医学图像处理期末复习

一、填空题

第一章 医学图像处理概论

1.现代医学影像技术的发展源于德国科学家伦琴于1895年发现的【X线】并由此产生的成像技术。
2.传统的X线成像得到的是组织或器官的【投影】像。
3.照片上某个像素的亮度反映穿过人体到达胶片的X线的强度，它与人体对X线的吸收量成【反】比。
4.超声成像依据的是【脉冲-回波】技术。
5.超声仪使用的成像物质波源是振动频率在人的听觉范围以外的【机械振动】波。
6.超声成像是用不可见也听不到的超声波能量实现的人体成像，对人体【无】辐射伤害。
7.CT成像是通过检测人体对【X线】吸收量而获得的图像。
8.CT得到人体断层中的所有体素的X线【吸收】系数。
9.CT成像对软组织获得的图像的密度分辨率远【没有】MRI高。
10.核医学成像的特点是能反映人体内各组织器官【功能性（代谢）】的变化。
11.核医学领域广泛使用的影像技术是SPECT和【PET】，这两种成像技术又统称为发射型计算机体层成像（ECT）。
12.核医学成像技术是以【放射性核素】示踪法为基础的。
13.ECT的本质是由在体外测量发自体内的【γ射线】来确定在体内的放射性核素的活度。
14.磁共振成像其本质是一种能级间【跃迁】的量子效应。
15.MRI现象是由于人体中的【原子核】吸收了来自外界的电磁波后产生了共振现象。
16.MRI【无】电磁辐射损伤。

第二章 医学图像处理基础

1.联合图像专家组的英文缩写是【JPEG】。
2.单色位图只有黑白两种颜色，一个像素仅占【1】bit。
3.矢量图是用一系列【绘图指令】来表示一幅图。
4.静态图像可分为【矢量】图和位图。
5.BMP也称【位图】格式。
6.真彩色是【RGB】颜色的另一种叫法。
7.【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。
8.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。
9.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。
10.【TIF】图像文件格式提供了存储各种信息的完备手段。
11.【灰度直方图】反映一幅图像的总体灰度分布。
12.标记图像文件格式的英文缩写是【TIF】。
13.灰度图像中，像素值通常用【8】bit表示。
14.索引颜色的图像最多只能显示【256】种颜色。
15.【JPEG】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。
16.图形交换文件格式的英文缩写是【GIF】。
17.【BMP】图像文件格式是最简单和典型的图像存储格式，是微软公司基于Windows系统环境开发的标准图像格式。
18.矢量图的图像质量与【分辨率】无关。
19.图像的【量化等级】反映了采样的质量。
20.位图是利用许多像素点表示一幅图像，每个像素具有【颜色】属性和位置属性。
21.通过修正图像直方图进行图像增强是一种有效的方法，使变化后的图像直方图【均衡化】便是常用的技术。
22.位图也称为【栅格】图像。
23.均匀量化是简单的把采样值的【灰度范围】等间隔的分割并进行量化。

第三章 医学图像的运算

1.水平镜像是将图像的【左右】两部分对换。
2.直接放大法当缩放系数较大时，会产生【马赛克】现象。
3.图像相【减】常用于检测两幅或多幅图像之间的变化。
4.【指数】变换适合对像素灰度集中在高灰度区的图像进行处理。
5.图像的局部运算一般是通过图像的【卷积】运算获得的。
6.对数变换对图像的【低灰度】区有较大的扩展而对高灰度区压缩。
7.图像的灰度变换又称为图像的【点】运算或图像的对比度拉伸。
8.局部均值法就是用原始图像中某一局部区域像素点的【平均】像素值代替缩小后的图像中对应点的像素值。
9.把同一场景的多幅影像相【加】后求平均，可减少图像的随机噪声。
10.指数变换处理对图像的【高灰度】区给予较大的扩展。
11.直接缩小法就是根据缩放系数对原图像【采样】得到缩小图像。
12.如果输出图像在(x%2Cy)点处的像素值与输入图像的所有像素值有关，这种运算称为图像的【全局】运算。
13.【垂直】镜像是将图像的上下两部分对换。
14.【对数】变换适合于对像素灰度集中在低灰度区的图像进行处理。
15.在医学图像处理中，最常见的部分线性灰度变换就是高精度医学图像的【开窗】显示。
16.医学图像的【几何】运算就是把图像像素点的空间位置或图像的空间尺寸按照某种映射关系进行映射。
17.医学图像的旋转是以图像的【中心】点为坐标原点。

