【正文】 witt算子等這樣的算子獲得圖像的邊緣強(qiáng)度，再通過閾值方法獲得邊緣像素。答：而言之，Hough變 換思想為：在原始圖像坐標(biāo)系下的一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了參數(shù)坐標(biāo)系中的一條直線，同樣參數(shù)坐標(biāo)系的一條直線對(duì)應(yīng)了原始坐標(biāo)系下的一個(gè)點(diǎn)，然后，原始坐標(biāo)系下呈現(xiàn)直線 的所有點(diǎn)，它們的斜率和截距是相同的，所以它們?cè)趨?shù)坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)于同一個(gè)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，y=k*x+b形式的直線方程沒有辦法表示x=c形式的直線(這時(shí)候，直線的斜率為無(wú)窮大)。這樣，圖像平面上的一個(gè)點(diǎn)就對(duì)應(yīng)到參數(shù)ptheta平面上的一條曲線上，其它的還是一樣。答： 也叫峰谷法。這種方法適用于目標(biāo)和背景的灰度差較大，直方圖有明顯谷的情況。而腐蝕則是把二值圖像各1像素連接成分的邊界點(diǎn)去掉從而縮小一層的處理。 計(jì)算下圖目標(biāo)的面積，周長(zhǎng)和圓形度（周長(zhǎng)分別按照歐幾里德距離和8領(lǐng)域距離計(jì)算）。 請(qǐng)分別給出下圖所示二值圖像4領(lǐng)域和8領(lǐng)域1像素和0像素的連接成分?jǐn)?shù)以及孔數(shù)。左上角第一個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)定義為（0,0）。 如何根據(jù)連接數(shù)來判斷二值圖像中的端點(diǎn)、連接點(diǎn)、分支點(diǎn)和交叉點(diǎn)？答：連接數(shù)為0時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)；連接數(shù)為1時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是端點(diǎn)；連接數(shù)為2時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是連接點(diǎn)；連接數(shù)為3時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是分支點(diǎn)；連接數(shù)為4時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是交叉點(diǎn)。圖5給出上述四幅原始圖像的灰度直方圖。圖6給出的3個(gè)灰度級(jí)閾值分割結(jié)果與原始圖像以及上述給出的閾值順序可能不一致。圖5表示對(duì)應(yīng)于圖4的4個(gè)灰度直方圖，請(qǐng)?jiān)趫D5中的各序號(hào)（a），（b），（c），（d）后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)于圖4 的原始圖像名稱。從圖4所給出的4幅圖像中，你認(rèn)為哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最好，哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最差，為什么？圖4原始圖像圖5灰度直方圖圖6紅血球圖像分割結(jié)果l 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2009年博士招生（一）一、 基本概念（每題2分，共20分） 圖像處理系統(tǒng)由哪些模塊組成？答：數(shù)字圖像處理系統(tǒng)主要是由采集，顯示，存儲(chǔ)、通信、處理和分析五個(gè)模塊構(gòu)成。