医学影像图像处理 第二章.docx
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医学影像图像处理第二章
填空题
1、（像素）是组成数字图像的基本元素
2、经过（采样）和（量化）两个过程，模拟图像就可以转化成数字图像
3、（采样）是指将空域上或时域上连续的图像（模拟图像）变换成离散采样点（像素）集合的一种操作。
4、在进行采样时，（采样间隔）的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。
5、（量化）就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值来表示的过程。
6、由模拟图像转换的数字图像质量由两个指标来衡量，分别是（采样密度）和（采样频率）。
选择题：
1、根据一维采样定理，若一维信号g（t）的最大频率为ω，以（A）为间隔进行采样，则能够根据采样结果g（iT）（i=…，-1，0，1，…）完全恢复g（t）
AT≤1/2ωBT≤ωCT≥1/2ωDT≥ω
2、连续图像经过采样之后所获得的数字图像的效果与以下（AB）评价参数有关。
A采样密度B采样频率C灰度值D量化等级
3、一般，当限定数字图像的大小时，为了得到质量较好的图像可采用如下原则：
AB
A对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓
B对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠）
C对缓变的图像，应该粗量化，细采样，以避免假轮廓
D对细节丰富的图像，应粗采样，细量化，以避免模糊（混叠）
4、以下对矢量图的描述正确的是（BC）矢量图图像使得具有两个优点：
一是它的文件数据量很小；二是图像质量与分辨率无关
A公式化表示B文件数据量小C图像质量与分辨率无关D容易表示颜色丰富的图形
5、以下（BCD）属于位图：
A线画稿B灰度图像C索引颜色图像D真彩色图像
6、以下哪些描述是正确的CD
A灰度直方图表示了图像的空间信息B一幅灰度直方图对应一幅图像C子图直方图之和为整幅图的直方图D直方图反映了图像中某灰度的像素
数量
简答题：
1、与模拟图像比较，数字图像具有的特点和优势表现在那几个方面？
并解释模拟图像和数字图像的概念。
答：
数字图像的优势和特点表现在：
节省由于存储胶片需要的很大存储空间；能够根据临床或医生的要求，对数字化图像进行各种后处理，可增加显示信息的能力；对模拟图像手工查找需要浪费大量时间，胶片的归档容易出错，图像数字化后纳入PACS就可以解决这个问题；利用模拟图像使得远程会诊不便，以人工送胶片的方式传递信息，不仅传递时间长，延误诊断，而且花费太大，图像数字化纳入PACS传递时间缩短，诊断及时，花费减少；数字图像为“无胶片放射学”体系的建立、远程放射学系统的开通作好重要的准备工作；便于医学影像学的临床教育，如制作各种多媒体课件等。
模拟图像的概念：
连续的点组成；是通过某种物理量的强弱变化来表现图像上的格斯按的颜色信息，人眼看到的任何自然界的图像都是连续的模拟图像，画稿、电视离散的点组成的图像、相片、印刷品图像也都是模拟图像。
数字图像的概念：
离散的点组成的；是指把图像分解成被称作像素的若干小离散点，并将各像素的颜色值用量化的离散值，即整数值来表示的图像。
2、图像灰度级的均匀量化和非均匀量化的概念
答：
均匀量化的概念：
是简单地在灰度范围内等间隔量化。
是简单地把采样值的灰度范围等间隔地分割并进行量化。
非均匀量化的概念：
是对像素出现频度少的部分量化间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。
是依据一幅图像具体的灰度值分布的概率密度函数，按总的量化误差最小的原则进行量化的方法。
3、BMP、TIF、JPG、DICOM格式图像的特点
答：
BNP图像的特点：
是最简单和典型的图像存储格式，也称位图（BITMAP）格式，是美国微软公司基于视窗（Windows）系统环境而开发的标准图像格式，可在Windows系统中通用，并且具有与硬件设备无关的特性。
最典型的应用时Windows的画笔。
BNP是一种点阵存储的图像格式，其文件扩展名为*.BNP。
这种格式的特点是包含的图像信息较丰富，几乎不进行压缩，但由此导致了它与生俱生来的缺点--占用磁盘空间过大。
所以，目前BMP在单机上比较流行，不受网络欢迎。
