一.填空题
1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为_像素。
2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是__从图像到非图像的一种表示__，如图像测量等。
3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是__从图像到图像的处理__，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。
4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是虚拟图像_。
5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像重建_的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。
二、简答题
1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。
2. 什么是图像识别与理解？
3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。
4. 简述数字图像处理的至少4种应用。
5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。
解答:
1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图
像的可观察性。
③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。
④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。
⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望
获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。
2. 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望
获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上
确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出
来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。
3. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图
像的可观察性。
③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。
④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。
4. ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。
②在医学中，比如B超、CT机等方面。
③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。
④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监
控和筛选等方面。
⑤在安全保障、方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。
5. ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，
这些方法在图像配准中使用较多。
②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进
行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。
第二章 图像的基本概念
一.填空题
1. 量化可以分为均匀量化和___非均匀量化___两大类。
2. __采样频率__是指一秒钟内的采样次数。
3. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和___离散图像__两大类。
4. 图像因其表现方式的不同，可以分为__连续图像___和离散图像两大类。
5. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为___二值图像___、灰度图像和彩色图
像三类。
6. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、__灰度图像____和彩色图
像三类。
7. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和_彩色图像 三类。
8. 采样频率是指一秒钟内的采样 次数 。
9. 量化可以分为 均匀量化 和非均匀量化两大类。
10. 采样所获得的图像总像素的多少，通常称为 图像分辨率 。
二.选择题
1. 一幅数字图像是：
、 一个观测系统。 、一个有许多像素排列而成的实体。
、一个2-D数组中的元素。 、一个3-D空间的场景。
2. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：（ ）
、 、 、 、 8
3. 图象与灰度直方图间的对应关系是：（ B ）
、 一一对应 、 多对一 、 一对多 、 都不对
4. 下列算法中属于局部处理的是：（ D ）
、 灰度线性变换 、二值化 、 傅立叶变换 D、 中值滤波
5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（B ）
、1、3 、1、2MB
6. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（ A ）
、1、3 、1、2MB
7. 一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，127]，则该图象的信息量为：（ C ）
、 、 、 、 8
8. 对一幅100*100像元的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为20000bit，则图象的压缩比为：（ ）
、 2:1 B、 、 4:1 、 1:2
9. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象
的数据量为10000bit，则图象的压缩比为：（ B ）
、 2:1 B、 、 4:1 D、 1:2
10. 对一幅100*100像素的图象，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图像的数据量为40000bit，则图象的压缩比为：（ A ）
、 2:1 B、 、 4:1 D、 1:2
三.判断题
1. 可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（ T ）
2. 可以用f(x,y)来表示一个在3-D空间中的客观景物的投影。（ T ）
3. 数字图像坐标系与直角坐标系一致。（ F ）
4. 矩阵坐标系与直角坐标系一致。（ F ）
5. 数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（ T ）
6. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（ T ）
7. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率不够高造成。（ F ）
8. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数过多造成的。（ F ）
9. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的空间分辨率过高造成。（ F ）
10. 采样是空间离散化的过程。（ T ）
四.简答题
1. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。
2. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？
3. 简述二值图像与彩色图像的区别。
4. 简述二值图像与灰度图像的区别。
5. 简述灰度图像与彩色图像的区别。
解答:
1. 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采
样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化
