數(shù)字圖像處理-第三版-(岡薩雷斯-自己整理的1)

1.1圖像與圖像處理的概念圖像(Image)：使用各種觀測系統(tǒng)以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視覺的實(shí)體。包括：·各類圖片，如普通照片、X光片、遙感圖片；·各類光學(xué)圖像，如電影、電視畫面；·客觀世界在人們心目中的有形想象以及外部描述，如繪畫、繪圖等。數(shù)字圖像：為了能用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行加工，需要把連續(xù)圖像在坐標(biāo)空間和性質(zhì)空間都離散化，這種離散化了的圖像是數(shù)字圖像。圖像中每個(gè)根本單元叫做圖像的元素，簡稱像素〔Pixel〕。數(shù)字圖像處理〔DigitalImageProcessing〕：是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)來合成、變換已有的數(shù)字圖像，從而產(chǎn)生一種新的效果，并把加工處理后的圖像重新輸出，這個(gè)過程稱為數(shù)字圖像處理。也稱之為計(jì)算機(jī)圖像處理〔ComputerImageProcessing〕。1.2圖像處理科學(xué)的意義1.圖像是人們從客觀世界獲取信息的重要來源·人類是通過感覺器官從客觀世界獲取信息的，即通過耳、目、口、鼻、手通過聽、看、味、嗅和接觸的方式獲取信息。在這些信息中，視覺信息占70％?！ひ曈X信息的特點(diǎn)是信息量大，傳播速度快，作用距離遠(yuǎn)，有心理和生理作用，加上大腦的思維和聯(lián)想，具有很強(qiáng)的判斷能力?！と说囊曈X十分完善，人眼靈敏度高，鑒別能力強(qiáng)，不僅可以區(qū)分景物，還能區(qū)分人的情緒。2.圖像信息處理是人類視覺延續(xù)的重要手段非可見光成像。如：γ射線、X射線、紫外線、紅外線、微波。利用圖像處理技術(shù)把這些不可見射線所成圖像加以處理并轉(zhuǎn)換成可見圖像，可對非人類習(xí)慣的那些圖像源進(jìn)行加工。3.圖像處理技術(shù)對國計(jì)民生有重大意義圖像處理技術(shù)開展到今天，許多技術(shù)已日益趨于成熟，應(yīng)用也越來越廣泛。它滲透到許多領(lǐng)域，如遙感、生物醫(yī)學(xué)、通信、工業(yè)、航空航天、軍事、平安保衛(wèi)等。1.3數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)1.圖像信息量大每個(gè)像素的灰度級至少要用6bit〔單色圖像〕來表示，一般采用8bit〔彩色圖像〕，高精度的可用12bit或16bit。一般分辨率的圖像像素為256×256、512×512256×256×8=64kB512×512×8=256kB高分辨率圖像像素可達(dá)1024×1024、2048×20481024×1024×8＝1MB2048×2048×8＝4MB如：X射線照片一般用64到256kB的數(shù)據(jù)量一幅遙感圖像3240×2340×4≈30Mb2.圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)一般來說涉及通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電視技術(shù)、電子技術(shù)，至于涉及到的數(shù)學(xué)、物理學(xué)等方面的根底知識就更多。3.圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)圖像理論是把通信中的一維問題推廣到二維空間上來研究的。通信研究的是一維時(shí)間信息，時(shí)間域和頻率域的問題。任何一個(gè)隨時(shí)間變化的波形都是由許多頻率不同、振幅不同的正弦波組合而成的。圖像研究的是二維空間信息，研究的是空間域和空間頻率域〔或變換域〕之間的關(guān)系。任何一幅平面圖像是由許多頻率、振幅不同的X-Y方向的空間頻率波相疊加而成。1.4數(shù)字圖像處理的主要方法把圖像看作是平面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對這一二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。主要有兩大類：·域處理法：包括梯度運(yùn)算，拉普拉斯算子運(yùn)算，平滑算子運(yùn)算和卷積運(yùn)算?！