【正文】 1 Homework 1 P15 1. 數(shù)字 圖像處理的主要方法可分為幾大類？ 答：數(shù)字圖像處理的主要方法分為空域法和變換域法。 2. 圖像處理工程包括哪幾項(xiàng)內(nèi)容？ 答：完整的數(shù)字圖像處理工程大體上可分為如下幾個(gè)方面：圖像信息的獲取、圖像信息的存儲(chǔ)、圖像信息的傳送、圖像信息處理、圖像信息的輸出和顯示。 2 Homework 1 3. 數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容是什么？ 數(shù)字圖像處理概括地說主要包括如下幾項(xiàng)內(nèi)容： 1. 幾何處理 (Geometrical Processing) 2. 算術(shù)處理 (Arithmatic Processing) 3. 圖像增強(qiáng) (Image Enhancement) – Chapter 4 4. 圖像復(fù)原 (Image Restoration) – Chapter 6 5. 圖像重建 (Image Reconstruction) – Chapter 7 6. 圖像編碼 (Image Encoding) – Chapter 5 7. 圖像識(shí)別 (Image Recognition) – Chapter 10 8. 圖像理解 (Image Understanding) 3 Homework 1 7. 數(shù)字圖像處理有哪些應(yīng)用？ 答：數(shù)字圖像處理的應(yīng)用越來越廣，已經(jīng)滲透到工程、工業(yè)、醫(yī)療保健、航空航天、軍事、科研、安全保衛(wèi)、日常生活等各個(gè)方面，在國(guó)計(jì)民生及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來越大的作用。具體應(yīng)用領(lǐng)域可粗略概括在下表中。 學(xué) 科 應(yīng) 用 內(nèi) 容 物理、化學(xué) 結(jié)晶分析、譜分析 生物、醫(yī)學(xué) 細(xì)胞分析、染色體分類、血球分類、 X光照片分析、 CT 環(huán)境保護(hù) 水質(zhì)及大氣污染調(diào)查 地 質(zhì) 資源勘探、地圖繪制、 GIS 4 Homework 1 學(xué) 科 應(yīng) 用 內(nèi) 容 農(nóng) 林 植被分布調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn) 海 洋 魚群探查、海洋污染監(jiān)測(cè) 水 利 河流分布、水利及水害調(diào)查 氣 象 云圖分析等 通 信 傳真、電視、多媒體通信 工業(yè)、交通 工業(yè)探傷、鐵路選線、機(jī)器人、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè) 經(jīng) 濟(jì) 電子商務(wù)、身份認(rèn)證、防偽 軍 事 軍事偵察、導(dǎo)彈致導(dǎo)、電子沙盤、軍事訓(xùn)練 法 律 指紋識(shí)別等 安 全 加密、信息隱藏、數(shù)字水印 5 Homework 1 21. 何為 RGB模型？ 答：圖像的采集和電子顯示使用 RGB 模型。在 RGB 模型中，每種顏色的主要光譜中都有紅、綠、藍(lán)的成分。這種模型基于 Cartesian（笛卡爾）坐標(biāo)系統(tǒng)。 RGB模型中的三基色是紅（ R）、綠（ G）、藍(lán)（ B）。 RGB 模型是用相加混色原理產(chǎn)生彩色圖像的。 6 Homework 1 22. 何為 CMY 模型？ 答： CMY 模型在圖像處理中用在產(chǎn)生硬拷貝輸出上，例如彩色打印、復(fù)印，他們要求 CMY數(shù)據(jù)輸入。 CMY 模型的三基色為藍(lán)綠色或青色 (C)、品紅色 (M)和黃色 (Y)，他們都是光的合成色（或二次色） 。 CMY 模型是用相減混色原理產(chǎn)生彩色圖像的。 7 Homework 1 23. 何為 YIQ模型？ 答： YIQ 彩色模型用于 NTSC制 彩色電視廣播。為了有效傳輸并與黑白電視兼容， YIQ 是一個(gè) RGB 的編碼。實(shí)際上， YIQ 系統(tǒng)中的 Y 分量提供了黑白電視機(jī)要求的所有影像信息。另外，它成為普遍應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)樵趫D像處理中 YIQ 模型的主要優(yōu)點(diǎn)是 去掉了亮度 (Y)和顏色信息 (I 和 Q)間的緊密聯(lián)系 。亮度是與眼中獲得的光的總量成比例的。去除這種聯(lián)系的重要性在于處理圖像的亮度成分時(shí)能在不影響顏色成分的情況下進(jìn)行。 8 Homework 1 24. 何為 HSI 模型？ 答： 當(dāng)人觀察一個(gè)彩色物體時(shí)，用色調(diào) (H)、飽和度 (S)和亮度 (I)來描述它。 HSI 是面向視覺感知的彩色模型。 色調(diào)是描述純色 (純黃、桔黃或紅 )的顏色屬性。 飽和度提供了由白光沖淡純色程度的量度。 亮度用來表征顏色強(qiáng)度。 HSI 顏色模型的重要性在于兩方面： 第一，去掉強(qiáng)度成分 (I)在圖像中與顏色信息的聯(lián)系； 第二，色調(diào)和飽和度成分與人們獲得顏色的方式密切相關(guān)。 