就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化
。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。
2. 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级
别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢
失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间
过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。
3. 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称
为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量
小的特点。
彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基
色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。
4. 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称
为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量
小的特点。
灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不
包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。
5. 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不
包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级
。
彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基
色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。
五.应用题
1. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
2. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
3. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
4. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
5. 设某个图像为：
请完成：
①求该图像的灰度直方图。（3分）
②对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。（6分）
第三章 图像增强
一.填空题
1. 所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行 压缩 ，将所关心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。
2. 动态范围调整是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行压缩，将所关
心部分的灰度级的变化范围 扩大 ，由此达到改善画面效果的目的。
3. 动态范围调整分为线性动态范围调整和_____非线性动态范围调整 两种。
5. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行_____展宽_______，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。
6. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少
的灰度值进行__归并___，从而达到清晰图像的目的。
7. 直方图均衡化的基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行展宽，而对像素个数少
的灰度值进行归并，从而达到 清晰图像 的目的。
8. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，图像增强 的目的是将一幅图像
中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。
9. 我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化范围，即一幅图像中所描述的从最暗
到最亮的变化范围称为_动态范围__。
10. 灰级窗，是只将灰度值落在一定范围内的目标进行__对比度增强___，就好像开窗观察
只落在视野内的目标内容一样。
二.选择题
1. 下面说法正确的是：（ B ）
、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；
、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；
、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高；
、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。
2. 伪彩色处理和假彩色处理是两种不同的色彩增强处理方法，说出下面属于伪彩色增强的
处理？（ C ）
、将景象中的蓝天边为红色，绿草变为蓝色。
、用自然色复制多光谱的景象。
、将灰度图经频域高通/低通后的信号分别送入红/蓝颜色显示控制通道。
、将红、绿、蓝彩色信号分别送入蓝、红、绿颜色显示控制通道。
3. 指出下面正确的说法：（ D ）
、基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
、基于像素的图像增强方法是基于频域的图像增强方法的一种。
、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。
、基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
4. 首先根据需要设计一个调色板，进而将灰度值作为调色板的索引值完成从灰度到彩色的
映射。这种伪方法称为（ B ）
、基于灰级窗的伪彩色方法 、 基于灰度调色板的伪彩色方法
、基于灰度变换的伪彩色方法 、基于区域分割的伪彩色方法
5. 指出下面正确的说法：（ D ）
①基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
②基于像素的图像增强方法是基于空域的图像增强方法的一种。
③基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像
域的方法计算复杂较高。
④基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
、①② 、①③ 、③④ 、②④
6. 使用同态滤波方法进行图像增强时，不包含以下哪个过程（ C ）
、通过对图像取对数，将图像模型中的入射分量与反射分量的乘积项分开。
、将对数图像通过傅里叶变换变到频域，在频域选择合适的滤波函数，进行减弱低频和加强高频的滤波。
、计算图像中各个灰度值的累计分布概率。
、对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。
7. 指出下面正确的说法：（ ）
、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换。
、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种。
、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。
、基于空域的图像增强方法比基于频域的图像增强方法的增强效果好。
8. 用表示图像亮度， 表示入射分量， 表示反射分量，则对一幅图像可以建模为：（ ）
、 、
、 、
9. 用表示图像亮度， 表示入射分量， 表示反射分量，则对一幅图像可以建模为 。该模型是以下哪种图像增强方法的基础？（ ）
、对比度线性展宽方法
、同态滤波方法
、线性动态范围调整方法
、非线性动态范围调整方法
10. 使用同态滤波方法进行图像增强时，以下处理顺序正确的是（ A ）
①通过对图像取对数，将图像模型中的入射分量与反射分量的乘积项分开。
②将对数图像通过傅里叶变换变到频域，在频域选择合适的滤波函数，进行减弱低频和
加强高频的滤波。
③计算图像中各个灰度值的累计分布概率。
