數(shù)字圖像處理與分析習題及答案

1、第一章 緒論課后4.防阪虬理王要是對已有幅備 比如說可見光的區(qū)飮 用因饑雷達戒螢樹亍帳聲瞬、眩戰(zhàn)師R岡像I頫爭刪，就像用ps處理照 片一擇的別臥崔紋i隔咆.送卿1*銀轉(zhuǎn)哽都底于團灘建。如崔各種遽逆豈心茸他R泊苓陳攢直化亙法川膚里葉變K-屮帔換罟有很歩遼方面那帯酰學壬要研舷何勿酬曲總用如ADT團蔚是團 ff 殍中算送的應用.音種動糠件中國刑算法前生戰(zhàn)瓠1.數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容包含很多方面，請列出并簡述其中的4種。1圖像數(shù)字化：將一幅圖像以數(shù)字的形式表示。主要包括采樣和量化兩個過程。2圖像增強：將一幅圖像中的有用信息進行增強，同時對其無用信息進行抑制，提高圖像的可觀察性。3圖像的幾何變換：改

2、變圖像的大小或形狀。4圖像變換：通過數(shù)學映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到頻域、時頻域等空間上進行分析。5圖像識別與理解：通過對圖像中各種不同的物體特征進行定量化描述后，將其所期望獲得的目標物進行提取，并且對所提取的目標物進行一定的定量分析。2.什么是圖像識別與理解？圖像識別與理解是指通過對圖像中各種不同的物體特征進行定量化描述后，將其所期望獲得的目標物進行提取，并且對所提取的目標物進行一定的定量分析。比如要從一幅照片上確定是否包含某個犯罪分子的人臉信息，就需要先將照片上的人臉檢測出來，進而將檢測出來的人臉區(qū)域進行分析，確定其是否是該犯罪分子。3.簡述圖像幾何變換與圖像變換的區(qū)別。1圖像的幾何

3、變換：改變圖像的大小或形狀。比如圖像的平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等，這些方法在圖像配準中使用較多。2圖像變換：通過數(shù)學映射的方法，將空域的圖像信息轉(zhuǎn)換到頻域、時頻域等空間上進行分析。比如傅里葉變換、小波變換等。4.一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由哪幾個模塊組成?答：一個基本的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由圖像輸入、圖像存儲、圖像輸出、圖像通信、圖像處理和分析5個模塊組成5.連續(xù)圖像和數(shù)字圖像如何相互轉(zhuǎn)換？答：數(shù)字圖像將圖像看成是許多大小相同、 形狀一致的像素組成。 這樣，數(shù)字圖像可以 用二維 矩陣表示。將自然界的圖像通過光學系統(tǒng)成像并由電子器件或系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模擬圖像（連續(xù)圖像）信號，再由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化器（ADC得到原始的

4、數(shù)字圖像信號。圖像的數(shù)字 化包括離 散和量化兩個主要步驟。在空間將連續(xù)坐標過程稱為離散化，而進一步將圖像的幅度值（可能 是灰度或色彩）整數(shù)化的過程稱為量化。6.采用數(shù)字圖像處理有何優(yōu)點？答：數(shù)字圖像處理與光學等模擬方式相比具有以下鮮明的特點：1具有數(shù)字信號處理技術(shù)共有的特點。（1）處理精度高。（2）重現(xiàn)性能好。（3）靈活 性高。2數(shù)字圖像處理后的圖像是供人觀察和評價的，也可能作為機器視覺的預處理結(jié)果。3數(shù)字圖像處理技術(shù)適用面寬。4數(shù)字圖像處理技術(shù)綜合性強。7.數(shù)字圖像處理主要包括哪些研究內(nèi)容？答:圖像處理的任務是將客觀世界的景象進行獲取并轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像、進行增強、變換、編碼、恢復、重建、編碼和

5、壓縮、分割等處理，它將一幅圖像轉(zhuǎn)化為另一幅具有新的意義的圖像。8.常見的數(shù)字圖像處理開發(fā)工具有哪些？各有什么特點？答目前圖像處理系統(tǒng)開發(fā)的主流工具為Visual C+（面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ撸┖蚆ATLAB的圖像處理工具箱（Image Processing Tool box。兩種開發(fā)工具各有所長且有相互間的軟件接口。Microsoft公司的VC+是種具有高度綜合性能的面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ撸盟_發(fā)出來的Win 32程序有著運行速度快、可移植能力強等優(yōu)點。VC+所提供的Microsoft基礎(chǔ)類庫MFC對大部分與用戶設(shè)計有關(guān)的Wn 32應用程序接口API進行了封裝，提高了代碼 的可重用性，大大縮

6、短了應用程序開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。由于圖像格式多且復雜，為了減輕程序員將主要精力放在特定問題的圖像處理算法上，VC+ 6.0提供的動態(tài)鏈接庫ImageLoad.dll支持BMP JPG TIF等常用6種格式的讀寫功能。MATLAB的圖像處理工具箱MATLAB是由MathWorks公司推出的用于數(shù)值計算的有力工具，是一種第四代計算機語言，它具有相當強大的矩陣運算和操作功能，力求使人們擺脫繁雜的程序代碼。MATLAB圖像處理工具箱提供了豐富的圖像處理函數(shù)，靈活運用這些函數(shù)可以完成大部分圖像處理工作，從而大大節(jié)省編寫低層算法代碼的時間，避免程序設(shè)計 中的重復勞動。MATLAB圖像處理工具箱涵蓋了

7、在工程實踐中經(jīng)常遇到的圖像處理手段和算法，如圖形句柄、圖像的表示、 圖像變換、 二維濾波器、 圖像增強、 四叉樹分解域邊緣檢 測、二值圖像處 理、小波分析、分形幾何、圖形用戶界面等。但是，MATLAB也存在不足 之處限制了其在圖像處理軟件中實際應用。 首先，強大的功能只能在安裝有MATLAB系統(tǒng) 的機器上使用圖像處理 工具箱中的函數(shù)或自編的m文件來實現(xiàn)。其次，MATLAB用行解 釋方式執(zhí)行代碼，執(zhí)行速度 很慢。第三，MATLAB擅長矩陣運算，但對于循環(huán)處理和圖形界面的處理不及C+等語言。為此，通應用程序接口API和編譯器與其他高級語言（如C、C+、Java等）混合編程將會發(fā) 揮各種程序設(shè)計語言

