第一章 引言一.填空题1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为_像素_。2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是_从图像到非图像的一种表示_，如图像测量等。3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是_从图像到图像的处理_，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是 虚拟图像_。5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像重建_的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。二.简答题1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的5种。 图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。图像的几何变换：改变图像的大小或形状。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。图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。2. 什么是图像识别与理解？图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。4. 简述数字图像处理的至少5种应用。 在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。在医学中，比如B超、CT机等方面。在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 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。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。第二章 图像的基本概念一.填空题1. 将在图像上单位长度所包含的采样点数称为_采样密度_。2. _采样频率_是指一秒钟内的采样次数。3. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和_离散图像_两大类。4. 图像因其表现方式的不同，可以分为_连续图像_和离散图像两大类。5. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为_二值图像_、灰度图像和彩色图像三类。8. BMP位图文件的结构包含了位图文件头、位图信息头、_位图颜色列表_和图像数据四个部分。10. 采样所获得的图像总像素的多少，通常称为_图像分辨率_。二.简答题1. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。2. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？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. 为什么非均匀量化多用于量化级数比较少的场合，而在量化级数比较多的场合不用？所谓非均匀量化，就是对图像中像素灰度值频繁出现的灰度值范围，量化间隔取小一些，而对那些灰度值较少出现的范围，量化间隔取大一些。这样，就可以在满足精度要求的情况下用较少的位来表示。因此，在需要以少的数据量来描述图像的场合，一般可以采用非均匀量化技术，以达到用尽量少的数据量使所描述的图像效果尽可能好。当允许量化级数较多时，均匀量化已经足够对图像的细节进行描述，采用非均匀量化的效果不明显，只能增加量化算法的复杂度，因此，在这种情况下，多采用均匀量化。4. 简述二值图像与彩色图像与灰度图像的区别。 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。三.应用题1. 设某个图像为： 请完成： 计算该图像的像素灰度分布。（3分） 大致画出该图像的灰度直方图。（2分） 对图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（5分）2. 设某个图像为： 请完成： 计算该图像的像素灰度分布。（3分） 大致画出该图像的灰度直方图。（2分） 对图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（5分）3. 设某个图像为： 请完成： 计算该图像的像素灰度分布。（3分） 大致画出该图像的灰度直方图。（2分） 对图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（5分）4. 设某个图像为： 请完成： 计算该图像的像素灰度分布。（3分） 大致画出该图像的灰度直方图。（2分） 对图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（5分）5. 设某个图像为： 请完成： 计算该图像的像素灰度分布。（3分） 大致画出该图像的灰度直方图。（2分） 对图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（5分）第三章 图像增强一.填空题1. 所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行_压缩_，将所关心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。2. 动态范围调整是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行压缩，将所关心部分的灰度级的变化范围_扩大_，由此达到改善画面效果的目的。3. 动态范围调整分为线性动态范围调整和_非线性动态范围调整_两种。5. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行_展宽_，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。7. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到_清晰图像_的目的。8. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像增强_的目的是将一幅图像中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。9. 我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化范围，即一幅图像中所描述的从最暗到最亮的变化范围称为_动态范围_。10. 灰级窗，是只将灰度值落在一定范围内的目标进行_对比度增强_，就好像开窗观察只落在视野内的目标内容一样。二.选择题1. 下面说法正确的是：（B ）A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高；D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。2. 伪彩色处理和假彩色处理是两种不同的色彩增强处理方法，说出下面属于伪彩色增强的处理？（ C ）A、将景象中的蓝天边为红色，绿草变为蓝色。B、用自然色复制多光谱的景象。C、将灰度图经频域高通/低通后的信号分别送入红/蓝颜色显示控制通道。D、将红、绿、蓝彩色信号分别送入蓝、红、绿颜色显示控制通道。3. 指出下面正确的说法：（ D ）A、基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。B、基于像素的图像增强方法是基于频域的图像增强方法的一种。C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。D、基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。4. 首先根据需要设计一个调色板，进而将灰度值作为调色板的索引值完成从灰度到彩色的映射。这种伪方法称为（ B ）A 、基于灰级窗的伪彩色方法 B、 基于灰度调色板的伪彩色方法 C、基于灰度变换的伪彩色方法 D 、基于区域分割的伪彩色方法5. 指出下面正确的说法：（ D ）基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。基于像素的图像增强方法是基于空域的图像增强方法的一种。基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。A、 B、 C、 D、6. 使用同态滤波方法进行图像增强时，不包含以下哪个过程（C ）A、通过对图像取对数，将图像模型中的入射分量与反射分量的乘积项分开。B、将对数图像通过傅里叶变换变到频域，在频域选择合适的滤波函数，进行减弱低频和加强高频的滤波。C、计算图像中各个灰度值的累计分布概率。D、对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。7. 指出下面正确的说法：（ B ）A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换。B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种。C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。D、基于空域的图像增强方法比基于频域的图像增强方法的增强效果好。8. 用表示图像亮度， 表示入射分量， 表示反射分量，则对一幅图像可以建模为：（ A ）A、 B、C、 D、9. 用表示图像亮度， 表示入射分量， 表示反射分量，则对一幅图像可以建模为 。该模型是以下哪种图像增强方法的基础？（ B ）A、对比度线性展宽方法B、同态滤波方法C、线性动态范围调整方法D、非线性动态范围调整方法