1、视觉检测技术习题答案1-1 何为计算机视觉？能够解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界的机器系统称为计算机视觉或机器视觉。1-2 计算机视觉能够完成的四种基本任务是什么？尺寸和表面特征的检测；目标的识别和定位。1-3 制约计算机视觉技术应用水平的两大基础是什么？1） 包括数字图像处理的视觉理论和算法；2）微电子技术1-4 计算机视觉和视觉检测是什么关系？（无标准答案，根据自己的理解进行归纳、概括即可。 ）以检测为目的的计算机视觉应用称为视觉检测。视觉检测是计算机视觉内容的一部分。第二章 习题 （人类视觉）2-1 做一个简单实验。将视轴与观测书页的法线平行， 给出高清晰观察区域的尺度范围。2
2、-2 人类视觉系统由几部分组成？各部分的功能是什么？三个部分：眼球、神经传输系统及大脑的视觉中枢；各部分作用是：光学成像、影象摄取或采集、影象信号的传输、影象信号、信息处理。2-3 分别举出一个证明视觉空间分辨率和时间分辨率的实例。并解释视觉区域时间分辨率不同的生理机制（生物物理原因） 。2-4 两种感受野的什么特性有利于检测影像的边缘？2-5 何为马赫带？其形成的生物学基础是什么？2-6 在夜间观赏烟火时，观察到得什么现象可以用视觉动态响应特性进行解释。2-7 一粉笔沿轴向快速从眼前掠过留下的是什么影像，为什么？第三章 习 题 （图象的基本知识）3-1 物体表面上某一点（小区域）的灰度（或亮
3、度）与那些因素或分量有关？是什么关系？ 语言陈述，列写公式3-2 伪彩色图象处理的目的是什么？为什么该处理方法可以实现这样一个目的？ 从人类视觉对灰度和彩色的分辩能力谈起。3-3 假彩色图像处理的目的和任务是什么？概括：1）降低人类对对彩色区域的分辩难度；2）开展人类视觉的光谱范围。3-4 请给出灰度直方图的两种应用。 用于判断图像量化是否恰当。 用于确定图像二值化的阈值。 用于区域分割和面积计算。3-5 黑白图像、普通灰度图像的灰度取值范围是多少？彩色图像中一个象素的颜色需要用多少个 bit 来表示？ 每两个 F 表示一种基色，24 位，3-6 结合三相 CCD 电荷包转移过程图，补充画出在
4、满足 t2t2.5t3 的t2.5 时刻的电荷转移示意图。3-7 何为帧转移过程？面阵 CCD 中，信号电荷转移输出的三个阶段是什么？三个关键词： 影像信号电荷；光敏区暂存区；一次性；三个阶段：3-8 现准备采用型号为 TCD142D 的线阵CCD 图像传感器测量一个 300 毫米长的零件尺寸，请问该测量方法的量化误差大约是多少？要点：a 正确的成像假设；b 按整像素处理量化物差3-9 在电荷包的转移过程中，单侧传输和双侧传输各有什么优缺点？2 点：结构，效率3-10 CCD 传感器的输入和输出是什么物理量，这种传感器需要解决的 3个技术问题是什么？光信号电荷；信号电荷的生成、传输和输出。3-
5、11 在输出栅高电平期间，信号电荷的多少与输出管 V2 的工作状态是什么关系？V2 放大工作状态， 决定了输出管 V2 的导通深度，3-12 SCCD 和 BCCD 的各有什么优点？1.传输效率，2.噪声, 3.电荷容量313 什么是 CCD 的转移效率？转移效率和时钟频率是什么关系？314 CCD 摄像器件的分辨率是指什么？该技术参数可以用什么概念或术语来表示？对细节的分辩315 什么是 CMOS 图像传感器？ 由感光单元和基于 CMOS 晶体管过程的多路集成在一个硅片上316 与 CCD 相比 CMOS 图像传感器在结构组成和功能方面有何特点？ 317 何为主动像敏单元结构? 这种结构带来
