数字图像考试题

1、数字图像 常见图像是常见图像是连续连续的，用的，用f（x,y）表示一幅图像，其中）表示一幅图像，其中x,y表示空间坐标点的位表示空间坐标点的位置，置，f 表示图像在点（表示图像在点（x,y） 的某种性质的数值，如灰度。的某种性质的数值，如灰度。 对连续图像对连续图像f（x，y）进行）进行数字化数字化： 空间上对空间上对x，y进行图像进行图像采样采样，采样数分别为，采样数分别为M,N， 对性质数值对性质数值f进行进行量化量化。 将图像划分为将图像划分为M*N个小块区域，称为个小块区域，称为像素像素，每个像素包括两个属性：，每个像素包括两个属性： 像素位置像素位置：像素所在的行和列：像素所在的行和

2、列 像素性质数值像素性质数值： 对于灰度图像：该数值为灰度值，对于灰度图像：该数值为灰度值，取值为取值为0，255之间的整数之间的整数 对于对于RGB彩色图像：每个像素有彩色图像：每个像素有3个个颜色数值，颜色数值，每个值每个值取值为取值为0，255之间的整数之间的整数数字图像处理系统包括数字图像处理系统包括硬件硬件和和软件软件两部分，两部分，硬件硬件一般包含计算机、一般包含计算机、图像输入输出设备、图像存储和传输设备等，而图像输入输出设备、图像存储和传输设备等，而软件软件除系统程序除系统程序外，还应有外，还应有专用的图像处理标准专用的图像处理标准程序等。程序等。扫描仪、数码相机、扫描仪、数码

3、相机、摄象机与图象摄象机与图象采集卡等采集卡等PC、工作站等、工作站等打印机、打印机、绘图仪等绘图仪等2 2、代数运算、代数运算 对两幅输入图像进行点对点的 加 减 乘 除 运算而得到输出图像 通过适当的组合形成多幅图像的复合代数运算其中其中A(x, y)和和B(x, y)为输入图像，为输入图像，C(x, y)为输出图像。为输出图像。1.2 仿射变换 1旋转变换 2缩放变换 3错切变换 4平移变换 5镜像变换 1 旋转变换 图像旋转(Rotation)是指以某点为中心，图像中所有像素都旋转同一角度的变换 图像的旋转变换是图像的位置变换，但旋转后，图像的大小一般会改变。 在图像旋转变换中既可以把

4、转出显示区域的图像截去， 也可以扩大图像范围以显示所有的图像。2 缩放变换 图像比例缩放是指将给定的图像在图像比例缩放是指将给定的图像在x轴方向按比例缩放轴方向按比例缩放sx倍，倍， 在在y轴方向按轴方向按比例缩放比例缩放sy倍，从而获得一幅新的图像。倍，从而获得一幅新的图像。 如果sxsy， 即在x轴方向和y轴方向缩放的比率相同，称这样的比例缩放为图像的全比例缩放。 如果sxsy，图像的比例缩放会改变原始图像的像素间的相对位置，产生几何畸变。 设原图像中的点P(x, y)比例缩放后，在新图像中的对应点为P(x,y) ，则P0(x,y)和P(x, y)之间的对应关系。3 错切变换(a) shx

5、0, shy=0 情形(b) shx=0，shy0 情形Oyxy0yxx0P0(x0 , y0)P(x , y)点的平移4 平移变换图像的镜像变换不改变图像的形状。图像的镜像变换不改变图像的形状。图像的镜像图像的镜像(Mirror)变换分为两种：变换分为两种：水平镜像水平镜像垂直镜像垂直镜像图像的水平镜像操作是将图像左半部分和右半部分以图像垂直中轴线图像的水平镜像操作是将图像左半部分和右半部分以图像垂直中轴线为中心进行镜像对换；为中心进行镜像对换；图像的垂直镜像操作是将图像上半部分和下半部分以图像水平中轴线图像的垂直镜像操作是将图像上半部分和下半部分以图像水平中轴线为中心进行镜像对换为中心进行

6、镜像对换镜像演示5 镜像变换即设输出图像g(x,y)，左上角像素记为g(0,0)则 ： g(1,1) 为1,3,2,5,2,3,2,4,0的中间值，排序为：0,1,2,2,2,3,3,4,5g(1,1) =2则输出图像g(x,y)为：例1=则：91*042325231) 1 , 1 (）（g设输出图像g(x,y),左上角记为个g(0,0)例 图像F h注：这里灰度的分布范围为0,90,9。 例 Pf fPf = h/25= h/25(a)直方图显示只在直方图显示只在左边有，说明画面没有左边有，说明画面没有明亮的部分，整体偏暗；明亮的部分，整体偏暗； (b)直方图显示只直方图显示只在右边有，说明

