问答题
试题三(共25分)
阅读下列说明,回答问题1至问题6,将解答填入答题纸的对应栏内。
[说明]
某公司准备开发一个面向手机等移动终端的餐饮搜索及评价软件产品,以便于用户通过手机或平板电脑搜索符合特定条件的餐厅(或饭店)的名称、地理位置和价格等信息。当搜索到合适的饭店后,客户端软件可以启动地图子模块显示其地理位置、周边环境及到达路线等,用户还可以对地图进行放大、缩小和漫游等操作。多个饭店的照片、内部布局的三维演示、菜单及具体菜品的照片和详细介绍等内容都存放在服务器上。用户可以在客户端软件中输入查询条件、浏览查询结果,对饭店进行评价并上传相关照片。
问答题
[问题1](4分)
该产品客户端软件的某个图像展示子模块包含了如下的xML文件内容,请说明该模块的基本功能。
【正确答案】 该模块基本功能为多个图片循环显示,每个图片显示持续时间500毫秒,且实现“淡入”效果。
【答案解析】 该题给出的XML配置文件指定了6幅图片img1.jpg、img2.jpg、img3.jpg、img4.jpg、img5.jpg和img6.jpg循环显示,每幅图片显示持续时间500ms。或者说XML配置文件指定了多个图片轮流(或循环)显示,显示持续时间500ms。每幅图片在显示时实现“淡入”效果,即图像内容显示由浅变深,逐渐清晰。
问答题
[问题2](3分)
(1)请解释数字图像处理过程中alpha通道的作用;
(2)简要描述alpha通道值在问题l所述图像展示子模块中所起的作用。
【正确答案】 (1) alpha通道的作用:控制图像显示的透明度;
(2)在显示图片时,通过控制alpha通道值由小到大实现图片显示的不透明度在规定的时间内从10%到100%逐渐增大,即图像内容由浅入深,逐渐清晰地显示效果。
【答案解析】 在数字图像处理过程中,alpha通道的作用是控制图像显示的透明度。
在问题1所述图像展示子模块的XML配置文件中涉及alpha通道值。在显示图片时,通过控制alpha通道值由小到大实现图片显示的不透明度在规定的时间内从10%到100%逐渐增大,值越小其透明程度越高。不透明度在规定的时间内从10%到100%逐渐增大,呈现图像内容由浅入深,逐渐清晰的显示效果。
问答题
[问题3](4分)
(1)在BMP、JPEG、GIF、TIFF四种图像文件格式中,哪些可以实现与问题1所述图像展示子模块类似的效果?
(2)与采用图像文件格式支持实现的显示效果相比,上述通过软件的实现方式有什么优点?
【正确答案】 (1)GIF图像格式支持基于多帧图片循环显示的动画显示效果;
(2)循环显示图像的数量、每幅图像显示的时间、透明度变化等参数可以灵活配置。
【答案解析】 BMP图像文件格式是Windows操作系统采用的图像文件格式,BMP采用位映射存储格式,除了图像深度可选以外,一般不采用其他任何压缩,所以占用的存储空间较大。
JPEG图像文件格式是一种有损压缩的静态图像文件存储格式,压缩比例可以选择,支持灰度图像、RGB真彩色图像和CMYK真彩色图像。JPG格式文件的压缩比例很高,非常适用于处理大量图像的场合。
TIFF是电子出版CD-ROM中的一个重要的图像文件格式。TIFF格式非常灵活易变,它又定义了4类不同的格式:TIFF-B适用于二值图像;TIFF-G适用于黑白灰度图像;TIFF-P适用于带调色板的彩色图像;TIFF-R适用于RGB真彩图像。无论在视觉上还是其他方面,都能把任何图像编码成二进制形式而不丢失任何属性。
GIF图像文件格式以数据块为单位来存储图像的相关信息,采用了LZW无损压缩算法按扫描行压缩图像数据。它可以在一个文件中存放多幅彩色图像,每一幅图像都由一个图像描述符、可选的局部彩色表和图像数据组成。如果把存储于一个文件中的多幅图像逐幅读出来显示到屏幕上,可以像播放幻灯片那样显示或者构成简单的动画效果。GIF定义了两种数据存储方式:一种是按行连续存储,存储顺序与显示器的显示顺序相同;另一种是按交叉方式存储,由于显示图像需要较长的时间,使用这种方法存放图像数据,用户可以在图像数据全部收到之前显示这幅图像的全貌,而不觉得等待时间太长。
采用图像文件格式支持实现的显示效果与通过软件的实现方式相比,循环显示图像的数量、每幅图像显示的时间、透明度变化等参数受图像文件格式的限制,而通过软件方式实现显示效果的各项参数则可以灵活配置。
问答题
[问题4](3分)
在客户端下载并展示JPEG压缩编码格式存储的菜品照片时,为了改善用户交互体验,避免用户等待时失去耐心,应该采用什么技术?
