—南 昌 大 学 考 试 试 卷—
【适用时间：20 13 ～20 14 学年第 二 学期 试卷类型：[ ]卷】
教 师 填 写 栏 | 课程编号： | 试卷编号： | ||
课程名称： | 数字图像处理 | |||
开课学院： | 信息工程学院 | 考试形式： | 闭卷 | |
适用班级： | 电子11级各班 | 考试时间： | 分钟 | |
试卷说明： | 1、本试卷共 页。 2、本次课程考试可以携带的特殊物品： 计算器 。 3、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 | |||
题号 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 | 九 | 十 | 总分 | 累分人 签 名 |
题分 | 直方图均衡化的基本原理100 | |||||||||||
得分 | ||||||||||||
考 生 填 写 栏 | 考生姓名： | 考生学号： | ||
所属学院： | 所属班级： | |||
所属专业： | 考试日期： | |||
考 生 须 知 | 1、请考生务必查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。 2、严禁，违者双方均开除学籍；严禁舞弊，违者取消学位授予资格； 严禁带手机等有储存或传递信息功能的电子设备等入场（包括开卷考试）， 违者按舞弊处理；不得自备草稿纸。 | |||
考 生 承 诺 | 本人知道考试违纪、作弊的严重性，将严格遵守考场纪律，如若违反则愿意接受学校按有关规定处分！ 考生签名： | |||
1.低通滤波法是使___ ___受到抑制而让___ ____顺利通过，从而实现图像平滑。 2.检测边缘的Roberts交叉梯度算子对应的模板形式为____ ____和____ ____；Sobel算子对应的模板形式为____ ____和____ ____。 4. 图像锐化除了在空间域进行外，也可在 进行。 5. 直方图修正法包括 和 两种方法。 6. 一般来说，采样间距越大，图象数据量 ，质量 ；反之亦然。 7. 7. 对于彩图像，通常用以区别颜的特性HIS分别表示的是 、 和____ ____。 8.红绿蓝的补分别是_ ____、_ ____和_ ____ 。 9. 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__________。 10. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、________________和彩图 像三类。 11. 图像数字化是指将一幅图像以数字的形式表示。主要包括_ ____和_ ____两个过程。
1. 1.下列算法中属于图象锐化处理的是：C A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 2. 图象与灰度直方图间的对应关系是： a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 3. 下列算法中属于局部处理的是： a.灰度线性变换 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 4.下列算法中属于点处理的是： a.梯度锐化 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 5. .采用模板［-1 1］主要检测____方向的边缘。 a.水平 b.45 c.垂直 d.135 6. 电视机显示器主要采用哪一种彩模型( ) A. CMY或CMYK B. RGB C. HSI D. HSV 7. 下列算法中属于图象平滑处理的是： a.梯度锐化 b.直方图均衡 c. 中值滤波 d.Laplacian增强 8.对一幅100100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40000bit，则图象的压缩比为： a.2:1 b.3:1 c.4:1 d.1:2 8. 9. 维纳滤波器通常用于（ C ） A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 10. 5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（ ） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 11. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（ ） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 12. 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：（ ） A、 0 B、 128 C、 7 D、 8 13. 在RGB空间中，若某个像素点的值是（0，0，0），则表示该颜为：（ 黑） A、白 B、黑 C、红 D、灰 14.在RGB空间中，若某个像素点的值是（0，0，255），则表示该颜为：（蓝 ） A、白 B、黑 C、黄 D、蓝