8、之長協(xié)同完成圖像處理任務。API支持MATLAB與外部數(shù)據(jù)與程序的交互。編譯器產(chǎn)生獨立于MATLAB環(huán)境的程序，從而使其他語言的應用程序使用MATLAB9.常見的數(shù)字圖像應用軟件有哪些？各有什么特點？答：圖像應用軟件是可直接供用戶使用的商品化軟件。 用戶從使用功能出發(fā)， 只要了解 軟件的操作方法就可以完成圖像處理的任務。 對大部分用戶來說， 商品化的圖像應用軟件無 需用戶進行編程， 操作方便， 功能齊全， 已經(jīng)能滿足一般需求， 因而得到廣泛應用。 常用圖 像 處理應用軟件有以下幾種：1.PHOTOSHOP當今世界上一流的圖像設(shè)計與制作工具，其優(yōu)越性能令其產(chǎn)品望塵莫及。PHOTOSHO巳成為出版

9、界中圖像處理的專業(yè)標準。高版本的PHOTOSHO支持多達20多種圖像格式和TWAIN接口，接受一般掃描儀、數(shù)碼相機等圖像輸入設(shè)備采集的圖像。PHOTOSHO支持多圖層的工作方式，只是PHOTOSH O的最大特色。使用圖層功能可以很方便地編輯和修改圖像，使平面設(shè)計充滿創(chuàng)意。利用PHOTOSHO還可以方便地對圖像進行各種平面處理、繪制 簡單的幾何圖形、 對文字進行藝術(shù)加工、 進行圖像格式和顏色 模式的轉(zhuǎn)換、改變圖像的尺寸 和分辨率、制作網(wǎng)頁圖像等。2. CorelDRAW一種基于矢量繪圖、功能強大的圖形圖像制作與設(shè)計軟件。位圖式圖像是由象素組成的， 與其相對， 矢量式圖像以幾何、 色彩參數(shù)描述圖像

10、， 其內(nèi)容以線條和色塊 為主。 可見，采用不同的技術(shù)手段可以滿足用戶的設(shè)計要求。 位圖式圖像善于表現(xiàn)連續(xù)、 豐 富色調(diào) 的自然景物，數(shù)據(jù)量較大；而矢量式圖像強于表現(xiàn)線條、色塊的圖案，數(shù)據(jù)量較小。合理的利用兩種不同類型的圖像表現(xiàn)方式， 往往會收到意想不到的藝術(shù)效果。CorelDraw是當今流行 的圖像處理軟件中為數(shù)不多的特點明顯、 功能強大的基于矢量繪圖的軟件包。 利用 它，可以方 便地制作精美的名片、賀卡、書簽、圖書封面、廣告、宣傳畫等作品。3.ACDSee快速、高性能的看圖程序，是目前最享盛名的圖片瀏覽器。它能廣泛應用于圖片的獲取、管理、瀏覽和優(yōu)化，支持BMP GIF、JPG TGA TIF

11、等超過50種常見 的圖形文件格 式，圖片打開速度極快，可以直接查看動畫GF，處理如Mpeg之類常用的視 頻文件，還可以為 每一個目錄建立一個相冊。ACDSee可以從數(shù)碼相機和掃描儀高效獲取圖片，并進行便捷的查找、組織和預覽。ACDSee還是得心應手的圖片編輯工具，輕松處理數(shù)碼影像，擁有去紅眼、剪切圖像、 銳化、浮雕特效、曝光調(diào)整、 旋轉(zhuǎn)、鏡像等功能，還能進 行批量處理。10.討論數(shù)字圖像處理的主要應用。答：圖像處理的應用幾乎滲透科學研究、工程技術(shù)和人類社會生活的各個領(lǐng)域。教師可以分組對學生布置以下6個方面的課題， 通過閱讀參考文獻、 網(wǎng)絡資源等手段寫數(shù)字圖像處 理的主 要應用的短文，并安排交流

12、機會。1航天和航空技術(shù)方面的應用2生物醫(yī)學工程方面的應用3通信工程方面的應用4工業(yè)自動化和機器人視覺方面的應用5軍事和公安方面的應用6生活和娛樂方面的應用第二章 數(shù)字圖像表示及其處理課后4.什么是量化噪聲，它是什么引起的？語言信號采樣量化過程中導致的噪聲。如：A/D轉(zhuǎn)換（模擬到數(shù)字）。在語言編碼通信中，解調(diào)后信 號和原傳遞信號的差異是因幅度和時間的量化而產(chǎn)生的，這種失真稱為量化失真。因為這種失真和雜 亂的干擾一樣，聽起來和元件產(chǎn)生的熱噪聲相似，所以叫做量化噪聲。1.當在白天進入一個黑暗劇場時，在能看清并找到空座位時需要適應一段時間，試述發(fā)生這種現(xiàn)象的 視覺原理。答：人的視覺絕對不能同時在整個亮

13、度適應范圍工作， 它是利用改變其亮度適應級來完成亮度適應的。 即所謂的亮度適應范圍。同整個亮度適應范圍相比，能同時鑒別的光強度級的總范圍很小。因此，白 天進入黑暗劇場時，人的視覺系統(tǒng)需要改變亮度適應級，因此，需要適應一段時間，亮度適應級才能 被改變。2.圖像的數(shù)字化包含哪些步驟？簡述這些步驟。圖像的數(shù)字化主要包含采樣、量化兩個過程。采樣是將空域上連續(xù)的圖像變換成離散采樣點集合，是 對空間的離散化。經(jīng)過采樣之后得到的二維離散信號的最小單位是像素。量化就是把采樣點上表示亮 暗信息的連續(xù)量離散化后，用數(shù)值表示出來，是對亮度大小的離散化。經(jīng)過采樣和量化后，數(shù)字圖像 可以用整數(shù)陣列的形式來描述。3.圖像

14、量化時，如果量化級比較小會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？ 如果量化級數(shù)過小，會出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象。量化過程是將連續(xù)變化的顏色劃分到有限個級別中，必然會 導致顏色信息損失。 當量化級別達到一定數(shù)量時， 人眼感覺不到顏色信息的丟失。 當量化級數(shù)過小時， 圖像灰度分辨率就會降低，顏色層次就會欠豐富，不同的顏色之間過度就會變得突然，可能會導致偽 輪廓現(xiàn)象。4.簡述二值圖像與彩色圖像的區(qū)別。二值圖像是指每個像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。這種圖像又稱為黑白圖像。 二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個像素的值要么是1，要么是0，具有數(shù)據(jù)量小的特點。彩色圖像是根據(jù)三原色成像原理來實現(xiàn)對自然界中的色彩描述的。