但应用广泛。
TIF图像的特点：
TIF，即标记图像文件格式，是现存图像文件格式中最复杂的一种，它提供存储各种信息的完备的手段，可以存储专门的信息而不违反格式宗旨，是目前流行的图像文件交换标准之一。
TIF格式文件的设计考虑了扩展性、方便性和可修改性，因此非常复杂，需要用个多的代码来控制它，结果导致稳健读写速度慢，TIF代码也很长。
TIF文件由文件头、参数值指针表与参数域、参数数据表和图像数据四部分组成。
是一种独立于操作系统和文件系统的格式；被所有绘画、图像编辑和页面排版程序所支持，几乎所有桌面扫面仪都可以生成TIFF图像。
JPG格式的特点：
JPEG格式即联合图像专家组，是由ISO和CCITT为静态图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准，主要是为了解决专业摄影师所遇到的图像信息过于庞大的问题。
由于JPEG的高压缩比和良好的图像质量，使得它广泛应用于多媒体和网络程序中。
JPG格式支持24位颜色，并保留照片和其他连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微的变化。
JPG通过有选择地减少数据来压缩文件大小，因为它会弃用数据，故JPG压缩为有损压缩。
目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下载速度快，使得Web页有可能以较短的下载时间提供大量美观的图像，JPEG同时也就顺理成章地成为网络上最受欢迎的图像格式。
DICON格式的特点：
DICOM即数字医学成像医学通讯标准，是美国放射协会（ACR）和美国电器制造商协会（NEMA）组织制定的专门用于医学图像的存储和传输的标准名称。
图像是DICOM的核心，是这一标准的最终体现。
符合DICOM标准的文件扩展名通常为“*.dcm”。
DICOM一般采用的是RGB三基色表示，即一个点由红、绿、蓝3个基色分量的值组成。
4、除了在本章中提到的直方图的一些应用以外，想想是否还有其他方面的应用？
答：
（1）检验数据分布的类型，分析数据是否服从正态分布，判断数据有无异常；
（2）与产品规格界限做比较，可直观地判断分布中心是否偏离规格中心，以确定是否需要调整并求出其调整量；还可判断数据分布的散差（分布范围）是否满足规格范围的要求，以确定是否采取缩小散差的技术性措施；
（3）用于进行过程能力调查和不合格品率估计；
（4）客观地反映操作者的技术水平和主观努力程度。
5、什么是图像的直方图？
直方图的性质有哪些？
并说明其在图像处理中的应用。
答：
图像的直方图反映一幅图像的总体灰度分布，是灰度级的函数，它表示图像中具有每种灰度级的像素的个数，反映图像中每种灰度出现的频率。
直方图的性质：
1）表征了图像的一维信息。
只反映图像中像素不同灰度出现的次数（或频数）而未反映像素所在位置。
2）与图像之间的关系是多对一的映射关系。
一幅图像唯一确定出与之对应的直方图，但不同图像可能有相同的直方图。
3）子图直方图之和为整图的直方图。
应用：
1.评价成像条件2.进行图像增强处理3.进行图像分割4.进行图像分割。
灰度直方图是多种空间域处理技术的基础。
直方图操作能够有效用于图像增强；提供有用的图像统计资料，其在软件中易于计算，适用于商用硬件设备。
通过直方图的状态来评断图像的一些性质：
明亮图像的直方图倾向于灰度级高的一侧；低对比度图像的直方图窄而集中于灰度级的中部，高对比度图像的直方图成分覆盖的灰度级很宽而且像素的分布没有不太均匀，只有少量的垂线比其他高许多。
6、简述图像的采样和量化过程，并解释图像的空间分辨率和密度分辨率的概念。
答：
采样是将空域或时域上连续的图像（模拟图像）变换成离散采样点（像素）集合的一种操作。
采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。
简单来讲，对二维空间上连续的像在水平和垂直方向上等间距分成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。
一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。
量化是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散后，用数值来表示的过程。
量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。
