数字图像处理试题集

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。

解答: 1. 像素

2. 从图像到非图像的一种表示

3. 从图像到图像的处理

4. 虚拟图像

5. 图像重建

二.选择题 解答: 三.判断题 解答: 四.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4种。 图像数字化 图像增强

图像的几何变换 图像变换

图像识别与理解

2. 什么是图像识别与理解？

3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。

4. 简述数字图像处理的至少4种应用。

5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。

解答:

1. ①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。 ②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。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④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。 ⑤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. 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。

3. ①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。 ②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。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④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。

4. ①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。 ②在医学中，比如B超、CT机等方面。 ③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。 ④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。 ⑤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. 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。

五.应用题 解答:

第二章 图像的基本概念

一.填空题

1. 量化可以分为均匀量化和_____非均匀量化___________两大类。

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。

6. 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。

7. 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. 采样频率是指一秒钟内的采样____次数____________。

9. 量化可以分为_均匀量化_______________和非均匀量化两大类。

10. 采样所获得的图像总像素的多少，通常称为__图像分辨率______________。

解答:

1. 非均匀量化

2. 采样频率

3. 离散图像

4. 连续图像

5. 二值图像

6. 灰度图像

7. 彩色图像

8. 次数

9. 均匀量化

10. 图像分辨率

二.选择题

1. 一幅数字图像是：( B ) A、 一个观测系统。 B、一个有许多像素排列而成的实体。 C、一个2-D数组中的元素。 D、一个3-D空间的场景。

2. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：（ D ） A、 0 B、 255 C、 6 D、 8

3. 图象与灰度直方图间的对应关系是：（ B ） A、 一一对应 B、 多对一 C、 一对多 D、 都不对

4. 下列算法中属于局部处理的是：（ D ） A、 灰度线性变换 B、二值化 C、 傅立叶变换 D、 中值滤波

5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（B ） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB

6. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（ A ） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB

7. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，127]，则该图象的信息量为：（ C ） A、 0 B、 128 C、 7 D、 8

8. 对一幅100*100像元的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的

数据量为20000bit，则图象的压缩比为：（ C ） A、 2:1 B、 3:1 C、 4:1 D、 1:2

9. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象 的数据量为10000bit，则图象的压缩比为：（ B ） A、 2:1 B、 8:1 C、 4:1 D、 1:2

10. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图像的

数据量为40000bit，则图象的压缩比为：（ A ） A、 2:1 B、 3:1 C、 4:1 D、 1:2

解答: 1. B 2. D 3. B 4. D 5. B 6. A 7. C 8. C 9. B

10. A

三.判断题

1. 可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（ ）

2. 可以用f(x,y)来表示一个在3-D空间中的客观景物的投影。（ ）

3. 数字图像坐标系与直角坐标系一致。（ ）

4. 矩阵坐标系与直角坐标系一致。（ ）

5. 数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（ ）

6. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（ ）

7. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率不够高造成。（ ）

8. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数过多造成的。（ ）

9. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率过高造成。（ ）

10. 采样是空间离散化的过程。（ ）

解答: 1. T

2. T 3. F 4. F 5. T 6. T 7. F 8. F 9. F 10. T

四.简答题

1. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。

2. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？

3. 简述二值图像与彩色图像的区别。

4. 简述二值图像与灰度图像的区别。

5. 简述灰度图像与彩色图像的区别。

解答:

1. 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. 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. 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。 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。

4. 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。

5. 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。

五.应用题

1. 设某个图像为：

请完成： ①求该图像的灰度直方图。（3分） ②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）

2. 设某个图像为：

请完成： ①求该图像的灰度直方图。（3分） ②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）

3. 设某个图像为：

请完成：

①求该图像的灰度直方图。（3分）

②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）

4. 设某个图像为：

请完成： ①求该图像的灰度直方图。（3分） ②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）

5. 设某个图像为：

请完成： ①求该图像的灰度直方图。（3分） ②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）

解答: 1. 2. 3. 4. 5.

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______________两种。

4. 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和两种。

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。

6. 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。

解答: 1. 压缩

2. 扩大

3. 非线性动态范围调整

4. 线性动态范围调整

5. 展宽

6. 归并

7. 清晰图像

8. 图像增强

9. 动态范围

10. 对比度增强

二.选择题

1. 下面说法正确的是：（ ） 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？（ ） 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：（ ） 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（ ） 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：（ ） ①基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。 ②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。 ③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。 ④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、①② B、①③ C、③④ D、②④

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（ ） 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：（ ） 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：（ ） 9. 用

表示图像亮度，

表示入射分量，

表示反射分量，则对一幅

A、C、

B、 D、

图像可以建模为 。该模型是以下哪种图像增

强方法的基础？（ ） 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

10. 使用同态滤波方法进行图像增强时，以下处理顺序正确的是（ ） ①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。 ②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。 ③计算图像中各个灰度值的累计分布概率。 ④对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。 A①②④ B①④② C①②③ D①③②

解答: 1. B

2. C 3. D 4. B 5. D 6. C 7. B 8. A 9. B

10. A

三.判断题

1. 一幅图像经过直方图均衡化处理后，其对比度一定比原始图像的对比度提高。（ ）

2. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较集中的图像的处理效果比较明显。（ ）

3. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较均衡的图像的处理效果比较明显。（ ）

4. 借助对数形式的变换曲线可以达到非线性灰度动态范围的目的。（ ）

5. 借助对数形式的变换曲线可以达到线性灰度动态范围的目的。（ ）

解答: 1. F 2. T 3. F 4. T 5. F

四.简答题

解答: 五.应用题

1. 设某个图像为：

请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。

2. 设某个图像为：

请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。

3. 设某个图像为：

请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。

4. 设某个图像为：

请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。

5. 设某个图像为：

请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。

解答:

1. 2. 3. 4. 5.

