医学影像图像处理.docx
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医学影像图像处理
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:
离散的点组成的图像;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:
一般等间隔量化称为均匀量化。
均匀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,这种量化方法称为线性量化。
ADC输入动态范围被均匀地划分为2^n份。
非均匀量化:
ADC输入动态范围的划分不均匀,一般用类似指数的曲线进行量化。
非均匀量化:
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;是针对均匀量化提出的,因为一般的语音信号中,绝大部分是小幅度的信号,且人耳听觉遵循指数规律。
为了保证关心的信号能够被更精确的还原,我们应该将更多的bit用于表示小信号。
常见的非均匀量化有A律和μ率等,它们的区别在于量化曲线不同。
3、BMP、TIF、JPG、DICOM格式图像的特点
答:
BMP是最简单和经典和图像存储格式,也成位图(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。
BNP是一种点阵存储的图像格式,其文件扩展名为*.BNP。
可以存储单色、16色、256色、真彩色等图像数据。
TIF格式图像的特点:
是先存图像文件格式中最复杂的一种,她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,需要用更多代码来控制它,结果导致文件读写速度慢。
数数据表和图像数据4部分组成。
JPG格式图像的特点:
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庞大的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。
JPEG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。
JPEG一般基于DCT变换的顺序型模式压缩图像,较高品质设置导致弃用的数据较少。
JPEG压缩方法会降低图像中细节的清晰度,尤其是包含文字和矢量图形的图像。
DICOM格式图像的特点:
DICOM即数字医学成像通讯标准,是美国放射学会(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。
制定目的旨在解决医学成像设备的互联,统一图像格式和传输等问题。
图像时DICOM的核心,也是这一标准的最终体现。
除了图像存储和传输外,DICOM图像的信息组成形式(即格式)以及对图像的处理时DICOM标准最重要的内容,它涉及使用者对图像的最终感受,进而影响到对图像的理解和对疾病的诊断。
DICOM标准中最为重要的是规定了DICOM图像的信息组织形式和处理功能,主要包括图像编码、压缩和灰度显示。
符合DICOM标准的文件扩展名通常为“*.dcm”。
DICOM文件格式提供了一种在一个文件中封存数据集的方法。
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:
图像的直方图是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。
横坐标表示图像中各个像素点的灰度级,纵坐标为各个灰度级上图像像素点出现的个数或出现的频率。
从数学上讲,图像的灰度直方图是图像各灰度值统计特性与图像灰度值的函数,它反映图像中每种灰度值出现的频率。
直方图的性质:
1)灰度直方图表征了图像的一维信息。
不表示图像的空间信息,即图像所有的空间信息都丢失了。
直方图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)灰度直方图与图像之间的关系是多对一的映射关系。
一幅图像可以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。
即一个直方图并不一定只对应一幅图像。
3)子图直方图之和为整图的直方图。
直方图在图像处理中的应用:
1.评价成像条件2.进行图像增强处理3.进行图像分割4.进行图像压缩。
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:
1.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图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构,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。
2.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。
是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。
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。
例如:
如果以4位存储一个点,就表示图像只能有16种颜色;若采用16位存储一个点,则有216=65536种颜色。
所以,量化位数越来越大,表示图像可以拥有更多的颜色,自然可以产生更为细致的图像效果。
但是,也会占用更大的存储空间。
两者的基本问题都是视觉效果和存储空间的取舍。
图像的空间分辨率的概念:
是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限,即对细微结构的分辨率。
一般用单位长度上采用的像素数目或单位长度上的线对数目表示。
是由单位面积内的像素数决定的,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。
图像的密度分辨率的概念:
图像的密度分辨率又称为灰度分辨率和对比度分辨率。
表示能够分辨不同组织的能力。
是由图像的灰度级别或比特数决定,即每一个像素点的灰度级数,灰度级越大,密度分辨率就越高,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:
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)。
当图像尺寸一定的时候,可提高图像矩阵,进而提高空间分辨率,一遍观察到更多的细节。
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:
图像量化时,如果量化级别比较少时,图像质量会变差,会出现伪轮廓现象。
原因:
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,不同的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:
图像的直方图是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。
横坐标表示图像中各个像素点的灰度级,纵坐标为各个灰度级上图像像素点出现的个数或出现的频率。
从数学上讲,图像的灰度直方图是图像各灰度值统计特性与图像灰度值的函数,它反映图像中每种灰度值出现的频率。
直方图在图像处理中的应用:
1.评价成像条件2.进行图像增强处理3.进行图像分割4.进行图像压缩。
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:
1.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图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构,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。
2.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。
是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。
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。
例如:
如果以4位存储一个点,就表示图像只能有16种颜色;若采用16位存储一个点,则有216=65536种颜色。
所以,量化位数越来越大,表示图像可以拥有更多的颜色,自然可以产生更为细致的图像效果。
但是,也会占用更大的存储空间。
两者的基本问题都是视觉效果和存储空间的取舍。
图像的空间分辨率的概念:
是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限,即对细微结构的分辨率。
一般用单位长度上采用的像素数目或单位长度上的线对数目表示。
是由单位面积内的像素数决定的,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。
图像的密度分辨率的概念:
图像的密度分辨率又称为灰度分辨率和对比度分辨率。
表示能够分辨不同组织的能力。
是由图像的灰度级别或比特数决定,即每一个像素点的灰度级数,灰度级越大,密度分辨率就越高,图像越清晰。
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:
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)。
当图像尺寸一定的时候,可提高图像矩阵,进而提高空间分辨率,一遍观察到更多的细节。
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。
13、设某幅图像为
请计算并画出该图像的直方图。
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:
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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