15、紅、綠、藍這三種基色的的灰度分別用256級表示，三基色之間不同的灰度組合可以形成不同的顏色。5.簡述二值圖像與灰度圖像的區(qū)別。二值圖像是指每個像素不是黑，就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。這種圖像又稱為黑白圖像。 二值圖像的矩陣取值非常簡單，每個像素的值要么是1，要么是0，具有數(shù)據(jù)量小的特點?；叶葓D像是指每個像素的信息由一個量化后的灰度級來描述的數(shù)字圖像，灰度圖像中不包含彩色信息。標準灰 度圖像中每個像素的灰度值是0-255之間的一個值，灰度級數(shù)為256級。6.簡述灰度圖像與彩色圖像的區(qū)別?；叶葓D像是指每個像素的信息由一個量化后的灰度級來描述的數(shù)字圖像，灰度圖像中不包含彩色信 息。標準灰度圖

16、像中每個像素的灰度值是0-255之間的一個值，灰度級數(shù)為256級.彩色圖像是根據(jù) 三原色成像原理來實現(xiàn)對自然界中的色彩描述的。 紅、 綠、藍這三種基色的的灰度分別用256級表示， 三基色之間不同的灰度組合可以形成不同的顏色。1.設(shè)圖像的大小為32X32的圖標，每個像素有16種顏色，共有多少種不同的圖標？如果每100萬個可能的圖標中有一個有意義， 識別一個有意義的圖標需要1秒鐘，則選出所 有有意義的圖標需要多長時32X326102461227間？解：1632 32/106= 161024/106=1.044X101227s?？梢婋S機圖像的復雜度是非常高的。2.掃描儀的光學分辨率是600X1200

17、線，一個具有5000個感光單元的CCD器件，用 于A4幅面掃描儀，A4幅面的紙張寬度是8.3英寸，該掃描儀的光學分辨率是多少dpi？解（：1）600X1200線，其中前一個數(shù)字代表掃描儀的橫向分辨率，后一數(shù)字則代表縱 向分辨率。 （2）dpi是指單位面積內(nèi)像素的多少，也就是掃描精度，目前國際上都是計算一英寸面積內(nèi)像素的多少。光學分辨率是掃描儀的光學部件在每平方英寸面積內(nèi)所能捕捉到的實際的光點數(shù)，是指掃描儀CCD的物理分辨率，也是掃描儀的真實分辨率，它的數(shù)值是由CCD的像素點除以掃描儀水平最大可掃尺寸得到的數(shù)值。每一個感光單元對應一個像素。由于CCD感光單元個數(shù)為5000,5000/8.3=60

18、2 （dpi）第三章圖像增強課后5.空間濾波的平滑濾波器和銳化濾波器的相同點、不同點及聯(lián)系。低通濾波器是保留小于截止頻率的信號，而高通濾波器是保留大于截止頻率的信號解答：相同點：都能減弱或消除傅立葉空間的某些分量，而不影響或較少影響其他分量，從而達到增強某些頻率分量的效果。不同點：平滑濾波器減弱或消除傅立葉空間的高頻分量，所以達到了增強低頻分量、平滑圖像中細節(jié)的效果。銳化濾波器減弱或消除傅立葉空間的低頻 分量，所以達到了增強高頻分量、銳化圖像中細節(jié)的效果。聯(lián)系：兩者效果相反，互為補充，從原圖像中減去平滑濾波器的結(jié)果得到銳化濾波器的效果，從原圖像中減去銳化濾波器的結(jié)果可得到平滑濾波器的結(jié)果1圖像

19、增強的目的是什么，它包含那些內(nèi)容？解：圖像增強是指對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度等進行強調(diào)或銳化，以便于顯示、觀察或進一步分析與處理。圖像增強所包含的主要內(nèi)容如書圖4.1。2圖像增強的目的是什么？答：圖像增強目的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應用場合，有目的地強調(diào)圖像的 整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強調(diào)某些感興趣的特征，擴大圖像中不同物 體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強圖像判讀和 識別效果，滿足某些特殊分析的需要。3.圖像增強與圖像復原的聯(lián)系與區(qū)別？答：（1）二者的目的都是為了改善圖像的質(zhì)量。（2）圖像增強不考慮圖像是如何

20、退化的，而是試圖采用各種技術(shù)來增強圖像的視覺效果。因此，圖像增強可以不顧增強后的圖像是否失真，只要看得舒服就行。（3）而圖像復原就完全不同，需知道圖像退化的機制和過程等先驗知識，據(jù)此找出一種相應的逆處理方法，從而得到復原的圖像。（4）如果圖像已退化，應先作復原處理，再作增強處理4、什么是直方圖均衡化? 答：將原圖象的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖象。圖 象均衡化處理后，圖象的直方圖是平直的，即各灰度級具有相同的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級 具有均勻的概率分布，圖象看起來就更清晰了。5.圖像銳化濾波的幾種方法。答：（1）直接以梯度值代替；（2）輔以門限判斷；（3）給邊

21、緣規(guī)定一個特定的灰度級；（4）給背景規(guī)定灰度級；（5）根據(jù)梯度二值化圖像。6.圖像銳化與圖像平滑有何區(qū)別與聯(lián)系？答：區(qū)別：圖像銳化是用于增強邊緣，導致高頻分量增強，會使圖像清晰；圖像平滑用于消除圖像噪聲，但是也容易引起邊緣的模糊。聯(lián)系：都屬于圖像增強，改善圖像效果。7.簡述直方圖均衡化的基本原理 。答：直方圖均衡化方法的基本思想 是，對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進行展寬，而對像素個 數(shù)少的灰度級進行縮減。從而達到清晰圖像的目的。因為灰度分布可在直方圖中描述，所以該 圖像增強方法是基于圖像的灰度直方圖。直方圖均衡化是將原圖象的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖象。圖象

22、均衡化處理后，圖象的直方圖是平直的，即各灰度級具有相同的出現(xiàn)頻數(shù)，那 么由于灰度級具有均勻的概率分布，圖象看起來就更清晰了。直方圖均衡化實質(zhì)上是減少圖象 的灰度級以換取對比度的加大。在均衡過程中，原來的直方圖上頻數(shù)較小的灰度級被歸入很少 幾個或一個灰度級內(nèi)，故得不到增強。若這些灰度級所構(gòu)成的圖象細節(jié)比較重要，則需采用局 部區(qū)域直方圖均衡。對離散圖像的直方圖均衡化是不能產(chǎn)生完全平坦的直方圖的。理由是：（1）直方圖是近似概率密度函數(shù)，（2）簡并現(xiàn)象的存在使處理的灰度級總是要減少的，這是像素灰度有限的必然結(jié)果。均衡化只是近似的，其結(jié)果只能是產(chǎn)生近似均勻的直方圖。對一副圖像進行直方圖均衡化處理，然后在