第四章 图像几何变换

一.填空题

1. 图像的基本位置变换包括了图像的____平移____________、镜像及旋转。

2. 图像的基本位置变换包括了图像的平移、___镜像_____________及旋转。

3. 图像的基本位置变换包括了图像的平移、镜像及_____旋转___________。

4. 最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和______错切__________。

5. 最基本的图像形状变换包括了图像的__放大______________、缩小和错切。

6. 最基本的图像形状变换包括了图像的放大、__缩小______________和错切。

7. 图像经过平移处理后，图像的内容___不发生_____________变化。（填“发生”或“不发生” ）

8. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，____需要____________对许多未知的数据的 估计。（填“需要”或“不需要”）

9. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，___不需要_____________对许多未知的数据的 估计。（填“需要”或“不需要”）

10. 我们将平面景物在投影平面上的非垂直投影称为图像的___错切_____________，该处理会是

的图像中的图形产生扭变。

解答: 1. 平移

2. 镜像

3. 旋转

4. 错切

5. 放大

6. 缩小

7. 不发生

8. 需要

9. 不需要

10. 错切

二.选择题

1. 假设是原始图像的像素点坐标； 是使用公式对图

像F进行变换得到的新图像

的像素点坐标。该变换过程是（ ）

A、图像镜像 B、图像旋转 C、 图像放大 D、 图像缩小

2. 假设是原始图像的像素点坐标； 是对

图像F进行旋转变换后得到新图像式（ ）

的像素坐标。以下哪个是正确的图像旋转公

A 、 B、

C 、 D、

3. 假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N； 是使用公式

对图像F进行变换得到的新图像

的像素点坐标。该变换过程是（ ）

A、图像镜像 B、图像旋转 C、 图像放大 D、 图像缩小

4. 假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N； 是使用公

式对图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是

（ ）

A、图像放大 B、图像旋转 C、 图像镜像 D、 图像缩小

5. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（ ） A、图像的缩小只能按比例进行。 B、 利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，不需要计算出采样间隔。 C、图像的缩小只能按不比例进行。 D、 图像的缩小是从原始图像中选择合适的像素点，使图像缩小后可以尽量保持原有图

像的概貌特征不丢失

6. 关于图像放大处理，下列说法不正确的是（ ） A 、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。 B、 当放大的倍数比较大时，使用基于像素放大原理的图像放大方法会导致马赛克现象 。 C、 对于因放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题 ，可以采用双线性插值方法可以用来解决。 D 、图像的放大不会引起图像的畸变。

7. 关于图像放大处理，下列说法正确的是（ ） A、 从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。 B 、图像的放大处理不需要对未知数据进行估计。 C、 图像的放大只能按比例进行。 D、 图像的放大不会引起图像的畸变。

8. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（ ） A 、图像的缩小只能按比例进行。 B、 利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，需要计算出采样间隔。 C、 图像的缩小只能按不比例进行。 D、 从信息处理的角度看，图像缩小与图像放大的含义一样，都需要对未知的数据进行 估计。

9. 关于图像的插值，下列说法不正确的是（ ） A、对于因图像放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问

题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。 B、在使用双线性插值进行图像放大时，所有的像素的计算都不会用到单线性插值法。 C、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用均值插值法来填充。 D、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用邻近插值法来填充。

10. 中值滤波器可以：（ ） A、消除孤立噪声； B、检测出边缘； C、进行模糊图像恢复； D、模糊图像细节。

解答: 1. B 2. A 3. A 4. C 5. D 6. D 7. A 8. B 9. B

10. A

三.判断题 解答: 四.简答题

1. 简述直角坐标系中图像旋转的过程。

2. 如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？

3. 举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。

4. 举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。

5. 什么是仿射变换？用矩阵形式如何表示仿射变换？

解答:

1. （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。 （2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。 （3）计算行、列坐标的平移量。

（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。 （5）对于空穴问题，进行填充。

2. （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。 （2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。(该点参见简答题3和简

答题4)

3. 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。 例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.

4. 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f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。 即：f23=(f22+f24+f13+f33)/4.

5. （1）参见课本70页。 （2）参见课本71页式（4.21）

五.应用题

1. 设某个图像为：

请写出该图像的水平镜像结果。

2. 设某个图像为：

请写出该图像的垂直镜像结果。

3. 设某个图像为：

请写出该图像的水平镜像结果。

4. 设某个图像为：

请写出该图像的垂直镜像结果。

5. 设某个图像为：

请写出该图像的垂直镜像结果。

6. 设某个图像为：

请写出该图像的垂直镜像结果。

7. 设某个图像为：

请写出该图像的水平镜像结果。

8. 设某个图像为：

请写出该图像的垂直镜像结果。 9. 设某个图像为：

请写出该图像的水平镜像结果。

10.