空间分辨率的概念：
图像的空间分辨率是由单位面积内的像素数决定，单位面积内的像素数越多，图像的空间分辨率就越高，可观察到的图像细节就比较多，图像质量越好。
密度分辨率的概念又称灰度分辨率或对比度分辨率。
即每一个像素点的灰度级数，灰度级越大，图像越清晰。
7.在理想情况下获得一幅数字图像时，采样和量化间隔越小，图像的画面效果越好。
当一幅图像的数据量被限制在一个范围内时，如何考虑图像的采样与量化，使得图像的表现效果尽可能的好？
答：
当一幅图像的数据量被限制在一个范围内时，为了使图像的表现效果尽可能得好，可考虑一下原则：
对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓；对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠）。
8.图像量化时，如果量化级别比较少时会发生什么现象？
为什么？
答：
如果量化级别较少，会出现伪轮廓现象。
量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级别中，必然会导致颜色信息损失。
当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。
当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。
9.除了在本章中提到的直方图的一些应用以外，想想是否还有其他方面的应用？
答:
（1）检验数据分布的类型，分析数据是否服从正态分布，判断数据有无异常；
（2）与产品规格界限做比较，可直观地判断分布中心是否偏离规格中心，以确定是否需要调整并求出其调整量；还可判断数据分布的散差（分布范围）是否满足规格范围的要求，以确定是否采取缩小散差的技术性措施；
（3）用于进行过程能力调查和不合格品率估计；
（4）客观地反映操作者的技术水平和主观努力程度。
10.什么是图像的直方图？
直方图的性质有哪些？
并说明其在图像处理中的应用
答：
图像的直方图反映一幅图像的总体灰度分布，是灰度级的函数，它表示图像中具有每种灰度级的像素的个数，反映图像中每种灰度出现的频率。
直方图的性质：
1）表征了图像的一维信息。
只反映图像中像素不同灰度出现的次数（或频数）而未反映像素所在位置。
2）与图像之间的关系是多对一的映射关系。
一幅图像唯一确定出与之对应的直方图，但不同图像可能有相同的直方图。
3）子图直方图之和为整图的直方图。
应用：
1.评价成像条件2.进行图像增强处理3.进行图像分割4.进行图像分割。
灰度直方图是多种空间域处理技术的基础。
直方图操作能够有效用于图像增强；提供有用的图像统计资料，其在软件中易于计算，适用于商用硬件设备。
通过直方图的状态来评断图像的一些性质：
明亮图像的直方图倾向于灰度级高的一侧；低对比度图像的直方图窄而集中于灰度级的中部，高对比度图像的直方图成分覆盖的灰度级很宽而且像素的分布没有不太均匀，只有少量的垂线比其他高许多。
11、在理想情况下获得一幅数字图像时，采样和量化间隔越小，图像的画面效果越好。
当一幅图像的数据量被限制在一个范围内时，如何考虑图像的采样与量化，使得图像的表现效果尽可能的好？
答：
当一幅图像的数据量被限制在一个范围内时，为了使图像的表现效果尽可能得好，可考虑一下原则：
对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓；对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠）。
12、一幅灰度图像，矩阵为512×512，灰度级别为256，在计算机中保存，图像数据占多少字节？
答：
28=256，字节数B=512x512=262144（byte）
1024个字节=1k，262144/1024=256（kb）
所以图像数据占256kb。
请计算并画出该图像的直方图。
答：
0
1
2
4
6
7
8
9
10
11
12
15
25
29
40
55
220
225
1
2
2
1
2
1
1
1
2
2
1
2
1
1
2
1
1
1
直方图如下：
4
3
2
1
0
0
1
2
4
6
7
8
9
10
11
12
15
25
29
40
55
220
225
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