c(diǎn)處理法：包括灰度處理，面積、周長、體積、重心運(yùn)算等等。數(shù)字圖像處理的變換域處理方法是首先對圖像進(jìn)行正交變換，然后在施行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結(jié)果。包括濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等處理。1.5數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容完整的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)大體上可分為如下幾個(gè)方面：1.圖像的信息的獲取〔Imageinformationacquisition〕把一幅圖像轉(zhuǎn)換成適合輸入計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信號。需要兩個(gè)部件以獲取數(shù)字圖像：(1)物理設(shè)備，該設(shè)備對我們希望成像的物體發(fā)射的能量很敏感。(2)數(shù)字化器，是一種把物理感知裝置的輸出轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的設(shè)備。常見的圖像輸入設(shè)備有：掃描儀、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、圖像采集卡等2.圖像信息的存儲〔Imageinformationstorage〕主要有三類：〔1〕處理過程中使用的快速存儲器；·計(jì)算機(jī)內(nèi)存?！彺妫ǔ？纱鎯Χ喾鶊D像并可以視頻速度讀取。它可以允許對圖像進(jìn)行放大、縮小，以及垂直翻轉(zhuǎn)和水平翻轉(zhuǎn)。〔2〕用于比擬快的重新調(diào)用的在線或聯(lián)機(jī)存儲器；·磁盤，可存儲幾個(gè)Gbyte的數(shù)據(jù)；·磁光存儲器，可在51／4英寸的光片上存儲上Gbyte的數(shù)據(jù)；·光盤塔，一個(gè)光盤塔可放幾十個(gè)到幾百個(gè)光盤，利用機(jī)械裝置插入或從光盤驅(qū)動(dòng)器中抽取光盤。〔3〕不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)庫〔檔案庫〕存儲器?！ご艓?。長13英尺的磁帶可存儲近1Gbyte的數(shù)據(jù)，但儲藏壽命較短?！ひ淮螌憣掖巫x〔WORM〕光盤?？稍?2英寸的光盤上存儲6Gbyte數(shù)據(jù)，在14英寸的光盤上存儲10Gbyte數(shù)據(jù)，并易于儲藏。3.圖像信息的傳送〔Imageinformationtransmission〕可分為系統(tǒng)內(nèi)部傳送與遠(yuǎn)距離傳送：〔1〕內(nèi)部傳送：指在不同設(shè)備間交換圖像數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有許多用于局域通信的軟件和硬件以及各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。多采用DMA(DirectMemoryAccess)技術(shù)以解決速度問題。〔2〕外部遠(yuǎn)距離傳送：主要問題是圖像數(shù)據(jù)量大而傳輸通道比擬窄。這一狀況由于光纖和其他寬帶技術(shù)的開展，正在迅速得到改良。另一方面，解決這個(gè)問題需要依靠對圖像數(shù)據(jù)壓縮。圖像處理的最終目的是為人或機(jī)器提供一幅更便于解釋和識別的圖像。因此圖像的輸出也是圖像處理的重要內(nèi)容之一。主要分兩類：〔1〕硬拷貝〔記錄圖像〕。如激光打印機(jī)、膠片照相機(jī)、熱敏裝置、噴墨裝置和數(shù)字單元〔如CD-ROM〕等?！?〕軟拷貝。如CRT(CathodeRayTube)顯示、液晶顯示器〔LCD〕、場致發(fā)光顯示〔FED〕。5.數(shù)字圖像處理〔Digitalimageprocessing〕主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：〔1〕幾何處理〔GeometricalImageProcessing〕主要包括坐標(biāo)變換，圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，多個(gè)圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長、面積、體積計(jì)算等?！?