图像处理复习纲要(不包括计算)

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1、图像处理复习概要（不包含计算）第一章绪论 1、图像、数字图像的名词解释 图像：图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的。 数字图像：离散化的图像，是客观事物的可视数学化表达， 3、图像工程的三个层次的关系 图像工程包括三个层次：图像处理、图像分析、图像理解。 图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。 图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变为比较简洁的非 图形式的描述。图像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算， 其处理过程和方法与人类的思维推理相似。5、图像采集需要的两种装置 (1) 传感器； (2

2、) 数字化器。6、图像采集的感光元件包括：CCD 器件、CMOS 器件、 CID器件。8、半调输出技术：一种将灰度图像转化为二值图像的技术。 半调技术分为幅度调制技术和频率调制技术。 幅度调制：通过调整输出黑点的尺寸来显示不同的灰度。 频率调制：输出黑点的尺寸固定，通过调整输出黑点的空间分布来显示不同的灰度。9、图像存储器的分类 （1）快速存储器； （2）联机存储器； （3）数据库存储器。11、图像表示的两种方式为：矢量形式和光栅形式12、图像数据文件的格式包括：BMP 格式、GIF 格式、 TIFF 格式、 JPEG 格式。第二章图像采集 1、视觉过程由光学过程、化学过程和神经处理过程组成。

3、 光学过程确定成像的尺寸、化学过程确定成像的亮度或颜色。 化学过程中锥细胞与柱细胞的比较：视网膜上分布着锥细胞和柱细胞，每个眼内有 6000000-7000000个锥细胞， 75000000150000000个柱细胞，锥细胞为适亮视觉，柱细 胞为适暗视觉。3、最佳观察距离和最佳观察角度 普通电视（宽高比4：3） ，最佳观察距离约为画面高度的7.1 倍，水平观察的角度约为 11。 高清电视（宽高比16：9） ，最佳观察距离约为画面高度的3.2 倍，水平观察的角度约为 28。4、能够使目标清晰成像的距离范围称为景深。7、亮度适应：从适暗视觉门限到炫目极限之间的范围为1010方量级。人的视觉系统在同

4、 一时刻所能够区分量度的具体范围比总的适应范围要小得多。 主观亮度影响：同样的物体放在较暗的背景里就会显得比较亮，而放在较亮的背景里就 会显得比较暗。 同时对比度：同时对比度表明人眼对某个区域感觉到的主观亮度并不仅仅依赖于该区域 本身的亮度。 马赫带效应：人类视觉系统有趋向于过高或过低估计不同亮度区域边界值的现象。 同时对比度和马赫带效应同时反映的问题：主观亮度并不是物体所受照度的简单比例函 数。8、采样：空间坐标的离散化，它确定了图像空间分辨率。 量化：灰度值的离散化，它确定了图像的幅度分辨率。 存储一幅图像所需的数据量由图像的空间分辨率和幅度分辨率决定。9、采样、量化对图像质量的影响 （1

5、）图像质量一般随N和 k 的增加而增加；（2）对具有大量细节的图像常只需很少的灰 度级数就可较好地表示； （3）b 为常数的一系列图像主观看起来可以有较大的差异。上下框格式和全扫描格式（p44）第三章 像素空间关系 1、邻域：主要包括4-邻域、对角邻域、 8-邻域。2、邻接、连接、连通的名词解释 邻接：两个像素是否邻接看它们是否接触。 连接： （1）它们在空间上是否接触（2）它们的灰度值是否满足某个特定的相似准则。常 用的连接包括 4- 连接、 8-连接和 m-连接（混合连接）。 连通：如果通路上所有像素的灰度值均满足某个特定的相似准则，则这两个像素是连通 的。3、像素间距离 欧式距离（圆）、

6、城区距离（菱形）、棋盘距离（正方形）基本坐标变换（ P58）4、形态变换的概念及分类 形态变换：形态变换是一类将平面区域映射到平面区域的变换。5、仿射变换的定义及性质 仿射变换：一个非奇异线性变换接一个平移变换。 性质： （1）仿射变换将有限点映射为有限点（2）仿射变换将直线映射为直线 （3）仿射变换将平行直线映射为平行直线 （4）当区域 P 和 Q是没有退化的三角形，那么存在一个惟一的仿射变换A 可将 P 映射为 Q 。6、特殊仿射变换的分类 特殊仿射变换包括：相似变换、刚体变换、欧式变换和等距变换。8、几何失真校正的概念及其步骤 几何失真校正：原始场景中各部分之间的空间关系与图像中各对应像