设某个图像为：

请写出该图像的水平镜像结果。

解答: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

第五章 图像噪声的抑制

一.填空题

1. 两种典型的图像噪声是： _____椒盐噪声___________和高斯噪声。

2. 两种典型的图像噪声是： 椒盐噪声和_________高斯噪声_______。

3. 椒盐噪声的____幅值____________基本相同，而噪声出现的位置是随机的。

4. 椒盐噪声的幅值基本相同，而噪声出现的__位置______________是随机的。

5. 图像上每一点都存在噪声，但是噪声的_____幅值___________是随机分布的，这类噪声称为

高斯噪声。

6. 均值滤波方法对_____高斯______噪声的抑制效果较好。（填“高斯”或“椒盐”）

7. 中值滤波方法对__椒盐_________噪声的抑制效果较好。（填“高斯”或“椒盐”）

8. 频谱均匀分布的噪声被称为__白噪声______________。

9. 图像噪声可以理解为妨碍人的视觉感知，或妨碍系统传感器对所接收图像源信息进行理 解或分析的各种因素，也可以理解为真实信号与理想信号之间存在的_______偏差______。

10. __图像噪声______________可以理解为妨碍人的视觉感知，或妨碍系统传感器对所接收图像源信

息进行理解或分析的各种因素，也可以理解为真实信号与理想信号之间存在的偏差。

解答:

1. 椒盐噪声

2. 高斯噪声

3. 幅值 4. 位置

5. 幅值

6. 高斯

7. 椒盐

8. 白噪声

9. 偏差

10. 图像噪声

二.选择题 解答: 三.判断题 解答: 四.简答题

1. 均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。

2. 简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。

3. 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。

4. 使用中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？

5. 使用均值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？

解答:

1. 均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其 周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。 均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好。 原因：高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为正态分布的均值为0， 所以均值滤波可以消除噪声。

2. 均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其 周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。 均值滤波器对椒盐噪声的滤波结果不好。 原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点 。因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能很好地去除噪声点。

3. 中值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其 周围的邻近像素。取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值，就可以达 到滤除噪声的目的。 中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果较好。 原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点 。使用中值滤波时，被污染的点一般不处于中值的位置，即选择适当的点来替代污染点的值 ，所以处理效果好。

4. 中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果较好，对高斯噪声的处理效果不好。 中值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其 周围的邻近像素。取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值，就可以达 到滤除噪声的目的。 原因：椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有干净点也有污染点 。使用中值滤波时，被污染的点一般不处于中值的位置，即选择适当的点来替代污染点的值 ，所以处理效果好。高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。找不到干净的点 来替代被污染的点，故处理效果不好。

5. 均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好，对椒盐噪声的滤波结果不好。 均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其 周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。 原因: 高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为正态分布的均值为0， 所以均值滤波可以消除噪声。椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置上，图像中有 干净点也有污染点。因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能很好地去除噪声点。

五.应用题 1.

设图像为：

请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

2. 设图像为：

请使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。

3. 设图像为：

请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

4. 设图像为：

请使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。

5. 设图像为：

分别使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

6. 设图像为：

分别使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。

7. 设图像为：

请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

8.

设图像为：

请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

9.

设图像为：

请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

10. 设图像为：

请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。

解答: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10.

第六章 图像的锐化处理

一.填空题

1. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。垂直方向的微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子” ）

2. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。Roberts交叉微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子” ）

3. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。Sobel微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）

4. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。Priwitt微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）

5. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。垂直方向的微分算子属于Laplacian微分算子属于________________。（填“一阶微分算子 ”或“二阶微分算子”）

6. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。Wallis微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）

7. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测 。水平方向的微分算子属于________________。（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子” ）

8. 图像微分______________了边缘和其他突变的信息。（填“增强”或“削弱”）

9. 图像微分______________了灰度变化缓慢的信息。（填“增强”或“削弱”）

10. 图像微分算子______________用在边缘检测中。（填“能”或“不能”）

解答:

1. 一阶微分算子

2. 一阶微分算子

3. 一阶微分算子

4. 一阶微分算子

5. 二阶微分算子

6. 二阶微分算子

7. 一阶微分算子 8. 增强

9. 削弱

10. 能

二.选择题 解答: 三.判断题 解答: 四.简答题

1. 图像中的细节特征大致有哪些？一般细节反映在图像中的什么地方？

2. 一阶微分算子与二阶微分算子在提取图像的细节信息时，有什么异同？

3. 简述水平方向的微分算子的作用模板和处理过程。

4. 简述垂直方向的微分算子的作用模板和处理过程。

5. 已知Laplacian微分算子的作用模板为：，请写出两种变形的Laplacian

算子。

解答:

1. 图像的细节是指画面中的灰度变化情况，包含了图像的孤立点、细线、画面突变等。孤 立点大都是图像的噪声点，画面突变一般体现在目标物的边缘灰度部分。

2. 一阶微分算子获得的边界是比较粗略的边界，反映的边界信息较少，但是所反映的边界 比较清晰；二阶微分算子获得的边界是比较细致的边界。反映的边界信息包括了许多的细节 信息，但是所反映的边界不是太清晰。

3. 参见课本105-106页。

4. 参见课本107-108页

5. 参见课本114页，式（6.19）。

五.应用题

1. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Sobel算子的作用模板为：

。

设图像为：

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Sobel算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

2. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Laplacian算子的作用模板

为：

设图像为：

。

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Laplacian算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

3. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Sobel算子的作用模板为：

。

设图像为：

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Sobel算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

4. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Laplacian算子的作用模板

为：

设图像为：

。

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Laplacian算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

5. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Sobel算子的作用模板为：

。

设图像为：

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Sobel算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

6. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Laplacian算子的作用模板

为：

设图像为：

。

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Laplacian算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

7. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Sobel算子的作用模板为：

。

设图像为：

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分）

②用Sobel算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

8. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Laplacian算子的作用模板

为：

设图像为：

。

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Laplacian算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

9. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Sobel算子的作用模板为：

。

设图像为：

请完成：

①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（4分） ②用Sobel算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果。（6分）

10. 已知Roberts算子的作用模板为： ，Laplacian算子的作用模板

为：

设图像为：

。

请完成： ①用Roberts算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果（4分） ②用Laplacian算子对其进行锐化，写出锐化过程和结果（6分）

解答: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

第七章 图像分割

一.填空题

1. 依照分割时所依据的图像特性不同，图像分割方法大致可以分为______________、边界 分割方法和区域提取方法三大类。

2. 依照分割时所依据的图像特性不同，图像分割方法大致可以分为阈值方法、___________ _____和区域提取方法三大类。

3. 依照分割时所依据的图像特性不同，图像分割方法大致可以分为阈值方法、边界分割方 法和________________三大类。

4. 基于图像灰度分布的阈值方法包含很多种算法，其中，p-参数法是针对预先已知图像中_ _______________的情况下，所采用的一种简单有效的方法。

5. _________是信息论中对不确定性的度量，是对数据中所包含信息量大小的度量。

6. 所谓聚类方法，是采用模式识别中的聚类思想，以____________保持最大相似性以及类

间保持最大距离为目标，通过迭代优化获得最佳的图像分割阈值。

7. 所谓聚类方法，是采用模式识别中的聚类思想，以类内保持最大相似性以及___________ 保持最大距离为目标，通过迭代优化获得最佳的图像分割阈值。

8. 所谓聚类方法，是采用模式识别中的聚类思想，以类内保持最大相似性以及类间保持最 大距离为目标，通过________________获得最佳的图像分割阈值。

9. 基于图像灰度分布的阈值方法包含很多种算法，其中，________________是针对预先已 知图像中目标物所占比例的情况下，所采用的一种简单有效的方法。

10. 熵是信息论中对不确定性的度量，是对数据中所包含________________大小的度量。

解答:

1. 阈值方法

2. 边界分割方法

3. 区域提取方法

4. 目标物所占比例 5. 熵

6. 类内

7. 类间

8. 迭代优化

9. p-参数法

10. 信息量

二.选择题

1. 以下图像分割方法中，不属于基于图像灰度分布的阈值方法的是（ ） A、 类间最大距离法 B、 最大类间、内方差比法 C、 p-参数法 D、 区域生长法

2. 以下图像分割方法中，属于基于图像灰度分布的阈值方法的是（ ） A、 区域合并、分裂法 B、 最大类间、内方差比法 C、 已知形状的曲线检测 D、 区域生长法

3. 关于进行图像分割时使用的最大类间、类内方差比法，下列说法正确的是（ ）

A、 选择的阈值使得两类数据间的方差越小越好。

B、 选择的阈值使得同一类的数据之间的方差越大越好。 C、 使用类间、类内方差比作为选择阈值的评价参数。 D、 使用类内、类间方差比作为选择阈值的评价参数。

4. 关于最大类间、类内方差比法，下列说法正确的是（ ） A、 选择的阈值使得两类数据间的方差越小越好。 B、 选择的阈值使得同一类的数据之间的方差越大越好。 C、 选择的阈值使得两类数据间的方差越小越好，同时同一类的数据之间的方差越大越 好。 D、 选择的阈值使得两类数据间的方差越大越好，同时同一类的数据之间的方差越小越 好。

5. 使用类间最大距离法进行图像分割时，下列步骤正确的是（ ）

①计算相对距离度量值。

②给定一个初始阈值，将图像分成目标和背景两类。 ③分别计算出两类的灰度均值。

④选择最佳的阈值，使得图像按照该阈值分成两类后，相对距离度量值达到最大。 A、①②③④ B、②①③④ C、②③①④ D、①③②④

解答: 1. D 2. B 3. C 4. D 5. C

三.判断题

1. 阈值方法的核心是阈值的确定。（ ）

2. 类间最大距离法的设计思想是：在某个适当的阈值下，图像分割后的前景目标与背景两 个类之间的差异最小为最佳分割。（ ）

3. 类间最大距离法的设计思想是：在某个适当的阈值下，图像分割后的前景目标与背景两 个类之间的差异最大为最佳分割。（ ）

4. 二维熵方法的设计思想是：采用二维熵来度量像素以及其邻域像素中像素之间的信息相 关性，当空间相关信息量最小时，认为是最佳阈值。（ ）

5. 二维熵方法的设计思想是：采用二维熵来度量像素以及其邻域像素中像素之间的信息相 关性，当空间相关信息量最大时，认为是最佳阈值。（ ）

6. 区域生长方法的实现有三个关键点：种子点的选取；生长准则的确定；区域生长停止的 条件。（ ）

7. 区域生长方法中选取的种子点只能是单个像素。（ ）

8. 在使用区域合并、分裂方法进行图像分割时，不需要用到每个子块的属性。（ ）

9. 基于图像灰度空间分布的阈值方法不需要考虑像素与像素之间的相关性。（ ）

10. 基于图像灰度空间分布的阈值方法除了考虑当前像素本身的灰度值外，还需要考虑其与 邻近像素之间的关系。（ ）

解答: 1. T 2. F 3. T 4. F 5. T 6. T 7. F 8. F 9. F 10. T

四.简答题 解答: 五.应用题 解答:

