醫(yī)學(xué)圖像處理第十三講-1-6節(jié)習(xí)題

醫(yī)學(xué)圖像處理

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不管人也好、樹也好，越想花枝招展，就越要往泥土里鉆。往地下鉆是痛苦孤獨(dú)的，但只有這樣才能蓄積養(yǎng)分?！艉瓋?nèi)容編排：復(fù)習(xí)綱要+例題復(fù)習(xí)綱要和例題按章節(jié)給出，例題后附題型和難易程度(容易、中等、稍難)注意：所有主觀類例題(填空題、簡答題、計(jì)算題)答案可能不唯一，鼓勵用自己的語言表達(dá)。*復(fù)習(xí)綱要：1數(shù)字圖像處理的基本概念；

數(shù)字圖像、圖像處理、圖像分析/理解、計(jì)算機(jī)視覺2數(shù)字圖像處理的三個層次；

低級處理、中級處理、高級處理3從成像來源的角度了解DIP的劃分及應(yīng)用場合；

電磁波譜成像、顯微鏡成像、聲波/超聲波成像第一章緒論*第一章緒論例題1：依據(jù)成像來源，寫出三種常見的數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像類型：

、

和

。(填空題，容易)

考點(diǎn)：數(shù)字圖像的成像來源答案：伽馬射線成像圖像、X射線成像圖像(CT成像圖像)、無線電波成像圖像(MRI成像圖像)、超聲波成像圖像等。第一章緒論例題2：(

)圖像處理領(lǐng)域處在圖像分析和計(jì)算機(jī)視覺兩個學(xué)科之間。(判斷題，容易)

考點(diǎn)：圖像處理的研究范疇(三個層次)答案：×例題3：(

)由一個二維函數(shù)f(x,y)確定的圖像稱為數(shù)字圖像。(判斷題，容易)

考點(diǎn)：數(shù)字圖像的基本概念答案：×第一章緒論例題4：簡述數(shù)字圖像處理的三個層次。(簡答題，容易)

考點(diǎn)：數(shù)字圖像處理的三個層次答案：數(shù)字圖像處理分三個層次，分別是：低級處理：對圖像進(jìn)行預(yù)處理，如降低噪聲、增強(qiáng)對比度和圖像銳化等，目的是提高一幅圖像的質(zhì)量，使其更清晰、更適合視覺觀看；中級處理：涉及圖像分割、圖像描述以及物體的識別，目的是將一幅圖像轉(zhuǎn)化為更適合計(jì)算機(jī)處理的形式；高級處理：涉及對一幅圖像中被識別物體的總體理解，如應(yīng)用在圖像分析中，使圖像更易懂。復(fù)習(xí)綱要：1視覺感知要素、圖像感知和獲?。粭U狀體和錐狀體、三種基本的圖像采集形式（單元、線和陣列）2圖像采樣和量化；采樣和量化的概念、數(shù)字圖像的空間坐標(biāo)表示、圖像存儲大小的計(jì)算、圖像的空間和灰度分辨率、棋盤格現(xiàn)象和偽輪廓現(xiàn)象3像素間的一些基本關(guān)系；

鄰域(4，8，對角)、鄰接(4，8，混合)、通路(4，8，混合)、距離(歐氏距離、城市街區(qū)距離、棋盤距離)第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)*第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)例題5：人眼視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞中，

對顏色信息比較敏感。(填空題，容易)

考點(diǎn)：人眼視覺感知(錐狀體、桿狀體)答案：錐狀細(xì)胞例題6：圖像數(shù)字化包括

和

兩個過程，其參數(shù)分別決定了圖像的空間分辨率和

(填空題，容易)

考點(diǎn)：采樣與量化的概念答案：采樣、量化、灰度級分辨率第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)例題7：一幅彩色數(shù)字圖像的分辨率為1024×768像素，若采用RGB彩色空間，紅、綠、藍(lán)每一顏色分量用8位表示，在無壓縮的情況下，在計(jì)算機(jī)中存儲該圖像將占用

存儲空間；當(dāng)用圖像處理軟件去掉圖像的彩色信息，只留下灰度信息，灰度等級為16，在無壓縮的情況下，存儲該圖像將占用

存儲空間。(填空題，中等)

考點(diǎn)：圖像存儲大小的計(jì)算答案：采用RGB空間，每一像素用3字節(jié)表示，無壓縮時占存儲空間大小為：1024×768×3=2359298≈2.4MB

2）去掉彩色信息，每一像素用4位表示，無壓縮時占存儲空間大小為：1024×768×4/8=393216≈400KB第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)例題8：令定義鄰接性的灰度級集合V={0,1}，計(jì)算下面圖像p和q兩點(diǎn)間的4-通路、8-通路和m-通路的最短長度(通路的長度是組成通路的像素序列的長度)，并用箭頭標(biāo)出。如最短通路不止一條，請標(biāo)出任一條。如某種通路不存在，請指出。(解答題，稍難)

