数字图像处理试卷及答案Word下载.docx
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A图像整体偏暗B图像整体偏亮
C图像细节淹没在暗背景中D图像同时存在过亮和过暗背景
2、图像灰度方差说明了图像哪一个属性。
A平均灰度B图像对比度
C图像整体亮度D图像细节
3、计算机显示器主要采用哪一种彩色模型（A）
A、RGBB、CMY或CMYKC、HSI
D、HSV
4、采用模板［-11］T主要检测（A）方向的边缘。
A.水平 B.45°
C.垂直D.135°
5、下列算法中属于图象锐化处理的是：
（C）
A.低通滤波B.加权平均法C.高通滤波 D.中值滤波
6、维纳滤波器通常用于（C）
A、去噪B、减小图像动态范围C、复原图像D、平滑图像
7、彩色图像增强时，
C
处理可以采用RGB彩色模型。
A.
直方图均衡化
B.
同态滤波
C.
加权均值滤波
D.
中值滤波
8、__B__滤波器在对图像复原过程中需要计算噪声功率谱和图像功率谱。
逆滤波
维纳滤波
约束最小二乘滤波
9、高通滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，将高通滤波器的转移函数加上一常数量以便引入一些低频分量。
这样的滤波器叫
B
巴特沃斯高通滤波器
高频提升滤波器
高频加强滤波器
理想高通滤波器
10、图象与灰度直方图间的对应关系是
B__
A.一一对应
B.多对一
C.一对多
D.都不
三、判断题（每题1分，共10分）
1、马赫带效应是指图像不同灰度级条带之间在灰度交界处存在的毛边现象（√）
2、高斯低通滤波器在选择小的截止频率时存在振铃效应和模糊现象。
（×
）
3、均值平滑滤波器可用于锐化图像边缘。
4、高频加强滤波器可以有效增强图像边缘和灰度平滑区的对比度。
（√）
5、图像取反操作适用于增强图像主体灰度偏亮的图像。
6、彩色图像增强时采用RGB模型进行直方图均衡化可以在不改变图像颜色的基础上对图像的亮度进行对比度增强。
7、变换编码常用于有损压缩。
8、同态滤波器可以同时实现动态范围压缩和对比度增强。
9、拉普拉斯算子可用于图像的平滑处理。
10、当计算机显示器显示的颜色偏蓝时，提高红色和绿色分量可以对颜色进行校正。
四、简答题（每题5分，共20分）
1、逆滤波时，为什么在图像存在噪声时，不能采用全滤波？
试采用逆滤波原理说明，并给出正确的处理方法。
复原由退化函数退化的图像最直接的方法是直接逆滤波。
在该方法中，用退化函数除退化图像的傅立叶变换来计算原始图像的傅立叶变换。
由上式可以看到，即使我们知道退化函数，也可能无法准确复原未退化的图像。
因为噪声是一个随机函数，其傅氏变换未知。
当退化为0或非常小的值，N（u,v）/H（u,v）之比很容易决定的值。
一种解决该问题的方法实现值滤波的频率时期接近原点值。
2、当在白天进入一个黑暗剧场时，在能看清并找到空座位时需要适应一段时间，试述发生这种现象的视觉原理。
答：
人的视觉绝对不能同时在整个亮度适应范围工作，它是利用改变其亮度适应级来完成亮度适应的。
即所谓的亮度适应范围。
同整个亮度适应范围相比，能同时鉴别的光强度级的总范围很小。
因此，白天进入黑暗剧场时，人的视觉系统需要改变亮度适应级，因此，需要适应一段时间，亮度适应级才能被改变。
3、简述梯度法与Laplacian算子检测边缘的异同点？
梯度算子和Laplacian检测边缘对应的模板分别为
-1
1
-4
（梯度算子）（Laplacian算子）（2分）
梯度算子是利用阶跃边缘灰度变化的一阶导数特性，认为极大值点对应于边缘点；
而Laplacian算子检测边缘是利用阶跃边缘灰度变化的二阶导数特性，认为边缘点是零交叉点。
（2分）
相同点都能用于检测边缘，且都对噪声敏感。
（1分）
4、将高频加强和直方图均衡相结合是得到边缘锐化和对比度增强的有效方法。
上述两个操作的先后顺序对结果有影响吗？
为什么？
有影响，应先进行高频加强，再进行直方图均衡化。
高频加强是针对通过高通滤波后的图像整体偏暗，因此通过提高平均灰度的亮度，使图像的视觉鉴别能力提高。
再通过直方图均衡化将图像的窄带动态范围变为宽带动态范围，从而达到提高对比度的效果。
若先进行直方图均衡化，再进行高频加强，对于图像亮度呈现较强的两极现象时，例如多数像素主要分布在极暗区域，而少数像素存在于极亮区域时，先直方图均衡化会导致图像被漂白，再进行高频加强，获得的图像边缘不突出，图像的对比度较差。