（一種是將圖像通過顯示器或投影儀等暫時(shí)的軟拷貝形式；一種是將圖像通過照相機(jī)、打印機(jī)等將圖像輸出到物理介質(zhì)上的永久性硬拷貝形式；）存儲(chǔ)模塊：用于保存原始、處理中的和處理后的圖像相關(guān)數(shù)據(jù)；通信模塊：在不同設(shè)備間或圖像處理系統(tǒng)之間交換、傳輸圖像數(shù)據(jù)；處理模塊：按照需求實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的處理，包括計(jì)算機(jī)和圖像處理軟件等； 下列哪些內(nèi)容只能由機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，哪些內(nèi)容只能由常規(guī)的非電量電測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，哪些內(nèi)容上述兩種系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)？（1）汽車牌照的識(shí)別；（2）人臉識(shí)別；（3）液位測(cè)量；（4）加速度測(cè)量答：（1）、（2）只能由機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，（4）只能由常規(guī)的非電量電測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，（3）上述兩種系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)輸出像素的值僅與輸入圖像像素的值有關(guān)時(shí)，這種處理稱點(diǎn)處理，比如圖像域增強(qiáng)中常用的對(duì)比度增強(qiáng)、圖像二值化等均屬點(diǎn)處理。計(jì)算機(jī)視覺(puter vision)是采用圖像處理、模式識(shí)別、人工智能技術(shù)相結(jié)合的手段，著重于一幅或多幅圖像的計(jì)算機(jī)分析。 馬赫帶效應(yīng)對(duì)人眼所見景物有何作用？答：馬赫帶上的亮度過沖是眼睛對(duì)不同空間頻率產(chǎn)生不同視覺響應(yīng)的結(jié)果。這種過沖對(duì)人眼所見的景物有增強(qiáng)其輪廓的作用。 什么是串行處理？答：后一像素輸出結(jié)果依賴于前面像素處理的結(jié)果，并且只能依次處理各像素而不能同時(shí)對(duì)各像素進(jìn)行相同處理的一種處理形式稱為串行處理。 什么是物體的色？物體的色取決于哪些因素？ 答：物體的色是人的視覺器官受光后在大腦的一種反映。因此，物體分消色物體和有色物體。人眼的分辨力是指人眼在一定距離上能區(qū)分開相鄰兩點(diǎn)的能力，可以用能區(qū)分開的最小視角θ之倒數(shù)來描述。人眼的分辨力還和被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度有關(guān)。 在一些存儲(chǔ)空間有限的場(chǎng)合，在有限的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)盡可能多的圖像數(shù)據(jù)顯得十分必要。答： 二、 圖像增強(qiáng)（每題2分，共20分） 簡(jiǎn)述直方圖均衡的原理?？僧a(chǎn)生一幅灰度級(jí)分布具有均勻概率密度的圖像，擴(kuò)展了象素取值的動(dòng)態(tài)范圍。其灰度變換函數(shù)Ｔ為：若象素點(diǎn)的原灰度為Rk則其新灰度Sk為Sk=T(Rk)= Σ Pr(Rj)= Σ Nj/n 0≤Rj≤1 k=0,1,?.l1式中，Pr(Rj)是取第j級(jí)灰度值的概率,Nj是在圖像中出現(xiàn)第j級(jí)灰度的象素總數(shù),l是灰度級(jí)的總數(shù)目,n是圖像中象素總數(shù)。直方圖均衡化存在著兩個(gè)缺點(diǎn)：1)變換后的灰度級(jí)減少，對(duì)圖像診斷有重要意義的某些細(xì)節(jié)消失；2)某些圖像，如直方圖有高峰，經(jīng)處理后對(duì)比度不自然地過份增強(qiáng)。