《数字图像处理》习题参考答案

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1、数字图像解决习题参照答案第 1 章概述.持续图像和数字图像如何互相转换? 答：数字图像将图像当作是许多大小相似、形状一致的像素构成。这样,数字图像可以用二维矩阵表达。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(持续图像)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 化涉及离散和量化两个重要环节。在空间将持续坐标过程称为离散化,而进一步将图像的幅 度值(也许是灰度或色彩)整数化的过程称为量化。1.采用数字图像解决有何长处? 答：数字图像解决与光学等模拟方式相比具有如下鲜明的特点:具有数字信号解决技术共有的特点。(1）解决精度高。(2)重现性能好。（3

2、）灵活性高。2数字图像解决后的图像是供人观测和评价的，也也许作为机器视觉的预解决成果。3数字图像解决技术合用面宽。4.数字图像解决技术综合性强。1.3 数字图像解决重要涉及哪些研究内容? 答：图像解决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、分割等解决，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的 图像。1.4讨论数字图像解决系统的构成。列举你熟悉的图像解决系统并分析它们的构成和功能。 答：如图 1，数字图像解决系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行解决的信息系统。图像解决系统涉及图像解决硬件和图像解决软件。图像解决硬件重要由图像输入 设备

3、、图像运算解决设备(微计算机）、图像存储器、图像输出设备等构成。软件系统涉及 操作系统、控制软件及应用软件等。图 1 数字图像解决系统构造图11常用的数字图像解决开发工具有哪些？各有什么特点？答目前图像解决系统开发的主流工具为Visal C+(面向对象可视化集成工具）和 MTLAB 的图像解决工具箱(mag Poessng Toolox)。两种开发工具各有所长且有互相 间的软件接口。Microsoft 公司的 C+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 Wi程序有着运营速度快、可移植能力强等长处。C+所提供的 Miosft 基本 类库MFC 对大部分与顾客设计有关的

4、in 3应用程序接口 AI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，减少了开发成本。由于图像格式多且复杂，为 了减轻程序员将重要精力放在特定问题的图像解决算法上,VC+ 60提供的动态链接库 magLad.dll 支持 BMP、PG、 等常用6 种格式的读写功能。MATA 的图像解决工具箱MATLA 是由 Mahorks 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，它具有相称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。ATLA 图像解决工具箱提供了丰富的图像解决函数，灵活运用这些函数可以完毕大部分图像解决工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间

5、,避免程序设计 中的反复劳动。MATLA图像解决工具箱涵盖了在工程实践中常常遇到的图像解决手段和 算法，如图形句柄、图像的表达、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边沿检 测、二值图像解决、小波分析、分形几何、图形顾客界面等。但是,MTLAB 也存在局限性 之处限制了其在图像解决软件中实际应用。一方面,强大的功能只能在安装有 ATLAB 系统 的机器上使用图像解决工具箱中的函数或自编的 文献来实现。另一方面,MTLA使用行解 释方式执行代码,执行速度很慢。第三,MTLB 擅长矩阵运算,但对于循环解决和图形界面的解决不及 C+等语言。为此，通应用程序接口 P和编译器与其她高档语言（如 C

6、、C+、av 等）混合编程将会发挥多种程序设计语言之长协同完毕图像解决任务。API 支持 MALB与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于 ALAB环境的程序,从而使其她 语言的应用程序使用 ATLAB。1.6常用的数字图像应用软件有哪些？各有什么特点? 答：图像应用软件是可直接供顾客使用的商品化软件。顾客从使用功能出发,只要理解软件的操作措施就可以完毕图像解决的任务。对大部分顾客来说，商品化的图像应用软件无 需顾客进行编程,操作以便,功能齐全，已经能满足一般需求，因而得到广泛应用。常用图 像解决应用软件有如下几种:1.HTOHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具,其优越性能令其产品望尘

7、莫及。PHOTOHOP 已成为出版界中图像解决的专业原则。高版本的 PHOTOHOP 支持多达 20 多种图像格式和 TAIN接口,接受一般扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图 像。PHOOH 支持多图层的工作方式,只是 HOTOSHP 的最大特色。使用图层功能 可以很以便地编辑和修改图像，使平面设计布满创意。运用 HOTOSHP 还可以以便地对 图像进行多种平面解决、绘制简朴的几何图形、对文字进行艺术加工、进行图像格式和颜色模式的转换、变化图像的尺寸和辨别率、制作网页图像等。2.CorelRAW:一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像制作与设计软件。位图式图像 是由象素构成的,与其相对，矢量

8、式图像以几何、色彩参数描述图像，其内容以线条和色块 为主。可见,采用不同的技术手段可以满足顾客的设计规定。位图式图像善于体现持续、丰 富色调的自然景物,数据量较大;而矢量式图像强于体现线条、色块的图案，数据量较小。 合理的运用两种不同类型的图像体现方式,往往会收到意想不到的艺术效果。CrelDraw是2当今流行的图像解决软件中为数不多的特点明显、功能强大的基于矢量绘图的软件包。运用 它,可以以便地制作精美的名片、贺卡、书签、图书封面、广告、宣传画等作品。.ACDe:迅速、高性能的看图程序,是目前最享盛名的图片浏览器。它能广泛应 用于图片的获取、管理、浏览和优化,支持 BMP、GIF、PG、TA

