数字图像处理与应用（MATLAB版）课后题答案
第一章
1. 什么是图像？如何区分数字图像和模拟图像？模拟图像和数字图像如何相互转换？
答：图像是当光辐射能量照在物体上，经过反射或透射，或由发光物体本身发出的光能量，在人的视觉器官中所重现出的物体的视觉信息。数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。这样，数字图像可以用二维矩阵表示。将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。
2. 什么是数字图像处理？
答：数字图像处理(Digital Image Processing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。
3. 数字图像处理系统有哪几部分组成？各部分的主要功能和常见设备有哪些？
答：一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像输出、图像通信、图像处理和分析5个模块组成，如下图所示。
图像通信
图像通信
图像输出
图像输出
图像存储
图像输入
处理和分析
各个模块的作用分别为：
图像输入模块：图像输入也称图像采集或图像数字化，它是利用图像采集设备（如数码照相机、数码摄像机等）来获取数字图像，或通过数字化设备（如图像扫描仪）将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像。
图像存储模块：主要用来存储图像信息。
图像输出模块：将处理前后的图像显示出来或将处理结果永久保存。
图像通信模块：对图像信息进行传输或通信。
图像处理与分析模块：数字图像处理与分析模块包括处理算法、实现软件和数字计算机，以完成图像信息处理的所有功能。
4. 试述人眼的主要特性。
答：
（1）、人眼的视觉机理。视网膜上有大量的杆状细胞和锥状细胞，锥状细胞能辨别光的颜色，而杆状细胞感光灵敏度高，但不能辨色。
（2）、人眼的视敏特性。指人眼对不同波长的光具有不同的敏感程度。
（3）、人眼的亮度感觉。亮度感觉范围指人眼所能感觉到的最大亮度与最小亮度之间的范围。虽然这个范围非常宽，但它并不能同时感受如此宽的亮度范围。只需具有一定的对比度和亮度层次，就能给人相当真实的亮度感觉。
（4）、人眼的视觉惰性。人有视觉惰性，当亮光突然消失时，人眼视觉消失也有一个过程，这种过程需要的时间称为视觉暂留时间。所以，只要将静止画面的换幅频率小于视觉暂留时间就可以给人以连续的感觉。
（5）、人眼的闪烁感觉。人眼对于亮度变化的光线变化有一种闪烁感觉特性。而这种闪烁感觉与脉冲的光重复频率有关，因此，只要将这种频率提高的某一定值以上，人眼就不会有闪烁感觉。
（6）、人眼的分辨力。人眼在观看景物或图像时分辨其细节的能力称为人眼的分辨力。它与不同个体，照明强度，相对对比度，被观察物体运动情况，以及彩色等因素有关。
（7）、人眼的彩色视觉特性。人眼所看到的彩色是不同光谱成分作用于眼睛的综合效果。不同波长会引起不同彩色感觉；相同的彩色感觉，也可以由不同波长的光谱成分引起。
5. 视觉错觉对图像处理有何意义？
答：视错觉是指视感觉与客观存在不一致的现象，简称错觉。人们观察物体时，由于物体受到形、光、色的干扰，加上人们的生理、心理原因而误认物象，会产生与实际不符的判断性的视觉误差。
视错觉一般分为形的错觉和色的错觉两大类。形的错觉主要有：长短、大小、远近、高低、幻觉、分割、对比等。色的错觉主要有光渗、距离、温度、重量等。例如：两条平行线因受斜线的影响呈弯曲状，此种错视称为弯曲错视。两扇形虽然大小形状完全相同，但是下方的扇型看似更大。厨房大面积使用深色时，我们呆在里面，就会觉得温度下降2-3度等。
6. 数字图像处理的主要研究内容有哪些？
答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
7. 图像亮度函数 I =f ( x, y, λ, t )的各个参数的具体含义，它反映的图像类型有多少？
答：图像数学表达式中，(x,y,z)是空间坐标，λ是波长，t 是时间，I 是光点(x,y,z)的强度（幅度）。上式表示一幅运动 (t) 的、彩色/多光谱 (λ) 的、立体（x,y,z）图像。
表示一幅运动 (t) 的、彩色/多光谱 (λ) 的、立体（x,y,z）图像。对于静止图像，则与时间t 无关；对于单色图像(也称灰度图像)，则波长λ为一常数；对于平面图像，则与坐标z 无关，故f(x,y)表示平面上的静止灰度图像，它是一般图像的一个特例。
8. 简述灰度级分辨率变化对图像视觉效果的影响。
答：对于空间上或者时间上两相邻}