所有這些改進(jìn)都假定圖像象素是隨機(jī)分布，沒有考慮相鄰象素的相關(guān)性。由于概率數(shù)值大的灰度級(jí)均衡后，與鄰近灰度級(jí)間隔的拉伸比相距較遠(yuǎn)的灰度級(jí)的拉伸要大得多。 梯度法是最常用的圖像銳化法之一，請(qǐng)寫出梯度的一階差分近似表達(dá)式，以及簡(jiǎn)化的一階差分近似表達(dá)式？答：一階差分近似表達(dá)式：簡(jiǎn)化的一階差分近似表達(dá)式：或 為什么要進(jìn)行偽彩色增強(qiáng)？答：人眼能分辨的灰度級(jí)介于十幾級(jí)到二十幾級(jí)之間，而對(duì)于不同亮度和色調(diào)的彩色分辨能力可達(dá)到灰度分辨力的百倍以上，利用視覺系統(tǒng)的這一特性，對(duì)灰度圖進(jìn)行偽彩色增強(qiáng)，能夠改善圖像的可分辨性。其中為輸出圖像第i行第j列像素灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，[a,b]為輸入圖像灰度分布區(qū)間，[c,d] 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令[c,d]= [0,255]（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。答：圖像增強(qiáng)包括（1）消除噪聲，改善圖像的視覺效果；（2）突出邊緣，有利于識(shí)別和處理。 為什么說高通濾波器能夠突出圖像邊緣，但不能夠消弱噪聲？低通濾波器能夠消弱噪聲？答：圖像的邊緣、細(xì)節(jié)主要在高頻部分得到反映，而圖像的模糊是由于高頻成分比較弱產(chǎn)生的，所以，采用高通濾波器讓高頻成分通過，削弱低頻成分，即可突出圖像邊緣；而噪聲主要集中在高頻部分，故而高通濾波器不能夠消弱噪聲，采用低通濾波器抑制高頻分量才能削弱噪聲。 什么是灰度級(jí)矯正？答：在成像過程中，掃描系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的很多因素，如光強(qiáng)照射、感光部件靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)不均勻性、光器件特性不穩(wěn)定等均可造成圖像亮度分布的不均勻，導(dǎo)致某些部分亮，某些部分暗。 下圖是經(jīng)過灰度線性變換獲得的三幅圖像，其灰度范圍分別為0255,，確定這三幅圖像的灰度范圍。答：（a）100150、（b）50200、（c）0255；灰度線性變換可以通過調(diào)整輸出圖像灰度分布區(qū)間 下面哪些內(nèi)容屬于狹義圖像處理，下面哪些內(nèi)容屬于圖像分析，（1）灰度變換；（2）直方圖修正；（3）中值濾波；（4）邊緣檢測(cè)。答： 說明區(qū)域生長(zhǎng)法中種子點(diǎn)的選取、生長(zhǎng)準(zhǔn)則的確定及區(qū)域生長(zhǎng)停止條件的設(shè)計(jì)原則。已知一幅通過攝像機(jī)拍攝的，由等間隔黑白方格構(gòu)成的圖像，并假設(shè)數(shù)字圖像的灰度級(jí)0表示黑，255表示白。（2）如果減小圖像的黑白反差，直方圖將發(fā)生怎樣的變化。答： 什么是圖像的邊緣？邊緣粗略可分為哪兩種？它們之間有什么區(qū)別？答： 邊緣是指圖像中像素灰度有階躍變化或屋頂變化的那些像素的集合。他對(duì)圖像的識(shí)別和分析十分有用，邊緣能勾畫出目標(biāo)物體輪廓，使觀察者一目了然，包含了豐實(shí)的信息（如方向、階躍性質(zhì)、形狀等），是圖像識(shí)別中抽取的重要屬性。階躍狀邊緣位于其兩邊的像素灰度值有明顯不同的地方；屋頂狀邊緣位于灰度值從增加到減少的轉(zhuǎn)折處。對(duì)于一個(gè)1像素連接成分，1減去這個(gè)連接成分中包含的孔數(shù)的差值叫做這個(gè)1像素連接成分的歐拉數(shù)。 如何根據(jù)連接數(shù)來判斷二值圖像中的端點(diǎn)、連接點(diǎn)、分支點(diǎn)和交叉點(diǎn)？