6、了那些性能的改善？ 318 CMOS 图像传感器的主要缺点是什么？319 分析预测 CCD 和 CMOS 两种图像传感器的发展前景，为公司的中短期研发和经营规划提供依据。320 CCD 和 CMOS 图像传感器是如何读取感光单元的信息电荷值的？（可按照信息电荷的传输方式、输出方式的不同进行陈述）经过帧、行、位间的传输转移通过输出机构实现信息电荷值的读取；通过二维寻址方式，经过列放大器放大后读出。3-21 物体表面上某一点（小区域）的灰度（或亮度）与那些因素或分量有关？是什么关系？ 该点、入射光、反射光、写出公式3-22 数字图像的坐标系约定及点位图表示（p19-20） ；3-23 实际应用中
7、RGB 的取值和 HIS 彩色空间中三个参数之间关系的验证。3-24 黑白图像、普通灰度图像的灰度取值范围是多少？彩色图像中一个象素的颜色需要用多少个 bit 来表示？二值图像，灰度图像和彩色图像的象素值及其提取；在一般的数字图像处理中，都用彩色模式表示，即 FFFFFF，其提取方式为：关键是理解彩色 RGB 值的分离，其它补充问题。3-25 请根据右图给出品红、青色的配色方程第四章 习 题 （二值图像分析）4-1 采用二值图像处理方法的原因是什么？ 3 个：1】够用；2】可利用已有算法，3】数据量小。4-2 给出矩 和 的具体计算表达式，说明比值 的物理意义。4-3 请计算数字 0，4，8
8、和文字“串” ， “茴”的欧拉数。 4-4 图像分割的定义和意义是什么？ 是指依据特征将目标从背景中分离出来的一种数字图像处理技术。讲义给出的详细单不够精练4-5 给出判别分析法中组间方差，组内方差的计算公式，说明阈值 t 的确定过程。 4-6 简述自适应阈值确定方法适用的图像类型是什么？解决问题的两个主要技术措施是什么？3 个要点：各区域的平均灰度有差异；子区域划分及原则；子区域间的阈值选取第五章 习 题 （图像预处理）5-1 已知分段灰度变换的定性关系如右图所示，请分别给出 a f b和 b f c 范围内两段线性变换的数学表达式。(,)M(1,0) (1,0)MFrRgGbB22BBWT
9、整理得到： g 5-2 对监视器进行伽马校正的目的是什么？请确定校正用伽马函数表达式并说明原因。 避免灰度失真，校正显示屏荧光粉的非线性变换5-3 直方图均衡化处理的目的和经常发生的问题分别是什么？5-4 给出直方图均衡化采用的灰度变换函数，若已知：请列写 S 2 的计算公式其灰度值。列写： ， S 2 5-5 某滤波器的传递函数为 ，请说明该滤波器是低通的还是高通的? 为什么？（结合滤波器特性曲线进行说明）5-6 已知某数字图像的灰度级是 07 共 8 级，各个象素的灰度值如右图所示，请分别用下面的两种方法求取 R 点处理后的灰度值，然后将新的灰度值标写在图中。 （要求列出算式，说明详尽。
10、） 用邻域平均法求取 R2点的灰度值； 用罗伯特梯度法 (Robert gradient)求取 R1 点的梯度值。 (采用 g (x, y) = G f (x, y)）根据 ，取领域半径为 1，则 g (x, y) = 5-7 请定性画出：1) 一幅看上去明亮，亮区缺乏层次的模拟图像的概率密度函数曲线；2)一幅看上去灰暗的数字图像的灰度分布的直方图。5-8 伪彩色图像处理采用的两种技术方法是什么？分别要解决什么问题？ 5-9 已知某伪彩色数字图象处理中采用如右图所示的灰度彩色变换函数，请问当灰度级为 时，输出图象在相应灰度级上将呈现什么颜色？并给出它们的配色方程。只是比例计算0123()=.,
11、()=0.7,()=0.1,()=0.12prprprpr384L和11()zgzbafakrjj=0s1,),(,ijMxfijS第六章 习 题 （边缘检测）6-1 按照图像灰度函数的波形不同，通常将图像中的边缘分为那两种边缘？请画出它们的函数和一阶导数图形。6-2 一个完整的边缘检测包括那几项内容？4 项内容：平滑滤波；增强；检测；定位（见 PPT）6-3 已知某一局部图像的灰度分布和Sobel 算子在 x 方向的梯度分量模板如图所示，请画出 y 方向模板，列写梯度计算式并给出结果。列写梯度计算式 234076()(2)xsaa6-4 LoG 边缘检测中采用了什么滤波？目的是什么？6-5