〕算術(shù)處理〔ArithmeticProcessing〕主要對圖像施以＋、－、×、÷等運(yùn)算，雖然該處理主要針對像素點(diǎn)的處理，但非常有用，如醫(yī)學(xué)圖像的減影處理就有顯著的效果。3〕圖像增強(qiáng)〔ImageEnhancement〕就是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得到加強(qiáng)?！じ纳茍D像的視覺效果，提高圖像成分的清晰度；·使圖像變得更有利于計(jì)算機(jī)處理，便于進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)分或解釋。〔4〕圖像復(fù)原〔或恢復(fù)〕〔ImageRestoration〕就是盡可能地減少或者去除圖像在獲取過程中的降質(zhì)〔干擾和模糊〕，恢復(fù)被退化圖像的本來面貌，從而改善圖像質(zhì)量。關(guān)鍵是對每種退化〔圖像品質(zhì)下降〕建立一個(gè)合理的模型。5〕圖像重建〔ImageReconstruction〕是從數(shù)據(jù)到圖像的處理。即輸入的是某種數(shù)據(jù),而處理結(jié)果得到的是圖像。典型應(yīng)用有CT技術(shù)和三維重建技術(shù)。〔6〕圖像編碼〔ImageEncoding〕主要是利用圖像信號的統(tǒng)計(jì)特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特征對圖像信號進(jìn)行高效編碼，其目的是壓縮數(shù)據(jù)量，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾?！?〕圖像識別〔ImageRecognition〕利用計(jì)算機(jī)識別出圖像中的目標(biāo)并分類、用機(jī)器的智能代替人的智能。它所研究的領(lǐng)域十分廣泛，如，機(jī)械加工中零部件的識別、分類；從遙感圖片中分辨農(nóng)作物、森林、湖泊和軍事設(shè)施；從氣象觀測數(shù)據(jù)或氣象衛(wèi)星照片準(zhǔn)確預(yù)報(bào)天氣；從X光照片判斷是否發(fā)生腫瘤；從心電圖的波形判斷被檢查者是否患有心臟?。辉诮煌ㄖ行膶?shí)現(xiàn)交通管制、識別違章行駛的汽車及司機(jī)，等等。1.6數(shù)字圖像處理的起源與應(yīng)用數(shù)字圖像處理的起源：最早可追溯到20世紀(jì)20年代，借助打印設(shè)備進(jìn)行數(shù)字圖像的處理?；诠鈱W(xué)復(fù)原的技術(shù)，該技術(shù)在電報(bào)接收端用穿孔紙帶打出圖片。到1929年由早期的用5個(gè)灰度等級對圖像編碼，增加到15個(gè)等級。真正數(shù)字圖像處理技術(shù)的誕生可追溯到20世紀(jì)60年代早期。數(shù)字圖像處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代末和20世紀(jì)70年代初開始用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測和天文學(xué)等領(lǐng)域。數(shù)字圖像處理主要應(yīng)用于下面的幾個(gè)領(lǐng)域:〔1〕通訊按業(yè)務(wù)性能劃分可分為：電視播送、可視、會議電視、圖文電視、可視圖文以及電纜電視。按圖像變化性質(zhì)分可分為：靜止圖像和活動(dòng)圖像通信。〔2〕遙感航空遙感和衛(wèi)星遙感圖像都需要數(shù)字圖像處理技術(shù)的加工處理，并提取出有用的信息。主要用于土地測繪，資源調(diào)查，氣候監(jiān)測，農(nóng)作物估產(chǎn)，自然災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)，環(huán)境污染監(jiān)測，氣象衛(wèi)星云圖處理以及地面軍事目標(biāo)的識別?！?〕生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最成功的例子就X射線CT(X-rayComputedTomography)，20世紀(jì)70年代創(chuàng)造的計(jì)算機(jī)軸向斷層術(shù)〔CAT〕，簡稱計(jì)算機(jī)斷層?！?