华科光电图像处理复习资料

1、12级考试范围：本课程的知识要点第一章：绪论图像获取的方法基本概念和典型应用：丫射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波、声波、电子束等光电成像技术的意义人眼视觉缺陷与扩展基于CCD和CMOS的光电成像系统的总体结构图像处理技术的目的本课程的知识要点第二章：光度学与色度学人眼的视觉特性光度学的基本参数及其计算混色技术的原理及分类颜色度量的实现原理CIE标准色度体系的演变过程对CIE1931RGB/XYZ色度图的理解本课程的知识要点第三章：图像数字化处理图像数字化的过程基本概念：采样、量化、空间分辨率、灰度分辨率等数字图像的属性图像类型、颜色深度等常用位图文件的格式及特点第四章：像素

2、关系与几何变换像素关系的概念和分析像素间距离的定义与计算形态变换的分类及特点双线性插值技术的原理与实现方法本课程的知识要点第五章：空域图像增强技术基本点运算的算法模型和实现方法直方图均衡化的原理、作用和实现步骤典型平滑滤波器的优缺点和实现方法均值、中值、高斯、序统计滤波、边缘保持滤波典型锐化滤波器的优缺点和实现方法梯度法、模板卷积法、掩模匹配法本课程的知识要点第六章：图像变换与频域增强图像变换的概念与数学本质离散傅立叶变换的特点与性质FFT的原理及实现方法DCT与WHT变换核的计算方法频域滤波器的转移函数及特点第七章：彩色图像处理各种颜色空间的应用场合、相互换算伪彩色增强技术的方法色彩变换与彩

3、色图像分析的概念本课程的知识要点第八章：图像恢复图像退化的概念和机理图像的统计表达方法常见的简单噪声模型不同情况下的图像恢复方法图像退化系统模型统计最优恢复算法的原理和实现经验退化函数及恢复滤波器的选择本课程的知识要点第九章：图像编码技术图像编码的概念和意义基本术语：码字、嫡、编码效率等四类图像冗余的概念及产生机理典型图像编码技术的原理和实现方法二值编码的概念预测编码的原理和方法变换编码的原理词典编码的方法统计编码的概念、原理和方法K自然界中的切物体，只要它的程度高于飨对承度.总开在不断地发射簿射徒。2、统计这波器是一种体线性的空间城滤波野）3、图像反归由线性变换的（反比变换座利。4、F列算些

4、是与清布度相关的主要因素？亮度B:对比度C:尺寸大小D:细微层次5、下列好些变换属于正文变化？博里叶变换法尔什变换离散余弦变换K工变换6、下面鼠于直方图外开的有0。对数交换出方图匹配简答原（每小腹5分，共M分）光电图像处理技术有哪些方面的应用（话举例说明，至少列举S用电用领域）答：（1）空间探室、遥感；C分）（2）*物所学工小，（2分）请简要叙述图侬复原S图像塔魂有什么异同？答：图像比原与图像增强粕同之处：其目的都是或者图侬质量（2分）不MZ兔包括；因像博金主要是一个主观过程，两图像复原主要是一个客观过程（3分）图像婚况被认为是一加对比度拉伸，提供给用户喜欢接收的图像：而图像攵原技术追求恢复原

5、始图像的最优估位.（3分）谙筒要叙述图伊压缩的必要性和可徒性.答：（1）必要性；数字图像通常要求很大的比特数，这给图像的传愉和存储带来相当大的困难.要占用很多的珞源.花很高的费用.扇分）（2）可能性（«）图力中方素灰度出现的不均匀性，造成图力侑息蒸兀余，即用同样长度比特夬示每一个灰度，则必然存在冗余而将出现概率大的灰度级用K度较坦的科袅示，格出现概率小的灰度级用K度较长的码表示，有可能使明四总长度下降.Q分）（b）图象第量在殳换域内分布的不均匀性，比如大部分能量强中4衽说S；分.而小诃分部金金中4盒和转身的疑空25（3）工业医用视党检验、学那件法取、过程控制、交通盅L控.自动驾驶势；

6、（2分）（4）农业虺用农作物选种；（2分）（5）军事.公安应用一指纹识别、人脸识别.也迹鉴定.目标探费与柒踪；<6）娱乐血络数字媒体.程联特技虚拟现实、视躲会议等图像的领色有哪几种表观特征？诂分别描述这几种表观特征的具悻含义？答：图像的歌色的表观特征有三种，分别为，明度（亮度）、色度和饱和度（2分）明度：敢色明亮的程序；一幅灰度图像只有明度特征,而彩色图像还具有色调和饱和度阴个色度特征（2分）色度；反映皈色的类别（2分）饱和停：衰示颤色接近光语色的程度，任河一种蔽色柘可以看君是某种光谱色与白色混合的结果，光谱色所占的比例越大，原色接近光酒色的程度球越高，原色的胸和度就愈高.饱和度斋，陵色