9、、IF 等超过 50 种常用 的图形文献格式,图片打开速度极快，可以直接查看动画 GIF，解决如 Meg 之类常用的视 频文献,还可觉得每一种目录建立一种相册。ACDe可以从数码相机和扫描仪高效获取图片，并进行便捷的查找、组织和预览。ACDSee 还是得心应手的图片编辑工具,轻松解决数 码影像，拥有去红眼、剪切图像、锐化、浮雕特效、曝光调节、旋转、镜像等功能,还能进 行批量解决。17讨论数字图像解决的重要应用。进一步查找资料,写一篇有关你感爱好的应用方面 的短文。答:图像解决的应用几乎渗入科学研究、工程技术和人类社会生活的各个领域。教师可 以分组对学生布置如下 6 个方面的课题,通过阅读参照文

10、献、网络资源等手段写数字图像处 理的重要应用的短文,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.通信工程方面的应用.工业自动化和机器人视觉方面的应用.军事和公安方面的应用6.生活和娱乐方面的应用第2章图像的数字化与显示2.1设图像的大小为 3232 的图标，每个像素有 16 种颜色，共有多少种不同的图标?如果每 10万个也许的图标中有一种故意义，辨认一种故意义的图标需要1 秒钟,则选出所有故意义的图标需要多长时间?解：163232/6 = 11024/106=040122 可见随机图像的复杂度是非常高的。22扫描仪的光学辨别率是 600120 线,一种具有 500 个

11、感光单元的C 器件,用 于 A4 幅面扫描仪，A 幅面的纸张宽度是 8.3英寸,该扫描仪的光学辨别率是多少dpi？解：（1）600120线,其中前一种数字代表扫描仪的横向辨别率,后一数字则代表纵向辨别率。（2)dp 是指单位面积内像素的多少，也就是扫描精度 ,目前国际上都是计算一英寸面积内像素的多少。光学辨别率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕获到的实际 的光点数,是指扫描仪CCD 的物理辨别率,也是扫描仪的真实辨别率，它的数值是由 CD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。每一种感光单元相应一种像素。由于 CC感光单元个数为 500,500/8.3=602（dp）3第章图像变

12、换3.1二维傅里叶变换的分离性有什么实际意义？ 解:该性质表白，一种二维傅里叶变换可由持续两次一维傅里叶变换来实现。实现的方法如下图所示：3.2图像解决中正交变换的目的是什么？图像变换重要用于那些方面？ 解：正交变换可以使得图像能量重要集中分布在低频率成分上，边沿和线信息反映在高频率成分上。因此正交变换广泛应用在图像增强、图像恢复、特性提取、图像编码压缩和形 状分析等方面。3.3在 MATLB 环境中，实现一幅图像的傅里叶变换。解:AB 程序如下： =mrea(rcetif); imso(A）;A2=f(A); A2=fftshift(2）;figure，ihw(log（ab(2）+1）， )

13、;3.4运用 MATLA 对一幅 512512 的图像进行DT 变换，并保存56256 个 DCT变换系数进行重构图像，比较重建图像与原始图像的差别。 解：ATL程序如下：GB = imrad(pout512.bm）； I gbgray(GB）;J = c2（I);J(1：52,5:51)= 0; J(26:512,:256)0; K= idct2(J);imshw(I), fgue, imshw(K, 255)35离散的沃尔什变换与哈达玛变换之间有那些异同？ 解：哈达玛（Hadamard)变换和沃尔什(Wlh)变换的变换核都是由 1，1 构成的正交方阵。它们不同的地方在于变换矩阵的行列排列顺

14、序不同。哈达玛变换每行的列率排列是没 有规则的，沃尔什变换的列率是由小到大。3.6求 4 相应的沃尔什变换核矩阵。1 1 1 1 解: H = 1 11 111 1 1 113.7什么是小波?小波基函数和傅里叶变换基函数有何区别?解：小波信号的非零点是有限的。它与傅里叶变换的基函数(三角函数、指数信号)是不同的,傅里叶变换的基函数从负无穷到正无穷都是等幅振荡的。3.8为什么称小波变换为信号的“电子显微镜”，如何实现该功能？ 解:小波变换的伸缩因子的变化，使得可以在不同尺度上观测信号，因此又称电子显微镜。实现小波变换可以应用Mlt 的迅速算法。.9应用LAB 设计小波变换程序,该程序可以读入一幅 M 格式的图像，显示 该图像和小波变换系数。解:由读者思考。3.10傅里叶变换、加窗傅里叶变换和小波变换的时间-频率特性有什么不同？ 解：傅里叶变换使得时间信号变成了频域信号，加窗傅里叶变换使得时间信号变成了时频信号,但是窗口是固定的，小波变换同样变成了视频信号，但是时频的窗口是变化的。