〕工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用從70年代起得到了迅速的開展，圖像處理技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在生產(chǎn)線中對產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測，如食品、水果質(zhì)量檢查，無損探傷，焊縫質(zhì)量或外表缺陷等等?！?〕軍事、公安等方面的應(yīng)用軍事目標(biāo)的偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)、自動(dòng)滅火器的控制及反偽裝；公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、手跡、人像等的處理和辨識；歷史文字和圖片檔案的修復(fù)和管理等?！?〕教學(xué)和科研領(lǐng)域如科學(xué)可視化技術(shù)，遠(yuǎn)程培訓(xùn)及教學(xué)也將大量使用圖像處理技術(shù)的成果。〔7〕電子商務(wù)如身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等。1.7數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的開展動(dòng)向需進(jìn)一步研究的問題：〔1〕在進(jìn)一步提高精度的同時(shí)著重解決處理速度問題?！?〕加強(qiáng)軟件研究、開發(fā)新的處理方法?！?〕加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作，促進(jìn)圖像處理技術(shù)的開展。〔4〕加強(qiáng)理論研究，逐步形成圖像處理科學(xué)自身的理論體系?！?〕圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。未來開展動(dòng)向大致可歸納為：〔1〕圖像處理的開展將圍繞HDTV的研制，開展實(shí)時(shí)圖像處理的理論及技術(shù)研究，向著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向開展?！?〕圖像、圖形相結(jié)合，朝著三維成像或多維成像的方向開展?！?〕硬件芯片研究?！?〕新理論與新算法研究。2－1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸通常用波特率度量，其定義為每秒中傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。通常的傳輸是以一個(gè)開始比特、一個(gè)字節(jié)〔8比特〕的信息和一個(gè)停止比特組成的包完成的?；谶@個(gè)概念答復(fù)以下問題：〔a〕用56K波特的調(diào)制解調(diào)器傳輸一幅1024×1024、256級灰度的圖像要花費(fèi)幾分鐘？〔b〕以７５０K波特［是典型的DSL〔數(shù)字用戶線〕連接的速度］傳輸要用多少時(shí)間？解：(a)傳輸數(shù)據(jù)包(包括起始比特和終止比特)為：N=n+m=10bits對于一幅1024×1024大小的圖像，其總的數(shù)據(jù)量為M=(1024)2×N，故以56K波特的速率傳輸所需時(shí)間為(b)以750K波特的速率傳輸所需時(shí)間為T=M/56000=(1024)2×(8+2)/750000=14s〔類似題目〕在串行通信中，常用波特率描述傳輸?shù)乃俾?，它被定義為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特?cái)?shù)。串行通信中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菐?，也稱字符。假設(shè)一幀數(shù)據(jù)由一個(gè)起始比特位、8個(gè)信息比特位和一個(gè)結(jié)束比特位構(gòu)成。根據(jù)以上概念，請問：〔1〕如果要利用一個(gè)波特率為56kbps〔1k=1000〕的信道來傳輸一幅大小為1024×1024、256級灰度的數(shù)字圖像需要多長時(shí)間？〔2〕如果是用波特率為750kbps的信道來傳輸上述圖像，所需時(shí)間又是多少？