23、進行一次直方圖均衡化處理，結(jié)果不會發(fā)生變化。理由是：（1）對于不同的圖像，只要具有相同的灰度分布情況，其對應的灰度直方圖是一致的；（2）任意一副圖像都有唯一的與其對應的一個灰度直方圖。對一副灰度級為2的n次方且已經(jīng)直方圖均衡化的圖像能否用變長編碼方法進行壓縮？效果如何？答：能。因為直方圖均衡化并不能消除圖像中的冗余信息和不相干信息。如果均衡化過程中沒有發(fā)生灰度合并，則壓縮效率與均衡化無關(guān)；如果發(fā)生了灰度合并，則壓縮效率會有所提高。8、將高頻加強和直方圖均衡相結(jié)合是得到邊緣銳化和對比度增強的有效方法。上述兩個操作 的先后順序?qū)Y(jié)果有影響嗎？為什么？答：有影響，應先進行高頻加強，再進行直方圖均衡化

24、。高頻加強是針對通過高通濾波后的圖像整體偏暗，因此通過提高平均灰度的亮度，使圖像的視 覺鑒別能力提高。再通過直方圖均衡化將圖像的窄帶動態(tài)范圍變?yōu)閷拵討B(tài)范圍，從而達到提 高對比度的效果。若先進行直方圖均衡化，再進行高頻加強，對于圖像亮度呈現(xiàn)較強的兩極現(xiàn) 象時，例如多數(shù)像素主要分布在極暗區(qū)域，而少數(shù)像素存在于極亮區(qū)域時，先直方圖均衡化會 導致圖像被漂白，再進行高頻加強，獲得的圖像邊緣不突出，圖像的對比度較差。9什么是圖像平滑？試述均值濾波的基本原理。解：為了去除或減弱圖像中的噪聲，可以對圖像進行平滑處理， 稱為圖像平滑。大部分的噪聲都可以看作是隨機信號， 它們對圖像的影響可以看作是孤立的。 對于

25、某一像素而言， 如 果它與周圍像素點相比，有明顯的不同，我們就認為該點被噪聲感染了。 基于這樣的分析， 我們 可以用求均值的方法，來判斷每一點是否含有噪聲，并用適當?shù)姆椒ㄏl(fā)現(xiàn)的噪聲。10.平滑和銳化濾波器的異同及聯(lián)系？答：同：都能減弱或消除傅葉空間的某些分量，而不影響或較少影響其他分量，從而達到增強 某些頻率分量的效果。異：平滑減弱或消除傅葉空間的高頻分量，達到了增強低頻分量、平滑 圖像細節(jié)的效果；銳化減弱或消除傅葉空間的低頻分量，達到了增強高頻分量、銳化圖像細節(jié) 的效果。聯(lián)系：兩者效果相反，互為補充，從原始圖像中減去平滑濾波器的結(jié)果得到銳化濾波 器的效果，反之亦然。11.圖像增強時，平

26、滑和銳化有哪些實現(xiàn)方法？答：平滑的實現(xiàn)方法：鄰域平均法，中值濾波，多圖像平均法，頻域低通濾波法。銳化的實現(xiàn)方法：微分法，高通濾波法。12.什么是中值濾波，有何特點？解：中值濾波是非線性的處理方法，在去噪的同時可以兼顧到邊界信息的保留。中值濾波首先選一個含有奇數(shù)點的窗口W,將這個窗口在圖像上掃描， 把該窗口中所含的 像 素點按灰度級的升（或降）序排列，取位于中間的灰度值，來代替該點的灰度值。13.什么是中值濾波及其它的原理？答：中值濾波是基于排序統(tǒng)計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術(shù)，基本原理是把數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實值

27、，從而消除孤立的噪聲點。特點：是一種非線性的圖像平滑法，它對脈沖干擾級椒鹽噪聲的抑制效果好，在抑制 隨機噪聲的同時能有效保護邊緣少受模糊。14.圖像空域增強與頻域增強的基本原理答：頻域增強是指在圖像的頻率域內(nèi)，對圖像的變換系數(shù)（頻率成分）直接進行運算，然后通過傅里葉逆變換以獲得圖像的增強效果。空域增強是在圖像上直接進行數(shù)據(jù)運算，基本上是以灰度映射變換的。15.頻域增強與空域增強有何不同答：空域增強是在圖像上直接進行數(shù)據(jù)運算，常見的處理方法有：線性拉伸、直方圖均衡化等。頻域增強主要有基于傅里葉變換的算法、基于小波變換的算法等。二者在圖像增強時都已產(chǎn)生“振鈴”現(xiàn)象。16.高通濾波與低通濾波有何特點

28、？答：低通濾波器容許低頻信號通過，但減少頻率高于截止頻率的信號的通過。對于不同濾波器而言，每個頻率的信號的減弱程度不同。高通濾波器是去掉信號中不必要的低頻成分，去掉低頻干擾的濾波器。高通濾波器和低通濾波器常常成對出現(xiàn)，無論哪一種，都是為了把一定的17.什么叫同態(tài)濾波？有何特點？答：同態(tài)濾波是一種在頻域中對圖像同時進行圖像對比度增強和壓縮圖像亮度范圍的濾波方法。同態(tài)濾波可以使圖像處理符合人眼對于亮度響應的非線性特性，避免了直接對圖像進行傅里葉變換處理的失真。18.對于椒鹽噪聲，為什么中值濾波效果比均值濾波效果好？答：椒鹽噪聲是復制近似相等但隨機分布在不同的位置上，圖像中又干凈點也有污染點。中值濾

29、波是選擇適當?shù)狞c來代替污染點的值，所以處理效果好。因為噪聲的均值不為0，所以均值濾波不能很好地去除噪聲。19.理想低通濾波器缺點?答：會產(chǎn)生比較嚴重的模糊和振鈴現(xiàn)象，半徑越小，模糊和振鈴越明顯，平滑效果也越差。振 鈴原因：時域圖，頻域圖，旁瓣圍繞橫坐標震動，所以。20.二維傅里葉變換的分離性有什么實際意義？解：該性質(zhì)表明，一個二維傅里葉變換可由連續(xù)兩次一維傅里葉變換來實現(xiàn)。實現(xiàn)的方法如下圖所示：21.給出一維連續(xù)圖像函數(shù)傅里葉變換的定義，并描述空間頻率的概念。（10分）答：1一維連續(xù)圖像函數(shù) 丿的傅立葉變換定義為:（5分）2空間頻率是指單位長度內(nèi)亮度作周期變化的次數(shù)。（亡xp /2加7）二co

