图像处理特征不变算子系列之Moravec算子(一)
图像处理特征不变算子系列之Moravec算子（一）
分类：特征算子图像内容检索2013-09-06 20:18 1590人阅读评论(1) 收藏举报Moravec算子特征不变
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1977年，Moravec提出了兴趣点（Points of Interests)的概念，并应用于解决Stanford Cart的导航问题。1981年， Moravec在International Joint Conference on Artificial Intelligence 发表了篇题为：Obstacle Avoidance and Navigation in the Real World by a Seeing Robot Rover的文章，并将其应用与立体匹配。本文将主要介绍Moravec算子的点特征提取的原理和过程。
Moravec的原理如果有一句话来说就是：通过滑动二值矩形窗口寻找灰度变化的局部最大值。具体来说主要包括四个过程：
1）滑动窗口计算灰度变化（Calculate intensity variantion from shifting windows）
滑动窗口在现有的技术中已经有了很多应用，如模板匹配、目标检测（hog特征的行人检测）等。在Moravec算子中，一般窗口的大小取3×3、5×5、7×7等等，但是随着窗口的增大，计算量也就越大。Moravec算子通过对窗口的水平、垂直和对角八个方向进行移动（Horizontally、Vertically and four diagonals），计算原窗口与滑动窗口差的平方和来得到灰度的变化。我们进一步通过下图一个3×3的滑窗来进行说明：
上图中，红色框表示的是原始框，而蓝色框表示向右上的滑动框，白色框表示前景255，黑色框表示背景0。那么原始框和滑动框的灰度变化通过对应位置差的平方和来表示，也即通过下式来计算：
同样，根据上式计算另外七个方向滑动框的灰度变化（水平向左、水平向右、垂直向上、垂直向下以及四个对角）。至此，我们就计算完成了8个方向的灰度变化，我们称此操作位Moravec operator（Moravec算子）。
2）构造角点性映射图（Construct the cornerness map）
在构造角点映射图之前，我们先来分析下，通过上式的我们可以得到角点吗？或者凭什么通过计算两个框对应位置的差的平方和就可以检测到角点？问题问得好，我们来看下面的图：
上面四张图上的四个红色的框表示我们正在处理的窗，第一幅图中的窗在表示在目标内部或者是背景上，该区域灰度分布均与，通过对其在8个方向上灰度，灰度变化很小；第二幅图中的窗跨在图像的边缘处，当垂直于边缘方向滑动窗口时将会导致灰度的很大变化，而沿着边缘滑动窗时，灰度变化较小；第三幅图中的窗在角点处，不管往哪个方向滑动窗口，都会导致灰度的很大变化；而第四幅图中的框内是一个离散点，滑动窗向任意方向滑动也会导致灰度的很大变化。
因此，通过上面的描述和分析，我们可以知道，Moravec算子可以作为一种角点性的度量，这种度量是通过求8个方向的滑窗来的最小值来表示。用公式表示如下：
我们通过下图来描述角点映射图的构造：
上图中的是通过Moravec算子计算得到的，其中1表示1*255^2，2表示2*255^2。通过上图可以知道：
（1）角点位于局部最大值处，我们可以应用非极大值抑制找到局部最大值
（non-maximal suppression）。
（2）离散点（噪声点）与角点有相同的角点性（cornerness），因此Moravec算子对噪声敏感，但是通过增大滑窗的大小可以对噪声起到一定的抑制作用，可同时增加了计算量。另一方面，可以通过设定一个阈值T来对cornerness map进行二值化，小于阈值T的cornerness map设置为0，从而对离散点的局部最大值进行抑制。阈值的选择引用原文的话：Choosing this threshold is difficult as it must be set high enough to avoid these false corners(isolated pixel), but low enough to retain as many true corners as possible.