〔3〕如果要傳輸?shù)膱D像是512×512的真彩色圖像〔顏色數(shù)目是32bit〕，那么分別在上面兩種信道下傳輸，各需要多長時(shí)間？解答：〔1〕傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為1024×1024×8×(1+8+1)/8=10485760，那么在波特率為56kbps的信道上傳輸時(shí)，所需時(shí)間為10485760/56000=187.25秒?！?〕傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為1024×1024×8×(1+8+1)/8=10485760，那么在波特率為750kbps的信道上傳輸時(shí)，所需時(shí)間為10485760/750000=13.98秒=14s?！?〕傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為512×512×32×(1+8+1)/8=10485760。在波特率為56kbps的信道上傳輸時(shí)，所需時(shí)間為10485760/56000=187.25秒；在波特率為750kbps的信道上傳輸時(shí)，所需時(shí)間為10485760/750000=13.98秒。2．11兩個(gè)圖像子集S1和S2圖以下圖所示。對于V＝｛1｝，確定這兩個(gè)子集是〔a〕4-鄰接，〔b〕8-鄰接，還是〔c〕m鄰接的？解a)S1和S2不是4連接，因?yàn)閝不在N4(p)集中。(b)S1和S2是8連接，因?yàn)閝在N8(p)集中。(c)S1和S2是m連接，因?yàn)閝在集合ND(p)中，且N4(p)∩N4(q)沒有V值的像素２－３．考慮如下所示的圖像分割：〔ａ〕令V＝｛０，１｝并計(jì)算ｐ和ｑ間的４，８，ｍ通路的最短長度。如果在這兩點(diǎn)間不存在特殊通路，其解釋原因?！玻狻硨＝｛１，２｝重復(fù)上題。解:(1)在V＝{0,1}時(shí)，p和q之間通路的D4距離為∞，D8距離為4，Dm距離為5。(2)在V＝{1,2}時(shí)，p和q之間通路的D4距離為6，D8距離為4，Dm距離為6。解：(a)當(dāng)V={0,1}時(shí)，p和q之間不存在4鄰接路徑，因?yàn)椴煌瑫r(shí)存在從p到q像素的4毗鄰像素和具備V的值，情況如圖(a)所示。p不能到達(dá)q。8鄰接最短路徑如圖(b)所示，其最短長度為4。m鄰接路徑如圖(b)虛線箭頭所示，最短長度為5。這兩種最短長度路徑在此例中均具有唯一性。(b)當(dāng)V={1,2}時(shí)，最短的4鄰接通路的一種情況如圖(c)所示，其長度為6，另一種情況，其長度也為6；8鄰接通路的一種情況如圖(d)實(shí)線箭頭所示，其最短長度為4；m鄰接通路的一種情況如圖(d)虛線箭頭所示，其最短長度為6.試解釋為什么離散直方圖均衡技術(shù)一般不能得到平坦的直方圖？答：〔翻譯答案〕所有均衡直方圖是大規(guī)模的映射組件。獲得一個(gè)統(tǒng)一的直方圖要求對像素強(qiáng)度進(jìn)行重新分配，這樣使n/L像素組具有相同的強(qiáng)度，L是離散的強(qiáng)度水平。n=MN是輸入圖像的總像素。直方圖均衡方法沒有規(guī)定這類〔人工〕強(qiáng)度的再分配過程?！舶俣却鸢福骸秤捎陔x散圖像的直方圖也是離散的，其灰度累積分布函數(shù)是一個(gè)不減的階梯函數(shù)。如果映射后的圖像仍然能取到所有灰度級，那么不發(fā)生任何變化。如果映射的灰度級小于256，變換后的直方圖會有某些灰度級空缺。即調(diào)整后灰度級的概率根本不能取得相同的值，故產(chǎn)生的直方圖不完全平坦。分別應(yīng)用n=23、25和45的方形均值掩膜處理下面一幅圖像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)n=23、45時(shí)，處理后圖像中左下角的垂直豎條被模糊了，但是豎條與豎條之間的分割仍然很清楚。當(dāng)n=25時(shí)，豎條卻已經(jīng)融入了整幅圖像，盡管產(chǎn)生這幅圖像的掩膜比45小得多，請解釋這一現(xiàn)象。注：垂直線段是5個(gè)像素寬，100個(gè)像素高；它們的間隔是20個(gè)像素。3.22以下的三幅圖像是分別通過n=23,25和45的方形均值掩模處理后的模糊圖像。圖(a)和(c)中左下角的垂直豎條被模糊了，但豎條與豎條之間的分割仍然很清楚。