30、s-Jsin ZTT（你）考慮的最大值直線在坐標軸上的截距為，則表示空間周期，二即為空間頻率。（3分）22.傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應用，請簡述其在圖像的高通濾波中的應用原理。圖像經(jīng)過傅里葉變換后，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細節(jié)部分集中在高頻區(qū)段， 可以通過圖像的高通濾波將圖像中景物的細節(jié)提取出來。具體做法是，將傅里葉變換得到頻譜 圖的低頻部分強制為0，而將高頻部分2分）對于傅立葉變換基函數(shù)/（x）巳年疋*血的信息保持不變，就相當于使用一個只保持高頻部分信 息不變，而低頻信息被完全抑制的高通濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進 行傅里葉逆變換，就可以得到圖像的細節(jié)

31、部分。23.傅里葉變換在圖像處理中有著廣泛的應用，請簡述其在圖像的低通濾波中的應用原理。圖像經(jīng)過傅里葉變換后，景物的概貌部分集中在低頻區(qū)段，景物的細節(jié)部分集中在高頻區(qū)段，可以通過圖像的低通濾波將圖像中景物的概貌提取出來。具體做法是，將傅里葉變換得到頻譜 圖的高頻部分強制為0，而將低頻部分的信息保持不變，就相當于使用一個只保持低頻部分信 息不變，而高頻信息被完全抑制的低通濾波器作用在原始圖像上。將經(jīng)過這樣處理后的頻譜進 行傅里葉逆變換，就可以得到圖像的概貌部分。24.什么是小波？小波基函數(shù)和傅里葉變換基函數(shù)有何區(qū)別？ 解：小波信號的非零點是有限的。 它與傅里葉變換的基函數(shù) （三角函數(shù)、 指數(shù)信號

32、） 是 不同的， 傅里葉變換的基函數(shù)從負無窮到正無窮都是等幅振蕩的。25.傅里葉變換、加窗傅里葉變換和小波變換的時間頻率特性有什么不同？ 解：傅里葉變換使得時間信號變成了頻域信號， 加窗傅里葉變換使得時間信號變成了時 頻信號， 但是窗口是固定的，小波變換同樣變成了視頻信號，但是時頻的窗口是變化的。26.均值濾波器對高斯噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。均值濾波器對高斯噪聲的濾波結(jié)果較好。原因：高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點像素上。因為正態(tài)分

33、布的均值為0，所以均值濾波可以消除噪聲。27.簡述均值濾波器對椒鹽噪聲的濾波原理，并進行效果分析。均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。均值濾波器對椒鹽噪聲的濾波結(jié)果不好。原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染點。因為噪聲的均值不為0，所以均值濾波不能很好地去除噪聲點。28.中值濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果如何？試分析其中的原因。中值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替

34、代待處理像素的值，就可以達 到濾除噪聲的目的。中值濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果較好。 原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染點 。使用中值濾波時，被污染的點一般不處于中值的位置，即選擇適當?shù)狞c來替代污染點的值 ，所以處理效果好。29.使用中值濾波器對高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？ 中值濾波器對椒鹽噪聲的濾波效果較好，對高斯噪聲的處理效果不好。中值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其 周圍的鄰近像素。取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替代待處理像素的值，就可以達 到濾除噪聲的目的。原因：椒鹽噪聲是

35、幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染點。使用中值濾波時，被污染的點一般不處于中值的位置，即選擇適當?shù)狞c來替代污染點的值 ，所以處理效果好。高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點像素上。找不到干凈的點 來替代被污染的點，故處理效果不好。30.使用均值濾波器對高斯噪聲和椒鹽噪聲的濾波結(jié)果相同嗎？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？ 均值濾波器對高斯噪聲的濾波結(jié)果較好，對椒鹽噪聲的濾波結(jié)果不好。均值濾波器的濾波原理是：在圖像上，對待處理的像素給定一個模板，該模板包括了其 周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。原因:高斯噪聲是幅值近似正態(tài)分布，但分布在每點像素上。

36、因為正態(tài)分布的均值為0，所以均值濾波可以消除噪聲。椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污染點。因為噪聲的均值不為0,所以均值濾波不能很好地去除噪聲點。31.幾種邊緣檢測算子的優(yōu)缺點？答：Roberts算子：邊緣定位精度高，但容易丟失一部分邊緣，不具備抑制噪聲的能力。該算子對具有陡峭邊緣且含噪聲少的圖像效果較好。Sobel算子和Prewitt算子：對圖像先進行加權(quán)平滑處理，所以對噪聲有一定的抑制能力，檢測出的邊緣容易出現(xiàn)多像素寬度。拉普拉斯算子：對圖像中的階躍型邊緣點定位準確，使噪聲成分得到加強，造成一些不連續(xù)的檢測邊緣，抗噪能力差。LG改善了抑制噪聲的能力，圖像中的

37、尖銳邊緣無法檢測到。Canny：具有較強噪聲的能力，將一些高頻邊緣平滑掉了，造成緣丟失。32.簡述梯度法與Laplacian算子檢測邊緣的異同點?答：梯度算子和Laplacian檢測邊緣對應的模板分別為（梯度算子）（Laplacia n算子）梯度算子是利用階躍邊緣灰度變化的一階導數(shù)特性，認為極大值點對應于邊緣點；而Laplacian算子檢測邊緣是利用階躍邊緣灰度變化的二階導數(shù)特性，認為邊緣點是零交叉點。（2分）相冋點都能用于檢測邊緣，且都對噪聲敏感。33、簡述梯度法與Laplacian算子檢測邊緣的異同點？ 答：梯度算子和Laplacian檢測邊緣對應的模板分別為（梯度算子）（Laplacia

38、n算子）（2分）梯度算子是利用階躍邊緣灰度變化的一階導數(shù)特性，認為極大值點對應于邊緣點；而Laplacian算子檢測邊緣是利用階躍邊緣灰度變化的二階導數(shù)特性，認為邊緣點是零交叉點。（2分）相同點都能用于檢測邊緣，且都對噪聲敏感。（34.偽彩色增強與假彩色增強有何異同點? 答：偽彩色增強是對一幅灰度圖象經(jīng)過三種變換得到三幅圖象，進行彩色合成得到一幅彩色圖 像；假彩色增強則是對一幅彩色圖像進行處理得到與原圖象不同的彩色圖像；主要差異在于處 理對象不同。（4）相同點是利用人眼對彩色的分辨能力高于灰度分辨能力的特點，將目標用人眼敏感的顏色表示。11-4111分）（1分）35.偽彩色增強和真彩色增強有何