（3）Moravec算子不能应用与图像边界的一定区域（标记为X的区域），对于这部分区域，一般直接忽略，在cornerness map中这些区域对应的值置0。
下面对Moravec算子的基本步骤进行简单的总结，其主要包括包括：
我们再上两张效果图：
从上图也可以看到，Moravec算子对角点的检测效果还不错，但是对于对角线上的角点容易出现误检。
总结：Moravec算子作为第一个广泛应用的角点检测算法，开创了角点检测的新纪念，后续的很多角点检测算子都是在其基础上通过扩展得到的。但是Moravec算子也存在诸如方向各异性、噪声敏感、对旋转不具备不变形（角点不具备repeatability）、滑动窗内的各个像素权重同质性（中心像素权重大，离中心越远，权重越小）。在下一篇中，我将介绍一种对Moravec算子进行改进、在很多领域取得非常广泛应用的另一种算子-----Harris算子。
另外可以参考：
https://www.360docs.net/doc/db7368686.html,/p/jfeaturelib/wiki/Moravec（可以现在Moravec算子的库和源代码）
http://kiwi.cs.dal.ca/~dparks/CornerDetection/moravec.htm（Moravec算子的更细节内容）
(完整版)数字图像处理题库
[题目] 数字图像 [参考答案] 为了便于用计算机对图像进行处理，通过将二维连续（模拟）图像在空间上离散化，也即采样，并同时将二维连续图像的幅值等间隔地划分成多个等级（层次），也即均匀量化，以此来用二维数字阵列表示其中各个像素的空间位置和每个像素的灰度级数（灰度值）的图像形式称为数字图像。 图像处理 [参考答案] 是指对图像信息进行加工以满足人的视觉或应用需求的行为。 题目] 数字图像处理 [参考答案] 是指利用计算机技术或其他数字技术，对一图像信息进行某此数学运算及各种加工处理，以改善图像的视觉效果和提高图像实用性的技术。 一、绪论(名词解释，易，3分) [题目] 图像 [参考答案] 是指用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的、可以直接或间接作用于人的视觉系统而产生的视知觉的实体。 一、绪论(简答题，难，6分) [题目] 什么是图像？如何区分数字图像和模拟图像？ [参考答案] “图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。“像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感觉。图像是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素；图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述，或者说图像是客观对象的一种可视表示，它包含了被描述对象的有关信息。 模拟图像是空间坐标和亮度(或色彩)都连续变化的图像；数字图像是空间坐标和亮度(或色彩)均不连续的、用离散数字(一般是整数)表示的图像。
[题目] 简述研究图像恢复的基本思路。 [参考答案] 基本思路是，从图像退化的数学或概率模型出发，研究改进图像的外观，从而使恢复以后的图像尽可能地反映原始图像的本来面日，从而获得与景物真实面貌相像的图像。 一、绪论(简答题，易，5分) [题目] 简述研究图像变换的基本思路。 [参考答案] 基本思路是通过数学方法和图像变换算法对图像的某种变换，以便简化图像进一步处理的过程，或在进一步的图像处理中获得更好的处理效果。 一、绪论(简答题，易，5分) [题目] 简述一个你所熟悉的图像处理的应用实例。 [参考答案] 比如，医学上用B超检测仪对人体器官病变的检查和诊断。 一、绪论(简答题，中，5分) [题目] 一般的数字图像处理要经过几个步骤？由哪经内容组成？ [参考答案] 数字图像处理的基本步骤包括图像信息的获取、存储、处理、传输、输出和显示。 数字图像处理的内容主要包括图像数字化、图像变换、图像增强、图像恢复(复原)、图像压缩编码、图像分割、图像分析与描述和图像识别分类。 一、绪论(简答题，中，5分) [题目] 图像处理的目的是什么？针对每个目的请举出实际生活中的一个例子。 [参考答案] 图像处理就是对图像信息进行加工处理和分析，以满足人的视觉心旦需要和实际应用或某种目的(如压缩编码或机器识别)的要求。如视频图像的高清晰化处理、医学图像的识别分类及其在疾病断中的应用，就是图像处理这两个目的的实际例子。
数字图像处理技术从基础到实战
数字图像处理技术从基础到实战 本课程包含图像处理的基础知识以及案例应用，通过视频教程+在线交流的形式展现，力求为读者提供最便捷、直接的技术支持，解决学员在图像处理相关研发过程中遇到的最具体、实际的技术难点，争取与广大学员分享研发过程中所涉及的功能模块及某些成熟的系统框架，为读者进行科学实验、项目开发提供一定的技术支持。 课程大纲： 第1课数字图像处理概述 1、数字图像处理发发展史 2、数字图像处理是概述？ 3、数字图像处理工具箱介绍？ 4、数字图像处理常用技能 5、数字图像在计算机中怎么表示？ 6、数字图像常用计算机表示类型 7、数字图像转换技巧 8、数字图像数组处理技巧 9、案例演示：常用图像处理技术GUI编程 第2课图像时域变换 1、时域空间概述 2、常见的灰度变换函数 3、直方图的概念 4、时域空间滤波基础 5、什么是平滑空间滤波器？ 6、什么是锐化空间滤波器？ 7、什么是混合空间增强？ 8、案例演示：图像去雾 第3课图像频域变换 1、什么是频域空间？ 2、常用的基本概念 3、什么是傅里叶变换？ 4、离散傅里叶变换用法 5、多维傅里叶变换用法 6、案例演示：图像频域滤波可视化编程 第4课图像复原和重建技术 1、常见的图像噪声模型 2、空间滤波图像复原 3、频域滤波图像复原 4、逆滤波图像复原 5、维纳滤波图像复原
6、约束的最小二乘滤波图像复原 7、Lucy-Richardson图像复原 8、案例演示：盲卷积图像复原 第5章彩色图像处理 1、彩色图像概述 2、常见的彩色模型 3、伪彩色图像处理 4、全彩色图像处理 5、彩色变换 6、平滑和锐化 7、基于彩色的图像分割 8、彩色图像中的噪声处理 9、彩色图像压缩 10、案例演示：彩色图像处理 第6课小波和多分辨率处理 1、图像中的小波 2、多分辨率处理 3、一维小波变换 4、快速小波变换 5、二维小波变换 6、案例演示：基于小波分解的图像融合案例 第7课图像压缩处理技术 1、压缩处理原理 2、图像压缩处理常用方法 3、案例演示：数字图像水印嵌入及提取案例 第8课形态学图像处理 1、图像形态学概述？ 2、腐蚀和膨胀 3、开操作与闭操作 4、击中或击不中变换 5、常见形态学算法 6、灰度级形态学 7、案例演示：图像形态学去噪 第9课图像分割处理技术 1、图像分割注意事项 2、点、线和边缘检测 3、阈值处理 4、基于区域的分割 5、使用形态学分水岭的分割