1．数字图像处理 2．图像复原 3．8-连通的定义 4．中值滤波 5．图像锐化 6.图像增强 7.图像变换
1. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 2. 简述二值图像与灰度图像的区别。 3. 图像处理中常用的两种邻域是什么？并用图像表示。 4. 简述彩图像与伪彩图像的区别。 4. 4. 将高频加强和直方图均衡相结合是得到边缘锐化和对比度增强的有效方法。上述两个操作的先后顺序对结果有影响吗？为什么？ 答：有影响，应先进行高频加强，再进行直方图均衡化。 高频加强是针对通过高通滤波后的图像整体偏暗，因此通过提高平均灰度的亮度，使图像的视觉鉴别能力提高。再通过直方图均衡化将图像的窄带动态范围变为宽带动态范围，从而达到提高对比度的效果。若先进行直方图均衡化，再进行高频加强，对于图像亮度呈现较强的两极现象时，例如多数像素主要分布在极暗区域，而少数像素存在于极亮区域时，先直方图均衡化会导致图像被漂白，再进行高频加强，获得的图像边缘不突出，图像的对比度较差。 、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。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。 7.理想低通滤波器的截止频率选择不恰当时，会有很强的振铃效应。试从原理上解释振铃效应的产生原因。（10分） 答：理想低通滤波器（频域）的传递函数为： 滤波器半径交叉部分（侧面图）： 对应空间域（进行傅立叶反变换，为sinc函数）： 用理想低通滤波器滤波时，频域：，傅立叶反变换到时域有：，频域相乘相当于时域作卷积。因此，图像经过理想低通滤波器后，时域上相当于原始图像与sinc函数卷积，由于sinc函数振荡，则卷积后图像也会振荡；或者说由于sinc函数有两个负边带，卷积后图像信号两侧出现“过冲现象”，而且能量不集中，即产生振铃效应。 若截止频率越低，即D0越小，则sinc函数主瓣越大，表现为中心环越宽，相应周围环（旁瓣）越大。而中心环主要决定模糊，旁瓣主要决定振铃效应。因此当介质频率较低时，会产生很强的振铃效应。选择适当的截止频率，会减小振铃效应。
1. 数据传输通常用波特绿测量，其定义为每秒钟传输的比特数，通常传输是以一个开始比特，一个字节（8比特）的信息和一个停止比特组组成的包完成的，基于这个概念完成下列问题： （a）用56k波特的调制解调器传输一副1024×1024、256级灰度级的图像要花费多少分钟？ （b）用750k波特的传输要多少时间？ 2. 考虑如下所示图像分割 令V={0,1}并计算p和q间4，8，m通路的最短长度，如果在这两点间不存在特殊通路，请解释原因。 3 1 2 1 (q) 2 2 0 2 1 2 1 1 （p）1 0 1 2 3. （20分）设一幅图像具有下表所示的概率分布，对其进行直方图均衡化, 并画出均衡化后的直方图。若在原图像一行上连续8个像素的灰度值分别为：0、1、2、3、4、5、6、7，则均衡后，他们的灰度值为多少？
4.如图为一幅16级灰度的图像。请写出均值滤波和中值滤波的3x3滤波器；说明这两种滤波器各自的特点；并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰区域，不处理边界）。（15分） 答：均值滤波：（2分） 中值滤波：（2分） 均值滤波可以去除突然变化的点噪声，从而滤除一定的噪声，但其代价是图像有一定程度的模糊；中值滤波容易去除孤立的点、线噪声，同时保持图像的边缘。（5分） 均值滤波：（3分） 中值滤波：（3分） 6、画出图像退化/复原过程的模型；利用线性系统的相关知识，推导线性空不变条件下连续图像函数的退化模型。（10分） 答： 答： （5分） 线性系统中： 其中为系统H的冲激响应。 又空不变系统，则 （5分） 7. 画出图像退化/复原过程的模型；如果系统H是一个线性、位置不变性的过程，写出退化图像在空间域的表达式和频域的表达式。 5.分析题：图像的直方图基本上可以描述图像的概貌。就下面所给的a、b、c、d四个直方图，试分析和比较四幅图像的明暗状况和对比度高低等特征。 8.证明二维DFT是线性变换。 9.（15分） 证明式子 的正确性。 由 （5分） 则 （10分） 2、给出一维连续图像函数傅里叶变换的定义，并描述空间频率的概念。（10分） 答：1一维连续图像函数的傅立叶变换定义为： （5分） 2空间频率是指单位长度内亮度作周期变化的次数。（2分）对于傅立叶变换基函数， 考虑的最大值直线在坐标轴上的截距为，则表示空间周期，即为空间频率。（3分） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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