第八章 二值图像处理

一.填空题

1. 如果当前点像素值为1，其四近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的 通路，称之为________________。

2. 如果当前点像素值为1，其八近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为存在两点间的 通路，称之为________________。

3. 开运算是使用同一个结构元素对图像先__________再进行膨胀的运算。

4. 在对二值图像进行分析时，我们将相互连接在一起的像素值全部为1的像素点的集合称为

一个________。

5. 开运算是使用同一个结构元素对图像先腐蚀再进行___________的运算。

6. 闭运算是使用同一个结构元素对图像先___________再进行腐蚀的运算。

7. 形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。其中，___________通常在去除小颗粒以及消 除目标物之间的粘连是非常有效的。

8. 形态学处理中最基本的运算是腐蚀与膨胀。其中，___________通常用以填补目标物中存 在的某些空洞。

9. 在对二值图像进行分析时，通常用________________表示二值图像中连通域的个数减去 孔的个数。

10. 闭运算是使用同一个结构元素对图像先膨胀再进行___________的运算。

解答: 1. 四连接

2. 八连接

3. 腐蚀

4. 连通域

5. 膨胀

6. 膨胀

7. 腐蚀

8. 膨胀

9. 欧拉数

10. 腐蚀

二.选择题 解答: 三.判断题

1. 贴标签处理是对二值图像的每个不同的连通域进行不同的编号，来区分不同的连通域。 （ ）

2. 膨胀运算可以理解为对图像的补集进行腐蚀处理。（ ）

3. 膨胀是一种消除边界点，使边界向内收缩的过程。（ ）

4. 膨胀是将与目标区域接触的背景点合并到该目标物中，使目标边界向外扩张的处理。（ ）

5. 经过细线化之后，图像中所有线条的幅度均为一个像素。（ ）

6. 可以用圆形度来表示二值图像中的各个连通域的形状与圆形的相似程度。（ ）

7. 可以用矩形度来表示二值图像中的各个连通域的形状与矩形的相似程度。（ ）

8. 在连通域中的点，按照其是否与背景相邻接，可以分为内部点和外部点。（ ）

9. 在连通域中的点，按照其是否与背景相邻接，可以分为内部点和边界点。（ ）

10. 在对二值图像进行分析时，将没有孔的连通域称为单连通。（ ）

解答: 1. T 2. T 3. F 4. T 5. T 6. T 7. T

8. F 9. T 10. T

四.简答题

1. 写出腐蚀运算的处理过程。

2. 写出膨胀运算的处理过程。

3. 举例说明腐蚀运算的处理步骤。

4. 举例说明膨胀运算的处理步骤。

5. 在二值图像中的几何特征测量中，面积是如何定义的？请举例说明其计算方法。

解答:

1. 腐蚀运算的处理过程为： 1）扫描原图，找到第一个像素值为1的目标点； 2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点； 3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否全部为1： 如果是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为1； 如果不是，则腐蚀后图像中的相同位置上的像素值为0； 4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。

2. 膨胀运算的处理过程为： 1）扫描原图，找到第一个像素值为0的背景点； 2）将预先设定好形状以及原点位置的结构元素的原点移到该点； 3）判断该结构元素所覆盖的像素值是否存在为1的目标点： 如果是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为1； 如果不是，则膨胀后图像中的相同位置上的像素值为0； 4）重复2）和3），直到所有原图中像素处理完成。

3. 参见课本155-156页。

4. 参见课本157-158页。

5. 参见课本151页。

五.应用题 解答:

第九章 彩色图像处理

一.填空题

1. HSV表色系由________________、饱和度和亮度三属性组成。

2. HSV表色系由色调、________________和亮度三属性组成。

3. HSV表色系由色调、饱和度和________________三属性组成。

4. 饱和度与一定色调的纯度有关，饱和度________________的颜色看起来越鲜艳。（填“ 越大”或“越小”）

5. 在YUV表色系中，Y表示亮度，U表示蓝色与亮度的色差，V表示________与亮度的色差。

6. 人在区分颜色时常用三种基本特征量，它们是：辉度、色调和________________。

7. 人在区分颜色时常用的三种基本特征量为辉度、色调和饱和度。其中，____________是 与混合光谱中主要光波长相联系的，表示了感官上感受到的不同的颜色。

8. 人在区分颜色时常用的三种基本特征量为辉度、色调和饱和度。其中，____________与 一定色调的纯度有关，饱和度越大的颜色看起来越鲜艳。

9. 国际照明委员会于1931年规定了三种基本色的波长，并将其称为三基色，它们分别是红 色、蓝色和________________。

10. 人在区分颜色时常用三种基本特征量，它们是：辉度、_____________和饱和度。

解答: 1. 色调

2. 饱和度

3. 亮度 4. 越大

5. 红色

6. 饱和度

7. 色调

8. 饱和度

9. 绿色

10. 色调

二.选择题

1. 以下选项中，不属于表色系的是：（ ） A、 RGB B、 DCT C、 CMYK D、 HSI

2. 关于RGB 表色系，以下说法不正确的是的（ ） A、RGB表色系是减色系统。 B、RGB 表色系的三基色中包含红色。 C、若某个像素点的值是（0，255，0），则表示该颜色中只含绿色。 D、若某个像素点的值是（255，255，255），则表示该颜色为白色。