7、就深而艳（2分）彩色电视中最灯的二瓦色原理是指哪三种菠色？24位之彩色图像理论上能达到多少种喊色？答，RGB,红、绿.E三种颜色；（4分）分，此时.对变换域信号进行与上述1、的方法，则可编当效率.C分）（O图象汆素灰度在时间和空间上的相关性造成信息了（2分）DPCV的中英文全称分别叫什么？井理由其编码流程图答：中文全称：差分除冲编码调制C分）英文全称；Diffeven（laiPubeCodeModubitkrn（2:维玛流程如下？（4分）（1）统计模式识别C分）（2）模裾集合识别C分）（3）句法模式识别（2分）（4）神经网给模式识别（2分）计算基（每小X18分，共"分）2*=256x

8、256x256=16.777.216«分）什么是钱件系筑？谷：对某一特定系统，款入以上产生输出也，当且仅当即系统满足叠加性和齐次性时E加服和比例性），称谡系境是歧性系境（8分）设图像有64X1=40%个象素，有8个灰度级，灰度分布勿我所示，短级卜归一化ik灰度出现的次数nk007901n10232in8503yj656空二kE，请分别统计均衡化处理前后的直方图，即计算各个灰度级出现的概率p(10和p(sk),计算结果精确到小数点后两位数字。解答：计算过程如下表所示:度k次级0123456701/7in3/74/75/76/71频率nk790102385065632924512281概

9、率D(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02sk计笆0.190.440.650.810.890.950.981.00丹sk舍入1/73/75/76/76/7111asOsis2，33nsk7901023850985448PGk)0.190.250210.240.112.已知信号源为S=S1,JS3,S4,S5,S6,其概率分布为pl=0.4,p2=0.3»p3=0.1,p4=0.1,p5=0.06,p6=0.04求s的最佳Huffman码解答过程：(12分)输入输入概率第步第二步三第步四第步SI0.40.40.40.40.6S20.30.30.30.3

10、0.4S30.10.10.20.3S40.10.10.1S50.060.1S60.04量后可得到:"分）Sl=lS1=OOS5=011S4=0IOCS5=01010S5=01011Chapter01绪论1 .光电成像技术可以从哪几个方面拓展人的视觉能力？请每个方面各举一例。可以开拓人眼对不可见辐射的接收能力；变像管、红外夜视仪可以扩展人眼对微弱光图像的探测能力；像增强器可以捕捉人眼无法分辨的细节；电子显微镜可以将超快速现象存储下来；数码摄像机2 .为什么CMOS图像传感器的像素一致性要比CCD差？CCD的每个像元都通过同一个放大器及电荷/电压转换器进行处理，而CMOS图像传感器的每个

11、像元都有独立的放大器和转换器，由于工艺差别，导致像素一致性降低。3 .图像处理技术有哪些用途？为每种用途举出一个应用实例。通过增强技术和变换技术来改善图像的视觉效果。广告与平面设计；数码照片处理对图像进行分析以便从图像中自动提取信息。红外成像制导；医学图像分析对图像进行编码、压缩、加密等处理，便于图像的存储、传输和使用。图像水印4 .举出生活中使用微显示技术的例子。家用背投电视；商用投影仪；近眼显示器Chapter02光度学与色度学1 .日常生活中人们说40W的日光灯比40W的白炽灯亮，是否指日光灯的光亮度比白炽灯的光亮度高？解释此处“亮”的含义。不是。人们所说的“亮”，并非指光度学中的物理量

12、一亮度，而是指光通量。在相同的供电功率条件下，日光灯由于发光效率较高，发出的光通量比白炽灯要大，照明效果更好，主观上认为更“亮”。2 .设有一个光通量为20001m的点光源，在距点光源1m的地方有一个半径为2cm的圆平面，点光源发出的经过圆平面中心的光线与圆法线夹角为60度，求圆平面表面的平均照度。由于圆平面的直径远小于到点光源的距离，因此可作近似计算。照度E=(4*3/4兀)/S,其中3=(0.02*兀A2cos60)/(1A2)。3 .设有一台60英寸的投影机，幅面比为16:9,投影屏幕的反射率为80%。已知投影光源(高压汞灯)向屏幕发出的总光通量为10001m，试求屏幕亮度。幅面比即为长