五、问答题（共35分）
1、设一幅图像有如图所示直方图，对该图像进行直方图均衡化，写出均衡化过程，并画出均衡化后的直方图。
若在原图像一行上连续8个像素的灰度值分别为：
0、1、2、3、4、5、6、7，则均衡后，他们的灰度值为多少？
（15分）
①，k=0，1，…7，用累积分布函数（CDF）作为变换函数T[r]处理时，均衡化的结果使动态范围增大。
r0=0
1/7
s0=1/7
r1=1/7
2/7
r2=2/7
s1=2/7
r3=3/7
3/7
r4=4/7
s2=3/7
r5=5/7
4/7
r6=6/7
s3=4/7
r7=1
s4=1
②均衡化后的直方图：
③0、1、2、3、4、5、6、7均衡化后的灰度值依次为1、2、2、3、3、4、4、7
第5页（共
7
页）
2、对下列信源符号进行Huffman编码，并计算其冗余度和压缩率。
（10分）
符号
a1
a2
a3
a4
a5
a6
概率
解：
霍夫曼编码：
原始信源信源简化
符号概率1234
a10.10.10.20.3
a40.10.10.1
a50.04
霍夫曼化简后的信源编码：
从最小的信源开始一直到原始的信源
编码的平均长度：
压缩率：
冗余度：
3、理想低通滤波器的截止频率选择不恰当时，会有很强的振铃效应。
试从原理上解释振铃效应的产生原因。
理想低通滤波器（频域）的传递函数为：
滤波器半径交叉部分（侧面图）：
对应空间域（进行傅立叶反变换，为sinc函数）：
用理想低通滤波器滤波时，频域：
，傅立叶反变换到时域有：
，频域相乘相当于时域作卷积。
因此，图像经过理想低通滤波器后，时域上相当于原始图像与sinc函数卷积，由于sinc函数振荡，则卷积后图像也会振荡；
或者说由于sinc函数有两个负边带，卷积后图像信号两侧出现“过冲现象”，而且能量不集中，即产生振铃效应。
若截止频率越低，即D0越小，则sinc函数主瓣越大，表现为中心环越宽，相应周围环（旁瓣）越大。
而中心环主要决定模糊，旁瓣主要决定振铃效应。
因此当介质频率较低时，会产生很强的振铃效应。
选择适当的截止频率，会减小振铃效应。
中南大学考试试卷
2015--2016学年
1
学期时间100分钟
2015年11月4日
数字图像处理
课程
32
学时
2
学分考试形式：
闭
卷
专业年级：
电子信息2013级
总分100分，占总评成绩
70%
注：
此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、填空题（本题20分，每小题1分）
1.图像中像素具有两个属性：
__空间位置_____
和_灰度_______。
2.___红（R）___、___绿（G）___、_____蓝（B）___这三种颜色被称为图像的三基色。
3.对于一个6位的灰度图像，其灰度值范围是__0-63_______。
4.RGB模型中黑色表示为____（0，0，0）_______。
5.直方图修正法包括
__直方图均衡_______
和___直方图规定化___两种方法。
6.常用的灰度内插法有最近邻内插法、_双线性内插法_和三次内插法。
7.依据图像的保真度，图像压缩可分为_无损压缩__和___有损压缩。
8.图像压缩是建立在图像存在_编码冗余，空间和时间冗余（像素间冗余），
视觉心理冗余三种冗余基础上。
9.根据分割时所依据的图像特性的不同，图像分割方法大致可以分为阈值分割法、边缘检
测法和__区域分割法_三大类。
10.傅立叶频谱中，与图像的平均灰度值对应的系数是
F（0，0）
二、选择题（本题20分，每小题2分）
1.图像与灰度直方图间的对应关系是：
（
b
）
2.下列算法中属于图像平滑处理的是：
c
3.下列图像边缘检测算子中抗噪性能最好的是：
a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子d.Laplacian算子
4.采用模板［-11］主要检测____方向的边缘。
a.水平 0
c.垂直
5.一幅256*256的图像，若灰度级为16，则存储它所需的总比特数是:
a
Kbb
d.2M
6.维纳滤波器通常用于:
（
7.采用幂次变换进行灰度变换时，当幂次取大于1时，该变换是针对如下哪一类图像进行增强。
）
a.图像整体偏暗
b.
图像整体偏亮
c.图像细节淹没在暗背景中
8.对于任意两点p（x，y）和q（s，t）之间的D8距离，以下说法错误的是：
a.
