数字图像 - 思维导图

第一章

1.请简述模拟图像和数字图像的定义

模拟图像

通过某种物理量（如光、电等）的强弱变化来记录图像亮度信息

数字图像

用计算机存储的数据来记录图像和上各点的亮度信息

3.简述数字图像处理的主要内容有哪些

图像数字化

用数字的形式表示一幅图像，并做到不失真且便于计算机处理

图像增强

通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，选择性突出图像中感兴趣的特征或抑制图像中不需要的特征

图像几何变换

改变一幅图像的大小或形状

图像复原

恢复退化及模糊的图像的原有信息，达清晰化的目的

图像重建

从数据到图像的处理

图像隐藏

将一幅图像或某些可数字化的媒体信息隐藏在一幅图像中

图像变换

用数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上的数学手段

图像编码

简化图像的表达方式，压缩表示图像的数据，便于存储和传输

图像分析

对不同物体特征进行定量化描述之后，提取希望获得的目标物，进行定量分析

5.图像采样和量化的含义

采样

空间或时域上连续的图像变换成离散采样点集合的操作

量化

把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换

9.数字图像类型主要哪些

计算机中表述数字图像和计算机生成图形图像有两种常用的方法：矢量图法和位图法

矢量图法

用数学公式描述一幅图像

位图法

通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。位图有多种描述模式，总体来说，主要可以分为黑白图像，灰度图像和彩色图像

14.简述图像质量的含义

图像向人或设备提供信息的能力

15.简述图像质量的主观评价方法有哪些

平均主观分值法

差分主观分值法

16.简述图像质量的客观评价方法有哪些

全参考方法

完整的原始图像作为评价的参考

部分参考方法

原始图像的部分信息作为评价的参考

无参考方法

不借助任何参考图像，依靠待评价图像本身各种信息进行质量评价

第二章

1.简述什么是图像变换技术

将原定义在图像控件的图像以某种形式转换到另外一些空间，利用这些空间的特有性质进行一定的加工，最后转换回图像空间得到需要的效果，这些转换成为图像变换技术

3.信号分解是利用“化繁为简，化整为零”的思想，将一个复杂信号分解为一系列“简单”信号的特定组合，怎么样的信号是我们需要的“简单”信号？

一组信号彼此完全不相似，互相不包含对方的分量

4.哪些函数集是正交的

实函数中

一组自谈和谐的函数适合做正交函数集：正、余弦函数

复变函数中

5.分别写出一维离散函数的傅立叶变换对和二维离散函数的傅立叶变换对

7.图像傅里叶变换后的零频分量 F(0, 0)也称直流分量，它反映了原始图像的什么信息？

图像的平均亮度

8.计算 2*2 的数字图像{f(0, 0)=3,f(0, 1)=5,f(1,0)=4, f(1, 1)=2}的傅里叶变换 F(u, v)。

浮动主题

第三章

2.图像增强处理方法根据图像增强处理所在空间不同，可以分为哪两类？

频率域法

空间域法

3.什么是空间域图像增强方法？

直接对图像中的像素进行处理的方法

代表性算法：局部求平均值法和中值滤波法

4.什么是频率域图像增强方法？

视图像为二维信号，进行二维傅里叶变换的信号增强

低通滤波去噪，高通滤波增强边缘等高平信号

8.图像灰度变换中常用的基本类型函数有哪些？

线性的

对数的

幂次的

9.图像灰度变换的作用主要有哪些？

亮度调整

对比度拉伸

局部提高或降低对比度

灰度级切片

14.简述图像平滑作用和常用方法。

突出图像主干部分，使图像的亮度平缓渐变、去除噪声，提高图像质量

邻域平均法

中值滤波法

15.简述图像锐化作用和主要方法

增强图像的边缘或轮廓

梯度法

一阶微分锐化方法

二阶微分锐化方法

18.图像灰度线性变换主要有哪些方式？

图像反转

线行灰度变换

分段线性灰度变换

灰级窗

灰度级分层

19.图像灰度非线性变换主要有哪些方式？

平方变换

对数变换

指数变换

20.分别指出下图是图像灰度变换中哪种具体方式，其中 f(x, y)是输入图像，g(x, y)是输出图像。

22.简述直方图具有哪些性质

不包含位置信息

反应图像整体灰度分布情况

图像与直方图多对一映射

可叠加性

具统计特性

动态范围

23.一幅像素数为 64×64，灰度级为 8 级的图像、其灰度级分布如下表所示，试将其直方图均衡化，并填写空表。

27.简述空间滤波和频域滤波的概念。

空

直接在像素坐标上对图像数据进行处理滤波

频

先空间域转换到频域，处理后，再转回空间域

28.图像的噪声按产生的原因分类可分为哪几类？并解释。

外部噪声

系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声

内部噪声

光电基本性质引起

电器的机械运动

器材材料本身

系统内部设备电路

29.图像的噪声按噪声频谱分类可分为哪几类？

白噪声

频谱均匀分布

1/f噪声

频谱与频率成反比

三角噪声

与频率平方成正比

30.图像的噪声按噪声与信号的关系分类可分为哪几类？并解释。

加性噪声

和信号强度不相关，这类带有噪声的图像 g 可看成为理想无噪声图像 f 与噪声 n 之和

乘性噪声

和图像信号相关，随图像信号的变化而变化

31.图像的噪声按概率密度函数可以分为哪几类？

高斯噪声

瑞利噪声

伽马噪声

指数分布噪声

均匀分布噪声

脉冲噪声

32.简述图像中值滤波的步骤

(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)读取模板下各对应像素的灰度值。 (3)将这些灰度值从小到大排成1列。 (4)找出这些值里排在中间的1个值。 (5)将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。

