数字图像处理 习题1-基础知识

第一章引言

一.填空题

1. 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__像素___。

2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是__从图像到非图像的一种表示__，如图像测量等。

3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是__，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等

4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是___虚拟图像____。

5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_____的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。

二.简答题

1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。

答：①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。

③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。

④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。

⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。

2. 什么是图像识别与理解？

答：指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。

3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。

答：①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。

③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。

④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。

4. 简述数字图像处理的至少4种应用。

答：①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。

②在医学中，比如B超、CT机等方面。

③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。

④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。

⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。

5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。

答：①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。

②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。

6.连续图像和数字图像如何相互转换？

答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。这样，数字图像可以用二维矩阵表示。将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。

7.采用数字图像处理有何优点？

答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：

（1）具有数字信号处理技术共有的特点：1）处理精度高；2）重现性能好；3）灵活性高。

（2）数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。

（3）数字图像处理技术适用面宽。

（4）数字图像处理技术综合性强。

8.数字图像处理主要包括哪些研究内容？

答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。

9. 常见的数字图像处理开发工具有哪些？

答：目前图像处理系统开发的主流工具为Visual C++（面向对象可视化集成工具）和MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box）。两种开发工具各有所长，且有相互间的软件接口。

10.数字图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么？

答：所谓数字图像处理，就是指有数字计算机及其他有关的数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预期的目的。而计算机图形学是研究用计算机生成、处理和显示图形的一门科学。

二者区别：①研究对象不同。计算机图形学的研究对象是能在人的视觉系统中产生视觉印象的事物，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等。而数字图像处理研究对象是图像。②研究内容不同。计算机图形学研究内容为图形生成、透视、消阴等。而数字图像处理研究内容为图像处理、图像分割、图像分析等。③过程不同。计算机图形学是由数学公式生成仿真图形或图像。而数字图像处理是由原始图像处理出分析结果。计算机图形学与图像处理是逆过程。

二者联系：虽然二者目前仍然是两个相对独立的学科分支，但它们的重叠之处越来越多。如，它们都是用计算机进行点、面处理，都使用光栅显示器等。在图像处理中，需要用计算机图形学中的交互技术和手段输入图形、图像和控制相应的过程。计算机图形学中，也经常采用图像处理操作来帮助合成模型的图像。图形和图像处理算法的结合是促进计算机图形学和图像处理技术发展的重要趋势之一。

第二章图像的基本概念

一.填空题

1. 量化可以分为均匀量化和_非均匀量化_两大类。量化指将信号的连续取值（或者大量可能的离散取值）近似为有限多个（或较少的）离散值的过程。