7、画面缺在右边有，说明画面缺乏暗部细节，整体偏亮；乏暗部细节，整体偏亮；(c)只显示在中间区只显示在中间区域，图像对比度较差；域，图像对比度较差；(d)整个直方图贯穿整个直方图贯穿横轴，图像灰度分布分横轴，图像灰度分布分散，图像对比度较好。散，图像对比度较好。位图图像文件格式 文件头文件头主要包含文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件主要包含文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件头的长度等信息。头的长度等信息。 位图信息头位图信息头包含图像的尺寸信息、图像用几个包含图像的尺寸信息、图像用几个bit数值来表示数值来表示一个像素、图像是否压缩、图像所用的颜色数等信息。一个像素、图像是否压缩、图像所用

8、的颜色数等信息。 颜色信息颜色信息包含图像用到的颜色表，显示图像时需用颜色表生包含图像用到的颜色表，显示图像时需用颜色表生成调色板。真彩色图像文件没有颜色表，不需要操作调色板。成调色板。真彩色图像文件没有颜色表，不需要操作调色板。 文件中的文件中的数据块数据块表示图像的相应的像素值。表示图像的相应的像素值。例例3,3,2,12,3,83,8,4,12,1,66,6, 2,58,52,11,3,15,1,11,2,92,9,5,4,1,34,3,4,0游程编码又称游程编码又称“RLE编码编码” ，是一种统计编码，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是数字图像的重要编码该编码属于无损压缩编码，

9、是数字图像的重要编码方法。对于二值图像特别有效。方法。对于二值图像特别有效。灰度图像灰度图像游游程编码的基本原理是：沿图像程编码的基本原理是：沿图像行（或行（或列）列）重复灰度的图像，可用灰度和相同灰度的行程重复灰度的图像，可用灰度和相同灰度的行程构成的构成的行程对行程对表示，其中每个行程对表示一个表示，其中每个行程对表示一个灰度灰度的数值的数值和和具有该灰度的连续像素的数量具有该灰度的连续像素的数量。给出图像的行程编码为：给出图像的行程编码为： 2 2）图像编码的方法）图像编码的方法 （1）根据编码过程中是否存在）根据编码过程中是否存在信息损耗信息损耗可将图可将图像编码分为：像编码分为： 有

10、损压缩：有损压缩：不能精确重建原始图像，存在一定程度不能精确重建原始图像，存在一定程度的失真。的失真。 无损压缩：无损压缩：无信息损失，解压缩时能够从压缩数据无信息损失，解压缩时能够从压缩数据精确地恢复原始图像；精确地恢复原始图像；编码的分类编码的分类图像压缩编码图像压缩编码有损编码有损编码无损编码无损编码行程编码行程编码LZW编码编码哈夫曼编码哈夫曼编码算术编码算术编码无损预测编码无损预测编码位平面编码位平面编码有损预测编码有损预测编码分形编码分形编码模型编码模型编码子带编码子带编码神经网络编码神经网络编码变换编码变换编码K.L变换变换Haar变换变换Walsh.Hadamard变换变换离散

11、余弦变换离散余弦变换离散傅立叶变换离散傅立叶变换斜变换斜变换小波变换小波变换 图像强度的显著变化可分为：图像强度的显著变化可分为： (1) 阶跃变化阶跃变化（函数函数），即图像强度在不连续处的两边，即图像强度在不连续处的两边的像素灰度值有着显著的差异；的像素灰度值有着显著的差异； (2) 线条（屋顶）变化线条（屋顶）变化（函数函数），即图像强度突然从一，即图像强度突然从一个值变化到另一个值，保持一较小行程后又回到原来的个值变化到另一个值，保持一较小行程后又回到原来的值值 两种常见的边缘一阶导数和二阶导数示意图两种常见的边缘一阶导数和二阶导数示意图 ( (a)a)阶跃函数阶跃函数 ( (b)b)

12、线条线条（屋顶）（屋顶）函数函数理论曲线理论曲线实际曲线实际曲线一阶导数一阶导数二阶导数二阶导数基于一阶导数的方法：梯度算子、基于一阶导数的方法：梯度算子、Roberts 算子、算子、Prewitt算子等。算子等。基于二阶导数的方法：拉普拉斯算子、高斯拉普拉斯算子等。基于二阶导数的方法：拉普拉斯算子、高斯拉普拉斯算子等。1 1）基本原理）基本原理 阈值分割法的基本思想：阈值分割法的基本思想： 确定一个合适的阈值确定一个合适的阈值T（阈值选定的好坏是此方法成败（阈值选定的好坏是此方法成败的关键）。的关键）。 将大于等于阈值的像素作为物体或背景，生成一个二将大于等于阈值的像素作为物体或背景，生成一个二值图像。值图像。If f(x,y) T set 255Else set 0 在四邻域中有背景的像素，既是边界像素