39、異同點。答：偽彩色增強是將一幅灰度圖像變換為彩色圖像，從而將人眼難以區(qū)分的灰度差異變換為極 易區(qū)分的色彩差異。它實質(zhì)上只是一個圖像的著色過程，是一種灰度到彩色的映射技術(shù)。而真 彩色增強則是對原始圖像本身所具有的顏色進行調(diào)節(jié)，是一個彩色到彩色的映射過程。36.真彩色圖像與索引圖像的文件結(jié)構(gòu)真彩色圖像索引圖像文件頭文件頭信息頭信息頭像素的RGB彩色模型像素的調(diào)色板索引值1 1將M M幅圖像相加求平均町以起到消除噪蘆的效社 用一個nXnnXn的模板進行平滑濾波也可 以起到消除噪聲的效果.試比較這兩種方法的泊囁效將M M幅圖像相加求平均利用了M M幅圖像中同一位置的M M個像索的 平均值.用一 個n

40、n切的模板進行平潸濾波利丿| 了同一幅圖俾中的ZnZn個俾羸的平均你因為參仃的像罠個 數(shù)越頭 消除嗓由的能力越賤.加以如果卜1Nn1Nn 則前者消除噪聲的效果較好.反Z Z則后 者湄除噪聲的效果較好。2.H H像鋭化與陽俾半湄竹何區(qū)別與聯(lián)系?圖彖銳化是用J J增強邊緣導致高頻分量增解 會使國像消晰；陽象丫羽川J JN 嵯. 對圖像扁頻分粧即圖像邊緣會有影響。都屬于圖象增強改著圖像效果.3 3比較均值池波和屮備池汲則闖像的椒鹽噪川和高期嗥M M抑制過科中的優(yōu)坍.并說明其總 因.對于椒旅噪聲中值濾波效果比均值濾波效柴好。其康因為：椒鹽噪聲是啊值近似 相尊但隨機分布在不同位置上，圖像中有干凈點也有污

41、染點.屮値海波是選擇適巧的點來 代污染山曲值擠以處理效果好。因為噪聲的均值不為0,0,所以均值濾波不能很好地公除嗓 5 對于高斯噪聲.均I I二撤果比中值濾波效果好其原因是二局斯噪聲是幅值近似正 彷布.但分布在每點像素耳 因?qū)澯孟裰械拿奎c祁是污染門中值濾波選不到合適的F F凈點。因為正態(tài)分布的均值為0 0所以浪亦統(tǒng)計數(shù)學.均值叮以消除噪向。丄偽彩色增強和假彩色增強仃何片同點？偽彩色增議是對一幅灰度用彖紳過三種變換得到三幅用絞進行彩色合成得到一 則彩色圖佻 假彩色増蟲則是對 郵彩色網(wǎng)像進彳處理碼到與級圖念不同狗彩色圈像：主要 差異在于處理對線不同利I I同點是利用人眼對彩色的分辨能力站灰度分辨能

42、力的特點.將U U標用人I I赧放感的瀕色衣示.1.已知的圖像數(shù)據(jù)如圖所示，請計算：（15分）a 丿，的離散傅里葉變換；b、丿的哈德瑪變換。414424422呂4関3函二-胃E 打MzyywIfex易+1J3(5V)01U淫7(ss4一1一丄1-一一一11丄1(3V)6 61 1111A41卩1111 -11-124421 -11-11 1-1-12442 1 1-1-11 -1-1114411 -1-11對圖像的卷積與拉普拉斯算子對圖像1運算結(jié)果之間的關(guān)系。（15分） 答：；-：；廬F：一，= F!- =F=池廳（叭巧+（J2加）7M=_32）用（%）2相當于原圖像與拉普拉斯算子運算之差（3

43、分）。因為4400-400000000-2000-41100-10ClCl0000-500-1（3分）2.寫出頻域拉普拉斯算子的傳遞函數(shù)，并說明掩模矩陣0-10-15-10-10it.2 22 20 1 01 -4 10 1 0分）3.如圖為一幅16級灰度的圖像。 請寫出均值濾波和中值濾波的3x3濾波器；說明這兩種濾波器各自的特點；并寫出兩種濾波器對下圖的濾波結(jié)果（只處理灰色區(qū)域，不處理邊界）。（分）均值濾波:（2分）拉式算子:-11 -4-1（2分）所以:15（3中值濾波:22Ai2212302 22213rJ2（3分）4.設(shè)原圖像為：247435464 44,求經(jīng)過中值濾波后的值，中值 濾

44、波取一維的模板如下圖b所示，待處理像素的灰度取這個模板中的灰度的中值。邊界點保 持不變。371-JDQH-1m+2解:2 4 4 4 4 4 4 4 4 41.設(shè)圖像為:12i43I1023452t5S85510E5a789請使用以下模板對其進行均值濾波處理，寫出處理過程和結(jié)果。4.設(shè)圖像為:12 2143 3110234 4526885510g5678P請使用3X3的模板對其進行中值濾波處理，寫出處理過程和結(jié)果。5、 設(shè)一幅圖像有如圖所示直方圖，對該圖像進行直方圖均衡化，寫出均衡化過程，并畫出均衡化后的直方圖。若在原圖像一行上連續(xù)8個像素的灰度值分別為：0、1、2、3、4、5、6、7,則均衡

45、后，他們的灰度值為多少？k答：skp(ri),k=0,1,7,用累積分布函數(shù)(CDF作為變換函數(shù)Tr處理時,i 0均衡化的結(jié)果使動態(tài)范圍增大。riPr(ri)Sk計Q并SkPr(Sk)ro=O0.1740.1741/7So=1/70.1741=1/70.0880.2622/7r2=2/70.0860.3482/7S1=2/70.174r3=3/70.080.4283/7r4=4/70.0680.4963/7S2=3/70.148r5=5/70.0580.5544/7r6=6/70.0620.6164/7S3=4/70.1207=10.38411S4=10.384均衡化后的直方圖:0、1、2、3

46、、4、5、6、7均衡化后的灰度值依次為1、2、2、3、3、4、4、7 6、理想低通濾波器的截止頻率選擇不恰當時，會有很強的振鈴效應。試從原理上解釋振鈴效應的產(chǎn)生原因。（10分）答：理想低通濾波器（頻域）的傳遞函數(shù)為:濾波器半徑交叉部分（側(cè)面圖）H(u,v)1D(u,v) Do0D(u, v) Do對應空間域(進行傅立葉反變換，為sine函數(shù))用理想低通濾波器濾波時，頻域：G(u,v) F(u,v)H(u,v)，傅立葉反變換到時域有:g(x, y) f(x, y)* h(x, y)，頻域相乘相當于時域作卷積。因此，圖像經(jīng)過理想低通濾波器 后，時域上相當于原始圖像與sine函數(shù)卷積，由于sine函