9 Homework 1 25. 如何由 RGB模型轉(zhuǎn)換為 HSI 模型？ 答： 為了由 [0， 1]范圍的 RGB 值得到同樣在 [0，1]范圍內(nèi)的 HSI 值，可以得出了以下幾個(gè)表達(dá)式： )(31 BGR/I ???)],[ m i n ()( 31S BGRBGR ????? ?? ? ??????????????????????2/12))(()()()(21a r c c o sBGBRGRBRGRH當(dāng) BG 時(shí)， H = 360176。 － H。 為了將色調(diào)歸一化至 [0， 1]范圍內(nèi)，令 H=H/360176。 10 Homework 1 26. 如何由 HSI 模型轉(zhuǎn)換為 RGB模型？ 答：已知 [0， 1]之間的 HSI 值，現(xiàn)在我們想得到同樣范圍內(nèi)的相應(yīng)的 RGB 值。我們以令 H=360176。 (H) 開始，這使色調(diào)恢復(fù)到 [0，360176。 ]的范圍。 在 RG 部分 ( ) 00 1 2 00 ?? H)1(31 Sb ???????????)60c os (c os1310 HHSr)(1 brg ???11 由式 的 定義，上面得到的顏色分量是歸一化了的。由式可以恢復(fù) RGB 分量 R=3Ir G=3Ig B=3Ib 1??? bgrHomework 1 12 在 GB 部分 )240120( 00 ?? H??? 1 2 0HH? ?Sr ?? 13/1?????????)60c os (c os1310 HHSg? ?grb ??? 1根據(jù)前面的方法，可由 r、 g、 b值得到 R、 G、 B 值。 Homework 1 13 在 BR部分 )360240( 00 ?? H??? 240HH? ?S?? 13/1g?????????)60c os (c os1310 HHSb)(1 bgr ??? 如前所述，可由 r、 g、 b值得到 R、 G、 B 值。 Homework 1 14 Homework 2 A1. 一幅 24位真彩色 BMP圖像中一像素點(diǎn) R=180， G=180，B=180，由 RGB彩色模型轉(zhuǎn)換到 YCbCr彩色模型，如果 Y、 Cb、 Cr的值域均為 [0， 255]，則 Y、 Cb和 Cr分別為多少？ 解： RGB、 YCbCr 取值范圍為 [0， 255]， RGB到 YCbCr的轉(zhuǎn)換公式為： ??????????????????????????????????????????1 2 81 2 80 0 . 0 8 1 3 1 0 . 4 1 8 6 9 0 . 5 0 0 0 00 . 5 0 0 0 00 . 3 3 1 2 6 0 . 1 6 8 7 40 . 1 1 4 0 00 . 5 8 7 0 00 . 2 9 9 0 0BGRCrCbY若 R=G=B=180，則 Y=R=G=B=180, Cb=Cr=128。 15 Homework 2 A2. MATLAB圖像處理工具箱支持哪四種基本圖 像類型？ 答： MATLAB圖像處理工具箱支持四種基本的圖像類型： ? 二值圖像 (Binary Images) ? 索引圖像 (Indexed Images) ? 灰度圖像 (Grayscale Images) ? 真彩色圖像 ( Truecolor Images) 16 Homework 2 A3 一幅 64 64像數(shù)的 8位的 BMP灰度圖像，求以字節(jié)為單位該圖像文件的大小。如果將此圖像轉(zhuǎn)換為 1位的 BMP二值圖像，求以字節(jié)為單位生成的二值圖像的文件大小。 解：灰度圖像的大小 : 14+ 40+ 256 4 + 64 64=5174 字節(jié) 二值圖像的大小 : 14+ 40+ 2 4 +(64 64)/8=574 字節(jié) Homework 2 ? A4 為什么彩色圖像的壓縮比通常比灰度圖像大？ ? 答：因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨能力遠(yuǎn)比對(duì)亮度細(xì)節(jié)的分辨能力低，故通常彩色圖像壓縮采用 YCbCr 4:2:2和 4:2:0 ITUR 色度子取樣格式。通過色度子取樣，各分量信號(hào)壓縮之前分別達(dá)到 :1和 2:1的壓縮比 Homework 2 ? 3A1. 如計(jì)算 1幅 64 64大小的灰度圖像的 2D FFT 需要多少次加法和乘法？ ? 答： 1幅 64 64大小的灰度圖像的 2D FFT 可以分解為 2 64個(gè) 64點(diǎn)的 1D FFT。 ? 加法： 2*64*64*6=49152 ? 乘法： 64*64*6=24576 19 Homework 2 3A2. 已知圖像數(shù)據(jù)矩陣 ， 試計(jì)算 f(x, y)的二維離散傅里葉變換系數(shù)矩陣 F(u, v)。 ?????????????82810828108281082810)( x,yfHomework 2 4 4圖像的二維傅里葉變換系數(shù)矩陣為： F(u, v)=Af(x, y)AT 20 111111111111 82810828108281082810 111111111111????????????????????????????