhì)量變差，會(huì)出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，但數(shù)據(jù)量??；直方圖修正有哪兩種方法？（5分）答：直方圖均衡化和直方圖規(guī)定化。什么是點(diǎn)處理？（5分）答：對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)輸出像素的值僅與輸入圖像像素的值有關(guān)時(shí)，這種處理稱(chēng)點(diǎn)處理，比如圖像域增強(qiáng)中常用的對(duì)比度增強(qiáng)、圖像二值化等均屬點(diǎn)處理。二維傅里葉變換的可分離性有何意義？（5分）答：可分離性表明：二維離散傅立葉變換和反變換可用兩組一維離散傅立葉變換和反變換來(lái)完成。（70分）計(jì)算題見(jiàn)題圖，以S為起始點(diǎn)，按逆時(shí)針?lè)较蚓幋a，寫(xiě)出該物體的8方向邊界鏈碼。（10分）統(tǒng)計(jì)題圖中圖像的灰度直方圖，并計(jì)

43、算熵（列出算式即可）。（10分）對(duì)題圖中數(shù)字圖像做33的中值(zhn zh)濾波，寫(xiě)出處理結(jié)果（邊界數(shù)據(jù)保留）。（10分） 有一幅在灰色背景下的黑白足球的圖像，直方圖如下所示。足球的直徑為230mm，問(wèn)其像素(xin s)間距為多少？（10分）0 520 920 30 40 5910 24040 6050 80 20 80 440 960 420 0解：背景為灰色，足球包括黑色和白色部分，因此區(qū)分背景和足球的門(mén)限(mnxin)分別為灰度級(jí)4（直方圖上對(duì)應(yīng)的像素個(gè)數(shù)為30）和灰度級(jí)10（直方圖上對(duì)應(yīng)的像素個(gè)數(shù)為20），足球?qū)?yīng)的像素共有(520+920)+(80+440+960+420)3340

44、個(gè)設(shè)像素間距為d，則單個(gè)像素面積為d的平方，由于足球半徑為230mm，有下式下面是兩幅大小為100100，灰度級(jí)為16的圖像的直方圖。求他們相加后所得圖像的直方圖。（10分）0 0 0 10000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0600 1000 1800 2500 1900 1100 800 200 0 0 0 0 0 0 0 0一幅圖像背景部分的均值為25，方差為625，在背景上分布著一些互不重疊的均值為150，方差為400的小目標(biāo)，設(shè)所有目標(biāo)合起來(lái)約占圖像總面積的20%，試大致畫(huà)出這幅圖像的灰度直方圖，并給出取閾值的方法。（10分）假定你有兩張一城市某一部分的前后相隔25年

45、從同一座高層建筑物頂上拍攝得到的數(shù)字化圖像，你希望通過(guò)兩幅圖像的投影重疊來(lái)顯示其變化。你發(fā)現(xiàn)一個(gè)建筑物的一角在第一張圖中位于位置（103,84），在第二張圖中位于位置（107,94）；一扇窗戶(hù)在第一張圖中位于位置（433,504），在第二張圖中位于位置（377,439）。它們是否有（a）平動(dòng)、（b）轉(zhuǎn)動(dòng)、（c）比例上的變化（假定除平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、尺度變化外，沒(méi)有幾何變形）？（10分）沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2010年博士招生（一）基本概念（每題2分，共20分）在攝像機(jī)光學(xué)鏡頭視角一定、圖像(t xin)傳感器分辨率一定的情況下，要想提高圖像中目標(biāo)的分辨率，可以采取什么措施？由于拍攝條件所限，所拍攝的圖像中目標(biāo)

