画像処理エンジニア検定エキスパート　② 画素ごとの濃淡変換と領域に基づく濃淡変換

トーンカーブによる階調変換と対角行列の色補正から入り、空間フィルタリングの積和演算へ進む。収録78問では、フィルタ係数の総和が1なら明るさが保たれ、0なら平坦部が0になるという性質を軸に、平均化・ラプラシアン・ソーベル・プリューウィット・LoG・DoG・アンシャープマスキング・バイラテラル・メディアンの役割を切り分けさせる設問が多い。鮮鋭化フィルタの中心係数Kを明るさが変わらない値に決める計算や、3×3のメディアン出力を実際に並べ替えて求める計算も出る。1次微分と2次微分、ゼロ交差の意味の混同に注意。

この分野の問題78問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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第82問カラー画像の色補正において、赤、緑、青の各成分を他の色成分の影響を受けずに独立して変換したい場合、3×3の色補正行列はどのような種類になるか。

A単位行列
B対角行列
C直交行列
D対称行列

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正解：B．対角行列

各色の値を独立に変換する色補正では、自身の色成分のみに依存して出力値が決まるため、変換に対応する行列は対角行列となる。

画像処理エンジニア検定エキスパート ② 画素ごとの濃淡変換と領域に基づく濃淡変換

第82問カラー画像の色補正において、赤、緑、青の各成分を他の色成分の影響を受けずに独立して変換したい場合、3×3の色補正行列はどのような種類になるか。

第83問入力画像の赤の画素値を0.8倍、緑の画素値を0.6倍、青の画素値を1.0倍にそれぞれ独立に変換する場合、3×3の色補正行列の対角成分はどのように設定するか。

第84問入力画像の赤の画素値を0.5倍、緑の画素値を1.2倍、青の画素値を0.9倍にそれぞれ独立に変換する場合、3×3の色補正行列の対角成分はどのように設定するか。

第85問カラー画像の色補正において、赤を0.3倍、緑を0.3倍、青を0.3倍にする線形変換を行った。この処理の目的として正しいものはどれか。

第86問N×N画素の平均化フィルタを行列で表したとき、フィルタの各要素の値として正しいものはどれか。

第87問3×3画素の平均化フィルタを行列で表したとき、フィルタの各要素の値はいくらか。

第88問5×5画素の平均化フィルタを行列で表したとき、フィルタの各要素の値はいくらか。

第89問平滑化フィルタにおいて、フィルタの係数の合計値が1となるように正規化されている理由として、最も適するものはどれか。

第90問平滑化フィルタの係数の合計値が1より小さくなるように設定されている場合、フィルタ適用後の画像はどうなるか。

第91問平滑化フィルタの係数の合計値が1.2になるように設定されている場合、フィルタ適用後の画像はどうなるか。

第92問空間フィルタリングによるエッジ検出において、値がプラスからマイナスへ、またはマイナスからプラスへ変化する間のちょうど0になる位置を何と呼ぶか。

第93問画像に対して、縦方向の2次微分と横方向の2次微分の和を出力する空間フィルタはどれか。

第94問ラプラシアンフィルタを適用する前に、ノイズを抑える目的で一般的に適用されるフィルタはどれか。

第95問ガウシアンフィルタによる平滑化と、ラプラシアンフィルタによる2次微分を1つにまとめた空間フィルタはどれか。

第96問1次微分と平均化処理を1つにまとめた空間フィルタはどれか。

第97問標準偏差の異なる2つのガウシアンフィルタによる平滑化画像の差分をとることで、LoGフィルタを近似した空間フィルタを何と呼ぶか。

第98問アンシャープマスキングにおいて、エッジ部分を取り出すための計算として正しいものはどれか。

第99問アンシャープマスキングにおいて、画像のエッジを強調した最終的な出力画像を得るための計算として正しいものはどれか。

第100問アンシャープマスキングによる鮮鋭化処理を数式で表現したとき、最も適切なものはどれか。ただし、原画像をI、平滑化画像をS、正の定数をkとする。

第101問3×3の空間フィルタにおいて、中心の係数が1に8k/9を足した値で、周囲8画素の係数がマイナスk/9であるフィルタを適用した場合、kが正のときどのような効果が得られるか。

第102問3×3の空間フィルタにおいて、中心の係数が1に8k/9を足した値で、周囲8画素の係数がマイナスk/9であるフィルタがある。kを0とした場合、出力される画像はどうなるか。

