数字图像处理简答题

目录

1、图像可广义上分为哪两类？各有什么特点？

2、简述连续图像（模拟图像）与数字图像的转换过程？

3、数字图像处理的特点有哪三种？

4、谈谈智能手机中哪些功能使用了图像处理技术？

图像可广义上分为模拟图像和数字图像两类。下面是它们的特点：

模拟图像（也称为连续图像）是由连续变化的光强度或色彩组成的图像，可以被类比成连续的波形。模拟图像通常是通过光学方式（例如摄影）捕捉到的，也可以通过模拟信号处理方式产生。模拟图像具有高分辨率、无限制的颜色深度和灰度深度，但是容易受到噪声和失真的影响。模拟图像的处理需要使用模拟信号处理技术。

数字图像是将模拟图像转换为数字信号后产生的图像，通常用于计算机图像处理。数字图像是由离散的像素组成的，每个像素都有一个数字值，表示其颜色和亮度。数字图像可以被轻松地传输、处理和存储，也可以被数字信号处理技术所处理。数字图像具有固定的分辨率、颜色深度和灰度深度，它们可以被压缩，但会受到量化误差的影响。数字图像的处理需要使用数字信号处理技术。

模拟图像具有高分辨率和无限制的颜色深度和灰度深度，但易受噪声和失真的影响；数字图像则具有固定的分辨率、颜色深度和灰度深度，容易处理和存储，但会受到量化误差的影响。在实际应用中，模拟图像和数字图像常常相互转换，以满足不同的需求。

连续图像（也称为模拟图像）是指在时间和空间上都是连续的图像，例如摄影中的底片、照片等。而数字图像是通过数字化技术将连续图像转换为数字信号的过程，使其能够被计算机处理和存储。

数字图像的转换过程可以概括为以下几个步骤：

采样：采用像素阵列的形式将连续图像离散化。即，把连续图像分成小的块，每个小块被称为像素，每个像素代表图像上的一个点，具有一定的颜色和亮度值。采样时要考虑分辨率和采样率，分辨率越高，采样率也越高，图像质量越好。

量化：将采样后的像素值映射到一定数量的离散值上。也就是将每个像素的颜色和亮度值转换为一个数字，并且通过调整亮度值的级别，将像素值映射为数字。通常，将连续的像素值映射为离散的数值时，需要设置合适的量化级别，以达到合理的图像质量和数据压缩比。

编码：将量化后的数字信号编码成二进制码，以便存储和传输。编码过程可以使用各种编码算法，例如无损编码和有损编码等。无损编码可以确保数据完整性，但数据压缩比较低，而有损编码可以实现更高的数据压缩比，但会对图像质量产生一定影响。

存储：将编码后的二进制码存储在计算机中，以便随时使用。

数字图像转换过程中需要考虑采样率、分辨率、量化级别、编码算法等因素，以便实现最佳的图像质量和数据压缩比。同时，数字图像的后续处理，例如图像增强、滤波、分割等，也需要考虑这些因素的影响。

数字图像处理利用数字计算机或其他专用的数字设备处理图像，与模拟方式相比具有以下鲜明的特点。

（1）处理精度高

图像采集设备可将一幅模拟图像数字化为任意大小和精度的二维数组供处理设备加工。根据应用的需求，数字化的像素数可以从几十到几百万，甚至上千万，每个像素的等级可以量化为从1位到16位甚至更高，活动图像的帧率可以从十几赫兹到六十赫兹，高速摄像达几千赫兹到上万赫兹。

而对处理设备来说，不同数据量的图像其处理程序大致是一样的。图像精度高这一点在现阶段土木工程中并不突出，由于现有测量仪器的精度也已经足够高了。基于图像识别技术的位移测量精度受限于仪器与被测物距离，测量光线等因素，测量精度并不理想。

（2）重现性能好

理论上，数字图像处理不会因图像的存储、传输等过程而导致图像质量的退化。图像的质量主要受数字化过程时取样样本数﹑量化精度，处理过程中的处理精度等的限制。由于在一定范围内，人眼和机器视觉的分辨率都是有限的，因此只要保持足够的处理精度，图像重现性就会很好﹐能保证图像的原貌。

（3）灵活性高

与模拟图像处理相比较﹐由于图像处理软件功能强大、扩展性好﹑用户界面友好，数字图像处理不仅能完成一般的线性和非线性处理，而且一切可以用程序实现的智能信息处理方法都可以加以采用。

智能手机中使用了许多图像处理技术来提高用户体验和增加功能。以下是一些常见的例子：

1、相机：智能手机的相机功能使用了图像处理技术来处理和优化拍摄的图像，例如自动对焦、曝光调节、降噪和HDR等功能。此外，许多智能手机还使用了人工智能和机器学习技术来提高拍摄质量和识别场景等功能。

2、面部识别和解锁：智能手机中的面部识别和解锁功能使用了图像处理技术来检测和识别用户的面部特征，例如人脸轮廓、眼睛、嘴巴等，以此来解锁手机。

3、视频通话：智能手机的视频通话功能使用了图像处理技术来处理和优化传输的视频图像，例如压缩、去噪、增强和调节等。

4、增强现实（AR）：智能手机中的增强现实应用使用了图像处理技术来识别和跟踪现实场景，并将虚拟对象或信息添加到场景中。这种技术通常涉及到物体识别、跟踪和3D模型渲染等技术。

5、图像编辑：许多智能手机中都配备了图像编辑功能，使用了图像处理技术来实现，例如滤镜、裁剪、旋转和调整等功能。

图像处理技术在智能手机中应用广泛，使得手机具备了更加强大和丰富的功能，提高了用户的使用体验和便利性。