46、與背景之間反差很小，請(qǐng)問(wèn)通過(guò)什么方法能夠提高(t go)目標(biāo)與背景之間的反差？請(qǐng)給出至少一種實(shí)現(xiàn)方法？答：圖像過(guò)于昏暗(hn n)，說(shuō)明圖像中的像素的灰度值普遍偏低，可以通過(guò)灰度級(jí)變換（如線性變換）來(lái)解決。，其中為輸出圖像第i行第j列像素灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，a,b為輸入圖像灰度分布區(qū)間，c,d 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令c,d= 0,255（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。為什么有色光照射到消色物體時(shí)，物體反射光與入射光顏色相同。答：消色物體對(duì)照明光線具有非選擇性吸收的特性，即光線照射到消色物體上時(shí)，被吸收的各種波長(zhǎng)的入射光是等量的；被反射或透射的光線，其光譜

47、成分也與入射光的光譜成分相同，即反射光與入射光顏色相同。（1）人眼分辨力與環(huán)境照度、被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度之間有何關(guān)系？（2）攝像機(jī)是否也具有類(lèi)似的性質(zhì)？答：（1）當(dāng)照度太低時(shí)，只有桿狀細(xì)胞起作用，則人眼分辨力下降；但照度太高也無(wú)助于分辨力的提高，因?yàn)榭赡芤稹把Ｄ俊爆F(xiàn)象。人眼對(duì)亮度差別的感覺(jué)取決于相對(duì)亮度的變化，當(dāng)被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度小時(shí)，對(duì)象和背景亮度很接近，從而導(dǎo)致人眼的分辨力下降。（2）馬赫帶效應(yīng)的特征是什么？馬赫帶效應(yīng)對(duì)攝像機(jī)拍攝景物有何作用？答：馬赫帶上的亮度過(guò)沖是眼睛對(duì)不同空間頻率產(chǎn)生不同視覺(jué)響應(yīng)的結(jié)果。視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)空間高頻和空間低頻的敏感性較差，而對(duì)空間中頻則有較高的敏感性，因

48、而在亮度突變處產(chǎn)生亮度過(guò)沖現(xiàn)象。這種過(guò)沖對(duì)人眼所見(jiàn)的景物有增強(qiáng)其輪廓的作用。通過(guò)灰度直方圖能否反映圖像中目標(biāo)的位置？為什么？在什么條件下，可以通過(guò)灰度級(jí)閾值方法從圖像中分割目標(biāo)？怎樣從灰度直方圖上能夠看出是否可以進(jìn)行灰度級(jí)閾值分割圖像？答：不能，因?yàn)榛叶戎狈綀D中不含像素的位置信息。假定一幅圖像背景較暗，圖像上的物體（分割目標(biāo)）較亮，物體的邊緣像素亮度介于二者之間，且數(shù)目較少，則背景像素和分割目標(biāo)像素在直方圖中分別體現(xiàn)在左峰（背景）和右峰（分割目標(biāo)），邊緣像素則體現(xiàn)為雙峰之間的谷，選擇谷對(duì)應(yīng)的灰度值作為閾值即可以將目標(biāo)從背景中分割出來(lái)。圖像背景較亮，圖像上的物體（分割目標(biāo)）較暗時(shí)也是一樣，只不過(guò)

49、背景像素和分割目標(biāo)像素在直方圖中分別體現(xiàn)在右峰（背景）和左峰（分割目標(biāo)）。請(qǐng)問(wèn)下列哪種情況屬于圖像的窗口處理，哪種情況屬于圖像的模板處理？（1）通過(guò)均值濾波試圖消除或者消弱圖像的斑點(diǎn)噪聲；（2）在二值圖像中尋找符合某種形狀的圖形。答：（2）屬于圖像的窗口處理，（1）屬于圖像的模板處理。請(qǐng)判斷下列操作那些是點(diǎn)處理，哪些是局部處理？（1）通過(guò)灰度級(jí)閾值方法從實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像目標(biāo)的分割；（2）將圖像分為若干個(gè)子圖像，每個(gè)子圖像實(shí)施灰度級(jí)閾值分割；（3）對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理；（4）通過(guò)梯度算子獲取圖像邊緣像素。答：（1）是點(diǎn)處理，（2）、（3）、（4）是局部處理。典型的圖像識(shí)別流程(lichng)主要包括哪幾