3. HSI 表色系的三属性包含：（ ） ①色调 ②色饱和度 ③亮度 ④色度 A、①②③ B、①②④ C、②③④ D、①③④

4. 关于YUV表色系，以下说法不正确的是：（ ） A、YUV表色系常用于多媒体技术中。 B、YUV色系与RGB色系可以相互转换。 C、YUV 色系不包含亮度信号。 D、YUV 表色系包含一个亮度信号和两个色差信号。

5. CMYK表色系的三基色包含：（ ） ①青色②黑色③黄色④品红色 A、①②③ B、①②④ C、②③④ D、①③④

6. 下面哪个彩色空间最接近人视觉系统的特点（ ） A 、RGB空间 B、CMY空间 C、CIE XYZ空间 D、HSI空间

7. 以下选项中，属于表色系的是：（ ） A 、CIE XYZ B、 FFT C、 DCT D、 Sobel

8. 关于CMYK表色系，以下说法正确的是（ ） A、 CMYK表色系是减色系统。 B、 CMYK表色系的三基色中包含黑色。 C、 CMYK表色系的三基色中包含红色。 D、 CMYK表色系的三基色中包含绿色。

9. 关于HSI表色系，以下说法不正确的是（ ） A、HSI表色系的三属性中包含色调。 B、HSI表色系的三属性中包含色度。 C、HSI表色系的三属性中包含饱和度。 D、HSI表色系的三属性中包含亮度。

10. 关于RGB色系下的彩色图像，下列说法正确的是：（ ） A、彩色图像的红色分量、绿色分量、蓝色分量都是灰度图像。 B、该彩色图像的红色分量是彩色图像。 C、若某个像素点的值是（0，255，0），则表示该颜色中只含红色。 D、若某个像素点的值是（255，255，255），则表示该颜色为黑色。

解答: 1. B 2. A 3. A 4. C 5. D 6. D 7. A 8. A 9. B

10. A

三.判断题

1. 在RGB空间中，若某个像素点的值是（0，0，0），则表示该颜色为白色。（ ）

2. 在RGB空间中，若某个像素点的值是（0，0，255），则表示该颜色为蓝色。（ ）

3. RGB表色系具有亮度信息与色度信息相分离的特点。（ ）

4. YCbCr表色系具有亮度信息与色度信息相分离的特点。（ ）

5. 白平衡方法比最大颜色值平衡方法更适合于处理两种情况：一是图像中白色的点不存在 ，二是白色的点只占画面总像素的很少比例。（ ）

解答: 1. F

2. T 3. F 4. T 5. F

四.简答题

1. 为什么YUV表色系适用于彩色电视的颜色表示？

2. 简述白平衡方法的主要原理。

3. 为什么使用白平衡方法可以达到彩色平衡的目的？

4. YUV表色系的优点是什么？

5. 使用白平衡方法进行彩色平衡的主要思想是什么？

解答:

1. 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。

2. 白平衡方法的主要原理是：如果原始场景中的某些像素点应该是白色的（R=G=B=255）， 但是由于所获取的图像中的相应像素点存在色偏，这些点的R,G,B三个分量的值不再保持相同

，通过调整这三个颜色分量的值，使之达到平衡，由此获得对整幅图像的彩色平衡影射关系 ，通过该映射关系对整幅图像进行处理，由此达到彩色平衡的目的。 3.

4. YUV表色系的有点体现在以下2个方面：（1）亮度信号与色度信号相互独立，由Y信号构 成的灰度图像与用U、V信号构成的两外两幅单色图是相互独立的。可以对这些单色图单独进

行编码。（2）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。 5.

五.应用题 解答:

第十章 图像变换

一.填空题

1. 所谓的图像变换，是指将图像信号从________________变换到另外的域上进行分析的手 段。

2. 图像变换包括了图像的频域变换、图像的时频域变换以及其他正交变换等，其中_______ ______变换属于频域变换。

3. 图像变换包括了图像的频域变换、图像的时频域变换以及其他正交变换等，其中_______ _____变换属于时频域变换。

4. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，________________是指通过一种数学映 射的手段，将空域的图像信息转换到如频域、时频域等空间上进行分析的数学手段。

