數(shù)字圖像處理習題參考答案-資料下載頁
2025-06-28 13:48本頁面
【正文】 的質(zhì)量評價時，首先作客觀評價，以主觀評價為參考。 一圖像大小為 640480，256 色。用軟件工具 SEA（version ）將其分別轉(zhuǎn)成 24 位色 BMP，24 位色 JPEG，GIF（只能轉(zhuǎn)成 256 色）壓縮格式，24 位色 TIFF 壓縮格式，24 位色 TGA 壓縮格式，得到的文件大小分別為：921,654 字節(jié)；17,707 字節(jié)；177,152 字節(jié)；923,044 字節(jié)；768,136 字節(jié)。分別計算每種壓縮圖像的壓縮比。 解：不計算較小的文件頭和彩色查找表（LTU）的數(shù)據(jù)量，原始圖像的數(shù)據(jù)量為：6404801 byte=307,200 byte。 經(jīng)轉(zhuǎn)換后各種格式的壓縮比如下：24 位色 BMP 格式： 307,200/921,654=（增加了冗余度）24 位色 JPEG 格式： 307,200/17,707=GIF 壓縮格式： 307,200/177,152=24 位色 TIFF 壓縮格式： 307,200/923,044=（增加了冗余度）24 位色 TGA 壓縮格式： 307,200/768,136=（增加了冗余度） 大部分視頻壓縮方法是有損壓縮還是無損壓縮？為什么？ 答：視頻比靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)量更大，同時可壓縮的冗余信息更多。大部分視頻壓縮方法是以人眼感覺無明顯失真為依據(jù)的，因此采用有損壓縮。事實上，視頻可以看成是一幅幅不同 但相關(guān)的靜態(tài)圖像的時間序列。因此，靜態(tài)圖像的壓縮技術(shù)和標準可以直接應用于視頻的單 幀圖像。另外，利用視頻幀間信息的冗余可以大大提高視頻的壓縮比。 若圖像上任意兩像素點的亮度電平值相等或者任意兩時刻同一位置上的像素的亮 度電平值相等，能夠說明上述兩種情況下像素相關(guān)嗎？為什么？答：不能。像素的空間相關(guān)性和時間相關(guān)性是以空間和時間的相鄰性為基礎(chǔ)的。因此， 圖像上任意兩像素點的亮度電平值相等或者任意兩時刻同一位置上的像素的亮度電平值相 等帶有偶然性，不能說明兩像素相關(guān)。 根據(jù) JPEG 算法說明 JPEG 圖像顯示時會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象的原因。答：由于 JPEG 算法將整幅圖像分成若干個 88 的子塊，解碼也是以子塊為單位的，所 以塊間的解碼誤差可能反映為方塊效應，在視覺上會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象。10 討論混合編碼的優(yōu)點。 答：混合編碼一般指將預測編碼與變換編碼相結(jié)合進行編碼的方法。預測編碼根據(jù)相鄰像素相關(guān)性來確定后繼像素的預測值，若用差值進行編碼則可以壓縮數(shù)據(jù)量；變換編碼對原 始圖像進行正交變換，在變換域進行抽樣達到壓縮的目的；混合編碼將兩種編碼方法結(jié)合起 來，可以發(fā)揮兩種編碼方法的優(yōu)點，取得更好的效果。 有了離散傅里葉及其快速算法 FFT，為什么還要提出離散余弦算法 DCT 及其快 速算法？為什么許多視頻國際標準將 DCT 作為幀內(nèi)編碼的基本壓縮算法？答：在所有的變換編碼方案中，離散 KL 變換是最佳變換，理論價值較高，常常作為 對其他變換特性進行評價的標準。但此變換沒有快速算法，在工程應用中受到限制。在次最 佳變換算法中，DFT 和 DCT 都是常用的變換編碼方法，它們分別有快速算法：FFT 和 FCT。 這兩種方法相比較，DFT 涉及到復數(shù)運算，而 DCT 是實數(shù)變換具有十分吸引人的一些特點： 它是一種實數(shù)變換，計算量較小，其變換矩陣的基向量很好地描述了人類視覺的相關(guān)性，且 對于大多數(shù)圖像來說，該變換的壓縮性能很接近離散 KL 變換，而且其變換矩陣與圖像內(nèi) 容無關(guān)，另外由于它構(gòu)造對稱的數(shù)據(jù)序列，避免了在圖像邊界處的跳躍及所引起的 Gibbs 效應，并且也有快速算法，因而得到廣泛的應用。作為準最佳變換，它已成為一些靜態(tài)圖像、 視頻壓縮國際標準（或建議）中的基本處理模塊。JPEG 制定了基于 DCT 的有失真靜止圖像 壓縮標準。在 MPEG 視頻編碼器中幀內(nèi)圖像（I 圖像）采用 DCT 的編碼方法。 為什么二維 DCT 可以轉(zhuǎn)換成兩次一維 DCT 計算？答：參考第 3 章圖像變換。二維變換可以分解成兩次變換，如先進行變換，再進行列變 換，或反之。 Huffman 編碼有何優(yōu)缺點？答： Huffman 編碼在無失真的編碼方法中效率優(yōu)于其他編碼方法，是一種最佳變長碼， 其平均碼長接近于熵值。但當信源數(shù)據(jù)成分復雜時，龐大的信源集致使 Huffman 碼表較大， 碼表生成的計算量增加，編譯碼速度相應變慢；另外不等長編碼致使硬件譯碼電路實現(xiàn)困難。 上述原因致使 Huffman 編碼的實際應用受到限制。 Huffman 編碼是最佳編碼，為什么還要研究算術(shù)編碼等其他熵編碼算法？答：題 中討論了 Huffman 編碼的優(yōu)缺點，其他熵編碼方法可以在某些性能上克服 Huffman 編碼的不足。如，雖然算術(shù)編碼的硬件實現(xiàn)比 Huffman 編碼方法復雜，但對圖像的 編碼測試結(jié)果表明，在信源符號概率接近的條件下，算術(shù)編碼效率高于 Huffman 編碼。 算術(shù)編碼有何優(yōu)點？舉例說明其適用范圍。 答：在信源符號概率接近的條件下，算術(shù)編碼效率高于 Huffman 編碼。因此，在擴展的 JPEG 系統(tǒng)中用算術(shù)編碼取代了 Huffman 編碼。另外，算術(shù)編碼除了常見的基于概率統(tǒng)計 的模式外，還有自適應模式。在這種模式下，各個符號的初始概率相同，它們依據(jù)出現(xiàn)的符 號而發(fā)生變化。這種模式特別適用于不便于進行符號概率統(tǒng)計的實際場合中。
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