47、數(shù)振蕩，則卷積后圖像也會振蕩;或者說由于sine函數(shù)有兩個負邊帶，卷積后圖像信號兩側(cè)出現(xiàn)“過沖現(xiàn)象”，而且能量不 集中，即產(chǎn)生振鈴效應。若截止頻率越低，即DO越小，則sine函數(shù)主瓣越大，表現(xiàn)為中心環(huán)越寬，相應周圍環(huán)(旁 瓣)越大。而中心環(huán)主要決定模糊，旁瓣主要決定振鈴效應。因此當介質(zhì)頻率較低時，會產(chǎn) 生很強的振鈴效應。選擇適當?shù)慕刂诡l率，會減小振鈴效應。第四章圖像編碼與壓縮1.什么是圖像的無損壓縮？給出2種無損壓縮算法。圖像的無損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)進行重構(gòu)(或稱為還原，或稱為解壓縮)，重構(gòu)后的信息與原來的信息完全相同的壓縮編碼方式。無損壓縮用于要求重構(gòu)的信息與原始信息完全致的場合。常用的無

48、損壓縮算法包含行程編碼、霍夫曼編碼等。2.討論圖像壓縮方法的分類及其各自的特點。答： 一般數(shù)據(jù)壓縮按信息損失的程度來分類。見教材圖5.2： 常見數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類。無 損壓縮：Huffman編碼和Shannon編碼根據(jù)概率分布特性確定碼長； 游程編碼根據(jù)連 續(xù)灰度的游程來確定編碼； 算術(shù)編碼隨信源數(shù)據(jù)不斷縮小的實數(shù)區(qū)間， 然后用一個與實數(shù)對 應的二進制碼代表被編碼的信息；輪廓編碼根據(jù)相同灰度的區(qū)域邊界線進行編碼。有損壓縮：預測編碼根據(jù)相鄰像素相關(guān)性來確定后繼像素的預測值， 若用差值進行編碼 則可 以壓縮數(shù)據(jù)量；變換編碼對原始圖像進行正交變換， 在 變換域進行抽樣達到壓縮的目的； 混合 編碼將兩

49、種編碼方法結(jié)合起來，如將預測編碼與變換編碼相結(jié)合，以取得更好的效果。在現(xiàn)代壓縮編碼方法中， 分形編碼利用宏觀與微觀的相似性來壓縮數(shù)據(jù)量， 可以獲得極 大的 壓縮比。該方法壓縮過程的計算量較大， 但解壓縮很快， 適用于圖像數(shù)據(jù)的存儲和重現(xiàn)。3.大部分視頻壓縮方法是有損壓縮還是無損壓縮？為什么？答：視頻比靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)量更大， 同時可壓縮的冗余信息更多。 大部分視頻壓縮方法是以人眼感覺無明顯失真為依據(jù)的， 因此采用有損壓縮。 事實上，視頻可以看成是一幅幅不同 但相關(guān)的靜態(tài)圖像的時間序列。 因此，靜態(tài)圖像的壓縮技術(shù)和標準可以直接應用于視頻的單 幀圖像。另外，利用視頻幀間信息的冗余可以大大提高視頻的壓縮

50、比。4.若圖像上任意兩像素點的亮度電平值相等或者任意兩時刻同一位置上的像素的亮 度 電平值相等，能夠說明上述兩種情況下像素相關(guān)嗎？為什么？答：不能。像素的空間相關(guān)性和時間相關(guān)性是以空間和時間的相鄰性為基礎(chǔ)的。因此， 圖 像上任意兩像素點的亮度電平值相等或者任意兩時刻同一位置上的像素的亮度電平值相 等帶有偶然性，不能說明兩像素相關(guān)。5、圖像壓縮質(zhì)量的評價方法？答：分為主觀評價和客觀評價。 主觀評價需要人的參與， 能直接反映人眼的感受。 客觀評價 方法用恢復圖像偏離原始圖像的誤差來衡量恢復圖像的質(zhì)量。 常用的客觀評價指標有均方差 和峰值信噪比。6.圖像編碼（壓縮）基本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余表現(xiàn)

51、有哪幾種表現(xiàn)形式?答:表示圖像需要的大量數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的，或者說存在冗余信息， 去掉這些冗余信息后可以有效壓縮圖像，同時又不會損害圖像的有效信息。圖8.如何衡量圖像編碼壓縮方法的性能？像數(shù): 一般地，圖像壓縮應能做到壓縮比大、算法簡單、易于用硬件和軟件實現(xiàn)、壓縮和 據(jù)壓縮實時性好、解壓縮恢復的圖像失真小等。但這些指標對同一壓縮方法很難統(tǒng)一，在實量圖像編碼（壓縮）基本原理是什么？數(shù)字圖像的冗余表現(xiàn)有哪幾種表現(xiàn)形式?表示圖像需要的大量數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的， 或者說存在冗余信息，去掉這些冗余信息后可 冗有效壓縮圖像，同時又不會損害圖像的有效信息。 需需余：空間冗余、時間冗余、視覺冗余、.從哪些方面說明數(shù)

52、據(jù)壓縮的必要性??。翰捎脭?shù)字技術(shù)會使信號處理的性能大為提高，但其數(shù)據(jù)量的增加也是十分驚人的。是客像數(shù)據(jù)更是多媒體、網(wǎng)絡通信等技術(shù)重點研究的壓縮對象。不加壓縮的圖像數(shù)據(jù)是計算機 的處理速度、通信信道的容量等所無法承受的。這樣的數(shù)據(jù)率是與當前信息存儲介質(zhì)的容量、計算機的總線速度以及網(wǎng)絡的傳輸率不匹配的。盡管人們在存儲介質(zhì)、 總線結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡性能等方面不斷有新的突破,的增 長速度遠超過硬件設(shè)施的提高水平，以上的矛盾仍然無法緩解。冗余：空間冗余、時間冗余、視覺冗余、7.數(shù)據(jù)沒有冗余度能否壓縮？為什么？信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余和知識冗余。信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余和知識冗余。但數(shù)據(jù)量權(quán)圖如果將上述圖像信號壓縮幾倍、

53、十幾倍，甚至上百倍，將十分有利于圖像的傳輸和存儲?？梢?，在現(xiàn)有硬件設(shè)施條件下，對圖像信號本身進行壓縮是解決上述矛盾的主要出路。11.簡述預測編碼中無損編碼和有損編碼兩者的異同？I答：同：通過僅提取每個象素中的新增信息并對它們編碼，來消除象素間的冗余。異：無損壓縮編碼包括預測和編碼兩個過程， 有損壓縮編碼是在此基礎(chǔ)上多了一個量化器，并由其決定壓縮比和失真量。無損編碼是可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)可以完全恢復原來的圖像，信息沒有丟失。有損編碼是不可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)無法完全恢復原來的圖像，信息有一定損失。I12. Huffma n編碼是最佳編碼，為什么還要研究算術(shù)編碼等其他熵編碼算法？答：題5.1