7、素间的空间关系不 一致。 几何失真校正的步骤包括： （1）空间变换：对图像平面上的像素进行重新排序以恢复原 空间关系；（2）灰度插值：对空间变换后的像素赋予相应的灰度值以恢复原位置的灰度 值。插值灰度计算（ p74）第四章 空域增强技术 2、空域增强的相关概念 空 域 增 强 的 定 义 ： 空 域 增 强 方 法 指 直 接 作 用 于 像 素 的 增 强 方 法 ， 可 表 示 为 (,)(,)Hg x yEfx y，其中( , )f x y和( , )g x y分别为增强前后的图像，而HE代表增强操作。 增强操作分为：点操作和模板操作。 点操作又可分为：灰度点操作和几何操作。3、图像间运

8、算的应用 加法主要应用于：图像平均以减少和去除图像采集中混入的噪声。图像与噪声的均方差满足：),(),(1yxeyxgM，说明：随着平均图数量M的增加，噪声的影响越小。减法主要应用于：医学图像中以消除背景，是医学成像中的基本工具之一。减法也可以 检测图像中目标运动信息。 乘除法主要应用于：校正由于照明或传感器的非均匀性造成的图像灰度阴影。4、直接灰度映射是一种点操作，即根据原始图像中每个像素的灰度值，按照某种映射规 则，将其转化成另一灰度值。 典型的灰度映射包括：图像求反、增强对比度、动态范围压缩、灰度切分。5、直方图变换（重点内容） （p90）计算题 直方图均衡化原理：直方图均衡化主要用于增

9、强动态范围偏小的图像的反差。这个方法 的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，这样就增加了像素灰度值的动 态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果。 直方图规定化原理：直方图均衡化的优点是能自动地增强整个图像的对比度，但它的具 体增强效果却不易控制，处理的结果总是得到全局均衡化的直方图。直方图均衡化是有 选择地增强某个灰度值范围内的对比度或使图像的灰度值的分布满足特定的要求。它的 基本思想是：（1）对原始图的直方图进行灰度均衡化；（2）计算能使规定的直方图均衡 化的变换；（2）将第 1 个步骤得到的变换反转过来，即将原始直方图对应映射到规定的 直方图。6、空域滤波 空域滤波技术根据其

10、功能分为：平滑滤波和锐化滤波。 空域滤波技术根据其特点分为：线性滤波和非线性滤波。7、模板卷积的步骤（计算p99） （1）将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素位置重合； （2）将模板上的各个系数与模板下各对应像素的灰度值相乘； （3）将所有乘积相加（除以模板的系数个数）； （4）将上述运算结果赋给图中对应模板中心位置的像素。第五章 基本图像变换可分离和正交图像变换包括傅里叶变换、哈达姆变换、离散余弦变换。 1、快速傅里叶变换 （1） 一个 NN的 2-D傅里叶变换需要进行N4次复数乘法运算和N2(N2-1) 次复数加法运算。（2）快速傅里叶变换算法与原始变换算法的计算量之比为：log2

11、N:N （3）采用逐次加倍法，复数乘法的次数可由N2减少为 (Nlog2N)/2 ，复数加法的次数可由 N2减少为 Nlog2N。傅里叶变换傅里叶变换定理2、哈达姆变换只要做加减法，运算简单 与傅里叶变换相比，他们缺乏明确的物理意义和比较直观的解释 哈达姆反变换（ p126）离散余弦变换（ p129）第六章 频域图像增强 1、频域空间增强的两个关键： （1）将图像从图像空间转换到频域空间所需的变换以及再 将图像从频域空间转换回图像空间所需的变换；（2）在频域空间对图像进行增强加工的 操作。 频域空间增强的方法三个步骤： （1）将图像从图像空间转换到频域空间；（2）在频域空 间对图像进行增强；（