特征描述算子评测
Feature descriptor comparison report Sharing my research work of behavior of several types of feature descriptors. This article is an update of old "Comparison of feature descriptors" post. I've added a brand new ORB feature descriptor to the test suite, also SIFT descriptor included as well. And a new version of LAZY descriptor present in this test too. For this test i have written special test framework, which allows me to easily add the new kind of descriptors and test cases and generate report data in CSV-like format. Than i upload it in Google docs and create this awesome charts. Five quality and one performance test was done for each kind of descriptor. o Rotation test - this test shows how the feature descriptor depends on feature orientation. o Scaling test - this test shows how the feature descriptor depends on feature size. o Blur test - this test shows how the feature descriptor is robust against blur. o Lighting test - this test shows how the feature descriptor is robust against lighting. o Pattern detection test - this test performs detection of planar平面object (image) on the real video. In contrast to the synthetic综合tests, this test gives a real picture of the overall stability of the particular descriptor. o Performance test is a measurement of description extraction time. All quality tests works in similar way. Using a given source image we generate a synthetic test data: transformed images corresponding feature points. The transformation algorithm depends on the particular test. For the rotation test case, it's the rotation of the source image around it's center for 360 degrees, for scaling - it's resizing of image from 0.25X to 2x size of original. Blur test uses gaussian blur with several steps and the lighting test changes the overall picture brightness. The pattern detection test deserves a special attention. This test is done on very complex and noisy video sequence. So it's challenging task for any feature descriptor algorithm to demonstrate a good results in this test. The metric for all quality tests is the percent of correct matches between the source image and the transformed one. Since we use planar object, we can easily select the inliers from all matches using the homography estimation. I use OpenCV's function cvFindHomography for this. This metric gives very good and stable results. I do no outlier detection of matches before homography estimation because this will affect the results in unexpected way. The matching of descriptors is done via brute-force matching from the OpenCV.