第五章 医学图像增强

1.直方图增强技术主要有两种：直方图【均衡】和直方图规定化。
2.当图像中各灰度级的分布呈【均匀】状态时，图像包含的信息量最大。
3.直方图均衡化又称直方图【平坦】化。
4.空间域滤波实在图像空间借助模板进行【邻域】操作完成的。
5.空间域方法是以对图像的【像素】直接处理为基础的。
6.图像【锐化】是为了增强被模糊的细节如图像的边缘等。
7.图像增强技术其目的是为了提高图像的【信噪】比，突出图像的某些特征如边缘等。
8.图像平滑的目的主要是消除图像中的【噪声】。
9.许多文献中采用的所谓图像预处理技术指的就是图像【增强】技术。
10.各种空域滤波器根据功能又主要分成【平滑】滤波器和锐化滤波器两类。
11.常用的修改直方图的方法主要有【灰度】变换和直方图增强。
12.图像中的边缘和噪声都对应着图像傅立叶变换中的【高频】部分。

第六章 医学图像分割

1.阈值法都是基于一维灰度【直方】图统计特征的分割方法。
2.Kirsch算子同时检测【8】个方向的灰度变化，并取其中最大值。
3.阈值法基于如下前提与假设：对应于特定物体或背景的像素灰度呈现【峰状】分布特征并且基本集中于不通过的灰度区间内。
4.医学图像分割评价的实验方法大致可分为“【优度法】”和“偏差法”两类。
5.基于边缘的分割方法考虑像素【邻域】内的特征变换。
6.Laplacian算子是根据阶跃型边缘点对应二阶【导数】的过零点设计出来的一种与方向无关的边缘检测算子。
7.【K均值】聚类是最为常用的模式聚类方法。
8.Robert算子采用两【对角线】方向相邻像素之差近似梯度幅值来检测边缘。
9.医学图像分割评价方法一般可分为【分析法】和经验法。
10.常见的基于区域的分割方法有区域生长法和【分裂合并】法。
11.基于区域的分割其实质就是把具有某种【相似】性质的像素连通起来，从而构成最终的分割区域。
12.Ostu法当被分成的两组物体间【方差】最大时，得到最佳分割阈值。
13.矩量保持法其基本思想是使阈值分割前后图像的【矩】保持不变。
14.区域生长中要解决3个问题：选择【种子】像素点；选定生长的标准；制定停止生长的标准。
15.双峰法通过在双峰之间的【最低谷】处选择阈值即可实现图像分割。
16.区域生长法的基本思想是将具有【相似】性质的像素合起来构成区域。
17.在模式识别理论中，一个模式类是一组具有某些共同【特征】的模式集合。
18.P-分位数法基本思想是使医学图像中目标所占图像像素的比例等于其【先验概率】p来设定阈值。
19.基于阈值法进行图像分割考虑每个【像素】的灰度。
20.用于图像分割的模式识别方法可分为模式【分类】法和模式聚类法两大类。
21.【贝叶斯】分类器是常用的参数分类器。
22.图像分割的最常见的非参数分类器是【K近邻】方法。
23.膨胀是将图像中与目标物体接触的所有【背景】点合并到物体中的过程。
24.基于最大熵原则进行阈值选择从信息论角度来说就是使这样选择的阈值能获得的信息量【最大】。
25.非线性迭代系统对【初始】条件的敏感性即俗称的蝴蝶效应。
26.偏差法定量计算过程中的一个关键是【理想】图像分割结果的获得。

二、计算题

1.对一副医学图像进行采样，横向采样密度为1200个像素，纵向采样密度为800像素，然后对每一采样点进行量化，量化等级为256级。问该图像不压缩保存时，至少需要多少存储空间？

2.某一个医学图像设备进行连续采样，横向采样密度为1200个像素，纵向采样密度为800像素，然后对每一采样点进行量化，量化等级为256级，每秒采集6帧图像，问该设备传输图像不压缩的情况下至少需要多少带宽？（带宽：bps=bit pre second）

3.对一幅图像进行采样，横向采样密度为1200个像素，纵向采样密度为800个像素，200万的采集装置能否获得？

4.照片宽4inch，高3inch，ppi值为300，总共有多少像素？

5.对一幅图像进行采样，横向采样密度为1200个像素，纵向采样密度为800个像素，共采集了6帧图像，共有多少像素？

三、简答题

1.什么是医学图像处理？P1
        医学图像处理是一门综合了数学、计算机科学、医学影像学等多个学科的交叉科学，是利用数学的方法和计算机这一现代化的信息处理工具，对由不同的医学影像设备产生的图像按照实际需要进行处理和加工的技术。

2.请简述图像处理的基本流程？P1
        ①首先，了解待处理的对象及其特点，并按照实际需要，利用数学的方法，针对特定的处理对象及其特点，并按照实际需要，利用数学的方法，针对特定的处理对象设计出一套切实可行的算法；（算法）
        ②其次，利用某种编程语言（C语言，MATLAB或其他计算机语言）将设计好的算法编制成医学图像处理软件，最终由计算机实现对医学图像的处理；（编程）
        ③最后，利用相关理论和方法对处理结果进行检验，以评价所设计处理方法的可靠性和实用性。（评价）

3.什么是图像？P17
        图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，是对客观存在物体的一种相似性的生动模仿与描述。