50、個(gè)環(huán)節(jié)？已知一幅(y f)512512的灰度圖像中只有一個(gè)直徑為16的圓盤(pán)圖形，擬采用金字塔方塊法來(lái)快速尋找目標(biāo)(mbio)的位置，請(qǐng)描述實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并說(shuō)明所能夠分解的最小圖像分辨率是多少？圖像增強(qiáng)（每題2分，共20分）對(duì)于圖像特征提取而言，是否一定要進(jìn)行圖像增強(qiáng)操作？為什么？答： 不一定。因?yàn)樵谔崛D像特征時(shí)，感興趣的特征對(duì)象在圖像中可能明顯也可能不明顯，如果是前者，直接進(jìn)行圖像特征提取即可，如果是后者，就需要進(jìn)行相應(yīng)類(lèi)別的圖像增強(qiáng)操作，以突出在圖像中的感興趣的特征對(duì)象。請(qǐng)判斷下列那些可以通過(guò)灰度級(jí)矯正來(lái)改善，那些可以通過(guò)灰度變換來(lái)改善？（1）在均勻光照強(qiáng)度條件下，由于光學(xué)鏡頭的透光率不均勻，

51、導(dǎo)致圖像傳感器輸出的景物圖像灰度不均勻；（2）在光學(xué)鏡頭的透光率均勻條件下，由于光照強(qiáng)度偏弱，導(dǎo)致圖像傳感器輸出的景物圖像整體偏暗。答：（1）可以通過(guò)灰度級(jí)矯正來(lái)改善，（2）那些可以通過(guò)灰度變換來(lái)改善。對(duì)數(shù)變換和指數(shù)變換都屬于非線性變換，他們?cè)谑褂蒙嫌泻螀^(qū)別？答：指數(shù)變換是對(duì)數(shù)變換的反變換，如果對(duì)數(shù)變換是擴(kuò)展高灰度區(qū)，壓縮低灰度區(qū)，那么指數(shù)變換就是壓縮高灰度區(qū)，擴(kuò)展低灰度區(qū)。什么是中值濾波？為什么中值濾波對(duì)于抑制脈沖干擾效果較好？答：是一種非線性的空間域?yàn)V波方法，它用目標(biāo)像素鄰域內(nèi)的各像素（含目標(biāo)像素本身）的灰度中值代替目標(biāo)像素的值。因?yàn)槊}沖干擾噪聲（也叫“椒鹽噪聲”）在圖像上體現(xiàn)為白（極大灰

52、度值）或黑（極小灰度值）色像素，在中值濾波排序時(shí)會(huì)落到排序的起首或末尾的位置上，故而被濾除的可能性很大，所以說(shuō)中值濾波對(duì)于抑制脈沖干擾效果較好。一幅圖像由于曝光不足而過(guò)于昏暗，甚至看不清圖像中的圖案，請(qǐng)問(wèn)通過(guò)什么方法能夠解決上述問(wèn)題？答：圖像過(guò)于昏暗，說(shuō)明圖像中的像素的灰度值普遍偏低，可以通過(guò)灰度級(jí)變換（如線性變換）來(lái)解決。，其中為輸出圖像第i行第j列像素灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，a,b為輸入圖像灰度分布區(qū)間，c,d 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令c,d= 0,255（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。偽彩色增強(qiáng)與假彩色增強(qiáng)有何區(qū)別？答：偽彩色增強(qiáng)的對(duì)象是一幅灰度圖像，目

