画像処理エンジニア検定エキスパート　③ 周波数領域におけるフィルタリングと画像の復元・生成

振幅スペクトルを実部と虚部から求める計算に始まり、スペクトル画像の読み方が繰り返し問われる。中心が直流成分、縦縞のテクスチャは横方向にピーク、原画像を回した角度だけスペクトルも同じ向きに回る、という対応関係が要点。空間領域の畳み込みが周波数領域の積になる関係、ガボールフィルタの方向・周波数選択性、高域強調とハイパスの直流成分の扱いの違いも扱う。復元側は点拡がり関数の総和が1になること、等速直線運動のぶれがsinc関数として周期的なゼロを生むこと、正則化項を強めるとぼけた復元になることが軸。7次元の光線記述や符号化露光も収録。

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第160問画像のフーリエ変換によって得られる振幅スペクトルを求める計算式として、正しいものはどれか。

A実部と虚部の2乗和の平方根
B実部と虚部の和の平方根
C実部の2乗と虚部の2乗の差
D虚部を実部で割った値の逆正接

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正解：A．実部と虚部の2乗和の平方根

振幅スペクトルは、フーリエ変換の成分の実部と虚部の2乗和の平方根によって求められる。

画像処理エンジニア検定エキスパート ③ 周波数領域におけるフィルタリングと画像の復元・生成

第160問画像のフーリエ変換によって得られる振幅スペクトルを求める計算式として、正しいものはどれか。

第161問画像のフーリエ変換において、ある周波数成分の実部が3、虚部が4であった。このときの振幅スペクトルの値はいくらか。

第162問画像のフーリエ変換において、ある周波数成分の実部が8、虚部が15であった。このときの振幅スペクトルの値はいくらか。

第163問画像のフーリエ変換において、ある周波数成分の実部が6、虚部が8であった。このときの振幅スペクトルの値はいくらか。

第164問画像のフーリエ変換によって得られる位相を求める計算式として、正しいものはどれか。

第165問画像のフーリエ変換において、ある周波数成分の実部が1、虚部が0であった。この周波数成分の位相の大きさはいくらか。

第166問フーリエ変換の振幅スペクトルと位相に関する説明として、誤っているものはどれか。

第167問振幅スペクトル画像において、中心部分の明るさは元の画像の何を表しているか。

第168問振幅スペクトル画像の性質に関する説明として、誤っているものはどれか。

第169問振幅スペクトル画像の横軸は、元の画像のどのような情報を表しているか。

第170問振幅スペクトル画像の縦軸は、元の画像のどのような情報を表しているか。

第171問一般的な自然画像をフーリエ変換した場合、振幅スペクトルにはどのような特徴が現れやすいか。

第172問等間隔の縞模様のような人工的な繰り返しパターンが存在する画像をフーリエ変換した際の特徴として、最も適切なものはどれか。

第173問左上から右下への斜め方向のエッジをもつ画像をフーリエ変換したとき、振幅スペクトル画像上で強く白く現れる方向はどれか。

第174問縦方向のエッジが強く存在する画像をフーリエ変換した場合、振幅スペクトル画像ではどの方向に強いピークが現れるか。

第175問横方向のエッジが強く存在する画像をフーリエ変換した場合、振幅スペクトル画像ではどの方向に強いピークが現れるか。

第176問画像中のエッジと振幅スペクトルの関係について、正しい説明はどれか。

第177問横方向にのみ濃淡が変化する垂直な縦縞のテクスチャのみを持つ画像をフーリエ変換した場合、振幅スペクトルのピークはどこに現れるか。

第178問縦方向にのみ濃淡が変化する水平な横縞のテクスチャのみを持つ画像をフーリエ変換した場合、振幅スペクトルのピークはどこに現れるか。

第179問原画像を反時計回りに30度回転させた。この画像の振幅スペクトル画像はどのように変化するか。

第180問原画像を時計回りに90度回転させた。この画像の振幅スペクトル画像はどのように変化するか。

第181問原画像の内部を中心を軸に反時計回りに6分のπラジアン回転させた。このときの振幅スペクトル画像の回転について、誤っているものはどれか。

第182問方向と周波数を指定して、特定の傾きや周期を持つ特徴を選択的に抽出できるフィルタはどれか。

第183問ガボールフィルタが出力する値が最大となる条件として、最も適切なものはどれか。

第184問空間領域における画像の畳み込み積分の処理は、周波数領域におけるどの演算と等価であるか。

第185問高周波成分を抽出するハイパスフィルタに関する説明として、誤っているものはどれか。

第186問周波数領域でハイパスフィルタを適用し、逆フーリエ変換を行った場合の空間領域での視覚的な効果はどれか。

第187問特定の周波数帯域のみを通過させ、それ以外を遮断するフィルタの名称はどれか。

第188問高域強調フィルタを用いた画像の鮮鋭化について、正しい説明はどれか。

第189問周波数領域において、縦方向の高周波数成分のみを強調するフィルタを適用した結果として、最も適切なものはどれか。

第190問コンピュテーショナルフォトグラフィにおいて、空間を伝わる光線の情報を位置・方向・波長・時刻まで含めて記述したとき、何次元の情報として表されるか。

第191問空間を伝わる光線を、位置・方向・波長・時刻まで含めて7次元で記述する場合、その変数に含まれないものはどれか。

第192問光線の情報を7次元で記述したときの変数のうち、3次元の座標を表す変数は何を表しているか。

第193問光線の情報を7次元で記述したときの変数のうち、2つの角度で表される変数は何を表しているか。

第194問光線の情報を7次元で記述したときの変数のうち、λで表される変数は何を表しているか。