答：連接數(shù)為0時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)；連接數(shù)為1時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是端點(diǎn)；連接數(shù)為2時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是連接點(diǎn)；連接數(shù)為3時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是分支點(diǎn)；連接數(shù)為4時(shí)，所表示的線特征點(diǎn)是交叉點(diǎn)。答：∵∴（8連接數(shù)=4連接數(shù)＝2，為連接點(diǎn)） 下圖表示以中心像素為原點(diǎn)的各像素距離，請(qǐng)給出它們分別表示什么距離？答： 給出下圖所示二值圖像圖形的鏈碼表示。答：從（1,3）開始鏈碼編碼：①4向鏈碼：00003000000033030333222121322222123232221211101101；②8向鏈碼：00070000007677654335444345543321212。圖5給出上述四幅原始圖像的灰度直方圖。圖6給出的3個(gè)灰度級(jí)閾值分割結(jié)果與原始圖像以及上述給出的閾值順序可能不一致。圖5表示對(duì)應(yīng)于圖4的4個(gè)灰度直方圖，請(qǐng)?jiān)趫D5中的各序號(hào)（a），（b），（c），（d）后面標(biāo)記所對(duì)應(yīng)于圖4 的原始圖像名稱。從圖4所給出的4幅圖像中，你認(rèn)為哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最好，哪幅圖像利用灰度直方圖確定分割閾值效果最差，為什么？l 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2009年博士招生（二）一、 （30分）簡(jiǎn)答題 舉兩個(gè)例子說明數(shù)字圖像處理的應(yīng)用。1） 生物醫(yī)學(xué)：顯微圖像、DNA分析、X光成像、超聲成像、CT等。3） 通信方面：圖像傳輸，影像傳輸?shù)取?）軍事、公安領(lǐng)域：指紋識(shí)別、雷達(dá)偵測(cè)、地形識(shí)別等。模擬圖像指空間坐標(biāo)和亮度（或色彩）都是連續(xù)變化的圖像。 數(shù)字化圖像的數(shù)據(jù)量與那些因素有關(guān)？（5分）答：與采樣間隔和量化等級(jí)有關(guān)。 什么是點(diǎn)處理？（5分）答：對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)輸出像素的值僅與輸入圖像像素的值有關(guān)時(shí)，這種處理稱點(diǎn)處理，比如圖像域增強(qiáng)中常用的對(duì)比度增強(qiáng)、圖像二值化等均屬點(diǎn)處理。二、 （70分）計(jì)算題 見題圖，以S為起始點(diǎn)，按逆時(shí)針方向編碼，寫出該物體的8方向邊界鏈碼。（10分） 對(duì)題圖中數(shù)字圖像做33的中值濾波，寫出處理結(jié)果（邊界數(shù)據(jù)保留）。足球的直徑為230mm，問其像素間距為多少？（10分）[0 520 920 30 40 5910 24040 6050 80 20 80 440 960 420 0]解：背景為灰色，足球包括黑色和白色部分，因此區(qū)分背景和足球的門限分別為灰度級(jí)4（直方圖上對(duì)應(yīng)的像素個(gè)數(shù)為30）和灰度級(jí)10（直方圖上對(duì)應(yīng)的像素個(gè)數(shù)為20），足球?qū)?yīng)的像素共有(520+920)+(80+440+960+420)＝3340個(gè)設(shè)像素間距為d，則單個(gè)像素面積為d的平方，由于足球半徑為230mm，有下式 下面是兩幅大小為100100，灰度級(jí)為16的圖像的直方圖。