53、的是將不同灰度級(jí)映射為不同彩色，從而把灰度圖“彩色化”；假彩色增強(qiáng)所處理的對(duì)象一般是一幅自然彩色圖像或同一景物的多光譜或超光譜圖像，通過(guò)彩色合成使增強(qiáng)圖像中的各目標(biāo)呈現(xiàn)與原圖像中不同的彩色。已知攝像機(jī)與鋼板表面垂直，攝像機(jī)鏡頭視角固定，攝像機(jī)輸出空間分辨率固定，如果改變攝像機(jī)與鋼板之間的距離由遠(yuǎn)到近，從檢測(cè)鋼板的角度出發(fā)，其空間分辨率是提高了還是降低了，請(qǐng)說(shuō)明理由。答：提高了。攝像機(jī)與鋼板之間的距離縮為原來(lái)的一半的時(shí)候，攝像機(jī)鏡頭視角固定，所以鋼板上處于拍攝范圍的部分會(huì)縮為原來(lái)的四分之一，而攝像機(jī)輸出空間分辨率不變，則鋼板檢測(cè)的空間分辨率（單位面積上的像素?cái)?shù)）會(huì)增加為原來(lái)的四倍。圖像銳化處理有

54、幾種(j zhn)方法？答：在光照強(qiáng)度較弱的情況下，圖像傳感器的電子噪聲將導(dǎo)致所拍攝的圖像具有很多的麻點(diǎn)。如果所拍攝的是一個(gè)靜止的目標(biāo)(mbio)圖形，請(qǐng)問(wèn)有什么方法能夠簡(jiǎn)單有效地消弱乃至消除圖像中的麻點(diǎn)，這里不考慮在灰度級(jí)下對(duì)一幅圖像所實(shí)施的濾波操作。答：在保持圖像(t xin)傳感器與目標(biāo)之間的位置相對(duì)靜止的情況下，拍攝多張圖片，然后做多幅圖像平均。為什么說(shuō)高通濾波器能夠突出圖像邊緣，但不能夠消弱噪聲？低通濾波器能夠消弱噪聲？答：圖像的邊緣、細(xì)節(jié)主要在高頻部分得到反映，而圖像的模糊是由于高頻成分比較弱產(chǎn)生的，所以，采用高通濾波器讓高頻成分通過(guò)，削弱低頻成分，即可突出圖像邊緣；而噪聲主要集中

55、在高頻部分，故而高通濾波器不能夠消弱噪聲，采用低通濾波器抑制高頻分量才能削弱噪聲。圖像分割（本題20分，每小題4分）1、 圖像分割按照分割途徑可以分為哪幾種，他們之間有何區(qū)別？答： 一般有四種分割方法：（1）基于邊緣提取的分割法：先提取區(qū)域邊界，再確定邊界限定的區(qū)域；（2）區(qū)域分割：從圖像出發(fā)，按“有意義”的屬性一致的原則，確定每個(gè)像素的歸屬區(qū)域，形成一個(gè)區(qū)域圖；（3）區(qū)域增長(zhǎng)：從圖像出發(fā)，按“有意義”的屬性一致的原則，將屬性接近的連通像素聚集成區(qū)域；（4）分裂-合并分割：綜合利用（2）、（3）兩種方法，既存在圖像的劃分，又有像素的合并。2、已知一幅通過(guò)攝像機(jī)拍攝的，由等間隔黑白方格構(gòu)成的圖像

56、，并假設(shè)數(shù)字圖像的灰度級(jí)0表示黑，255表示白。（1）定性畫(huà)出它的直方圖，并在直方圖上標(biāo)記出全局灰度閾值的位置。（2）如果減小圖像的黑白反差，直方圖將發(fā)生怎樣的變化。（3）如果等間隔黑白方格變?yōu)榈乳g隔條紋，其直方圖將發(fā)生怎樣的變化。答： 3、經(jīng)典的邊緣檢測(cè)方法是首先通過(guò)像梯度算子、Sobel算子、Prewitt算子等這樣的算子獲得圖像的邊緣強(qiáng)度，再通過(guò)閾值方法獲得邊緣像素。請(qǐng)問(wèn)（1）為什么按照上述方法獲得的邊緣寬度通常大于1個(gè)像素？（2）為什么按照上述方法有時(shí)會(huì)丟失部分邊緣像素？答： 4、簡(jiǎn)述Hough變換檢測(cè)直線的原理。答： 5、狀態(tài)法是最簡(jiǎn)單圖像的區(qū)域分割方法之一，敘述其原理，并說(shuō)明其應(yīng)用