原标题：MATLAB实现图像的读取、写入、显示数字图像表示1.相关名词解析强度(灰度)：将一幅图像定义为一个二维函数f(x,y),任何一对空间坐标(x,y)处的幅值f称为图像在该点处的强度或灰度。数字图像：当x,y和灰度值f是有限的离散数值时，称该图像为数字图像。数字图像处理：借助数字计算机来处理数字图像。图画元素/图像元素/像素：有限数量的像素构成了数字图像，这些像素都有特定的位置和幅值。取样和量化：将坐标值数字化称为取样；将振幅数字化称为量化。取样和量化的结果是一个实数矩阵。2.坐标约定(图像大小M*N)在图像处理书籍中，图像原点一般定义在(x,y)=(0,0)处，而沿图像第一行的下一个坐标值为(x,y)=(0,1), 符号(0,1)表示的是沿第一行的第二个取样，而不是表示图像在取样时的实际物理坐标值。注意：x的范围是从0到M-1的整数，y的范围是从0到N-1的整数。在图像处理工具箱中，使用(c,r)表示图像的行和列，图像原点定义在(c,r)=(1,1)处，所以c的范围是从1到M的整数，r的范围是从1到N的整数。在IPT文档中，将图b中的坐标称为像素坐标。IPT还采用另一种较少使用的坐标约定，称为空间坐标，这种坐标使用x来表示列，使用y来表示行。与上述的x、y恰好相反。(后期将不使用IPT坐标)3.图像的矩阵表示数字化图像函数表示：等式右边是由定义给出的一幅数字图像，该数组的每一个元素都称为像元、图元或像素。MATLAB中数字图像表示：其中这里的f(1,1)等于上面的f(0,0)，一般来说，用M和N分别表示矩阵中的行与列，1N:行向量；M1：列向量；1*1：标量。(在MATLAB中，矩阵以变量的形式来存储，变量必须以字母开头，且只能由字母、数字和下划线组成。)读取图像使用imread可以将图像读入MATLAB环境：eg:imread(‘filename’)注：filename是一个含有图像文件全名的字符串(包括任何可用的扩展名)比如我们读取一幅位于桌面上、名为“tmp”，格式类型为bmp的图片：1.首先我们需要保证当前路径位于桌面2.然后使用imread函数读取图片tmp(需要带上后缀名)，回车之后就可以看到每个像素的幅值，从而得到一个和图像分辨率一致的ans的数组(行：202；列：323)。imread的用法：>> imread(‘tmp.bmp’)>> f = imread(‘tmp.bmp’) %读入的图像放入数组f中>> f = imread(‘C:UsersJANEDesktoptmp.bmp’) %在指定的路径下读取图片，这种方式就不需要保证图像路径与工程路径的一致性。使用函数size获取图像的大小(行数与列数)size的用法>> size(f)>>[M,N]=size(f)%返回图像的行数(M)和列数(N)其中，函数whose可以显示出一个数组的附加信息>> whos f显示图像在MATLAB中使用函数imshow显示imshow的用法>> imshow(f)>>imshow(f,g) %g:显示该图像的灰度级数，若将g省略，默认灰度级数256>>imshow(f,[low,high]) %会将所有小于或等于low的值显示为黑色，所有大于 或等于high的值显示为白色，介于两者之间的值将以默认的级数显示为中等亮度值。>> imshow(f,[]) %可以将数组f的最小值设置为low，将其最大值设置为high。当使用imshow显示另一幅图像时，MATLAB会在屏幕上用新图像替换就图像。此时为了保持第一幅图像并同时显示第二幅图像，可以使用figure函数：>> figure,imshow(f)另一种常用但是只适用于JPEG格式的图像函数imwrite:>> imwrite(f,‘filename.tif’) %将图片f保存到当前工作路径下，图片名字 filename,tif表示图片类型。>> imwrite(f,‘filename’,‘tif’) % 解释同上>> imwrite(f,‘filename.tif’,‘quality’,q) %q是一个在0到100之间的整数，q越小，图像的退化就越严重。imfinfo函数的使用获取图像文件的其他详细信息，可以使用imfinfo,语法结构为：imfinfo filename %filename：存储在磁盘中的图像的全名>>imfinfo 1.jpeg %获取图片1.jpeg的详细信息>> k = imfinfo(‘1.jpeg’); %将由命令imfinfo产生的所有信息存入变量k注：FileSize:以字节为单位 ;原图Size = (width * Height * bitdepth)/8;压缩比 = 原图Size/FileSize;返回搜狐，查看更多责任编辑：}