34.在分析一幅图像信号的频率特性时，其中，图像的平均灰度代表图像的什么分量，大面积的背景区域和缓慢变化部分则代表图像的什么分量，图像的边缘、细节、跳跃部分以及颗粒噪声都代表图像什么分量？

直流分量

低频分量

高频分量

主题

37.常用的低通滤波器有哪些？并写出其滤波器传递函数H（u，v）和绘制其剖面图

39.常用的高通滤波器有哪些？并写出其滤波器传递函数H（u，v）和绘制其剖面图

第四章

4.简述边缘检测算法四个步骤

滤波

使用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能

增强

增强边缘的基础是确定图象个点邻域强度的变化，增强算法可以将邻域强度凸显

检测

应该用某种方法来确定哪些是边缘点。最简单的边缘检测判据是梯度幅值阈值判据。

定位

要求确定边缘位置的场合，边缘位置可在子像素分辨率上估计

5.图像函数f（x,y）在点(x,y) 的梯度（即一阶微分）是一个具有大小和方向的矢量，分别给出其梯度，梯度幅值和梯度方向角表达式。

9.对于二维离散图像 f(i,j)，请给出其拉普拉斯算子数学表示式

11.Canny 给出的最优边缘检测的含义是哪些？

好的检测

尽可能多的识别出图像的实际边缘

好的定位

表示出的边缘尽可能接近实际边缘

低的错误检测率

边缘仅被标记一次，且存在的图像噪声不应被标识为边缘

12.简述图像 Canny 边缘检测算法基本过程

图像去噪

使用高斯滤波器，平滑图像，滤除噪声

计算梯度值和方向角

计算每个像素点的梯度强度和方向

非最大值抑制

消除边缘带来的杂散效应

双阈值检测

确定真实和潜在的边缘

抑制孤立低阈值点

抑制孤立的弱边缘完成最后的检测

第五章

1.简述什么是图像的几何变换

用数学建模的方法来描述图像位置、大小、形状等变化的方法

2.从图像类型来分，图像的几何变换有哪些类型

二维变换

三维变换

三维向二维平面投影变化

3.从变换性质来分，图像的几何变换有哪些类型

位置变换

平移、镜像、旋转

形状变换

比例缩放、错切

复合变换

6.请描述实现 2D 图像几何变换的 3×3 变换矩阵T四个子矩阵可实现的变换类型

7.图像的镜像变换可分为三种方式？

水平镜像

垂直镜像

对角镜像

8.坐标系 xy 是以图像的中心原点，向右为 x 轴正方向，向上为 y 轴正方向，它与以图像左上角点为原点 O’，向右为 x’轴正方向，向下为 y’轴正方向的坐标系 x’y’之间的转换关系如图所示，设图像的宽为 w，高为 h，请给出两个坐标系正变换和逆变换表达式。

第六章

1.请描述形态学图像处理的含义？

一种邻域运算形式，定义一个“结构元素”，在每个像素位置上与二值图像对应的区域进行特定的逻辑运算

2.形态学运算的效果取决于哪些因素？

结构元素的大小、内容

逻辑运算的性质

3.数学形态学的基本运算有哪些？

膨胀

腐蚀

开启

闭合

4.给定目标图像 A 和结构元素 B(标红的像素是结构元素原点)，请绘制出腐蚀运算后的图像。

5.给定目标图像 A 和结构元素 B(标红的像素是结构元素原点)，请绘制出膨胀运算后的图像。

主题

第七章

3.对于二维连续函数 f(x, y)，请写出其 p+q 阶矩

4.对于大小为 M×N 的数字图像 f(i, j)，请写出其(p＋q)阶矩，(p=0，q=0)零阶矩，(p＋q＝1)一阶矩，(p＋q＝2)二阶矩，质心，中心矩

子主题

5.图像的高阶矩和低阶矩分别描述了图像什么特征？

高阶矩

细节特征

低阶矩

整体特征

6.简述什么是链码？

用曲线起始点的坐标和边界点方向代码来描述曲线或边界的方法

常用于图像处理、计算机图形学、模式识别

7.请写出下图所示的以 a 为起点、箭头为走向的闭合边界的 8 方向链码

001711222433445676656

10.分别给出下图(a)和(b)四链码的链码和差分码(黑点为起始点)。

11.对于 x-y 平面上一个由 K 个点组成的边界，请采用傅立叶描述子来描述边界

15.下图所示的区域，阴影部分为目标区域，其余部分为背景区域，请采用隙码表示、链码表示和面积表示方法分别求出区域的周长。

隙码表示

周长26

数边缘线数

链码表示

周长为

子主题

面积表示

周长为12

边缘方块数

16.请采用欧几里德距离、市区距离和棋盘距离度量图像中两点 P(i, j)和 Q(h, k)之间的距离。

18.

19.

21.请写出图像 Harris 角点检测算法实现步骤。