12、请说明 Canny 边缘检测算法中采用非极大值抑制技术的目的实现步骤。6-6 Canny 边缘检测算法中基于双阈值的边缘检测方法具有那些优点？见讲义一起说明这 3 个题目。6-7 霍夫变化中，已知在 直角坐标系中一点的坐标值为 0.8 , 30,请问该点在 x- y 坐标中为何种图形，给出其具体数学表达式。关键：霍夫变化的基本原理6-8 请画出霍夫变化中， x - y 坐标（ x0 , y0 ）的点的直线族在 坐标系中的图形。(其中 x0 1 , y0 0 ）关键：霍夫变化的基本原理 采用数学关系进行说明第七章 习 题 （图象匹配）7-1 何为图像匹配？给出任意两种图像匹配的应用实例。7-2
13、各种块匹配算法的差异主要体现在那三个方面？7-3 给出互相关系数相似性测度计算公式，说明分子中任意三个量值符号所表示的内容。解释该测度值等于 1 时的物理意义。 7-4 什么是亚像素位移？亚像素位移检测中拟合曲面的驻点及其位置的物理意义是什么？ -1 0 1-2 0 2-1 0 19 2 45 4 N7 2 3在数字图像处理中，当能够分辩的位移小于 1 个像素单位时，例如 1/5, 1/10 像素，这个位移量称为亚象素位移。7-5 请说明匹配准则和搜索方式影响图像匹配速度的原因。第八章 习 题 （立体视觉）8-1 请给出双目视觉技术中世界坐标 Z 的求算公式，分析较小视差可能引起较大误差的原因
14、。8-2 双目视觉技术中小视差时将很可能带来较大误差，为避免这种情况可能采用的措施有那些？8-3 已知世界坐标 Z ，请参考双目视觉原理图推导求解世界坐标 X 的 计算公式。1 原理示意图；2 推导8-4 已知原始标定图像如图，请给出求取激光圆斑直径的技术过程依次列写采用的数字图像技术方法。若已知光斑像素为 800 个，实际物理直径为 12mm，请计算检测图中每个像素代表的真实尺寸。 一、试题类型及所占比例满分 100 分，各种题型的大约比例为：概念或术语解答 30；问题解答 60%，理论计算与推导 30%。二、考试方式开卷。三、开卷、考题类型内蒙古工业大学 2009 2010 学年第 1 学
15、期视觉检测技术期末考试试卷（课程代码：010205011）试卷审核人： 考试时间：2009-12-18注意事项：. 本试卷适用于 2007 级测控技术与仪器专业学生使用。. 本试卷共 5 页，满分 100 分。答题时间 90 分钟。班级： 姓名： 学号： 题号 一 二 三 总分评分一、概念或术语解答（共 10 道小题，每小题 3 分，共 30 分）1. 二值图象（灰度图象，假彩色图象） 解答：2. 欧拉数 （亚象素匹配，八连通，灰度直方图）解答：二、问题解答（本大题共 5 道小题，每小题 8 分，共 40 分）1.杆状细胞的功能特点是什么？ 2.请给出数字图像增强处理的两类方法。3.双目视觉技术中小视差很可能带来较大误差，为避免这种情况可能采用的措施有那些？ 4.（说明 p-参数法进行二值化处理的原理）三、理论计算与推导（本大题共 3 道小题，每小题 10 分，共 30 分）1已知世界坐标 Z ，请参考双目视觉原理图推导求解世界坐标 X 的计算公式。解答：2已知某数字图像的灰度级是 07 共 8 级，各个象素的灰度值得分 评卷人如图所示，请分别用下面的两种方法求取 R 点处理后的灰度值，然后将新的灰度值标写在图中。 （要求列出算式） 用邻域平均法求取 R2 点的灰度值； 用罗伯特梯度法求取R1 点的梯度值。 （采用 g (x, y) = G f(x, y)处理） （8 分）解答：