第103問3×3の空間フィルタにおいて、中心の係数が1に8k/9を足した値で、周囲8画素の係数がマイナスk/9であるフィルタがある。kをマイナス1とした場合、どのような効果が得られるか。

第104問バイラテラルフィルタは、空間方向の重みと、もう1つ何に対する重みを組み合わせて平滑化を行うか。

第105問バイラテラルフィルタのパラメータのうち、画素値の差に関するパラメータを十分に大きく設定した場合、フィルタの出力はどのフィルタの出力に近づくか。

第106問エッジを保存しながら平滑化を行うフィルタとして適切なものはどれか。

第107問バイラテラルフィルタの説明として、適切でないものはどれか。

第108問バイラテラルフィルタとガウシアンフィルタの比較について、正しい記述はどれか。

第109問領域内の画素値を多数決で決めることと同じ効果を持ち、スパイク状のノイズを除去するのに有効なフィルタはどれか。

第110問メディアンフィルタの特性として、適切でないものはどれか。

第111問3×3の領域の画素値が、上段が10、20、100、中段が15、25、20、下段が10、15、30であった。この領域にメディアンフィルタを適用したときの出力値はいくらか。

第112問3×3の領域の画素値が、中央のみ255で周囲8画素がすべて0であった。この領域にメディアンフィルタを適用したときの出力値はいくらか。

第113問横方向のエッジを抽出したい場合、縦方向の微分フィルタと横方向の平滑化フィルタを連続して適用する。これらをまとめた代表的なフィルタはどれか。

第114問縦方向に一定の値であり、横方向にのみ周期Tで正弦波状に濃淡が変化する縞模様の画像がある。これにラプラシアンフィルタを適用したとき、出力される画像の横方向の周期はどうなるか。

第115問縦方向に一定の値であり、横方向にのみ周期Tで正弦波状に濃淡が変化する縞模様の画像がある。これにラプラシアンフィルタを適用したとき、変換の前後で変化しない要素はどれか。

第116問画像の右側の画素値から左側の画素値を引くフィルタと、上下の画素値の平均を計算するフィルタを順番に適用した場合、合成されたフィルタの役割として最も適切なものはどれか。

第117問画素値が0から255まで線形に変化するグレースケール画像がある。これに対して、入力画素値をそのまま出力するトーンカーブを適用した場合、出力画像はどうなるか。

第118問画素値が0から255まで線形に変化するグレースケール画像がある。これに対して、入力が0のとき出力255、入力が255のとき出力0となる直線のトーンカーブを適用した場合、出力画像はどうなるか。

第119問画像のコントラストを算出する式 C = (Imax - Imin) ÷ (Imax + Imin) において、画素値の最大値が200、最小値が50のときのコントラストの値はいくらか。

第120問ある画像の画素値の最大値が150、最小値が50である。この画像内のすべての画素値に50を足して全体を明るくした。変換後の画像のコントラスト C = (Imax - Imin) ÷ (Imax + Imin) に最も近い値はいくらか。

第121問ある画像の画素値の最大値が100、最小値が20である。この画像内のすべての画素値を2倍にした。変換後の画像のコントラスト C = (Imax - Imin) ÷ (Imax + Imin) は元のコントラストと比較してどうなるか。

第122問画像のコントラストを算出する式 C = (Imax - Imin) ÷ (Imax + Imin) に関する記述として、適切でないものはどれか。

第123問3×3の空間フィルタにおいて、ある画素の出力値を計算する際に行われる、原画像の画素値と空間フィルタの係数を掛け合わせ、その結果を足し合わせる演算を何と呼ぶか。

第124問画素値がすべて50の平坦な画像がある。これに係数の合計が1となる3×3の平均化フィルタを適用したとき、出力される画素値はいくらか。

第125問画素値がすべて100の平坦な画像がある。これに係数の合計が0となる3×3のラプラシアンフィルタを適用したとき、出力される画素値はいくらか。

第126問ある画素のRGB値が(100, 150, 200)である。この画素の赤成分を1.2倍、緑成分を0.8倍、青成分を0.5倍にする対角行列で色補正を行った。変換後のRGB値はいくらか。

第127問ある画素のRGB値が(50, 100, 150)である。対角成分が(2.0, 1.5, 0.0)の3×3行列で線形変換を行った。変換後のRGB値はいくらか。

