模式识别与图像处理习题及解答

1. 判断题（在题目后面的括号中填入T或F，分别代表正确或错误）。

(1) 灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图像中具有该灰度级像素的个数，其纵坐标是灰度级，横坐标是该灰度出现的频率。（ F ）

(2) 中值滤波是一种线性滤波，它在实际应用中需要图像的统计特性。（ F ）

(3) 图像经频域变换后其特点是变换结果能量分布向高频成分方向集中，图像上的边缘、线条等信息在低频成分上得到反映。（ F ） (4) 观察直方图可以看出不适合的数字化。（ T ）

2. 单选题（每题只有一个选项是正确的） (1) 锐化（高通）滤波器的作用：A

A 能减弱或削除傅立叶空间的低频分量，但不影响高频分量。 B 能减弱或削除傅立叶空间的高频分量，但不影响低频分量。 C 对傅立叶空间的低、高频分量均有减弱或削除作用。 D 对傅立叶空间的低、高频分量均有增强作用。 (2) 下列说法不正确的是 C

A 点运算是对一副图像的灰度级进行变换。

B 线性点运算仅能拉伸或压缩直方图，以及使之左移或右移。 C 点运算可以改变图形内的空间关系。

D 点运算以预定的方式改变一幅图像的灰度直方图。 (3) 在所有颜色模型中，最常用于彩色图像的是： D

A GMY B YIQ C HSV D HSI

(4) 以下说法正确的是： B

A 用数学形态学处理一些图像时，膨胀运算会收缩图像，腐蚀运算会扩大图像。 B 用数学形态学处理一些图像时，开运算和闭运算都可以平滑图像的轮廓。

C 在形态算法设计中，结构元的选择非常重要，它可以在几何上比原图像复杂，且

无界。

D 在形态算法设计中，用非凸子集作为结构元也是可以的。 (5) 数字图像的灰度直方图的横坐标表示： A

A 灰度级

B 出现这种灰度的概率 C 像素数 D 像素值

(6) 以下说法正确的是 C

A 先膨胀后腐蚀的运算称为开运算。 B 先腐蚀后膨胀的运算称为闭运算。

C 细化是将一个曲线型物体细化为一条单像素宽的线，从而图形化的显示出其拓扑

性质。

D 消除连续区域内的小噪声点，可以通过连续多次使用开闭运算。 (7) 下列描述正确的有 D

A 只有傅立叶变换才能够完成图像的频率变换。

B 图像经频域变换后，变换结果是能量分布向高频方向集中，图像上的边缘、线条

等信息在低频成分上得到反映。

C 图像处理中的模板运算在频域中将变为乘法运算。 D 滤除频域中的低频分量，使图像变换得较为清晰。 (8) 对于256色位图， bit位可以表示一个像素？ D

A 1个 B 2个 C 4个 D 8个

(9) 假定图像取M*N个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为Q,则存储一幅数字图像

所需的二进制位数b为： A A b=M*N*Q B b=M*N*Q/2 C b=M*N*Q/8 D b=M*N*Q/16

(10) 请选择边缘提取算法的一项 A

A β(A)=A-(A?B)

B X k＝(Ｘk -Β)∩Α° k=1,2,… C X k＝(Ｘk -Β)∩Α k=1,2,… D β(A)=A-B

(11) 用一个有1024个像素的线扫描CCD采集一幅64*64个像素的图像需要扫描: A 4条线; B 64条线; C 1024条线; D 64*64条线;

(12) 在BMP格式,GIF格式,TIFF格式和JPEG格式中 A

A 为表示同一幅图像,BMP格式使用的数据量最多; B GIF格式独立于操作系统;