13、宽比，因对角线尺寸为60英寸，因此可计算得到屏幕面积S-1平方米。余弦发光体的单位面元向2兀立体角空间发出的光通量为：。=%LdS,因此背投屏幕发出的光通量为：4=ttLS,即L=(M(7tS)=255nitso4 .已知F1=R,F2=R+G+B,F3=0.5G,描述F1、F2、3F2、F3、F1+F2、F1+F3者B是什么颜色？F1为纯红色，F2为白色，F3为较暗的纯绿色，F1+F2为不纯的红色，F1+F3为橙色。Chapter03图像数字化处理1 .在半调图像显示技术中，如果一个2X2的模板的每个位置可以表示4个灰度级，那么这个模板一共可以表示多少个灰度级？若模板的每个位置可表示03这四

14、个灰度级，则模板一共可以表示012共13个灰度级。2 .计算下列未经压缩的BMP图像文件的数据量：大小为256X256的黑白位图文件、大小为256X256的256色索引位图文件、大小为256X256的32位真彩色位图文件。黑白位图：256X256/8索引位图：256X256真彩色位图：256X256X4Chapter04像素关系与形态变换1 .考虑如下图像子集。在图中画出V=0,1时的p至ijq的最短m-连接通路，并计算p到q的欧式距离、城区距离和棋盘距离。欧式距离：(22+32)1/2；城区距离：2+3;棋盘距离：32 .利用后向映射法对图像进行几何变换时，某点P在原图像中的位置P'

15、落在A、B、C、D点之间，如图所示。已知A、B、C、D的灰度值分别为20、64、16、4,试利用双线性插值计算P的灰度值。与5,7)P'(4.2,6.8)+YX11A(4,6)B(5,6)Chapter05空域图像增强技术1 .计算以下象素使用边缘保持滤波器滤波之后的输出值以及使用掩膜匹配法进行锐化滤波之后的输出值。102220441510202 .阐述掩模匹配法锐化技术与梯度法锐化技术的本质联系。两种方法都试图求出像素的最大方向导数(即梯度)，并将其模作为像素输出值，从而提取边缘；前者是连续方法，即通过两个偏导数求梯度，后者是离散方法，即通过求解和比较八个离散方向到的导数获得梯度。C

16、hapter06图像变换与频域增强1.对于16点的一维沃尔什变换和哈达码变换，计算下列情况下的变换核值：(x,u)(8,4)(6,3)沃尔什变换核值哈达玛变换核值Chapter07彩色图像处理1.某象素在RGB空间的各个分量值为(50,100,150),计算将其转换为HSB空间后的各个分量的值。Chapter08图像恢复1 .二维巴特沃斯滤波器线性空间不变系统吗？存在像差的光学系统是一个线性空间不变系统吗？说明原因。巴特沃斯滤波器的转移函数与输入信号发生的时间(或空间位置)无关，因此是线性空间不变系统；而存在像差的光学系统则不是，因为像差依赖于输入图像的空间位置。2 .对于以下三种情形的退化图

17、像，应采用什么样的方法来恢复图像，写出恢复滤波器的转移函数并阐述实现的步骤：(1)混入了周期性为T的正弦噪声的图像；(2)在存在大气湍流的环境下拍摄的无噪声图像，(3)含有随机噪声的离焦图像，噪声的均值和方差已知。(1)可采用带阻巴特沃斯滤波器作为恢复滤波器，滤波器的截至频带覆盖正弦噪声的频率，转移函数为：1R(u,v)=H(u,v)=2n?D(u,vW)?,其中D0等于正弦噪声的频率。1+2(u,v)-D02?(2)可采用逆滤波，转移函数为：R(u,v)=1/H(u,v)=expc(u2+v2)5/6。可采用最小平方滤波，11H(u,v)|2(3) R(u,v)=H(u,v)|H(u,v)|2+丫|Q(u,v)|2,其中H（u,v）=Ji（兀dp）/（兀dp）,丫可通过噪声的均值和方差求得。Chapter09图像编码技术1 .在对一幅图像进行变长编码之前，若先对该图像进行直方图均衡化，讨论该操作是能改善变长编码效率还是降低变长编码效率？为什么？提示：结合以下知识讨论变长编码的基本思想；直方图均衡化的原理；图像嫡及编码效率的概念幻灯片11.有2幅图像尺寸大小相等，为宽100，高200,其中A图为8位灰度级，B图为RGB真彩色图，则：A图:像素数为多少？数据量