D8
（p,q）=|x-s|+|y-t|
（p,q）=max（|x-s|,|y-t|）
c.
D8=1的像素就是（x,y）的8-邻域像素
d.
D8距离别名棋盘距离。
9.傅立叶变换得到的频谱中，低频系数对应于：
a.物体边缘
b.噪音
c.变化平缓部分
d.变化剧烈部分。
10.已知N*N的图像f（x,y）的傅立叶变换为F（u,v），则的傅立叶变换是：
d
F（u-N,v-N）；
F（-u,-v）；
-F（u,v）；
F（u-N/2,v-N/2）。
三、简答题（本题30分，每小题6分）
1.图像数字化包括哪些过程？
它们对数字化图像质量有何影响？
图像数字化过程包括采样和量化，对应采样（空间）分辨率和量化（灰度）分辨率。
采样（空间）分辨率越高，即采样间隔越小，图像越清晰，图像质量越好。
量化（灰度）分辨率越高，即量化等级越多，图像层次越丰富，图像质量越好（2’）。
反之
亦然。
2.一幅图像的直方图如图所示，试说明该图像亮度分布的特点，并选择两种不同的方法来提高该图像的对比度？
该图像亮度集中分布在低灰度值区域，呈现较暗的亮度特性，同时直方图中灰度范围窄，表现在图像中亮度层次不够，对比度不明显。
（2’）
可通过图像直方图均衡化、灰度线性变换（线性拉伸）、指数变换（ã
<
1）等。
（4’）
3.图像锐化与图像平滑有何区别与联系？
图像锐化用于增强图像的边缘或轮廓，导致高频分量增强，会使图像清晰；
图像平滑用于抑制噪声，对图像高频分量即图像边缘会有影响，使图像产生模糊。
都属于图像增强，改善图像效果。
4.试画出图像退化模型框图，并写出退化模型的解析式
f（x，y）表示理想的、没有退化的图像，g（x，y）是退化（所观察到）的图像，ç
（x，y）
表+示加性噪声，H是退化函数,则
：
g（x，y）=H[f（x，y）]+
ç
（x，y）（2’）
5.画出变换编码的流程框图，说明其中正交变换的作用
正交变换的作用是将图像的能量尽量集中在少数系数上，从而最大限度地去除原始图像
中数据间的相关。
（2'
（考察图像压缩）
四、利用3x3窗口对下图进行均值滤波与中值滤波（均值滤波请4舍5入取整数），并说明两种滤波方法的不同适合情况。
（10分）（只处理中间区域，不处理边界像素）
3
4
2
65
5
50
45
均值滤波器是用邻域内各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值，实现图像的平滑。
它对高斯噪声的抑制效果好。
中值滤波器是用像素邻域内的中间值代替该像素值。
它对脉冲干扰及椒盐噪声的抑制效
果好，在抑制随机噪声的同时能有效保护边缘少受模糊。
五、已知符号A、B、C出现的概率分别为0.4、0.2和0.4，请对符号串BACC进行算数编码，写出编码过程，求出符号串对应的实数子区间。
根据已知条件和数据可知，信源各字符在区间[0，1）内的子区间间隔分别如下：
a=[0.0，0.4）b=[0.4，0.6）c=[0.6，1）（2’）
因此字符“B”的初始子区间为[0.4，0.6）（2’）
字符“A”×
（0.6-0.4）=0.4，终点
×
子区间为[0.4，0.48]（2’）
字符“C”×
（0.48-0.4）=0.448，终点
=0.4+1×
子区间为[0.448，0.48]（2’）
字符“C”的子区间：
[0.4672,0.48）
因此，可在[0.4672,0.48）中选择一个数编码输出（2’）
六、写出理想低通滤波器的传递函数，从原理上解释振铃效应产生的原因？
可如何适当减小振铃效应？
用理想低通滤波时，频域相乘相当于空间域卷积。
因此图像经过理想低通滤波后，空间域上相当于原始图像卷积sinc函数，图像中的每一个像素可看作一个离散冲激，sinc函数与冲激卷积就是在冲激处复制这个sinc函数，由于sinc函数的振荡性，卷积后图像也会振荡，图像信号两侧出现“过冲现象”，能量不集中，产生振铃现象。
sinc函数的中心波瓣是引起图像模糊的主因，旁瓣是造成振铃的主要原因（4’）
截止频率越低，sinc函数的主瓣越宽，表现为中心环越宽，周围环越大，振铃现象造成的视觉效应越明显。
因此可选择适当的增大截止频率，减小振铃现象。
但主瓣、旁瓣的振幅之比不变，也可选择其它频率过渡带稍宽的滤波器，如巴特沃斯和高斯低通滤波器（4’）
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