胡学龙数字像处理第二版课后习题解答

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1、胡学龙编著数字像处理（第二版） 思考题与习题参考答案 目录 第 1 章 概述 第 2 章 像的数字化与显示 第 3 章 像变换 第 4 章 像增强 第 5 章 像编码与压缩 第 6 章 像复原 第 7 章 像分割 第 8 章 彩像处理 第 9 章 数学形态学及其应用 第 10 章 数字像处理的应用 第第 1 章章 概述概述 1.1 连续像和数字像如何相互转换？ 答：数字像将像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。这样，数字像可以 用二维矩阵表示。将自然界的像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟像 （连续像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字像信号。像的数字 化包括离散

2、和量化两个主要步骤。 在空间将连续坐标过程称为离散化， 而进一步将像的幅 度值（可能是灰度或彩）整数化的过程称为量化。 1.2 采用数字像处理有何优点？ 答：数字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数字像处理后的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数字像处理技术适用面宽。 4数字像处理技术综合性强。 1.3 数字像处理主要包括哪些研究内容？ 答： 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像、 进行增强、 变换、 编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，

3、它将一幅像转化为另一幅具有新的意义的 像。 1 1.4 讨论数字像处理系统 的组成。列举你熟悉的像处理 系统并分析它们的组成和功能。 答：如 1.16，数字像处 理系统是应用计算机或专用数字 设备对像信息进行处理的信息 系统。像处理系统包括像处 理硬件和像处理软件。像处 理硬件主要由像输入设备、 像运算处理设备（微计算机） 、 像存储器、像输出设备等组成。 软件系统包括操作系统、控制软 件及应用软件等。 教材 1.16 数字像处理系统结构 1.5 常见的数字像处理开发工具有哪些？各有什么特点？ 答目前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 的像

4、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。 Microsoft 公司的 VC+是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具， 用它开发 出来的 Win 32 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC+所提供的 Microsoft 基础 类库 MFC 对大部分与用户设计有关的 Win 32 应用程序接口 API 进行了封装，提高了代码 的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于像格式多且复杂，为 了减轻程序员将主要精力放在特定问题的像处理算法上，VC+ 6.0 提供的动态链接库 ImageLoad.dl

5、l 支持 BMP、JPG、TIF 等常用 6 种格式的读写功能。 MATLAB 的像处理工具箱 MATLAB 是由 MathWorks 公司推出的用于数值计算的有 力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆 脱繁杂的程序代码。MATLAB 像处理工具箱提供了丰富的像处理函数，灵活运用这些 函数可以完成大部分像处理工作， 从而大大节省编写低层算法代码的时间， 避免程序设计 中的重复劳动。MATLAB 像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的像处理手段和 算法，如形句柄、像的表示、像变换、二维滤波器、像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值像处理、小波分析、分形几

6、何、形用户界面等。但是，MATLAB 也存在不足 之处限制了其在像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有 MATLAB 系统 的机器上使用像处理工具箱中的函数或自编的 m 文件来实现。其次，MATLAB 使用行解 释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB 擅长矩阵运算，但对于循环处理和形 界面的处理不及 C+等语言。为此，通应用程序接口 API 和编译器与其他高级语言（如 C、 C+、Java 等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成像处理任务。API 支持 MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于 MATLAB 环境的程序，从而使其他 语言的应用程序使

7、用 MATLAB。 1.6 常见的数字像应用软件有哪些？各有什么特点？ 答：像应用软件是可直接供用户使用的商品化软件。用户从使用功能出发，只要了解 软件的操作方法就可以完成像处理的任务。 对大部分用户来说， 商品化的像应用软件无 需用户进行编程，操作方便，功能齐全，已经能满足一般需求，因而得到广泛应用。常用 像处理应用软件有以下几种： 2 1PHOTOSHOP：当今世界上一流的像设计与制作工具，其优越性能令其产品望尘 莫及。PHOTOSHOP 已成为出版界中像处理的专业标准。高版本的 PHOTOSHOP 支持多 达 20 多种像格式和 TWAIN 接口，接受一般扫描仪、数码相机等像输入设备采集

8、的 像。PHOTOSHOP 支持多层的工作方式，只是 PHOTOSHOP 的最大特。使用层功能 可以很方便地编辑和修改像，使平面设计充满创意。利用 PHOTOSHOP 还可以方便地对 像进行各种平面处理、绘制简单的几何形、对文字进行艺术加工、进行像格式和颜 模式的转换、改变像的尺寸和分辨率、制作网页像等。 2CorelDRAW：一种基于矢量绘、功能强大的形像制作与设计软件。位式 像是由象素组成的，与其相对，矢量式像以几何、彩参数描述像，其内容以线条和 块为主。可见，采用不同的技术手段可以满足用户的设计要求。位式像善于表现连续、 丰富调的自然景物， 数据量较大； 而矢量式像强于表现线条、 块的案