数字图像处理试题集(终版)
第一章引言 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为_像素_。 2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是_从图像到非图像的一种表示_，如图像测量等。 3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是_从图像到图像的处理_，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。 4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是虚拟图像_。 5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像重建_的目的是根据二维平 面图像数据构造出三维物体的图像。 二.简答题 1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的5种。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。 ②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 ⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。 2. 什么是图像识别与理解？ 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望 获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 4. 简述数字图像处理的至少5种应用。 ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。 ②在医学中，比如B超、CT机等方面。 ③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。 ④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。 ⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。 5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。 ②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。
图像局部特征描述子研究分析(未完-待续)
研究背景 在日常生活中，我们主要依赖于视觉来感知外界的信息，比起听觉，视觉能给我们更加丰富的描述。人们一直想通过计算机视觉来描述视觉信息中有意义和有用的东西。首先，我们必须回答什么类型的信息是我们想要的？如何提取这样的特征信息？有人定义视觉为发现图像是什么和在哪里的过程，这强调了视觉是一个信息处理任务[]。而如何构建一个视觉系统来进行这样的信息处理任务是很多学者研究的问题之一。其中，达成统一共识是利用不同的特征层来构建这一个视觉模型系统，最简单的三层体系结构为低层、中层、高层。而本文基于最基本的图像描述方法——尺度的概念，利用尺度空间表示法来分析最低层图像数据。尺度空间方法是一种尺度参数连续、不同尺度空间下采样保持一致性的视觉多尺度分析。 视觉多尺度分析是一种新的视觉信息处理方法，其基本思想是：当我们用眼睛观察物体且物体和观察者之间的距离（将距离视为尺度参数）不断变化时，视网膜将感知到不断变化的图像信息，分析和综合这些不同尺度下的视觉信息以获得被观察物体的本质特征，这种视觉分析方法即称为视觉多尺度分析。 尺度空间方法的基本思想是：在视觉信息（图像信息）处理模型中引入一个被视为尺度的参数，通过连续变化尺度参数获得不同尺度下的视觉处理信息，然后综合这些信息以深入地挖掘图像的本质特征。尺度空间方法将传统的单尺度视觉信息处理技术纳入尺度不断变化的动态分析框架中，因此更容易获得图像的本质特征。 为什么要研究尺度空间？可以从以下几个通俗的描述来说明： 1）现实世界的物体由不同尺度的结构所组成； 2）在人的视觉中，对物体观察的尺度不同，物体的呈现方式也不同； 3）对计算机视觉而言，无法预知某种尺度的物体结构是有意义的，因此有必要将所有尺度的结构表示出来； 4）从测量的角度来说，对物体的测量数据必然是依赖于某个尺度的，例如温度曲线的采集，不可能是无限的，而是在一定温度范围进行量化采集。温度范围即是选择的尺度； 5）采用尺度空间理论对物体建模，即将尺度的概念融合入物理模型之中。 尺度空间数学定义表示如下： 设多尺度分析的初始图像为0()u x （x ， 为图像区域），(,)u x t 为多尺度分析用于图像所获得的在尺度(0)t t 时的图像，称0:()(,)t T u x u x t 为尺度空间算子，尺度空间算子族 0t t T 为尺度空间，并称为0:()(,)t h T u x t u x t h 尺度由t 变化到t h 的尺度空间算子。 依据尺度空间公理，尺度空间算子应满足如下定义的视觉不变性： 定义2 设t T 为尺度空间算子，称t T 具有
数字图像处理开卷整理后
1. 半调输出技术可以：（B） A、改善图像的空间分辨率； B、改善图像的幅度分辨率； C、利用抖动技术实现； D、消除虚假轮廓现象。 2. 数字图像木刻画效果的出现是由于下列原因所产生的：（A） A、图像的幅度分辨率过小； B、图像的幅度分辨率过大； C、图像的空间分辨率过小； D、图像的空间分辨率过大； 1. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分_二值图像__、灰度图像和彩色图像三类。 4.下列算法中属于局部处理的是：（D ） A、灰度线性变换 B、二值化 C、傅立叶变换 D、中值滤波 1. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 1. 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采 样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化 就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。 