12、3）将增强后的图像再从频域空间转换到图像空间。3、常用的频域增强方法可分为低通滤波、高通滤波、带通和带阻滤波、同态滤波。4、低通滤波：保留图像中的低频分量而除去高频分量。 低通滤波器分为：理想低通滤波器、巴特沃斯低通滤波器、梯形低通滤波器和指数低通 滤波器。 理想低通滤波器与巴特沃斯低通滤波器的效果比较：理想低通滤波器滤波后有较明显的 振铃现象，而巴特沃斯滤波器的滤波效果更好。 巴特沃斯、梯形、指数滤波器的比较：这三种滤波器都可以有效地消除噪声，产生的振 铃现象均较少。指数低通滤波器滤去的高频分量最多，所得图像最模糊，梯形低通滤波 器滤去的高频分量最少，所得图像最清晰。5、高通滤波：保留图像中

13、的高频分量而除去低频分量。 高通滤波器分为：理想高通滤波器、巴特沃斯高通滤波器、高频增强滤波器、高频提升 滤波器、梯形高通滤波器和指数高通滤波器。6、带通和带阻滤波的概念 带阻滤波：阻止一定频率范围内的信号通过而允许其他频率范围内的信号通过。 带通滤波：允许一定频率范围内的信号通过而阻止其他频率范围内的信号通过。7、同态滤波的名词解释及其流程 同态滤波：一种在频域中同时将图像亮度范围进行压缩和将图像对比度进行增强的方法。 流程： （1）两边取对数（ 2）两边取傅里叶变换（ 3）用频域增强函数H(u,v) 处理 F(u,v) （4）反变换到空域（ 5）两边取指数。8、空域滤波包括平滑滤波和锐化滤

14、波。 平滑滤波是要滤除不规则的噪声或干扰的影响，对应频域的低通滤波。 锐化滤波是要增强边缘和轮廓处的强度，对应频域的高通滤波。第七章 彩色图像处理 1、彩色视觉基础中几个小知识点 （1）彩色视觉的基础是三基色。 （2）三个基本色分别为： 红、绿、蓝。它们对应的波长分别是700nm 、546.1nm、435.8nm。 （3）色匹配的概念：把红、绿、蓝三色光射到屏幕上混合时，通过改变三者各自的强度 比例可得到白色以及其他各种色调和饱和度的彩色，即：CrRgGbB （4）常采用亮度、色调、饱和度来描述彩色特性。亮度与物体的反射率成正比；色调与光的波长相关联；饱和度与色调的纯度有关。 （5）色调和饱和

15、度合称为色度。2、色度图（舌形色度图） （给定图形能分析色度图里点的特点） 色度图的特点： （1）每点对应一种可见的颜色； （2）边界上的点代表纯颜色，移向中心表示混合的白光增加而纯度减少； （3）过 C点直线端点的两彩色为互补色； （4）边界上的各点具有不同的色调； （5）连接任两端的直线上的点表示将这两端点所代表的彩色相加可组成的一种新彩色。3、面向硬设备的彩色模型包括：RGB 模型； CMY 模型；I1、I2、I3模型；归一化颜色模型 和彩色电视颜色模型。 面向视觉感知的彩色模型包括：HSI 模型、HSV模型、 HSB 模型、和*L a b模型。 4、HSI 模型中 H表示色调， S表示

16、饱和度， I 表示密度 / 亮度/灰度。5、伪彩色增强的定义、方法及各自产生效果 （1）伪彩色增强定义：将灰度图像处理/转化为彩色图像以提高人们对图像内容的观察 效率，这类图像处理技术为伪彩色增强。 （2）伪彩色增强的方法包括亮度切割、从灰度到彩色的变换和频域滤波。第八章 图像恢复（图像复原） 1、图像恢复（图像复原）与图像增强的比较 图像恢复与图像增强的相同之处是，它们都要得到在某种意义上改进的图像，或者说都 是希望要改进输入图像的视觉质量。 图像恢复和图像增强不同之处是，图像增强技术一般要借助人的视觉系统的特性以取得 看起来较好的视觉结果，而图像恢复则认为图像是在某种情况/ 条件下退化或恶化了，现 在需要根据相应的退化模型和知识重建或恢复原始图像。2、图像恢复技术的分类 在给定模型的条件下，图像恢复技术可分为无约束和有约束。 根据是否需要外来干预，图像恢复技术可分为自动和交互两类。 根据处理所在域，图像恢复技术可分为频域和空域两类。3、图像退化的名词解释及退化原因 图像退化是指：图像退化是指由场景得到的图像没能完全地反映场景的真实内容，产生 了失真等问题。 图像退化