数字图像处理考试题与答案

题目：

一、填空（本题共20分，每小题2分）

1、直方图均衡是以牺牲___________来达到对比度增强的目的。

2、图像无失真压缩的极限值是__________________。

3、图像的_____________________________，则其压缩潜力也越大。

4、图像恢复以具有_____________________________特点而区别于图像增强。

5、主分量变换以具有_______________________特点而区别于其它各种正交变换。

6、改善曝光不足图像的像质，宜用_______________________________。

7、改善运动模糊图像的像质，宜用_______________________________。

8、消除图像的随机噪声，宜用_______________________________。

9、图像的空间分辨率由__________过程来决定，图像的亮度分辨率由________过程来决定。

二、判断对错并将错的改正（本题共10分，每小题2分）

1、模拟图像经过采样可得到数字图像，而且数据量随采样频率的增加而增加。

2、彩色图像的BMP文件结构中，颜色表数组的长度为。242

3、与最近邻插值相比，双线性插值具有速度快、视觉效果好的优点。

4、对图像进行傅里叶变换并将其频谱原点平移至方阵中心后，频谱图像的中心位置对应图

像中的高频信息，越靠近频谱图像四周边界位置频率越低。

5、灰值开闭运算具有滤波的性质，其中灰度开运算可以滤除图像中向下的噪声，而灰值闭

运算可以滤除图像中向上的噪声。

三、问答题（本题共30分）

1、给定一幅512*512的图像，对其进行2尺度塔式分解，请画出图像分解的示意图（分别用

L和H代表低频分量和高频分量），并解释LL、LH、HL和HH分别代表什么含义，计算2尺度

分解后各图像分量的大小。（7分）

2、给定一个灰度的BMP文件，请回答：（7分）

（1）若需要对该图像进行处理，你需要读入哪些数据到内存？

（2）如果要把该灰度图像改变成伪彩色并存储，你需要怎么做？

3、图像处理算法中，什么是点处理、局域处理、全局处理算法，你所学过的图像处理算法

中哪些是点处理、局域处理、全局处理算法。（7分）

4、简述图像恢复与图像增强的概念、原理、共性及差异。（9分）

四、分析计算题（本题40分）

1、已知某18*12假想图像中含有一些点状噪声，如下图所示，利用所学的图像算法对该图像

去噪声，即消除或抑制噪声。写出所用滤波器、滤波核和处理结果。（PS:原试卷中就是如下

这种7*15的矩阵，并不是我抄错了）

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 5 9 9 9 9 9 1 1 8 1 1 1 1 5 9 9 9 9 9

1 1 1 1 1 1 1 5 9 9 9 9 9

4、一幅图像（8*8*3bits）及其灰度直方图分别为：

44444440

45555450

45666450

45676450

45666450

45555450

44444440

44444440

灰度频数概率熵

0 8 0.125 0.375

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 31 0.484 0.507

5 1

6 0.25 0.50

6 8 0.125 0.375

7 1 0.016 0.096

和64 1.0 1.853

问题：1）试对其进行Huffman编码。

2）Huffman编码是一种什么类型的编码算法，该图像的Huffman编码效率是多少？

答案详解

一、填空

1. 图像等级

2. 图像熵值

3. 数据冗余越多（秦臻认为写熵越小）

4. 需要退化模型

5. 去数据相关性

6. 同态増晰技术

7. 图像复原/恢复技术（秦臻认为写数学模型化）

8. 图像平滑技术（秦臻认为写多图平均法）

9. 采样、量化

二、判断

1、错，图像经采样、量化才可得到数字图像。

2、错，彩色图像无颜色表。

3、错，双线性插值速度慢。

4、错，中心位置为低频信息，边界位置为高频信息。

5、错，灰值开运算滤除向上噪声，灰值闭运算滤除向下噪声。

三、问答

1、示意图为：

LL：低频分量，代表图像的轮廓信息

LH：图像垂直方向细节信息

HL：图像水平方向细节信息

HH：斜45度高频分量，表示图像斜45度方向细节信息

大小：三个大图为256*256

四个小图为128*128

2、

1）信息头、颜色表、位图数据

2）转换过程：对输入图像像素灰度级执行3个独立的变换，然后将3个变换结果分别送入红绿蓝三通道，由此三通道合成一幅彩色图像。存储：1、写方式打开文件。2、填写文件头结构并写入文件。3、填写信息头结构并写入文件。4、写入颜色表。5、写位图数据。6、关闭文件。

3、图像处理，即通过对原图像f(x,y)做一系列操作得到所需结果g(x,y)。即g(x,y)=G(f(x,y))，

其中若g(x,y)仅与原始数据f(x,y)相关，则为点处理，如图像灰度变换，线性变换等。

如g(x,y)与原始数据f(x,y)及其邻域像素相关，则为局域处理，如均值平滑、边缘检测（laplace、sobel算子等）等。

如g(x,y)与原始数据f(x,y)及全图相关，则为全局处理算法，如傅里叶变换等。

4、（以PPT为主）

概念：

图像恢复：去除或减轻在获取数字图像过程中发生的图像质量下降问题，使图像尽可能接近于真实场景。

增强：针对图像清晰度下降，对比度偏低等问题，进行增强处理，以获得更好、更有用的图像。

原理：

图像恢复：以退化模型建立为基础，将退化图像进行恢复

图像增强：分空域和频域，分别以对图像本身操作和对图像的付氏变换域为基础。

共性：都是为了改善视觉效果，改进输入图像的视觉质量，便于后续处理。

区别：图像增强：更偏向主观判断，即要突出所关心的信息，满足人的视觉系统，具有好的视觉结果

图像复原：根据图像畸变或退化的原因，进行模型化处理，将质量退化的图像重建或恢复到原始图像，即恢复退化图像的本来面目，忠实于原图像。因此必须根据一定的图像退化模型来进行图像复原。四．分析计算题

1、滤波器：中值滤波器

滤波核：3*3滤波核，

010

111

010

处理结果：注意边界处值我设为不变，故只有红色处变为1

111111*********

111111*********

111111*********

111111155555555

111111159999999

111111159999999

111111159999999

2、计算如下：

[0 0 0 100 200 2000 6000 2000 200 100 0 0 200 3000 9000 3000 200 0 0 50 100 400 100 50 0 0 0 0 0 0 0]

令Nb代表圆环黑色部分像素数目，Ng代表外面方形部分像素数目，Nw代表中间白色圆形部分。由对应关系：

Nb=100+ 200+ 2000+ 6000+ 2000 +200+ 100

Nw=50+ 100+ 400+ 100+ 50

Ng = 200+3000+ 9000+ 3000+ 20

由直径为12in，设D=12in

1）则可以求得像素间距为：

2）设白色标记尺寸的直径为D1

则有：22*1/41*2.987NwrNwDDDinNbNwπ

3、

简略步骤如下：

1）、灰值开运算，注意结构元素选择方形，去除噪声

2）、大津阈值分割，初步分离目标

3）、区域编号，去除面积小的连通区域

4）、由二值图标记原图中的目标

4、

1）Huffman编码具体过程请参考冈萨雷斯的教材，PPT上不太详细对灰度0-7分别用a0，a1，…，a7表示，则编码结果分别为001,000110,0001110,0001111,1,01,0000,00010

2）紧凑型无损编码

平均长度为：0.484*1+0.25*2+0.125*3+0.125*4+0.016*5=1.939

编码效率：1.853/1.939*100% = 95.56

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