经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。 2. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 2. 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级 别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间 过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。 3. 简述二值图像、彩色图像、灰度图像的区别。 3. 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称 为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1,要么是0,具有数据 量小的特点。 彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基 色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含 彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。 我们将平面景物在投影平面上的非垂直投影称为图像的___________________________ ，该处理会是的图 像中的图形产生扭变。 1. 简述直角坐标系中图像旋转的过程。 1. （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。 （2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。 （3）计算行、列坐标的平移量。 （4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。 （5）对于空穴问题，进行填充。 2. 如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ 2. （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。 （2）阐述一下邻近行插值或者均值插值法进行空穴填充的过程。（该点参见简答题3和 3. 举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 3. 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。 例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22. 4. 举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。 4. 均值插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其上、下、左、右像素值的均值来填充。
Moravec算子特征提取
点特征提取编程实习报告 一．实习简介 本次实习利用VC++6.0编程实现了对8位BMP灰度图像的读取、显示，并用Moravec算子对图像进行点特征的提取。 二．程序设计 1.用MFC创建一个多文档程序框架，用来显示BMP图像： 2.为该程序框架添加菜单： 3.创建一个对话框输入参数： 4.最后提取结果可以显示在视图中：
三．程序框图及核心代码Array 分别定义四个函数计算四个方向的灰度差平方和：
提取特征点： 实验结果分析
1、下图中阈值为8000，窗口大小从上到下从左到右分别为9*9、7*7、5*5、3*3。可 以看出随着窗口的增大，提取到的特征点个数越来越少，但是精度提高，可以防止将噪声提取出来。 2、下图中窗口大小为9，阈值从左到右从上到下分别为20000、15000、10000、5000。 可以看出，随着阈值的增大，能投提取到的特征点越来越少，只有灰度变化十分剧烈的点才能被提取出来，如下图中左上角是阈值为20000时的提取结果，可以发现没有提取出任何特征点。。
实习总结 Moravec 算子是点特征提取算子中的经典算子之一，它具有计算量小, 不丢失灰度信息等优点。用该算子提取特征点时阈值的选取直接影响着提取结果。如本次实习过程中所用的图像是武汉地区的TM影像，这幅影像的灰度范围很小，所以阈值不宜取得过大，否则会丢失很多特征点，如：当阈值选为20000时，没有提取出任何特征点。为了验证对比度对特征点提取的影响，我用Photoshop对图像做了一个对比度的增强，之后用5*5的窗口和10000的阈值对其进行特征点的提取并与原图像的提取结果做了对比，发现增强了对比度的图像中提取出的特 征点确实比原图像中的特征点多，如下图：
forstner算子提取特征点
Forstner算子提取特征点（原创） ;------------------------------ ;Forstner算子 ;; image:输入原始图像 ; vwsize:窗口宽度 ; ithresh:初选差分阈值 ; qthresh:兴趣值阈值 function Forstner,image,vwsize=vwsize,ithresh=ithresh,Tq=Tq IF N_Elements(vwsize) eq 0 THEN vwsize=5 IF N_Elements(ithresh) eq 0 THEN ithresh=50 IF N_Elements(Tq) eq 0 THEN Tq=0.5 image=float(image) imgSize = Size(image, /Dimensions) xsize=imgSize[0] ysize=imgSize[1] ;灰度的协方差矩阵 result=fltarr(xsize,ysize) ;第一步：利用差分算子提取初选点
