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1、数字图像处置数字图像处置CLASS REVIEW知识要点l一、视觉根底l二、灰度直方图l三、点运算l四、代数运算l五、几何运算l六、图像变换和加强l七、图像重建和图像编码视觉根底视觉根底 佳能的佳能的1600万像素万像素单单反相机反相机EOS 500D，所拍相片最高，所拍相片最高分辨率分辨率为为47523168像素，每像素用像素，每像素用RGB三个三个8bit分量分量表示，如将所拍像片用表示，如将所拍像片用BMP图图像格式保管，每幅照片像格式保管，每幅照片大小大小为为多少字多少字节节？假？假设设采用采用Class4的的SDHC存存储储卡存卡存储储照片，保管照片需求多少照片，保管照片需求多少时间
2、时间 给给出上限和下限出上限和下限 ？(SDHC存存储储卡速度：卡速度：Class 2，2MB/S；Class 4，4MB/S；Class 6，6MB/S)解答：解答：所需空所需空间为间为475231683+14+40=45163062B(或或45.2M B) ；最慢：最慢：45.163062/4 = 11.29S最快：最快：45.163062/6 = 7.53S对于某于某视频信号，画面大小信号，画面大小为19201080像素，像素，30帧/秒，每像素用秒，每像素用RGB三个三个8bit分量表示，分量表示，请问无无紧缩地存地存储一分一分钟的信的信号需求多少硬号需求多少硬盘空空间？解答：解答：表
3、示一个像素需求表示一个像素需求24bit，因此，无，因此，无紧缩地地存存储一分一分钟信号需求的硬信号需求的硬盘空空间为1920108030602489579520000 bit10935000KB10.4GB。BMP文件格式文件格式l有一幅有一幅33的的24bit图像，像，R、G、B三个分三个分量表示量表示图如以下如以下图所示，其所示，其对应的无的无紧缩bmp文件构造如下表格所示，文件构造如下表格所示，请在下表的在下表的空格中填上适宜数空格中填上适宜数值，使表格所，使表格所对应的的bmp文件完好。文件完好。l解答：解答：0123456789ABCDEF000000424D5A000000360
4、000000000100300000003000000180000002024000000000030B7G7R7B8G8R8B9G9R9000000400000B4G4R4B5G5R5B6G6R6000000B1G1000050R1B2G2R2B3G3R3000000代数运算代数运算l设计灰度范围从设计灰度范围从50，200紧缩为紧缩为80，150的线性变换表达式。的线性变换表达式。l解答：解答：l得到得到Y=KX+B例如，当a=50, b=80, c=20, d=140时，即采用下式： 灰度范围的线性变换 l有一幅图像如表所示，由于干扰，在接纳时图中有一幅图像如表所示，由于干扰，在接纳时图
5、中有假设干个亮点噪声灰度为有假设干个亮点噪声灰度为255，请给出中，请给出中值滤波处置后的图像。值滤波处置后的图像。l解答解答 图像加强图像变换图像变换有一幅有一幅44的数字的数字图像像I，详细如下所示，求其如下所示，求其二二维WALSH变换后的后的结果果F解答：解答：以下以下图左左边所示是一个所示是一个44的的图像，像， 经过33模模板的板的Prewitt变换后后变成右成右边图像，像，请在右在右边图像中填上像中填上变换后的后的图像数据，并像数据，并给出中出中间过程。程。解答：解答：Prewitt模板为模板为用dx对原图进展模板操作后为解答：解答：Prewitt模板为模板为用用dy对原图进展模
6、板操作后为对原图进展模板操作后为最后结果最后结果点运算点运算一幅一幅32级灰度灰度图像包含了在灰色背景上直径是像包含了在灰色背景上直径是12英寸的黑英寸的黑色留声机唱片，色留声机唱片，该唱片唱片带有一个正方形的白色有一个正方形的白色标志。下志。下面面给出了出了图像的直方像的直方图。试问像素像素间的的间距是多大？白距是多大？白色色标志的尺寸是多大？志的尺寸是多大？0，0，0，0，100，200，3000，5000，2000，200，100，0，0，200，3000，8000，4000，200，0，0，50，100，300，200，50，0，0，0，0，0，0，0 解答：解答：统计黑色区域像素个数
7、黑色区域像素个数为10020030005000200020010010600；统计白色区域像素个数白色区域像素个数为5010030020050700；留声机唱片的像素个数留声机唱片的像素个数为n=10600+700=11300；留声机唱片区域的面留声机唱片区域的面积为S3.14(12/2)2=113平方英寸；平方英寸；那么每一像素的面那么每一像素的面积为S/n0.01平方英寸；平方英寸；所以像素所以像素间的的间距距为0.1英寸；英寸；所以白色所以白色标志的面志的面积为7000.017平方英寸。平方英寸。一幅一幅20级灰度图像包含了在灰色背景上的白色台球，下级灰度图像包含了在灰色背景上的白色台球
8、，下面给出了图像的直方图，知象素间距是面给出了图像的直方图，知象素间距是1mm，试问台，试问台球半径是多少？球半径是多少？0，100，200，4000，8000，3000，900，100，0， 0，100，200，300，400，500，726，500，100，0，0解答：解答：统计白色区域像素个数为统计白色区域像素个数为1002003004005007265001002826；白色台球的面积为白色台球的面积为2826平方毫米；平方毫米；由于由于 ，所以台球半径为，所以台球半径为30mm知一个知一个33的的图像像I如下所示，用最如下所示，用最临近插近插值法法计算以左下算以左下角角为中心，中心，