但圖(b)中的豎條卻已經(jīng)融人了整幅圖像，盡管產(chǎn)生這幅圖像的掩模要比處理圖像(c)的小得多，請解釋這一現(xiàn)象。解：從圖可知,垂直線有5個(gè)像素寬,100像素高,他們的間隔是20像素。問題是相關(guān)的現(xiàn)象與水平之間的間隔線有關(guān),所以我們可以簡化問題,考慮一個(gè)單一的掃描行通過線的圖像。答復(fù)這個(gè)問題的關(guān)鍵在于實(shí)際之間的距離(無像素)開始的線條,下一個(gè)(其右面)是25個(gè)像素。考慮掃描線，如圖，同樣顯示是一個(gè)斷面25x25掩膜。掩膜反響包括的像素是平均的。我們注意到,當(dāng)一個(gè)像素掩膜移動(dòng)右面,它失去了左邊豎線的價(jià)值,可是它撿起一個(gè)相同的一個(gè)在右邊,所以反響不會改變。事實(shí)上,多少像素屬于垂直線和包含在掩膜并不會改變,無論在掩膜的任何地方(只要是包含在線內(nèi),而不是在邊緣附近線)。這一事實(shí)的線像素?cái)?shù)量低于掩膜并不會改變是由于特有的線條和分隔線之間的寬度的相當(dāng)于25像素。這個(gè)常數(shù)寬度的反響是沒有看到白色的差距在問題的聲明中圖像顯示的理由。注意這個(gè)常數(shù)不發(fā)生在23x23或45x45的掩膜,因?yàn)樗麄儾皇峭脚c線條寬度和將它們分開的距離。補(bǔ)充注意：在這張圖中還有明顯的邊界現(xiàn)象。這是因?yàn)闉榱耸固幚砗髨D像大小不變，在原始圖像的邊緣以外補(bǔ)0，經(jīng)處理后再去除添加區(qū)域的結(jié)果。而且濾波器越大邊界越寬。結(jié)論：空間均值處理是為得到感興趣物體的一個(gè)粗略的描述而模糊一幅圖像。較小物體與背景混合在一起，較大物體變得像“斑點(diǎn)”而易于檢測。而模板的大小由那些將融入背景中去的物體的尺寸決定。6－2.設(shè)一幅圖像的模糊是由于物體在x方向的勻加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)t=0時(shí)物體靜止，在t=0到t=T間物體加速度是x0(t)=at2/2，求轉(zhuǎn)移函數(shù)H(u,v)。討論勻速運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)所造成的模糊的不同特點(diǎn)。6－1.成像時(shí)由于長時(shí)間曝光受到大氣干擾而產(chǎn)生的圖像模糊可以用轉(zhuǎn)移函數(shù)H(u,v)=exp[－(u2+v2)/2σ2]表示。這噪聲可忽略，求恢復(fù)這類模糊的維納濾波器的方程。噪聲可忽略時(shí)，維納濾波器退化成理想的逆濾波器，所以答：這是一個(gè)簡單的插件問題。其目的是熟悉各種維納濾波器6－3.一位考古學(xué)家在作流通貨幣方面的研究。最近發(fā)現(xiàn)，有4個(gè)羅馬帝國時(shí)期的羅馬硬幣對它的研究可以起到?jīng)Q定性作用。它們被列在倫敦大英博物館的館藏目錄中，遺憾的是，他到達(dá)那里之后，被告知現(xiàn)在硬幣已經(jīng)被盜了，但博物館保存了一些照片。只是由于攝取照片時(shí)照相機(jī)的散焦，硬幣的照片是模糊的，無法看清上面小的標(biāo)記。用來拍攝圖像的原照相機(jī)一直能用，另外館內(nèi)還有同一時(shí)期的其他硬幣。你能否幫助教授恢復(fù)圖像，使他能看清這些標(biāo)記？請給出解決這一問題的過程。這個(gè)問題背后的根本思想是使用相機(jī)和代表硬幣反響動(dòng)力學(xué)的降解過程，利用這個(gè)結(jié)果對其進(jìn)行逆濾波器操作。主要步驟如下：1。選擇和喪失的硬幣大小和內(nèi)容盡可能接近的硬幣。選擇與喪失的硬幣照片有接近的紋理和亮度的背景2.建立攝影相機(jī)幾何圖像庫盡可能的接近類似喪失的硬幣的圖像。獲得一些測試的照片。簡化實(shí)驗(yàn)，獲得能夠給出類似測試圖片圖像的電視相機(jī)。這可以通過相機(jī)與圖像處理系統(tǒng)從而生成將在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的數(shù)字圖像。3。獲得每一個(gè)硬幣的圖像有不同的鏡頭設(shè)置。由此產(chǎn)生的圖像的角度，大小〔這個(gè)與背景區(qū)域有關(guān)〕方面與喪失的硬幣的模糊照片接近。4.在第三步中為每一個(gè)圖像的鏡頭設(shè)置是對喪失的硬幣信息圖像模糊處理的模型。