for i=1,xsize-2 do begin for j=1,ysize-2 do begin dg1=abs(image[i,j]-image[i+1,j]) dg2=abs(image[i,j]-image[i,j+1]) dg3=abs(image[i,j]-image[i-1,j]) dg4=abs(image[i,j]-image[i,j-1]) dg=[dg1,dg2,dg3,dg4] temp=dg[sort(dg)] if temp[2] gt ithresh then begin result[i,j]=255 endif else begin result[i,j]=0 endelse endfor endfor ;第二步：在以初选点为中心的3*3的窗口中计算协方差矩阵与圆度 ;此处可用where提高循环效率 ;权重矩阵 wMatrix=fltarr(xsize,ysize) for i=1,xsize-2 do begin for j=1,ysize-2 do begin ;是初选点 if result[i,j] eq 255 then begin gu2=0.0 & gv2=0.0 & guv=0.0 for ii=-1,1 do begin for jj=-1,1 do begin gu2=gu2+(image[i+1,j+1]-image[i,j])^2 gv2=gv2+(image[i,j+1]-image[i+1,j])^2 guv=guv+(image[i+1,j+1]-image[i,j])*(image[i,j+1]-image[i+1,j]) endfor endfor DetN=gu2*gv2-guv trN=gu2+gv2 q=4*DetN/(trN*trN) ;第三步：设定阈值Tq,若满足则计算权值 if q gt Tq then wMatrix[i,j]=DetN/trN endif
最新数字图像处理考试简答题经典30道题
1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。 ②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 ⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。 2. 什么是图像识别与理解？ 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。 ②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 4. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。 ②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。 5. 图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。 6. 图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。 7 . 简述二值图像与彩色图像的区别。 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。 彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。 8. 简述二值图像与灰度图像的区别。 二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。 9. 简述灰度图像与彩色图像的区别。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不 包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。 彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。 10. 均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 均值滤波器的滤波原理是：在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的邻近像素。将模板中的全体像素的均值来替代原来的像素值的方法。均值滤波器对高斯噪声的滤波结果较好。 原因：高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像素上。因为正态分布的均值为0，所以均值滤波可以消除噪声。
数字图像处理简答题及答案
1、数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 4、简述数字图像处理的至少4种应用。 ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。②在医学中，比如B超、CT机等方面。③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。 ⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。 5、简述图像几何变换与图像变换的区别。 ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等， 这些方法在图像配准中使用较多。②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。 6、图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。 7、图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级 别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。 8、二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。 彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不 包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。 11、简述直角坐标系中图像旋转的过程。 （1）计算旋转后行、列坐标的最大值和最小值。（2）根据最大值和最小值，进行画布扩大，原则是以最小的面积承载全部的图像信息。（3）计算行、列坐标的平移量。（4）利用图像旋转公式计算每个像素点旋转后的位置。（5）对于空穴问题，进行填充。 12、如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ （1）对于空穴问题，需要进行填充。可以采用插值的方法来解决填充问题。 13、举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 邻近插值法就是将判断为空穴位置上的像素值用其相邻行（或列）的像素值来填充。例如对于下图中的空穴点f23进行填充时，使用相邻行的像素值来填充。即：f23=f22.
