数字图像处理必备基本知识总结

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基础知识

1、数字图像：

数字图像，又称为数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。

2、数字图像处理包括内容：

图像数字化；图像变换；图像增强；图像恢复；图像压缩编码；图像分割；图像分析与描述；图像的识别分类。

3、数字图像处理系统包括部分 ：

输入（采集）；存储；输出（显示）；通信；图像处理与分析。

4、从“模拟图像”到“数字图像”要经过的步骤有：

图像信息的获取；图像信息的存储；图像信息处理；图像信息的传输；图像信息的输出和显示。

5、数字图像1600x1200什么意思？灰度一般取值范围0~255，其含义是什么？

数字图像1600x1200表示空间分辨率为1600x1200像素；灰度范围0~255指示图像的256阶灰阶，就是通过不同程度的灰色来来表示图像的明暗关系，8bit的灰度分辨率。

6、图像的数字化包括哪两个过程？它们对数字化图像质量有何影响？

采样；量化

采样是将空间上连续的图像变换成离散的点，采样频率越高，还原的图像越真实。量化是将采样出来的像素点转换成离散的数量值，一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度等级，级数越大，图像越是清晰。

7、数字化图像的数据量与哪些因素有关？

图像分辨率；采样率；采样值

8、什么是灰度直方图？它有哪些应用？从灰度直方图中你可可以获得哪些信息？

灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频率之间的关系

它可以用于：判断图像量化是否恰当；确定图像二值化的阈值；计算图像中物体的面积；计算图像信息量。

从灰度直方图中你可可以获得：

暗图像对应的直方图组成成分几种在灰度值较小的左边一侧

明亮的图像的直方图则倾向于灰度值较大的右边一侧

对比度较低的图像对应的直方图窄而集中于灰度级的中部

对比度高的图像对应的直方图分布范围很宽而且分布均匀

9、什么是点处理？你所学算法中哪些属于点处理？

在局部处理中，输出值仅与像素灰度有关的处理称为点处理。如：图像对比图增强，图像二值化。

10、什么是局部处理？你所学算法中哪些属于局部处理？

在对输入图像进行处理时，计算某一输出像素值由输入图像像素的小领域中的像素值确定，这种处理称为局部处理。如：图像的移动平均平滑法，空间域锐化法。

图像增强/空域

11、图像增强的目的是什么？

图像增强的目的是要改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的的增强图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或增强某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体的特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，将强图像判读和识别效果，满足某些特征分析的需求。

12、什么是灰度图像的直方图？简述用它可以简单判断图像质量？

灰度直方图定义为数字图像中各灰度级与其出现的频数间的统计关系，它能描述该图像的概貌，例如图像的灰度范围，每个灰度级出现的频率，灰度级的分布，整幅图像的平均明暗和对比度等

13、常用图像增强方法有哪些？

图像的线性变换；图像的非线性变化；图像的直方图均衡化和规定化。

14、“平均模板”对图像做哪种处理？写出 3x3和5x5“平均模板”？

抑制噪声，改善图像质量

15、“中值滤波”对图像做哪种处理？是如何运算的？

中值滤波是对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用其中值代替窗口中心像素的灰度
值的滤波方法，它是一种非线性的平滑法，对脉冲干扰及椒盐噪声的抑制效果好，在抑
制随机噪声的同时能有效保护边缘少受模糊。

16、什么叫点处理、局部处理、全局处理？3x3平均模板、直方图修正、灰度反转各属于哪种处理？

点处理：输出值仅与像素灰度有关的处理称为点处理。（直方图修正）

局部处理：计算某一输出像素值由输入图像像素的小领域中的像素值确定，这种处理称为局部处理。（灰度反转）

全局处理：图像某一像素灰度的变化与图像全部像素灰度值有关。（3x3平均模板）

图像变换/频域处理

17、常用图像变换算法：

图像的几何变换（图像畸变校正、图像缩放：双线性插值、旋转、拼接）

图像变换（傅立叶、余弦、沃尔什－哈达玛、K-L变换、小波变换）

图像频域处理（增强算法：高频率提升、同态滤波；平滑去噪：低通滤波）

18、为什么要进行图像变换？各种变换应用在图像什么处理上？

图像变换在数字图像处理与分析中起着很重要的作用，是一种常用的、有效的分析手段。图像变换的目的在于：使图像处理问题化；有利于图像特征提取；有助于从概念上增强对图像信息的理解。

19、简述空域滤波跟频域滤波的不同

空域法：直接对图像的像素灰度进行操作。常用算法：图像的灰度变换；直方图修正（均衡化、规定化）；平滑和锐化处理；彩色增强。

频域法：在图像的变换域中，对图像的变换值进行操作，然后经逆变换获得所需要的增强结果。常用算法：低通滤波；高频提升滤波；同态滤波。

20、频域进行图像增强、去噪、边缘检测分别用哪种滤波器？

增强————同态滤波器

去噪————低通滤波器

边缘检测——高通滤波器

21、频域处理图像的步骤：

a.清除噪声，改善图像的视觉效果

b.突出边缘有利于识别和处理

图像复原

常用图像变换算法：

（1） 逆滤波； （2）维纳滤波（Wiener Filter）；（3）盲卷积

22、什么叫图像复原？与图像增强有什么区别？

图像在形成、传输和记录中，由于成像系统、传输介质和设备的不完善，导致图像质量下降，这一现象称为图像退化。

图像复原和图像增强是有区别的，虽然二者的目的都是为了改善图像的质量，但图像增强不考虑图像是如何退化的，只通过试探各种技术来来增强图像的视觉效果。因此，图像增强可以不顾增强后的图像是否失真，只要看着舒服就行。而图像复原则完全不同，需知道图像退化的机制和过程等先验知识，据此找出一种相应的逆过程解算方法，从而得到复原的图像。如果图像已退化，应先做复原处理，再做增强处理。

23、说出几种图像退化：

图像模糊、失真、有噪声等

24、什么是维纳滤波器？

是一种以最小平方为最优准则的线性滤波器，在一定的约束条件下，其输出与给定函数的差的平方达到最小，通过数学运算最终可变为可变为一个拖布列兹方程的求解问题，是利用平稳随机过程的相关特性和频谱特性混有噪声的信号进行滤波。

25、说出几种常用的图像复原方法？

代数恢复方法：无约束复原；约束最小二乘法

频域恢复方法：逆滤波恢复法；去除由均匀运动引起的模糊；维纳滤波复原法

图像压缩编码

常用图像变换算法：

（1）哈夫曼编码；（2）算术编码；（3）预测编码；（4）变换编码

26、图像为什么可以压缩？（即数字图像中存在哪几种冗余？）

图像数据之所以可以被压缩，是因为数据中存在着冗余。 在图像压缩中，有三种基本的数据冗余：编码冗余；像素间冗余；视觉冗余。