④对滤波结果进行傅里叶逆变换和对数逆运算。
①②④ ①④② ①②③ ①③②
三.判断题
1. 一幅图像经过直方图均衡化处理后，其对比度一定比原始图像的对比度提高。（ F ）
2. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较集中的图像的处理效果比较明显。（T）
3. 一般来说，直方图均衡化处理对于灰度分布比较均衡的图像的处理效果比较明显。（F）
4. 借助对数形式的变换曲线可以达到非线性灰度动态范围的目的。（ T ）
5. 借助对数形式的变换曲线可以达到线性灰度动态范围的目的。（ F ）
五.应用题
1. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
2. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
3. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
4. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
5. 设某个图像为：
请对该图像进行直方图均衡化处理，写出过程和结果。
第四章 图像几何变换
一.填空题
1. 图像的基本位置变换包括了图像的___平移____、镜像及旋转。
2. 图像的基本位置变换包括了图像的平移、___镜像___及旋转。
3. 最基本的图像形状变换包括了图像的放大、缩小和____错切____________。
4. 图像经过平移处理后，图像的内容___不发生__变化。（填“发生”或“不发生”）
5. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，__需要___对许多未知的数据的
估计。（填“需要”或“不需要”）
6. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，__不需要___对许多未知的数据的
估计。（填“需要”或“不需要”）
二.选择题
1. 假设是原始图像的像素点坐标； 是使用公式对图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（ ）
、图像镜像 、图像旋转 、 图像放大 、 图像缩小
2. 假设是原始图像的像素点坐标； 是对图像F进行旋转变换后得到新图像的像素坐标。以下哪个是正确的图像旋转公式（ ）
、 、
、 、
3. 假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N； 是使用公式对图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（ A ）
、图像镜像 B、图像旋转 C、 图像放大 D、 图像缩小
4.假设是原始图像的像素点坐标；图像的大小是M*N； 是使用公式对图像F进行变换得到的新图像的像素点坐标。该变换过程是（ C ）
、图像放大 、图像旋转 、 图像镜像 、 图像缩小
5. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（ D ）
、图像的缩小只能按比例进行。
、 利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，不需要计算出采样间隔。
、图像的缩小只能按不比例进行。
、 图像的缩小是从原始图像中选择合适的像素点，使图像缩小后可以尽量保持原有图像的概貌特征不丢失
6. 关于图像放大处理，下列说法不正确的是（ D ）
、从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。
、 当放大的倍数比较大时，使用基于像素放大原理的图像放大方法会导致马赛克现象。
、 对于因放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
、图像的放大不会引起图像的畸变。
7. 关于图像放大处理，下列说法正确的是（ A ）
、 从物理意义上讲，图像的放大是图像缩小的逆操作。
、图像的放大处理不需要对未知数据进行估计。
、 图像的放大只能按比例进行。
、 图像的放大不会引起图像的畸变。
8. 关于图像缩小处理，下列说法正确的是：（ ）
、图像的缩小只能按比例进行。
、 利用基于等间隔采样的图像缩小方法对图像进行处理时，需要计算出采样间隔。
、 图像的缩小只能按不比例进行。
、 从信息处理的角度看，图像缩小与图像放大的含义一样，都需要对未知的数据进行估计。
9. 关于图像的插值，下列说法不正确的是（ B ）
、对于因图像放大后的图像子块与子块之间的过渡因不平缓而导致画面效果不自然的问题，可以采用双线性插值方法可以用来解决。
、在使用双线性插值进行图像放大时，所有的像素的计算都不会用到单线性插值法。
、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用均值插值法来填充。
、对于图像旋转产生的空穴问题，可以采用邻近插值法来填充。
10. 中值滤波器可以：（ A ）
、消除孤立噪声；
、检测出边缘；
、进行模糊图像恢复；
、模糊图像细节。
四.简答题
1. 简述直角坐标系中图像旋转的过程。
2. 如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？
3. 举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。
4. 举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。
解答:
1. （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。
（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。
（3）计算行、列坐标的平移量。
（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。
（5）对于空穴问题，进行填充。
2. （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。
（2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。(该点参见简答题3和简答题4)
3. 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.
4. 均值插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值来填充。
例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。
即：f23=(f22+f24+f13+f33)/4.
五.应用题
1. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
2. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
3. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
4. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
5. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
6. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
7. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
8. 设某个图像为：
请写出该图像的垂直镜像结果。
9. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
10. 设某个图像为：
请写出该图像的水平镜像结果。
五.应用题
1. 设图像为：
请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
3. 设图像为：
请使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
5. 设图像为：
分别使用以下模板对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
6. 设图像为：
分别使用3×3的模板对其进行中值滤波处理，写出处理过程和结果。
7. 设图像为：
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
8. 设图像为：
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
10. 设图像
请使用以下加权均值滤波器对其进行均值滤波处理，写出处理过程和结果。