（10分）[0 0 0 10000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0][600 1000 1800 2500 1900 1100 800 200 0 0 0 0 0 0 0 0] 一幅圖像背景部分的均值為25，方差為625，在背景上分布著一些互不重疊的均值為150，方差為400的小目標(biāo)，設(shè)所有目標(biāo)合起來約占圖像總面積的20%，試大致畫出這幅圖像的灰度直方圖，并給出取閾值的方法。你發(fā)現(xiàn)一個(gè)建筑物的一角在第一張圖中位于位置（103,84），在第二張圖中位于位置（107,94）；一扇窗戶在第一張圖中位于位置（433,504），在第二張圖中位于位置（377,439）。其中為輸出圖像第i行第j列像素灰度，其中為輸入圖像第i行第j列像素灰度，[a,b]為輸入圖像灰度分布區(qū)間，[c,d] 為輸出圖像期望的灰度分布區(qū)間，在本題中可以令[c,d]= [0,255]（設(shè)圖像為8bit灰度圖）。答：消色物體對(duì)照明光線具有非選擇性吸收的特性，即光線照射到消色物體上時(shí)，被吸收的各種波長(zhǎng)的入射光是等量的；被反射或透射的光線，其光譜成分也與入射光的光譜成分相同，即反射光與入射光顏色相同。人眼對(duì)亮度差別的感覺取決于相對(duì)亮度的變化，當(dāng)被觀察對(duì)象的相對(duì)對(duì)比度小時(shí)，對(duì)象和背景亮度很接近，從而導(dǎo)致人眼的分辨力下降。視覺系統(tǒng)對(duì)空間高頻和空間低頻的敏感性較差，而對(duì)空間中頻則有較高的敏感性，因而在亮度突變處產(chǎn)生亮度過沖現(xiàn)象。 通過灰度直方圖能否反映圖像中目標(biāo)的位置？為什么？在什么條件下，可以通過灰度級(jí)閾值方法從圖像中分割目標(biāo)？怎樣從灰度直方圖上能夠看出是否可以進(jìn)行灰度級(jí)閾值分割圖像？答：不能，因?yàn)榛叶戎狈綀D中不含像素的位置信息。圖像背景較亮，圖像上的物體（分割目標(biāo)）較暗時(shí)也是一樣，只不過背景像素和分割目標(biāo)像素在直方圖中分別體現(xiàn)在右峰（背景）和左峰（分割目標(biāo)）。答：（2）屬于圖像的窗口處理，（1）屬于圖像的模板處理。答：（1）是點(diǎn)處理，（2）、（3）、（4）是局部處理。因?yàn)樵谔崛D像特征時(shí)，感興趣的特征對(duì)象在圖像中可能明顯也可能不明顯，如果是前者，直接進(jìn)行圖像特征提取即可，如果是后者，就需要進(jìn)行相應(yīng)類別的圖像增強(qiáng)操作，以突出在圖像中的感興趣的特征對(duì)象。答：（1）可以通過灰度級(jí)矯正來改善，（2）那些可以通過灰度變換來改善。 什么是中值濾波？為什么中值濾波對(duì)于抑制脈沖干擾效果較好？答：是一種非線性的空間域?yàn)V波方法，它用目標(biāo)像素鄰域內(nèi)的各像素（含目標(biāo)像素本身）的灰度中值代替目標(biāo)像素的值。 一幅圖像由于曝光不足而過于昏暗，甚至看不清圖像中的圖案，請(qǐng)問通過什么方法能夠解決上述問題？答：圖像過于昏暗，說明圖像中的像素的灰度值普遍偏低，可以通過灰度級(jí)變換（如線性變換）來解決。 偽彩色增強(qiáng)與假彩色增強(qiáng)有何區(qū)別？答：偽彩色增強(qiáng)的對(duì)象是一幅灰度圖像，目的是將不同灰度級(jí)映射為不同彩色，從而把灰度圖“彩色化”；假彩色增強(qiáng)所處理的對(duì)象一般是一幅自然彩色圖像或同一景物的多光譜或超光譜圖像，通過彩色合成使增強(qiáng)圖像中的各目標(biāo)呈現(xiàn)與原圖像中不同的彩色。答：提高了。 圖像銳化處理有幾種方法？答： 在光照強(qiáng)度較弱的情況下，圖像傳感器的電子噪聲將導(dǎo)致所拍攝的圖像具有很多的麻點(diǎn)。答：在保持圖像傳感器與目標(biāo)之間的位置相對(duì)靜止的情況下，拍攝多張圖片，然后做多幅圖像平均。三、 圖像分割（本題20分，每小題4分） 圖像分割按照分割途徑可以分為哪幾種，他們之間有何區(qū)別？答： 一般有四種分割方法：（1）基于邊緣提取的分割法：先提取區(qū)域邊界，再確定邊界限定的區(qū)域；