57、場(chǎng)合。答： 二值圖像處理與形狀分析（本題20分，每小題4分）何謂膨脹和腐蝕？通過(guò)反復(fù)的腐蝕操作能否獲取圖形的骨架，為什么？答： 計(jì)算下圖目標(biāo)的面積，周長(zhǎng)和圓形度（周長(zhǎng)分別按照歐幾里德距離(jl)和8-領(lǐng)域距離計(jì)算）。答：面積（區(qū)域(qy)內(nèi)像素的總和）：S=2+6+4+4+6+5=27周長(zhǎng)(zhu chn)：C=9+9=9+9圓形度：請(qǐng)分別給出下圖所示二值圖像4-領(lǐng)域和8-領(lǐng)域1像素和0像素的連接成分?jǐn)?shù)以及孔數(shù)。答：按照4-領(lǐng)域計(jì)算：0像素的連接成分?jǐn)?shù)為：31像素的連接成分?jǐn)?shù)為：6孔數(shù)：2二值圖像的歐拉數(shù)：6-2=4按照8-領(lǐng)域計(jì)算：0像素的連接成分?jǐn)?shù)為：21像素的連接成分?jǐn)?shù)為：3孔數(shù)：1二值

58、圖像的歐拉數(shù)：3-1=2請(qǐng)將下圖所示線圖形按照順時(shí)針?lè)较蛴面湸a表示。左上角第一個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)定義為（0,0）。答：從（0,3）開(kāi)始鏈碼編碼：4向鏈碼：03303033232213221211010110；8向鏈碼：76775535331121。當(dāng)二值圖像中1像素的連接數(shù)分別為1、2、3、4時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)分別是什么？答：連接數(shù)為0時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)；連接數(shù)為1時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是端點(diǎn)；連接數(shù)為2時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是連接點(diǎn)；連接數(shù)為3時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是分支點(diǎn)；連接數(shù)為4時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是交叉點(diǎn)。綜合運(yùn)用（本題20分，每小題5分）圖4給出四幅原始8位灰度圖像，分別為

59、人民幣，生料球，鋼錠和紅血球。圖5給出上述四幅原始圖像的灰度直方圖。圖6給出紅血球在灰度級(jí)閾值分別為95,143和180條件下的分割結(jié)果。圖6給出的3個(gè)灰度級(jí)閾值分割結(jié)果與原始圖像以及上述給出的閾值順序可能不一致。圖中坐標(biāo)每個(gè)刻度為16個(gè)單位。1、圖5表示對(duì)應(yīng)于圖4的4個(gè)灰度直方圖，請(qǐng)?jiān)趫D5中的各序號(hào)（a），（b），（c），（d）后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)于圖4 的原始圖像(t xin)名稱(chēng)。2、如果將灰度大于閾值(y zh)的像素置1，小于閾值的像素置0，對(duì)于圖5（d）所示的灰度直方圖，如果閾值選擇為100，其原始圖像的灰度分割將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？3、圖6表示紅血球圖像在不同閾值下的分割結(jié)果，灰度低于閾值

60、的像素置0，否則(fuz)置1.請(qǐng)?jiān)趫D6的（a），（b），（c）序號(hào)后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的閾值，并說(shuō)明為什么會(huì)出現(xiàn)上述三種結(jié)果。4、從圖4所給出的4幅圖像中，你認(rèn)為哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最好，哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最差，為什么？沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2010年博士招生（二）基本概念（每題2分，共16分）在拍攝目標(biāo)圖像時(shí)，由于自然光線照射角度不同，將使所拍攝的圖像中目標(biāo)存在不同程度的陰影(ynyng)，嚴(yán)重影響目標(biāo)提取，請(qǐng)問(wèn)有何解決辦法消除自然光線的影響，不包括通過(guò)軟件消除陰影的方法？在攝像機(jī)與拍攝目標(biāo)距離一定(ydng)、圖像傳感器分辨率一定的情況下，要想提高(t go)圖像中