34211(q)230201211201123(p)12132第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)考點(diǎn)：像素間的基本關(guān)系(通路)答案：p、q間不存在4-通路；最短的8-路徑長度為6；最短的m-路徑長度為8；34211(q)230201211201123(p)12132復(fù)習(xí)綱要：1圖像增強(qiáng)的基本概念和圖像的灰度變換；

圖像增強(qiáng)、空間域、負(fù)變換、分段線性變換、對數(shù)變換、指數(shù)變換、對比度拉伸變換2圖像的直方圖處理；

灰度統(tǒng)計(jì)直方圖的概念、與圖像外觀的關(guān)系及其作用、直方圖均衡化的基本思想與原理、特點(diǎn)與作用、算法基本步驟、應(yīng)用場合、直方圖匹配（規(guī)定）的基本原理3圖像的空間濾波；掩模、卷積與相關(guān)、線性濾波與非線性濾波、平滑濾波（鄰域均值濾波、加權(quán)平均濾波）和統(tǒng)計(jì)排序?yàn)V波（中值、最大、最小濾波）、空間銳化濾波器(一階導(dǎo)數(shù)/梯度算子（Sobel,Prewitt）、二階導(dǎo)數(shù)/Laplacian算子)及上述濾波器的基本原理、特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場合第三章空間域圖像增強(qiáng)*第三章空間域圖像增強(qiáng)例題9：寫出將具有雙峰直方圖的兩個峰分別從23和155移到16和255的圖像線性變換。(解答題，中等)

考點(diǎn)：線性灰度變換函數(shù)答案：T(r)=1.81(x-23)+16第三章空間域圖像增強(qiáng)例題10：簡潔說明如下兩種灰度變換函數(shù)會對圖像產(chǎn)生什么效果。(簡答題，中等)

考點(diǎn)：對灰度變換函數(shù)及其作用于圖像之后的效果的理解第三章空間域圖像增強(qiáng)答案：左圖的變換函數(shù)會提高原始圖像的對比度，進(jìn)行變換時，原始圖像中灰度級低于m的像素會變暗，灰度級高于m的像素會變亮，灰度級比m低得多或高得多的像素灰度被壓縮在較窄的范圍內(nèi)，接近黑色或白色。右圖是左圖的極端情況，此變換函數(shù)將圖像二值化為黑白圖像，即灰度值低于m的像素置為黑色，灰度級高于m的像素置為白色。第三章空間域圖像增強(qiáng)例題11：假定你有兩張相隔八個月拍攝的一病人的胸部X光片。兩張膠片上都顯示有一小瘤子，該小瘤也許是良性的，也許是惡性的。小瘤的大小和密度在八個月期間都發(fā)生了變化，但僅憑視覺檢查，不能肯定小瘤是變得更好或更壞了。下面是每幅X光片中包含有小瘤的一小塊區(qū)域的直方圖。在膠片上，低灰度級代表黑色。請根據(jù)直方圖信息判斷小瘤是變大還是變小？密度是變得更高還是更低？注意X射線是負(fù)圖像，也就是說，越密的物體亮度越高。

(解答題，中等)

考點(diǎn)：直方圖的意義和作用答案：小瘤所占的面積比基本沒有發(fā)生太大變化，但是平均密度增加了。li0123456789101112131415r1k050040005001001002004300200100000000r2k050040005001000010020043002001000000第三章空間域圖像增強(qiáng)例題12：一幅圖像由于受到了干擾，圖像中有若干個亮點(diǎn)（灰度值為255），如下圖所示。請利用你在圖像處理課程中學(xué)到的知識對其進(jìn)行處理，并將處理后的圖像畫出來。(解答題，簡單)考點(diǎn)：空間濾波和中值濾波11187422552333334255333334463325552558234678第三章空間域圖像增強(qiáng)答案：111874223333333333334456334568234678第三章空間域圖像增強(qiáng)例題13：MATLAB中采用

函數(shù)來生成常見的濾波掩模。(填空題，簡單)考點(diǎn)：MATLAB空間濾波函數(shù)答案：fspecial()復(fù)習(xí)綱要：1二維離散傅里葉變換；二維離散傅里葉變換及其性質(zhì)、圖像頻譜及其物理意義2頻域增強(qiáng)和頻域?yàn)V波；頻域、頻域增強(qiáng)、卷積定理、空間域與頻域?yàn)V波的區(qū)別與聯(lián)系、頻域?yàn)V波的基本流程、高頻強(qiáng)調(diào)濾波的概念3基本的頻域?yàn)V波器類型（高、低通）；

理想濾波器、Butterworth濾波器和Gaussian濾波器的定義和特點(diǎn)第四章頻域圖像增強(qiáng)*第四章頻域圖像增強(qiáng)例題14：(

)高通濾波是使高頻分量受到抑制，而讓低頻分量順利通過，從而實(shí)現(xiàn)圖像平滑。(判斷題，容易)

考點(diǎn)：高通濾波的概念和用途答案：×第四章頻域圖像增強(qiáng)例題15：簡述離散傅立葉變換在圖像處理中的應(yīng)用(簡答題，容易)