54、2中討論了Huffman編碼的優(yōu)缺點，其他熵編碼方法可以在某些性能上克服Huffman編碼的不足。女口，雖然算術(shù)編碼的硬件實現(xiàn)比Huffman編碼方法復雜，但對圖像的編碼測試結(jié)果表明，在信源符號概率接近的條件下，算術(shù)編碼效率高于Huffman編碼。13. Huffman編碼有何優(yōu)缺點？答：Huffman編碼在無失真的編碼方法中效率優(yōu)于其他編碼方法，是一種最佳變長碼， 其平均碼長接近于熵值。但當信源數(shù)據(jù)成分復雜時，龐大的信源集致使Huffman碼表較大，碼 表生成的計算量增加，編譯碼速度相應變慢；另外不等長編碼致使硬件譯碼電路實現(xiàn)困難。上述原因致使Huffman編碼的實際應用受到限制。14. H

55、uffman編碼的特點？答：碼字不唯一實時硬件實現(xiàn)很復雜，而且在抗誤碼能力方面也比較差依賴于信源的統(tǒng)計特性，應用受到限制只能用近似的整數(shù)位來表示單個符號，而不是理想的小數(shù)，所以Huffman編碼無法達到最理想的壓縮效果。15.算術(shù)編碼有何優(yōu)點？舉例說明其適用范圍。答：在信源符號概率接近的條件下，算術(shù)編碼效率高于Huffma n編碼。因此，在擴展的JPEG系統(tǒng)中用算術(shù)編碼取代了Huffman編碼。另外，算術(shù)編碼除了常見的基于概率統(tǒng)計的模式外，還有自適應模式。在這種模式下，各個符號的初始概率相同，它們依據(jù)出現(xiàn)的符號 而發(fā)生變化。這種模式特別適用于不便于進行符號概率統(tǒng)計的實際場合中。16.圖像處理中

56、正交變換的目的是什么？圖像變換主要用于那些方面？解：正交變換可以使得圖像能量主要集中分布在低頻率成分上，邊緣和線信息反映在高頻率成分上。因此正交變換廣泛應用在圖像增強、圖像恢復、特征提取、圖像編碼壓縮和形狀分析等方面。17.在圖像變換編碼中為什么要對圖像進行分塊？簡述DCT編碼的原理及基本過程？答：為了提高壓縮效率，考慮到局部子塊中圖像的相關(guān)性強的事實，一般會將圖像分成8*8的子塊，對每個子塊獨立的進行DCT變換。19.討論混合編碼的優(yōu)點。答：混合編碼一般指將預測編碼與變換編碼相結(jié)合進行編碼的方法。預測編碼根據(jù)相鄰像素相關(guān)性來確定后繼像素的預測值，若用差值進行編碼則可以壓縮數(shù)據(jù)量；變換編碼對原

57、始圖像進行正交變換，在變換域進行抽樣達到壓縮的目的；混合編碼將兩種編碼方法結(jié)合起來，可以發(fā)揮兩種編碼方法的優(yōu)點，取得更好的效果。20.壓縮編碼算法很多，為什么還要采用混合壓縮編碼？請舉例說明。壓縮編碼算法很多，比如行程編碼、霍夫曼編碼等。每種不同的壓縮編碼方法具有各自不同的特點。比如行程編碼擅長對多個重復數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)的情況進行編碼；霍夫曼編碼則可以有效地將出現(xiàn)頻率高、 低不同的數(shù)據(jù)進行編碼。 如果將不同的編碼方式巧妙的結(jié)合在一起 ，則可以達到更高的壓縮率，這就是混合壓縮編碼的思想。21.根據(jù)JPEG算法說明JPEG圖像顯示時會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象的原因。答：由于JPEG算法將整幅圖像分成若干個8X8

58、的子塊，解碼也是以子塊為單位的， 所 以塊間的解碼誤差可能反映為方塊效應，在視覺上會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象。22.為什么二維DCT可以轉(zhuǎn)換成兩次一維DCT計算？27.有了離散傅里葉及其快速算法FFT,為什么還要提出離散余弦算法DCT及其快速算答：參考第3章圖像變換。二維變換可以分解成兩次變換，如先進行變換，再進行列變 換,或反之。23. J PEG在哪個步驟上壓縮了圖像的冗余信息？答：量化減少了數(shù)據(jù)間冗余，編碼減少了信息熵冗余。探JPEG編碼：原圖T子圖分割TDCT正交變換T量化器T熵編碼器T壓縮圖像24.簡述JPEG的壓縮過程，并說明壓縮的有關(guān)步驟中分別減少了哪種冗余？答：分塊顏色空間轉(zhuǎn)換零偏置轉(zhuǎn)換

59、DCT變換量化符號編碼。顏色空間轉(zhuǎn)換，減少了心理視覺冗余；零偏置轉(zhuǎn)換，減少了編碼冗余；量化減少了心理視覺冗余；符號編碼由于是霍夫曼編碼加行程編碼，因此即減少了編碼冗余（霍夫曼編碼）又減少了像素冗余（行程編碼）。JPEG2000的過程：圖像分片、直流電平（DO位移，分量變換，離散小波變換、量化，熵編碼。25. DCT變換編碼的主要思想是什么？DCT變換編碼的思想是利用離散余弦變換對數(shù)據(jù)信息強度的集中特性，可以將數(shù)據(jù)中視覺上容易察覺的部分與不容易察覺的部分進行分離，由此可以達到進行有損壓縮的目的。26.簡述DCT變換編碼的主要過程。第一步，將圖像分成8*8的子塊；第二步，對每個子塊進行DCT變換；

60、第三步，將變換后的系數(shù)矩陣進行量化，量化后，得到的矩陣左上角數(shù)值較大，右下部分為0;第四步，對量化后的矩陣進行Z形掃描，以使得矩陣中為0的元素盡可能多的連在一起；第五步，對Z掃描結(jié)果進行行程編碼；第六步，進行熵編碼。法？為什么許多視頻國際標準將DCT作為幀內(nèi)編碼的基本壓縮算法？答：在所有的變換編碼方案中，離散K-L變換是最佳變換，理論價值較高，常常作為 對 其他變換特性進行評價的標準。 但此變換沒有快速算法， 在工程應用中受到限制。 在次最 佳 變換算法中，DFT和DCT都是常用的變換編碼方法，它們分別有快速算法：FFT和FCT。這兩種方法相比較，DFT涉及到復數(shù)運算，而DCT是實數(shù)變換具有十