每個(gè)這樣的設(shè)置，移動(dòng)硬幣及其背景并用一個(gè)規(guī)定背景下的小亮點(diǎn)來替代它，或者用另外的機(jī)制時(shí)期接近于一個(gè)光脈沖。數(shù)字話這個(gè)脈沖。這是模糊處理的變換功能叫傅里葉變換。5.數(shù)字化喪失硬幣的模糊照片得到它的傅里葉變換形式。每個(gè)硬幣有函數(shù)H〔u,v〕和G〔u，v〕描述。6.用維納濾波器得到一個(gè)近似的F〔u，v〕。7.對每個(gè)*F〔u，v〕進(jìn)行傅里葉反變換可以得出硬幣的恢復(fù)圖像。通常這樣的根本步驟都可以用來解決這樣的問題。6.18證明彩色圖像的補(bǔ)色的飽和度分量不能單獨(dú)地由輸入圖像的飽和度分量計(jì)算出來。我們看到,最根本的問題是許多不同的顏色有相同的飽和度值。在那里純紅、黃、綠、青色、藍(lán)色,洋紅都有一個(gè)飽和1。也就是說只要任何一個(gè)RGB組件是0,將產(chǎn)生一個(gè)飽和1?？紤]RGB顏色(1，0,0)和(0，，0),其代表紅色和綠色的映射。HSI顏色值分別為(0，1，0.33)和(0.33，1,0.2)?，F(xiàn)在RGB的初始補(bǔ)充值分別為(0、1,1)和，1),相應(yīng)的顏色是青和洋紅。他們的HSI值分別為，1，0.66)和(0.83,0.48,0.8)。因此為紅色,一個(gè)起始飽和度1取得的青色“補(bǔ)充”飽和度1,而為綠色,一個(gè)起始飽和度1取得洋紅“互補(bǔ)”飽和度。也就是說,起始同樣的飽和度值導(dǎo)致兩個(gè)不同的“互補(bǔ)”飽和度。飽和本身并不是足夠的信息計(jì)算飽和度補(bǔ)充顏色。6.22假定一個(gè)成像系統(tǒng)的監(jiān)視器和打印機(jī)沒有完美校準(zhǔn)。在該監(jiān)視器上看起來平衡的一幅圖像打印時(shí)出現(xiàn)了青色。描述可矯正這種不平衡的通用變換。答：我們就可以通過如下幾種方法減少黃色的比例(1)減少黃色、(2)增加藍(lán)色、(3)增加青色和洋紅、(4)減少紅色和綠色11.1(a)重新定義鏈碼的一個(gè)起始點(diǎn)，以便所得的數(shù)字序列形成一個(gè)最小整數(shù)值。請證明該編碼與邊界上的初始起點(diǎn)無關(guān)數(shù)字圖像一般是按固定間距的網(wǎng)格采集的，所以最簡單的鏈碼是順時(shí)針跟蹤邊界并賦給每兩個(gè)相鄰像素的連線一個(gè)方向值。問題的關(guān)鍵是要認(rèn)識到,在一個(gè)鏈碼中每個(gè)元素值是相對于它的前身的值。這個(gè)代碼的邊界,追蹤在一個(gè)一致的方式(例如,順時(shí)針)，是一種獨(dú)特的循環(huán)組編號。在不同的地點(diǎn)開始在這個(gè)設(shè)定不改變循環(huán)序列的結(jié)構(gòu)。選擇的最小整數(shù)的函數(shù)為出發(fā)點(diǎn)僅僅識別中同一點(diǎn)序列。即使出發(fā)點(diǎn)并非是獨(dú)一無二的,該方法仍然會給一個(gè)獨(dú)特的序列。例如,101010年有3個(gè)不同的序列的起點(diǎn),但他們都產(chǎn)生相同的最小整數(shù)010101。(b)求出鏈碼的一階差分答：4.求以下圖中目標(biāo)的形狀數(shù)和形狀數(shù)的階。鏈碼：微分碼303003011113形狀數(shù)003011113303階122.為什么一般情況下對離散圖像的直方圖均衡化并不能產(chǎn)生完全平坦的直方圖？【因?yàn)橥粋€(gè)灰度值的各個(gè)象素沒有理由變換到不同灰度級，所以數(shù)字圖像的直方圖均衡化的結(jié)果一般不能得到完全均勻分布的直方圖，只是近似均勻的直方圖?！?.設(shè)已用直方圖均衡化技術(shù)對一幅數(shù)字圖像進(jìn)行了增強(qiáng)，如再用這一方法對所得結(jié)果增強(qiáng)會不會改變其結(jié)果？【從原理上分析，直方圖均衡化所用的變換函數(shù)為原始直方圖的累積直方圖，均衡化后得到的增強(qiáng)圖像的累積直方圖除有些項(xiàng)合并外，其余項(xiàng)與原始圖像的累積直方圖相同。如果再次均衡化，所用的變換函數(shù)即為均衡化后得到的增強(qiáng)圖像的累積直方圖〔并且不會有新的合并項(xiàng)〕，所以不會改變其結(jié)果。】4.設(shè)工業(yè)檢測中工件的圖像受到零均值不相關(guān)噪聲的影響。如果圖像采集裝置每秒可采集30幅圖像，要采用圖像平均法將噪聲的均方差減少到1