5. 将一个函数通过正交分解映射到正交函数空间的数学变换称为________________。 解答: 1. 空域

2. 傅里叶 3. 小波

4. 图像变换

5. 正交变换

二.选择题

1. 下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。这

是如何处理得到的？（ ）

A、傅里叶变换 B、小波变换 C、离散余弦变换 D、沃尔什变换

2. 下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。这

是如何处理得到的？（ ）

A、 图像锐化 B、图像去噪 C、图像对比度增强 D、亮度减弱

3. 下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。这

是如何处理得到的？（ ）

A、图像锐化 B、图像去噪 C、图像亮度减弱 D、图像对比度增强

4. 下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。这

是如何处理得到的？（ ）

A、图像亮度减弱 B、边缘检测 C、图像对比度减弱 D、图像对比度增强

5. 下图1是一幅标准测试图像Lena图，对图像进行处理后，形成的结果图像如图2所示。这

是如何处理得到的？（ ）

A、图像锐化 B、边缘检测 C、图像亮度减弱 D、 图像对比度减弱

解答: 1. B 2. D 3. B 4. B 5. A

三.判断题

1. 傅里叶变换可以用在图像的卷积运算中，主要原因是：空域上的卷积对应其在频域上的 点乘。（ ）

2. 傅里叶变换可以用在图像压缩中。（ ）

3. 一幅图像进行一次小波变换后，概貌信息大都集中在高频图像子块中。（ ）

4. 一幅图像经过1次小波变换后，可以得到4个子块图像。（ ）

5. 一幅图像进行一次小波变换后，细节信息大都集中在高频图像子块中。（ ）

6. 离散余弦变换是图像处理中常用的正交变换。（ ）

7. 傅里叶变换的所写是FTT。（ ）

8. 一幅图像经过2次小波变换后，可以得到8个子块图像。（ ）

9. 一幅图像进行一次小波变换后，概貌信息大都集中在低频图像子块中。（ ）

10. 一幅图像进行一次小波变换后，细节信息大都集中在低频图像子块中。（ ）

解答: 1. T 2. T 3. F 4. T 5. T 6. T 7. F 8. F 9. T 10. F

四.简答题

1. 请简述快速傅里叶变换的原理。

2. 简述至少2种傅里叶变换在图像处理中的应用。

3. 傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的高通滤波中的应用原理。

4. 傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的低通滤波中的应用原理。

5. 小波变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的压缩中的应用原理。

解答:

1. 傅里叶变换是复杂的连加运算，计算时间代价很大。快速傅里叶变换的核心思想是，将 原函数分解成一个奇数项和一个偶数项加权和，然后对所分解的奇数项和偶数项再分别分解 成其中的奇数项和偶数项的加权和。这样，通过不断重复两项的加权和来完成原有傅里叶变 换的复杂运算，达到较少计算时间代价的目的。 2.

3. 图像经过傅里叶变换后，景物的概貌部分集中在低频区段，景物的细节部分集中在高频 区段，可以通过图像的高通滤波将图像中景物的细节提取出来。具体做法是，将傅里叶变换 得到频谱图的低频部分强制为0，而将高频部分的信息保持不变，就相当于使用一个只保持高

频部分信息不变，而低频信息被完全抑制的高通滤波器作用在原始图像上。将经过这样处理 后的频谱进行傅里叶逆变换，就可以得到图像的细节部分。

4. 图像经过傅里叶变换后，景物的概貌部分集中在低频区段，景物的细节部分集中在高频 区段，可以通过图像的高通滤波将图像中景物的概貌提取出来。具体做法是，将傅里叶变换 得到频谱图的高频部分强制为0，而将低频部分的信息保持不变，就相当于使用一个只保持低

频部分信息不变，而高频信息被完全抑制的低通滤波器作用在原始图像上。将经过这样处理 后的频谱进行傅里叶逆变换，就可以得到图像的概貌部分。

5. 一幅图像经过一次小波变换之后，概貌信息大多集中在低频部分，而其余部分只有微弱 的细节信息。为此，如果只保留占总数据量1/4的低频部分，对其余三个部分的系数不存储或

传输，在解压时，这三个子块的系数以0来代替，则就可以省略图像部分细节信息，而画面的

效果跟原始图像差别不是很大。这样，就可以得到图像压缩的目的。

五.应用题 解答:

第十一章 图像压缩编码

一.填空题

1. 图像编码是通过改变图像的描述方式，将数据中的__冗余______________去除，由此达到压缩数据量的目的。

2. ____图像编码____________是通过改变图像的描述方式，将数据中的冗余去除，由此达到压缩数据量的目的。

3. 按照压缩后的数据是否能够完全重构来分，图像的压缩算法分成无损压缩算法和有损压 缩算法两种。其中行程编码属于_____无损压缩_______算法。

4. 按照压缩后的数据是否能够完全重构来分，图像的压缩算法分成无损压缩算法和有损压 缩算法两种。其中霍夫曼编码属于____无损压缩____________算法。

5. 按照压缩后的数据是否能够完全重构来分，图像的压缩算法分成无损压缩算法和有损压 缩算法两种。其中DCT变换编码属于_____有损压缩___________算法。

6. 每种不同的压缩编码方法都有其不同的特点。将若干种编码方法结合在一起，由此来达 到更高的压缩率，这种编码方式称为____混合压缩编码____________。