图像处理特征不变算子系列之DoG算子(五)
图像处理特征不变算子系列之DoG算子（五） 时间 2013-09-12 00:24:07 CSDN博客原 文https://www.360docs.net/doc/db7368686.html,/kezunhai/article/details/11403733 图像处理特征不变算子系列之DoG算子（五） kezunhai@https://www.360docs.net/doc/db7368686.html, https://www.360docs.net/doc/db7368686.html,/kezunhai 在前面分别介绍了：图像处理特征不变算子系列之Moravec算子（一）、图像处理特征不变算子系列之Harris算子（二）、图像处理特征不变算子系列之SUSAN算子（三）和图像处理特征不变算子系列之FAST算子（四）。今天我们将介绍另外一个特征检测算子---DoG算子，DoG算子是 由 Lowe D.G. 提出的，对噪声、尺度、仿射变化和旋转等具有很强的鲁棒性，能够提供更丰富的局部特征信息，本文将对DoG算子进行详细地分析。 在开始介绍DoG之前，有必要对尺度空间有一定的了解。尺度空间最早是由Tony Lindeberg提出的，并不断的发展和完善。日常生活中，我们自觉或不自觉的在使用尺度的概念。举个我们个人自觉的经历，当我们读小学的时候，同学间互相询问来自哪个组；当我们读中学的时候，同学们互相询问自哪个村；当我们读高中的时候，同学们互相询问来自哪个镇；当读大学的时候，同学们互相询问来自哪个省？这里的组、村、镇、省就是我们不自觉使用的尺寸。还有一个例子，当我们打开google地图的时候，随着鼠标的滚动，地图会由五大洲逐渐定位到国家--》省---》市---》区---》街道办等，这也是尺度的表现。 1）尺度空间 在尺度空间中，尺度越大图像就越模糊，尺度空间中各尺度图像的模糊程度逐渐变大，能够模拟目标由远及近人对目标的感知过程。那为什么要讨论尺度空间呢？因为在用机器视觉系统分析未知场景时，机器并不知道图像中物体的尺度，只有通过对图像的多尺度描述，才能获得对物体感知的最佳尺度。如果在不同尺度上，对输入的图像都能检测到相同的关键点特征，那么在不同尺度下也可以实现关键点的匹配，从而实现关键点的尺度不变特性。尺度空间描述的就是图像在不同尺度下的描述，如果对尺度空间有兴趣，请参考Tony Lindeberg的论文：Scale-Space。 2）金字塔多分辨率 常常有人会将DoG与图像金字塔弄混，从而导致对SIFT算法第一步构造DoG不甚理解。这里首先介绍下金字塔多分辨率。金字塔是早起图像多尺度的表示形式，图像金字塔一般包括2个步骤，分别是使用低通滤波平滑图像；对图像进行降采样（也即图像缩小为原来的1/4，长宽高缩小为1/2），从而得到一系列尺寸缩小的图像。金字塔的构造如下所示：
LBP算子介绍
LBP算子介绍 LBP(Local Binary Pattern,局部二值模式)是一种用来描述图像局部纹理特征的算子；显然，它的作用是进行特征提取，而且，提取的特征是图像的纹理特征，并且，是局部的纹理特征； 原始的LBP算子定义为在3*3的窗口内，以窗口中心像素为阈值，将相邻的8个像素的灰度值与其进行比较，若周围像素值大于中心像素值，则该像素点的位置被标记为1，否则为0。这样，3*3领域内的8个点可产生8bit的无符号数，即得到该窗口的LBP值，并用这个值来反映该区域的纹理信息。如下图所示： 原始的LBP提出后，研究人员不断对其提出了各种改进和优化，从而得到了诸如半 径为R的圆形区域内含有P个采样点的LBP算子；LBP均匀模式；LBP旋转不变模式；LBP等价模式等等，具体请参考T. Ojala在IEEE TPAMI上2002年发表的那篇文章“Multiresolution Gray-Scale and Rotation Invariant Texture Classification with Local Binary Pat terns”。另外，LBP算子的中文参考文章，可以参考以下： （1）基于LBP的人脸识别研究，黄非非，重庆大学硕士毕业论文，2009年 （2）基于LBP的特征提取研究，王玲，北京交通大学硕士毕业论文，2009年 （3）基于局部二值模式的人脸识别方法研究，周凯，中南大学硕士毕业论文，2009年 显而易见的是，上述提取的LBP算子在每个像素点都可以得到一个LBP“编码”，那么，对一幅图像提取其原始的LBP算子之后，得到的原始LBP特征依然是“一幅图片”。不过，这里我们已经将物体从图片（图片可以理解为物体在原始测量空间得到的测量特征）转换为二次特征，也就是得到了我们通常说的“特征”。不过，这个所谓的“特征”并不能直接用于判别分析。因为，从上面的分析我们可以看出，这个“特征”跟位置信息是紧密相关的。直接对两幅图片提取这种“特征”，并进行判别分析的话，会因为“位置没有对准”而产生很大的误差。后来，研究人员发现，可以将一幅图片划分为若干的子区域，对每个子区域内的每个像素点都提取LBP特征，然后，在每个子区域内建立LBP特征的统计直方图。如此一来，每个子区域，就可以用一个统计直方图来进行描述；整个图片就由若干个统计直方图组成；例如：一幅100*100像素大小的图片，划分为10*10=100个子区域，每个子区域的大小为10*10像素；在每个子区域内的每个像素点，提取其LBP特征，然后，建立统
数字图像处理简答题及答案..