C 每种格式都有文件头,其中TIFF格式最复杂; D JPEG格式的数据文件中可存放多幅图像. (13) 一幅数字图像是: C

A 一个观测系统

B 一个由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空间中的场景

(14) 下列哪种类型的图像没有使用调色板？ A

A 黑白图像 B 灰度图像 C 索引图像 D 真彩色图像

3. 多选题（每题可能一个或多个选项是正确的） (1) HSI模型的特点 A D

A I分量与图形的彩色信息无关

B I分量与图形的彩色信息紧密相连的

B

C H和S分量与人感受颜色的方式无关

D H和S分量与人感受颜色的方式紧密相连的 (2) 以下哪些属于BMP图像文件结构的组成部分：ABD

A BITMAPFILEHEADER B BITMAPINFOHEADER C DataImage D Palette

(3) 对于直方图，以下描述错误的是 BD

A 直方图是一幅图像中各像素灰度值出现次数（或频数）的统计结果。 B 直方图可以反映某一灰度值像素所在的位置。

C 任一幅图像都能唯一地确定出一幅与它对应的直方图。 D 任一幅直方图都能唯一地确定出一幅与它对应的图像。 (4) 以下有关HSI的论述正确的有 AC

A 可以通过相应的公式实现RGB到HSI的转换。 B H是颜色点向量与黄色轴的夹角。

C 颜色点的饱和度S是指一种颜色被白色稀释的程度。

D 颜色点距离红绿蓝三色构成的三角形的中心越远，其饱和度越小。 (5) 图像平滑处理包括 BC

A 高通滤波法 B 邻域平均法 C 多图像平均法 D 零交叉边缘检测

(6) 以下图像技术中哪些属于图像处理技术: AC

A 图像编码 B 图像合成 C 图像增强 D 图像分类

(7) 利用光的三基色叠加可产生光的三补色,其中有: AD

A 黄色 B 紫色 C 橙色 D 品红

(8) 颜料中的三基色可由下面哪种方法得到? AD

A 蓝+红,蓝绿+蓝,红+绿 B 红+蓝,绿+蓝,品红+绿 C 蓝+红,绿+蓝,红+绿 D 红+蓝,绿+红,蓝+绿

(9) 傅里叶变换有哪些特点？ ABD

A 有频率的概念 B 有关于复数的运算 C 均方意义下最优 D 变换有正交性

(10) 当不采用快速算法时，计算一个8点的傅里叶变换需要的加法次数和乘法次数分别为：

B

A 64和64 B 56和64 C 56和56 D 48和56 4. 简答题

1 数字图像处理的主要内容是什么？

答案 数字图像处理概括地说主要包括如下几项内容：几何处理，算术处理，图像增强，图像复原，图像重建，图像编码，图像识别，图像理解。

2 直方图均衡化处理的主要步骤是什么? 答案

1）统计原始图像的直方图；

2）根据给定的成像系统的最大动态范围和原始图像的灰度级来确定处理后的灰度级间隔； 3）根据求得的步长来求变换后的新灰度； 4）用处理后的新灰度代替处理前的灰度。

3 图像增强的目的是什么？

答案 图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些不需要的信息的处理方法。其主要目的是使处理后的图像对某种特定的应用来说，比原始图像更适用。因此，这类处理是为了某种应用目的而去改善图像质量的。

4 试述均值滤波和中值滤波的基本原理是什么？

答案 均值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的平均值代替。中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替。

5 图像信息处理的主要方法有哪些？ 答案

1）图像变换 2）图像增强 3）图像复原 4）图像压缩 5）图像重建

6 为什么一般情况下对离散图像的直方图均衡化并不能产生完全平坦的直方图？

答案 这是由于在均衡化的过程中，原直方图上有几个像素数较少的灰度级归并到一个新的灰度级上，而像素较多的灰度级间隔被拉大了。这样减少了图像的灰度级以换取对比度的扩大，却导致了不均匀的产生。

7 试分析说明图像形态学运算中开运算和闭运算分别在图像处理中的作用。

答案 开运算具有消除细小物体、在纤细点处分离物体和平滑较大物体的边界时又不明显得改变其面积的作用。闭运算具有填充物体内细小空洞、连接临近物体、在不明显改变物体面积的情况下平滑其边界的作用。连续的开闭运算相结合可以去除二值化图像的噪声，并平滑其边界。

8试从模式类与模式概念分析以下词之间的关系： 王老头，王老太，王明（广西大学学生），周强（年轻教师），老年人，老头，老太，年青人。 答案： 答：模式类：老年人

模式：王老太，老头，老太。 模式类：年青人

模式：王明（广西大学学生），周强（年轻教师） 模式类：老头 模式：王老头 模式类：老太 模式：王老太

9 canny算法

答：step1:用高斯滤波器平滑图象； step2:用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；step3:对梯度幅值进行非极大值抑制；step4:用双阈值算法检测和连接边缘。

10 KD树原理与应用“

答：k-d树是早期发明的一种用于多维检索的树结构，它每一层都根据特定的关键码将对象空间分解为两个，在每一层用来进行决策的关键码称为识别器。在结点分配的时候首先比较该层的识别器，对于k维关键码，在第i层把识别器定义为i mod k，对应的0为第一维，1为第二维，依此类推。结点分配时，如果关键码小于识别器的值就放到左子树中，否则放到右子树。K-d能快速地对多维数据进行搜索、匹配。

综合题：

1.在图像增强（空间域方法）的课上曾提到分布在图像背景中孤立的暗或亮的像素团块，当它们小于中值滤波器区域（模板）的一半时，经过中值滤波器处理后会被滤除（被其邻值同化）。假定滤波器尺寸为n?n，n为奇数，请解释这种现象的原因。 答： n?n中值滤波模板共有n个元素点。由于n为奇数，因此对于中值?，将会有

2(n2?1)/2个点的值小于或等于中值?，同样也有(n2?1)/2个点的值大于或等于中值?。

由于噪声团块的像素个数A少于n的一半，且A和n均为整数，因而A总是小于或等于

2(n2?1)/2。因此，即使在最极端的情况下，即整个噪声团块均被掩模覆盖时，噪声团块中

的任何一个像素点的值都不可能在排序中达到或超过中间的位置（此前已经假设噪声团块中的点均为比背景像素点亮或暗的值）。所以，当掩模的中心点位于噪声团块的内部时，其值将被中值代替，而中值将会是背景的值，其图像处理结果即表现为该噪声点从背景中被剔除。至于其它非极端情况（即掩模仅覆盖了噪声团块的一部分），显而易见，以上的结论也是适用的。

2.（a）试提出一种过程来求一个n?n邻域的中值。

（b）试提出一种技术，随着邻域的中心逐像素移动时不断地更新中值。

答：（a）对n?n邻域中所有的像素(n个像素) 进行排序，中值即为第[(n?1)/2]个像素值。

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