4.什么是数字图像？P18
        数字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。

5.请简述直方图的用途？P37
        ①评价成像条件：根据图像灰度直方图，分析图像在成像过程（或数字化过程）中是否合理地使用了灰度动态范围。
        ②进行图像增强处理：根据图像的灰度直方图，设计一种灰度映射函数，实现处理后图像的像素尽可能充分地使用灰度动态范围，或将灰度映射到色彩空间，以不同的颜色强化图像的灰度变化。
        ③进行图像分割：根据图像的灰度直方图，将像素分割成不同的类别，实现不同景物的提取。
        ④进行图像压缩：利用灰度直方图的统计信息，设计一种编码方案，让具有最多像素的灰度以最少的字长表示，从而用最少的数据量表达整幅图像，如Huffman编码算法。

6.请简述平滑滤波器的特点？P93
        平滑滤波器：主要用来减弱或消除图像中的噪声成分，从而提高图像的信噪比，类似于频域中的低通滤波器，因为高频分量对应图像中的区域边缘与噪声等灰度值具有较大、较快变化的部分，滤波器将噪声减弱或消除的同时，也会减弱图像的边缘信息。

7.请简述锐化滤波器的特点？P93
        锐化滤波器：主要用来通过增强图像的边缘信息，凸显图像中感兴趣区域的轮廓，类似于频域中的高通滤波器，由于图像中的边缘信息与噪声都处在高频部分，锐化滤波器在将图像边缘锐化的同时，也会降低图像的信噪比。

8.P-分位数法的基本原理？P111
        p-分位数法使医学图像中目标所占图像像素的比例等于其先验概率p来设定阈值，把大于阈值的像素作为目标，小于阈值的像素作为背景，最终实现医学图像的快速分割。

9.请简述双峰法的基本原理？P112
        双峰法假设图像是由前景和背景组成，且灰度直方图呈现明显双峰结构：一个与目标相对应，另一个对应于背景。通过在双峰之间的最低谷出选择阈值即可实现图像分割。

10.请简述Robert算子的特点？P116
        Robert算子可通过任意一对相互垂直方向上的差分来计算梯度的原理，采用两对角线方向相邻像素之差近似梯度幅值来检测边缘。它检测斜向边缘的效果好于水平和垂直边缘，具有计算简单、定位精度高、对噪声敏感等诸多特点。

11.请简述Laplacian算子的原理？P117
        Laplacian算子是根据阶跃型边缘点对应二阶导数的过零点这一性质设计出来的一种与方向无关的边缘检测算子。应用Laplacian算子对图像(,)fij滤波之后，在结果图像中，通过检测过零点判断边缘的存在，即如果某对相邻像素异号，那么他们之间就存在边缘。

12.请简述区域生长法的基本思想？P119
        区域生长法的基本思想是将具有相似性质的像素合起来构成区域。

13.请简述开运算和闭运算的特点？P127
        开运算通过去除边缘处细小的凹陷不平达到平滑边缘的目的，具有消除图像中的细小物体，并在物体影响纤细处分离物体和平滑较大物体边界的作用。
        闭运算在去除边缘上细小的凸起达到平滑边缘的目的，具有填充物体影像内细小空间、连接临近物体和平滑边界的作用。

14.请简述图像配准与融合的关系？P150
        医学图像配准和融合有着密切的关系，特别是对多模态图像而言，配准和融合是密不可分的。待融合的图像往往来自不同的成像设备，它们的成像方位、角度和分辨率等因子都是不同的，所以这些图像中相应组织的位置、大小等都有差异，若事先不对融合图像进行空间上的对准，那么融合后的图像毫无意义。因此，图像配准是图像融合的先决条件，必须先进行配准变换，才能实现准确的融合。

15.请简述传统的MRI与fMRI之间的主要区别？P204
        传统的MRI与fMRI之间的主要区别是他们所测量的磁共振信号有所不同。MRI是利用组织水分子中的氢原子核处于磁场中发生的磁共振现象，对组织结构进行成像，而fMRI是通过血流的变化间接测量大脑在受到刺激或发生病变时功能的变化。

16.请简述PACS对医学图像的意义？P245
        PACS实现了无胶片的电子化医学图像的管理，解决了迅速增加的医学影像的存储、传送、检索和使用问题。
        ①采用大容量磁盘和光盘存储技术，克服了胶片存档时间长、存储空间大的问题；
        ②实现了高速检索，避免了胶片丢失;
        ③可以实现统一患者相关医学图像的整理归档，简化了数据管理;
        ④充分利用多模式显示、图像增强和计算机辅助诊断等技术，提高图像诊断能力；
        ⑤电子通信网络支持多用户同时处理，利用计算机对图像进行处理，提高了诊断能力，并可接入远程医疗系统实现远程会诊；
        ⑥分布式医学图像数据库便于实现医学数据共享，从而提高了医院的工作效率和诊断水平。