【正确答案】 JPEG编码的渐进(或增量、累进、递增、progressive)编码模式,这样可以实现图像内容的(或)方式传输,在浏览器上的直观效果是无需过久等待即可看到模糊的图像,然后图像显示内容由模糊逐渐变得清晰。
【答案解析】 自然图像往往有在比较大的范围内,图像的颜色虽不完全一致,但变化不大的特点。因此,在这些区域中,相邻像素的像素值相差很小,具有很大的相关性。在一幅图像中,除了轮廓特别明显的地方以外,大部分区域都具有这种特点。例如,增量调制编码就利用图像相邻像素值的相关性来压缩每个像素值的位数,以达到减少存储容量的目的。增量调制编码压缩图像时,不存储扫描行上每个像素的实际值,仅存储每一行上第一个像素的实际值。其后,依次存储每一个像素的像素值与前一个像素值之差,即增量值。
早期为了满足各种需要,JPEG制定了几种工作模式:无失真压缩(无失真编码)、基于DCT的顺序工作方式(顺序编码)、累进工作方式(累进编码)和分层工作方式(分层编码)。采用JPEG编码的累进编码模式,可以实现图像内容的累进方式传输,在浏览器上的直观效果是无需过久等待即可看到模糊的图像,然后图像显示内容由模糊逐渐变得清晰。累进与增量、渐进、递增可认为相同。
问答题
[问题5](6分)
客户端软件地图子模块的功能实现可以有两种方式,方式一:将矢量地图信息直接传送给客户端,由客户端进行渲染再显示;方式二:将不同比例尺、不同放大级别的地图以位图格式存放在服务器上,客户端按需下载后直接显示。
(1)请简要分析两种实现方式各有什么优缺点。
(2)如果使用上述方式二,那么为了避免用户在放大、缩小和漫游地图过程中因长时间等待而失去耐心,应该采用哪些技术?
【正确答案】 (1)方式一的优点:服务器端数据存储量小、从服务器端到客户端的数据传输量小;客户端对地图可以无失真地进行任意级别的放大、缩小和漫游。其缺点:客户端负责矢量渲染运算,即将矢量地图转化为点阵图像,客户端运算负载重。方式二的优点:客户端运算量小,更适合运算能力受限的移动手机终端。缺点:服务器端数据存储量大、从服务器端到客户端的数据传输量大;只能对地图进行有限级别的放大和缩小。
(2)将地图图像切分成多个小幅面图像分别传输和显示;将图像进行压缩编码;在放大或缩小时首先将原级别的图像进行数字运算获得较模糊的新放大级别的图像,等待服务器端的地图图像完全下载之后再将模糊图像替换掉。
【答案解析】 矢量图是用数学的方式(算法和特征)来描述一幅图形图像,即利用数学函数来记录和表示图形线条、颜色、尺寸、坐标等属性,在处理矢量图时根据图元对应的数学表达式进行编辑和处理,数据量小,占存储空间少,可以进行任意的放大、缩小、旋转、移动和叠加等变换,而不会破坏图像的画面。显示一幅矢量图时,首先要解释这些指令,然后将描述矢量图的指令转换成屏幕上显示的形状和颜色。如果转换为点阵图像或者表示复杂,并要求很高的图像时,将需要花费大量的时间进行变换、着色等,即渲染运算。
位图图像(点阵图像)是指用像素点来描述的图,即把一幅彩色图像或灰度图像分成许许多多的像素(点),每个像素用若干二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。位图图像表现比较细腻,层次较多,色彩较丰富,包含大量细节,但图像的数据量很大,占用存储空间较大,一般需要进行数据压缩。在现代通信中,特别是因特网上开展的各种应用中,图像传输速度是一项很重要的指标,减少图像的数据量是提高网络传输速度的重要手段,而减少图像数据量的基本方法是进行数据压缩。
矢量图方式和位图图像方式均能实现客户端软件地图子模块,各有利弊。如果采用位图图像方式,则应考虑用户在放大、缩小和漫游地图过程中因长时间等待而失去耐心问题。解决这一问题的方法有多种,如将地图图像分割成多个小幅面图像分别传输和显示;使用累进方式对地图图像进行压缩编码;在放大或缩小时首先将原级别的图像进行数字运算获得较模糊的新放大级别的图像,等待服务器端的地图图像完全下载之后再将模糊图像替换掉。
问答题
[问题6](5分)
客户端软件在用户登录界面上除了要求输入用户名、密码之外,还需填写校验码。软件提供给用户两种校验码识别方式:①加扰彩色图像中的字符(默认选项);②可以用语音播放加扰图像中的字符。
(1)设置验证码的目的是什么?
(2)为什么要提供第二种方式?
【正确答案】 (1)可以有效防止恶意软件进行的穷举法攻击,提高安全性;
(2)提供第二种方式是考虑到如果用户因环境影响或生理缺陷而无法识别加扰图像中的验证码时,可以选择根据语音提示输入验证码。
【答案解析】 客户端软件在用户登录界面上除了要求输入用户名、密码之外,还需填写校验码。设置验证码的目的是为了有效防止通过页面提交的穷举法攻击,提高安全性。设置验证码的方式有多种,如在彩色图像中加入字符干扰;在彩色图像中加入语音干扰等。本题提供了两种校验码识别方式:①加扰彩色图像中的字符:②可以用语音摇放加扰图像中的字符。方式①是默认选顶,考虑到环境影响,如强光下无法辨别加扰字符。为解决这一问题,提供了校验码识别方式②。方式②不仅能解决环境影响,也能满足某些有色盲或色弱等生理缺陷的用户。