7. 像素冗余是由像素之间的_____内在相关性___________所导致的冗余。

8. 我们将由像素之间的内在相关性所导致的冗余称为____像素冗余____________。

9. 所谓的数据冗余，就是如果在减少一定数据量时，_不会______________引起产生歧义的数据

丢失，也就是说描述信息的数据量中存在多余的部分。（填“会”或者“不会”）

10. 行程编码也称为游程编码，是一种_____无失真___________的压缩编码方法。（填“失真”或 “无失真”）

解答: 1. 冗余

2. 图像编码

3. 无损压缩算法

4. 无损压缩算法

5. 有损压缩算法

6. 混合压缩编码

7. 内在相关性

8. 像素冗余

9. 不会

10. 无失真

二.选择题

1. 以下属于无损压缩编码的是：（ A ） ①一维行程编码 ②二维行程编码 ③霍夫曼编码 ④DCT 变换编码 A、①② B、①④ C、②④ D、③④

2. 如果一个图像的灰度级编码使用了多于实际需要的编码符号，就称图像中包含了：（ A） A、编码冗余 B、像素间冗余 C、心理视觉冗余 D、计算冗余

3. 以下属于无损压缩编码的是：（ B ） ① 一维行程编码 ②二维行程编码 ③LZW编码 ④DCT 变换编码

A、①④ B、①③ C、②④ D、③④

4. 以下属于有损压缩编码的是：（ D ） A、行程编码 B、 LZW编码 C、霍夫曼编码 D、 DCT 变换编码

5. 以下属于无损压缩编码的是：（ C ） ① LZW编码 ②二维行程编码 ③霍夫曼编码 ④DCT 变换编码 A、①④ B、②④ C、②③ D、③④

6. 下列哪一个压缩标准用于压缩静止图像。（ A） A、JPEG B、MPEG C、H.261 D、以上均不能

7. 一个参数为2分钟、25帧/秒、640*480分辨率、24位真彩色数字视频的不压缩的数据量约

为（ ）。 A、2764.8MB B、21093.75MB C、351.56MB D、2636.72MB

8. 下列哪一项不是图形图像文件的扩展名。（ ） A、wmf B、bmp C、mp3 D、gif

9. 不通过计算，判断下表中的符号进行霍夫曼编码后对应哪个符号的码字最长？（ ）

A、a1 B、a2 C、a3 D、a4

10. 以下编码方式中，属于变换压缩编码的是：（ ） ① 小波变换编码②算术编码③LZW编码 ④DCT 变换编码 A、①④ B、①③ C、②④ D、③④

解答: 1. A 2. A 3. B 4. D

5. C 6. A 7. D 8. C 9. A

10. A

三.判断题 解答: 四.简答题

1. 什么是图像的无损压缩？给出2种无损压缩算法。

2. 对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码， 压缩率是否能够比单纯使用霍夫曼编码有所提高？

3. DCT变换编码的主要思想是什么？

4. 简述DCT变换编码的主要过程。

5. 什么是一维行程编码？简述其与二维行程编码的主要区别。

6. 什么是二维行程编码？简述其与一维行程编码的主要区别。

7. 简述一维行程编码和二维行程编码的异同。

8. 压缩编码算法很多，为什么还要采用混合压缩编码？请举例说明。

9. 举例说明什么是混合压缩编码。

10. 对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码， 压缩率是否能够比单纯使用行程编码有所提高？

解答:

1. 见课本235页。 图像的无损压缩是指压缩后的数据进行重构（或称为还原，或称为解压缩），重构后的 信息与原来的信息完全相同的压缩编码方式。无损压缩用于要求重构的信息与原始信息完全

一致的场合。常用的无损压缩算法包含行程编码、霍夫曼编码等。

2. 原始扫描结果所占空间为：22*8=176(bits) 单纯霍夫曼编码的结10101010001001001000100010000111111111101010101010101

果是：

，共占53(bits)。压缩比为：176：53. Hufman与行程编码混合： 41030012000110000511701 ，共占3+2+3+3+3+4+3+4+3+2+3+2=

35 (bits)，压缩比为176：35. 即压缩比有所提高。

3. 见课本244页。 DCT变换编码的思想是利用离散余弦变换对数据信息强度的集中特性，可以将数据中视觉

上容易察觉的部分与不容易察觉的部分进行分离，由此可以达到进行有损压缩的目的。

4. 见课本244-245页。 第一步，将图像分成8*8的子块； 第二步，对每个子块进行DCT变换； 第三步，将变换后的系数矩阵进行量化，量化后，得到的矩阵左上角数值较大，右下部 分为0； 第四步，对量化后的矩阵进行Z形扫描，以使得矩阵中为0的元素尽可能多的连在一起； 第五步，对Z扫描结果进行行程编码； 第六步，进行熵编码。

5. 见课本236页。 一维行程编码是里利用一行上像素的相关性，逐行对图像进行扫描，然后对扫描的结果 进行编码。一维行程编码只考虑了消除行内像素之间的相关性，没有考虑到某种方向之间的 相关性；而二维行程编码是按照一定的扫描路线进行扫描，既可以消除行内像素之间水平方 向的相关性，又可以消除像素垂直方向的相关性。

6. 见课本237页。 二维行程编码是利用图像的二维信息的强相关性，对图像按照一定的扫描路线进行扫描 ，遍历所有的像素点，获得点点相邻的关系后进行一维行程编码的方法。这样，既可以消除 行内像素之间水平方向的相关性，又可以消除像素垂直方向的相关性。而一维行程编码只考 虑了消除行内像素之间的相关性，没有考虑到某种方向之间的相关性；

7. 见课本236-237页。 一维行程编码是里利用一行上像素的相关性，逐行对图像进行扫描，然后对扫描的结果 进行编码。一维行程编码只考虑了消除行内像素之间的相关性，没有考虑到某种方向之间的 相关性。 二维行程编码是利用图像的二维信息的强相关性，对图像按照一定的扫描路线进行扫描 ，遍历所有的像素点，获得点点相邻的关系后进行一维行程编码的方法。这样，既可以消除 行内像素之间水平方向的相关性，又可以消除像素垂直方向的相关性。

8. 见课本260页。

压缩编码算法很多，比如行程编码、霍夫曼编码等。每种不同的压缩编码方法具有各自 不同的特点。比如行程编码擅长对多个重复数据连续出现的情况进行编码；霍夫曼编码则可 以有效地将出现频率高、低不同的数据进行编码。如果将不同的编码方式巧妙的结合在一起 ，则可以达到更高的压缩率，这就是混合压缩编码的思想。 例子参见本章简答题2或简答题10. 9.

10. 原始扫描结果所占空间为：22*8=176(bits) 单纯行程编码的结果是：4a3b2c1d5e7f，共占6（3+8）=66(bits)。压缩比为：176：66 Hufman与行程编码混合： 41030012000110000511701 ，共占3+2+3+3+3+4+3+4+3+2+3+2= 35 (bits)，压缩比为176：35. 即故压缩比有所提高。

五.应用题 解答: