医学图像处理第十三讲-1-6节习题

医学图像处理

MedicalImageProcessing

不管人也好、树也好，越想花枝招展，就越要往泥土里钻。往地下钻是痛苦孤独的，但只有这样才能蓄积养分。—汪涵内容编排：复习纲要+例题复习纲要和例题按章节给出，例题后附题型和难易程度(容易、中等、稍难)注意：所有主观类例题(填空题、简答题、计算题)答案可能不唯一，鼓励用自己的语言表达。*复习纲要：1数字图像处理的基本概念；

数字图像、图像处理、图像分析/理解、计算机视觉2数字图像处理的三个层次；

低级处理、中级处理、高级处理3从成像来源的角度了解DIP的划分及应用场合；

电磁波谱成像、显微镜成像、声波/超声波成像第一章绪论*第一章绪论例题1：依据成像来源，写出三种常见的数字医学图像类型：

、

和

。(填空题，容易)

考点：数字图像的成像来源答案：伽马射线成像图像、X射线成像图像(CT成像图像)、无线电波成像图像(MRI成像图像)、超声波成像图像等。第一章绪论例题2：(

)图像处理领域处在图像分析和计算机视觉两个学科之间。(判断题，容易)

考点：图像处理的研究范畴(三个层次)答案：×例题3：(

)由一个二维函数f(x,y)确定的图像称为数字图像。(判断题，容易)

考点：数字图像的基本概念答案：×第一章绪论例题4：简述数字图像处理的三个层次。(简答题，容易)

考点：数字图像处理的三个层次答案：数字图像处理分三个层次，分别是：低级处理：对图像进行预处理，如降低噪声、增强对比度和图像锐化等，目的是提高一幅图像的质量，使其更清晰、更适合视觉观看；中级处理：涉及图像分割、图像描述以及物体的识别，目的是将一幅图像转化为更适合计算机处理的形式；高级处理：涉及对一幅图像中被识别物体的总体理解，如应用在图像分析中，使图像更易懂。复习纲要：1视觉感知要素、图像感知和获取；杆状体和锥状体、三种基本的图像采集形式（单元、线和阵列）2图像采样和量化；采样和量化的概念、数字图像的空间坐标表示、图像存储大小的计算、图像的空间和灰度分辨率、棋盘格现象和伪轮廓现象3像素间的一些基本关系；

邻域(4，8，对角)、邻接(4，8，混合)、通路(4，8，混合)、距离(欧氏距离、城市街区距离、棋盘距离)第二章数字图像基础*第二章数字图像基础例题5：人眼视网膜上的感光细胞中，

对颜色信息比较敏感。(填空题，容易)

考点：人眼视觉感知(锥状体、杆状体)答案：锥状细胞例题6：图像数字化包括

和

两个过程，其参数分别决定了图像的空间分辨率和

(填空题，容易)

考点：采样与量化的概念答案：采样、量化、灰度级分辨率第二章数字图像基础例题7：一幅彩色数字图像的分辨率为1024×768像素，若采用RGB彩色空间，红、绿、蓝每一颜色分量用8位表示，在无压缩的情况下，在计算机中存储该图像将占用

存储空间；当用图像处理软件去掉图像的彩色信息，只留下灰度信息，灰度等级为16，在无压缩的情况下，存储该图像将占用

存储空间。(填空题，中等)

考点：图像存储大小的计算答案：采用RGB空间，每一像素用3字节表示，无压缩时占存储空间大小为：1024×768×3=2359298≈2.4MB

2）去掉彩色信息，每一像素用4位表示，无压缩时占存储空间大小为：1024×768×4/8=393216≈400KB第二章数字图像基础例题8：令定义邻接性的灰度级集合V={0,1}，计算下面图像p和q两点间的4-通路、8-通路和m-通路的最短长度(通路的长度是组成通路的像素序列的长度)，并用箭头标出。如最短通路不止一条，请标出任一条。如某种通路不存在，请指出。(解答题，稍难)

34211(q)230201211201123(p)12132第二章数字图像基础考点：像素间的基本关系(通路)答案：p、q间不存在4-通路；最短的8-路径长度为6；最短的m-路径长度为8；34211(q)230201211201123(p)12132复习纲要：1图像增强的基本概念和图像的灰度变换；

图像增强、空间域、负变换、分段线性变换、对数变换、指数变换、对比度拉伸变换2图像的直方图处理；

灰度统计直方图的概念、与图像外观的关系及其作用、直方图均衡化的基本思想与原理、特点与作用、算法基本步骤、应用场合、直方图匹配（规定）的基本原理3图像的空间滤波；掩模、卷积与相关、线性滤波与非线性滤波、平滑滤波（邻域均值滤波、加权平均滤波）和统计排序滤波（中值、最大、最小滤波）、空间锐化滤波器(一阶导数/梯度算子（Sobel,Prewitt）、二阶导数/Laplacian算子)及上述滤波器的基本原理、特点、优缺点与应用场合第三章空间域图像增强*第三章空间域图像增强例题9：写出将具有双峰直方图的两个峰分别从23和155移到16和255的图像线性变换。(解答题，中等)

考点：线性灰度变换函数答案：T(r)=1.81(x-23)+16第三章空间域图像增强例题10：简洁说明如下两种灰度变换函数会对图像产生什么效果。(简答题，中等)

考点：对灰度变换函数及其作用于图像之后的效果的理解第三章空间域图像增强答案：左图的变换函数会提高原始图像的对比度，进行变换时，原始图像中灰度级低于m的像素会变暗，灰度级高于m的像素会变亮，灰度级比m低得多或高得多的像素灰度被压缩在较窄的范围内，接近黑色或白色。右图是左图的极端情况，此变换函数将图像二值化为黑白图像，即灰度值低于m的像素置为黑色，灰度级高于m的像素置为白色。第三章空间域图像增强例题11：假定你有两张相隔八个月拍摄的一病人的胸部X光片。两张胶片上都显示有一小瘤子，该小瘤也许是良性的，也许是恶性的。小瘤的大小和密度在八个月期间都发生了变化，但仅凭视觉检查，不能肯定小瘤是变得更好或更坏了。下面是每幅X光片中包含有小瘤的一小块区域的直方图。在胶片上，低灰度级代表黑色。请根据直方图信息判断小瘤是变大还是变小？密度是变得更高还是更低？注意X射线是负图像，也就是说，越密的物体亮度越高。

(解答题，中等)

考点：直方图的意义和作用答案：小瘤所占的面积比基本没有发生太大变化，但是平均密度增加了。li0123456789101112131415r1k050040005001001002004300200100000000r2k050040005001000010020043002001000000第三章空间域图像增强例题12：一幅图像由于受到了干扰，图像中有若干个亮点（灰度值为255），如下图所示。请利用你在图像处理课程中学到的知识对其进行处理，并将处理后的图像画出来。(解答题，简单)考点：空间滤波和中值滤波11187422552333334255333334463325552558234678第三章空间域图像增强答案：111874223333333333334456334568234678第三章空间域图像增强例题13：MATLAB中采用

函数来生成常见的滤波掩模。(填空题，简单)考点：MATLAB空间滤波函数答案：fspecial()复习纲要：1二维离散傅里叶变换；二维离散傅里叶变换及其性质、图像频谱及其物理意义2频域增强和频域滤波；频域、频域增强、卷积定理、空间域与频域滤波的区别与联系、频域滤波的基本流程、高频强调滤波的概念3基本的频域滤波器类型（高、低通）；

理想滤波器、Butterworth滤波器和Gaussian滤波器的定义和特点第四章频域图像增强*第四章频域图像增强例题14：(

)高通滤波是使高频分量受到抑制，而让低频分量顺利通过，从而实现图像平滑。(判断题，容易)

考点：高通滤波的概念和用途答案：×第四章频域图像增强例题15：简述离散傅立叶变换在图像处理中的应用(简答题，容易)

考点：频域变换的作用(增强)答案：离散傅立叶变换是图像处理中的一个最基本的数学工具，利用这个工具可以对图像进行频谱分析，以及进行图像的增强处理，如平滑和锐化。例如可以通过低通滤波器滤掉图像中的高频噪声，或通过高通滤波提取图像的边缘并进行高频强调增强等等。第四章频域图像增强例题16：下列滤波器中属于带通滤波的是

。(选择题，容易)

考点：各种滤波器的图像表示答案：(b)第四章频域图像增强例题17：技术人员在检查一类由电子显微镜生成的代表性图像的过程中发现如下问题：1)不感兴趣的明亮的孤立点；2)边缘不清晰；3)图像对比度不够；4)希望图像的平均灰度值为指定值K，以便进行某种测量。试提出一种数字图像增强处理方案，使技术人员能够按步骤纠正这些问题。(解答题，较难)考点：包括空间域和频域的图像增强技术的综合应用答案：技术人员可依次进行如下步骤：1)对图像进行中值滤波；2)进行高频强调滤波；3)进行直方图均衡化；4)计算图像的平均灰度K0，使所有像素灰度值加上K-K0。复习纲要：1基本概念；

数字复原及其与图像增强的区别和联系、图像退化/复原过程的模型、点扩散函数2噪声模型；

重要的噪声概率模型(高斯、瑞利、指数、均匀、脉冲/椒盐)的基本特征、能根据图像的统计特征(如直方图分布)对噪声参数进行估计、周期噪声的频谱特点3只有噪声情况下的图像复原技术；均值滤波(算术、几何、调和、反调和)、统计排序(中值、最大/小、中点)和自适应均值滤波(基本思想与流程)的基本原理、各自的优缺点与应用场合、周期噪声的频域滤波

4退化噪声图像的复原

退化函数的估计方法、图像复原的逆滤波和维纳滤波方法第五章图像复原*第五章图像复原例题18：解释图像增强和图像复原的概念，并简要说明二者的联系和区别。(简答题，容易)

考点：图像增强和图像复原的基本概念及其异同答案：图像增强指通过某种技术手段改善图像的视觉效果、或强调某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征以使其比原始图像更适合于特定的应用；图像复原指通过研究图像质量发生退化的原因，提出退化模型并采用相反过程去进行处理的技术，其最终目的是复原出原始图像的本貌。尽管图像增强和图像复原的目的都是改善给定的图像，但图像增强主要是一个主观的过程，进行增强处理的方法是试探性的，增强后的图像也没有必要和原图像保持一致，而图像复原则是一个客观的过程，复原处理是退化模型的反操作，复原后的图像需要尽量去逼近原始图像本来的面貌。第五章图像复原例题19：请画出图像退化/复原的一般模型，并举出一个复原滤波器的例子，说明其特点。(解答题，容易)

考点：退化/复原模型和复原滤波器答案：

f(x,y)退化函数H+g(x,y)n(x,y)恢复滤波器f(x,y)的最优估计退化过程恢复过程第五章图像复原例题20：噪声是一种干扰，代表了一种

频分量。平滑的目的是去噪，所以属于

通滤波。但平滑存在易使图像变得

的副作用(填空题，容易)

考点：噪声的性质、平滑滤波器的特点答案：高、低、模糊例题21：对于反调和均值滤波器，Q为正时用来消除

噪声，Q为负时用来消除

噪声。(填空题，容易)

考点：反调和均值滤波器的特点和应用场合答案：胡椒、盐复习纲要：1彩色基础；