考點(diǎn)：頻域變換的作用(增強(qiáng))答案：離散傅立葉變換是圖像處理中的一個最基本的數(shù)學(xué)工具，利用這個工具可以對圖像進(jìn)行頻譜分析，以及進(jìn)行圖像的增強(qiáng)處理，如平滑和銳化。例如可以通過低通濾波器濾掉圖像中的高頻噪聲，或通過高通濾波提取圖像的邊緣并進(jìn)行高頻強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)等等。第四章頻域圖像增強(qiáng)例題16：下列濾波器中屬于帶通濾波的是

。(選擇題，容易)

考點(diǎn)：各種濾波器的圖像表示答案：(b)第四章頻域圖像增強(qiáng)例題17：技術(shù)人員在檢查一類由電子顯微鏡生成的代表性圖像的過程中發(fā)現(xiàn)如下問題：1)不感興趣的明亮的孤立點(diǎn)；2)邊緣不清晰；3)圖像對比度不夠；4)希望圖像的平均灰度值為指定值K，以便進(jìn)行某種測量。試提出一種數(shù)字圖像增強(qiáng)處理方案，使技術(shù)人員能夠按步驟糾正這些問題。(解答題，較難)考點(diǎn)：包括空間域和頻域的圖像增強(qiáng)技術(shù)的綜合應(yīng)用答案：技術(shù)人員可依次進(jìn)行如下步驟：1)對圖像進(jìn)行中值濾波；2)進(jìn)行高頻強(qiáng)調(diào)濾波；3)進(jìn)行直方圖均衡化；4)計(jì)算圖像的平均灰度K0，使所有像素灰度值加上K-K0。復(fù)習(xí)綱要：1基本概念；

數(shù)字復(fù)原及其與圖像增強(qiáng)的區(qū)別和聯(lián)系、圖像退化/復(fù)原過程的模型、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)2噪聲模型；

重要的噪聲概率模型(高斯、瑞利、指數(shù)、均勻、脈沖/椒鹽)的基本特征、能根據(jù)圖像的統(tǒng)計(jì)特征(如直方圖分布)對噪聲參數(shù)進(jìn)行估計(jì)、周期噪聲的頻譜特點(diǎn)3只有噪聲情況下的圖像復(fù)原技術(shù)；均值濾波(算術(shù)、幾何、調(diào)和、反調(diào)和)、統(tǒng)計(jì)排序(中值、最大/小、中點(diǎn))和自適應(yīng)均值濾波(基本思想與流程)的基本原理、各自的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場合、周期噪聲的頻域?yàn)V波

4退化噪聲圖像的復(fù)原

退化函數(shù)的估計(jì)方法、圖像復(fù)原的逆濾波和維納濾波方法第五章圖像復(fù)原*第五章圖像復(fù)原例題18：解釋圖像增強(qiáng)和圖像復(fù)原的概念，并簡要說明二者的聯(lián)系和區(qū)別。(簡答題，容易)

考點(diǎn)：圖像增強(qiáng)和圖像復(fù)原的基本概念及其異同答案：圖像增強(qiáng)指通過某種技術(shù)手段改善圖像的視覺效果、或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征，抑制不感興趣的特征以使其比原始圖像更適合于特定的應(yīng)用；圖像復(fù)原指通過研究圖像質(zhì)量發(fā)生退化的原因，提出退化模型并采用相反過程去進(jìn)行處理的技術(shù)，其最終目的是復(fù)原出原始圖像的本貌。盡管圖像增強(qiáng)和圖像復(fù)原的目的都是改善給定的圖像，但圖像增強(qiáng)主要是一個主觀的過程，進(jìn)行增強(qiáng)處理的方法是試探性的，增強(qiáng)后的圖像也沒有必要和原圖像保持一致，而圖像復(fù)原則是一個客觀的過程，復(fù)原處理是退化模型的反操作，復(fù)原后的圖像需要盡量去逼近原始圖像本來的面貌。第五章圖像復(fù)原例題19：請畫出圖像退化/復(fù)原的一般模型，并舉出一個復(fù)原濾波器的例子，說明其特點(diǎn)。(解答題，容易)

考點(diǎn)：退化/復(fù)原模型和復(fù)原濾波器答案：

f(x,y)退化函數(shù)H+g(x,y)n(x,y)恢復(fù)濾波器f(x,y)的最優(yōu)估計(jì)退化過程恢復(fù)過程第五章圖像復(fù)原例題20：噪聲是一種干擾，代表了一種

頻分量。平滑的目的是去噪，所以屬于

通濾波。但平滑存在易使圖像變得

的副作用(填空題，容易)

考點(diǎn)：噪聲的性質(zhì)、平滑濾波器的特點(diǎn)答案：高、低、模糊例題21：對于反調(diào)和均值濾波器，Q為正時用來消除

噪聲，Q為負(fù)時用來消除

噪聲。(填空題，容易)

考點(diǎn)：反調(diào)和均值濾波器的特點(diǎn)和應(yīng)用場合答案：胡椒、鹽復(fù)習(xí)綱要：1彩色基礎(chǔ)；