中国科学院大学所属学期：2022秋季学期课程编号：试题专用纸课程名称：图像处理任课教师：彭思龙，杨戈等————————————————————————————————————————————姓名学号成绩1.图像采样与量化；滤波器设计1.1如果在一个摄像机的视野内有多个间歇移动的物体，其移动的频率为每秒10-20次，摄像机芯片必须每秒采集至少多少帧才可以有效捕捉到物体的运动？如果物体的每次移动距离在水平或者垂直方向为1-2mm(1mm=1毫米=1×10-3米)，从物体实际移动距离到摄像机芯片坐标系对应移动距离的比例系数为500:1(也就是举例来说，如果物体实际移动了500毫米，在芯片上检测到的移动距离为1毫米)，而芯片上物理像素的尺寸为6μm×6μm(1μm=1微米=1×10-6米)，该芯片可以有效检测到物体的移动吗？请给出你的结论并陈述具体理由。（假设物体移动的水平和垂直方向与芯片坐标系的水平与垂直方向完全对齐）1.2科学仪器采用的CMOS摄像机芯片的像素位深度(bit-depth)可以达到16位，在这种条件下,其最大灰度值是多少？我们定义一个摄像机芯片的灵敏度为其可检测的最小信号变化幅度。如果科研人员在存储图像时不慎将采集的16位图像存为像素位深度为8位的无压缩图像文件，这样的操作会造成多少倍的灵敏度损失？如果科研人员在存储图像时不慎将采集的图像存为像素位深度为10位的无压缩HDR（高动态范围）图像文件，这样的操作会造成多少倍的灵敏度损失？1.3请给出巴特沃斯滤波器的定义公式并讨论不同阶数对于其性能的影响。2.图像增强如果我们记原始图像灰度分布的概率密度函数为pr(r)，目标图像灰度分布的概率密度函数为pz(z)，请简要阐述图像直方图匹配（规定化）的实际意义和主要步骤并给出相应的变换公式。请给出直方图匹配的一个应用实例。3.采样定量请简要阐述采样定理的内容并给出主要推导步骤。根据这一定理，为避免图像信号的时间采样出现混淆现象，时间采样的频率应满足什么条件？为避免图像信号空间采样时出现混淆现象，摄像机的像素尺寸应满足什么要求(假设成像光学系统放大倍数是1)?4.图像的卷积与傅里叶变换图像的连续傅里叶变换定义为,滤波器的连续傅里叶变换定义为。1）请证明与的卷积的傅里叶变换等于他们的傅里叶变换的乘积。即，其中表示连续傅里叶变换，表示卷积。2）请讨论这一关系对于图像空间域以及频率域滤波的重要意义。5.形态学处理（10）叙述并给出运用形态学变换寻找连通区域的方法。6.图像边缘检测和分割（15）当用阈值法对图像进行分割的时候，请给出自动寻找阈值的方法。7.小波变换（10）给出小波域硬阈值去噪的方法和流程。8.图像复原（15）图像去噪中，尤其是脉冲型的噪声，中值滤波是非常有效的一种简单方法，为了避免中值滤波带来的负面影响，产生了自适应中值滤波。叙述自适应中值滤波的过程。