第128問平滑化フィルタの係数の総和についての説明として、適切でないものはどれか。

第129問アンシャープマスキングにおいて、平滑化画像を入力画像から引くことで得られる画像はどのような情報を含んでいるか。

第130問アンシャープマスキングを応用した鮮鋭化フィルタの係数において、中心画素の重みを大きくし、周辺画素の重みを負の値にする理由として正しいものはどれか。

第131問縦方向のエッジを抽出したい場合に適した微分フィルタの係数配置として、最も妥当なものはどれか。

第132問横方向のエッジを抽出したい場合に適した微分フィルタの係数配置として、最も妥当なものはどれか。

第133問プリューウィットフィルタについての説明として、正しいものはどれか。

第134問ソーベルフィルタについての説明として、正しいものはどれか。

第135問2次微分フィルタの出力において、エッジの位置を特定するために用いる特徴はどれか。

第136問3×3の空間フィルタにおいて、係数がすべて9分の1であるフィルタを画像に適用するとどうなるか。

第137問鮮鋭化フィルタにおいて、中心の係数をK、周囲8画素の係数を-1とした場合、画像の平均的な明るさを変えないためのKの値はいくらか。

第138問鮮鋭化フィルタにおいて、中心の係数をK、上下左右の4画素の係数を-1、斜め4画素の係数を0とした場合、画像の平均的な明るさを変えないためのKの値はいくらか。

第139問3×3の空間フィルタにおいて、中心の係数のみが1で他の8画素の係数がすべて0であるフィルタを画像に適用するとどうなるか。

第140問画像に対して、同じフィルタを2回連続して適用する場合の処理を、1回のフィルタ適用で済ませたい。この合成フィルタを作成するための計算方法はどれか。

第141問RGB画像からグレースケール画像を作成する際に、赤、緑、青の画素値の平均を求める方法がある。ある画素のRGB値が(50, 100, 210)のとき、この方法によるグレースケール値はいくらか。

第142問カラーデモザイキング処理において、周辺の画素の色情報から線形補間を行って色を推定する方式を何と呼ぶか。

第143問ある画素のRGB値が(100, 100, 100)である。この画素の赤成分を2倍、緑成分を2倍にする線形変換を行った。変換後の画素の色はどのように変化するか。ただし画素値の最大値は255とする。

第144問画像の明るさの変換に用いられるトーンカーブにおいて、入力画素値をx、出力画素値をyとしたとき、y = xの2乗を255で割った値となる曲線を適用した場合、画像全体の明るさはどうなるか。ただしxは0から255とする。

第146問左端が青、右端が赤で線形に色が変化する画像がある。この画像の赤成分に対して、入力が0のとき出力0、入力が255のとき出力0となる山型のトーンカーブを適用した場合、右端の色はどう変化するか。

第147問左端が黒、右端が白で線形に色が変化する画像がある。赤と緑の成分に対してのみ、入力画素値を反転させるトーンカーブを適用した。右端の色は何になるか。

第148問左端が黒、右端が白で線形に色が変化する画像がある。青の成分に対してのみ、入力画素値を反転させるトーンカーブを適用した。左端の色は何になるか。

第149問画像の平滑化において、N×Nの平均化フィルタのサイズNを大きくしていくと、画像はどうなるか。

第150問ローパスフィルタとハイパスフィルタの効果の組み合わせとして、正しいものはどれか。

第151問平均化フィルタとメディアンフィルタの、極端な外れ値に対する挙動として正しいものはどれか。

第152問空間フィルタの係数の総和と、その役割の組み合わせとして正しいものはどれか。

第153問ラプラシアンフィルタとソーベルフィルタの微分の階数として、正しい組み合わせはどれか。

第154問鮮鋭化フィルタと平滑化フィルタの係数の符号に関する説明として、正しいものはどれか。

第155問画像を明るくするトーンカーブと暗くするトーンカーブの形状として、正しい組み合わせはどれか。

第156問LoGフィルタとDoGフィルタの関係として、正しいものはどれか。

第157問アンシャープマスキングにおける演算の組み合わせとして、正しいものはどれか。

第158問ヒストグラム平坦化を行った場合の画像の変化として、正しいものはどれか。

第159問微分フィルタの微分方向と、抽出されるエッジの方向の関係として正しいものはどれか。

画像処理エンジニア検定エキスパート　② 画素ごとの濃淡変換と領域に基づく濃淡変換