9、， 数据量较小。 合理的利用两种不同类型的像表现方式，往往会收到意想不到的艺术效果。CorelDraw 是 当今流行的像处理软件中为数不多的特点明显、 功能强大的基于矢量绘的软件包。 利用 它，可以方便地制作精美的名片、贺卡、书签、书封面、广告、宣传画等作品。 3ACDSee：快速、高性能的看程序，是目前最享盛名的片浏览器。它能广泛应 用于片的获取、管理、浏览和优化，支持 BMP、GIF、JPG、TGA、TIF 等超过 50 种常见 的形文件格式，片打开速度极快，可以直接查看动画 GIF，处理如 Mpeg 之类常用的视 频文件，还可以为每一个目录建立一个相册。ACDSee 可以从数码相机和扫描

10、仪高效获取 片，并进行便捷的查找、组织和预览。ACDSee 还是得心应手的片编辑工具，轻松处理数 码影像，拥有去红眼、剪切像、锐化、浮雕特效、曝光调整、旋转、镜像等功能，还能进 行批量处理。 1.7 讨论数字像处理的主要应用。进一步查找资料，写一篇关于你感兴趣的应用方面 的短文。 答：像处理的应用几乎渗透科学研究、工程技术和人类社会生活的各个领域。教师可 以分组对学生布置以下 6 个方面的课题， 通过阅读参考文献、 网络资源等手段写数字像处 理的主要应用的短文，并安排交流机会。 1航天和航空技术方面的应用 2生物医学工程方面的应用 3通信工程方面的应用 4工业自动化和机器人视觉方面的应用 5军

11、事和公安方面的应用 6生活和娱乐方面的应用 3 第第 2 章章 像的数字化与显示像的数字化与显示 2.1 设有大小为 3232 的标，标的每个像素有 8 种颜，共有多少种不同的标？ 如果每 100 万个可能的标中有一个有意义，识别一个有意义的标需要 0.1 s，则选出所 有有意义的标需要多长时间？ 解：标数为 83232 = 10925种 有意义的标数 10925/106 = 10919种 选择有意义标的时间 109190.1 = 10918 s 可见随机像的复杂度是非常高的。 2.2 换一幅像，重新演算 2.4 中实际像量化的运行结果。 解：读者自己寻找像并运行之。如选择 bonemarr.

12、tif，程序如下： W = 16; %窗口的宽度 I = imread(bonemarr.tif); subplot(131);imshow(I); S = size(I); J = I(S(1)/2-W/2:S(1)/2+W/2-1,S(2)/2-W/2:S(2)/2+W/2-1) %取像中央的子像，大小为 W*W subplot(132);imshow(J); K = I(2*W:S(1)-W,2*W:S(2)-5*W); %裁剪：上 2W,下 W,左 2W,右 5W subplot(133);imshow(K); 程序的运行结果如下。 （a）原始像 （b）去中间的窗口 1616 子像 (

13、c)裁剪后的像 J = 168 169 185 192 212 210 222 226 231 234 240 235 236 237 239 239 178 171 182 200 216 210 219 220 226 229 236 233 233 238 237 234 172 177 189 181 201 211 217 216 220 223 229 228 230 229 229 227 179 173 183 181 192 200 212 212 218 220 221 221 227 223 224 223 165 159 165 164 183 189 200 199

14、206 209 212 214 217 209 211 214 158 159 158 156 170 173 187 183 188 193 204 208 209 204 203 201 153 154 156 153 161 161 168 148 150 162 181 191 194 189 191 187 140 137 149 139 146 148 137 109 106 109 134 150 149 151 155 156 112 112 135 127 130 137 122 93 88 89 109 113 115 124 125 135 4 110 106 129 129 127 122 117 88 84 87 107 106 107 120 123 127 112 111 131 130 128 118 111 97 97 99 105 114 120 99 90 93 133 127 138 131 124 111 102 100 97 80 83 88 89 59 52 60 166 151 144 126 124 111 99 96 93 75 76 77 79 49 38 53 158 143 139 130 120 100 96 97 100 85 86 81 66 50 43 65 128 121 126 122 88 62 65 68