9、图像像顺时针旋旋转30度后的度后的结果果F，超出原，超出原图边境部分用境部分用X表示，要求有主要表示，要求有主要计算方法和算方法和过程，其中程，其中cos(PI/6)0.866，sin(PI/6)0.5。解答：解答： 根本思根本思绪是根据新是根据新图像的坐像的坐标(x, y)，利用反，利用反变换找到找到其在原其在原图像中的位置像中的位置(x, y)，然后找到，然后找到该位置最近点的位置最近点的灰度灰度值，直接运用即可，假，直接运用即可，假设原原图像中点不存在，那么像中点不存在，那么用用X标志。志。l将旋转角度代入公式：l得到l新图新图0,0对应原图对应原图0,0，所以新图，所以新图0,0灰度值
10、为灰度值为17 l同理可得：同理可得：l新图新图1,0对应原图对应原图0.866,0.51,1l新图新图2,0对应原图对应原图1.732,12,1l新图新图3,0对应原图对应原图2.598,1.53,2，不存在，不存在l新图新图0,1对应原图对应原图0.5,0.8661,-1，不存在，不存在l新图新图1,1对应原图对应原图1.366,-0.366(1,0)l新图新图2,1对应原图对应原图2.232,0.134 (2,0)l新图新图3,-1对应原图对应原图(3.098,0.634)3,1，不存在，不存在l新图新图0,1对应原图对应原图(-0.5,0.866) -1,1，不存在，不存在l新图新图1
11、,1对应原图对应原图(0.366, 1.366) (0,1)l新图新图2,1对应原图对应原图(1.232, 1.866) (1,2)l新图新图3,1对应原图对应原图(2.098, 2.366) (2,2)l新图新图0,2对应原图对应原图(-1,1.732) -1,2，不存在，不存在l新图新图1,2对应原图对应原图(-0.134,2.232) (0,2)l新图新图2,2对应原图对应原图(0.732,2.732) (1,3) ，不存在，不存在l新图新图3,2对应原图对应原图(1.598, 3.232) (2,3) ，不存在，不存在l最后结果为最后结果为请给出灰度直方出灰度直方图的定的定义。并根据下
12、面。并根据下面66的的3bit图像，画出像，画出该图像的直方像的直方图。解答：解答：图像的直方像的直方图包含了丰富的包含了丰富的图像信息，描画了像信息，描画了图像的灰度像的灰度级内容，反映了内容，反映了图像的灰度分布情况，像的灰度分布情况，横坐横坐标表示表示图像中各个像素点的灰度像中各个像素点的灰度级，纵坐坐标为各个灰度各个灰度级上上图像像素点出像像素点出现的个数或出的个数或出现概率。概率。1，6，8，10，5，3，2，1知一个知一个35的的图像像I如下所示，如下所示，请用最用最临近插近插值法法给出程度方向出程度方向缩放放3/5倍后的倍后的变换结果果F解答：解答：根本思根本思绪是根据新是根据新
13、图像的坐像的坐标(x, y)，利用反，利用反变换找到其在原找到其在原图像中的位置像中的位置(x, y)，然后找到，然后找到该位置最近点的灰度位置最近点的灰度值，直接运用即可，假，直接运用即可，假设原原图像中点不存在，那么用像中点不存在，那么用X标志。志。坐坐标变换关系关系为：知一个知一个35的的图像像I如下所示，如下所示，请用最用最临近插近插值法法给出程度方向出程度方向缩放放3/5倍后的倍后的变换结果果F解答：解答：新新图0,0对应原原图0,0，所以新，所以新图0,0灰度灰度值为1 同理可得：同理可得：新新图1,0对应原原图1.7,02,0新新图2,0对应原原图3.3,03,0新新图0,1对应
14、原原图(0,1) 新新图1,1对应原原图(1.7,1) (2,1)新新图2,1对应原原图(3.3,1) (3,1)新新图0,2对应原原图(0,2) 新新图1,2对应原原图(1.7,2) (2,2)新新图2,2对应原原图(3.3,2) (3,2) ：所以结果图像为： l一个离散无记忆信源，共有一个离散无记忆信源，共有6个符号个符号A、B、C、D、E、F，其出现概，其出现概率分别为率分别为f(A)=0.38，f(B)=0.32，f(C)=0.2， f(D)=0.06， f(E)=0.03， f(F)=0.01，试对该，试对该6个符号进展个符号进展Huffman编码；该编码；该Huffman码的码的
15、编码效率是多少？知：编码效率是多少？知：log20.381.4，log20.321.64，log20.22.32，log20.064.06，log20.03 =5.06，log20.01 =6.64l解答：解答：A为为0，B为为11，C为为101，D为为1001，E为为10001，F为为10000l假设小概率为假设小概率为1，大约率为，大约率为0，也可以。，也可以。lHuffman编码的平均码长：编码的平均码长：1*0.38+2*0.32+3*0.2+4*0.06+5*0.04=2.06 bit；l信源熵为：信源熵为：A= -pi log2pi 求和求和l-0.38log20.38-0.32l
16、og20.32-0.2log20.2-0.06log20.06-0.03*log20.03 -0.01*log20.01= 0.532+0.5248+0.464+0.2436+0.1518+0.0664=1.9826；l编码效率为：编码效率为：1.9826/2.06=96.2%l经过举例，例，详述述JPEG编码的全的全过程程l1分成分成88小小块l2) DCT变换l3) 对DCT系数矩系数矩阵进展量化展量化l4) 将量化后的矩将量化后的矩阵进展展zigzag扫描，得到一描，得到一维数数组l5) 第一个直流分量采用第一个直流分量采用块间DPCM方式方式编码l6) 余下余下63个数据采用交流系数个数据采用交流系数编码方式方式li分分组；lii主体主体编码；liii附加附加编码；liv主体主体编码进展展huffman编码；