数字图像处理简答题及答案 简答题 1、数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 2、什么是图像识别与理解？ 3、简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 4、简述数字图像处理的至少4种应用。 5、简述图像几何变换与图像变换的区别。 6、图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 7、图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 8、简述二值图像与彩色图像的区别。 9、简述二值图像与灰度图像的区别。 10、简述灰度图像与彩色图像的区别。 11、简述直角坐标系中图像旋转的过程。 12、如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ 13、举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 14、举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。 15、均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 16、简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。 17、中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 18、使用中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？
19、使用均值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？ 20、写出腐蚀运算的处理过程。 21、写出膨胀运算的处理过程。 22、为什么YUV表色系适用于彩色电视的颜色表示？ 23、简述白平衡方法的主要原理。 24、YUV表色系的优点是什么？ 25、请简述快速傅里叶变换的原理。 26、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的高通滤波中的应用原理。 27、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的低通滤波中的应用原理。 28、小波变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的压缩中的应用原理。 29、什么是图像的无损压缩？给出2种无损压缩算法。 2、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用霍夫曼编码有所提高？ 31、DCT变换编码的主要思想是什么？ 32、简述DCT变换编码的主要过程。 33、什么是一维行程编码？简述其与二维行程编码的主要区别。 34、什么是二维行程编码？简述其与一维行程编码的主要区别。 35、简述一维行程编码和二维行程编码的异同。 36、压缩编码算法很多，为什么还要采用混合压缩编码？请举例说明。 37、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用行程编码有所提高？ 38、连续图像和数字图像如何相互转换？
数字图像处理基础知识总结
第一章数字图像处理概论 *图像是对客观存在对象的一种相似性的、生动性的描述或写真。 *模拟图像 空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像 *数字图像 空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数）表示的图像（计算机能处理）。是图像的数字表示，像素是其最小的单位。 *数字图像处理（Digital Image Processing） 利用计算机对数字图像进行（去除噪声、增强、复原、分割、特征提取、识别等）系列操作，从而获得某种预期的结果的技术。（计算机图像处理） *数字图像处理的特点（优势） （1）处理精度高，再现性好。（2）易于控制处理效果。（3）处理的多样性。（4）图像数据量庞大。（5）图像处理技术综合性强。 *数字图像处理的目的 （1）提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的 a.去除图像中的噪声； b.改变图像的亮度、颜色； c.增强图像中的某些成份、抑制某些成份； d.对图像进行几何变换等，达到艺术效果； （2）提取图像中所包含的某些特征或特殊信息。 a.模式识别、计算机视觉的预处理 （3）对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。 **数字图像处理的主要研究内容 （1）图像的数字化 a.如何将一幅光学图像表示成一组数字，既不失真又便于计算机分析处理 b.主要包括的是图像的采样与量化 （2*）图像的增强 a.加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声 （3）图像的恢复 a.把退化、模糊了的图像复原。模糊的原因有许多种，最常见的有运动模糊，散焦模糊等（4*）图像的编码 a.简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。 （5）图像的重建 a.由二维图像重建三维图像（如CT） （6）图像的分析 a.对图像中的不同对象进行分割、分类、识别和描述、解释。 （7）图像分割与特征提取 a.图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。 b.图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等。 （8）图像隐藏 a.是指媒体信息的相互隐藏。 b.数字水印。 c.图像的信息伪装。 （9）图像通信
Moravec算子特征提取
点特征提取编程实习报告 实习简介 本次实习利用VC++6.0编程实现了对8位BMP灰度图像的读取、显示，并用Moravec 算子对图像进行点特征的提取。 程序设计 1.用MFC创建一个多文档程序框架，用来显示BMP图像： 0 073 - [ZM.BMP] 一= “ 一=. I亘災 2.为该程序框架添加菜单: 特征提取窗口帶助[ 3.创建一个对话框输入参数: 4.最后提取结果可以显示在视图中:
程序框图及核心代码 Value〉阈 值 在该像素处画上十字丝
提取特征点： BOOL CDib::llorauec(int size,int limit) if(ll_pBHI= = NULL) "屮向位图指针是否为空，若为空，说明役有谄数据，程序返回return FALSE: UORD wBitCnunt =m_pBMI->bniHeader.biBitCount; "得到影像的莓个像素所占比特数if(wBitCount?=8) < AFxlle SSageB ox(-该分类方袪只能处理目位图橡！”)； return FALSE: } int nWidth=n_pBM[->bniHeader,biMidtn: int nlleight-ri」RH[-〉bniHE3dE?r .biUEight; "我得愚像的宽厅和高度 ±nt Wi(lthej|tes=WIDTH8VTES(nWidth>24);"快耳丿爭槪厨亍的买际程悔融 LPBVTE IpD.ta-iijaits; 义宇符扌謝菱量，用来慄存範图窮四彎芬起始地址int k=size/2; (W BitCount-=8)"如果是P位桩图，则开始握取特征点 < int i f j: nu(n=0; int ul T V2,u3,u4,uaiue; for (i=k;i