第195問光線の情報を7次元で記述したときの変数のうち、tで表される変数は何を表しているか。

第196問一般的なカメラとライトフィールド記録技術の違いについて、正しいものはどれか。

第197問画像に一様に重畳されたノイズの分散を推定する方法として、最も適切なものはどれか。

第198問ノイズを含む画像の分散の性質に関する説明として、誤っているものはどれか。

第199問信号成分とノイズ成分が無相関であると仮定したとき、信号とノイズが混在する領域の画素値の分散はどのように表されるか。

第200問ノイズが重畳された画像から、元の信号成分の分散を推定するための計算方法として、正しいものはどれか。

第201問エッジなど画素値の変化が大きい領域から、ノイズ単独の分散を直接正確に推定するのが困難な理由はどれか。

第202問劣化した画像を復元する際の、信号成分とノイズ成分の分散の推定における前提条件として、誤っているものはどれか。

第203問バイラテラルフィルタの計算式に含まれる2つのパラメータのうち、一方は何の重みを調整する役割を持つか。

第204問バイラテラルフィルタの計算式に含まれる2つのパラメータのうち、他方は何の重みを調整する役割を持つか。

第205問バイラテラルフィルタの画素値の差に対するパラメータを非常に大きく設定した場合、出力結果はどのフィルタの効果に近づくか。

第206問バイラテラルフィルタのパラメータ設定による効果として、誤っているものはどれか。

第207問バイラテラルフィルタの数式において、出力画像の画素値を計算する際、重みの合計値による割り算はどのような役割を果たしているか。

第208問ジョイントバイラテラルフィルタが通常のバイラテラルフィルタと異なる特徴として、正しいものはどれか。

第209問ジョイントバイラテラルフィルタの重み付けに関する説明として、誤っているものはどれか。

第210問ジョイントバイラテラルフィルタを適用する際、与えられたガイド画像が完全に平坦ですべての画素値が同じであった場合、出力結果はどうなるか。

第211問カメラの撮影時に生じるぼけやぶれによる画像の劣化過程を数式で表すときに用いられる関数の一般的な名称はどれか。

第212問劣化画像を、原画像と点拡がり関数を用いて表す際に用いられる空間領域での演算はどれか。

第213問一般的なぼけやぶれを表す点拡がり関数において、係数の空間的な総和は通常いくつになるように正規化されるか。

第214問点拡がり関数に関する説明として、誤っているものはどれか。

第215問点拡がり関数が一辺aの正方形の領域内で一定値をとり、それ以外で0となる場合、劣化画像はどのような特徴をもつか。

第216問カメラの動きが等速直線運動で近似できる場合に生じる画像全体のぶれは、周波数領域においてどのような関数として現れるか。

第217問等速直線運動によるぶれを表すsinc関数が、振幅スペクトル上で持つ視覚的な特徴として正しいものはどれか。

第218問等速直線運動によるぶれと振幅スペクトルの関係について、誤っているものはどれか。

第219問劣化した画像の振幅スペクトルを解析したところ、横軸に沿って周期的に値がゼロになるパターンが観察された。元の画像に生じていたぶれの方向はどれか。

第220問劣化した画像の振幅スペクトルを解析したところ、縦軸に沿って周期的に値がゼロになるパターンが観察された。元の画像に生じていたぶれの方向はどれか。

第221問右下から左上への斜め方向に等速直線運動のぶれが生じた画像がある。この画像の振幅スペクトル画像にはどのような特徴が現れるか。

第222問画像復元のコスト関数における第一項である、復元画像と劣化画像の差の絶対値の2乗の積分を小さくすることは、何を意味しているか。

第223問画像復元のコスト関数における第二項である正則化項を最小化する主な目的はどれか。

第224問コスト関数を用いた画像復元において、正則化項の強さを決定するパラメータに関する説明として、誤っているものはどれか。

第225問画像復元のコスト関数において、正則化項の強さを決定するパラメータを非常に大きく設定した場合、得られる復元画像の視覚的な特徴はどれか。

第226問画像復元のコスト関数において、第一項を完全にゼロにした場合の復元画像はどのようになるか。

第227問コスト関数の正則化項に含まれる関数がハイパスフィルタを表しているとき、これと復元画像を畳み込む意図は何か。

第228問移動物体によるぶれを軽減する符号化露光の仕組みとして、正しいものはどれか。

第229問符号化露光に関する説明として、誤っているものはどれか。

第230問一般的なカメラ撮影において、移動物体のぶれを小さくするための最も単純な操作はどれか。

第231問一般的な露光において、ぶれを抑えるためにシャッタ速度を極端に速くした場合に生じるデメリットはどれか。

第232問符号化露光が、通常の高速シャッタや単なる長時間露光を用いた撮影よりも優れている点はどれか。

第233問幾何学的変換を一切行わなかった画像に対してフーリエ変換を行った場合、得られる振幅スペクトルは元の画像の振幅スペクトルと比べてどうなるか。

第234問画像中のエッジの方向と、振幅スペクトルに現れる強い成分の方向の関係として正しいものはどれか。

第235問空間領域の畳み込みに対応する周波数領域の演算として、正しいものはどれか。

第236問原画像を回転させたときの振幅スペクトル画像の回転方向として、正しいものはどれか。

第237問点拡がり関数の係数の総和と、微分フィルタの係数の総和の組み合わせとして正しいものはどれか。

第238問等速直線運動によるぶれが生じた画像において、振幅スペクトルが周期的にゼロになる方向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　③ 周波数領域におけるフィルタリングと画像の復元・生成